СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ГИДРОУДАРНОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЭНЕРГИИ ВОДЫ В МЕХАНИЧЕСКУЮ ЭНЕРГИЮ ВРАЩЕНИЯ ТУРБИНЫ
Изобретение относится к к моторостроению, электроэнергетике, теплоэнергетике . электрохимии и может быть полезно использовано как в полном объеме так и в частичном для получения отдельных видов полезной энергии из химической энергии воды
АНАЛИЗ АНАЛОГОВ И ПРОТОТИПА
Известны различные способы и устройства преобразования энергии воды в иные
виды энергии, например, механическую энергию вращения различных турбин путем использование энергии потока воды , например, в гидроэлектростанциях , в тепловую энергию путем электролиза воды с получением и последующим сжиганием Н2 и О2, одновременно в тепловую и электрическую энергию путем перевода ее в парообразное состояние посредством подводимой к воде теплоты от сжигания топлива,и лругие. Однако эти аналоги не позволяют осуществить прямое преобразование химической энергии воды в механическую энергию, малоэффективны. и по энергетическим показателям и по затратам , материалоемкости и срокам окупаемости.
Известны способ и устройства прямого преобразования химической энергии воды в тепловую энергию путем ее принудительного вращения , однако этот способ и устройства малоэффективны по выходным показателям и требуют внешнего подвода значительного количества электроэнергии для электропривода насоса на создание эффекта вращения воды.
Известен .способ прямого преобразования химической энергии воды в механическую энергию поступательного движения тела (патент SU792003-прототип). Химическая энергия . высвобождают в известном изобретении из воды путем электрическсго разряда в ней и образования электрогидравлического удара и волны давления жидкости .Эта волна давлении и движет поршень мотора . Однако прототип , несмотря на все его достоинства ,не позволяет осуществить непосредственное преобразование волны давления жидкости во вращение гидротурбины и не позволяет вести преобразование в замкнутом и постоянном объеме рабочей камеры, что снижает его эффективность и сужает его сферу применения.
ПОСТАНОВКА ЦЕЛЕЙ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Основная цель изобретения состоит в отыскание способа и устройства для прямого
преобразования химической энергии воды непосредственно в кинетическую
энергию вращения гидротурбины вообще без топлива и без потока воды.
Дополнительные цели изобретения состоят в поиске способов и устройств эффективного получения тепловой и электрической энергии в рамках основного способа и устройства
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Поставленная цель в отличии от способа -прототипа осуществляется в полностью замкнутом объеме рабочей камеры и достигается передачей волны давления воды от электрогидравлического удара из вынесенной отдельной электрогидроразрялдной камеры (ЭГРК) непосредственно на лопатки гидротурбины через тангенциальный ввод в эту гидротурбину. Устройство реализующее этот способ-электрогидравлическая турбина (ЭГТ) состоит из трех основных узлов –гидротурбины, тангенциального патрубка , врезанного в рабочую полость гидротурбины и электрогидроразрядной камеры, вынесенной за пределы гидротурбины и соединенной с ней через этот тангенциальный патрубок , причем вся эта рабочая камера, содержащая три упомянутых элемента заполнена водой
Развитие предлагаемого изобретения от прототипа состоят в том, что
1 повышают эффективность преобразования энергии волнового давления воды
путем редукции ее давления , посредством фокусирующих сопел и параболических отражателей
2- Регулируют величину получаемой энергии из воды и выходную мощность гидротурбины , изменением объема электроразрядной камеры.(в дальнейшем ЭРК)
3. повышения энергетическую эффективность прямого преобразования энергии воды в кинетическую энергию турбины путем регулирования параметров электрических разрядов в воде и их вращением с требуемой скоростью во внешнем постоянном магнитном поле ,
путем пересечения его силовых линий траектории электрических разрядов в воде.
5 повышают надежность реализации способа путем сброса избытка давления воды и пара
через специальный аварийный взрывной клапан.
5- осуществляют регулирование уровня воды и систематическую дозаправку в
моторе, через электротехнический клапан.
