Apparat zur Erzeugung von Warmwasser und Dampf durch Umwandlung mechanischer Energie in Wärme. Es gibt Fälle, wo eine Wasserkraft aus schliesslich zur Erzeugung von Warmwasser oder Wasserdampf für Heiz- und andere Zwecke herangezogen wird. Bisher war es üblich, die Energie der Wässerkraft via Wasserkraftmaschine und Generator in elek trische Energie umzuwandeln, und mit die ser das Gebrauchswasser in Boilern aufzu heizen oder in Elektroden-Dampfkesseln zu verdampfen. Solche Anlagen sind naturge mäss teuer. Es wurden daher Mittel und Wege gesucht, die Energie einer Wasserkraft auf direktem Wege in Wärme umzuwandeln.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Apparat zur Erzeugung von Warm wasser oder Dampf durch Umwandlung mechanischer Energie in Wärme. Derselbe zeichnet sich dadurch aus, dass er minde stens eine in einem Gehäuse rotierende ebene Scheibe aufweist, und dass durch dieses Ge häuse Wasser strömt, welches sich durch Reibung erwärmt. Ein Ausführungsbeispiel des erfindungs gemässen Apparates ist in der beiliegenden Zeichnung schematisch dargestellt.
Der Apparat weist ein Gehäuse 1 auf, das gegen Wärmestrahlung und Leitung durch die Isoliermasse 2 umgeben ist, und eine ebene Scheibe 3, die fest auf der Welle 4 sitzt, welch letztere in bekannter Weise in Lagern geführt ist. Zwischen Welle und Gehäuse ist eine Stopfbüchse 5 vorhanden. Die Welle kann direkt oder über einen Trieb (Riemen, Ketten, Räder) von der Kraftma schine angetrieben werden. Das Gehäuse be sitzt zwei Anschlüsse a, al für den Kalt wasserzulauf und einen Anschluss b für den Warmwasserauslauf.
Die Wirkungsweise ist die folgende: Durch Rotation der Scheibe 3 wird das Wasser im Gehäuse 1 ebenfalls in Rotation gesetzt. Es wird mit zirka der halben Ge schwindigkeit rotieren wie die Scheibe. Be kanntlich entsteht bei dieser Bewegung Rei- bung, und es ist eine der ältesten Erkennt nisse der technischen Physik, dass Reibung restlos in Wärme umgewandelt wird.
Man erkennt ohne weiteres, dass die gesamte, von der Kraftmaschine an die Welle 4 abge gebene Leistung, abzüglich der Reibungsver luste der Lagerstellen, dazu dient, die Rei bung der Scheibe 3 im Wasser und die Rei bung des rotierenden Wassers an den Wän den des Gehäuses 1 zrr überwinden, welche Reibungsarbeit voll in Wärme umgewandelt wird. Die Wärmeerzeugung zeigt sich an einer Temperatursteigerung von Wasser, Scheibe und Gehäuse.
Das im Innern des Gehäuses 1 befind liche Wasser erfährt nach dein Gesetz der Mechanik eine seiner Rotationsgeschwindig keit entsprechende Zentrifugalkraft. Diese ergibt eine Steigerung des statischen Druckes nach dem äussern Scheibenrand hin. Der da durch vorhandene statische Druckunterschied zwischen Wellenmitte und Scheibenaussen durchmesser kann zur Erzielung des Was serdurchflusses ausgenützt werden.
Durch Vergrössern oder Verkleinern der in der Zeiteinheit durch den Apparat strö menden Wassermenge, welche Regelung mit dem Hahn 6 vorgenommen werden kann, wird die Temperatur des austretenden Was- sers auf das gewünschte Mass gebracht wer den können. Wird der Hahn 6 mit einem Thermostat verbunden, so kann die Regu lierung auf konstante Temperatur automa tisch erfolgen.
