RU2201562C2 - Теплогенератор приводной кавитационный - Google Patents
Теплогенератор приводной кавитационный Download PDFInfo
- Publication number
- RU2201562C2 RU2201562C2 RU99110538/06A RU99110538A RU2201562C2 RU 2201562 C2 RU2201562 C2 RU 2201562C2 RU 99110538/06 A RU99110538/06 A RU 99110538/06A RU 99110538 A RU99110538 A RU 99110538A RU 2201562 C2 RU2201562 C2 RU 2201562C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- heat generator
- working
- disks
- generator according
- paragraphs
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24V—COLLECTION, PRODUCTION OR USE OF HEAT NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F24V40/00—Production or use of heat resulting from internal friction of moving fluids or from friction between fluids and moving bodies
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
Изобретение относится к теплогенерирующим установкам кавитационного типа и может быть использовано для систем отопления. Теплогенератор приводной кавитационный включает корпус, в котором расположены относительно подвижные рабочие органы, вход и выход которых гидравлически сообщены посредством циркуляционного канала с дросселирующим элементом. Рабочие органы, по меньшей мере, один из которых связан с приводным двигателем, выполнены в виде оппозитно расположенных дисков, установленных с гарантированным зазором между их торцами, снабженными прилегающими между собой канавками, расположенными на взаимодействующих рабочих торцах дисков наклонно друг к другу. Такое выполнение теплогенератора упрощает его конструкцию и обеспечивает эффективность его применения с приводными двигателями малой и средней мощности при одновременном повышении надежности, упрощении условий эксплуатации и ремонта. 7 з.п.ф-лы, 7 ил.
Description
Изобретение относится к теплогенераторам кавитационного типа, используемым для систем отопления.
Известен способ получения тепла за счет процесса кавитации, согласно которому жидкость перекачивают насосом по замкнутому циркуляционному каналу через вихревую форсунку, создавая колебания давления в контуре циркуляции, см. патент РФ 2061195, кл. 6 F 24 J 3/00 - аналог.
Устройства, реализующие этот способ, требуют использования технически сложных устройств, а режимы создания колебаний в контуре циркуляции не достаточно четко определены.
Известно также устройство, в котором рабочие органы насоса - лопастные центробежные колеса - на своем выходе взаимодействуют со специальным неподвижным рабочим органом, что приводит к возникновению кавитации и пульсации давления. При этом рабочие органы расположены в общем корпусе, а вход и выход из этих рабочих органов сообщены циркуляционным каналом, снабженным дроссельным элементом, см. патент РФ 2054604, кл. F 24 J 3/00 - прототип.
Данный теплогенератор имеет сложную конструкцию, практически не позволяющую эффективно его выполнять для небольших тепловых мощностей. Установка неподвижного рабочего органа на выходе подвижного рабочего органа приводит к срабатыванию всего напора рабочего колеса на небольшом участке неподвижного рабочего органа, что приводит к повышенному его износу.
Задачей данного изобретения является существенное упрощение конструкции теплогенератора и технологии его изготовления до уровня, обеспечивающего эффективность его применения с приводными двигателями малой и средней мощности, ориентировочно от 1,5 до 15 кВт при одновременном повышении надежности, упрощении условий эксплуатации и ремонта.
Данная задача решается тем, что рабочие органы, по меньшей мере, один из которых связан с приводным двигателем, выполнены в виде оппозитно расположенных дисков, установленных с гарантированным зазором между их рабочими торцами, снабженными прилегающими между собой канавками, выполненными по всей поверхности рабочих торцов. При этом для интенсификации процесса образования и схлопывания кавитационных каверн при движении жидкости вдоль канавок и по щели между дисками от оси к периферии канавки на взаимодействующих рабочих торцах дисков выполнены наклонно друг к другу.
Кроме того, для дополнительной интенсификации процесса энерговыделения в случае выполнения канала между дисками с проходным сечением, увеличивающимся с радиусом, а также для снижения потребления энергии на приведение дисков и обеспечения многоразового процесса образования и схлопывания кавитационных каверн при движении жидкости от оси к периферии дисков, по меньшей мере, в одном из дисков на его торце выполнены сквозные расположенные на одном или нескольких различных радиусах отверстия, сообщающие рабочий канал между дисками с полостью корпуса.
