RU2347153C1 - Hydrodynamic generator - Google Patents
Hydrodynamic generator Download PDFInfo
- Publication number
- RU2347153C1 RU2347153C1 RU2007123680/06A RU2007123680A RU2347153C1 RU 2347153 C1 RU2347153 C1 RU 2347153C1 RU 2007123680/06 A RU2007123680/06 A RU 2007123680/06A RU 2007123680 A RU2007123680 A RU 2007123680A RU 2347153 C1 RU2347153 C1 RU 2347153C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- turbine
- working chambers
- radial
- confusers
- active
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Hydraulic Turbines (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к химической аппаратуре для активации:The invention relates to chemical equipment for activation:
- окислительно-восстановительных реакций в жидкой фазе между растворенными веществами и продуктами диссоциации воды, возникающими в кавитационных пузырьках, возникающих в рабочих камерах и переходящими в раствор после их схлопывания;- redox reactions in the liquid phase between the dissolved substances and the products of dissociation of water that occur in cavitation bubbles that occur in the working chambers and pass into the solution after their collapse;
- реакций между растворенными газами и веществами с высокой упругостью пара внутри указанных кавитационных пузырьков;- reactions between dissolved gases and substances with high vapor pressure inside these cavitation bubbles;
- цепных реакций в растворе, которые индуцируются не радикальными продуктами расщепления, а каким-либо другим веществом, присутствующим в системе и расщепляющимся в кавитационной полости;- chain reactions in solution, which are not induced by radical cleavage products, but by some other substance present in the system and cleaved in the cavitation cavity;
- реакций с участием макромолекул (например, деструкция углеводородов). - reactions involving macromolecules (e.g., destruction of hydrocarbons).
Также относится к теплоэнергетике, а именно к нагревателям жидкости гидродинамического типа.It also relates to a power system, namely, fluid-type fluid heaters.
В химической аппаратуре используются устройства аналогичного назначения, например роторно-пульсационные аппараты - РПА (Промтов М.А. Машины и аппараты с импульсными энергетическими воздействиями на обрабатываемые вещества. М.: «Машиностроение-1», 2004, стр.71-72; Промтов М.А. Пульсационные аппараты роторного типа. Теория и практика. М.: «Машиностроение», 2001, раздел 7.3 «Основные направления развития и классификация пульсационных аппаратов роторного типа»; патент РФ №2026706, B01D 11/2, 1995), которые существенно отличаются конструктивно от заявленного устройства. Следствием этих различий является то, что заявляемому устройству не свойственны недостатки РПА, обусловленные жесткой посадкой на вращающийся вал роторов, требующих динамической балансировки и имеющих ограниченную частоту вращения (ввиду высоких значений моментов инерции роторов).Chemical equipment uses devices of a similar purpose, for example, rotary pulsation apparatuses - RPA (Promtov MA Machines and apparatuses with pulsed energetic effects on the processed substances. M: Mashinostroyenie-1, 2004, pp. 71-72; Promtov MA Rotary-type pulsation devices. Theory and practice. M .: "Mechanical Engineering", 2001, section 7.3 "The main directions of development and classification of rotary-type pulsating devices"; RF patent No. 2026706,
Известен «кавитационно-вихревой теплогенератор», являющийся по своей сути РПА и содержащий роторы, вращающиеся в противоположных направлениях, нагнетательный и выпускные патрубки рабочего тела, корпус-статор. Два перфорированных ротора размещены в расточках статора и закреплены на валах, которые установлены в уплотнительных и подшипниковых узлах с возможностью вращения в противоположных направлениях. Внутренние кольцевые выступы статора также перфорированы (см. патент РФ №2235950 C1, F24J 3/00, 10.09.2001).The well-known "cavitation-vortex heat generator", which is essentially RPA and contains rotors rotating in opposite directions, discharge and exhaust pipes of the working fluid, the stator housing. Two perforated rotors are placed in the bores of the stator and mounted on shafts that are installed in the sealing and bearing assemblies with the possibility of rotation in opposite directions. The inner annular protrusions of the stator are also perforated (see RF patent No. 2235950 C1, F24J 3/00, 09/10/2001).
Недостатками известного устройства является то, что тепловыделение в нем происходит в турбулентных потоках за счет рассеивания энергии на местных гидравлических сопротивлениях, эффект кавитации не используется в должной мере. Кроме того, этому аналогу присущи все вышеописанные общие недостатки РПА.The disadvantages of the known device is that the heat in it occurs in turbulent flows due to the dissipation of energy at local hydraulic resistances, the effect of cavitation is not used properly. In addition, this analogue has all the above-described general disadvantages of RPA.
