RU25929U1

RU25929U1 - PUMP HEAT GENERATOR

Info

Publication number: RU25929U1
Application number: RU2002112674/20U
Authority: RU
Inventors: Р.М. Газизов; Р.Т. Галеев; Р.А. Хусаинов
Original assignee: Газизов Раиль Мирзиевич
Priority date: 2002-05-14
Filing date: 2002-05-14
Publication date: 2002-10-27

Abstract

1. Насос-теплогенератор, содержащий полый корпус с консольно закрепленным внутри него на валу привода вращения ротором, всасывающим патрубком, расположенным соосно ротору и противоположно последнему, и нагнетательным патрубком, отличающийся тем, что полый корпус содержит статор в виде концентрически расположенных по меньшей мере двух перфорированных колец, образующих между собой кольцевые зазоры, а ротор выполнен в виде диска, снабженного по меньшей мере одним перфорированным кольцом, при этом перфорированное кольцо или перфорированные кольца ротора размещены в кольцевых зазорах между перфорированными кольцами статора также с зазором, а нагнетательный патрубок выполнен радиально корпусу.2. Насос-теплогенератор по п.1, отличающийся тем, что перфорированные кольца ротора и статора размещены с возможностью периодического совмещения их перфорационных отверстий при вращении ротора.3. Насос-теплогенератор по п.1 или 2, отличающийся тем, что периферийное перфорированное кольцо статора размещено между внутренней поверхностью полого корпуса и поверхностью перфорированного кольца ротора.1. A heat pump comprising a hollow casing with a rotor cantileverly mounted inside it on a rotational drive shaft, a suction pipe located coaxially with the rotor and opposite to the last, and a discharge pipe, characterized in that the hollow body contains a stator in the form of at least two concentrically arranged perforated rings forming annular gaps between themselves, and the rotor is made in the form of a disk equipped with at least one perforated ring, while the perforated ring or perforated e rotor ring placed in the annular gaps between the perforated ring of the stator and with a gap, and the discharge pipe is formed radially korpusu.2. A heat pump according to claim 1, characterized in that the perforated rings of the rotor and stator are placed with the possibility of periodically combining their perforations during rotation of the rotor. A heat pump according to claim 1 or 2, characterized in that the peripheral perforated stator ring is located between the inner surface of the hollow body and the surface of the perforated rotor ring.

Description

j-; оГ -5:; jvji (г : НАСОС-ТЕПЛОГЕНЕРАТОРj-; og -5 :; jvji (g: PUMP HEAT GENERATOR

Заявляемое техническое решение относится к конструкциям насосовтеплогенераторов, которые используются преимущественно в автономных замкнутых системах теплоснабжения жилых, общественных и промышленных зданий, а также для нагрева жидкостей в технологических системах.The claimed technical solution relates to the designs of heat generator pumps, which are used mainly in autonomous closed systems for heat supply of residential, public and industrial buildings, as well as for heating liquids in technological systems.

Известны конструкции насосов-теплогенераторов, имеющих полый корпус с всасывающим патрубком для подвода нагреваемой жидкости и нагнетательным патрубком для отвода нагретой жидкости и расположенные внутри корпуса ротор в виде центробежного колеса с отверстиями по периферии и статор с отверстиями, установленный коаксиально ротору, причем центробежное колесо выполнено двухпоточным, отличающиеся тем, что отверстия в роторе выполнены в виде круглоцилиндрических насадков Вентури, а отверстия в статоре - в виде внезапно расширяющихся насадков (пат.РФ №2159901, F 24 J 3/00, 2000) или отверстия в роторе выполнены в виде коноидальных насадок, сужающихся в сторону статора, а отверстия в статоре - в виде внезапно расширяющихся насадков с переходом в конические расходящиеся насадки с углом расширения 90° (пат.РФ №2160417, F 24 J 3/00, 2000).Known designs of heatgenerator pumps having a hollow body with a suction pipe for supplying a heated fluid and a discharge pipe for draining heated fluid and a rotor located inside the body in the form of a centrifugal wheel with holes along the periphery and a stator with holes mounted coaxially to the rotor, the centrifugal wheel being double-threaded , characterized in that the holes in the rotor are made in the form of round-cylinder venturi nozzles, and the holes in the stator are in the form of suddenly expanding nasa Dkov (Pat. RF №2159901, F 24 J 3/00, 2000) or holes in the rotor are made in the form of conoidal nozzles, tapering towards the stator, and holes in the stator are in the form of suddenly expanding nozzles with transition into conical diverging nozzles with an angle expansion 90 ° (Pat. RF №2160417, F 24 J 3/00, 2000).