Для этих же целей дросселирующий элемент циркуляционного канала установлен непосредственно на входе и/или выходе междискового рабочего канала и выполнен с переменным проходным сечением по углу поворота подвижного диска, а по периферии дисков на выходе из междискового рабочего канала установлен дополнительный щелевой кавитатор.
Для упрощения теплосистемы в целом, ускорения ее разогрева и обеспечения принудительной циркуляции жидкости во внешних потребителях тепла (например, теплообменниках) посредством тех же дисковых рабочих органов в корпусе в периферийной зоне действия дисков расположены прямой (отводной) и обратный (подводной) каналы, подключенные к теплообменникам. К циркуляционному каналу также может быть подключен, по меньшей мере, один потребитель тепла с регулируемым по температуре дросселем.
Для повышения удельной мощности и разгрузки опор привода от осевых усилий, по меньшей мере, один рабочий орган-диск снабжен канавками с обоих его торцов и расположен между рабочими торцами других двух дисковых рабочих органов.
Для обеспечения запуска и эксплуатации теплогенератора после подключения его к теплосистеме в корпусе теплогенератора со стороны нерабочего торца диска выполнена осесимметричная сепарационная камера, сообщенная с атмосферой для сброса воздуха из системы и снижения насыщенности рабочей жидкости растворенным газом.
Для целей получения потока теплого воздуха корпус теплогенератора может быть снабжен теплообменными ребрами, которые могут быть выполнены как вентиляторные лопатки при кинематической связи корпуса с приводным двигателем.
На фиг. 1 - 7 даны примеры выполнения описываемого устройства и его рабочих органов.
В корпусе 1, см. фиг.1, закреплен неподвижный рабочий орган-диск 2, оппозитно которому установлен вращающийся подвижный рабочий орган-диск 3, расположенный с гарантированным зазором δ от диска 1. По радиусу этот зазор δ может быть постоянным или переменным. На взаимодействующих торцах дисков 1 и 2 выполнены прилегающие друг к другу канавки 5. Валом 6 диск 3 связан с приводным двигателем (не показан).
На подвижном диске 3 выполнены сквозные отверстия 7, расположенные, например, по торцу диска в шахматном порядке и сообщающие канавки 5 с внутренней полостью 8 корпуса 1.
В корпусе 1 в периферийной зоне действия рабочих органов 2 и 3 установлены тангенциально расположенные прямой и обратный каналы-патрубки 9 и 10, сообщенные с внешними теплообменниками 11.
Со стороны нерабочего торца диска 3 в корпусе 1 выполнена осесимметричная сепарационная камера 12, в данном варианте конструкции отделенная от отверстий 7 разделительной перегородкой 13 и сообщенная вертикальным каналом 14 с расширительным бачком 15 системы теплоснабжения.
Примеры выполнения канавок 5 на торце диска представлены на фиг.2. Диски 2 и 3 могут иметь различные формы канавок и их ориентации на рабочем торце или одинаковые и использоваться в теплогенераторе в различных комбинациях.
Наиболее предпочтительны формы ориентации канавок, когда канавки 5 и 5' на взаимодействующих рабочих горцах дисков 2 и 3 выполнены наклонно друг к другу, см. фиг.3, и составляют между собой угол α существенно больший нуля, что обеспечивает создание в торцевом зазоре сети рабочих камер 16, 16', 16''..., расположенных на различных радиусах дисков и ограничиваемых вихревыми жгутами, образующимися на кромках канавок 5 и 5' при их относительном движении.
Вход и выход рабочих органов 2, 3 сообщены посредством циркуляционного канала, в данном случае проходящего через полость 8 (см. фиг.1) корпуса 1, зазор между перегородкой 13 и диском 3. Дросселирующий элемент, выполненный здесь в виде калиброванных отверстий 17 в центральной части диска 3, и полость всасывания 18 рабочих органов.
Работает теплогенератор следующим образом.
После заполнения теплосистемы рабочей жидкостью, например водой, и включении двигателя за счет вращения диска 3 через вал 6 происходит циркуляция воды между периферийным выходом их рабочих органов 2 и 3 и полостью их всасывания 18. Одновременно за счет вращения жидкости в периферийной зоне полости 8 осуществляется циркуляция воды через эту полость, патрубки 9, 10 и теплообменники 11. При этом выделяющийся воздух постепенно сепарируется в камере 12 и выводится вверх в бачок 15.