6.снабжают двумя и более ЭГРК, которые конструктивно врезаны тангенциально
к внутренней поверхности статора электрогидравлической турбины
( в дальнейшемЭГТ).
7-выполняют ротор ЭГТ в виде диска с лопатками с диаметром равным
диаметру внутренней полости статора.
8 выполняют ЭРК, выполненной в виде цилиндрических корпусов с постоянными
магнитами, фокусирующими соплами, параболическими отражателями,
разнополюсными электродами и электротехнического клапана.
9-. регулятор скорости вращения ЭГК выполнен в виде комплексного
многоканального регулятора параметров электрических разрядов по мощности,
частоте и длительности протекания электрических разрядов.
10- для осуществления автономной работы ЭГТ, она оснащена бортовой
аккумуляторной батареи, накопительным электролитическим конденсатором,
электрически присоединенным к выходам аккумулятора, и генератором находящимся
на одном валу с турбиной, выходы генератора присоединены, через
преобразователь напряжения непосредственно к электродам в ЭРК и одновременно
к бортовой аккумуляторной батарее, через реле.
11. с целью возможности осуществления реверса вращения гидравлической турбины за счёт установки реверсивных ЭРК –и дополнительных тангенциальных патрубков размещенных в диаметрально противоположную сторону. с разворотом его в пространстве на 180 градусов путем ввода волны давления жидкости на лопатки с противоположной стороны путем дополнительного тангенциального ориентированного по отношению к основному тангенциальному вводу в гидротурбину диаметрально- противоположно
12. осуществляют ввод волны давления из общей ЭГРК в гидротурбину через несколько тангенциальных камер одновременно
13. одновременно вырабатывают при вращении гидротурбины и электроэнергию, необходимую и достаточную для осуществления электрических разрядов в воде требуемой мощности , для чего на валу гидротурбины размешают электрический генератор соответствующих параметров
14. осуществляют интенсификацию тепловыделения в воде в рабочей камере путем пропускания волны давления воды через сопло -кавитатор, выполненный в виде сопла Лаваля , размещенный на выходе ЭГРК или на выходе тангенциального ввода в полость гидротурбины , применяемой в данном варианте с вынутым ротором .
15. осуществляют отвод тепловой энергии воды от ЭГТ , конкретнее с корпуса гидротурбины и ЭГРК через автономную систему водоснабжения путем циркуляции нагретой воды, проходящей внутри корпуса устройства через полые трубы по замкнутому контуру , включающем тепловые радиаторы.
16. предлагаемый электрогидроударный способ преобразования химической энергии воды применяют для получения тепловой энергии путем нагрева воды в замкнутой водопроводной системе. теплоснабжения автономных объектов посредством введения в ее состав полой электрогидроразрядной камеры ЭГРК с двухсторонними выходами, снабженными соплами -кавитаторами, выполненными в виде сопла Лаваля
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Способ реализован нами в предлагаемом устройстве, названной нами
электрогидравлической турбиной (ЭГТ) ,содержащим три основные базовые
узла -электроразрядную камеру(ЭРК), тангенциальный фокусирующий патрубок
передающий волновую энергию воды при ее восстановления воды на турбину, закреплённую в статоре на водонепроницаемых прочных подшипниках. Мотор ЭГТ имеет замкнутую систему.
Конструкция одного из вариантов устройства, ЭГТ упрощенно показана на рис.1(поперечный разрез) и Рис 2( продольный разрез)

Рис.1
Эта схема является собственностью изобретателя и может быть предоставлена по личному запросу на имя автора изобретения

Рис.2
Эта схема является собственностью изобретателя и может быть предоставлена по личному запросу на имя автора изобретения
Устройство ЭГТ в с воем базовом варианте содержит следующие элементы :
1-герметичный корпус. 2- подшипник. 3- турбина-ротор.
4- задняя часть ЭК (отбойник). 5- электроды. 6- эл.дуга.
