RU2166702C1

RU2166702C1 - Heat-electric generator

Info

Publication number: RU2166702C1
Application number: RU99122906A
Authority: RU
Inventors: В.К. Баев; Д.В. Чусов; А.Д. Фролов; В.Л. Долматов; А.Ф. Гаранин
Original assignee: Красноярский фонд "Конверсионный технопарк"; Институт теоретической и прикладной механики СО РАН
Priority date: 1999-11-01
Filing date: 1999-11-01
Publication date: 2001-05-10

Abstract

FIELD: power engineering; producing various kinds of energy for heating air and water, as well as for power generation. SUBSTANCE: generator has heater case with combustion chamber and water jacket, fan-motor unit, rotor, inlet and outlet air nozzles; case accommodates thermoelectric modules for powering fan-motor unit and peripheral loads; rotor has plane-parallel disks separated from combustion chamber by means of hermetically sealed spacer wall mounting mentioned thermoelectric modules which are also installed on horizontal surfaces of combustion chamber; spacer wall has heat-transfer strips mounted on rotor side in air gaps between plane-parallel disks. Proposed generator functions to produce three energy carriers: hot water, hot air, and electrical energy. EFFECT: facilitated maintenance and starting procedures, improved environmental friendliness and safety in operation. 3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано для получения одновременно горячего воздуха, горячей воды и электроэнергии, в генераторах энергии, для эксплуатации в полевых условиях, в аварийных ситуациях и при спасательных операциях на суше и воде. The invention relates to the field of energy and can be used to simultaneously produce hot air, hot water and electricity, in energy generators, for operation in the field, in emergency situations and during rescue operations on land and water.

Известен комбинированный водо- и воздухонагреватель, содержащий бак, кожух, теплоизоляцию, средства нагрева среды, системы подвода холодной воды и отвода воздуха и средства дополнительного нагрева воды, выполненные в виде плоского элемента, закрепленных в месте соединения промежуточной и внутренней емкостей, при этом бак выполнен из трех емкостей наружной, внутренней и промежуточной, имеющей форму усеченного конуса со съемным меньшим основанием, на котором закреплена внутренняя емкость, а большее основание промежуточной емкости закрыто крышкой, снабженной патрубками для подвода и отвода среды с системой отвода воздуха, выполненной в виде вентилятора с воздуховодом и установленной между баком и кожухом (патент РФ N 2040739, 1995, бюл. N 21). Known combined water and air heater containing a tank, a casing, thermal insulation, means for heating the medium, cold water supply and air exhaust systems and means for additional heating of water, made in the form of a flat element, fixed at the junction of the intermediate and internal containers, while the tank is made of three containers of the outer, inner and intermediate, having the shape of a truncated cone with a removable smaller base, on which the inner container is fixed, and the larger base of the intermediate container is closed a cover provided with connections for supply and discharge of medium from the air outlet system, designed as a fan and a duct installed between the tub and the casing (patent of RF N 2040739, 1995, Bul. 21 N).

Известное устройство не может вырабатывать электрическую энергию, может использоваться преимущественно в стационарных условиях и неудобно при транспортировке и эксплуатации в полевых условиях, конструктивно сложно и не технологично при изготовлении. The known device cannot generate electrical energy, can be used mainly in stationary conditions and is inconvenient during transportation and operation in the field, structurally difficult and not technological in manufacturing.

Известен подогреватель, содержащий снабженный в верхней части выхлопной трубой кожух для прохода дымовых газов с установленным в его нижней части котлом в виде кольцевой водяной рубашки, обрамляющей сообщенную с полостью кожуха камеру сгорания с горелкой, и подключенным к верхней части рубашки змеевиком пароперегревателя, при этом кожух в зоне над котлом разделен поперечной перегородкой с встроенной в нее переточной вертикальной трубой на верхние и нижние отсеки, горелка выполнена в виде керогаза с топливной и испарительной емкостями, снабженного теплообменником водяного охлаждения, и в выхлопной трубе кожуха установлен шибер. Подогреватель снабжен расширительным водяным бачком, закрепленным на кожухе и подключенным к теплообменнику водяного охлаждения керогаза, выполненному в виде плоской трубчатой спирали, расположенной между испарительной и топливной емкостями керогаза (а.с. СССР N 992941, 1983 г., бюл. N 4). A heater is known that comprises a casing for the passage of flue gases provided with an exhaust pipe in the upper part and a boiler installed in its lower part in the form of an annular water jacket framing a combustion chamber with a burner connected to the casing cavity and a superheater coil connected to the upper part of the shirt, the casing being in the area above the boiler, it is divided by a transverse partition with an overflow vertical pipe built into it into the upper and lower compartments, the burner is made in the form of kerogas with fuel and evaporation tanks, equipped with a water-cooled heat exchanger, and a gate is installed in the exhaust pipe of the casing. The heater is equipped with an expansion water tank, mounted on the casing and connected to a kerogas water cooling heat exchanger, made in the form of a flat tubular spiral located between the vaporization and fuel tanks of kerogase (AS USSR N 992941, 1983, bull. N 4).