Дополнительная циркуляция воды в рабочем канале между дисками 2 и 3 осуществляется за счет перетока воды через каналы 7 в диске 3. При относительном движении канавок в поле центробежных сил образуются интенсивные вихри по всем кромкам сети рабочих камер 16. Кавитационные каверны, которые, перемещаясь по рабочему каналу между дисками 2 и 3, периодически попадают в зоны низкого и высокого давления за счет изменения размера самих камер, перемещения вихрей в плоскости дисков через переменные сопротивления ограничивающих их и относительно подвижных кромок канавок 5, 5'. На весь процесс также наложены высокочастотные пульсации давления, возникающие при коллапсе кавитационных каверн, а также за счет пульсаций расхода через каналы 7 и зазор δ между дисками. В результате происходит интенсивное тепловыделение и разогрев рабочей жидкости в теплосистеме. Процесс пуска и остановки вала 6, а также скорость его вращения могут регулироваться по температуре рабочей жидкости в теплосистеме и обогреваемом помещении.
На фиг. 4 представлен вариант выполнения теплогенератора с подвижным диском 3, на обоих торцах которого выполнены рабочие канавки 5 и который расположен между двумя неподвижными дисками 19 и 19', Теплогенератор имеет два нагревательных контура, один из которых каналами 9, 10 сообщен с внешним теплообменником 11, а второй в циркуляционном контуре содержит теплообменник 11' и бойлер (тепловой аккумулятор) 20 (с теплообменником системы горячего водоснабжения с дросселем 21, выполненным регулируемым по температуре в бойлере 20. При этом с понижением температуры сечение дросселя 21 уменьшается, что приводит к снижению давления в полости 18 всасывания, интенсификации процессов кавитации и тепловыделения и, следовательно, к ускорению разогрева бойлера 20.
С повышением температуры и давления насыщенных паров дроссель 21 приоткрывается и повышает давление в полости всасывания 18, одновременно увеличивая расход жидкости в циркуляционном контуре. Подвод тепла к теплообменнику 11 регулируется дросселем 22, например, по температуре в помещении. Для дополнительной интенсификации кавитационных процессов здесь на выходе рабочего междискового канала дисков 19 и 3 последовательно основному дросселирующему элементу 17 циркуляционного канала установлен дополнительный дросселирующий элемент 23, с переменным сечением по углу поворота подвижного диска 3 (например, с рядом окон, расположенных по периферии элемента 23, выполненного в виде цилиндрической гильзы). Такая конструкция при работе теплогенератора обеспечивает переменность давления в сети рабочих камер 16, 16', 16'', ... в различных секторах рабочего междискового канала по углу поворота диска и интенсификации процесса тепловыделения.
На фиг.5 дан пример выполнения теплогенератора, где сепарационная камера 12 выполнена со стороны вала 6, а вал снабжен лабиринтным уплотнением 24 и стояночным уплотнением 25. Вместо лабиринтного уплотнения возможно применение импеллерного уплотнения 26 на разделительной перегородке 13 камеры 12. Отверстия 7 в перегородке 13 улучшают работу импеллера как центробежного сепаратора воздуха. Применение динамических уплотнений по типу 24, 26 в совокупности со стояночным уплотнением обеспечивает автоматическое удаление воздуха из рабочей жидкости при простой конструкции теплогенератора.
В данном варианте исполнения дополнительная интенсификация процесса тепловыделения достигается за счет периодического изменения проходного сечения дросселирующего элемента, выполненного в виде калиброванных отверстий 17 на подвижном диске 3, перекрываемых по углу его поворота торцевой шайбой 27 с проходными окнами. Положение шайбы 27 относительно отверстий 17 может регулироваться вручную или автоматически. Выполнение зазора δ переменным при угле β>0 между торцами дисков способствует интенсификации процесса коллапса кавитационных каверн при наложении пульсаций давления.
На фиг.6 дан пример теплогенератора для нагрева воздуха посредством обдува ребер 28 нагретого корпуса 1 теплогенератора. В показанном варианте корпус 1 выполнен вращающимся и жестко связан с валом 6, а ребра корпуса выполнены как вентиляторные лопатки, обеспечивающие движение нагретого воздуха.
