KR20190109443A

KR20190109443A - Method and apparatus for heating and purifying liquids

Info

Publication number: KR20190109443A
Application number: KR1020197023653A
Authority: KR
Inventors: 라도반 린다; 더글러스 에스 허쉬
Original assignee: 유에스 인터코프 엘엘시
Priority date: 2017-01-13
Filing date: 2018-01-12
Publication date: 2019-09-25
Also published as: EP3568649A1; AU2018207118B2; RU2019125132A; CN110637193A; JP2020514671A; BR112019014380A2; WO2018132640A1; EP3568649A4; CA3050252A1; MY195794A; CN110637193B; JP7152417B2; MX2019008332A; RU2019125132A3; IL267988B1; RU2752504C2; IL267988B2; AU2018207118A1; SG11201906491QA; IL267988A

Abstract

유체 캐비테이션 장치는, 하우징, 외면에 캐비테이션 보어를 갖는 외부 회전자, 및 외부 회전자를 회전시키기 위한 모터를 포함한다. 하우징의 내면은 유체 캐비테이션 구역을 생성하도록 외부 회전자의 외면으로부터 이격된다. 하우징의 내면은, 가열, 냉각, 및 정제할 유체의 열 전달 특성을 향상시키기 위해 나선 형상 터널 구역을 갖도록 구성된다. 제어 시스템은 캐비테이션 공정을 향상시키도록 적절한 모터 속도 및 유체 거동을 용이하게 하기 위한 것이다.The fluid cavitation device includes a housing, an external rotor having a cavitation bore on its outer surface, and a motor for rotating the external rotor. The inner surface of the housing is spaced apart from the outer surface of the outer rotor to create a fluid cavitation zone. The inner surface of the housing is configured to have a spiral tunnel zone to enhance heat transfer characteristics of the fluid to be heated, cooled, and purified. The control system is intended to facilitate proper motor speed and fluid behavior to enhance the cavitation process.

Description

Method and apparatus for heating and purifying liquids

본 발명은, 적어도 하나의 엔진, 하우스, 가열될 액체, 및 가열될 액체 내에서 회전하며 외부 엔진에 의해 구동되는 공동성(cavernous) 본체를 포함하는, 가열된 또는 냉각된 액체를 생성하는 캐비테이션 장비에 관한 것이다.The present invention relates to a cavitation equipment for producing heated or cooled liquid, comprising at least one engine, a house, a liquid to be heated, and a cavernous body rotating in the liquid to be heated and driven by an external engine. It is about.

물과 같은 액체에서 열을 생성하는 캐비테이션 현상은 당업계에 잘 알려져 있다.Cavitation, which generates heat in liquids such as water, is well known in the art.

가열된 액체를 생성하도록 회전체를 사용하는 캐비테이션 시스템의 일례는, Jacobs의 미국 특허 제3,720,372호에 제시되어 있다. 캐비테이션 현상을 이용하여 열을 생성하는 다른 특허 문헌의 해결책들은 1950년대에 특히 미국에서 개발되었다. 공지된 특허 문헌은 Perkins의 미국 특허 제4,424,797호이다. 이 특허 문헌은, Smith의 미국 특허 제2,683,448호에 기술된 해결책의 최첨단 버전으로 개발된 것이다. Perkins의 미국 특허 제4,779,575호에서 개선점도 개시되었다.An example of a cavitation system using a rotating body to produce a heated liquid is presented in US Pat. No. 3,720,372 to Jacobs. Solutions of other patent documents that generate heat using cavitation phenomena were developed especially in the United States in the 1950s. A known patent document is US Pat. No. 4,424,797 to Perkins. This patent document is a state-of-the-art version of the solution described in Smith's US Pat. No. 2,683,448. Improvements are also disclosed in US Pat. No. 4,779,575 to Perkins.

캐비테이션 장치는, Griggs의 미국 특허 제5,188,090호 및 제5,385,298호에도 개시되어 있다. 이들 장치에서, 원통형 본체는 장치의 하우징 내에 배치되고, 클로크(cloak)에는 캐비티형 보어가 제공된다. 가열될 액체는 캐비티형 보어가 있는 회전체와 하우징의 내부 클로크 사이의 원통형 자유 공간에 배치되며, 액체의 압력 및 온도는 캐비테이션 본체가 회전하는 동안 증가한다. Griggs의 특허 문헌의 전문은 본원에 참고로 원용된다.Cavitation devices are also disclosed in US Pat. Nos. 5,188,090 and 5,385,298 to Griggs. In these devices the cylindrical body is disposed within the housing of the device and the cloak is provided with a cavity bore. The liquid to be heated is placed in a cylindrical free space between the rotating body with the cavity bore and the inner cloak of the housing, and the pressure and temperature of the liquid increase while the cavitation body is rotating. The entirety of Griggs patent literature is incorporated herein by reference.

다른 캐비테이션 장치는, Giebeler의 미국 특허 제6,164,274호, Selivanov의 미국 특허 제6,227,193호, 및 러시아 특허 제2,262,644호에 개시되어 있다. 캐비테이션 관점에서의 다른 접근법은 Harris의 미국 특허출원공개번호 제2010/0154772호에 개시되어 있다. 이 접근법에서는, 회전자가 회전하는 동안, 하우징의 내부 클로크와 회전하는 회전자의 나선형 루프가 함께 작용함으로 인해 캐비테이션 열이 발생한다. Fabian의 국제특허공개 W02012/164322A1은 유사한 캐비테이션 장치를 교시하고 있다.Other cavitation devices are disclosed in US Pat. No. 6,164,274 to Giebeler, US Pat. No. 6,227,193 to Selivanov, and Russian Patent 2,262,644. Another approach in terms of cavitation is disclosed in US Patent Application Publication No. 2010/0154772 to Harris. In this approach, while the rotor rotates, cavitation heat is generated because the inner clock of the housing and the helical loop of the rotating rotor work together. Fabian's International Publication No. W02012 / 164322A1 teaches a similar cavitation device.

전술한 종래 기술의 시스템들에는 비효율적이고 노이즈를 발생시키는 것을 포함하여 다수의 단점이 있는데, 이는 주로 캐비테이션 공정을 2차원 공정으로서 다루는 이러한 개념 때문이다. 본 발명의 한 가지 목적은, 캐비테이션 장치에서 알려진 해결책의 단점 및 유해한 캐비테이션 효과를 제거하고, 캐비테이션 공정 내부의 파괴력을 제거하고, 효율을 개선하고, 3차원 벡터 접근법을 통해 캐비테이션 노이즈를 감소시키는 것이다.The prior art systems described above have a number of disadvantages, including inefficiency and noise generation, mainly because of this concept of treating the cavitation process as a two-dimensional process. One object of the present invention is to eliminate the disadvantages and deleterious cavitation effects of known solutions in cavitation devices, to remove the destructive forces inside the cavitation process, to improve efficiency, and to reduce cavitation noise through a three-dimensional vector approach.

본 발명의 한 목적은, 적어도 하나의 엔진, 하우징, 가열될 액체, 및 가열될 액체 내에서 회전하며 엔진에 의해 구동되는 하나 이상의 공동성 캐비테이션 본체를 포함하는, 유체 정제를 위해 충분히 가열된 액체를 생성하는 캐비테이션 장치 및 열을 전달하는 대체 방법을 제공하고자 한다. One object of the present invention is to produce a liquid that is sufficiently heated for fluid purification, comprising at least one engine, a housing, a liquid to be heated, and one or more cavity cavitation bodies that are rotated and driven by the engine in the liquid to be heated. To provide a cavitation device and an alternative method of transferring heat.

본 발명은 장비 조작을 위한 절차를 포함한다. 본 발명에 따른 해결책은, 생성된 캐비테이션 기포를 사용하여 물 정제, HVAC 적용, 및 열 전달을 필요로 하는 기타 유사한 공정을 위해 액체, 주로 물의 열적 조건을 변경하는 동안 캐비테이션의 다른 유해하고도 침식되는 기능을 유리하게 제거하고자 한다.The present invention includes a procedure for operating an equipment. The solution according to the invention uses the resulting cavitation bubbles to produce other harmful and erosive cavitations while changing the thermal conditions of the liquid, mainly water, for water purification, HVAC application, and other similar processes requiring heat transfer. It is advantageous to remove the function.

본 발명의 실시예에 따르면 캐비테이션(cavitation)을 이용하여 유체를 가열하기 위한 장치로서, 가열된 유체를 위한 입구 및 상기 가열된 유체를 상기 하우징으로부터 배출하기 위한 출구를 갖는 하우징, 모터 샤프트에 고정되며, 상기 하우징에 포함되고, 상기 하우징 내에서 회전하도록 구성된 외부 회전자를 포함하고, 상기 외부 회전자는 상기 외부 회전자의 외면에 배열된 복수의 캐비테이션 보어를 갖고, 상기 외부 회전자는, 상기 외부 회전자의 외면과 상기 외부 회전자의 외면에 대면하는 상기 하우징의 내면 사이에 유체 가열 구역을 형성하도록 상기 하우징 내에 배치되고, 상기 외부 회전자의 보어를 포함하는 외면에 대면하는 상기 하우징의 내면은 상기 내면을 따라 측방향으로 이격된 복수의 제1 터널 구역을 갖고, 각각의 제1 터널 구역은 제1 배출 구역에서 종단되고, 각각의 제1 터널 구역은 제1 램프(ramp)를 포함하고, 각각의 제1 배출 구역은 인접하는 제1 배출 구역으로부터 오프셋되고, 상기 하우징에 진입하는 유체는 상기 제1 터널 구역과 제1 램프, 상기 외부 회전자의 보어, 및 외부 회전자 회전과의 상호작용에 의해 가열된다. According to an embodiment of the present invention, an apparatus for heating a fluid using cavitation, the apparatus having an inlet for a heated fluid and an outlet for discharging the heated fluid from the housing, is fixed to a motor shaft And an external rotor included in the housing and configured to rotate within the housing, the external rotor having a plurality of cavitation bores arranged on an outer surface of the external rotor, wherein the external rotor is the external rotor. An inner surface of the housing disposed within the housing to form a fluid heating zone between the outer surface of the housing and the inner surface of the housing facing the outer surface of the outer rotor, the inner surface of the housing facing the outer surface including the bore of the outer rotor; A plurality of first tunnel zones laterally spaced apart along each first tunnel zone Terminating in the discharge zone, each first tunnel zone comprises a first ramp, each first discharge zone being offset from an adjacent first discharge zone, and fluid entering the housing being first Heated by interaction with the tunnel zone and the first ramp, the bore of the outer rotor, and the outer rotor rotation.

