CN103557618B - 一种热流体产生装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种热流体产生装置，包括：相互连接在一起并形成一装流体空腔的前端盖和后端盖，所述前端盖上开设有一用于注入流体的入流孔，所述后端盖上开有相应的一用于放出流体的出流孔；设置在所述前端盖和后端盖的装流体空腔内并通过一动力装置带动转动从而对流体进行加热的转盘，所述转盘分别与所述前端盖的内壁和后端盖的内壁留有预定间隙；并在所述转盘的正、反表面沿边缘周向均布设有多个互不相通的第一流体加热孔。采用本发明可即时产生热流体，不结垢，使用寿命长，同时体积小、重量轻，操作简单，维护方便。

Description

一种热流体产生装置

技术领域

本发明涉及一种加热流体的设备，尤其涉及的是一种热流体产生装置。

背景技术

现有技术的加热流体的设备中，常用的加热方法是通过燃烧碳氢化合物、天然气等燃料加热传统的受热界面，再通过受热界面向流体传递热量，以此来获取热流体。这样的加热方式，不仅加热效率低，而且热量容易散失。同时，在加热的过程中，容易积累沉淀，从而使受热界面结垢，因此而降低了加热效率。

还有一种加热方式，是采用常见的电阻丝对流体进行加热，将电阻丝置于装有流体的容器内，通过电加热的方式使电阻丝产生热量，继而将热量传递给流体，从而获得热流体。这种加热方式在加热一段时间后，加热的电阻丝上会结垢，从而导致电阻丝加热容器内流体的速度缓慢，而且电阻丝在频繁使用的情况下，容易老化，从而影响了电阻丝的使用寿命。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种即时加热、不结垢、使用寿命长的热流体产生装置。

本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：

一种热流体产生装置，其中，包括：

相互连接在一起并形成一装流体空腔的前端盖和后端盖，所述前端盖上开设有一用于注入流体的入流孔，所述后端盖上开有相应的一用于流出流体的出流孔；

设置在所述前端盖和后端盖的装流体空腔内并通过一动力装置带动转动从而对流体进行加热的转盘，所述转盘分别与所述前端盖的内壁和后端盖的内壁留有预定间隙；并在所述转盘的正、反表面沿边缘周向均布设有多个互不相通的第一流体加热孔。

作为优选方案，其中，分别在所述前端盖和后端盖的内壁上，与所述转盘的正、反表面的第一流体加热孔的位置相对应设置有用于拓展所述第一流体加热孔容流体空间的第二流体加热孔。

作为优选方案，其中，所述出流孔的孔径小于所述入流孔的孔径。

作为优选方案，其中，所述入流孔设置在所述前端盖的中心位置；所述出流孔设置在所述后端盖的中心偏上位置。

作为优选方案，其中，其还包括一端与所述转盘固定连接的转轴，所述转轴另一端穿过设置在后端盖上的轴孔并与一动力装置连接；并且所述转轴外套设一用于密封的密封轴套，所述转轴通过密封轴套与所述后端盖的轴孔转动连接。

作为优选方案，其中，所述密封轴套包括一用于密封转轴与轴孔之间缝隙的密封件、套设置在所述转轴上并用于连接所述转轴与转盘的轴套件，所述密封件固定安装在后端盖上，所述轴套贯穿所述密封件并与密封件转动连接。

作为优选方案，其中，其还包括：

用于带动转盘转动的动力装置，所述动力装置通过一转轴与所述转盘连接；

设于后端盖与动力装置之间用于加固所述热流体产生装置的固定件，所述固定件的一端与后端盖连接，另一端与动力装置连接。

作为优选方案，其中，分别在所述前端盖和后端盖内壁边缘设有一周凸台，并在所述凸台上设有多个第一螺纹孔，通过相应的第一螺栓穿过所述第一螺纹孔，使所述前端盖和后端盖螺纹装配连接。

作为优选方案，其中，所述第一流体加热孔呈椭圆形设置，对应的所述第二流体加热孔亦为椭圆形设置。

作为优选方案，其中，所述转盘的中心位置开有多个第一销孔，并在所述轴套端部的对应位置上开有第二销孔，所述转盘通过穿过第一销孔和第二销孔的销钉，与所述轴套端部固定连接；并且，在所述转盘与前端盖之间还设有用于加固所述转盘与轴套连接的挡板和螺钉，所述螺钉依次穿过所述挡板、转盘，并与轴套件固定连接，并在所述挡板位置对应的前端盖上设有一容放挡板的凹槽。

