Документ описывает инновационное устройство для преобразования электрической энергии в тепловую, предназначенное для повышения эффективности при минимальных потерях энергии. Оно использует кинетическую энергию частиц и обеспечивает высокий коэффициент преобразования, что делает его экологически безопасным. Изобретение включает в себя ионный источник, электронно-оптический элемент и высоковакуумную камеру, позволяя эффективно нагревать объекты.

1. РЕСПУБЛИКА КАЗАХСТАН
(19) KZ (13) A4 (11) 28487
(51) H01J 27/02 (2006.01)
H05H 1/02 (2006.01)
H05H 1/04 (2006.01)
КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ
МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ
(21) 2013/0355.1
(22) 20.03.2013
(45) 15.05.2014, бюл. №5
(72) Ахметов Келес Мауленович; Ахметов Ерик
Келесович; Ибраев Алпамыс Туякович
(73) Некоммерческое акционерное общество
"Алматинский университет энергетики и связи"
(56) Предварительный патент РК 19633, кл.H01J
27/02, 16.06.2008, бюл. №6
(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ
ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ В ТЕПЛОВУЮ
(57) Изобретение относится к области энергетики, а
именно к области преобразования кинетической
энергий частиц в тепловую энергию -
электротермии, а также может применяться в
технологии термообработки веществ.
Технический результат от применения
устройства для преобразования электрической
энергии в тепловую - высокий коэффициент
преобразования энергий при использовании энергии
ускоренных частиц в нагревательном устройстве с
минимальными потерями преобразования
электрической энергии в тепловую за счет полного
использования электрического потенциала и
многократного воздействия ускоренных частиц на
нагреваемый объект.
Устройство для преобразования электрической
энергии в тепловую, содержащий нагревательное
устройство, ионный источник, электронно-
оптический элемент, камеру преобразователя,
который расположен внутри объекта нагревания,
высоковакуумную камеру, преобразователь
выполнен в виде многократного отражателя.
Преимущество предлагаемого изобретения
высокий коэффициент преобразования
электрической энергии в тепловую и минимальное
воздействие на окружающую среду.
(19)KZ(13)A4(11)28487

2. 28487
2
Изобретение относится к области энергетики, а
именно к области преобразования кинетической
энергий частиц в тепловую энергию -
электротермии, а также может применяться в
технологии термообработки веществ.
Известна электродуговая установка для нагрева
газа с использованием электрического разряда -
электродуговой метод. Появляющийся искровой
разряд между электродами при разрыве контакта
образует испарение с поверхности разогретого
металлического материала, пары которых служат в
качестве токопроводящей среды и являются
носителем кинетической энергии в этом процессе.
Данный процесс многокаскадный - размер ступени
определяется средней длиной свободного пробега
ионизированных атомов или молекул,
соответственно их кинетической энергией. Если
иметь в виду тот факт, что для частицы с
кинетической энергией в 1 эВ эквивалентна
температуре примерно 11000°К, то средняя
температура дуги определяется средней
кинетической энергией ионизированных атомов и
молекул одного каскада. Таким образом, в данном
случае взаимодействие с нагреваемым материалом
совершают, в основном, частицы последнего,
соприкасаемого с поверхностью каскада, что
ограничивает полное использование приложенного
электрического потенциала между электродами (SU
№426338, опубл. 30.04.74).
Недостатком известной установки является
неполное преобразование кинетической энергии
частиц в тепловую и воздействие на окружающую
среду вследствие прямого контакта производства
такого действия.
Наиболее близким по технической сущности к
предлагаемому устройству является ионно-
плазменный источник с накальным катодом,
который содержит входное окно, накальный катод,
цилиндрический анод, электрод вывода ионного
пучка и осесимметрическую магнитную катушку,
ось которой совпадает с осью всего устройства,
который может служить в качестве генератора
ионов. (Предварительный патент РК №19633, опубл.
16.06.2008г., бюл. №6.).
Основным недостатком известного устройства
является низкий коэффициент преобразования
энергии.
Задачей предлагаемого изобретения является
создание устройства для преобразования
электрической энергии в тепловую с высоким
коэффициентом преобразования энергий и с
минимальным воздействием на окружающую среду.
Технический результат от применения
устройства для преобразования электрической
энергии в тепловую - высокий коэффициент
преобразования энергии при использовании энергии
ускоренных частиц в нагревательном устройстве с
минимальными потерями преобразования
электрической энергии в тепловую за счет полного
использования электрического потенциала и
многократного воздействия ускоренных частиц на
нагреваемый объект.
Для достижения технического результата в
устройстве для преобразования электрической
энергии в тепловую, содержащим нагревательное
устройство, ионный источник, электронно-
оптический элемент, камеру преобразователя,
который расположен внутри объекта нагревания,
высоковакуумную камеру, в соответствии с
изобретением, преобразователь выполнен в виде
многократного отражателя.
На фиг.1 представлена конструкция заявляемого
устройства. Для удобства здесь не показаны
элементы электрической изоляции и вакуумной
системы.
1- ионный источник
2- электронно-оптический элемент
3- камера преобразователя
4- вакуумная система
Рабочий газ, поступая в ионный источник 1
ионизируется, затем поток ионов посредством
электронно-оптического элемента 2 ускоряется и
формируется в точку на входе камеры
преобразователя 3, расположенной внутри
нагреваемого вещества в виде внутренней полости,
где кинетическая энергия частиц преобразовывается
в тепловую путем многократного взаимодействия.
Нейтрализованные и замедленные атомы
(молекулы) в этом процессе, затем удаляются в
вакуумную систему 4. Таким образом, если разность
потенциалов между источником и преобразователем
100В, то среднюю энергию потока ионов можно
принять 100 эВ, а удаленных 0,1 эВ, что
эквивалентно температуре 1100°К, то в данном
устройстве возможно получение достаточно
высокий КПД преобразования энергии.
Преимущество предлагаемого изобретения
высокий коэффициент преобразования
электрической энергии в тепловую и минимальное
воздействие на окружающую среду.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Устройство для преобразования электрической
энергии в тепловую, содержащий нагревательное
устройство, ионный источник, электронно-
оптический элемент, камеру преобразователя,
который расположен внутри объекта нагревания,
высоковакуумную камеру, отличающееся тем, что
преобразователь выполнен в виде многократного
отражателя со входным окном.

3. 28487
3
Верстка Ж. Жомартбек
Корректор Е. Барч