RU2527545C1

RU2527545C1 - Multi-functional vortex heat generator (versions)

Info

Publication number: RU2527545C1
Application number: RU2012150544/06A
Authority: RU
Inventors: Александр Ефимович Андронов; Владимир Васильевич Подъяпольский; Вячеслав Викторович Трутнев
Original assignee: Александр Ефимович Андронов; Владимир Васильевич Подъяпольский
Priority date: 2012-11-26
Filing date: 2012-11-26
Publication date: 2014-09-10

Abstract

FIELD: power engineering.

SUBSTANCE: invention relates to the field of heat power engineering and may be used in systems of heating, water heating for domestic and production needs. The concept of the invention is as follows: a multi-functional vortex heat generator according to the first version comprises a closed body with nozzles for supply of heated liquid and drainage of heated liquid, rotors installed inside the body and made in the form of two discs fixed on independent shafts having independent drives and capable of rotating towards each other, suction turbines, which are stiffly fixed on independent shafts together with discs of rotors, and in discs of rotors opposite to installed turbines, along the circumference there are conical-cylindrical holes made, directed into the cavity between the discs, higher by radius of which radially along the circumference there are rows of fingers rigidly installed, at the same time fingers are made so that rows of fingers of one disc freely with a gap enter between rows of fingers of the second disc, and conical-cylindrical holes of one disc are located opposite to the conical-cylindrical holes of the other disc, and each disc with each turbine is equipped with a separate nozzle, being a nozzle for supply of heated liquid. According to the second version, in a heat generator each electric motor additionally comprises a device to adjust frequency of rotation, and rows of fingers of rotors are made in the form of ellipsoid fingers-blades, perforated with through conical-cylindrical holes and are installed on discs so that holes in fingers-blades are directed along with rotation of discs-rotors. According to the third version in a vortex heat generator the outlets of electric motors of rotor drives, a temperature sensor of a collector of heated liquid are connected with appropriate inlets of a control unit, and entire internal surface of the body and the external surface of turbines, discs with fingers and shafts of the drive placed inside the body are coated with wear-resistant ceramics.

EFFECT: increased speed of liquid heating.

3 cl, 9 dwg

Description

Изобретение относится к области теплоэнергетики для нагрева жидкости в системах отопления, горячего водоснабжения и может быть использовано в химической, пищевой, строительной отраслях и т.д., где требуются тонкий помол, смешение, активация, деструкция жидких и сыпучих материалов.The invention relates to the field of power engineering for heating liquids in heating systems, hot water supply and can be used in the chemical, food, construction industries, etc., where fine grinding, mixing, activation, destruction of liquid and bulk materials are required.

В настоящее время широко применяются тепловые насосы, использующие изменения физико-химических параметров для получения тепловой энергии. Известны теплогенератор и устройство для нагрева жидкости (патент РФ №2045715, МПК 6 F25B 29/00, опубл. 10.10.1995 г.), включающий корпус с цилиндрической частью, ускоритель движения жидкости, выполненный в виде циклона, торцевая сторона которого соединена с цилиндрической частью корпуса. В основании цилиндрической части, противолежащей циклону, смонтировано тормозное устройство.Currently, heat pumps are widely used, using changes in physicochemical parameters to produce thermal energy. A heat generator and a device for heating a liquid are known (RF patent No. 2045715, IPC 6 F25B 29/00, publ. 10.10.1995), including a housing with a cylindrical part, a fluid accelerator made in the form of a cyclone, the end side of which is connected to the cylindrical part of the body. At the base of the cylindrical part opposite the cyclone, a brake device is mounted.

Известен также теплогенератор приводной кавитационный (патент РФ №2201562, МПК 7 F24J 3/00 от 19.05.1999 г.), включающий 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 другу. К недостаткам вышеуказанных технических решений относится технологически сложное изготовление их элементов. В частности, применение лабиринтного уплотнения оправдано при высокой температуре, проблематично его применение для создания высокой герметичности.Also known is a cavitation driving heat generator (RF patent No. 2201562, IPC 7 F24J 3/00 dated 05/19/1999), including a housing in which relatively movable working bodies are located, the input and output of which are hydraulically communicated through a circulation channel with a throttling element. The working bodies, at least one of which is connected with the drive motor, are made in the form of opposed disks installed with a guaranteed gap between their ends, provided with adjacent grooves located on the interacting working ends of the disks obliquely to each other. The disadvantages of the above technical solutions include the technologically complex manufacture of their elements. In particular, the use of the labyrinth seal is justified at high temperature, its use to create high tightness is problematic.

Известен патент РФ №2201561 С2, МПК 7 F24J 3/00 (опубл. 27.03.2003 г.) на теплогенератор кавитационного типа, сообщенный с насосом-побудителем, выход которого подключен к выходному каналу вихревой форсунки, снабженной осевым выходным соплом, причем на выходе сопла расположен выполненный в виде ассиметричной камеры по меньшей мере один резонатор автоколебаний. Данное изобретение обладает свойством возникновения резонансных колебаний внутри резонирующих полостей, что требует определенной упругости среды перед фазой кавитации. Известно, что при возникновении резонансных явлений в замкнутых объемах наблюдается эффект гидравлического удара и ударных волн. В технике гидравлические удары приводят к разрушению и периодическим нагрузкам на соединительные и другие механические части в области резонансных эффектов. Совместно с процессами кавитации этот эффект может приводить к быстрому старению, износу элементов и устройств теплогенератора.Known RF patent No. 2201561 C2, IPC 7 F24J 3/00 (publ. March 27, 2003) to a cavitation-type heat generator in communication with a stimulating pump, the output of which is connected to the output channel of the vortex nozzle equipped with an axial output nozzle, and at the output the nozzle is arranged in the form of an asymmetric chamber of at least one self-oscillation resonator. This invention has the property of occurrence of resonant oscillations inside the resonant cavities, which requires a certain elasticity of the medium before the cavitation phase. It is known that when resonance phenomena occur in confined spaces, the effect of water hammer and shock waves is observed. In technology, hydraulic shocks lead to destruction and periodic stresses on connecting and other mechanical parts in the field of resonance effects. Together with cavitation processes, this effect can lead to rapid aging, wear of elements and devices of the heat generator.