作为优选方案，其中，所述转盘中心位置设有用于平衡所述转盘与前端盖之间及转盘与后端盖之间流体压的通孔。

作为优选方案，其中，所述出流孔与所述入流孔错开设置。

作为优选方案，其中，所述前端盖与转盘之间和后端盖与转盘之间的预定间隙尺寸范围为0.5-2.5mm。

本发明所提供的热流体产生装置，工作时，流体从前端盖的入流孔灌入，流入狭窄的间隙，该间隙是在转盘与装置的盖间所形成的，通过前端盖与转盘之间和后端盖与转盘之间的间隙将流体融入转盘的第一流体加热孔以及前、后端盖的第二流体加热孔，然后利用动力装置及转轴带动转盘高速转动，带动装在第一流体加热孔内的流体高速运动。当在第一流体加热孔内高速运动的流体分子在转盘离心力的作用下脱离第一流体加热孔，又由于空腔内流动空间有限，高速运动的流体分子一时间又无处扩散，此时便与前端盖与转盘之间和后端盖与转盘之间的间隙内以及第二流体加热孔内的流体发生碰撞，从而带动腔内其他更多的流体高速运动并释放能量，此时腔内高速运动的流体分子数目随之增加，而且释放的能量也在腔内不断的积累，根据高速运动的流体分子由动能转化为热能，从而使得腔内的流体快速产热。本发明的热流体产生装置是直接对流体进行加热，不需要间接的加热过程，提高了加热效率。

本发明通过动力装置带动转盘高速转动，使第一流体加热孔带动孔内的流体与其一起转动，从而将流体分子加速到转盘的最高转速。为了达到最高的转速，本发明中采用将流体加热孔设置在转盘的边缘，该边缘处的效率是最高的。当达到最大的速度时，流体速度与转盘的速度达到平衡，加速就停止。当达到最大的速度时，离心力开始作用，流体便无法保持在加热孔内，因此，流体就会从转盘的边缘跑到转盘与前、后端盖之间的间隙内，同时，能量也就随之跑到中心内的流体分子上。中心空间非常小，所以分子的能量也没时间流失，所以中间层的流体就被持续加热，可以达到即时加热，并且加热效率非常高。并具有如下优点：

1、加热时间短，可达到即时加热的效果，加热效率高，一般可达95%以上；

2、前、后端盖的内壁以及转盘的外表面不会结垢，无安全隐患；

3、体积小、重量轻；

4、热流体温度和流量可控；

5、结构简单，操作方便，使用寿命长，易维护。

附图说明

图1是本发明一种热流体产生装置较佳实施例的结构示意图。

图2是本发明一种热流体产生装置较佳实施例的爆炸示意图。

图3是本发明一种热流体产生装置较佳实施例的全剖视图。

图4是本发明一种热流体产生装置较佳实施例中转盘的结构示意图。

图5是本发明一种热流体产生装置较佳实施例的应用示意图。

具体实施方式

本发明提供了一种热流体产生装置，为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明所提供的一种热流体产生装置较佳实施例，如图1和图2所示，所述热流体产生装置包括：相互连接在一起并在连接处的内部形成一装流体空腔的前端盖100和后端盖200，前端盖100上开有一用于注入流体的入流孔110，后端盖200上开有相应的一用于流出流体的出流孔210，其中，后端盖200的中心位置还开有一贯穿后端盖200的轴孔220。

本实施例中，如图3所示，所述前端盖100和后端盖200采用螺栓固定连接在一起，在前端盖100和后端盖200的内壁边缘设有一周凸台101，并在所述凸台101上设有多个第一螺纹孔102，通过相应的第一螺栓103穿过所述第一螺纹孔102，使所述前端盖100和后端盖200连接在一起。此处的凸台101并不要求前端盖100和后端盖200都必须设有，也可作若干变换，如仅在前端盖100设置凸台101或者仅在后端盖200上设置凸台101，其中，在前端盖100和后端盖200的凸台101之间还设有一用于密封的密封圈104。

进一步，如图1和图4所示，所述热流体产生装置还包括，设置在所述前端盖100和后端盖200的流体空腔内的转盘400，所述转盘400通过一一动力装置带动转动从而对流体进行加热，所述转盘400的正、反表面沿边缘周向均布设有多个不相通的第一流体加热孔410，所述转盘400分别与所述前端盖100的内壁和后端盖200的内壁留有预定间隙。