7- электроразрядная камера ЭК. 8- магнит. 9- изолятор.
10- резьбовое соединение. 11- крышка мотора. 12- муфта.
13- сальник. 14- крышка вентилятора. 15- вентилятор.
16- катушка генератора. 17- постоянные магниты генератора.
18- крышка генератора. 19- электрический аккумулятор. 20- высоковольтный
преобразователь. 21- регулятор скорости вращения.гидротурбины
22- центральный вал. 23- шпонка. 24- электромагнитный клапан.
25- взрывной клапан. 26- концентратор. 27- сопло. 28- тангенциальный патрубок.
ПРИНЦИП РАБОТЫ ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКОЙ ТУРБИНЫ
Источником энергии для выработки кинетической энергии вращения гидротурбины в предлагаемой ЭГТ является химическая энергия воды , выделяемая в виде электрогидравлического удара в замкнутом рабочем объеме воды , причем она исходно выделяется в ЭГРК и затем передается на лопатки турбины которые и приводя ее во вращение
Для работы ЭГТ используется в основном дисцилированая вода, но в отдельных
случаях в нее добавляют различные соли , например, NaCl для регулирования ее свойств – в частности, ее электропроводности. Реакция выделения химической воды по предлагаемому способу проходит в замкнутом цикле по следующей схеме - 2Н2О + электроразряд = 2Н2 + О2 = 2Н2О + 484кДж.
Процесс этого преобразования энергии воды при каждом последующем электрическом разряде в воде повторяющийся и при достаточной герметизации рабочей
камеры - длительный.
ОПИСАНИЕ РАБОТЫ ПРЕДЛАГАЕМОГО УСТРОЙСТВА В РЕЖИМЕ МОТОРА
Рассмотрим для примера работу устройства только в одном, самом простом варианте его исполнения (рис.1,2)
Вначале заполняют водой ЭГТ через отверстие ,закрытое специальным прочным электромагнитным клапан 24 .Потом осуществляют электрические разряды в воде в специальной электрогидроразрядной камере 7, для чего подают высоковольтный
электрический импульс на центральный электрод свечи зажигания 5, размещенной в ЭГРК.7 от аккумуляторной батареи 19 через преообразователь 20 и регулятор 21 Между электродами 5 происходит электрический
разряд в воде, который приводит к взрыву в воде в месте этого разряда гремучей смеси (2Н2+О2), образованной дисоциацией воды при протекании электрического разряда в виде электрогидравлического удара – как результат восстановление воды при взрыве гремучей смеси (2Н2+О2).. При воспламенении и сгорании данного гремучего газа в этой полости происходит мощное выделение энергии (484кДж с восстановлением двух молекул воды ) , передаваемой снова воде в виде волн давления воды и в виде ее нагревания.
Волна давления воды передается через фокусирующее сопло 27 и тангенциальные патрубки 28 на лопатки ротора 3 гидротурбины, которые и приводят ее во вращение.
Для обеспечения полностью автономного режима работы ЭГТ часть кинетической энергии вращения гидротурбины преобразуют электромеханическим способом с помощью электрогенератора с магнитным ротором 17 на ее валу и индуктивными обмотками 16 в электроэнергию, которую и используют для создания электрических разрядов в воде , а часть выработанной электроэнергии передают в электрическую нагрузку , например для подзарядки стартовой аккумуляторной батареи 19.
Тепловую энергию нагрева воды при работе устройства отводят через автономную охлаждающую систему водоснабжения от корпуса ЭГТ для внешнего потребления , причем одновременно осуществляют ею стабилизацию температуры ЭГТ.
.
В результате, в данном устройстве осуществляется эффективное прямое преобразование
химической энергии в кинетическую энергию вращения гидротурбины, электрическую и тепловую энергию . Процесс создания волн давления от ЭГД- ударов в воде и вращение лопаток турбины от этих волн давления циклически повторяют .с каждым последующим электрическим разрядом в воде.