본 발명의 실시예에 따르면 정지형 회전자 헤드를 더 포함하고, 상기 정지형 회전자 헤드는, 상기 하우징에 장착되고, 상기 외부 회전자의 내면에 대면하는 외면을 갖고, 상기 정지 회전자 헤드의 외면과 상기 외부 회전자의 내면은 제2 유체 캐비테이션 구역을 형성하고, 상기 정지형 회전자 헤드의 외면은 복수의 캐비테이션 보어를 내부에 포함하고, 상기 외부 회전자의 내면은 상기 외부 회전자의 내면을 따라 측방향으로 이격된 복수의 제2 터널 구역을 갖고, 각각의 제2 터널 구역은 제2 배출 구역에서 종단되고, 각각의 제2 터널 구역은 제2 램프를 포함하고, 각각의 제2 배출 구역은 인접하는 제2 배출 구역으로부터 오프셋되고, 상기 제2 유체 캐비테이션 구역에 진입하는 유체는 상기 제2 터널 구역과 제2 램프, 회전자 헤드의 보어, 및 외부 회전자 회전과의 상호작용에 의해 가열된다.According to an embodiment of the present invention further comprises a stationary rotor head, the stationary rotor head is mounted to the housing, has an outer surface facing the inner surface of the outer rotor, and the outer surface of the stationary rotor head and The inner surface of the outer rotor forms a second fluid cavitation zone, the outer surface of the stationary rotor head includes a plurality of cavitation bores therein, the inner surface of the outer rotor being along the inner surface of the outer rotor A plurality of second tunnel zones spaced in the direction, each second tunnel zone terminating in a second discharge zone, each second tunnel zone including a second ramp, and each second discharge zone being adjacent And the fluid entering the second fluid cavitation zone is offset from the second tunnel zone and the second ramp, the bore of the rotor head, and the outer rotor rotor. It is heated by interaction with.

본 발명의 실시예에 따르면 상기 캐비테이션 장치는 수평 길이방향 축을 갖고, 상기 각각의 제1 배출 구역은, 상기 수평 길이방향 축을 가로지르는 단면에서 볼 때, 유체를 가열하기 위한 6시 위치에 있고, 유체를 냉각하기 위한 3시 또는 9시 위치에 있다. According to an embodiment of the present invention the cavitation device has a horizontal longitudinal axis, wherein each of the first discharge zones is in the six o'clock position for heating the fluid when viewed in a cross section across the horizontal longitudinal axis, In the 3 o'clock or 9 o'clock position for cooling.

본 발명의 실시예에 따르면 상기 캐비테이션 장치는 수평 길이방향 축을 갖고, 상기 제1 배출 구역과 제2 배출 구역의 각각은, 상기 수평 길이방향 축을 가로지르는 단면에서 볼 때, 유체를 가열하기 위한 6시 위치에 있고, 유체를 냉각하기 위한 3시 또는 9시 위치에 있다.According to an embodiment of the invention the cavitation device has a horizontal longitudinal axis and each of the first and second discharge zones is six o'clock for heating the fluid when viewed in a cross section transverse to the horizontal longitudinal axis. Position and at the 3 o'clock or 9 o'clock position for cooling the fluid.

본 발명의 실시예에 따르면 상기 하우징의 내면 상의 상기 제1 배출 구역에 상기 제1 터널 구역은 상기 내면에 대하여 직각으로 형성된 면을 갖는다.According to an embodiment of the invention the first tunnel zone on the first discharge zone on the inner surface of the housing has a surface formed perpendicular to the inner surface.

본 발명의 실시예에 따르면 상기 하우징의 내면 상의 상기 각각의 제1 배출 구역에 있는 상기 각각의 제1 터널 구역은 상기 하우징의 내면에 대하여 직각으로 형성된 면을 갖고, 상기 외부 회전자의 내면 상의 상기 각각의 제2 배출 구역에 있는 상기 각각의 제2 터널 구역은 상기 외부 회전자의 내면에 대하여 직각으로 형성된 면을 갖는다.According to an embodiment of the invention said each first tunnel zone in said respective first outlet zone on said inner face of said housing has a face formed at right angles to the inner face of said housing and said face on said inner face of said outer rotor. Each second tunnel zone in each second discharge zone has a surface formed at right angles to the inner surface of the outer rotor.

본 발명의 실시예에 따르면 캐비테이션 장치 시스템으로서, a) 상기 장치, b) 상기 하우징으로의 입구와 연통하는 유입수 탱크, c) 상기 하우징의 출구와 연통하는 상기 배출수 해머 탱크, d) 모터 샤프트를 갖는 모터로서, 상기 외부 회전자가 상기 모터 샤프트에 장착되는 모터, e) 상기 모터의 속도를 제어하기 위한 모터 제어기, f) 상기 장치를 위한 유입 유체와 유출 유체를 감시하는 온도 게이지 및 g) 상기 유입수 탱크에 대한 입구와 상기 배출수 해머 탱크에 대한 출구 사이의 크로스오버 파이프를 포함하는, 캐비테이션 장치 시스템이다.According to an embodiment of the present invention there is provided a cavitation system, comprising: a) the device, b) an influent tank in communication with an inlet to the housing, c) the effluent hammer tank in communication with an outlet of the housing, d) a motor shaft A motor in which the external rotor is mounted to the motor shaft, e) a motor controller for controlling the speed of the motor, f) a temperature gauge for monitoring inlet and outlet fluid for the device and g) the influent tank And a crossover pipe between an inlet for the outlet and an outlet for the effluent hammer tank.

본 발명의 실시예에 따르면 상기 외부 회전자는, 상기 장치에 내부 베어링이 없도록 캔틸레버 구성으로 상기 모터 샤프트에 장착되는, 캐비테이션 장치 시스템이다.According to an embodiment of the invention the external rotor is a cavitation device system, which is mounted to the motor shaft in a cantilever configuration such that the device does not have an internal bearing.

본 발명의 실시예에 따르면 캐비테이션을 이용하여 유체를 열적 변경하는 방법으로서, a) 상기 장치를 제공하는 단계, b) 상기 입구에 유체를 도입하는 단계, c) 캐비테이션 보어와 기포의 정렬을 개선하도록 상기 외부 회전자를 속도 제어하면서 회전시켜 상기 유체를 가열하는 단계 및 d) 상기 출구로부터 열적으로 변경된 유체를 배출하는 단계를 포함한다.According to an embodiment of the present invention a method of thermally altering a fluid using cavitation, comprising: a) providing the device, b) introducing a fluid at the inlet, c) improving the alignment of the cavitation bore with the bubbles; Rotating the external rotor with speed control to heat the fluid and d) discharging the thermally modified fluid from the outlet.

본 발명의 실시예에 따르면 캐비테이션을 이용하여 유체를 열적으로 변경하는 방법으로서, a) 상기 장치를 제공하는 단계, b) 상기 입구에 유체를 도입하는 단계, c) 캐비테이션 보어와 기포의 정렬을 개선하도록 상기 외부 회전자를 속도 제어하면서 회전시켜 상기 유체를 가열하는 단계, d) 상기 출구로부터 열적으로 변경된 유체를 배출하는 단계 및 e) 상기 제어 시스템을 포함한다.According to an embodiment of the present invention a method of thermally altering a fluid using cavitation, comprising: a) providing the device, b) introducing a fluid at the inlet, c) improving the alignment of the cavitation bore with the bubbles Rotating the external rotor to speed control to heat the fluid, d) discharging the thermally modified fluid from the outlet, and e) the control system.

본 발명의 실시예에 따르면 상기 유체는 물이다.According to an embodiment of the invention the fluid is water.

본 발명의 실시예에 따르면 상기 유체는 정제된다. According to an embodiment of the invention the fluid is purified.

본 발명은　하우징에 설치된 수축 형태부에 의해 캐비테이션 단차, 방향성 및 바운스 범퍼, 및 공정 무결성 및/또는 캐비테이션 공정에 연관된 파괴력의 감소/제거에 중요한 형성된 캐비테이션 기포의 속도 및 방향 제어를 가능하게 하도록 하며, 수축 형태부와 캐비테이션 본체 사이의 액체를 가열하기 위한 자유 수축 퍼널(funnel)을 포함한다.The present invention enables the speed and direction control of cavitation steps, directional and bounce bumpers, and formed cavitation bubbles important for process integrity and / or reduction of breakage forces associated with cavitation processes by means of shrinkage features installed in the housing, And a free shrink funnel for heating the liquid between the shrink feature and the cavitation body.

본 발명에서는 전체 캐비테이션 시스템의 필수 구성요소 및/또는 본 발명의 일부를 형성하는 캐비테이션 장비를 사용하기 위한 방법들이 노이즈 감소 및 공정 효율을 향상시킨다.　In the present invention, methods for using the necessary components of the entire cavitation system and / or cavitation equipment forming part of the present invention improve noise reduction and process efficiency.

도 1은 본 발명의 일 실시예의 사시 분해도를 도시한다.
도 2는 상세를 나타내도록 일부분이 절단된 도 1의 장치의 상부를 도시한다.
도 3은 도 2의 III 선을 따라 절취한 단면도이다.
도 4는 도 3의 단면도의 확대 부분을 도시한다.
도 5는 도 4의 일부를 더욱 확대하여 도시한 도면이다.
도 6은 표준 2차원 방식으로 모터 속도와 배출시 계산된 유체 속도에 대한 배출 위치 및 캐비테이션 보어 위치를 도시한다.
도 7은 캐비테이션 헤드 내의 전형적인 원통형 유체 경로를 3차원으로 도시한다.
도 8은 캐비테이션 보어에 대한 유체의 균일한 배출 속도를 제공하도록 서로에 대한 범퍼들의 일반적인 위치를 3차원으로 도시한다.
도 8a는 배출 터널의 입구 지점에서의 도 8의 단면을 도시한다.
도 8b는 배출 터널을 향한 도 8의 단면을 도시한다.
도 9는 캐비테이션 공정의 속도 제어를 필요로 하는 온도 변화에 따라 가변하는 물의 물리적 특성의 표를 도시한다.
도 10은 음의 파괴력 없이 제어되는 3차원 캐비테이션 공정을 생성하기 위한 전체 시스템 요건을 도시한다.1 shows a perspective exploded view of one embodiment of the present invention.
FIG. 2 shows the top of the device of FIG. 1 with a portion cut away to show detail.
3 is a cross-sectional view taken along line III of FIG. 2.
4 shows an enlarged portion of the cross-sectional view of FIG. 3.
5 is an enlarged view of a portion of FIG. 4.
FIG. 6 shows the discharge position and cavitation bore position for motor speed and fluid velocity calculated at discharge in a standard two-dimensional manner.
Figure 7 shows a typical cylindrical fluid path in the cavitation head in three dimensions.
Figure 8 shows in three dimensions the general position of the bumpers relative to one another to provide a uniform discharge velocity of the fluid with respect to the cavitation bore.
8A shows the cross section of FIG. 8 at the inlet point of the discharge tunnel.
8B shows the cross section of FIG. 8 facing the exit tunnel.
9 shows a table of physical properties of water that vary with temperature changes that require speed control of the cavitation process.
10 illustrates the overall system requirements for creating a three dimensional cavitation process that is controlled without negative breakdown forces.