转盘400的材质可采用金属材料或者耐高温塑料，作为最优选的，可采用PEEK树脂材料，其导热系数低而不易散热，材料表面光滑，不易变形，质轻，软度高，以及使用寿命长的特性，可以使所述热流体产生装置的重量降低，以及工作效率和稳定性达到最大化。

本发明实施例中，如图3所示，采用所述出流孔210的孔径小于所述入流孔110的孔径，而入流孔110有更大的孔径（直径），出流孔210小，为的是向出流孔210施加一定的向外的压力，也便于流体在流体空腔内充分加热。

作为优选的方案，如图1和图3所示，本发明实施例的热流体产生装置，其还包括一端与所述转盘400固定连接的转轴300，所述转轴300另一端穿过设置在后端盖200上的轴孔220并与一动力装置连接；并且所述转轴300外套设一用于密封的密封轴套700，所述转轴300通过密封轴套700与所述后端盖200的轴孔220转动连接。

如图2、图3和图5所示，通过动力装置500带动转动的转轴300。所述转轴300通过一密封轴套700穿过所述后端盖200的轴孔220而设并与所述转盘400固定连接。所述密封轴套700包括一用于密封转轴300与轴孔220之间缝隙的密封件710、套设置在所述转轴300上并用于连接转轴300与转盘400的轴套件720，所述密封件710通过螺栓将其固定安装在后端盖200上，所述轴套件720贯穿所述密封件710并与密封件710转动连接。安装时，将轴套件720套接在转轴300上并与转轴300进行键连接，同时通过一穿过轴套件720中心的第二螺栓320将轴套件720与转轴300固定连接，轴套件720的另一端再与转盘400连接。

其次，如图1和图5所示，所述热流体产生装置还包括：用于带动转盘400转动的动力装置500，所述转轴300的一端与所述动力装置500输出轴连接，另一端通过轴套件720与所述转盘400固定连接。基于对所述热流体产生装置固定稳定性的要求，在后端盖200与动力装置500之间设置用于加固所述热流体产生装置的固定件600，所述固定件600的一端与后端盖200连接，另一端与动力装置500连接。

进一步，为使进一步扩大第一流体加热孔的容流体空间，提高所述装置的利用率，提高加热效率，如图1和图2所示，分别在所述前端盖100和后端盖200的内壁上，与所述转盘400的正、反表面的第一流体加热孔410的位置相对应设置有用于拓展所述第一流体加热孔410容流体空间的第二流体加热孔411。该第二流体加热孔411与所述转盘400的第一流体加热孔410相对应。这样的话，它的工作原理像液压制动器，当流体分子撞击它时，将会获得额外的能量。而加速，制动和转盘转动，三者共同作用产生了加热流体所需的集中能量， 这种加热的温度高于沸点温度因不断有新的流体进入设备中，所以出口处温度不会超过沸点温度。

为达到该装置的产热的最佳效果，所述第一流体加热孔410呈椭圆形设置，对应的所述第二流体加热孔411亦为椭圆形设置，并且椭圆的长轴与短轴的最佳比值为2:1或者3:1。

本实施例中的流体，可以是水，或者任何可以自由流动的流体（液体）。

根据液体的温度越高，分子运动的速度越快的原理。也就是说，液体的分子速度越快，则液体的温度就越高。基于此原理本发明提供了一种无需任何二次加热的加热流体设备。当流体分子运动达到高速时，达到流体沸点所需的速度，可以进行自身加热。

所以本实施例所提供的一种热流体产生装置的工作原理如下：

结合图1和图3所示，启动动力装置（动力装置是作为所述热流体产生装置的动力源，亦可以是内燃机以及其他任何能够带动转盘转动的动力装置）带动转盘400高速转动，同时流体从从前端盖100的入流孔110灌入，流入流体空腔的狭窄间隙内，该间隙是在转盘400与装置的盖间所形成的，通过前端盖100与转盘400之间和后端盖200与转盘400之间的间隙将流体融入转盘400的第一流体加热孔410以及前、后端盖的第二流体加热孔。然后利用动力装置及转轴带动转盘高速转动，带动装在第一流体加热孔内的流体高速运动。当在第一流体加热孔内高速运动的流体分子在转盘离心力的作用下脱离第一流体加热孔，又由于空腔内流动空间有限，高速运动的流体分子一时间又无处扩散，此时便与前端盖与转盘之间和后端盖与转盘之间的间隙内以及第二流体加热孔内的流体发生碰撞，从而带动腔内其他更多的流体高速运动并释放能量，此时腔内高速运动的流体分子数目随之增加，而且释放的能量也在腔内不断的积累，根据高速运动的流体分子由动能转化为热能，从而使得腔内的流体快速产热。本发明的热流体产生装置是直接对流体进行加热，不需要间接的加热过程，提高了加热效率，