Известен патент РФ №2362947 С2, МПК 7 F24J 3/00 (опубл. 27.07.2009 г.) на теплогенератор кавитационный, содержащий рабочий орган, состоящий из корпуса, крышек, рабочих дисков теплогенератора первой и второй крыльчаток, разделительных стенок, двух обратных клапанов, третьего термоклапана, расширительного блока для формирования пароводяной смеси и реактивной турбины, причем диски теплогенератора выполнены с выемками в виде шаровых сегментов и нанесенными на торцы дисков направляющими каналами, образующими по три вихревых спиральных канала с каждой стороны диска, также по цилиндрической поверхности дисков под углом 15° к их образующей нанесены направляющие каналы для направления пароводяной смеси вдоль оси теплогенератора в сторону крыльчатки.Known RF patent No. 2362947 C2, IPC 7 F24J 3/00 (publ. 07/27/2009) on a cavitation heat generator containing a working body, consisting of a housing, covers, working disks of the heat generator of the first and second impellers, dividing walls, two check valves , a third thermal valve, an expansion block for forming a steam-water mixture and a jet turbine, the heat generator disks being made with recesses in the form of spherical segments and guiding channels deposited on the ends of the disks, forming three vortex spiral channels with each ones disc and a cylindrical surface of the discs at an angle of 15 ° to their generatrix applied guide channels for guiding the heat-generator-steam mixture along the axis towards the impeller.

Недостатком данной конструкции является то, что при работе теплогенератора допускается фазовый переход в парообразное состояние или граничное состояние, когда диапазон выделения энергии перемещается в оптический или звуковой диапазон, т.е. когда превалирующим становится процесс приповерхностной кавитации в оптическом и низкочастотном диапазоне, который разрушает поверхность рабочих органов, на которых образуются кавитационные пузырьки. Совместно с процессами кавитации этот эффект приводит к быстрому старению и износу элементов и устройств теплогенератора.The disadvantage of this design is that during the operation of the heat generator, a phase transition to a vapor state or an boundary state is allowed when the energy release range moves to the optical or sound range, i.e. when the process of near-surface cavitation in the optical and low-frequency ranges becomes prevailing, which destroys the surface of the working bodies on which cavitation bubbles form. Together with cavitation processes, this effect leads to rapid aging and wear of elements and devices of the heat generator.

Сложность конструкции и малая ремонтопригодность также относятся к недостаткам этого теплогенератора.The complexity of the design and low maintainability are also among the disadvantages of this heat generator.

Известен патент РФ №2235950 С2, МПК 7 F24J 3/00 от 10.09.2004 г. на кавитационно-вихревой теплогенератор, содержащий корпус, имеющий патрубки для подвода нагреваемой жидкости и отвода нагретой жидкости, расположенные внутри корпуса перфорированные статор и ротор, нагнетательный насос, привод ротора, причем статор и ротор выполнены в виде дисков, перфорированными сквозными отверстиями, при этом статор выполнен в виде одного или нескольких кольцевых дисков, а ротор выполнен в виде двух дисков, установленных с зазором относительно друг друга, при этом диски ротора установлены на независимых валах, имеющих самостоятельные независимые приводы, и вращаются навстречу друг другу.Known RF patent No. 2235950 C2, IPC 7 F24J 3/00 dated 09/10/2004 on a cavitation-vortex heat generator, comprising a housing having nozzles for supplying a heated fluid and removing heated fluid, a perforated stator and rotor located inside the housing, a pressure pump, the rotor drive, and the stator and rotor are made in the form of disks, perforated through holes, the stator is made in the form of one or more annular disks, and the rotor is made in the form of two disks mounted with a gap relative to each other, while ki rotor installed on independent shafts having independent drives independent and rotate toward each other.

Недостатком данной конструкции является недостаточная скорость нагревания жидкости, и конструкция устройства обладает большой технической сложностью при изготовлении, ремонте и ненадежностью в работе. Данное техническое решение принято за ближайший аналог (прототип) для трех вариантов предлагаемых технических решений.The disadvantage of this design is the insufficient heating rate of the liquid, and the design of the device has great technical complexity in the manufacture, repair and unreliability in operation. This technical solution is taken as the closest analogue (prototype) for the three options of the proposed technical solutions.

Решаемой технической задачей заявляемых изобретений является создание устройств, обеспечивающих более высокую скорость нагрева жидкости (вода, растворы, смеси и т.д.) высокоскоростной обработкой, получение максимальной поверхности трения жидкости, упрощение конструкции, а следствием этого, повышение надежности в работе и расширение области применения.The solved technical problem of the claimed inventions is the creation of devices that provide a higher rate of heating of the liquid (water, solutions, mixtures, etc.) by high-speed processing, obtaining the maximum friction surface of the liquid, simplifying the design, and as a result, increasing the reliability in the work and expanding the field application.