캐비테이션 현상 및 액체 가열시 캐비테이션 현상을 이용하는 것은 종래 기술에 잘 알려져 있다.It is well known in the art to use cavitation phenomena and cavitation phenomena in liquid heating.

캐비테이션 진공 기포는, 액체의 저압 압력 부분에서, 주로 액체가 고속으로 흐르는 영역에서 생성된다. 이 현상은, 중앙 펌프에서 및 선박 프로펠러 또는 수력 터빈 부근에서 흔히 발생하며, 회전하는 프로펠러 및 영향을 받는 모든 재료의 표면을 광범위하게 침식할 수 있다.Cavitation vacuum bubbles are created in the low pressure pressure portion of the liquid, mainly in the region where the liquid flows at high speed. This phenomenon commonly occurs in central pumps and near ship propellers or hydraulic turbines and can extensively erode the surfaces of rotating propellers and all affected materials.

이 현상은, 진동과 노킹 같은 노이즈를 동반하며, 흐름 패턴을 왜곡하고, 연관된 엔진의 효율을 감소시킨다. 프로펠러 또는 터빈 블레이드가 제조되는 재료와 관계없이, 캐비테이션은, 가장 단단한 합금도 글자 그대로 먹어치워 표면에 미세한 구멍과 캐비티를 생성함으로써, 각 표면을 침식한다. 그 현상의 이름은, 캐비테이션은 캐비티의 생성을 의미한다는 점에 기원한다. 상술한 이유로 인해, 캐비테이션은 일반적으로 제거해야 할 현상이다.This phenomenon is accompanied by noise such as vibration and knocking, distorting the flow pattern and reducing the efficiency of the associated engine. Regardless of the material from which the propellers or turbine blades are made, cavitation erodes each surface by literally eating even the hardest alloy, creating tiny holes and cavities in the surface. The name of the phenomenon is that cavitation means the creation of a cavity. For the reasons mentioned above, cavitation is generally a phenomenon to be removed.

캐비테이션 진공 기포는, 일반적으로 크기가 겨우 수 밀리미터로 작으며, 액체 분자들 사이의 고속 액체 흐름의 압력의 갑작스런 감소에 의해 생성된다. 기포는, 고압 유체의 압력이 갑자기 떨어지면, 고압 영역에 진입할 때 충돌하거나, 또는 폭발하여 공간을 방울들로 고르게 충전한다. 작은 캐비티가 방울들 및 방울 분자들 간에 생성되어, 글자 그대로 진공 기포를 생성한다. 이러한 진공 기포의 후속 충돌은 작은 충돌 노이즈 및 광 방출을 동반한다. 다량의 액체 분자가 충돌하면, 균열, 튀는 소리, 및 덜컹거리는 노이즈가 발생한다. 기포들이 충돌하면, 상당한 열 및 광 에너지의 형태로 기포에 저장된 에너지가 방출된다. 에너지는, 다양한 주파수에서 확산되고, 이웃 분자들에 의해 흡수되어, 해당 분자의 온도를 상승시킨다. 달리 말하면, 생성되는 기체가, 포화된 기체의 높은 온도와 압력이 분자 부착을 파괴하고 기포들이 갑자기 분열될 수 있는 상태에 도달하게 된다. 그 결과, 고온은 주위의 유체 분자들에 의해 흡수되어, 유체를 가열하게 된다. 캐비테이션 공정 동안 발생하는 열은, 임의의 박테리아, 바이러스, 중금속, 및 기타 유체 오염물을 유체로부터 제거하는 데 충분하므로, 정제의 추가 혜택을 제공한다. 실제로, 정제된 유체는 3차원 캐비테이션 공정을 제어하는 데 가장 적합하다.Cavitation vacuum bubbles are generally small, only a few millimeters in size, and are created by a sudden decrease in the pressure of a high velocity liquid flow between liquid molecules. Bubbles collide or explode when entering the high pressure region when the pressure of the high pressure fluid suddenly drops, filling the space evenly with drops. A small cavity is created between the droplets and the droplet molecules, literally creating a vacuum bubble. Subsequent impingement of such vacuum bubbles is accompanied by small impact noise and light emission. When large amounts of liquid molecules collide, cracks, splashes, and rattles occur. When bubbles collide, the energy stored in the bubbles is released in the form of significant heat and light energy. Energy diffuses at various frequencies and is absorbed by neighboring molecules, raising the temperature of that molecule. In other words, the resulting gas reaches a state where the high temperature and pressure of the saturated gas destroy the molecular adhesion and the bubbles can suddenly break up. As a result, the high temperature is absorbed by the surrounding fluid molecules, causing the fluid to heat up. The heat generated during the cavitation process is sufficient to remove any bacteria, viruses, heavy metals, and other fluid contaminants from the fluid, thus providing additional benefits of purification. In fact, purified fluids are best suited for controlling three-dimensional cavitation processes.

다시 말해서, 액체를 가열하는 데 이 현상을 이용하는 것은 수년 동안 공지되어 있었다. 그러나, 액체를 가열하기 위한 캐비테이션을 생성하는 것은, 예를 들어, 전기 엔진에 의해 작동하는 회전체를 사용함으로써 간접적이었으며, 직접 전기를 사용하여 액체를 가열하는 것보다 비용이 많이 든다. 반면, 다른 경제적인 전원, 예를 들어, 터빈, 휘발유 또는 엔진 등을 이용할 수 있다면, 상황은 달라진다. 이러한 전원을 사용함으로써, 정제되고 가열된 액체를 직접 생성할 수 있다.In other words, the use of this phenomenon to heat liquids has been known for many years. However, creating a cavitation for heating the liquid was indirect, for example by using a rotating body operated by an electric engine, and more expensive than heating the liquid using direct electricity. On the other hand, if other economic power sources are available, for example turbines, gasoline or engines, the situation is different. By using such a power source, it is possible to directly produce purified and heated liquid.

상술한 Griggs 특허 문헌에서 예시된 바와 같은 시스템에서, 유체를 선택된 고속으로 폐쇄 시스템에서 순환시키고 좁은 채널을 통과하게 하면, 유체가 팽창 부분(캐비테이션 보어) 내로 갑자기 유입되고, 캐비테이션을 생성하는 데 필요한 감압이 발생한다.In the system as exemplified in the Griggs patent document described above, circulating the fluid in a closed system at a selected high speed and allowing it to pass through a narrow channel, the fluid suddenly enters into the inflation portion (cavitation bore) and the pressure required to create the cavitation This happens.

캐비테이션은, 파괴적인 특성, 과도한 열 발생, 높은 배출 압력, 및 노이즈 때문에 일반적으로 유해한 현상이다. 그러나, 본 발명은, 회전 캐비테이션 본체(rotating cavitation body)와 그 본체를 수용하는 하우징의 내면 및 선택적으로 회전 캐비테이션 본체의 내면과 이차 고정형 회전자 헤드를 사이에 수축부 또는 간섭부를 설치함으로써 개선된 캐비테이션 장치를 제조할 수 있다는 인식에 기초한다. 이 경우, 진공 기포들이 연속적으로 폭발하는 것을 보장한다. 간섭부 또는 수축부를 갖는 하우징의 내부를 설계함으로써, 가열될 액체가 폭발시 보어 내의 진공 기포를 둘러싸고, 캐비테이션 노이즈가 감소될 수 있고, 캐비테이션의 유해한 영향이 감소 또는 제거될 수 있다.Cavitation is generally a harmful phenomenon because of its destructive properties, excessive heat generation, high exhaust pressure, and noise. However, the present invention provides an improved cavitation by installing a contraction or interference portion between the rotating cavitation body and the inner surface of the housing for receiving the body and optionally between the inner surface of the rotating cavitation body and the secondary fixed rotor head. Based on the recognition that the device can be manufactured. In this case, it is ensured that the vacuum bubbles explode continuously. By designing the interior of the housing with interferences or shrinkages, the liquid to be heated surrounds the vacuum bubbles in the bore upon explosion, cavitation noise can be reduced, and the deleterious effects of cavitation can be reduced or eliminated.

본 발명은, 일 양태에서, 적어도 하나의 엔진, 하우징, 가열될 액체, 가열될 액체 내에서 회전하며 엔진에 의해 구동되는 회전 캐비테이션 본체를 포함하는, 가열되고 정화된 액체를 생성하는 캐비테이션 장치이다. 엔진은 전기 엔진일 수 있지만, 증기 또는 내연 기관 또는 터빈의 회전 샤프트를 또한 사용하여 캐비테이션 장비를 구동할 수 있다. 고정형 회전자 헤드는, 제2 액체 가열 구역을 형성하도록 회전 캐비테이션 본체의 내부에 배치될 수 있다. 본 발명은, 또한, 장치의 작동 방법을 포함하며, 이러한 방법은, 당업계에 공지된 바와 같이 가열된 유체의 캐비테이션 목적 및 후속 사용을 위해 장치에 예컨대 물인 유체를 광범위하게 공급하는 것을 포함한다. 물은 바람직한 유체이지만, 필요하다면 장치를 사용하여 임의의 유체를 가열 및 정화할 수 있다.The invention is, in one aspect, a cavitation device for producing a heated and purified liquid, comprising at least one engine, a housing, a liquid to be heated, a rotating cavitation body rotating in the liquid to be heated and driven by the engine. The engine may be an electric engine, but a rotary shaft of a steam or internal combustion engine or turbine may also be used to drive the cavitation equipment. The stationary rotor head may be disposed inside the rotating cavitation body to form a second liquid heating zone. The present invention also includes a method of operating the device, which includes the widespread supply of a fluid, for example water, to the device for cavitation purposes and subsequent use of the heated fluid as is known in the art. Water is the preferred fluid, but if necessary the device can be used to heat and purge any fluid.

본 발명의 장점은, 회전 캐비테이션 본체와 회전자 헤드가 존재하는 경우 회전 캐비테이션 본체와 회전자 헤드에 캐비테이션 보어를 구비함으로써 의해 증폭된다. 회전 캐비테이션 본체의 경우, 그 외면에는 캐비테이션 보어가 끼워지며, 이는 Griggs 특허 문헌과 상당히 유사하다. 회전 캐비테이션 본체와 주변 하우징 사이의 보어와 챔버는 캐비테이션 흐름 구역을 형성한다. 고정형 회전자 헤드를 사용하는 실시예에서, 회전자 헤드의 외면에는, 또한, 회전 캐비테이션 본체의 내면과 대면하도록 캐비테이션 보어가 끼워지며, 이것은 일반적으로 링 형상이다. 이는, 유체의 캐비테이션을 향상시키도록 회전 캐비테이션 본체와 회전자 헤드 사이에 추가 유체 캐비테이션 흐름 구역을 생성한다.The advantage of the present invention is amplified by the provision of a cavitation bore in the rotary cavitation body and the rotor head when the rotating cavitation body and the rotor head are present. In the case of a rotating cavitation body, a cavitation bore is fitted on its outer surface, which is quite similar to the Griggs patent literature. The bore and chamber between the rotating cavitation body and the peripheral housing form a cavitation flow zone. In an embodiment using a stationary rotor head, the outer surface of the rotor head is also fitted with a cavitation bore to face the inner surface of the rotating cavitation body, which is generally ring-shaped. This creates an additional fluid cavitation flow zone between the rotating cavitation body and the rotor head to enhance the cavitation of the fluid.

