Начало раздела Производственные, любительские Радиолюбительские Авиамодельные, ракетомодельные Полезные, занимательные	Хитрости мастеру Электроника Физика Технологии Изобретения	Тайны космоса Тайны Земли Тайны Океана Хитрости Карта раздела
Использование материалов сайта разрешается при условии ссылки (для сайтов - гиперссылки)

ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2188366

ТЕПЛОГЕНЕРАТОР МЕХАНИЧЕСКИЙ ДЛЯ НАГРЕВА ВОДЫ И ОТОПЛЕНИЯ ЗДАНИЙ

Имя изобретателя: Назырова Наталья Ивановна; Леонов Михаил Павлович
Имя патентообладателя: Назырова Наталья Ивановна; Леонов Михаил Павлович
Адрес для переписки: 680000, г.Хабаровск, ул. Запарина, 49, кв.7, М.П.Леонову
Дата начала действия патента: 2001.01.03

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано для обогрева жилых и производственных помещений и горячего водоснабжения. Сущность изобретения заключается в том, что в теплогенераторе, содержащем емкость, подводящий и выходной патрубки, теплообменник и водонагреватель, теплообменник, являющийся одновременно гасителем кругового движения воды, представляет собой перфорированный кожух, а водонагреватель состоит из дисков, устанавливаемых между ними диафрагм, верхней крышки, установленного на верхней крышке нагнетающего патрубка, снабженного внутренним винтом Архимеда, нижней крышки, фланца, переходящего в вал, и стягивающих стержней, причем диски состоят из отдельных каплевидных сегментов, отделенных друг от друга каналами, поверхности которых построены по эвольвенте, а между наружными и внутренними частями сегментов, соединенных между собой элементами жесткости, образована полость, имеющая выходы на наружную сторону диска и в канал между сегментами. Такое выполнение теплогенератора повышает эффективность нагрева воды без применения циркуляционного насоса, увеличивает надежность и долговечность конструкции.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к теплотехнике и, в частности, к устройствам для нагрева воды и может быть использовано в системах отопления зданий и сооружений и для нагрева воды для производственных и бытовых нужд.

Известны устройства тепловых насосов, использующих изменения физико-механических параметров воды, в частности давления, объема и скорости, для получения тепловой энергии.

Например, тепловой насос по а.с. 458691. Но недостатком его является очень высокое рабочее давление до 1000 атм, развиваемое в корпусе, которое требует повышенной прочности корпусных деталей установки, запорной арматуры и т.п., что приводит к значительным материальным затратам и опасно для отопления жилых помещений.

В качестве прототипа выбран "Теплогенератор и устройство для нагрева жидкости", патент 2045715, состоящий из теплогенератора, включающего ускорители движения жидкости - перепускной патрубок и циклон, тормозные устройства, и сетевого насоса с инжекционным патрубком. Недостатками прототипа являются кавитационный принцип нагрева воды, уменьшающий сроки эксплуатации устройства, так как кавитация разрушает элементы конструкции; сложность конструкции - наличие двух отдельных агрегатов - теплогенератора и насоса; падение КПД при увеличении мощности устройства.

Задача изобретения - обеспечение эффективного нагрева воды без применения традиционных теплоносителей, упрощение конструкции, обеспечение высокого коэффициента полезного действия, снижение затрат электроэнергии, улучшение эксплуатационных качеств - надежности и долговечности.

На фиг. 1 показан общий вид теплогенератора; на фиг. 2 показан водонагреватель; на фиг. 3 показан диск; на фиг. 4 показан сегмент.

Теплогенератор механический состоит из емкости 1 (фиг. 1), содержащей подводящий патрубок 2 для подачи холодной воды и отделяющий ее от горячей, выходной патрубок 3 для отвода горячей воды, теплообменник 4, в котором размещен водонагреватель 5, опирающийся на подшипниковый узел 6 и приводящийся во вращение через муфту 7 высокооборотным электродвигателем 8.

Водонагреватель 5 (фиг. 2), размещенный в теплообменнике 4, одновременно являющимся гасителем кругового движения воды и представляющим собой перфорированный кожух, состоит из дисков 9, устанавливаемых между ними диафрагм 10, верхней крышки 11 и установленного на ней нагнетающего патрубка 12, снабженного внутренним винтом Архимеда, нижней крышки 13, фланца 14, переходящего в вал 15, стягивающих стержней 16.

Диск 9 (фиг. 3) диаметром "Д" и высотой "в", в центральной части которого имеется цилиндрическая полость диаметром "д", состоит из равных между собой сегментов 17 каплевидной формы, между которыми на всю высоту "в" диска 9 предусмотрены каналы 18 для прохода воды, поверхности которых построены по эвольвенте.

В каждом сегменте 17 (фиг. 4), состоящем из соединенных между собой элементами жесткости 19 внутренней части 20 и наружных частей 21, предусмотрены отверстия 22 (фиг. 3, 4) для стягивающих стержней 16, а и полость 23, где образуется вакуум при сбросе воды через выход 24 на внешнюю сторону диска 9 и через выходы 25 в канал 18.

