RU2522738C2

RU2522738C2 - Friction heat generator

Info

Publication number: RU2522738C2
Application number: RU2012142067/06A
Authority: RU
Inventors: Игорь Борисович Бирюлин; Анжелика Амировна Ветрова; Андрей Андреевич Шабалин
Priority date: 2012-10-02
Filing date: 2012-10-02
Publication date: 2014-07-20
Also published as: RU2012142067A

Abstract

FIELD: power industry.

SUBSTANCE: invention relates to wind industry and can be used in heating and hot water supply systems of residential and industrial buildings. Friction heat generator comprises vertical cylindrical body with lid and bottom, drive shaft, cold water inlet manifolds and hot water outlet manifolds, movable disc at the bottom with blades and stationary disc. Pipe rigidly put on the shaft has rocker arms on the top attached to it from both sides, and cantilever beams at the bottom, supported by disc. Disks are attached at the bottom on both sides of cantilever beams, vertical rods attached to them come out from their centre. These rods have discs with blades and discs with hollow rings around them, which are put loosely on them. Rods are fixed at the top in the sleeves attached to the rocker arms.

EFFECT: performance permits to increase the conversion factor of one form of energy into another, compared with similar heat generators.

2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано в системах отопления и горячего водоснабжения жилых и производственных зданий.The invention relates to wind energy and can be used in heating and hot water supply of residential and industrial buildings.

Известен фрикционный нагреватель, содержащий бак с нагреваемой средой, на дне которого установлен неподвижный диск, контактирующий с подвижным диском, имеющий с боков лопасти, причем он через вертикальный вал соединен с ветродвигателем (А.С. №1627790, 1991 г., СССР). В известном нагревателе ограниченное количество трущихся друг о друга технических элементов, в его конструкции отсутствует теплоаккумулирующее устройство с фазовым переходом.Known friction heater containing a tank with a heated medium, at the bottom of which is mounted a fixed disk in contact with a movable disk having blades on the sides, and it is connected through a vertical shaft to a wind turbine (AS No. 1627790, 1991, USSR). In the known heater, a limited number of technical elements rubbing against each other, in its design there is no heat storage device with a phase transition.

Известен термоэлектрический кондиционер, включающий зачехленные термоэлементы, водяные и воздушные теплопроводы и вентилятор с электродвигателем, с корпусом в виде полого секционного, составленного из набора термоэлектрических пакетов цилиндра. (А.С. №269459, 1970 г., СССР). Известный термоэлектрический кондиционер потребляет извне электрическую энергию и его конструкция не предназначена для нагрева воды с использованием ветровой энергии.Known thermoelectric air conditioner, including sheathed thermocouples, water and air heat pipes and a fan with an electric motor, with a casing in the form of a hollow sectional, composed of a set of thermoelectric packages of the cylinder. (A.S. No. 269459, 1970, USSR). Known thermoelectric air conditioner consumes electrical energy from the outside and its design is not intended for heating water using wind energy.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному решению является теплогенератор фрикционный, включающий вертикальный цилиндрический корпус с крышкой и днищем, приводной вал, патрубки входа холодной и выхода горячей воды и гидромониторов, причем вверху приводной вал через крышку и муфту соединен с валом ветродвигателя, а внизу с помощью шпонки соединен с эксцентриковым подвижным диском гидромотора. (Патент РФ 2380625, 2010 г.). Известный теплогенератор фрикционный сложный по конструкции и имеет значительное количество движущихся в цилиндрах поршней, что приводит с преждевременному их износу.The closest in technical essence to the claimed solution is a friction heat generator, comprising a vertical cylindrical body with a cover and a bottom, a drive shaft, cold inlet and hot water outlet nozzles and hydraulic monitors, the drive shaft being connected to the wind turbine shaft at the top and the coupling, and below using a key connected to the eccentric moving disk of the hydraulic motor. (RF patent 2380625, 2010). The known frictional heat generator is complex in design and has a significant number of pistons moving in the cylinders, which leads to premature wear.

Поставленная задача настоящего технического решения состоит в увеличении количества трущихся друг о друга технических элементов, простых по конструкции, и тем самым в повышении коэффициента преобразования одного вида энергии в другую.The task of this technical solution is to increase the number of technical elements rubbing against each other, simple in design, and thereby increase the conversion coefficient of one type of energy to another.