ОПИСАНИЕ РАБОТЫ ЭГРК В СИСТЕМЕ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ
Из рис 3 упрощенно показан еще один вариант устройства для осуществления предлагаемого способа в виде простой автономной системы теплоснабжения , работающей на принципе тепловыделения кавитации воды соплом Лаваля состоит: из замкнутоного контура водопровода 1- система теплоснабжения. 2- ЭГРК. 3- Сопло Лаваля. 4- радиаторы.
ПРИНЦИП РАБОТЫ
Посылается импульс на центральный электрод ЭГРК, получаем разряд, который толкает воду через сопло Лаваля в системе теплоснабжения. В данном случае ЭГРК работает как насос.
ОПИСАНИЕ РАБОТЫ ЭГРК В СИСТЕМЕ ВОДОСНАБЖЕНИЯ
Из рис 4 видно, что система состоит: 1- источник воды. 2- система водоснабжения.
3- ЭГРК. 4- кавитационное сопло Лаваля. 5- нижний клапан. 6- запорная арматура.
ПРИНЦИП РАБОТЫ УСТРОЙСТВА ПОЛУЧЕНИЯ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ ИЗ ВОДЫ
Вначале заливается вода в замкнутый водопровод , после его он герметизируется затем Посылается высоковольтный импульс напряжения на центральный электрод ЭГРК, получаем электрический разряд в воде, который гидравлически толкает воду через сопло Лаваля в систему водоснабжения. При этом под действием всасывающего потока воды нижний клапан 5 открывается, и новая порция воды попадает в систему водоснабжения. В данном случае ЭГРК работает как насос, а кавитирующее сопло Лаваля .в качестве нагревателя воды
ДОСТИЖЕНИЕ ЦЕЛЕЙ ИЗОБРЕТЕНИЯ И ПОЛОЖИТЕЛЬНЫХ ЭФФЕКТОВ
Предлагаемые способ и устройства для его осуществления реализуют поставленные цели изобретения и благодаря перечисленным существенным отличиям от прототипа и предложенным вариантам реализации способа в развитии изобретения, позволяют достичь все поставленные цели изобретения, а именно:
-позволяют эффективно осуществить прямое преобразование химической энергии воды в кинетическую энергию вращения гидротурбины
-позволяют осуществить интенсивное прямое преобразование химической энергии воды в тепловую энергию благодаря введению операции кавитации воды и сопла Лаваля для ее реализации, позволяют осуществить эффективное тепловыделение в воде при электрогидроударах в ней
-позволяют осуществить одновременно с выработкой механической энергии и выработку электроэнергии данным способом путем его использования в сочетании с электромеханическим преобразованием части кинетической энергии вращения гидротурбины в электроэнергию посредством стандартного электрогенератора, размещенного на одном валу с гидротурбиной , или посредством совмещенного генератора с конструкцией гидротурбины .
-позволяет эффективно управлять процессом преобразования химической энергии воды в иные виды полезной энергии путем регулирования параметров электрических разрядов в воде и посредством изменения объема воды в самой рабочей камере и ЭГРК.
-позволяет повысить надежность осуществления способа и работы устройств благодаря управляемому контролю за рабочим давлением в рабочей камере и температурой воды
-позволяет реализовать простые и эффективные автономные системы теплоснабжения , работающие вообще без топлива , а с использованием эффектов кавитации воды и ее прокачки электрогидравлическими ударами в ней .
СФЕРА ПРИМЕНЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Сфера использования изобретения –предлагаемого способа и устройств преобразования химической энергии воды в иные виды полезной энергии -поистине необъятная от нового вида безтопливного мотора на всех видах транспорта , и в виде механизмов в промышленности и сельском хозяйстве до автономных и централизованных высокоэффективных источников электрической и тепловой энергии –для быта, транспорта и промышленности ,работающих от внутренней энергии поистине неисчерпаемого источника энергии – обычной воды
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
На протяжении веков человечество пыталось использовать энергию воды.