Известный подогреватель не предусматривает одновременного снабжения потребителя электроэнергией, недостаточно экологичен, конструктивно сложен и неудобен в эксплуатации, особенно при запуске в работу, не обладает необходимой безопасностью использования. The well-known heater does not provide for the simultaneous supply of electricity to the consumer, is not environmentally friendly, structurally difficult and inconvenient to operate, especially when starting up, does not have the necessary safety of use.

Наиболее близкой к заявляемому решению является установка для нагрева воды, включающая корпус, топку с горелкой и водяной рубашкой, контактную камеру, при этом корпус установки выполнен со смесительной камерой, соединенной с нагревательным патрубком вентилятора и топкой, имеющей люк с заглушкой (а.с.СССР N 329353, 1972 г., бюл. N 7). Closest to the claimed solution is the installation for heating water, comprising a housing, a furnace with a burner and a water jacket, a contact chamber, while the housing of the installation is made with a mixing chamber connected to the heating pipe of the fan and the furnace having a hatch with a plug (a.c. USSR N 329353, 1972, bull. N 7).

Известная установка конструктивно сложна и не технологична в изготовлении, сложна в использовании, особенно в период запуска в работу, недостаточно безопасна, не экологична и не предполагает одновременного снабжения электроэнергией. The known installation is structurally complex and not technologically advanced to manufacture, difficult to use, especially during the start-up period, is not safe enough, is not environmentally friendly and does not imply a simultaneous supply of electricity.

Задачей, решаемой изобретением, является:
- получение одновременно от одного генератора - трех энергоносителей - горячей воды, горячего воздуха (с возможностью транспортировки по трубопроводу) и электроэнергии для освещения;
- повышение технологичности использования, упрощение запуска в работу;
- повышение экологичности и безопасности использования;
- снижение конструктивной сложности.The problem solved by the invention is:
- receiving simultaneously from one generator - three energy carriers - hot water, hot air (with the possibility of transportation through the pipeline) and electricity for lighting;
- improving the manufacturability of use, simplifying startup;
- increase environmental friendliness and safety of use;
- reduction in structural complexity.

Задача решается тем, что в теплоэлектрогенераторе, включающем корпус-нагреватель с камерой горения и водяной рубашкой, снабженной горелками и выхлопным патрубком, блок вентилятора с двигателем, ротором, входным и выходным воздушными патрубками, в камере горения размещены термоэлектрические модули с возможностью получения и подачи электроэнергии на двигатель блока вентилятора и внешние потребители, установлены горелки для газового топлива, ротор снабжен плоскопараллельными дисками, отделенными от камеры горения герметичной разделительной стенкой, с укрепленными на ней и на горизонтальных поверхностях камеры сгорания термоэлектрическими модулями, а со стороны ротора на герметичной разделительной стенке выполнены теплосъемные пластины, расположенные в воздушных промежутках между плоскопараллельными дисками. The problem is solved in that a heat generator generating a heater with a combustion chamber and a water jacket equipped with burners and an exhaust pipe, a fan unit with an engine, a rotor, air inlet and outlet pipes, thermoelectric modules are placed in the combustion chamber with the possibility of receiving and supplying electricity on the engine of the fan block and external consumers, burners for gas fuel are installed, the rotor is equipped with plane-parallel disks separated from the combustion chamber Flax wall with reinforced on it and on the horizontal surfaces of the thermoelectric modules of the combustion chamber, and the rotor side on the sealed separation wall formed teplosemnye plate disposed in air gaps between parallel disks.

Сопоставительный анализ с прототипом показал, что заявляемое устройство отличается тем, что в камере горения размещены термоэлектрические модули с возможностью подачи электроэнергии на двигатель блока вентилятора и внешние потребители, установлены горелки для газового топлива, ротор снабжен плоскопараллельными дисками, отделенными от камеры горения герметичной разделительной стенкой. При этом термоэлектрические модули установлены на герметичной разделительной стенке и горизонтальных поверхностях камеры сгорания, на герметичной разделительной стенке со стороны ротора выполнены теплосъемные пластины, расположенные в воздушных промежутках между плоскопараллельными дисками, таким образом, заявляемое решение соответствует критерию "новизна". Comparative analysis with the prototype showed that the claimed device is characterized in that thermoelectric modules are placed in the combustion chamber with the possibility of supplying electricity to the fan block engine and external consumers, gas fuel burners are installed, the rotor is equipped with plane-parallel disks separated from the combustion chamber by a sealed partition wall. In this case, thermoelectric modules are installed on the sealed separation wall and horizontal surfaces of the combustion chamber, on the sealed separation wall on the rotor side, heat-removable plates are located located in the air spaces between the plane-parallel disks, thus, the claimed solution meets the criterion of "novelty."

Анализ аналогичных технических решений не позволил выявить в них признаки, отличающие заявляемое техническое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию "изобретательский уровень". Analysis of similar technical solutions did not allow to identify in them the features that distinguish the claimed technical solution from the prototype, which allows us to conclude that the claimed solution meets the criterion of "inventive step".