본 발명의 일 실시예는 도 1 내지 도 10에 도시되어 있다. 장치는, 참조번호 10으로 표시되고, 샤프트 밀봉부(7)를 포함하는 직접적인 구동 샤프트(3)를 통해 회전 캐비테이션 본체 또는 외부 회전자(5)를 회전시키는 데 사용되는 외부 모터(1)를 포함한다. 샤프트(3)는 하우징(9)의 단부(8)의 개구(6) 및 외부 회전자(5)의 개구(12)를 통해 연장된다. 외부 회전자(5)는 임의의 수치의 속도로 회전될 수 있으며, 이것은 가열되는 유체의 점도에 의존한다. 전형적인 속도는 유체의 최적의 캐비테이션을 생성하도록 2500rpm 내지 4000rpm이며, 이러한 속도는 Griggs 특허 문헌에 개시된 속도와 유사하다. 그러나, Griggs 특허 문헌을 개선하고 캐비테이션 보어(33, 37)로 배출되는 캐비테이션 기포를 3차원으로 정확하게 위치시키기 위해, 방향성 및 바운스 범퍼와 함께 가변 속도 제어기(301)를 사용하여 장치(10)에 대한 모터 속도를 조정한다. 이것은 장치(10)의 배출 구역(31, 35)에서 유체의 수평 속도 V_X, 수직 속도 V_Y, 및 3차 속도 V_Z를 결정하는 정확한 샤프트 속도 S_v를 생성하는 데 중요하다. 유체는, 배출 퍼널 내에서 압축되고, 지향되고, 임의의 특정한 모터 속도에서 캐비테이션 헤드를 갖는 캐비테이션 배출 구역의 실제 수를 결정하는 데 있어서 캐비테이션 구역들(도 6) 사이의 물리적 호 길이 L_A에 의해 결정되는 특정 속도 F_V로 방출된다. 유체의 속도 F_V가 조정될 수 있으므로, 유체 분자가 경로 L_A를 따라 이동하는 데 걸리는 시간의 결정이 이루어질 수 있고, 배출 구역(31, 35)에서의 유체의 수평 성분과 수직 성분이 계산될 수 있다. 곡선 운동 수평 속도는 함수 V_X = d_x / d_t로서 결정되는 한편, 수직 속도는 V_y = d_y / d_t이고, 3차 속도는 V_Z = d_z / d_t이다. 방향성 및 바운스 범퍼는, d_z 성분을 제거하고 이에 따라 d_x 및 d_y에 대한 해를 구함으로써 3차 속도 V_Z를 제로로 유도하도록 설계되며, 조정을 위해 캐비테이션 보어(33, 37)의 위치 및 시간에 대한 보어들(B_A) 사이의 거리(즉, 모터 속도)를 결정할 수 있다. 도 6은, 두 개의 캐비테이션 보어만을 도시하고 있지만, 도 3에 도시된 바와 같이 캐비테이션 보어가 외부 회전자의 둘레를 따라 연장될 수 있다는 점을 이해해야 한다.One embodiment of the present invention is shown in FIGS. The device comprises an external motor 1, indicated by reference numeral 10 and used to rotate the rotary cavitation body or external rotor 5 via a direct drive shaft 3 comprising a shaft seal 7. do. The shaft 3 extends through the opening 6 of the end 8 of the housing 9 and the opening 12 of the outer rotor 5. The outer rotor 5 can be rotated at any numerical speed, which depends on the viscosity of the fluid being heated. Typical speeds are from 2500 rpm to 4000 rpm to produce optimal cavitation of the fluid, which is similar to the speeds disclosed in the Griggs patent literature. However, in order to improve the Griggs patent literature and to accurately position the cavitation bubbles discharged to the cavitation bores 33 and 37 in three dimensions, the variable speed controller 301 with directional and bounce bumpers is used for the device 10. Adjust the motor speed. This is important to produce an accurate shaft speed S _v that determines the horizontal velocity V _X , the vertical velocity V _Y , and the tertiary velocity V _Z of the fluid in the discharge zones 31, 35 of the device 10. The fluid is compressed by the physical arc length L _A between the cavitation zones (FIG. 6) in determining the actual number of cavitation discharge zones that are compressed, directed and have a cavitation head at any particular motor speed. Emitted at a specific rate F _{V which} is determined Since the velocity F _V of the fluid can be adjusted, a determination of the time it takes for the fluid molecules to move along the path L _A can be made, and the horizontal and vertical components of the fluid in the discharge zones 31, 35 can be calculated. have. The curve motion horizontal velocity is determined as a function V _X = d _x / d _t , while the vertical velocity is V _y = d _y / d _t , and the tertiary velocity is V _Z = d _z / d _t . The directional and bounce bumpers are designed to guide the third velocity V _Z to zero by removing the d _z component and thus solving for d _x and d _y , and positioning the cavitation bores 33 and 37 for adjustment. And the distance between the bores B _A over time (ie, the motor speed). 6 shows only two cavitation bores, it should be understood that the cavitation bore may extend along the circumference of the outer rotor as shown in FIG. 3.

내부 베어링이 없는 회전자 하우징(9)이 제공된다. 내부 베어링이 존재한다는 것은, Fabian 특허 문헌의 결함이 있는 형태이며, 이 설계에서와 같이, 베어링은 캐비테이션 공정 동안 베어링으로의 유체의 열 전달에 의해 직접적으로 영향을 받는다. 이에 따라, 모터(1)의 샤프트(3)는, 하우징(9)을 통해 연장되고, 캔틸레버 구성으로 회전하도록 외부 회전자(5)를 지지한다. 모터는, 샤프트(3)가 하우징(9)을 통해 연장될 때 밸런싱된 외부 회전자(5)를 지지하도록 모터의 일반적인 베어링 및 내부 베어링보다 긴 샤프트(3)를 갖는다. 하우징(9)은, 외부 회전자(5)를 수용하기 위한 형상을 갖는 캐비티(11)를 형성한다. 종래의 샤프트 밀봉부(도시하지 않음)는 밀봉을 목적으로 모터 샤프트(3)와 하우징(9) 사이에 위치된다. 모터 샤프트의 캔틸레버 배치 및 베어링을 샤프트 지지용 모터와 연결함으로써, 종래 기술의 장치에서의 베어링 고장 문제점이 제거된다.A rotor housing 9 without internal bearings is provided. The presence of internal bearings is a defective form of the Fabian patent literature, as in this design, the bearings are directly affected by the heat transfer of the fluid to the bearings during the cavitation process. Accordingly, the shaft 3 of the motor 1 extends through the housing 9 and supports the outer rotor 5 to rotate in a cantilever configuration. The motor has a shaft 3 which is longer than the general bearing and inner bearing of the motor to support the balanced outer rotor 5 when the shaft 3 extends through the housing 9. The housing 9 forms a cavity 11 having a shape for accommodating the external rotor 5. Conventional shaft seals (not shown) are located between the motor shaft 3 and the housing 9 for sealing purposes. By connecting the cantilever arrangement of the motor shaft and the bearing with the shaft support motor, the bearing failure problem in the prior art device is eliminated.

작동 중에, 유체, 예를 들어, 물은 장치(10)의 작동 중에 유체에 대한 모터의 최적의 조정된 속도에 기초하는 비율로 캐비티(11) 내로 도입된다. 외부 회전자(5)가 하우징 내에 위치될 때, 외부 회전자(5)의 외면(13)은 하우징(9)의 내면(15)을 대면한다. 이러한 2개의 표면(13, 15) 사이에 갭(17)이 존재하며, 이 갭(17)은, 3개의 측방향 캐비테이션 구역(215)으로 이루어진 장치(10)를 위한 하나의 유체 가열 구역으로 된다.During operation, the fluid, for example water, is introduced into the cavity 11 at a rate based on the motor's optimal adjusted speed relative to the fluid during operation of the device 10. When the outer rotor 5 is located in the housing, the outer surface 13 of the outer rotor 5 faces the inner surface 15 of the housing 9. There is a gap 17 between these two surfaces 13, 15, which becomes one fluid heating zone for the device 10 consisting of three lateral cavitation zones 215. .

도 1 내지 도 10의 실시예에서는, 구역(17)을 가열하기 위한 3개의 배출 구역(31, 35) 및 구역(25)을 가열하기 위한 동일한 구성의 3개 세트 때문에 6개의 유체 가열 구역이 존재하며, 이에 따라 총 18개의 캐비테이션 구역(215)이 존재한다. 이 수치는, 선택된 모터 속도와 부합하는 추가 호 길이 L_A에 대한 캐비테이션 헤드의 크기를 변경함으로써 증가 또는 감소될 수 있다. 이것은, 특정 회전 피치 또는 구성으로 이차 회전자 헤드(19)를 제공함으로써 달성되며, 유체의 에너지를 향상시키도록 외부 회전자(5)와 유사한 물리적 특성을 갖는다. 회전자 헤드(19)의 외면(21)은 외부 회전자(5)의 내면(23)과 갭을 사이에 두고서 대면한다. 갭은 장치(10)의 다른 유체 가열 구역(25)을 형성한다.1 to 10, there are six fluid heating zones because of the three discharge zones 31, 35 for heating zone 17 and three sets of the same configuration for heating zone 25. Thus, there are a total of 18 cavitation zones 215. This value can be increased or decreased by changing the size of the cavitation head for the additional call length L _A corresponding to the selected motor speed. This is achieved by providing the secondary rotor head 19 at a particular rotation pitch or configuration and has similar physical properties as the external rotor 5 to enhance the energy of the fluid. The outer surface 21 of the rotor head 19 faces the inner surface 23 of the outer rotor 5 with a gap therebetween. The gap forms another fluid heating zone 25 of the device 10.

또한, 하우징 커버(27)가 제공된다. 하우징 커버(27)는, 회전자 헤드(19)와 외부 회전자(5)를 포함하는 밀봉된 캐비테이션 챔버를 형성하도록, 공지된 임의의 체결 기술을 사용하여 하우징(9)과 결합한다. 회전자 헤드(19)는, 회전자 헤드(19)의 외부면 또는 외면(21)과 외부 회전자(5)의 내면(23) 사이의 제2 유체 가열 구역으로서 갭(25)을 생성하도록 종래의 임의의 방식으로 하우징 커버(27)에 장착된다. 장착의 일례로, 개구(26)가 적절한 파스너와 함께 사용될 수 있다.In addition, a housing cover 27 is provided. The housing cover 27 engages with the housing 9 using any known fastening technique to form a sealed cavitation chamber comprising the rotor head 19 and the outer rotor 5. The rotor head 19 is conventionally adapted to create a gap 25 as a second fluid heating zone between the outer or outer surface 21 of the rotor head 19 and the inner surface 23 of the outer rotor 5. Mounted to the housing cover 27 in any manner. In one example of mounting, opening 26 may be used with a suitable fastener.