Недостатком известных насосов-теплогенераторов является сложность их изготовления.A disadvantage of the known heat pump is the complexity of their manufacture.

Наиболее близок к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату насос-теплогенератор (пат.РФ №2084773, F 24 J 3/00, 1997), имеющий полый корпус с всасывающим патрубком для подвода нагреваемой и нагнетательным патрубком для отвода нагретой жидкости и консольно подвешенный внутри корпуса на валу привода вращения полый ротор, оснащенный по меньшей мере одним средством воздействия на жидкость для ее нагрева; причем всасывающий патрубокClosest to the proposed technical essence and the achieved result is a heat pump (Pat. RF No. 2084773, F 24 J 3/00, 1997), having a hollow body with a suction pipe for supplying a heated and discharge pipe for draining heated liquid and cantilever suspended inside housing on the shaft of the drive of rotation of the hollow rotor, equipped with at least one means of influencing the liquid to heat it; moreover, the suction pipe

MnK:F24J3/00 MnK: F24J3 / 00

расположен соосно ротору и присоединен к корпусу со стороны, противоположной валу привода вращения, нагнетательный патрубок присоединен к корпусу тангенциально, полость ротора выполнена из двух сообщающихся между собой и с полостью корпуса частей, первая из которых по ходу жидкости представляет собой глухое центральное отверстие, ориентированное напротив выхода из всасывающего патрубка, а вторая имеет вид по меньшей мере одного, направленного от центра к периферии ротора, канала, выход которого имеет угловое смещение относительно входа в направлении, противоположном направлению вращения ротора, а средство воздействия на жидкость для ее нагрева выполнено в виде по меньшей мере одного отходящего от каждого канала углубления кармана в периферийной части тела ротора.located coaxially with the rotor and attached to the housing from the side opposite to the rotation drive shaft, the discharge pipe is tangentially connected to the housing, the rotor cavity is made of two parts communicating with each other and with the housing cavity, the first of which is a blind central hole oriented opposite exit from the suction nozzle, and the second has the form of at least one directed from the center to the periphery of the rotor, a channel whose outlet has an angular displacement relative to the input and in a direction opposite to the rotational direction of the rotor, and means of acting on the fluid being heated is in the form of at least one exhaust channel recess of each pocket in the peripheral portion of the rotor body.

Известный насос-теплогенератор недостаточно эффективен, так как отсосу жидкости из карманов, выполненных глухими, препятствует атмосферное давление.The known heat pump is not efficient enough, since the atmospheric pressure prevents the suction of fluid from deaf pockets.

Решаемая предлагаемым изобретением задача и ожидаемый технический результат заключаются в повышении эффективности насосатеплогенератора при упрощении его конструкции. Мощность предлагаемого насоса-теплогенератора варьируется в широком интервале. Конструкция устройства рациональна и экономична.Solved by the invention, the task and the expected technical result are to increase the efficiency of the heat pump while simplifying its design. The power of the proposed heat pump varies over a wide range. The design of the device is rational and economical.

Поставленная задача решается тем, что в предлагаемом насосетеплогенераторе, содержащем полый корпус с консольно закрепленным внутри него на валу привода вращения ротором, всасывающим патрубком, расположенным соосно ротору и противоположно последнему, и нагнетательным патрубком, полый корпус содержит статор в виде концентрически расположенных по меньшей мере двух перфорированных колец, образующих между собой кольцевые зазоры, а ротор выполнен в виде диска, снабженного по меньшей мере одним перфорированным кольцом, при этом перфорированное кольцо или перфорированные кольца ротора размещены в кольцевых зазорах между перфорированнымиThe problem is solved in that in the proposed pump heat generator comprising a hollow body with a rotor cantileverly mounted inside it on the rotational drive shaft, a suction pipe located coaxially with the rotor and opposite to the last, and a discharge pipe, the hollow body contains a stator in the form of at least two concentrically arranged perforated rings forming annular gaps between themselves, and the rotor is made in the form of a disk equipped with at least one perforated ring, while perforated This ring or perforated rotor rings are located in the annular gaps between the perforated

кольцами статора также с зазором, а нагнетательный патрубок выполнен радиально корпусу. Перфорированные кольца ротора и статора размещены с возможностью периодического совмещения их перфорационных отверстий при вращении ротора. Периферийное перфорированное кольцо статора размещено между внутренней поверхностью полого корпуса и поверхностью перфорированного кольца ротора.the stator rings also with a gap, and the discharge pipe is made radially to the housing. The perforated rings of the rotor and stator are placed with the possibility of periodically combining their perforations during rotation of the rotor. A peripheral perforated stator ring is disposed between the inner surface of the hollow body and the surface of the perforated rotor ring.