Решаемая техническая задача в многофункциональном вихревом теплогенераторе по его первому варианту, содержащем закрытый корпус с патрубками для подвода нагреваемой жидкости и отвода нагретой жидкости, установленные внутри корпуса роторы, выполненные в виде двух дисков, закрепленных на независимых валах, имеющих независимые приводы и имеющие возможность вращаться навстречу друг другу, достигается тем, что введены всасывающие турбины, которые жестко закреплены на независимых валах вместе с дисками роторов, а в дисках роторов, напротив установленных турбин, по окружности выполнены сквозные конически-цилиндрические отверстия, направленные в полость между дисками, выше по радиусу которых радиально по окружности жестко установлены ряды пальцев, при этом пальцы выполнены так, что ряды пальцев одного диска свободно с зазором входят между рядами пальцев второго диска, а конически-цилиндрические отверстия одного диска расположены напротив конически-цилиндрических отверстий другого диска и каждый диск с турбиной снабжен отдельным патрубком, являющимися патрубками для подвода нагреваемой жидкости.The technical problem to be solved in a multifunctional vortex heat generator according to its first embodiment, comprising a closed housing with nozzles for supplying a heated fluid and removing heated fluid, rotors installed inside the housing, made in the form of two disks mounted on independent shafts, having independent drives and having the ability to rotate towards to each other, is achieved by introducing suction turbines that are rigidly fixed to independent shafts together with rotor disks, and in rotor disks, on the contrary of installed turbines, through the circumference there are made through conical-cylindrical openings directed into the cavity between the disks, rows of fingers are rigidly mounted radially around the circumference radially around the circumference of the fingers, the fingers being made so that the rows of fingers of one disk freely enter with a gap between the rows of fingers of the second disk and the conical-cylindrical holes of one disk are located opposite the conical-cylindrical holes of the other disk and each disk with a turbine is equipped with a separate pipe, which are pipes for an ode to the heated liquid.

Решаемая техническая задача в многофункциональном вихревом теплогенераторе по его второму варианту, содержащем закрытый корпус с патрубками для подвода нагреваемой жидкости и отвода нагретой жидкости, установленные внутри корпуса роторы, выполненные в виде двух дисков, закрепленных на независимых валах, имеющих независимые приводы и имеющие возможность вращаться навстречу друг другу, достигается тем, что введены всасывающие турбины, которые жестко закреплены на независимых валах вместе с дисками роторов, а в дисках роторов, напротив установленных турбин, по окружности выполнены сквозные конически-цилиндрические отверстия, направленные в полость между дисками, выше по радиусу которых радиально по окружности жестко установлены ряды пальцев, выполненные в виде эллипсоидных пальцев-лопаток, перфорированных сквозными конически-цилиндрическими отверстиями и установлены на дисках так, что отверстия в пальцах-лопатках направлены по ходу вращения дисков роторов и ряды пальцев-лопаток одного диска свободно с зазором входят между рядами пальцев-лопаток второго диска, а каждый электродвигатель снабжен устройством для регулирования частоты вращения.The technical problem to be solved in a multifunctional vortex heat generator according to its second embodiment, comprising a closed housing with nozzles for supplying a heated fluid and removing heated fluid, rotors installed inside the housing, made in the form of two disks mounted on independent shafts having independent drives and having the ability to rotate towards to each other, is achieved by introducing suction turbines that are rigidly fixed to independent shafts together with rotor disks, and in rotor disks, on the contrary of installed turbines, through the circumference there are made through conical-cylindrical openings directed into the cavity between the disks, rows of fingers made in the form of ellipsoid fingers-blades perforated through the through conical-cylindrical openings and mounted on the disks so that the holes in the fingers-blades are directed along the rotation of the rotor disks and the rows of finger-blades of one disk freely enter with a gap between the rows of finger-blades of the second disk, and Each electric motor is equipped with a device for controlling the speed of rotation.

Решаемая техническая задача в многофункциональном вихревом теплогенераторе по его третьему варианту, содержащем закрытый корпус с патрубками для подвода нагреваемой жидкости и отвода нагретой жидкости, сборник нагретой жидкости, установленные внутри корпуса роторы, выполненные в виде двух дисков, закрепленных на независимых валах, имеющих независимые приводы и имеющие возможность вращаться навстречу друг другу, достигается тем, что введены всасывающие турбины, которые жестко закреплены на независимых валах вместе с дисками роторов, а в дисках роторов, напротив установленных турбин, по окружности выполнены сквозные конически-цилиндрические отверстия, направленные в полость между дисками, выше по радиусу которых радиально по окружности жестко установлены ряды пальцев, при этом пальцы выполнены так, что ряды пальцев одного диска свободно с зазором входят между рядами пальцев второго диска, а конически-цилиндрические отверстия одного диска расположены напротив конически-цилиндрических отверстий другого диска и каждый диск с турбиной снабжен отдельным патрубком, являющимися патрубками для подвода нагреваемой жидкости, вся внутренняя поверхность корпуса и наружная поверхность турбин, дисков с пальцами и валов привода, размещенных внутри корпуса, покрыты износоустойчивой керамикой, а выходы электродвигателей приводов роторов и датчика температуры сборника нагретой жидкости соединены с соответствующими входами блока управления.The technical problem to be solved in a multifunctional vortex heat generator according to its third embodiment, comprising a closed casing with nozzles for supplying a heated fluid and draining a heated fluid, a collection of heated fluid, rotors installed inside the casing, made in the form of two disks mounted on independent shafts having independent drives and having the ability to rotate towards each other, is achieved by introducing suction turbines that are rigidly fixed to independent shafts together with rotor disks, and in the rotor disks, opposite the installed turbines, through the conical-cylindrical holes are made around the circumference, directed into the cavity between the disks, the rows of fingers are rigidly mounted radially around the circumference, the fingers being made so that the rows of fingers of one disk are free with a gap enter between the rows of fingers of the second disk, and the conical-cylindrical holes of one disk are located opposite the conical-cylindrical holes of another disk and each disk with a turbine is equipped with a separate pipe, With expandable nozzles for supplying a heated fluid, the entire inner surface of the casing and the outer surface of the turbines, discs with fingers and drive shafts located inside the casing are coated with wear-resistant ceramics, and the outputs of the electric motors of the rotor drives and the temperature sensor of the heated fluid reservoir are connected to the corresponding inputs of the control unit.