Наиболее близким к заявленному изобретению является гидродинамический генератор, содержащий корпус-статор и размещенные в нем роторы с противоположным направлением вращения, а также нагнетательный и выпускной патрубки прокачки рабочей жидкости. Роторы установлены на фиксированной вертикальной оси. В первом роторе рабочие камеры сообщаются через завихрители с нагнетательным патрубком. Второй ротор выполнен в виде реактивной гидротурбины с соплами, выполненными с возможностью циклического сообщения с выпускными отверстиями рабочих камер, осевые зоны тыльных концов которых соединены между собой (см. заявку РФ №2005136836 A, F22B 33/16, 27.05.2007) - прототип.Closest to the claimed invention is a hydrodynamic generator containing a stator housing and rotors placed in it with the opposite direction of rotation, as well as the discharge and outlet nozzles for pumping the working fluid. The rotors are mounted on a fixed vertical axis. In the first rotor, the working chambers communicate through swirlers with a discharge pipe. The second rotor is made in the form of a jet turbine with nozzles made with the possibility of cyclic communication with the outlet openings of the working chambers, the axial zones of the rear ends of which are interconnected (see RF application No. 2005136836 A, F22B 33/16, 05.27.2007) - prototype.
На некоторых режимах работы прототипа возможны нескомпенсированные осевые нагрузки на торце активной турбины (в моменты перекрытия ответной плоскостью реактивной гидротурбины выходов рабочих вихревых камер). Прототип также имеет относительно высокий момент инерции реактивной турбины.In some modes of operation of the prototype, uncompensated axial loads at the end of the active turbine are possible (at the moments when the response plane of the reactive hydraulic turbine blocks the outputs of the working vortex chambers). The prototype also has a relatively high moment of inertia of the jet turbine.
Технические результаты заявляемого изобретения состоят в повышении надежности работы (путем принципиального устранения указанных выше осевых нагрузок по сравнению с прототипом), снижении момента инерции реактивной гидротурбины, а также снижении себестоимости аппарата (меньшая материалоемкость) и повышении его эффективности (последнее - за счет получения роста угловой скорости реактивной турбины вследствие ее облегчения).The technical results of the claimed invention consist in increasing the reliability of work (by fundamentally eliminating the axial loads indicated above in comparison with the prototype), reducing the moment of inertia of a jet turbine, as well as reducing the cost of the apparatus (less material consumption) and increasing its efficiency (the latter - by obtaining an increase in angular jet turbine speed due to its lightening).
Технические результаты достигаются тем, что в гидродинамическом генераторе, содержащем цилиндрический корпус, в котором размещены активная и реактивная турбины с противоположным направлением вращения вокруг общей вертикальной оси, а также нагнетательный и выпускной патрубки, нагнетательный патрубок охвачен активной турбиной и выполнен с радиальными сквозными пазами, активная турбина снабжена лопаточным аппаратом, охватывающим реактивную турбину, и содержит рабочие камеры, сообщенные через завихрители в виде конфузоров с нагнетательным патрубком, широкие части конфузоров обращены к нагнетательному патрубку в плоскости его радиальных пазов, осевые зоны рабочих камер соединены между собой, реактивная турбина выполнена в виде Сегнерова колеса с корпусом в виде стакана, в стенке которого выполнены радиальные сквозные пазы, днище стакана снабжено минимум одной цапфой, полость корпуса сообщена с соплами со скошенными концами, которые выполнены с возможностью циклического сообщения с рабочими камерами через тангенциальные внутренним поверхностям рабочих камер каналы, которые выполнены в теле активной турбины напротив пазов корпуса реактивной турбины.Technical results are achieved by the fact that in a hydrodynamic generator containing a cylindrical body in which the active and reactive turbines are located with the opposite direction of rotation around a common vertical axis, as well as the discharge and outlet pipes, the discharge pipe is covered by an active turbine and is made with radial through grooves, the active the turbine is equipped with a vane apparatus covering the jet turbine, and contains working chambers communicated through swirlers in the form of confusers with a blower with the nozzle pipe, the wide parts of the confusers face the discharge pipe in the plane of its radial grooves, the axial zones of the working chambers are interconnected, the jet turbine is made in the form of a Segner wheel with a body in the form of a cup, in the wall of which there are radial through grooves, the bottom of the cup is equipped with at least one trunnion, the body cavity is in communication with nozzles with beveled ends, which are made with the possibility of cyclic communication with the working chambers through the channel tangential to the inner surfaces of the working chambers Which are formed in the body opposite the grooves impulse turbine jet turbine housing.