Сопоставительный анализ признаков заявляемого технического решения и прототипа позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию «новизна.A comparative analysis of the features of the claimed technical solution and prototype allows us to conclude that the claimed technical solution meets the criterion of "novelty.

Авторам известен нагреватель жидкого теплоносителя (пат.РФ №2094711, F 24 J 3/00, 1997), содержащий камеру с жидкостью, снабженную патрубками подвода и отвода последней и установленный в камере ротор в виде закрепленных на валу перфорированных дисков; при этом в камере дополнительно закреплены пары неподвижных перфорированных дисков, в каждой из которых между последними с образованием зазоров для прохода жидкости установлен соответствующий диск ротора, причем расстояние между парами неподвижных дисков превышает величину упомянутых зазоров. Использование чередующихся подвижных и неподвижных дисков малоэффективно, так как окружная скорость подвижных дисков с уменьшением радиуса вращения стремится к нулю и, следовательно, зоны дисков, близкие к центру вращения, практически не работают. К тому же при применении указанного устройства для теплоснабжения требуется перекачивающий насос.The authors know the liquid heat carrier heater (Pat. RF No. 2094711, F 24 J 3/00, 1997), containing a chamber with a liquid, equipped with nozzles for supplying and discharging the latter and installed in the chamber a rotor in the form of perforated disks fixed to the shaft; at the same time, pairs of stationary perforated disks are additionally fixed in the chamber, in each of which a corresponding rotor disk is installed between the latter with the formation of gaps for fluid passage, and the distance between the pairs of fixed disks exceeds the size of the said gaps. The use of alternating movable and fixed disks is inefficient, since the peripheral speed of the movable disks tends to zero with a decrease in the radius of rotation and, therefore, the disk zones close to the center of rotation practically do not work. In addition, when using the specified device for heat supply, a transfer pump is required.

Предлагаемый насос-теплогенератор (фиг.1) содержит полый корпус 1 с нагнетательным патрубком 2, расположенным радиально полому корпусу 1, и всасывающим патрубком 3, размещенным в днище полого корпуса соосно ротору 4, выполненному в виде диска с закрепленными на нем концентрически расположенными перфорированными по окружности кольцами 5 определенной высоты и с определенной толщиной стенки. Ротор 4 консольно закреплен внутриThe proposed heat pump (Fig. 1) comprises a hollow body 1 with a discharge pipe 2 located radially to the hollow body 1 and a suction pipe 3 located in the bottom of the hollow body coaxially with the rotor 4, made in the form of a disk with concentrically arranged perforated circles of rings 5 of a certain height and with a certain wall thickness. Rotor 4 is cantilevered inside

ПОЛОГО корпуса 1 на валу привода вращения 6, который имеет уплотнение 7 для предотвращения утечки жидкости. При этом перфорированные кольца 5 ротора 4 входят с кольцевыми зазорами между перфорированными кольцами 8 статора, также закрепленными концентрически на днище корпуса. Перфорационные отверстия 9 колец статора, выполненные также по окружности, и перфорационные отверстия 10 колец ротора должны быть конструктивно ориентированы таким образом, чтобы при вращении ротора оси этих отверстий периодически совпадали, а кольцевые зазоры между кольцами ротора и статора должны быть выполнены по возможности минимальными.HOLLOW housing 1 on a rotation drive shaft 6, which has a seal 7 to prevent fluid leakage. In this case, the perforated rings 5 of the rotor 4 enter with annular gaps between the perforated rings 8 of the stator, also fixed concentrically on the bottom of the housing. The perforation holes 9 of the stator rings, also made along the circumference, and the perforation holes 10 of the rotor rings should be structurally oriented so that when the rotor rotates, the axes of these holes periodically coincide, and the annular gaps between the rotor and stator rings should be made as minimal as possible.

