RU2229066C2

RU2229066C2 - Electrohydraulic heat generator

Info

Publication number: RU2229066C2
Application number: RU2002110613/06A
Authority: RU
Inventors: Н.Д. Шишкин (RU); Н.Д. Шишкин; И.Б. Бирюлин (RU); И.Б. Бирюлин; Ю.В. Середина (RU); Ю.В. Середина; А.В. Климов (RU); А.В. Климов
Original assignee: Астраханский инженерно-строительный институт
Priority date: 2002-04-19
Filing date: 2002-04-19
Publication date: 2004-05-20

Abstract

FIELD: hot water production for heating and hot-water supply systems. SUBSTANCE: electrohydraulic heat generator has housing with bottom and cover, and drive motor; shaft positioned in center of cover carries tightly fitted disks . Heat generator housing is barrel-shaped structure accommodating internal cylinder. In addition heat generator is provided with water-heating coil, rotating electromagnetic field source with casing carrying on outer surface vertical interconnected angle plates and ribs and with liquid heater mounted in center of housing bottom inside source. Radially attached to disks at bottom are rods with blades which are spaced 10 to 15 deg. apart through height; shaft-mounted on top of cover is electric generator with half-coupling for connection to drive motor. Water-heating coil communicating through pipe connections with cold and hot water supply systems is disposed in space filled with phase- transition heat-accumulating material and located between housing and cylinder. EFFECT: enhanced efficiency of mechanical-to-electrical energy conversion. 1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для получения горячей воды для отопления и горячего водоснабжения объектов.The invention relates to devices designed to produce hot water for heating and hot water supply facilities.

Известна газовая плита - котел, содержащая кожух, конфорочную камеру, водонагревательную емкость, духовой шкаф, жаровую трубу и горелки. Для нагрева и отбора воды на духовом шкафу и жаровой трубе помещен водонагревательный змеевик, к которому по трубам подводится холодная и отводится горячая вода (см. а.с. SU № 506731 А, F 24 С 3/00, опубл.15.03.76).Known gas stove - a boiler containing a casing, a burner chamber, a water tank, an oven, a heat pipe and burners. For heating and water extraction, a water heating coil is placed on the oven and in the flame tube, to which cold water is supplied and hot water is discharged (see also AS No. 506731 A, F 24 C 3/00, publ. 15.03.76) .

Получение горячей воды в известном устройстве производится путем сжигания газа.Getting hot water in a known device is produced by burning gas.

Известен теплогенератор гидравлический, включающий входное закручивающее устройство, соединенное с корпусом вихревой трубы, патрубок отвода нагретой жидкости, причем корпус вихревой трубы выполнен в виде расширяющегося от входа ко дну сосуда (см. заявка №97118346 А, F 24 D 3/02, опубл.10.08.99).A hydraulic heat generator is known, including an input swirling device connected to a vortex tube body, a pipe for removing heated fluid, the vortex tube body being made in the form of a vessel expanding from the entrance to the bottom (see application No. 97118346 A, F 24 D 3/02, publ. 08/10/99).

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению является теплогенератор электрогидравлический, содержащий корпус с днищем и крышкой, в центре которой установлен вал с плотно насаженными дисками и приводной двигатель (см. EP № 0176612 A1, F 24 J 3/00, опубл. 01.10.84).The closest in technical essence to the claimed technical solution is an electro-hydraulic heat generator containing a housing with a bottom and a cover, in the center of which is a shaft with tightly mounted discs and a drive motor (see EP No. 0176612 A1, F 24 J 3/00, publ. 01.10 .84).

Указанное техническое решение обладает низким коэффициентом полезного действия преобразования механической энергии в тепловую.The specified technical solution has a low efficiency conversion of mechanical energy into heat.

Задачей настоящего технического решения является повышение коэффициента полезного действия преобразования механической энергии в тепловую энергию.The objective of this technical solution is to increase the efficiency of the conversion of mechanical energy into thermal energy.