Согласно изобретению осевые зоны рабочих камер соединены между собой через перепускные патрубки и содержащую кольцевую диафрагму кольцевую камеру, при этом перепускные патрубки закреплены на диафрагме.According to the invention, the axial zones of the working chambers are interconnected through the bypass nozzles and the annular chamber containing the annular diaphragm, while the bypass nozzles are mounted on the diaphragm.
Согласно изобретению рабочие камеры содержат конические участки, обеспечивающие фокусировку отраженных от корпуса реактивной гидротурбины ударных волн в осевые зоны рабочих камер.According to the invention, the working chambers contain conical sections that provide focusing of the shock waves reflected from the body of the jet turbine into the axial zones of the working chambers.
Согласно изобретению перепускные осевые патрубки выполнены состоящими из сопряженных конусов и цилиндров.According to the invention, the axial bypass pipes are made up of mating cones and cylinders.
Согласно изобретению конфузоры вихревых камер могут быть снабжены обратными клапанами.According to the invention, the confusers of the vortex chambers can be equipped with check valves.
Изобретение поясняется следующими чертежами:The invention is illustrated by the following drawings:
фиг.1 - гидродинамический генератор, совмещение общего вида с разрезом;figure 1 - hydrodynamic generator, combining a General view with a section;
фиг.2 - разрез Г-Г на фигуре 1;figure 2 - section GG in figure 1;
фиг.3 - активная турбина;figure 3 - active turbine;
фиг.4 - проекции корпуса реактивной турбины;figure 4 - projection of the housing of the jet turbine;
фиг.5 - каналы активной турбины.figure 5 - channels of the active turbine.
На фигурах элементы устройства обозначены следующими позициями: 1 - нагнетательный патрубок; 2 - радиальный сквозной паз; 3 - конфузор; 4 - активная турбина; 5 - рабочая камера; 6 - тангенциальный канал; 7 - корпус реактивной турбины; 8 - подпятник; 9 - радиальные пазы корпуса 7; 10 - кольцевая полость; 11 - сопло реактивной турбины; 12 - лопаточный аппарат; 13 - осевые зоны камер; 14 - перепускной патрубок; 15 - буферная кольцевая камера; 16 - диафрагма; 17 - кромка перепускного патрубка; 18 - конический участок; 19 - выпускной патрубок; 20 - корпус генератора; 21 - основание; 22 - цапфа корпуса 7; 23 - цапфа корпуса 20; 24 - шаровая опора; 25 - реактивная турбина.In the figures, the elements of the device are indicated by the following positions: 1 - discharge pipe; 2 - radial through groove; 3 - confuser; 4 - active turbine; 5 - a working chamber; 6 - tangential channel; 7 - a casing of a jet turbine; 8 - thrust bearing; 9 - radial grooves of the
Гидродинамический генератор содержит цилиндрический корпус 20, разъемно соединенный с основанием 21. В корпусе 20 размещены активная 4 и реактивная 25 турбины с противоположным направлением вращения вокруг общей вертикальной оси. Реактивная турбина 25 образована корпусом 7 и соплами 11, жестко скрепленными между собой. Основание 21 снабжено цилиндрическим нагнетательным патрубком 1, соосным вертикальной оси вращения роторов. В верхней части патрубка 1 закреплен подпятник 8. При этом ротор активной турбины 4 охватывает патрубок 1, в стенке которого выполнены радиальные сквозные пазы 2. В сборе пазы 2 лежат в плоскости конфузоров 3. Широкие срезы конфузоров 3 лежат на внутренней поверхности ротора активной турбины 4. Конфузоры 3 рабочих камер 5 могут быть снабжены обратными клапанами (на фигурах не показаны), которые обеспечивают однонаправленное движение рабочей жидкости.The hydrodynamic generator comprises a cylindrical housing 20 detachably connected to the base 21. In the housing 20 there are active 4 and reactive 25 turbines with the opposite direction of rotation around a common vertical axis. The jet turbine 25 is formed by a
Конфузоры 3 сообщаются с рабочими камерами 5, соединенными через осевые зоны 13 с наклонными относительно внутренней цилиндрической поверхности ротора активной турбины 4 тангенциальными каналами 6. Кроме того, осевые зоны 13 через осевые перепускные патрубки 14 соединены между собой буферной кольцевой камерой 15 с кольцевой диафрагмой 16. Ротор активной турбины 4 снабжен лопаточным аппаратом 12, охватывающим турбину 25, которая выполнена в виде Сегнерова колеса с корпусом 7 в виде стакана и скрепленными со стаканом соплами 11 со скошенными концами.The
