ЕМКОСТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ-ПЕРЕМЕШИВАТЕЛЬ
CAPACITIVE MOTOR - AGITATOR

Изобретение относится к электромашиностроению и предназначено для использования в энергетике, в частности в исследованиях электростатических сил по электростатике, а также как двигатель небольшой мощности и устройство для смешивания различных диэлектрических жидкостей.
Известен вариант исполнения электростатического двигателя [патент РФ №2225066, кл. H02N 1/00, 2004 г.], содержащего тело перемещения из диэлектрика, относительно тела перемещения установлены прямые металлические электроды, которые расположены в плоскости параллельно телу перемещения и наклонены к нему под углом α, с зазором, в сторону, противоположную направлению движения.
Недостатком такого двигателя является невозможность регулирования величины воздушного зазора между электродами статора и поверхностью жидкости и угол наклона электродов относительно нормали к поверхности жидкости, а также работа устройства только на постоянном токе.
Известен озонатор [патент РФ №2040461, кл. С01В 13/11, 1995 г.], который также можно использовать в качестве двигателя, содержащий диэлектрик, электроды и высоковольтный источник напряжения, соединенный с электродами. В озонаторе вращающийся с регулируемой скоростью диэлектрик, установленный на подшипниках, и электроды, установленные под углом к поверхности диэлектрика, создают зону разряда коронного типа.
Недостатком аналога являются ограниченные функциональные возможности.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности является конструкция емкостного двигателя [патент РФ №2330374, кл. H02N 1/08, 2006 г.], содержащая диэлектрический корпус, закрепленный в нем с возможностью вращения вал, на котором установлен диэлектрический подвижный элемент, выполненный в виде конуса из фибры, металлические электроды, установленные под углом относительно нормали к поверхности подвижного элемента. Емкостный двигатель может быть выполнен многофазным и работать от тока любого рода.
Недостатком прототипа являются ограниченные функциональные возможности из-за применения только твердого тела вращения в качестве подвижного элемента.
Задача изобретения - расширение функциональных возможностей и увеличение производительности за счет использования жидкостного подвижного элемента двигателя и использования дополнительного нагревательного элемента.
Поставленная задача достигается тем, что в емкостном двигателе, содержащем диэлектрический корпус, в котором расположен диэлектрический подвижный элемент, металлические электроды, подключенные к источнику питания, установленные под углом относительно нормали к поверхности диэлектрического подвижного элемента, а между диэлектрическим подвижным элементом и металлическими электродами имеется воздушный зазор, согласно изобретению в качестве подвижного элемента использован жидкий диэлектрик, помещенный в бак, выполненный из диэлектрического материала.
Кроме того, согласно изобретению в качестве жидкого диэлектрика может быть использована электрореологическая суспензия.
Кроме того, согласно изобретению емкостный двигатель содержит дополнительный нагревательный элемент для подогрева жидкости и является фильтром.
Сущность изобретения поясняется чертежом. На фиг.1 изображен вид спереди емкостного двигателя-перемешивателя.
Емкостный двигатель содержит непроводящий бак 1, наполненный жидким диэлектриком 2, например электрореологической суспензией, выполняющим роль подвижного элемента, систему металлических электродов 3, подключенных к высоковольтному источнику напряжения переменного или постоянного тока 4, установленных под углом α относительно нормали к поверхности подвижного элемента, с возможностью изменения угла наклона α относительно нормали к поверхности подвижного элемента и величины воздушного зазора δ между электродами и поверхностью подвижного элемента. Емкостный двигатель содержит дополнительный нагревательный элемент 5 для подогрева жидкости и в такой совокупности признаков может выполнять функции фильтра.
Двигатель работает следующим образом. На электроды 3 подается напряжение от высоковольтного источника напряжения переменного или постоянного тока 4. В результате в рабочем пространстве емкостного двигателя возникает вращающееся электрическое поле, под действием которого возникает индуцированный дипольный электрический момент в жидком диэлектрике подвижного элемента заставляющий двигаться молекулы жидкого диэлектрика в определенном направлении. За счет ориентированного перемещения молекул приводится в движение подвижный элемент 2. В качестве жидкого диэлектрика можно использовать электрореологическую суспензию - электрореологическую жидкость, состоящую из диэлектрической среды, например трансформаторного масла, и введенного в нее мелкодисперсного наполнителя (патент РФ №2077546, опубл. 20.04.1997). Под действием высоковольтного напряжения электрореологическая суспензия переходит в желеобразное состояние, т.е. ее эффективная вязкость растет до ее насыщения, это связано с электростатическим взаимодействием частиц и динамикой изменения структуры размещения дисперсных частиц. Эффект обратимого изменения вязкости под действием электрического поля наблюдается и в постоянных, и в переменных полях (Ю.Г.Яновский, В.Э.Згаевский, Ю.Н.Карнет, И.Ф.Образцов Электрореологические жидкости. Теоретические и экспериментальные подходы к их описанию // Физ. мезомех. - 2003. - Т.6. - №6. - С.61-69).
Возможность изменения угла наклона α относительно нормали к поверхности подвижного элемента и величины воздушного зазора δ между электродами и поверхностью подвижного элемента позволяет регулировать величину вращающего момента двигателя, а также ожидается увеличение производительности за счет перемещения подвижного элемента. Изменение количества подключаемых электродов, т.е. уменьшение нагрузки на электроды, позволяет выполнить двигатель многофазным.
Итак, заявляемое изобретение обладает высокой технологичностью, простотой конструкции и широкой универсальностью, поскольку оно может работать от тока любого рода. Двигатель обладает расширенными функциональными возможностями за счет использования в качестве подвижного элемента жидкого диэлектрика, что позволяет применять двигатель в качестве перемешивателя и устройства для очистки жидкости, перекачки нефтепродуктов и разделения их на фракции. Используя в качестве жидкого диэлектрика электрореологическую суспензию - жидкость, которая под действием электрического поля способна изменять вязкость, можно увеличить вращающий момент двигателя. Предусмотрев в конструкции двигателя дополнительный нагревательный элемент для нагрева жидкости, двигатель можно использовать в качестве фильтра, т.к. при нагреве уменьшается вязкость жидкого диэлектрика, а следовательно, испарение молекул жидкости происходит быстрее.