На фиг.7 в корпусе 1 оба рабочих органа - 29 и 30 - выполнены вращающимися в разные стороны, например, посредством двух двигателей 31 и 32, что позволяет в широком диапазоне регулировать теплопроизводительность теплогенератора. При отключении одного из двигателей соответствующий вал затормаживается тормозным устройством 33 или 34, например, выполненным в виде обгонной муфты.
Дополнительные пульсации давления в рабочем междисковом канале здесь достигается периодическим подключением и отключением отверстий 7 к полости 8 корпуса 1 за счет относительного вращения дисков 29 и 30 относительно пазов 35 в торцевых стенках корпуса 1, гидравлически сообщающих камеру 8 с полостью всасывания 18 рабочих органов.
Для ускорения процесса схлопывания кавитационных каверн в рабочем зазоре между дисками на их выходе располагается кольцевой щелевой дополнительный кавитатор, повышающий давление перед выходом рабочей жидкости из рабочего зазора в камерах. 16, см. фиг.3, и интенсифицирующий затухание кавитационных процессов в камере 8, при одновременном снижении в ней рабочего давления.
Описанный теплогенератор имеет простую конструкцию, технологичен, рабочие органы легко и без больших затрат заменяются при обслуживании и ремонте.
Теплогенератор легко приспосабливается для использования в самых различных системах отопления и горячего водоснабжения, автоматически обеспечивает запуск системы, имеет широкие возможности для peгулирования температуры и интенсификации процесса избыточного энерговыделения.
Claims (8)
1. Теплогенератор приводной кавитационный, в корпусе которого расположены относительно подвижные рабочие органы, вход и выход которых гидравлически сообщены посредством циркуляционного канала с дросселирующим элементом, отличающийся тем, что рабочие органы, по меньшей мере, один из которых связан с приводным двигателем, выполнены в виде оппозитно расположенных дисков, установленных с гарантированным зазором между их торцами, снабженными прилегающими между собой канавками, расположенными на взаимодействующих рабочих торцах дисков наклонно друг к другу.
2. Теплогенератор по п. 1, отличающийся тем, что дросселирующий элемент циркуляционного канала установлен на входе и/или на выходе междискового рабочего канала и выполнен с переменным сечением по углу поворота подвижных рабочих органов.
3. Теплогенератор по любому из пп. 1 и 2, отличающийся тем, что, по меньшей мере, в одном из дисков выполнены сквозные, расположенные, по меньшей мере, на одном радиусе, отверстия, сообщающие образованный торцами дисков и канавками рабочий канал с полостью корпуса.
4. Теплогенератор по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что на периферии дисков на выходе междискового рабочего канала установлен дополнительный кольцевой щелевой кавитатор.
5. Теплогенератор по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что в корпусе расположены связанные с внешними потребителями тепла прямые и обратные гидравлические каналы, находящиеся под перепадом давления, образованным за счет относительного вращения дисковых рабочих органов.
6. Теплогенератор по любому из пп. 1-5, отличающийся тем, что, по меньшей мере, один рабочий орган снабжен канавками с обоих его торцев и расположен между рабочими торцами других двух дисковых рабочих органов.
7. Теплогенератор по любому из пп. 1-6, отличающийся тем, что в корпусе теплогенератора со стороны нерабочего торца диска выполнена осесимметричная сепарационная камера, сообщенная с атмосферой.