Задача достигается тем, что предложен теплогенератор фрикционный, включающий вертикальный цилиндрический корпус с крышкой и днищем, приводной вал, патрубки входа холодной и выхода горячей воды, подвижный диск с лопатками и неподвижный диск. Согласно изобретению труба, жестко надетая на вал, имеет сверху прикрепленные к ней с обеих сторон коромысла, а снизу консольные балки, опертые на диск, прикрепленный внизу вала. Диски по обе стороны внизу консольных балок прикреплены к ним, из центра которых выходят прикрепленные к ним вертикальные стержни с порядно надетыми дисками с лопатками и дисками с пустотелыми кольцами вокруг них, причем стержни вверху зафиксированы во втулках, прикрепленных к коромыслам. Пустотелые кольца дисков и емкость в виде усеченного конуса заполнены теплоаккумулирующим веществом фазового перехода.The task is achieved by the fact that a friction heat generator is proposed, including a vertical cylindrical body with a cover and a bottom, a drive shaft, cold and hot water inlet nozzles, a movable disk with blades and a fixed disk. According to the invention, the pipe, rigidly mounted on the shaft, has a beam mounted on top of it on both sides of the beam, and cantilever beams supported from below, supported on a disk attached to the bottom of the shaft. The disks on both sides at the bottom of the cantilever beams are attached to them, from the center of which there are vertical rods attached to them with regularly mounted disks with blades and disks with hollow rings around them, with the rods at the top fixed in bushings attached to the rocker arms. Hollow disk rings and a truncated cone-shaped container are filled with a heat-storage substance of a phase transition.

На фиг.1 изображен теплогенератор фрикционный, в разрезе; на фиг.2 - диск с пустотелым кольцом снаружи, в разрезе; на фиг.3 - диск с лопастями в разрезе.Figure 1 shows a friction heat generator, in section; figure 2 - disk with a hollow ring from the outside, in a section; figure 3 - disk with blades in the context.

Теплогенератор фрикционный включает вертикальный цилиндрический корпус 1 с крышкой 2 и днищем 3, приводной вал 4 которого сверху имеет фланец 5 отбора мощности и проходит через подшипник 6. Внизу вал 4 имеет опорный диск 7, жестко прикрепленный к нему, и подвижный диск 8, контактирующий с неподвижным диском 9, прикрепленным к днищу 3. Лопасти 10, прикрепленные сбоку диска 8, выполнены в виде пропеллера и прижимают его к диску 9. Труба 11, жестко надетая на вал 4, имеет сверху прикрепленные к ней с обеих сторон коромысла 12, а снизу консольные балки 13, опертые на диск 7. Нижние диски 14 прикреплены к балкам 13, из центра которых выходят прикрепленные к ним вертикальные стержни 15, зафиксированные во втулках 16, прикрепленных к коромыслам 12. Диски 17 с лопатками 18 и диски 19 с пустотелыми кольцами 20 порядно в определенной последовательности свободно надеты на стержни 15 (см. фиг.1), на имеющихся в них отверстиях 21.The friction heat generator includes a vertical cylindrical housing 1 with a cover 2 and a bottom 3, the drive shaft 4 of which has a power take-off flange 5 on top and passes through the bearing 6. At the bottom, the shaft 4 has a support disk 7 rigidly attached to it, and a movable disk 8 in contact with a fixed disk 9 attached to the bottom 3. The blades 10 attached to the side of the disk 8 are made in the form of a propeller and press it against the disk 9. The pipe 11, rigidly mounted on the shaft 4, has a rocker arm 12 attached to it on both sides and a lower arm 12 cantilever beams 13, opera washed on the disk 7. The lower disks 14 are attached to the beams 13, from the center of which there are vertical rods 15 attached to them, fixed in the bushings 16 attached to the rocker arms 12. Disks 17 with blades 18 and disks 19 with hollow rings 20 in order in a certain sequence freely put on the rods 15 (see figure 1), on the holes 21 located in them.

Корпус 1 имеет слева внизу патрубок 22 входа холодной воды, например, из системы городского водоснабжения, а справа вверху имеет патрубок 23, сообщенный с системой горячего водоснабжения (не показаны). Все диски 8, 9, 14, 17 и 19 изготовлены из твердого медленно истирающегося материала, а лопатки 18 дисков 17 имеют площадь, постепенно увеличивающуюся вниз от коромысел 12 до дисков 14, закрепленных на балках 13. В нижней части трубы 11, опертой на балки 13, установлена в виде усеченного конуса емкость 24, заполненная теплоаккумулирующим веществом фазового перехода, и пустотелые кольца 20 дисков 19 также заполнены теплоаккумулирующим веществом фазового перехода.The housing 1 has a pipe at the bottom left of the cold water inlet 22, for example, from a city water supply system, and has a pipe 23 connected to the hot water supply system (not shown) at the top right. All disks 8, 9, 14, 17 and 19 are made of hard, slowly abrasive material, and the blades 18 of the disks 17 have an area gradually increasing downward from the rocker arm 12 to the disks 14 mounted on the beams 13. In the lower part of the pipe 11 supported on the beams 13, a container 24 filled with a heat storage substance of a phase transition is installed in the form of a truncated cone, and the hollow rings 20 of the disks 19 are also filled with a heat storage substance of a phase transition.