На Фиг.1 показан схематично многофункциональный вихревой теплогенератор по первому варианту.Figure 1 shows schematically a multifunctional vortex heat generator according to the first embodiment.

На Фиг.2 показан схематично многофункциональный вихревой теплогенератор по второму варианту.Figure 2 shows schematically a multifunctional vortex heat generator according to the second embodiment.

На Фиг.3 показан схематично многофункциональный вихревой теплогенератор по третьему варианту.Figure 3 shows schematically a multifunctional vortex heat generator according to the third embodiment.

На Фиг.4 показан первый диск теплогенератора, присоединенный к валу (вид с торца).Figure 4 shows the first heat generator disk attached to the shaft (end view).

На Фиг.5 показан разрез первого диска по А-А.Figure 5 shows a section of the first disk AA.

На Фиг.6 показан второй диск теплогенератора, присоединенный к валу (вид с торца).Figure 6 shows the second disk of the heat generator attached to the shaft (end view).

На Фиг.7 показан разрез второго диска по А-А.Figure 7 shows a section of the second disk AA.

На Фиг.8 показан палец-лопатка теплогенератора по второму варианту (вид сбоку).On Fig shows the finger-blade of the heat generator according to the second embodiment (side view).

На Фиг.9 показан разрез пальца-лопатки по А-А (по второму варианту).Figure 9 shows a section of a finger-scapula according to AA (according to the second embodiment).

Многофункциональный вихревой теплогенератор по первому варианту (Фиг.1, 4, 5, 6, 7) содержит закрытый корпус 1 с патрубками 2 для подвода нагреваемой жидкости и отвода нагретой жидкости 3, сборник нагретой жидкости 4, установленные внутри корпуса 1 роторы 5, выполненные в виде двух дисков 6 и двух всасывающих турбин 7, жестко закрепленных на независимых валах 8 вместе с дисками 6 ротора 5. Валы 8 в корпусе 1 установлены в подшипниковых узлах 9 и имеют независимые приводы 10, подключенные к электродвигателям 11, причем валы 8 имеют возможность вращаться навстречу друг другу. В дисках 6 роторов 5 напротив установленных турбин 7 по окружности выполнены сквозные конически-цилиндрические отверстия 12, направленные в полость между дисками 6, выше по радиусу которых радиально по окружности жестко установлены ряды пальцев 13, при этом пальцы 13 выполнены так, что ряды пальцев 13 одного диска 6 свободно с зазором входят между рядами пальцев 13 второго диска 6, а конически-цилиндрические отверстия 12 одного диска 6 расположены напротив конически-цилиндрических отверстий 12 другого диска 6 и каждый диск 6 с турбиной 7 снабжен патрубком 2 для подвода нагреваемой жидкости. Ротор 5 теплогенератора представляет собой легкоразборную конструкцию, состоящую из диска 6 с пальцами 13, турбины 7 и вала 8, который перед сборкой теплогенератора проходит статистическую и динамическую балансировку. Балансировка позволяет уменьшить шум при работе теплогенератора и увеличить ресурс его работы. Сборник нагретой жидкости 4 через циркуляционный насос 14 подключают к системе отопления и снабжен датчиками температуры EVCO NTC TMF и уровня ОВЕН ПДУ, которые на чертеже не показаны. Корпус 1 и ротор 5 теплогенератора изготовлены из стойкой к коррозии (нержавеющей) стали ГОСТ 5632-72 1 группа. Общий вид и разрез дисков 6 представлен на Фиг.4, 5, 6, 7.The multifunctional vortex heat generator according to the first embodiment (Figs. 1, 4, 5, 6, 7) contains a closed housing 1 with nozzles 2 for supplying a heated fluid and removal of a heated fluid 3, a collection of heated fluid 4, rotors 5 mounted inside the housing 1, made in in the form of two disks 6 and two suction turbines 7, rigidly mounted on independent shafts 8 together with disks 6 of the rotor 5. The shafts 8 in the housing 1 are installed in the bearing units 9 and have independent drives 10 connected to the electric motors 11, and the shafts 8 can rotate on Stretch each other. In the disks 6 of the rotors 5 opposite the installed turbines 7, circumferential through conical-cylindrical holes 12 are made, directed into the cavity between the disks 6, the radii of the rows of fingers 13 are rigidly mounted radially around the circumference, while the fingers 13 are made so that the rows of fingers 13 one disk 6 freely enter with a gap between the rows of fingers 13 of the second disk 6, and the conical-cylindrical holes 12 of one disk 6 are located opposite the conical-cylindrical holes 12 of the other disk 6 and each disk 6 with the turbine 7 is equipped with a bkom 2 for feeding heated liquid. The heat generator rotor 5 is an easy-to-assemble design consisting of a disk 6 with fingers 13, a turbine 7 and a shaft 8, which undergoes statistical and dynamic balancing before assembling the heat generator. Balancing allows you to reduce noise during the operation of the heat generator and increase its service life. The collection of heated liquid 4 through the circulation pump 14 is connected to the heating system and is equipped with temperature sensors EVCO NTC TMF and level Aries of the remote control, which are not shown in the drawing. Housing 1 and rotor 5 of the heat generator are made of corrosion resistant (stainless) steel GOST 5632-72 group 1. A general view and section of the disks 6 is shown in Figs. 4, 5, 6, 7.