Изобретение поясняется чертежами. The invention is illustrated by drawings.

На фиг. 1 показан вид спереди, совмещенный с разрезом; на фиг. 2 - вид сбоку, совмещенный с разрезом. In FIG. 1 shows a front view, combined with a section; in FIG. 2 is a side view, combined with a section.

Теплоэлектрогенератор содержит корпус-нагреватель 1, камеру горения 2, водяную рубашку 3, газовые горелки 4, выхлопной патрубок 5, блок вентилятора 6, двигатель 7, ротор 8 с плоскопараллельными дисками 9, входной 10 и выходной 11 воздушные патрубки, герметичную разделительную стенку 12, теплосъемные пластины 13, термоэлектрические модули 14, входной 15 и выходной 16 штуцеры водяной рубашки. The heat generator includes a heater body 1, a combustion chamber 2, a water jacket 3, gas burners 4, an exhaust pipe 5, a fan unit 6, an engine 7, a rotor 8 with plane-parallel disks 9, an inlet 10 and an outlet 11 air tubes, an airtight dividing wall 12, heat-removing plates 13, thermoelectric modules 14, input 15 and output 16 fittings of a water jacket.

Теплоэлектрогенератор работает следующим образом. Thermoelectric generator operates as follows.

Предварительно заполняется водяная рубашка 3 из системы подачи воды или емкости через входной штуцер 15, с опережением включается зажигание (не показано), подается горючий газ в эжекторные газовые горелки 4 с инициированием высокой температуры в камере горения 2 и выходом продуктов сгорания газа через выхлопной патрубок 5. Нагрев термоэлектрических модулей 14 позволяет получить электрический ток для работы двигателя 7 и цепи внешних потребителей, например ламп освещения. Двигатель 7 вращает ротор 8 с плоскопараллельными дисками 9, при этом происходит направленное движение воздуха из окружающей среды через входной воздушный патрубок 10 в блок вентилятора 6 и после нагрева через выходной воздушный патрубок 11 к потребителю. Диски 9 при вращении ротора 8 осуществляют захват воздуха и дальнейшее движение последнего вдоль теплосъемных пластин 13, установленных на герметичной разделительной стенке 12 с интенсивным захватом тепла, передаваемого из камеры горения 2. Подача горючего газа в горелки может осуществляться от переносного газового баллона, а подпитка холодной водой - как от системы водоснабжения, так и от небольшой переносной емкости. A water jacket 3 is pre-filled from the water supply system or container through the inlet fitting 15, the ignition (not shown) is turned on ahead of the way, combustible gas is supplied to the ejector gas burners 4 with the initiation of high temperature in the combustion chamber 2 and the exit of the gas combustion products through the exhaust pipe 5 Heating of thermoelectric modules 14 allows to obtain electric current for the operation of the engine 7 and the circuit of external consumers, such as lighting lamps. The engine 7 rotates the rotor 8 with plane-parallel disks 9, while there is a directed movement of air from the environment through the air inlet 10 to the fan unit 6 and after heating through the air outlet 11 to the consumer. The disks 9 during rotation of the rotor 8 carry out air capture and further movement of the latter along the heat-removing plates 13 mounted on a sealed separation wall 12 with an intense capture of heat transferred from the combustion chamber 2. The supply of combustible gas to the burners can be carried out from a portable gas cylinder, and cold water - both from the water supply system, and from a small portable tank.

Теплоэлектрогенератор при своей компактности позволяет получить тепловую мощность не менее 3 кВт и напряжение в электроцепи 12 В, с одновременным получением раздельных теплоносителей (горячую воду и горячий поток воздуха) может широко использоваться как в стационарных, так и в полевых условиях. Простота запуска в работу, безопасность использования и экологичность позволяют эксплуатировать его без ограничений широким кругом лиц без специальной подготовки. The heat generator, with its compactness, allows to obtain a thermal power of at least 3 kW and a voltage in the 12 V circuit, while simultaneously producing separate heat carriers (hot water and hot air flow) can be widely used both in stationary and in field conditions. The ease of launching, safety of use and environmental friendliness allow it to be used without restrictions by a wide range of people without special training.

Claims

1. A thermal electric generator, including a heater body with a combustion chamber and a water jacket, equipped with burners and an exhaust pipe, a fan unit with an engine, a rotor, air inlet and outlet pipes, characterized in that thermoelectric modules are placed in the combustion chamber with the possibility of supplying electricity to the engine fan unit and external consumers, gas fuel burners are installed, the rotor is equipped with plane-parallel disks separated from the combustion chamber by a sealed dividing wall.

2. The thermoelectric generator according to claim 1, characterized in that the thermoelectric modules are mounted on a sealed separation wall and horizontal surfaces of the combustion chamber.

3. The heat generator according to claim 1, characterized in that on the sealed dividing wall on the rotor side there are heat-removing plates located in the air gaps between the plane-parallel disks.