Предлагаемое изобретение относится к этой же категории с несколько
другим взглядом на проблему. Мы предлагаем взять за основу получения
энергии процесс восстановления воды, после её обработки ел. разрядом
(эффект ЮТКИНА) по формуле - 2Н2О+ЕЛ.РАЗРЯД=2Н2+О2=2Н2О+484кДж -в
замкнутом объёме.
Природа распространения данной выделенной из воды энергии волновая, поэтому предлагаемый способ и устройства преобразования химической энергии воду в виде волны давления с последующей фокусировкой её и направлением на лопатки электрогидротурбины, обеспечивает прямое преобразование химическую энергию воды в кинетическую энергию вращения гидротурбины . Предлагаемое устройство - мотор –генератор при достаточной герметизации может работать на воде, вырабатывая полезную энергию причём достаточно долго, не требует топлива и может работать в полностью автономном режиме , относительное несложное и поэтому быстро окупит себя с началом эксплуатации .Изобретение рекомендуется к массовому внедрению
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
- Способ прямого преобразования химической энергии воды в механическую кинетическую энергию движения рабочего тела по замкнутому электрохимическому циклу восстановления воды посредством электрогидродинамического удара в воде при пропускании в воде электрических разрядов, отличающийся тем , что для получения кинетической энергии вращения гидротурбины от волн давления жидкости , вначале формируют волну давления воды вне рабочей камеры гидротурбины, а затем направляют ее на лопатки гидротурбины с ориентацией волны давления тангенциально внутренней цилиндрической полости гидротурбины
- Способ по п1, отличающийся тем что повышают эффективность преобразования энергии волнового давления воды путем редукции ее давления , посредством фокусирующих сопел и параболических отражателей электрогидроразрядной камеры
- Способ по п1, отличающийся тем что регулируют величину получаемой энергии из воды и выходную мощность гидротурбины , изменением объема электрогидроразрядной камеры и количества воды в ней
- Способ по п1, отличающийся тем, что повышают энергетическую эффективность прямого преобразования химической энергии воды в кинетическую энергию вращения турбины путем регулирования параметров электрических разрядов в воде
- Способ по п1, 4,отличающийся тем , что осуществляют вращение электрического разряда в воде с требуемой скоростью во внешнем постоянном магнитном поле , причем регулируют скорость вращения электрических разрядов изменением величины индукции магнитного поля 6
- Способ по п1, отличающийся тем , что повышают надежность реализации способа путем сброса избытка давления воды и пара в аномальных режимах работы устройства через специальный аварийный взрывной клапан.
- Способ по п1, отличающийся тем , что осуществляют регулирование уровня воды и систематическую дозаправку в гидротурбину или в электрогидроразрядную камеру , через электротехнический клапан.
- Способ по п1, отличающийся тем , что волну давления воды подают из общей электрогидроразрядной камеры через несколько тангенциальных патрубков, сообщающихся с полостью гидротурбины , на лопатки гидротурбины отдельными патрубками, касательными к внутренней поверхности рабочее полости в статоре электрогидравлической турбины
- Способ по п1, отличающийся тем, что осуществляют реверс вращения гидравлической турбины, путем ввода волны давления воды на лопатки с их противоположной стороны, путем дополнительного тангенциально ориентированного ЭГРК по отношению к основному тангенциальному вводу в гидротурбину, диаметрально- противоположную с разворотом его в пространстве на 180 градусов
- Способ по п1, отличающийся тем , что одновременно вырабатывают при вращении гидротурбины и электроэнергию, необходимую и достаточную для осуществления электрических разрядов в воде требуемой мощности , для чего на валу. гидротурбины размешают электрический генератор соответствующих параметров.
- Способ по п1, отличающийся тем , что осуществляют интенсификацию тепловыделения в воде гидротурбины путем пропускания волны давления воды через сопло - кавитатор, выполненной в виде сопла Лаваля , размещенной на выходе ЭГРК или на выходе тангенциального ввода в полость гидротурбины , применяемой в данном варианте с вынутым ротором
- Способ по п1, отличающийся тем , что осуществляют отвод тепловой энергии воды от ЭГТ , конкретнее с корпуса гидротурбины и ЭГРК через автономную систему водоснабжения путем циркуляции нагретой воды, проходящей внутри корпуса устройства через полые трубы по замкнутому контуру , включающем тепловые радиаторы.