Многофункциональный вихревой теплогенератор по второму варианту (Фиг.2, 8, 9) содержит закрытый корпус 1 с патрубками 2 для подвода нагреваемой жидкости и отвода нагретой жидкости 3, сборник нагретой жидкости 4, установленные внутри корпуса 1 роторы 5, выполненные в виде двух дисков 6 и двух всасывающих турбин 7, закрепленных на независимых валах 8 вместе с дисками 6 роторов 5. Валы 8 в корпусе 1 установлены в подшипниковых узлах 9 и имеют независимые приводы 10, подключенные к электродвигателям 11, причем валы 8 имеют возможность вращаться навстречу друг другу. В дисках 6 роторов 5 напротив установленных турбин 7 по окружности выполнены сквозные конически-цилиндрические отверстия 12, направленные в полость между дисками, выше по радиусу которых радиально по окружности жестко установлены ряды пальцев 13, выполненные в виде эллипсоидных пальцев-лопаток, перфорированных сквозными конически-цилиндрическими отверстиями 15 и закрепленных на дисках 6 так, что отверстия в пальцах - лопатках 13 направлены по ходу вращения дисков 6 и ряды пальцев-лопаток 13 одного диска 6 свободно с зазором входят между рядами пальцев-лопаток 13 второго диска 6 и каждый электродвигатель 11 снабжен устройством 16 для регулирования частоты вращения электродвигателей 11 с помощью частотного преобразователя Pump Drive (концеры KSB). Сборник нагретой жидкости 4 через циркуляционный насос 14 подключают к системе отопления и снабжают датчиками температуры EVCO NTC TMF и уровня ОВЕН ПДУ, которые на чертеже не показаны. Общий вид и разрез пальца-лопатки 13 представлен на (Фиг.8, 9). Внешний контур сечения по А-А пальца-лопатки 13 представляет собой эллипсоид, высота которого, например, 12 мм, а ширина его, например, 8 мм. Ротор 5 теплогенератора представляет собой легкоразборную конструкцию, состоящую из диска 6 с пальцами 13, турбины 7 и вала 8, который перед сборкой теплогенератора проходит статистическую и динамическую балансировку. Балансировка позволяет уменьшить шум при работе теплогенератора и увеличить ресурс его работы. Корпус 1 и роторы 5 теплогенератора изготовлены из стойкой к коррозии (нержавеющей) стали ГОСТ 5632 1 группа.The multifunctional vortex heat generator according to the second embodiment (FIGS. 2, 8, 9) comprises a closed housing 1 with nozzles 2 for supplying the heated fluid and removing the heated fluid 3, a collection of heated fluid 4, rotors 5 mounted inside the housing 1, made in the form of two disks 6 and two suction turbines 7, mounted on independent shafts 8 together with disks 6 of the rotors 5. The shafts 8 in the housing 1 are installed in the bearing units 9 and have independent drives 10 connected to the electric motors 11, and the shafts 8 are able to rotate towards yr other. In the disks 6 of the rotors 5 opposite the installed turbines 7, circular conical-cylindrical holes 12 are made around the circumference, directed into the cavity between the disks, the rows of fingers 13 are made rigidly radially around the circumference, made in the form of ellipsoid fingers-blades perforated through the conical cylindrical holes 15 and mounted on the disks 6 so that the holes in the fingers - blades 13 are directed along the rotation of the disks 6 and the rows of fingers-blades 13 of one disk 6 freely enter the gap between the rows Alzen-blades 13 of the second disk each motor 6 and 11 is provided with a device 16 for electric motor 11 speed control via a frequency converter Pump Drive (Kontserev KSB). The collection of heated liquid 4 through the circulation pump 14 is connected to the heating system and is equipped with temperature sensors EVCO NTC TMF and level Aries of the remote control, which are not shown in the drawing. A general view and section of a finger-shoulder blade 13 is shown in (Fig. 8, 9). The external contour of the section along AA of the finger-vane 13 is an ellipsoid, the height of which, for example, is 12 mm, and its width, for example, is 8 mm. The heat generator rotor 5 is an easy-to-assemble design consisting of a disk 6 with fingers 13, a turbine 7 and a shaft 8, which undergoes statistical and dynamic balancing before assembling the heat generator. Balancing allows you to reduce noise during the operation of the heat generator and increase its service life. Case 1 and rotors 5 of the heat generator are made of corrosion-resistant (stainless) steel GOST 5632 group 1.