외부 회전자(5)와 회전자 헤드(19), 및 하우징(9)과 커버(27)를 위해 선택되는 재료는 최적의 성능 및 안전성을 위해 선택된다. 하우징(9)과 커버(27)용 재료의 예는, 예컨대, 폴리아미드와 같은 중합체를 포함한다. 외부 회전자(5)와 회전자 헤드(19)는 알루미늄 또는 그 합금 또는 스테인리스 강과 같은 금속 재료로 제조될 수 있다.The materials chosen for the outer rotor 5 and rotor head 19 and the housing 9 and cover 27 are selected for optimum performance and safety. Examples of the material for the housing 9 and the cover 27 include a polymer such as, for example, polyamide. The outer rotor 5 and the rotor head 19 may be made of a metal material such as aluminum or its alloys or stainless steel.

가열 또는 정제될 유제는 하우징 커버(27) 상에 위치하는 흡기 포트(29)를 통해 캐비테이션 장치(10) 내로 도입된다. 흡기 포트(29)의 위치는, 변경될 수 있지만, 고정된 내부 회전자 헤드(19)와 외부 회전자(5) 사이에 위치하는 제2 유체 가열 구역(25)에 유체가 진입하도록 위치되는 것이 바람직하며, 도 4를 참조하기 바란다.The emulsion to be heated or purified is introduced into the cavitation device 10 through an intake port 29 located on the housing cover 27. The position of the intake port 29 may vary, but is positioned so that fluid enters the second fluid heating zone 25 located between the fixed inner rotor head 19 and the outer rotor 5. Preferred, see FIG. 4.

캐비테이션 구역(17 및 25)은 최적의 캐비테이션이 발생할 수 있도록 하는 특별한 성질을 갖는다. 도 8은 이러한 특성의 위치를 도시한다. 회전자 하우징(9)의 내면(15) 및 외부 회전자(5)의 내면(-23)은, 방향 경로 상의 물을 해당 범퍼의 각각의 램프부(31, 35)로 전달하도록 방향성 범퍼(201, 203) 및 바운스 범퍼(202 및 204)를 각각 갖는다. 이들 표면의 방향성 범퍼(201 및 203)는 긴 한편, 도 7의 3차 도면에 도시된 바와 같이 바운스 범퍼(202 및 204)는 길이가 짧고, 물이 자연스러운 유체 방향 F_d를 따라 램프 구역(31, 35)으로 전달될 수 있게 한다. 이들 범퍼의 각 세트는, 유체 분자가 원통형 운동으로 이동하기 위한 시간 변동을 수용하고 이에 따라 캐비테이션 구역(33, 37) 위치의 결정시 캐비테이션 구역 속도 성분 V_X, V_Y, V_Z를 적용하도록 내측 시리즈 내지 중간범위 시리즈가 참조번호 212로 오프셋되는 한편 중간범위 시리즈 내지 외측 시리즈가 참조번호 213으로 오프셋 되도록 오프셋된다. 이는, 내부 회전자(21) 및 외부 회전자(5)가 표준 제조 공정에 부합할 수 있게 한다.Cavitation zones 17 and 25 have special properties that allow optimal cavitation to occur. 8 shows the location of this property. The inner surface 15 of the rotor housing 9 and the inner surface (-23) of the outer rotor 5 are directional bumpers 201 to transfer water on the directional path to each ramp portion 31, 35 of the bumper. , 203 and bounce bumpers 202 and 204, respectively. The directional bumpers 201 and 203 of these surfaces are long, while the bounce bumpers 202 and 204 are short in length, as shown in the tertiary view of FIG. 7, and the ramp zone 31 along the natural fluid direction F _d . , 35). Each set of these bumpers is internal to accommodate the time variation for fluid molecules to move in cylindrical motion and thus apply the cavitation zone velocity components V _X , V _Y , V _Z in determining the cavitation zone 33, 37 location. The series to midrange series are offset to 212 while the midrange series to outer series are offset to 213. This allows the inner rotor 21 and the outer rotor 5 to conform to standard manufacturing processes.

또한, 배출되는 유체 경로가 3차원으로 될 수 있게 함으로써, 캐비테이션 보어(33, 37)의 위치결정 및 형성에 관한 기하학적 제조 문제를 제시하게 되고, 캐비테이션 보어(33, 37)로의 유체의 2차원 배출을 용이하게 하도록 방향성 범퍼(201, 203)와 바운스 범퍼(202, 204)의 수직 섹션(210)이 제공된다. 캐비테이션 보어(33, 37)는 2차원 평면에 위치하며, 그 이유는 3차 속도 V_Z가 제로로 유도되었기 때문이며, 이때, 배출 구역(215)과 캐비테이션 보어(33, 37) 사이의 거리는 유체의 속도 F_V와 직접적으로 상관된다. 캐비테이션 보어(33, 37)의 정렬에 대하여 배출 유체를 정확하게 위치시킴으로써, 파괴적 캐비테이션 기포가 캐비테이션 보어 없는 섹션에 제어불가능하게 배출되는 것을 방지한다. 이는, 방향성 범퍼(201)와 바운스 범퍼(202) 사이의 퍼널 구역(205)에서의 외부 회전자(5)의 내면(23)의 형상에 의해 달성된다. 이러한 램프면은, 장치(10)의 중심 및 길이방향 축 A로부터 측정시 방사상 거리로 예시되는 나선 형상을 갖는다. 도 3을 참조해 볼 때, 장치의 중심 축 지점으로부터 측정될 때의 한 반경 R2는, 반경 R2가 다른 반경 R4보다 작은 것이다. 외부 회전자(5)의 내면(23)의 반경 및 나선 형상의 이러한 차이는 파 램프(wave ramp; 31)를 생성한다. 이 구성은, 파 램프(31)에서의 캐비테이션 진공 기포의 형성에 중요한 압력 차분을 생성한다.Also, by allowing the discharged fluid path to be three-dimensional, it presents a geometrical manufacturing problem regarding the positioning and formation of the cavitation bores 33 and 37, and the two-dimensional discharge of fluid to the cavitation bores 33 and 37. Directional bumpers 201 and 203 and vertical sections 210 of bounce bumpers 202 and 204 are provided to facilitate the operation. The cavitation bores 33, 37 are located in a two-dimensional plane because the third velocity V _Z is induced to zero, where the distance between the discharge zone 215 and the cavitation bores 33, 37 is Correlated directly with the speed F _V. By accurately positioning the discharge fluid with respect to the alignment of the cavitation bores 33, 37, destructive cavitation bubbles are prevented from being uncontrolled discharge into the section without cavitation bores. This is achieved by the shape of the inner surface 23 of the outer rotor 5 in the funnel zone 205 between the directional bumper 201 and the bounce bumper 202. This ramp surface has a spiral shape exemplified by the radial distance as measured from the center and longitudinal axis A of the device 10. Referring to FIG. 3, one radius R2 as measured from the central axis point of the device is such that the radius R2 is smaller than the other radius R4. This difference in the radius and spiral shape of the inner surface 23 of the outer rotor 5 creates a wave ramp 31. This configuration creates a pressure differential important for the formation of cavitation vacuum bubbles in the wave lamp 31.

회전자 헤드 외면(21)은, 주어진 깊이 및 원주의 다수의 이격된 캐비테이션 보어(33)로 구성된다. 보어들(33)은, 파 램프(31) 및 외부 회전자(5)의 내면(23)의 나선 형상과 협력하여 회전자 헤드(19)의 캐비테이션 보어들(33)의 규칙적 배열에서 연속적이고 성장하는 진공 기포 발생을 생성한다. 열은, 회전자 헤드(19) 또는 캐비테이션 보어(33)에 실질적으로 파괴적인 영향을 주지 않으면서 유체의 캐비테이션 공정을 통해 발생한다. 작동 중에, 외부 회전자(5)는 시계 방향으로 회전하고 있으며, 도 4를 참조한다. 유체는 외부 회전자(5)의 회전 사이클 동안 압축되고, 유체 캐비테이션 구역(25 및 17)에서 압력이 증가한다. 파 램프(31 및 35)로의 진입은 급격한 압력 손실을 발생시키는 팽창 영역을 제공하며, 이러한 압력 감소는, 캐비테이션 기포의 형성 및 캐비테이션 보어(33 및 37)에서의 후속 폭발을 허용한다.The rotor head outer surface 21 consists of a plurality of spaced cavitation bores 33 of a given depth and circumference. The bores 33 are continuous and grow in a regular arrangement of cavitation bores 33 of the rotor head 19 in cooperation with the helical shape of the par ramp 31 and the inner surface 23 of the outer rotor 5. To generate a vacuum bubble generation. Heat is generated through the cavitation process of the fluid without substantially disrupting the rotor head 19 or the cavitation bore 33. In operation, the outer rotor 5 is rotating clockwise, see FIG. 4. The fluid is compressed during the rotational cycle of the outer rotor 5 and the pressure increases in the fluid cavitation zones 25 and 17. Entry into the wave ramps 31 and 35 provides an inflation zone that produces a sudden pressure loss, which pressure reduction allows the formation of cavitation bubbles and subsequent explosion in the cavitation bores 33 and 37.

유체는, 구역(25)에 진입한 후, 외부 회전자(5)의 후면(36)에서 다수의 포트(34)를 통해 구역(25)으로부터 유출된다. 이어서, 이렇게 유출되는 유체는, 하우징(1)의 내면(15)과 외부 회전자(5)의 외면(13) 사이의 공간에 형성된 다른 유체 캐비테이션 구역(17)에 진입한다. 사실상, 유체는, 회전자 헤드의 외면(21)과 외부 회전자(5)의 내면(23) 사이의 구역(25)에서 발생하는 제1 캐비테이션 공정으로의 회전하는 유체 흐름 방향의 반대 방향인 이차 캐비테이션 공정으로 도입된다.After entering the zone 25, the fluid exits the zone 25 through a number of ports 34 at the rear face 36 of the outer rotor 5. This outflowing fluid then enters another fluid cavitation zone 17 formed in the space between the inner surface 15 of the housing 1 and the outer surface 13 of the outer rotor 5. In fact, the fluid is secondary in the direction opposite to the direction of the rotating fluid flow to the first cavitation process occurring in the zone 25 between the outer surface 21 of the rotor head and the inner surface 23 of the outer rotor 5. It is introduced into the cavitation process.