- Способ по п1, отличающийся тем, что для использования его в автономной системе теплоснабжения, размешают ЭГРК с выходными соплами в виде сопла Лаваля в замкнутой системе водопроводной линии и является насосом.
- Устройство для осуществления предлагаемого способа по п.1, содержащее рабочую камеру и электрогидроразрядную камеру, заполненную водой, и механизм для преобразования энергии волны давления воды в механическую энергию его движения, отличающееся тем, что в качестве этого механизма использована гидравлическая турбина, заполненная водою, с тангенциальным вводом –патрубком, в ее полость, присоединенным гидравлически к электрогидроразрядной камере, заглушенной с внешней стороны , причем выполняют рабочую камеру в виде замкнутой в пространстве гидросистемы, заполненной водой 15
- Устройство по п.1,отличающееся тем, что ротор гидравлической турбины выполнен в виде диска с лопатками, с диаметром ротора равным
диаметру внутренней полости статора. гидротурбины
- Устройство по п.1, отличающееся тем что электрогидроразрядная камера выполнена в виде цилиндрического корпуса, с ввернутой в нее электрической свечой зажигания
- Устройство по п.1, отличающееся тем что электрогидроразрядная камера снабжена фокусирующими соплами, параболическими отражателями с разнополюсными электродами, и постоянными магнитами рамещенными на электродах в плоскости , перпендикулярной оси вращения электродов , и снабжено дополнительным электротехническим клапаном для регулирования объема и уровня воды в рабочей камере и аварийного сброса давления из рабочей камеры .
- Устройство по п.1, отличающееся тем, что внутренний диаметр фокусирующего сопла выбирается равным внутреннему диаметру тангенциального ввода в полость гидротурбины
- Устройство по п.1, отличающееся тем, что это концентрирующее сопло выполнено в виде кавитационного сопла Лаваля , размещенного на выходе ЭГРК или на выходе тангенциального ввода в полость гидротурбины
- Устройство по п.1, 15,отличающееся тем, что использована гидротурбина с вынутым ротором, причем полая камера гидротурбины дополнена отводящим патрубком для отвода циркуляции горячей воды в автономной системе тепловодоснабжения и ее охлаждением в ней и с последующим возвратом охлажденной воды в рабочую камеру , например в ЭРК через электромагнитный клапан
- Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено регулятором скорости вращения и мощности на валу ротора ЭГК , причем регулятор выполнен в виде комплексного многоканального регулятора параметров электрических разрядов по мощности, частоте и длительности протекания электрических разрядов виде управляемого амплитудно- частотного полупроводникового преобразователя .напряжения
- Устройство по п.1, отличающееся тем, что для осуществления автономной работы ЭГТ, она оснащена бортовой аккумуляторной батареи, накопительным электролитическим конденсатором, электрически присоединенным к выходам аккумулятора, и электрическим генератором ,находящимся на одном валу с турбиной, причем выходы генератора присоединены, через преобразователь напряжения непосредственно к электродам в ЭРК и одновременно к бортовой аккумуляторной батарее, через электрическое реле.
- Устройство по п.1, отличающееся тем что оно снабжено электрическим магнито -–электрическим генератором , конструктивно совмещенным с гидротурбиной с электрическим присоединением его выходной обмотки к электроразрядным электродам , причем магниты генератора размещены на роторе гидротурбины а статорные обмотки генератора размещены на статоре гидротурбины
- Устройство по п.1, отличающееся тем, что выполнено в виде замкнутой водопроводной линии, заполненной водой, и содержит ЭГРК с выходным соплом в виде сопла Лаваля, врезанную в эту водопроводную линию и является своеобразным насосом.