本实施例中，动力装置的额定转速最优选的是3000转/分钟以上，当转盘的转速达到50米/秒时，进入腔内的冷流体即可快速加热产生热流体。这种机械加热的方式，不仅加热时间短，一般可达到即时加热的效果，而且加热效率高，一般可达95%以上。相对于传统的流体加热方式，本实施例中无任何需要加热的表面，因此所述装置的前、后端盖空腔内不会结垢。所述装置的另一个技术优点就是，体积小，重量轻，可应用于多个领域。

作为优选的方案，如图3所示，所述入流孔110设置在所述前端盖100的中心位置；所述出流孔210设置在所述后端盖200的中心偏上位置。这样，冷流体可以很顺利地通过入流孔流入，通过转盘高速转动对冷流体加热后的热流体，通过离心力作用又很容易从设置在所述后端盖200的中心偏上位置的出流孔210流出，不用加泵，不用将能量浪费在补偿出流孔的离心加速度上。

作为优选的方案，如图4所示，转盘400正、反表面上的第一流体加热孔设置在转盘的边缘，该边缘处的效率是最高的，其第一流体加热孔可为不同深度，但是两侧不想通。

本发明通过动力装置带动转盘高速转动，使流体加热孔带动流体与其一起转动，从而将流体的分子加速到转盘的最高转速。为了达到最高的转速，本发明中采用将流体加热孔设置在转盘的边缘，该边缘处的效率是最高的。当达到最大的速度时，流体速度与转盘的速度达到平衡，加速就停止。当加速达到最大值时，离心力开始作用，则处在第一流体加热孔内的高速运动的流体分子在转盘离心力的作用下脱离第一流体加热孔而到达中间层的间隙内并与间隙内以及设置在前、后端盖上的第二流体加热孔内的流体发生碰撞，从而带动腔内其他更多的流体高速运动并释放能量，此时腔内高速运动的流体分子数目也随之增加，而且释放的能量也在腔内不断的积累。中间间隙层空间极其微小且高速运动的流体分子释放的能量来不及在流体中分解，因此这一部分的流体会被集中加热，可以达到即时加热，并且加热效率非常高。

当然本发明的热流体产生装置还可以对加热的流体进行温度控制，在进行温度控制，可以通过控制流体注入入流孔的压力。不单可通过控制压力，还可通过控制入流体孔的流体压、入流体孔中的流速、以及动力装置带动转盘的转速这三个要素来控制流体温。

进一步，考虑到为防止所述热流体产生装置的腔内热量过多的传导给动力装置的输出轴，从而影响动力装置的转动效率，如图1、图2和图4所示，在所述转盘400的中心位置开设第一销孔401，并在轴套件720端部的对应位置上开有第二销孔301，再通过一穿过第一销孔401和第二销孔301的销钉330将转盘400固定连接在轴套件720的端部上；并且，在所述转盘400与前端盖100之间还设有用于加固转盘400与轴套件720连接的挡板403和螺钉402，所述螺钉402依次穿过所述挡板403、转盘400并与轴套件720固定连接，并在所述挡板403位置对应的前端盖100上设有一容放挡板403的凹槽120。前述所涉及的轴套件、挡板以及轴套件与转盘的连接方式，都是为避免所述热流体产生装置的腔内热量过多的传导给动力装置的输出轴，从而影响动力装置的转动效率，因此采取必要的隔热措施。

进一步，如图2和图4所示，所述转盘400中心位置设有用于平衡所述转盘400与前端盖100之间及转盘400与后端盖200之间流体压的通孔404。转盘400正、反面的流体压保持平衡，从而更好的保证转盘400高效的运转。

进一步，如图2和图3所示，所述入流孔110的直径大于出流孔210的直径；所述出流孔210与所述入流孔110错开设置。本实施例中，如图2所示，将入流孔110设置于前端盖100的中心位置，出流孔210则靠近后端盖200的第二流体加热孔411位置设置。