Поставленная задача достигается тем, что предложен теплогенератор электрогидравлический, содержащий корпус с днищем и крышкой, в центре которой установлен вал с плотно насаженными дисками, и приводной двигатель. Корпус выполнен цилиндрическим с расположенным внутри него цилиндром, теплогенератор дополнительно снабжен водонагревательным змеевиком, источником, создающим вращающееся электромагнитное поле, с кожухом, к которому снаружи вертикально прикреплены соединенные между собой косынки и ребра, жидкостным нагревателем, установленным в центре днища корпуса внутри источника, при этом к дискам радиально снизу прикреплены стержни с лопастями, смещенными относительно друг друга по высоте на 10-15^о, сверху крышки на валу установлен электрический генератор и полумуфта для соединения с приводным двигателем, а водонагревательный змеевик, сообщенный через патрубки с системами холодного и горячего водоснабжения, размещен в полости между корпусом и цилиндром, заполненной теплоаккумулирующим материалом фазового перехода.The task is achieved by the fact that the proposed electro-hydraulic heat generator, comprising a housing with a bottom and a cover, in the center of which is installed a shaft with tightly mounted discs, and a drive motor. The case is made cylindrical with a cylinder located inside it, the heat generator is additionally equipped with a water coil, a source that generates a rotating electromagnetic field, with a casing to which vertically connected kerchiefs and ribs are vertically attached from the outside, with a liquid heater installed in the center of the case bottom inside the source, while the discs radially below rods attached with blades offset from one another in height by ^about 10-15, the top cover is mounted on the shaft electric a generator and a coupling half for connecting to a drive motor, and a water coil connected through pipes with cold and hot water supply systems is placed in the cavity between the housing and the cylinder filled with heat-transfer material of the phase transition.

На чертеже представлен теплогенератор электрогидравлический в разрезе. В цилиндрическом корпусе 1 в центре днища 2 установлен жидкостный нагреватель 3, помещенный внутри источника 4, создающего вращающееся электромагнитное поле. Внутри нагревателя 3 размещены гибкие ферромагнитные элементы 5, закрепленные между дисками 6. Для регулирования натяжения ферромагнитных элементов 5 нагреватель 3 снабжен приспособлением 7. Источник 4 закрыт кожухом 8, к которому снаружи вертикально прикреплены косынки 9 и ребра 10, соединенные между собой, например, сваркой. Внизу к нагревателю 3 прикреплены конусные патрубки 11 (2, 4, 6 и т. д.), а сверху на крышке 12 установлен вертикальный вал 13. Вал 13 сверху имеет полумуфту 14, контактирующую с полумуфтой приводного двигателя (не показан), электрический генератор 15, закрепленный на валу 13 над крышкой 12, электрически связан с источником 4. Внутри корпуса 1 на валу 13 плотно насажены диски 16 (2 и более), к которым снизу прикреплены радиально стержни 17 с лопастями 18, смещенные относительно друг друга по высоте на 10 - 15°. Водонагревательный змеевик 19, размещенный внутри корпуса 1, сообщен через патрубки 20 и 21 с системами холодной и горячей воды соответственно. Внутри корпуса 1 находится высоковязкая жидкость, например трансформаторное масло. Приводным двигателем может быть ветродвигатель, гидротурбина и др. Полость 22 между корпусом 1 и цилиндром 23, установленным коаксиально корпусу 1, заполнена теплоаккумулирующим материалом фазового перехода, например парафином. Корпус 1 и полость 22 имеют пробки 24 и 25 для заливки высоковязкой жидкости и теплоаккумулирующего материала фазового перехода.The drawing shows an electro-hydraulic heat generator in the context. In the cylindrical body 1 in the center of the bottom 2 is installed a liquid heater 3, placed inside the source 4, which creates a rotating electromagnetic field. Flexible ferromagnetic elements 5 are placed inside the heater 3, fixed between the disks 6. To regulate the tension of the ferromagnetic elements 5, the heater 3 is equipped with a device 7. The source 4 is closed by a casing 8, to which the kerchiefs 9 and ribs 10 are vertically attached from the outside, interconnected, for example, by welding . At the bottom, cone nozzles 11 (2, 4, 6, etc.) are attached to the heater 3, and a vertical shaft 13 is mounted on the top of the cover 12. The shaft 13 has a coupling half 14 in contact with the coupling half of the drive motor (not shown), an electric generator 15, mounted on the shaft 13 above the cover 12, is electrically connected to the source 4. Inside the housing 1, disks 16 (2 or more) are tightly mounted on the shaft 13, to which are mounted radially from the bottom rods 17 with blades 18, offset relative to each other in height by 10 - 15 °. The water heating coil 19 located inside the housing 1 is communicated through pipes 20 and 21 with cold and hot water systems, respectively. Inside the housing 1 is a highly viscous liquid, such as transformer oil. The drive engine may be a wind turbine, a hydraulic turbine, etc. The cavity 22 between the housing 1 and the cylinder 23, mounted coaxially to the housing 1, is filled with a heat-accumulating phase transition material, for example paraffin. The housing 1 and the cavity 22 have plugs 24 and 25 for pouring highly viscous liquid and heat-accumulating material of the phase transition.