하우징(1)은, 도 3에 도시된 방사상 차이에 의해 형성된 대응하는 파 램프(35)와 함께 내면(15) 상에 유사한 나선형 구성을 갖추고 있다. 즉, 반경 R1은, 방향성 범퍼(203)와 바운스 범퍼(204) 사이의 터널 구역(206)에 파 램프(35)를 형성하도록 반경 R3보다 작다.The housing 1 has a similar helical configuration on the inner surface 15 with a corresponding wave lamp 35 formed by the radial difference shown in FIG. 3. That is, the radius R1 is smaller than the radius R3 to form the wave ramp 35 in the tunnel zone 206 between the directional bumper 203 and the bounce bumper 204.

외부 회전자(5)는, 회전자 헤드(19) 내의 캐비테이션 보어와 마찬가지로, 캐비테이션 보어(37)를 포함한다.The outer rotor 5 comprises a cavitation bore 37, like the cavitation bore in the rotor head 19.

제1 가열 구역(25)으로부터 유출되는 유채는 제2 가열 또는 캐비테이션 구역(17)에 도입된다. 이어서, 그 내부에 있는 회전하는 유체는, 유체가 회전자 헤드(19)의 보어들(33) 내로 도입될 때와 동일한 방식으로 외부 회전자 캐비테이션 보어들(37)의 규칙적인 배열부 내에 도입된다. 챔버(17)와 챔버(25) 간에 다른 점은 파(31)와 파(35)의 배향이다. 파 램프(35)는 파 램프(31)와는 반대 방향으로 구성된다.The rapeseed flowing out of the first heating zone 25 is introduced into the second heating or cavitation zone 17. Then, the rotating fluid therein is introduced into the regular arrangement of the outer rotor cavitation bores 37 in the same manner as when the fluid is introduced into the bores 33 of the rotor head 19. . The difference between the chamber 17 and the chamber 25 is the orientation of the waves 31 and 35. The par lamp 35 is configured in a direction opposite to the par lamp 31.

다시 말하면, 도 3을 참조해 볼 때, 반경이 증가하는 나선은, 외부 회전자(5)의 표면(23)에 대해 시계 방향으로 이동하는데, 즉, 짧은 반지름 R2로부터 긴 반지름 R4로 이동한다. 하우징(9)의 표면(15)에 대해, 증가하는 반경은 반시계 방향으로 짧은 반경 R1로부터 긴 반경 R3으로 이동한다. 이것은 파 램프(31, 35)의 면들이 서로 대향한다는 것을 의미한다. 도 5를 참조하면, 파 램프(35)는 직각 구성으로 도시된 면(39)을 갖는다. 그러나, 면(39)은 또한 경사질 수 있다. 나선형 구성은 최대 진공 기포 발생 및 이에 따른 열 발생 기포 폭발을 보장한다. 구역(17)과 구역(25)의 이중 밸런싱된 캐비테이션 공정은 동시에 발생한다. 따라서, 모터와 외부 회전자(5)의 단일 회전 사이클을 통해, 유체는 캐비테이션을 위해 두 번 처리된다.In other words, with reference to FIG. 3, the spiral of increasing radius moves clockwise relative to the surface 23 of the outer rotor 5, ie from short radius R2 to long radius R4. With respect to the surface 15 of the housing 9, the increasing radius moves from the short radius R1 to the long radius R3 in the counterclockwise direction. This means that the faces of the wave lamps 31 and 35 face each other. 5, the par ramp 35 has a face 39 shown in a right angle configuration. However, face 39 may also be inclined. The spiral configuration ensures maximum vacuum bubble generation and hence heat generated bubble explosion. The dual balanced cavitation process of zones 17 and 25 takes place simultaneously. Thus, through a single rotation cycle of the motor and the outer rotor 5, the fluid is processed twice for cavitation.

또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 주요 파 램프들(31, 35)이 정지 상태에서 정렬되는 것이 캐비테이션 가열 공정에 바람직하다. 즉, 파 램프(31, 35)는 6시 위치에 있다.Also, as shown in Fig. 3, it is preferable to the cavitation heating process that the main wave lamps 31 and 35 are aligned in a stationary state. That is, the wave lamps 31 and 35 are at the six o'clock position.

하우징(1)은 고정되어 있고 장치는 샤프트 A가 수평이 되도록 배치될 것이므로, 이 위치에 파 램프(35)를 갖는 것은 문제가 되지 않는다. 이 위치에서 모터 연결 때문에 이동할 수 있는 외부 회전자(5)의 파 램프(31)를 갖기 위해, 한 방법은, 모터(1)가 동력을 제공하지 않는 경우 외부 회전자(5)가 내부 파 램프(31)와 외부 파 램프(35)에 대하여 적절한 기동 위치로 리턴하도록 다수의 유출 포트(34)에 의해 외부 회전자(5)를 밸런싱하는 것이다. 이러한 기동 위치에서, 공정 내에서의 유체의 최대 발열이 달성된다. 외부 회전자의 파 램프 위치가 6시 위치로부터 심지어 양측으로 90도까지 가변할 수 있지만, 캐비테이션 효율은 바람직한 기동 위치로부터 가변하는 경우 낮아진다. 또한, 파 램프(31, 35)는 6시 위치에 있는 것이 바람직한데, 이는 프라이밍 관점에서 볼 때 장치의 기동을 용이하게 하기 때문이다(장치가 액체 캐비테이션 장치뿐만 아니라 액체를 장치(10)로 유입하고 배출하는 펌프처럼 또한 기능하므로, 입력(29)이 파 램프(31)와 정렬된다). 6시 위치로부터 3시 또는 9시 방향으로 가변함으로써, 램프에서의 압력 강하를 감소시키고 및/또는 캐비테이션을 감소시킨다. 호 길이 L_A의 가변과 함께 캐비테이션 구역(215)의 이러한 구성을 3시 또는 9시 위치 등의 다른 위치로 변경함으로써, 캐비테이션 장치는, 유체의 열을 흡수하여 냉각 효과를 발생시키면서 캐비테이션 장치의 비파괴적 성질을 유지한다.Since the housing 1 is fixed and the device will be arranged so that the shaft A is horizontal, it is not a problem to have the par ramp 35 in this position. In order to have the wave lamp 31 of the outer rotor 5 moveable due to the motor connection in this position, one way is that the outer rotor 5 has an inner wave ramp when the motor 1 is not powered. The external rotor 5 is balanced by a plurality of outlet ports 34 to return to the proper starting position with respect to the 31 and the external wave ramp 35. In this starting position, maximum heat generation of the fluid in the process is achieved. Although the par ramp position of the outer rotor can vary from six o'clock position to even 90 degrees on both sides, the cavitation efficiency is lowered if it varies from the desired starting position. Further, the par ramps 31 and 35 are preferably in the six o'clock position because it facilitates the starting of the device from a priming point of view (the device introduces liquid into the device 10 as well as the liquid cavitation device). And also functions as a pump for discharging and discharging, so the input 29 is aligned with the par ramp 31). By varying from the 6 o'clock position to the 3 o'clock or 9 o'clock direction, the pressure drop in the ramp is reduced and / or the cavitation is reduced. By changing this configuration of the cavitation zone 215 to another location, such as the 3 o'clock or 9 o'clock position, along with the variation of the arc length L _A , the cavitation device absorbs the heat of the fluid and generates a cooling effect while the non-destruction of the cavitation device Maintain enemy nature.

이어서, 캐비테이션되고 있는 유체는 저압(<1기압)에서 커버(9) 내의 유출 포트(41)를 통해 캐비테이션 장치(10)로부터 유출된다. 최대 효율을 달성하고 캐비테이션의 파괴적 요소를 제거하기 위해, 전체 시스템은, 가변 속도 모터 제어기(301), 배출 수격 탱크(303), 및 유입 저장 탱크(304)를 최소로 포함해야 한다. 배출 수격 탱크(303)는 가열되는 물의 적절한 노이즈 제어를 보장하는 12psi 내지 15psi로 설정되는 한편, 유입 저장 탱크(304)는 캐비테이션 장치(10)가 대기 유체 흐름에서 작동할 수 있게 한다. 물에 대한 도 9의 차트에서 알 수 있듯이, 각 유체의 물리적 특성은 온도 상승에 따라 달라지기 때문에, 캐비테이션 공정을 보장하도록 속도 제어를 위해 모터 속도를 지속적으로 조정하는 것이 중요하며, 특히, 캐비테이션 보어(33, 37)까지의 배출 구역(215)에 대한 거리를 제어한다. 임의의 주어진 온도 또는 다른 변수에서 모터 속도를 유체의 물리적 특성에 맞도록 조정함으로써, 비파괴적 캐비테이션을 위해 퍼널 구역(205)으로부터의 캐비테이션 보어(33, 37)까지의 거리가 유지되는 것을 보장한다. 추가 제어 패널(302)은, 캐비테이션 장치(10)의 흡입 및 배출의 프로브(307)에서 유체 온도를 감시함으로써 처리중인 유체에 대한 캐비테이션 공정의 최적화를 보장할 것이다. 또한, 제어 밸브(306)는, 정제와 같은 소정의 응용분야에 대한 시스템 성능을 향상시키도록 크로스오버(308)와 함께 배치될 수 있다. 가열된 유체는 가열된 유제를 사용하는 임의의 공지된 응용분야에서 사용될 수 있다.The cavitation fluid then flows out of the cavitation device 10 through the outlet port 41 in the cover 9 at low pressure (<1 atmosphere). In order to achieve maximum efficiency and eliminate the destructive elements of cavitation, the entire system should include a minimum of variable speed motor controller 301, discharge hammer tank 303, and inlet storage tank 304. The outlet water tank 303 is set at 12 psi to 15 psi to ensure proper noise control of the water being heated, while the inlet storage tank 304 allows the cavitation device 10 to operate in atmospheric fluid flow. As can be seen in the chart of FIG. 9 for water, the physical properties of each fluid vary with temperature rise, so it is important to continuously adjust the motor speed for speed control to ensure the cavitation process, in particular, the cavitation bore The distance to the discharge zone 215 to 33, 37 is controlled. By adjusting the motor speed to suit the physical properties of the fluid at any given temperature or other variable, it is ensured that the distance from the funnel zone 205 to the cavitation bores 33, 37 is maintained for nondestructive cavitation. The additional control panel 302 will ensure the optimization of the cavitation process for the fluid being processed by monitoring the fluid temperature at the probe 307 of the suction and discharge of the cavitation device 10. In addition, control valve 306 may be disposed with crossover 308 to improve system performance for certain applications, such as tablets. The heated fluid can be used in any known application using heated emulsions.