В цилиндрической стенке корпуса 7 ротора реактивной турбины 26 выполнены радиальные сквозные пазы 9. Его днище снабжено минимум одной центральной цапфой 22. Корпус 7 ротора реактивной гидротурбины 8 выполнен с полостью 10, с которой сообщаются сопла 11. Такое конструктивное исполнение позволило значительно облегчить реактивную турбину 25 и снизить ее момент инерции, а также повысить на этой основе угловую скорость вращения по сравнению с прототипом. В теле цапфы 22 выполнено глухое отверстие, в которое вставлена жестко закрепленная на корпусе 20 цапфа 23. Торец цапфы 22 опирается на шаровую опору 24, лежащую на дне подпятника 8. Такая совокупность признаков обеспечивает вращение турбины 25 с минимальными потерями на трение и надежно воспринимает осевые нагрузки. Выходы тангенциальных каналов 6 ротора активной турбины 4 расположены напротив радиальных пазов 9 корпуса 7 реактивной турбины 25. Входные участки сопл 11 сообщаются с полостью корпуса 7 реактивной турбины 25. Сопла 11 циклически сообщаются, как описано ниже, с выходами тангенциальных каналов 6, то есть с выпускными отверстиями рабочих вихревых камер 5 (через пазы 9 корпуса 7).Radial through
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
Рабочее тело (в случае использования заявленного гидродинамического генератора как источника тепла) или обрабатываемая жидкость (в случае использования его в химической аппаратуре) нагнетается во впускной патрубок 1. Через радиальные пазы 2 во впускном патрубке 1 рабочая жидкость истекает в радиально расположенные конфузоры 3 в теле ротора активной турбины 4, охватывающего впускной патрубок 1. Конфузоры 3 обеспечивают тангенциальный ввод рабочей жидкости в рабочие камеры 5 ротора активной турбины 4 и ее закрутку с образованием макровихревых потоков. В таких потоках рабочая жидкость структурируется под действием радиального градиента давления. Из рабочих камер 5 рабочая жидкость отводится через наклонные каналы 6, выполненные в теле ротора активной турбины 4. При этом рабочая жидкость движется от его периферии к его оси. В корпусе 7 турбины 25 выполнены радиальные пазы 9 и выходы наклонных каналов 6 ротора активной турбины 4 при вращении активной турбины 4 и турбины 25, то сообщаются с кольцевой полостью 10, то разобщаются с ней. Поэтому в наклонных каналах 6 ротора активной турбины 4 генерируются гидроудары. Из полости 10 турбины 25 рабочая жидкость поступает в сопла 11. При истечении жидкости из сопл 11 возникает момент, приводящий турбину во вращение. В то же время истекающие из сопел 11 струи приводят во вращение турбину 4 путем взаимодействия с жестко закрепленным на роторе этой турбины лопаточным аппаратом 12. Турбины 4 и 25 вращаются в противоположных направлениях. При перекрытии выходов каналов 6 ротора турбины 4 корпусом турбины 25 (с образованием гидроударов) ударные волны отражаются в осевые зоны 13 рабочих камер 5 и через осевые перепускные патрубки 14 поступают в кольцевую камеру 15, связывающую рабочие камеры 5 между собой. В кольцевой камере 15 отраженные ударные волны передают энергию кольцевой диафрагме 16 и осевым зонам 13 рабочих камер 5, открытых на данный момент на выходе, то есть сообщенных через радиальные пазы 9 корпуса 7 с ее соплами 11. Кромки 17 перепускных патрубков 14 генерируют акустические колебания, что увеличивает интенсивность кавитации в рабочих камерах 5 турбины 4.The working fluid (in the case of using the declared hydrodynamic generator as a heat source) or the processed fluid (in case of using it in chemical equipment) is pumped into the inlet pipe 1. Through radial grooves 2 in the inlet pipe 1, the working fluid flows into the radially located
Для фокусировки отраженных ударных волн в осевые зоны 13 камер 5 поверхность последних содержит конические участки 18, а перепускные осевые патрубки 14 выполнены состоящими из сопряженных цилиндрических и конических участков. Рабочая жидкость выводится из устройства через выпускной патрубок 19. В осевых зонах 13 камер 5 существуют зоны пониженного давления, сопровождающиеся гидродинамической кавитацией и образованием парогазовых пузырьков (каверн). При направлении ударных волн в зону образования пузырьков последние схлопываются. При этом выделяется энергия, а рабочая жидкость подвергается локальному дискретно-импульсному воздействию. Сочетание вихревой кавитации гидродинамического типа с ударно-волновым воздействием и озвучиванием в ультразвуковом диапазоне, что обеспечивают кромки 17 осевых патрубков 14, закрепленных на кольцевой диафрагме, влечет синергию, возникают нелинейные процессы второго порядка. Тем самым обеспечивается интенсивная кавитация в рабочей жидкости, в частности, повышается темп нагрева жидкости (в случае применения гидродинамического генератора в качестве нагревателя).To focus the reflected shock waves into the