В собранном виде в корпус 1 заливается высоковязкая жидкость, а в полость 22 - теплоаккумулирующий материал. Сверху корпуса 1 устанавливается крышка 12 с находящимся на ней валом 13 и электрическим генератором 15. Через пробки 24 и 25 доливают высоковязкую жидкость и теплоаккумулирующий материал. Теплогенератор полумуфтой 14 подсоединяется к приводному двигателю, который после включения начинает вращать вал 13 и насаженные на него диски 16 со стержнями 17 и лопастями 18. Лопасти 18, вращаясь, начнут нагнетать жидкость вниз, огибая кожух 8 вдоль косынок 9 и ребер 10, к конусным патрубкам 11. Установится искусственная циркуляция жидкости с ее внутренним трением о поверхности дисков 16, конуса 8, косынок 9, ребер 10 и гибкие ферромагнитные элементы 5, находящиеся в движении за счет вращающегося электромагнитного поля. Теплогенератор гидравлический работает следующим образом. Под воздействием вращающегося электромагнитного поля гибкие ферромагнитные элементы 5 начнут совершать сложные колебательные движения во всех плоскостях нагревателя 4 в потоке жидкости и тем самым преобразовывать механическую энергию в тепловую. При нагреве жидкости в теплогенераторе до 60-90°С и расплавлении теплоаккумулирующего материала открывают холодную воду для подачи ее в змеевик 19. Пройдя через входной патрубок 20 в змеевик 19, вода нагреется за счет тепла теплоаккумулирующего материала и высоковязкой жидкости и через выходной патрубок 21 выйдет нагретой в систему горячего водоснабжения или отопления. Процесс нагрева воды в теплогенераторе будет продолжаться до тех пор, пока будет работать приводной двигатель и электрический генератор 15 будет снабжать источник 4 переменным вращающимся электрическим полем.When assembled, highly viscous liquid is poured into the housing 1, and heat-accumulating material is filled into the cavity 22. A cover 12 is mounted on top of the housing 1 with a shaft 13 located thereon and an electric generator 15. High-viscosity fluid and heat-accumulating material are added through plugs 24 and 25. The heat generator with a coupling half 14 is connected to a drive motor, which, after switching on, starts to rotate the shaft 13 and disks 16 mounted on it with rods 17 and blades 18. The blades 18, rotating, will begin to pump liquid downward, bending around the casing 8 along the scarves 9 and ribs 10, to the conical pipes 11. An artificial fluid circulation will be established with its internal friction on the surface of the disks 16, cone 8, kerchief 9, ribs 10 and flexible ferromagnetic elements 5, which are in motion due to a rotating electromagnetic field. The hydraulic heat generator operates as follows. Under the influence of a rotating electromagnetic field, flexible ferromagnetic elements 5 will begin to make complex oscillatory movements in all planes of the heater 4 in the fluid flow and thereby convert mechanical energy into heat. When the liquid in the heat source is heated to 60-90 ° C and the heat-accumulating material is melted, cold water is opened to supply it to the coil 19. Passing through the inlet pipe 20 to the coil 19, the water is heated by heat of the heat-accumulating material and highly viscous liquid and will exit through the pipe 21 heated in a hot water or heating system. The process of heating water in the heat generator will continue until the drive motor is running and the electric generator 15 will supply the source 4 with an alternating rotating electric field.

Наличие косынок и ребер на кожухе увеличивает поверхность соприкосновения циркулирующей жидкости и тем самым интенсифицируют процесс преобразования механической энергии в тепловую. Гибкие ферромагнитные элементы под воздействием электромагнитного поля также будут преобразовывать механическую энергию в тепловую. Наличие теплоаккумулирующего материала фазового перехода будет способствовать постоянству температуры воды на выходе из змеевика через выходной патрубок в систему горячего водоснабжения или отопления.The presence of kerchiefs and ribs on the casing increases the contact surface of the circulating fluid and thereby intensifies the process of converting mechanical energy into heat. Flexible ferromagnetic elements under the influence of an electromagnetic field will also convert mechanical energy into thermal energy. The presence of heat-accumulating material of the phase transition will contribute to the constancy of the water temperature at the outlet of the coil through the outlet pipe to the hot water supply or heating system.

Предлагаемый теплогенератор может быть присоединен к ветродвигателю любой конструкции и преобразовывать механическую энергию в тепловую с высоким КПД.The proposed heat generator can be connected to a wind turbine of any design and convert mechanical energy into heat with high efficiency.

Claims

An electro-hydraulic heat generator, comprising a housing with a bottom and a cover, in the center of which a shaft with tightly mounted discs is installed, and a drive motor, characterized in that the housing is cylindrical with a cylinder located inside it, the heat generator is additionally equipped with a water heating coil, a source that creates a rotating electromagnetic field, with a casing to which externally connected kerchiefs and ribs are vertically attached to the outside, with a liquid heater installed in the center of the bottom of the housing Three sources, wherein the discs are attached radially from the bottom bars with blades offset from one another in height by ^about 10-15, the top cover is mounted on the shaft of an electric generator and a coupling half for connection to a drive motor, a water heating coil communicated through pipes with systems cold and hot water supply, placed in the cavity between the body and the cylinder, filled with heat-accumulating material of the phase transition.