К трубе 11 может быть прикреплены 2, 4 и более коромысел 12 с балками 13, между которыми по вертикали расположены 4, 8 и более пакетов с дисками 17 и 19. Эти мероприятия способствуют увеличению коэффициента преобразования механической энергии в тепловую и более быстрому нагреву, проходящей через теплогенератор холодной воды.2, 4 or more rocker arms 12 with beams 13 can be attached to the pipe 11, between which 4, 8 and more packets with disks 17 and 19 are located vertically. These measures increase the coefficient of conversion of mechanical energy into thermal and faster heating, which takes place through a cold water heat generator.

Теплогенератор фрикционный работает следующим образом:The friction heat generator works as follows:

В собранном виде теплогенератор подключают патрубками 22 и 23 к системам холодного и горячего водоснабжения, а с помощью фланца 5 - к приводному двигателю, например ветродвигателю.When assembled, the heat generator is connected by nozzles 22 and 23 to cold and hot water supply systems, and with the help of flange 5, to a drive motor, for example a wind turbine.

При появлении ветра достаточной силы вращается вал 4, труба 11, коромысла 12 с балками 13 и пакеты дисков, расположенные между ними. Внизу вала 4 вращается также подвижный диск 8 с лопатками 10, соприкасаясь с неподвижным диском 9, преобразуя механическую энергию в тепловую за счет трения дисков друг о друга. Тепло от всех источников идет на нагрев жидкости, которая поднимается вверх корпуса 1 и нагретой через патрубок 23 уходит на нужды потребителя. Пустотелые кольца 20 дисков 19 и емкость 24 с находящимся в них аккумулирующим веществом фазового перехода при постоянной работе теплогенератора запасают тепло от проходящей мимо них жидкости. При временном отсутствии ветра они отдают тепло жидкости и тем самым поддерживают ее температуру в допустимых пределах для потребителя.When there is sufficient wind, the shaft 4 rotates, the pipe 11, the rocker arm 12 with beams 13, and disk packs located between them. At the bottom of the shaft 4, a movable disk 8 with blades 10 also rotates, in contact with the stationary disk 9, converting mechanical energy into heat due to friction of the disks against each other. Heat from all sources goes to heat the fluid, which rises up the housing 1 and heated through the pipe 23 is spent on the needs of the consumer. The hollow rings 20 of the disks 19 and the tank 24 with the phase transition storage material located in them during continuous operation of the heat generator store heat from the liquid passing by them. In the temporary absence of wind, they give off heat to the liquid and thereby maintain its temperature within acceptable limits for the consumer.

Предлагаемый теплогенератор фрикционный компактен, прост по конструкции и эксплуатации, а потому в сочетании с приводом от ветродвигателя известных конструкций может найти широкое применение в районах с достаточной ветровой нагрузкой для целей отопления и горячего водоснабжения различного назначения объектов.The proposed heat generator is frictional compact, simple in construction and operation, and therefore, in combination with a wind turbine of known designs can be widely used in areas with sufficient wind load for heating and hot water for various purposes.

Claims

1. The friction heat generator, comprising a vertical cylindrical body with a cover and a bottom, a drive shaft, cold and hot water inlet nozzles at the bottom, a movable disk with blades and a fixed disk, characterized in that the pipe, rigidly mounted on the shaft, has attached to it from above on both sides of the rocker arm, and from below the cantilever beams supported on a disk attached at the bottom of the shaft, the disks on both sides at the bottom of the cantilever beams are attached to them, vertical rods attached to them come out from the center of the disks, freely mounted on them x disk with blades and disks with hollow rings around them, the rods are fixed to the top sleeves, attached to the link bodies.

2. The heat generator according to claim.one, characterized in that the blade vanes, freely worn on the rods, have an area that increases downward, and the hollow rings of the disks are filled with a heat-accumulating phase transition substance.