进一步，所述前端盖100与转盘400之间和后端盖200与转盘400之间的预定间隙尺寸范围为0.5-2.5mm，此间隙尺寸范围为实际应用中所述热流体产生装置高效产生热流体的最佳尺寸范围。

综上所述，本发明所提供的一种热流体产生装置，采用了一种新型的机械加热的方式，不仅加热时间短，一般可达到即时加热的效果，而且加热效率高，一般可达95%以上。相对于传统的流体加热方式，本发明无任何需要加热的表面，因此所述装置的前、后端盖空腔内不会结垢。所述装置的另一个技术优点就是，体积小，重量轻，可应用于多个领域。一般来说，腔内的流体压越高，腔内的流体加热温度就越高，且所述装置的热流体温度可根据转盘的转速进行控制，进流体量和出流体量都是可以控制的。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (13)

1. 一种热流体产生装置，其特征在于，包括：

相互连接在一起并形成一装流体空腔的前端盖和后端盖，所述前端盖上开设有一用于注入流体的入流孔，所述后端盖上开有相应的一用于流出流体的出流孔；

设置在所述前端盖和后端盖的装流体空腔内并通过一动力装置带动转动从而对流体进行加热的转盘，所述转盘分别与所述前端盖的内壁和后端盖的内壁留有预定间隙；并在所述转盘的正、反表面沿边缘周向均布设有多个互不相通的第一流体加热孔；

所述后端盖的中心位置还开有一贯穿后端盖的轴孔。

2.根据权利要求1所述的热流体产生装置，其特征在于，分别在所述前端盖和后端盖的内壁上，与所述转盘的正、反表面的第一流体加热孔的位置相对应设置有用于拓展所述第一流体加热孔容流体空间的第二流体加热孔。

3.根据权利要求1所述的热流体产生装置，其特征在于，所述出流孔的孔径小于所述入流孔的孔径。

4.根据权利要求1所述的热流体产生装置，其特征在于，所述入流孔设置在所述前端盖的中心位置；所述出流孔设置在所述后端盖的中心偏上位置。

5.根据权利要求1所述的热流体产生装置，其特征在于，其还包括一端与所述转盘固定连接的转轴，所述转轴另一端穿过设置在后端盖上的轴孔并与一动力装置连接；并且所述转轴外套设一用于密封的密封轴套，所述转轴通过密封轴套与所述后端盖的轴孔转动连接。

6.根据权利要求5所述的热流体产生装置，其特征在于，所述密封轴套包括一用于密封转轴与轴孔之间缝隙的密封件、套设置在所述转轴上并用于连接所述转轴与转盘的轴套件，所述密封件固定安装在后端盖上，所述轴套贯穿所述密封件并与密封件转动连接。

7.根据权利要求1-6任一所述的热流体产生装置，其特征在于，其还包括：

用于带动转盘转动的动力装置，所述动力装置通过一转轴与所述转盘连接；

设于后端盖与动力装置之间用于加固所述热流体产生装置的固定件，所述固定件的一端与后端盖连接，另一端与动力装置连接。

8.根据权利要求1所述的热流体产生装置，其特征在于，分别在所述前端盖和后端盖内壁边缘设有一周凸台，并在所述凸台上设有多个第一螺纹孔，通过相应的第一螺栓穿过所述第一螺纹孔，使所述前端盖和后端盖螺纹装配连接。

9.根据权利要求2所述的热流体产生装置，其特征在于，所述第一流体加热孔呈椭圆形设置，对应的所述第二流体加热孔亦为椭圆形设置。

10.根据权利要求6所述的热流体产生装置，其特征在于，所述转盘的中心位置开有多个第一销孔，并在所述轴套端部的对应位置上开有第二销孔，所述转盘通过穿过第一销孔和第二销孔的销钉，与所述轴套端部固定连接；并且，在所述转盘与前端盖之间还设有用于加固所述转盘与轴套连接的挡板和螺钉，所述螺钉依次穿过所述挡板、转盘，并与轴套件固定连接，并在所述挡板位置对应的前端盖上设有一容放挡板的凹槽。

11.根据权利要求1所述的热流体产生装置，其特征在于，所述转盘中心位置设有用于平衡所述转盘与前端盖之间及转盘与后端盖之间流体压的通孔。

12.根据权利要求1所述的热流体产生装置，其特征在于，所述出流孔与所述入流孔错开设置。

13.根据权利要求1所述的热流体产生装置，其特征在于，所述前端盖与转盘之间和后端盖与转盘之间的预定间隙尺寸范围为0.5-2.5mm。