Многофункциональный вихревой теплогенератор по третьему варианту (Фиг.3) содержит закрытый корпус 1 с патрубками 2 для подвода нагреваемой жидкости и отвода нагретой жидкости 3, сборник нагретой жидкости 4, установленные внутри корпуса 1 роторы 5, выполненные в виде двух дисков 6 и двух всасывающих турбин 7, закрепленных на независимых валах 8 вместе с дисками 6 роторов 5. Валы 8 в корпусе 1 установлены в подшипниковых узлах 9 и имеют независимые приводы 10, подключенные к электродвигателям 11, причем валы 8 имеют возможность вращаться навстречу друг другу. В дисках 6 роторов 5 напротив установленных турбин 7 по окружности выполнены сквозные конически-цилиндрические отверстия 12, направленные в полость между дисками, выше по радиусу которых радиально по окружности жестко установлены ряды пальцев 13, при этом пальцы 13 выполнены так, что ряды пальцев 13 одного диска 6 свободно с зазором входят между рядами пальцев 13 второго диска 6, а конически-цилиндрические отверстия 12 одного диска 6 расположены напротив конически-цилиндрических отверстий 12 другого диска 6. Каждый диск 6 с турбиной 7 снабжен патрубком 2 для подвода нагреваемой жидкости, а вся внутренняя поверхность корпуса 1 и наружная поверхность турбин 7, дисков 6 с пальцами 13 и валов 8 привода 10, размещенных внутри корпуса 1, покрыты износоустойчивой керамикой - оксидом циркония, а выходы электродвигателей 11 приводов 10 роторов 5, датчика температуры нагретой жидкости в сборнике 4 соединены с соответствующими входами блока управления 17, который представляет собой устройство плавного пуска электродвигателей 11 («ЭнержиСейвер» - «ЭСТС1», фирма ООО «Эффективные системы») с функцией энергосбережения. Устройство позволяет кроме функции включение-выключение электродвигателей 11 устранять «провалы» в питающей сети при пуске оборудования, снижать нагрев силовых кабелей, увеличивать срок службы оборудования и экономить электроэнергию до 30%. Ротор 5 теплогенератора представляет собой легкоразборную конструкцию, состоящую из диска 6 пальцами 13, турбины 7 и вала 8, который перед сборкой теплогенератора проходит статистическую и динамическую балансировку. Балансировка позволяет уменьшить шум при работе теплогенератора и увеличить ресурс его работы. Сборник нагретой жидкости 4 через циркуляционный насос 14 подключают к системе отопления и снабжают датчиками температуры EVCO NTC TMF и уровня ОВЕН ПДУ, которые на чертеже не показаны. Корпус 1 и роторы 5 теплогенератора изготовлены из обычной стали и покрыты методом напыления оксидом циркония.The multifunctional vortex heat generator according to the third embodiment (FIG. 3) comprises a closed housing 1 with nozzles 2 for supplying a heated fluid and removing heated fluid 3, a collection of heated fluid 4, rotors 5 mounted inside the housing 1, made in the form of two disks 6 and two suction turbines 7 mounted on independent shafts 8 together with disks 6 of rotors 5. The shafts 8 in the housing 1 are mounted in bearing units 9 and have independent drives 10 connected to electric motors 11, and the shafts 8 are able to rotate towards each other other. In the disks 6 of the rotors 5 opposite the installed turbines 7, through the conical-cylindrical openings 12 are made, directed into the cavity between the disks, the rows of fingers 13 are rigidly mounted radially around the circumference of the circumference of the fingers 13, while the fingers 13 are made so that the rows of fingers 13 of one disk 6 freely with a gap between the rows of fingers 13 of the second disk 6, and the conical-cylindrical holes 12 of one disk 6 are located opposite the conical-cylindrical holes 12 of the other disk 6. Each disk 6 with a turbine 7 is equipped with a pipe ohm 2 for supplying a heated fluid, and the entire inner surface of the casing 1 and the outer surface of the turbines 7, disks 6 with fingers 13 and shafts 8 of the drive 10 located inside the casing 1, are coated with wear-resistant ceramics - zirconium oxide, and the outputs of the electric motors 11 of the drives 10 of the rotors 5 , the temperature sensor of the heated liquid in the collector 4 is connected to the corresponding inputs of the control unit 17, which is a soft-start device for electric motors 11 (EnergySaver - ESTS1, Efficient Systems LLC) with the energy function saving. The device allows, in addition to the on-off function of electric motors 11, to eliminate “gaps” in the supply network when starting up the equipment, reduce heating of power cables, increase the service life of the equipment and save electricity by 30%. The rotor 5 of the heat generator is an easily removable design consisting of a disk 6 with fingers 13, a turbine 7 and a shaft 8, which undergoes statistical and dynamic balancing before assembling the heat generator. Balancing allows you to reduce noise during the operation of the heat generator and increase its service life. The collection of heated liquid 4 through the circulation pump 14 is connected to the heating system and is equipped with temperature sensors EVCO NTC TMF and level Aries of the remote control, which are not shown in the drawing. The housing 1 and the rotors 5 of the heat generator are made of ordinary steel and coated by spraying with zirconium oxide.