Выход 24 и выходы 25, а и канал 18 в его выходной части для устранения явления кавитации выполнены под углом 45^o (фиг. 3, 4).

Теплогенератор работает следующим образом. При вращении водонагревателя 5 через муфту 7 высокооборотным электродвигателем 8 холодная вода, принудительно поступая из подводящего патрубка 2 через нагнетающий патрубок 12 в центральную полость составляющих водонагреватель 5 дисков 9, под действием центробежной силы, с большой скоростью и под большим давлением выходит как из центральной полости диска 9 по каналам 18 в теплообменник 4, так и из полости 23 через выходы 24 и 25, при этом в полости 23 образуется вакуум.

В каналах 18, на границах зон высокого давления и вакуума, согласно известному явлению, имеющему место при адиабатических процессах, локальная температура в приграничных областях зон достигает 10000^oС, что приводит к разогреву воды к моменту выхода ее из каналов 18 в теплообменник 4 до 100^oС и выше.

Проходя через перфорацию и открытую верхнюю часть теплообменника 4, горячая вода через выходной патрубок 3 поступает в систему горячего водоснабжения или отопления.

Наиболее эффективный нагрев воды осуществляется при соотношении диаметра "Д" диска 9 (фиг. 3) к диаметру "д" внутренней полости диска 9 как 3:1 и высоте "в" диска 9 (фиг.3), составляющей 10-15% от диаметра "Д" диска 9, при трех сегментах 17 в диске 9, при одном выходе 24 (фиг. 4) на внешнюю сторону диска 9 и трех выходах 25 (фиг. 4) в канал 18, и линейной скорости точек, находящихся на внешней стороне диска 9, в пределах 95-110 м/сек.

Мощность теплогенератора можно изменять дополнительной установкой дисков 9 и диафрагм или изменением оборотов электродвигателя 8.

Компановка теплогенератора может быть как горизонтальной, так и вертикальной, с верхним или нижним расположением электродвигателя 8.

Создаваемое водонагревателем избыточное давление воды в емкости 1 позволяет теплогенератору выполнять функции циркуляционного насоса.

Преимуществами предлагаемого теплогенератора является простота конструкции, состоящей из одного агрегата и исключающей необходимость в насосе, создающем сжатие рабочей среды, так как сжатие обеспечивается самой конструкцией водонагревателя; уменьшение возможности разрушения деталей конструкции, т. е. повышается срок эксплуатации устройства, потому что явление кавитации устраняется выполнением выходов воды из сегментов и дисков под углом 45^o; упрощение конструкции, достигаемое за счет отсутствия разгонных и тормозных устройств, т. к. необходимые давление, скорость и температура создаются непосредственно в водонагревателе.

В соответствии с сущностью изобретения изготавливается теплогенератор с числом оборотов электродвигателя до 10000 об/мин. При этом водонагреватель состоит из 5 дисков с диаметром "Д" 210 мм, диаметром "д" цилиндрической полости 70 мм и высотой "в" 30 мм, в каждом из которых предусмотрено три сегмента, имеющих по четыре выхода из полости, где образуется вакуум, с шириной каналов между дисками в перпендикулярном сечении 2 мм. Диаметр отверстий перфорации теплообменника 3 мм. Температура воды на выходе до 100^oС, выходная мощность 3 кВт, потребляемая мощность 1 кВт.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Теплогенератор механический, содержащий емкость, подводящий и выходной патрубки, теплообменник и водонагреватель, отличающийся тем, что теплообменник, являющийся одновременно гасителем кругового движения воды, представляет собой перфорированный кожух, а водонагреватель состоит из дисков, устанавливаемых между ними диафрагм, верхней крышки, установленного на верхней крышке нагнетающего патрубка, снабженного внутренним винтом Архимеда, нижней крышки, фланца, переходящего в вал, и стягивающих стержней, причем диски состоят из отдельных каплевидных сегментов, отделенных друг от друга каналами, поверхности которых построены по эвольвенте, а между наружными и внутренними частями сегментов, соединенных между собой элементами жесткости, образована полость, имеющая выходы на наружную сторону диска и в канал между сегментами.

2. Теплогенератор по п.1, отличающийся тем, что водонагреватель опирается на подшипниковый узел и приводится во вращение через муфту электродвигателем, причем компановка может быть горизонтальной, вертикальной, с верхним или нижним расположением электродвигателя.

3. Теплогенератор по п.1, отличающийся тем, что мощность теплогенератора регулируется изменением количества установленных дисков и диафрагм или изменением числа оборотов электродвигателя.

Версия для печати
Дата публикации 08.12.2006гг

НОВЫЕ СТАТЬИ И ПУБЛИКАЦИИ
	Технология изготовления универсальных муфт для бесварочного, безрезьбового, бесфлянцевого соединения отрезков труб в трубопроводах высокого давления (имеется видео)
	Технология очистки нефти и нефтепродуктов
	О возможности перемещения замкнутой механической системы за счёт внутренних сил
	Свечение жидкости в тонких диэлектрических каналох
	Взаимосвязь между квантовой и классической механикой
	Миллиметровые волны в медицине. Новый взгляд. ММВ терапия
	Магнитный двигатель
	Источник тепла на базе нососных агрегатов