RU2192587C2 - Теплогенератор - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для нагрева жидкостей. Теплогенератор содержит корпус, установленное в корпусе теплогенератора на приводном валу центробежное лопастное колесо, выполненное многолопастным, входные и выходные окна для прохода жидкости. Корпус теплогенератора выполнен в виде емкости с приводным валом, расположенным вертикально, центробежное лопастное колесо дополнительно содержит передний и задний диски, образуя с ним проточные каналы, каждый из которых имеет входные и выходные отверстия. Теплогенератор дополнительно снабжен клапанной коробкой, выполненной в виде цилиндрического стакана, который содержит выходные окна и клапаны, выполненные с заданными размерами и установленные напротив входных отверстий каналов центробежного лопастного колеса, которые совместно с этими отверстиями образуют всасывающую полость центробежного лопастного колеса. Емкость снабжена трубчатым элементом, а концы приводного вала подвижно соединены с опорными корпусами, один из которых расположен соосно с цилиндрическим стаканом и жестко закреплен на его дне, а другой закреплен на крышке емкости. Изобретение позволяет при упрощении конструкции достичь высокую эксплуатационную надежность, долговечность и обеспечить широкие технологические возможности. 3 ил.

Description

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для нагрева жидкости.

Известно устройство (патент Российской Федерации RU 2085273 С1, 27.07.97), включающее сборный корпус, выполненный из отдельных секций, скрепленных между собой, не менее двух рабочих камер, в которых установлены центробежные колеса с закрепленными на периферии кольцами, а в рабочих камерах напротив каждого ротора закреплен статор. Рабочие камеры сообщены между собой посредством диффузоров и снабжены подводящим и нагнетательным патрубками.

Известные устройства обладают такими недостатками, как сложность конструкции, большие осевые нагрузки на опорные узлы, сложность сборки и трудность центровки, что приводит к низкой надежности и долговечности.

Известен теплогенератор (патент RU 2142604 С1, кл. F 24 J 3/00, опуб. 10.12.1999), содержащий корпус, установленное в корпусе теплогенератора на приводном валу центробежное лопастное колесо, выполненное многолопастным, входные и выходные окна для прохода жидкости.

Недостатками известного насоса-теплогенератора являются:
- осевые смещения ротора, приводящие к задирам;
- схлопывание (конденсация) кавитационных пузырьков на внутренней поверхности корпуса и всех полостей, что приводит к их коррозии и разрушению;
- сборный корпус, наличие большого количества следящей, контролирующей аппаратуры, соединяющих патрубков и труб, усложняют конструкцию и снижают надежность.

Техническая задача, решаемая предлагаемом изобретением, состоит в создании более простого технологического устройства, имеющего высокую эксплуатационную надежность, долговечность и низкие требования к сборке. Эта задача решается за счет того, что теплогенератор содержит корпус, установленное в корпусе теплогенератора на приводном валу центробежное лопастное колесо, выполненное многолопастным, входные и выходные окна для прохода жидкости. Корпус теплогенератора выполнен в виде емкости с приводным валом, расположенным вертикально, центробежное лопастное колесо дополнительно содержит передний и задний диски, образуя с ним проточные каналы, каждый из которых имеет входные и выходные отверстия. Теплогенератор дополнительно снабжен клапанной коробкой, выполненной в виде цилиндрического стакана, который содержит выходные окна и клапаны, выполненные с заданными размерами и установленные напротив входных отверстий каналов центробежного лопастного колеса, которые совместно с этими отверстиями образуют всасывающую полость центробежного лопастного колеса. Емкость снабжена трубчатым элементом, причем концы приводного вала подвижно соединены с опорными корпусами, один из которых расположен соосно цилиндрическому стакану и жестко закреплен на его дне, а другой закреплен на крышке емкости.

Вышеперечисленные конструктивные изменения обеспечивают следующий технический результат:
1. За счет размещения теплогенератора непосредственно в емкость с нагреваемой жидкостью устраняются:
- сборный корпус теплогенератора;
- трубопроводная система и аппаратура;
- гидравлические сопротивления;
- непроизводительные перетоки жидкости;
что приводит к упрощению конструкции и снижению энергозатрат.

2. За счет расположения клапанной коробки во всасывающей полости колеса, процесс образования кавитационных пузырьков и их рост происходит в каждом канале колеса, а схлопывание (конденсация) упомянутых пузырьков происходит за пределами колеса, что приводит к повышению долговечности и увеличению эксплуатационной надежности.

3. Расположение в емкости с нагреваемой жидкостью трубчатых нагревателей расширяет варианты обогрева помещений посредством циркуляции жидкости или воздуха через нагреватели или забор жидкости непосредственно из емкости.