Рассмотрим работу многофункционального вихревого теплогенератора по его первому варианту (Фиг.1). Теплогенератор работает следующим образом. После заполнения теплосети и закрытого корпуса 1 теплогенератора через входные патрубки 2 рабочей жидкостью (водой) включаются электродвигатели 11 приводов 10, приводящие в движение турбины 7 вместе с дисками 6 и жидкостью. Пройдя через турбины 7 с двух сторон и конически-цилиндрические отверстия 12 дисков 6, потоки жидкости делятся на множество мощных струй на каждом диске 6 и направляются навстречу друг другу, а затем после столкновения этих потоков отбрасываются за счет центробежной силы в перпендикулярном направлении между вращающимися в противоположных направлениях дисками 6 с пальцами 13. Пройдя обработку между рядами пальцев 13 дисков 6, жидкость за счет центробежной силы отбрасывается на стенку корпуса 1, а затем поступает через патрубок 3 в сборник жидкости 4, включенный в тепломагистраль, через циркуляционный насос 14.Consider the operation of a multifunctional vortex heat generator according to its first embodiment (Figure 1). The heat generator operates as follows. After filling the heating network and the closed housing 1 of the heat generator through the inlet pipes 2 with a working fluid (water), the motors 11 of the actuators 10 are turned on, driving the turbine 7 together with the disks 6 and the liquid. Having passed through the turbines 7 from two sides and the conical-cylindrical openings 12 of the disks 6, the liquid flows are divided into many powerful jets on each disk 6 and are directed towards each other, and then after the collision of these flows are discarded due to centrifugal force in the perpendicular direction between the rotating in opposite directions by disks 6 with fingers 13. Having passed the processing between the rows of fingers 13 of disks 6, the liquid is discarded due to centrifugal force to the wall of the housing 1, and then flows through the pipe 3 into the collector 4, included in the heating main, through the circulation pump 14.

В полости между дисками 6 с пальцами 13 образуются мощные вихревые потоки жидкости от центра к периферии дисков 6, что усиливает процесс кавитации. В результате внутри вихря образуется область разряжения, в которой происходит возникновение кавитационных пузырьков, а в областях повышенного давления во встречных потоках микропузырьки “лопаются” не у стенок дисков 6, а внутри потока жидкости с быстрым выделением энергии в тепловом инфракрасном диапазоне, не разрушая при этом диски 6 с пальцами 13. Регулирование температурного режима нагретой жидкости в сборнике 4 осуществляется включением-выключением электродвигателей 11 по сигналам датчика температуры, установленного в сборнике 4 нагретой жидкости. При достижении теплоносителем максимальной температуры, задаваемой потребителем (не >95°С), электродвигатели 11 выключаются, при охлаждении теплоносителя (воды) до минимальной заданной температуры (не <65°С) электродвигатели 11 включаются. При достижении верхнего или нижнего уровня в сборнике 4 сигнал от датчика уровня поступает оператору тепломагистрали. За отопительный сезон в среднем теплогенератор работает 25-30% времени.In the cavity between the disks 6 with the fingers 13, powerful vortex fluid flows form from the center to the periphery of the disks 6, which enhances the cavitation process. As a result, a vacuum region is formed inside the vortex, in which cavitation bubbles appear, and in the areas of high pressure in the opposing flows, the microbubbles “burst” not at the walls of the disks 6, but inside the liquid flow with fast energy release in the thermal infrared range, without destroying disks 6 with fingers 13. The temperature control of the heated liquid in the collector 4 is controlled by turning on and off the electric motors 11 according to the signals of the temperature sensor installed in the collector 4 on heated fluid. When the coolant reaches the maximum temperature set by the consumer (not> 95 ° C), the motors 11 are turned off, when the coolant (water) is cooled to the minimum set temperature (not <65 ° C), the motors 11 are turned on. Upon reaching the upper or lower level in the collection 4, the signal from the level sensor is supplied to the heating main operator. During the heating season, the average heat generator runs 25-30% of the time.

По сравнению с прототипом предлагаемый вариант конструкции многофункционального вихревого теплогенератора обеспечивает более быстрый нагрев жидкости, прост в изготовлении, надежен в эксплуатации и может использоваться для измельчения, смешения, активации, деструкции жидких и сыпучих компонентов.Compared with the prototype, the proposed design of the multifunctional vortex heat generator provides faster heating of the liquid, is easy to manufacture, reliable in operation and can be used for grinding, mixing, activation, destruction of liquid and bulk components.

Рассмотрим работу многофункционального вихревого теплогенератора по его второму варианту (Фиг.2).Consider the work of a multifunctional vortex heat generator in its second embodiment (Figure 2).

Теплогенератор работает аналогичным образом, как и теплогенератор по первому варианту (Фиг.1), но со следующим принципиальным отличием. Принципиальное отличие заключается в том, что пальцы 13 (Фиг.2) дисков 6 роторов 5, выполнены в виде эллипсоидных пальцев-лопаток, перфорированных сквозными конически-цилиндрическими отверстиями 15 и закреплены на дисках 6 так, что отверстия 15 пальцев-лопаток 13 направлены по ходу вращения дисков 6 и при вращении дисков 6 создают сверхмощные зоны сжатия и разряжения внутри потока жидкости, что резко сокращает время нагрева жидкости, а наличие устройства 16 для регулирования частоты вращения электродвигателей 11 с помощью частотного преобразователя позволяет создавать оптимальный режим нагрева жидкости.The heat generator works in the same way as the heat generator according to the first embodiment (Figure 1), but with the following fundamental difference. The fundamental difference is that the fingers 13 (Figure 2) of the disks 6 of the rotors 5 are made in the form of ellipsoidal fingers-blades, perforated through through conical-cylindrical holes 15 and are mounted on the disks 6 so that the holes 15 of the fingers-blades 13 are directed along during the rotation of the disks 6 and during the rotation of the disks 6 create super-powerful zones of compression and discharge inside the fluid flow, which drastically reduces the heating time of the fluid, and the presence of a device 16 for controlling the speed of the motors 11 using frequency converters A allows you to create optimum fluid heating.