Wird der Hahn 6 geschlossen, so dass kein Wasserdurchfluss stattfindet, so wird die Temperatur des im Gehäuse 1 befind lichen Wassers weiter steigen und dieses schliesslich zum Verdampfen gebracht. Zu folge des geringeren spezifischen Gewichtes des Dampfes gegenüber dem Wasser wird sich der Dampf im Zentrum des Apparates ansammeln. Bei einem Damferzeugungsappa- rat muss deshalb der Dampfentnahmean- schluss im Zentrum des Apparates sein und die Speisewasserzuführung etwas ausserhalb des Zentrums.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind ausser der Scheibe auch die Gebäusewände eben ausgeführt, zur möglichsten Vermeidung von Kavitation. Die Oberflächen, die von Wasser benetzt werden, können rauh, oder mindestens zum Teil glatt bearbeitet sein (zum Beispiel gedreht, geschlichtet oder ge schliffen). Ein Apparat kann auch mehrere Scheiben aufweisen; es wird dann zwischen je zwei Scheiben eine mit dem Gehäuse ver bundene, feste Trennwand vorgesehen.
Apparatus for generating hot water and steam by converting mechanical energy into heat. There are cases where hydropower is used exclusively to generate hot water or steam for heating and other purposes. Up until now, it was common practice to convert the energy from hydropower into electrical energy via a hydroelectric machine and generator, and to use this to heat the service water in boilers or to evaporate it in electrode steam boilers. Such systems are naturally expensive. Therefore, ways and means were sought to convert the energy of a hydropower directly into heat.
The present invention relates to an apparatus for generating hot water or steam by converting mechanical energy into heat. The same is characterized in that it has at least one flat disk rotating in a housing, and that water flows through this housing, which is heated by friction. An embodiment of the apparatus according to the invention is shown schematically in the accompanying drawing.
The apparatus has a housing 1 which is surrounded by the insulating compound 2 to protect against heat radiation and conduction, and a flat disk 3 which is firmly seated on the shaft 4, the latter being guided in bearings in a known manner. A stuffing box 5 is provided between the shaft and the housing. The shaft can be driven by the Kraftma machine directly or via a drive (belt, chains, wheels). The housing has two connections a, al for the cold water inlet and one connection b for the hot water outlet.
The mode of operation is as follows: By rotating the disk 3, the water in the housing 1 is also set in rotation. It will rotate at about half the speed as the disk. As is well known, this movement creates friction, and it is one of the oldest findings in technical physics that friction is completely converted into heat.
One can easily see that the entire power given by the engine to the shaft 4, minus the friction losses of the bearings, serves to reduce the friction of the disk 3 in the water and the friction of the rotating water on the walls Housing 1 zrr overcome what frictional work is fully converted into heat. The heat generation is shown by an increase in temperature of the water, pane and housing.
The water located inside the housing 1 experiences according to your law of mechanics a centrifugal force corresponding to its rotational speed. This results in an increase in the static pressure towards the outer edge of the pane. The resulting static pressure difference between the center of the shaft and the outer diameter of the disk can be used to achieve the water flow.
By increasing or decreasing the amount of water flowing through the apparatus in the unit of time, which regulation can be carried out with the tap 6, the temperature of the exiting water is brought to the desired level. If the tap 6 is connected to a thermostat, the regulation to a constant temperature can take place automatically.
If the tap 6 is closed so that there is no flow of water, the temperature of the water located in the housing 1 will continue to rise and this will eventually evaporate. As a result of the lower specific weight of the steam compared to the water, the steam will collect in the center of the apparatus. In the case of a steam generating device, the steam extraction connection must therefore be in the center of the device and the feed water supply slightly outside the center.
In the illustrated embodiment, in addition to the disk, the building walls are also made flat, in order to avoid cavitation as much as possible. The surfaces that are wetted by water can be rough or at least partially smooth (for example, turned, smoothed or ground). An apparatus can also have several disks; it is then a ver with the housing connected, fixed partition is provided between each two discs.