На фиг.1 изображен продольный разрез теплогенератора, на фиг.2 - разрез А-А (фиг.1), поперечное сечение колеса и клапанной коробки, на фиг.3 - разрез Б-Б (фиг.1), поперечное сечение клапанной коробки по осям входных окон.

Теплогенератор содержит емкость 1, в которой установлено на приводном валу 2 рабочее центробежное многолопастное колесо 3, состоящее из переднего диска 4, заднего диска 5 и лопастей 6, между которыми образованы проточные каналы 7, каждый из которых имеет входное и выходное отверстия. К емкости прикреплена клапанная коробка 8, которая выполнена в виде стакана. На цилиндре стакана по его периметру выполнены входные 9 и выходные 10 окна, которые расположены в два яруса. Выходные окна 10 и клапаны 11 находятся в верхнем ярусе и установлены с зазором во всасывающей полости колеса 3 напротив входных отверстий каналов 7, а входные окна 9 находятся на нижнем ярусе и расположены за пределами колеса 3. На дне стакана 8 закреплен опорный корпус 12, который расположен соосно цилиндру стакана 8 и подвижно соединен с концом приводного вала 2, второй конец вала 2 установлен в опорном корпусе 13, который закреплен на крышке емкости 1. Емкость 1 снабжена вентилями 14 и 15 и трубчатыми нагревательными элементами 17, рабочая часть которых расположена внутри емкости 1, а их отверстия 18 и 19 - снаружи емкости 1.

Теплогенератор работает следующим образом. Емкость 1 должна быть постоянно заполнена жидкостью 16. При вращении колеса 3 входные отверстия каналов 7 периодически закрываются клапанами 11 и открываются окнами 10. Длительность закрытия и открытия входных отверстий каналов 7 заданы размерами окон 10 и клапанами 11. За время закрытия входного отверстия каждого канала 7 объем жидкости, находящейся в полости канала 7, за счет сил инерции и центробежной силы, отрывается от стенки клапана 11, происходит разрыв сплошности жидкости, который сопровождается резким понижением давления в полости канала 7, которое намного ниже давления насыщенного водяного пара при заданной температуре, и жидкость закипает, образуя кавитационные пузырьки и их рост до конечных размеров. Перетекаемая жидкость проходит через зазоры между стаканом 8 и колесом 3 в полость канала 7, которая подвергается кавитации. За время открытия входного отверстия канала 7 из его полости через выходное отверстие выбрасывается центробежной силой и с большой скоростью кавитационный объем жидкости, и одновременно через входное отверстие полость канала 7 заполняется новым объемом жидкости 16 из емкости 1. Выбрасываемый объем жидкости соударяется с массой жидкости 16, находящейся на пути его движения, в том числе и с кавитационными пузырьками, выброшенными предыдущими каналами 7. В зоне соударения происходит, за счет повышенного давления, сжатие полостей кавитационных пузырьков, которые схлопываются (конденсируются) и выделяют при этом тепло, за счет которого нагревается жидкость 16 емкости 1. Отбор тепла от нагретой жидкости 16 производится либо через горячие стенки нагревателей 17, пропуская через них воздух или жидкость для нагрева помещения, либо через вентили 14 или 15 производят отбор нагретой жидкости 16.

Терморегулятором устанавливается температурный интервал работы теплогенератора, который благоприятен для снижения энергозатрат на образование кавитационных пузырьков.

Предложенный теплогенератор можно стыковать с гидротурбиной, ветроколесом и другими источниками энергии и давать тепло в помещения в виде теплого воздуха или воды.

Claims (1)

1. Теплогенератор, содержащий корпус, установленное в корпусе теплогенератора на приводном валу центробежное лопастное колесо, выполненное многолопастным, входные и выходные окна для прохода жидкости, отличающийся тем, что корпус теплогенератора выполнен в виде емкости с приводным валом, расположенным вертикально, центробежное лопастное колесо дополнительно содержит передний и задний диски, образуя с ним проточные каналы, каждый из которых имеет входные и выходные отверстия, а теплогенератор дополнительно снабжен клапанной коробкой, выполненной в виде цилиндрического стакана, который содержит выходные окна и клапаны, выполненные с заданными размерами и установленные напротив входных отверстий каналов центробежного лопастного колеса, которые совместно с этими отверстиями образуют всасывающую полость центробежного лопастного колеса, емкость снабжена трубчатым элементом, причем концы приводного вала подвижно соединены с опорными корпусами, один из которых расположен соосно с цилиндрическим стаканом и жестко закреплен на его дне, а другой закреплен на крышке емкости.

Images