Рассмотрим работу многофункционального вихревого теплогенератора по третьему варианту (Фиг.3).Consider the work of a multifunctional vortex heat generator according to the third embodiment (Figure 3).

Теплогенератор работает аналогичным образом как теплогенератор по первому варианту (Фиг.1), но со следующим отличием. Отличие заключается в том, что теплогенератор снабжен блоком управления 17 (Фиг.3), с помощью которого осуществляется плавный пуск электродвигателей 11. Перед пуском теплогенератора в работу на блоке управления 17 устанавливаются верхний (не >95°С) и нижний (не <65°С) пределы температур жидкости. При достижении температуры жидкости в сборнике 4 верхнего предела электродвигатели 11 отключаются, а при достижении нижнего предела плавно включаются. Покрытие внутренней поверхности корпуса 1 и рабочих элементов роторов 5, валов 8, турбин 7, дисков 6, пальцев 11 износоустойчивой керамикой (оксидом циркония) значительно увеличивает срок работоспособности теплогенератора.The heat generator works in a similar way as a heat generator according to the first embodiment (Figure 1), but with the following difference. The difference lies in the fact that the heat generator is equipped with a control unit 17 (Figure 3), with the help of which the electric motors 11 are smoothly started. Before starting the heat generator in operation, the upper (not> 95 ° С) and lower (not <65 ° C) the temperature limits of the liquid. When the temperature of the liquid in the collector 4 of the upper limit is reached, the electric motors 11 are turned off, and when the lower limit is reached, they smoothly turn on. Coating the inner surface of the housing 1 and the working elements of the rotors 5, shafts 8, turbines 7, disks 6, fingers 11 with wear-resistant ceramics (zirconium oxide) significantly increases the life of the heat generator.

По сравнению с прототипом предлагаемые варианты многофункционального вихревого теплогенератора обеспечивают более высокую скорость нагрева жидкости, упрощение конструкции (в прототипе присутствуют сложная система патрубков, редуктор в виде ременной передачи и малая ремонтопригодность) с одновременным повышением надежности в работе и расширении области применения в других отраслях промышленности.Compared with the prototype, the proposed options for a multifunctional vortex heat generator provide a higher fluid heating rate, simplification of the design (the prototype has a complex nozzle system, a belt drive gearbox and low maintainability) with a simultaneous increase in operational reliability and expansion of the field of application in other industries.

Claims

1. A multifunctional vortex heat generator, comprising a closed housing with nozzles for supplying a heated fluid and removing heated fluid, rotors mounted inside the housing, made in the form of two disks mounted on independent shafts having independent drives and having the ability to rotate towards each other, characterized in which contains suction turbines that are rigidly fixed to independent shafts together with rotor disks, and in the rotor disks, opposite the installed turbines, squo conical-cylindrical openings directed into the cavity between the disks, the rows of fingers are rigidly mounted radially circumferentially radially around the circumference of the fingers, the fingers being made so that the rows of fingers of one disc freely enter with a gap between the rows of fingers of the second disc, and the conical-cylindrical openings one disk is located opposite the conical-cylindrical holes of the other disk and each disk with a turbine is equipped with a separate pipe, which are pipes for supplying a heated fluid.

2. A multifunctional vortex heat generator comprising a closed housing with nozzles for supplying a heated fluid and removing heated fluid, rotors installed inside the housing, made in the form of two disks mounted on independent shafts having independent drives, and having the ability to rotate towards each other, characterized in that contains suction turbines that are rigidly fixed to independent shafts together with rotor disks, and in the rotor disks, opposite the installed turbines, squo knowing conical-cylindrical openings directed into the cavity between the disks, rows of fingers made in the form of ellipsoidal fingers-blades perforated through the conical-cylindrical openings are rigidly mounted radially higher around the radius and mounted on the disks so that the openings in the fingers the blades are directed along the rotation of the rotor disks and the rows of finger-blades of one disk freely enter with a gap between the rows of finger-blades of the second disk, and each electric motor is equipped with a device for sizing speed.

3. A multifunctional vortex heat generator comprising a closed housing with nozzles for supplying a heated fluid and a drain of heated fluid, a collection of heated fluid, rotors installed inside the housing, made in the form of two disks mounted on independent shafts having independent drives and having the ability to rotate towards each other friend, characterized in that it contains suction turbines that are rigidly fixed on independent shafts together with rotor disks, and in rotor disks, opposite installed turbines, the circles are made through conical-cylindrical holes directed into the cavity between the disks, the rows of fingers are rigidly mounted radially around the circumference of the radial circumference of the fingers, the fingers being made so that the rows of fingers of one disk freely enter the gap between the rows of fingers of the second disk, and the cylindrical openings of one disk are located opposite the conical-cylindrical openings of the other disk and each disk with a turbine is equipped with a separate nozzle, which are nozzles for supplying a heated fluid and the entire inner surface of the housing and the outer surface of the turbine discs with the fingers, and drive shafts positioned within the housing, the wear are covered with ceramics, and outputs motor rotor drives fluid collection heated temperature sensor are connected to respective inputs of the control unit.