본 발명은, 하우징(9)의 회전하는 외부 회전자 외면(13)과 내면(15) 사이의 파 램프(35), 방향성 범퍼(203), 및 바운스 범퍼(204)를 포함하는 구역 또는 챔버(17, 25)에 수축 형태부 또는 간섭부, 및 회전자 헤드 외면(21)과 외부 회전자 내면(23) 사이의 파 램프(31), 방향성 범퍼(201), 및 바운스 범퍼(202)와 동일한 수축부 또는 간섭부를 갖춤으로써, 종래 기술의 캐비테이션 가열 장치의 공지된 문제점이 없는 캐비테이션 유체 가열 장치를 구비하고자 하는 목적이 달성될 수 있다는 실현에 기초한다. 하우징(1)의 내면(15) 및 외부 회전자(5)의 내면(23)을 이러한 방식으로 설계함으로써, 진공 기포가 폭발하는 것을 지속적으로 보장할 수 있다. 나선형 표면(15 및 23), 방향성 범퍼(201 및 203), 및 가열될 액체를 퍼널에 의해 이동시키는 바운스 범퍼(202 및 204)를 폭발시 보어 내의 진공 기포를 둘러싸도록 확실히 설계함으로써, 캐비테이션 노이즈가 감소되고, 또한, 캐비테이션의 다른 유해한 영향, 예를 들어, 구성 부품의 침식 등을 감소시키거나 제거한다.The present invention relates to an area or chamber comprising a par ramp 35, a directional bumper 203, and a bounce bumper 204 between a rotating outer rotor outer surface 13 and an inner surface 15 of the housing 9. 17, 25, the same as the retraction form or interference portion and the par ramp 31, the directional bumper 201, and the bounce bumper 202 between the rotor head outer surface 21 and the outer rotor inner surface 23. By having a shrinkage or an interference portion, it is based on the realization that the object of having a cavitation fluid heating device without the known problems of the cavitation heating device of the prior art can be achieved. By designing the inner surface 15 of the housing 1 and the inner surface 23 of the outer rotor 5 in this manner, it is possible to continuously ensure that the vacuum bubbles explode. By reliably designing the helical surfaces 15 and 23, the directional bumpers 201 and 203, and the bounce bumpers 202 and 204 that move the liquid to be heated by the funnel to surround the vacuum bubbles in the bore upon explosion, It also reduces or eliminates other harmful effects of cavitation, such as erosion of component parts and the like.

Fabian 설계의 상당한 변형 예에서, 도 1 내지 도 10의 2개의 챔버 또는 구역 설계는, 하나의 챔버 설계일 뿐이며 단일 구동 모터를 사용하여 여전히 모든 기능을 발휘하도록 수정될 수 있음을 이해해야 한다. 따라서, 회전자 헤드(6)는, 캐비테이션 보어 없이 제조될 수 있고, 하우징(1)과 외부 회전자(5) 사이의 구역(17)에 액체를 공급하기 위한 도관으로서만 기능할 수 있다. 다른 일 실시예에서, 회전자 헤드(6)는, 캐비테이션 보어(37)를 갖는 외부 회전자(5), 특수하게 구성된 내면(15)을 갖는 하우징(9), 및 적절한 입구 및 출구 포트가 유체를 가열하기 위해 상호 작용하도록 제거될 수 있다. 본 발명의 이러한 구성은, 원하는 응용분야에 대한 특정한 에너지 효율을 위해 캐비테이션 장치(10)에 적응할 수 있는 다양한 모터 크기를 갖는 다수의 크기의 응용분야 구성을 허용한다.In significant variations of the Fabian design, it should be understood that the two chamber or zone designs of FIGS. 1 to 10 are only one chamber design and can be modified to still function fully using a single drive motor. Thus, the rotor head 6 can be manufactured without cavitation bores and can only function as a conduit for supplying liquid to the zone 17 between the housing 1 and the outer rotor 5. In another embodiment, the rotor head 6 has an outer rotor 5 with a cavitation bore 37, a housing 9 with a specially configured inner surface 15, and a suitable inlet and outlet port for fluid It can be removed to interact with to heat it. This configuration of the present invention allows for multiple sized application configurations with various motor sizes that can be adapted to the cavitation device 10 for specific energy efficiency for the desired application.

단일 챔버 장치는 종래 기술 장치의 캐비테이션과 관련된 많은 문제점 없이 가열된 액체를 제공하지만, 도 1 내지 도 10의 실시예를 사용하는 것이 더 유리하며, 외부 회전자에는 고정된 회전자 헤드(19)가 설치되며, 이러한 회전자 헤드의 외면에는 추가 캐비테이션 보어(33)가 끼워진다. 연관된 시스템 구성요소와 함께 이 구성을 함께 이용함으로써, 회전자 펌프가 에너지 이용 대 소비의 상당히 증가된 비율로 열 에너지를 발생시킬 수 있는 한편, 음파(노이즈), 베어링 고장, 및 배출 압력 에너지의 큰 손실 등의 기존의 종래 기술 문제점을 극복할 수 있다.The single chamber device provides a heated liquid without many of the problems associated with cavitation of the prior art device, but it is more advantageous to use the embodiments of FIGS. 1 to 10, wherein the outer rotor has a fixed rotor head 19 An additional cavitation bore 33 is fitted to the outer surface of the rotor head. By using this configuration together with the associated system components, the rotor pump can generate thermal energy at a significantly increased ratio of energy use to consumption, while a large amount of sound waves (noise), bearing failure, and discharge pressure energy The existing prior art problems such as loss can be overcome.

본 발명은, 가열 또는 냉각 시스템, 유체 정제 및 분리, 및 진행을 완료하기 위해 열을 필요로 하는 임의의 유체 처리를 위해 유체를 전달하는 데 사용하기 위 한 열 에너지를 방출하는 것에 관한 것이다. 또한, 본 발명은, 종래의 보일러 시스템 또는 로(furnace)보다 전력을 적게 소비하는 캐비테이션 공정을 통해 에너지를 방출하고, 유사한 기능이 있는 정제 시스템의 에너지 및 설치 비용을 상당히 개선한다. 밸런싱된 내부 고정형 회전자(19), 외부 회전자(5), 파 램프(31 및 35), 방향성 범퍼(201 및 203), 바운스 범퍼(202 및 204), 및 일치하는 하우징(1)과 커버(27)는, 열적 특성을 유지하면서 에너지 소비의 반환의 증가된 비율로 열을 발생시키도록 고유한 물리적 특성을 제공한다.The present invention is directed to releasing thermal energy for use in delivering fluids for heating or cooling systems, fluid purification and separation, and any fluid processing that requires heat to complete the process. In addition, the present invention releases energy through a cavitation process that consumes less power than conventional boiler systems or furnaces, and significantly improves the energy and installation costs of refinery systems with similar functions. Balanced internal fixed rotor 19, external rotor 5, par ramps 31 and 35, directional bumpers 201 and 203, bounce bumpers 202 and 204, and matching housing 1 and cover (27) provides a unique physical property to generate heat at an increased rate of return of energy consumption while maintaining the thermal property.

본 발명은, 열이 발생한 유체가 장시간 동안 유지되고 이에 따라 에너지 소비의 낮은 사이클을 필요로 하는 방식으로 이러한 고유한 성분 특성을 포함한다.The present invention incorporates these unique component properties in such a way that the heated fluid is maintained for a long time and thus requires a low cycle of energy consumption.

본 발명은, 다단계 캐비테이션 공정이 고정적인 일차 캐비테이션 회전자 헤드를 통해 초기에 완료되고, 이때 외부 회전자가 초기 공정을 위한 원심력 소스로서 기능하고 또한 제2 단계의 캐비테이션 요소로서 기능하도록 고유한 것이다. 외부 회전자와 회전자 하우징 모두는 캐비테이션 공정을 향상시키도록 파 램프를 갖는다. 이는, 시스템이 캐비테이션 공정에서 방출되는 에너지를 최대화할 수 있게 하면서 유체의 상태를 기체로 변경하여 에너지가 손실되지 않도록 낮은 배출 압력을 유지할 수 있게 한다. 본 발명의 구성은, 캐비테이션 공정으로부터 일반적으로 연관된 노이즈를 최소화하고 제어하는 것이다.The present invention is unique in that the multistage cavitation process is initially completed via a fixed primary cavitation rotor head, wherein the external rotor functions as a centrifugal force source for the initial process and also as a second stage cavitation element. Both the outer rotor and rotor housing have a wave ramp to enhance the cavitation process. This allows the system to maximize the energy released in the cavitation process while maintaining a low discharge pressure so that the state of the fluid is changed to gas so that no energy is lost. The configuration of the present invention is to minimize and control the noise generally associated from the cavitation process.

전술한 바와 같이, 방향성 범퍼(201 및 203) 및 바운스 범퍼(202 및 204)를 갖는 표면(15 및 23)의 나선형 구성은 본 발명의 중요한 특징이다. 이 구성은 보어(33 및 37) 내의 진공 기포의 생성과 성장을 가능하게 한다. 보어(33 및 37) 내에서, 진공 기포들은 분자들 간에 생성되고 가열될 유체에 의해 둘러싸여진다. 기포들은, 실제로 폭발하지는 않지만, 캐비테이션 보어(33, 37)에 도달하면 충돌한다.As mentioned above, the helical configuration of surfaces 15 and 23 with directional bumpers 201 and 203 and bounce bumpers 202 and 204 is an important feature of the present invention. This configuration enables the creation and growth of vacuum bubbles in the bores 33 and 37. Within the bores 33 and 37, vacuum bubbles are surrounded by the fluid that is created between the molecules and to be heated. Bubbles do not actually explode but collide when they reach cavitation bores 33 and 37.

이 방법에 따르면, 외부 회전자(5)는 하우징(1) 내에 배치되고 구동 엔진(1)에 의해 회전된다. 회전 중에, 가열될 유체는 입구(29)를 통해 하우징(1) 내로 주입된다. 회전의 도움으로, 회전자 헤드(6)가 존재하는 경우, 회전자 헤드의 보어들(33) 내의 액체 분자들 간에 및 외부 회전자(5)의 보어들(37) 내에서 연속적으로 성장하는 진공 기포들이 생성된다. 일단 진공 기포들은, 캐비테이션 단차(31 또는 35)에 도달하면, 충돌한다. 가열될 유체는, 그렇지 않은 경우에는 챔버(25 및 17)를 통해 연속적으로 흐르고, 이때 진공 기포들은 퍼널 구역(205)을 통과한 후에 팽창하는 액체에서 충돌한다. 충돌시, 반대 방향으로 이동하는 액체 분자들이 폭발한다. 폭발 중에 발생하는 열은 주변 액체에 의해 흡수되고, 가열된 액체는 결국 출구(41)를 통해 추출된다.According to this method, the outer rotor 5 is arranged in the housing 1 and is rotated by the drive engine 1. During rotation, the fluid to be heated is injected into the housing 1 through the inlet 29. With the aid of the rotation, a vacuum which continuously grows between the liquid molecules in the bores 33 of the rotor head and in the bores 37 of the outer rotor 5, when the rotor head 6 is present. Bubbles are generated. Once the vacuum bubbles reach the cavitation step 31 or 35, they collide. The fluid to be heated, otherwise flows continuously through the chambers 25 and 17, wherein the vacuum bubbles impinge on the expanding liquid after passing through the funnel zone 205. In a collision, liquid molecules moving in opposite directions explode. Heat generated during the explosion is absorbed by the surrounding liquid, and the heated liquid is eventually extracted through the outlet 41.