Выполнение устройства согласно признакам формулы изобретения позволяет устранить осевые нагрузки на обе турбины, а также снизить момент инерции реактивной турбины, что в результате:The implementation of the device according to the features of the claims allows to eliminate axial loads on both turbines, as well as reduce the moment of inertia of the jet turbine, which results in:
- повышает ресурс и надежность в работе,- increases the resource and reliability in the work,
- увеличивает эффективность дискретно-импульсного воздействия на обрабатываемую жидкость путем увеличения угловой скорости вращения реактивной турбины (при прочих равных условиях), следовательно, и частоты гидроударного воздействия на жидкость.- increases the efficiency of the discrete-pulse effect on the fluid being treated by increasing the angular velocity of rotation of the jet turbine (ceteris paribus), therefore, the frequency of hydropercussion effects on the liquid.
- снижает себестоимость аппарата (новая конструкция гидротурбины обеспечивает повышение коэффициента использования материала и снижение его общего расхода).- reduces the cost of the apparatus (the new design of the turbine provides an increase in the utilization of the material and a decrease in its total consumption).
Достижение технических результатов указанными выше путями не следует явным образом из уровня техники, что подтверждает изобретательский уровень разработки.The achievement of technical results in the above ways does not follow explicitly from the prior art, which confirms the inventive step of development.
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007123680/06A RU2347153C1 (en) | 2007-06-25 | 2007-06-25 | Hydrodynamic generator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007123680/06A RU2347153C1 (en) | 2007-06-25 | 2007-06-25 | Hydrodynamic generator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2347153C1 true RU2347153C1 (en) | 2009-02-20 |
Family
ID=40531853
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007123680/06A RU2347153C1 (en) | 2007-06-25 | 2007-06-25 | Hydrodynamic generator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2347153C1 (en) |
-
2007
- 2007-06-25 RU RU2007123680/06A patent/RU2347153C1/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7089886B2 (en) | Apparatus and method for heating fluids | |
US6910448B2 (en) | Apparatus and method for heating fluids | |
EP3072579B1 (en) | Cavitation device | |
US7318553B2 (en) | Apparatus and method for heating fluids | |
WO2015138381A1 (en) | Method and apparatus for heating liquids | |
US6976486B2 (en) | Apparatus and method for heating fluids | |
WO2004008829A2 (en) | Turbines utilizing jet propulsion for rotation | |
RU2347153C1 (en) | Hydrodynamic generator | |
RU2142604C1 (en) | Heat energy production process and resonant heat pump/generator unit | |
RU2422733C1 (en) | Heat cavitation generator | |
RU2335705C2 (en) | Method of operating steam boilers and hydrodynamic generator to this effect | |
RU2329862C2 (en) | Disperser-activator | |
RU2235950C2 (en) | Cavitation-vortex heat generator | |
RU2658448C1 (en) | Multistage cavitation heat generator (embodiments) | |
RU2371240C2 (en) | Method of hydrodynamic action at working fluid and rotor device for its realisation | |
RU2527545C1 (en) | Multi-functional vortex heat generator (versions) | |
WO2005003641A9 (en) | Apparatus and method for heating fluids | |
KR101388216B1 (en) | Reaction type turbine | |
RU2519635C1 (en) | Rotary hydroelectric engine | |
RU2004124484A (en) | METHOD FOR PREPARING ENERGY, DEVICE FOR ITS PREPARATION AND DEVICE MANAGEMENT SYSTEM | |
RU2231004C1 (en) | Rotary cavitation pump-heat generator | |
RU25929U1 (en) | PUMP HEAT GENERATOR | |
RU2217600C1 (en) | Turbogenerator | |
RU2321448C2 (en) | Rotor milling-disperser | |
RU2719612C1 (en) | Heat generator |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090626 |