8. Теплогенератор по любому из пп. 1-7, отличающийся тем, что корпус теплогенератора снабжен выполненными как вентиляторные лопатки теплообменными ребрами и кинематически связан с приводным двигателем.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU99110538/06A RU2201562C2 (ru) | 1999-05-19 | 1999-05-19 | Теплогенератор приводной кавитационный |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU99110538/06A RU2201562C2 (ru) | 1999-05-19 | 1999-05-19 | Теплогенератор приводной кавитационный |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU99110538A RU99110538A (ru) | 2001-03-20 |
RU2201562C2 true RU2201562C2 (ru) | 2003-03-27 |
Family
ID=20220060
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU99110538/06A RU2201562C2 (ru) | 1999-05-19 | 1999-05-19 | Теплогенератор приводной кавитационный |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2201562C2 (ru) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2005078361A1 (fr) * | 2004-02-12 | 2005-08-25 | Viktor Aleksandrovich Reznik | Procede de production de chaleur |
WO2007061332A1 (en) * | 2005-11-23 | 2007-05-31 | Zakrytoe Aktsionernoe Obschestvo 'korporatsia 'eto' | Electrically driven vertical heat generator |
WO2008033047A1 (fr) * | 2006-09-14 | 2008-03-20 | Yury Semionovitch Potapov | Procédé et installation de génération d'énergie |
RU2564730C1 (ru) * | 2014-05-13 | 2015-10-10 | Евгений Геннадьевич Иванов | Устройство для нагрева жидкостей |
MD4405C1 (ru) * | 2014-07-17 | 2016-09-30 | Вильгельм КОСОВ | Устройство для интенсификации процессов смешивания и нагревания жидких и/или газообразных веществ |
PL422362A1 (pl) * | 2017-07-25 | 2019-01-28 | Ecorem Spółka Z Ograniczoną Odpowiedzialnością | Głowica kawitatora i sposób ogrzewania cieczy |
-
1999
- 1999-05-19 RU RU99110538/06A patent/RU2201562C2/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2005078361A1 (fr) * | 2004-02-12 | 2005-08-25 | Viktor Aleksandrovich Reznik | Procede de production de chaleur |
WO2007061332A1 (en) * | 2005-11-23 | 2007-05-31 | Zakrytoe Aktsionernoe Obschestvo 'korporatsia 'eto' | Electrically driven vertical heat generator |
WO2008033047A1 (fr) * | 2006-09-14 | 2008-03-20 | Yury Semionovitch Potapov | Procédé et installation de génération d'énergie |
RU2564730C1 (ru) * | 2014-05-13 | 2015-10-10 | Евгений Геннадьевич Иванов | Устройство для нагрева жидкостей |
MD4405C1 (ru) * | 2014-07-17 | 2016-09-30 | Вильгельм КОСОВ | Устройство для интенсификации процессов смешивания и нагревания жидких и/или газообразных веществ |
PL422362A1 (pl) * | 2017-07-25 | 2019-01-28 | Ecorem Spółka Z Ograniczoną Odpowiedzialnością | Głowica kawitatora i sposób ogrzewania cieczy |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3982378A (en) | Energy conversion device | |
US4357931A (en) | Flameless heat source | |
US4685443A (en) | Hydraulic friction heat generator | |
RU2201562C2 (ru) | Теплогенератор приводной кавитационный | |
SE509406C2 (sv) | Metod och anordning vid cirkulationspumpar | |
JP2002031075A (ja) | 流体加熱用ロータおよび該ロータを備えた流体加熱装置、流体加熱方法 | |
KR20110043519A (ko) | 고체, 액체, 증기 및 가스를 동시에 전달하기 위한 슬러지 리액터 펌프 | |
RU2269075C1 (ru) | Кавитационно-вихревой теплогенератор | |
JP2002029250A (ja) | 流体加熱装置および流体加熱方法 | |
EP0966639A1 (en) | Motor, refrigeration machine or heat pump | |
RU2084773C1 (ru) | Насос-теплогенератор | |
RU2719612C1 (ru) | Теплогенератор | |
RU2235950C2 (ru) | Кавитационно-вихревой теплогенератор | |
RU2738748C1 (ru) | Теплотрубная паротурбинная установка с конической топкой | |
RU2310799C1 (ru) | Устройство для нагрева жидкости | |
RU2135784C1 (ru) | Парогазовая теплонасосная силовая установка | |
RU2094711C1 (ru) | Нагреватель жидкого теплоносителя | |
RU2290573C1 (ru) | Устройство для нагрева жидкости | |
RU7479U1 (ru) | Нагреватель текучей среды | |
US3934574A (en) | Heat exchanger | |
CA1070959A (en) | Energy conversion device | |
RU2188365C1 (ru) | Теплогенератор механический | |
RU2257514C1 (ru) | Устройство для нагрева воды | |
RU29127U1 (ru) | Кавитационно-вихревой теплогенератор | |
RU2362947C2 (ru) | Теплопарогенератор приводной кавитационный |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090520 |