본 발명에 따른 캐비테이션 장치의 장점은, 가열될 액체를 위해 설계된 흐름 채널을 사용하고 장비의 작동을 위한 절차를 사용함으로써 캐비테이션 현상의 유해한 효과를 성공적으로 제거하거나 감소시키는 것이다.An advantage of the cavitation device according to the invention is the successful removal or reduction of the deleterious effects of cavitation phenomena by using a flow channel designed for the liquid to be heated and by using procedures for the operation of the equipment.

전술한 실시예를 다시 참조할 때, 본 발명의 일 실시예는, 보어들을 갖는 단일 회전 캐비테이션 본체를 사용하며, 이들 보어는 캐비테이션 본체의 외면에 대하여 개방되어 있다. 이러한 캐비테이션 본체는, 하우징 내에서 회전하고, 하우징의 내면에 위치하는 캐비테이션 단차와 상호 작용한다. 이러한 회전 중에, 회전체의 보어 내에 진공 기포가 생성된다. 기포는, 결국 더는 보어에 구속되지 않고 캐비테이션 단차에 충돌하도록 성장한다. 이러한 충돌로 인해 액체 분자들이 폭발하며, 이것이 물의 가열을 일으키는 에너지 방출이다.Referring again to the above embodiment, one embodiment of the present invention uses a single rotating cavitation body with bores, which are open relative to the outer surface of the cavitation body. This cavitation body rotates within the housing and interacts with cavitation steps located on the inner surface of the housing. During this rotation, vacuum bubbles are created in the bore of the rotating body. Bubbles eventually grow to impinge on the cavitation step and no longer restrain the bore. These collisions cause liquid molecules to explode, which is the release of energy causing the heating of water.

다른 일 실시예에서는, 회전체의 외면 상에 있는 하나의 세트 및 회전체 내에 위치하는 정지된 제2 구성요소의 외면 상에 있는 다른 하나의 세트인, 보어들의 두 개의 세트가 존재한다. 이러한 이중 보어 실시예에서, 회전체의 외면 상의 보어들에 대한 캐비테이션 단차 또는 파 형태부는 하우징의 내면 상에 있다. 고정형 회전자 헤드의 외면 상의 보어들에 대한 캐비테이션 단차는 회전체의 내면 상에 있다.In another embodiment, there are two sets of bores, one set on the outer surface of the rotating body and the other set on the outer surface of the stationary second component located in the rotating body. In this double bore embodiment, the cavitation step or wave form for the bores on the outer surface of the rotor is on the inner surface of the housing. The cavitation step for the bores on the outer surface of the stationary rotor head is on the inner surface of the rotor.

본 발명의 시스템 구성은, 캐비테이션 장치가 에너지 이용 대 소비의 상당히 증가된 비율로 열 에너지를 발생시킬 수 있게 하는 한편, 음파(노이즈), 베어링 고장, 및 배출 압력 에너지의 큰 손실 등의 기존의 종래 기술 문제점을 극복할 수 있다. 제어 패널(302), 가변 속도 모터 제어기(301), 배출 수격 탱크(303), 유입 저장 탱크(304), 및 크로스오버(308)를 갖는 제어 밸브(306)로 이루어진 시스템은 캐비테이션 장치(10)의 기능을 향상시킨다.The system configuration of the present invention allows the cavitation device to generate thermal energy at a significantly increased ratio of energy use to consumption, while existing conventional methods such as sound waves (noise), bearing failure, and large loss of discharge pressure energy. Overcome technical problems. The system consisting of a control panel 302, a variable speed motor controller 301, an outlet hammer tank 303, an inlet storage tank 304, and a control valve 306 having a crossover 308 includes a cavitation device 10. To improve the function.

본 발명은, 기계적 수단을 통해, 평형 캐비테이션 노를 통해 30% 내지 70% 감소된 에너지 소비율(시스템 내의 유체 체적에 좌우됨)로 가열된 물을 생성한다.The present invention produces, via mechanical means, heated water at a 30% to 70% reduced energy consumption rate (depending on the fluid volume in the system) through the equilibrium cavitation furnace.

본 발명의 다른 일 양태는 가열되는 유체, 예를 들어, 물의 밀도를 증가시키는 장치의 능력이다. 밀도가 높은 물을 가열하는 데 필요한 에너지가 적다고 알려져 있으므로, 물의 밀도를 증가시키면 유체 가열 공정의 효율을 증가시키는 데 도움이 된다.Another aspect of the invention is the ability of the device to increase the density of a fluid to be heated, eg water. Since the energy required to heat dense water is known to be small, increasing the density of the water helps to increase the efficiency of the fluid heating process.

본 발명의 장치의 가열 효과를 감시하기 위한 테스트를 수행하였다. 이 테스트는, 가열될 물의 상이한 체적을 사용하여 캐비테이션 장치를 작동시키고, 유입수 온도, 물 체적 유속, 캐비테이션 장치의 유출수 온도, 장치에 공급되는 물의 온도, 구동 모터의 전력, 전기 소비, 전력 값, 전력 소비, 및 대기 온도를 감시하는 것을 포함하였다. 이 테스트에서는, 장치를 작동시키는 데 사용되는 전력에 비해 물에 가해지는 가열량 면에서 높은 효율을 나타내었다.A test was conducted to monitor the heating effect of the device of the present invention. This test operates a cavitation device using different volumes of water to be heated, inlet temperature, water volume flow rate, effluent temperature of the cavitation device, temperature of the water supplied to the device, power of the drive motor, electricity consumption, power value, power Monitoring consumption and ambient temperature. This test showed high efficiency in terms of the amount of heat applied to the water compared to the power used to operate the device.

이처럼, 본 발명은, 상술한 바와 같이 본 발명의 목적 각각을 충족시키고 캐비테이션을 이용하는 새롭고 개선된 유체 가열 장치를 제공하는 본 발명의 바람직한 실시예에 관하여 개시되었다.As such, the present invention has been disclosed with respect to the preferred embodiments of the present invention, which provide new and improved fluid heating devices that meet each of the purposes of the present invention and utilize cavitation as described above.

물론, 통상의 기술자는, 본 발명의 의도된 사상과 범위를 벗어나지 않고서 본 발명의 교시로부터의 다양한 변경, 수정, 및 개조를 고려할 수 있다. 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해서만 한정되고자 하는 것이다.Of course, one of ordinary skill in the art may consider various changes, modifications, and adaptations from the teachings of the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention. It is intended that this invention be limited only by the appended claims.

Claims

An apparatus for heating a fluid using cavitation,
A housing having an inlet for heated fluid and an outlet for discharging the heated fluid from the housing;
An external rotor fixed to a motor shaft and included in the housing and configured to rotate within the housing,
The outer rotor has a plurality of cavitation bores arranged on the outer surface of the outer rotor, the outer rotor having a fluid heating zone between the outer surface of the outer rotor and the inner surface of the housing facing the outer surface of the outer rotor. Disposed in the housing to form a
The inner surface of the housing facing the outer surface including the bore of the outer rotor has a plurality of first tunnel zones laterally spaced along the inner surface, each first tunnel zone terminating in a first discharge zone and Each first tunnel zone comprises a first ramp, each first discharge zone being offset from an adjacent first discharge zone,
The fluid entering the housing is heated by interaction with the first tunnel zone and the first ramp, the bore of the external rotor, and external rotor rotation.

The apparatus of claim 1, further comprising a stationary rotor head,
The stationary rotor head is mounted to the housing and has an outer surface facing the inner surface of the outer rotor, the outer surface of the stationary rotor head and the inner surface of the outer rotor form a second fluid cavitation zone,
An outer surface of the stationary rotor head includes a plurality of cavitation bores therein, the inner surface of the outer rotor having a plurality of second tunnel zones laterally spaced along the inner surface of the outer rotor,
Each second tunnel zone terminates in a second discharge zone,
Each second tunnel zone includes a second ramp,
Each second discharge zone is offset from an adjacent second discharge zone,
The fluid entering the second fluid cavitation zone is heated by interaction with the second tunnel zone and the second ramp, the bore of the rotor head, and external rotor rotation.

The cavitation device of claim 1, wherein the cavitation device has a horizontal longitudinal axis, wherein each of the first discharge zones is in a six o'clock position for heating the fluid when viewed in a cross section transverse to the horizontal longitudinal axis. The device at the 3 o'clock or 9 o'clock position for cooling.

3. The six o'clock position for heating a fluid according to claim 2, wherein the cavitation device has a horizontal longitudinal axis, each of the first and second discharge zones when viewed in a cross section transverse to the horizontal longitudinal axis. And in the 3 o'clock or 9 o'clock position for cooling the fluid.

The apparatus of claim 1, wherein the first tunnel zone at the first discharge zone on the inner surface of the housing has a surface formed perpendicular to the inner surface.

3. The apparatus of claim 2, wherein each of the first tunnel zones in the respective first discharge zone on the inner surface of the housing has a surface formed at right angles to the inner surface of the housing, the respective on the inner surface of the outer rotor. Each said second tunnel zone in the second discharge zone of said face having a face formed at right angles to an inner face of said outer rotor.

Cavitation device system,
a) the apparatus of claim 1;
b) an influent tank in communication with the inlet to the housing;
c) the effluent hammer tank in communication with the outlet of the housing;
d) a motor having a motor shaft, wherein the external rotor is mounted to the motor shaft;
e) a motor controller for controlling the speed of the motor;
f) a temperature gauge for monitoring inlet and outlet fluid for the device; And
g) a crossover pipe between an inlet to said inlet tank and an outlet to said effluent hammer tank.

8. The cavitation device system of claim 7, wherein the external rotor is mounted to the motor shaft in a cantilever configuration such that the device does not have an internal bearing.

A method of thermally altering a fluid using cavitation,
a) providing the apparatus of claim 1;
b) introducing a fluid at the inlet;
c) heating the fluid by rotating the external rotor with speed control to improve alignment of the cavitation bore and bubbles; And
d) draining the thermally modified fluid from the outlet.

The method of claim 6, wherein the fluid is water.

A method of thermally modifying a fluid using cavitation,
a) providing the apparatus of claim 2;
b) introducing a fluid at the inlet;
c) heating the fluid by rotating the external rotor with speed control to improve alignment of the cavitation bore and bubbles;
d) draining the thermally modified fluid from the outlet; And
e) comprising the control system of claim 7.

The method of claim 11, wherein the fluid is water.

The method of claim 9, wherein the fluid is purified.

The method of claim 11, wherein the fluid is purified.