Пасос-теплогенератор работает следующим образом.Pasos-heat generator works as follows.

После подключения устройства к системе отопления или горячего водоснабжения его нагнетательным 2 и всасывающим 3 патрубками, выполненными в полом корпусе 1, а вала привода вращения 6 - к валу, например, ветродвигателя, гидравлической турбины или электродвигателя с целью преобразования механической энергии вращения в тепловую ротор 4 приобретает вращательное движение. Отверстия перфорированных колец 5 ротора 4, имеющие определенный геометрический объем, захватывают определенный объем жидкого теплоносителя, при этом половинки цилиндрических поверхностей Б (фиг.2) перфорационных отверстий (условно показаны штрих-пунктирной линией) выполняют функцию лопаток крыльчатки центробежного насоса, что подтверждается испытаниями экспериментального образца насоса-теплогенератора. При совмещении перфорационных отверстий 10 колец 5 ротора с перфорационными отверстиями 9 колец 8 статора под действием центробежных сил возникает струйный поток в каналах, образованных отверстиями колец ротора и статора; в момент мгновенного запирания каналов при выходе отверстий колец ротора из зон отверстий колец статора (время запирания каналов имеет порядок сек) струйные потоки, проходящие через них, перекрываются. При этом в каждомAfter connecting the device to the heating system or hot water supply with its discharge 2 and suction 3 pipes made in the hollow body 1, and the rotation drive shaft 6 - to the shaft, for example, a wind turbine, hydraulic turbine or electric motor with the aim of converting the mechanical energy of rotation into thermal rotor 4 acquires a rotational motion. The holes of the perforated rings 5 of the rotor 4, having a certain geometric volume, capture a certain volume of liquid coolant, while the halves of the cylindrical surfaces B (figure 2) of the perforation holes (conventionally shown by a dashed-dotted line) serve as the impeller blades of a centrifugal pump, which is confirmed by experimental tests sample heat pump. When combining the perforation holes 10 of the rings 5 of the rotor with the perforations of the holes 9 of the rings 8 of the stator under the action of centrifugal forces, a jet stream occurs in the channels formed by the holes of the rings of the rotor and stator; at the moment of instantly locking the channels when the holes of the rotor rings exit the zones of the holes of the stator rings (the time of locking the channels is of the order of seconds), the jet flows passing through them are blocked. Moreover, in each

перекрытом канале резко повышается давление за счет инерционных сил (подобие гидравлического удара), что сопровождается выделением тепла и, соответственно, нагревом теплоносителя. При последующем совмещении перфорационных отверстий колец ротора с перфорационными отверстиями колец статора нагретый жидкий теплоноситель под действием центробежных сил выбрасывается из зоны ее обработки (нагрева) и нагнетается через патрубок 2 в систему отопления, а охлажденная жидкость всасывается насосом-теплогенератором через патрубок 3. Дополнительно выделение тепловой энергии в насосе-теплогенераторе происходит за счет внутрижидкостного трения между поверхностями колец ротора и статора.a blocked channel, the pressure rises sharply due to inertial forces (similar to a water hammer), which is accompanied by heat generation and, accordingly, heating of the coolant. In the subsequent combination of the perforation holes of the rotor rings with the perforation holes of the stator rings, the heated liquid heat carrier is expelled from the processing zone (heating) by the action of centrifugal forces and is pumped through the pipe 2 into the heating system, and the cooled liquid is sucked up by the heat pump through the pipe 3. Additionally, the heat energy in the heat pump is due to intra-fluid friction between the surfaces of the rings of the rotor and stator.

Для получения наибольшего эффекта «запирания каналов и, соответственно, большего количества тепловой энергии за счет максимально возможной эффективности «гидравлических ударов необходимо конструктивно и технологически обеспечить по возможности минимальный зазор между поверхностями колец ротора и статора, без касания их поверхностей друг друга.To obtain the greatest effect of “locking the channels and, consequently, a greater amount of thermal energy due to the maximum possible efficiency of“ hydraulic shocks, it is necessary to constructively and technologically ensure the smallest possible gap between the surfaces of the rotor and stator rings, without touching their surfaces.

Радиальное расположение нагнетательного патрубка относительно полого корпуса для насоса менее эффективно, чем тангенциальное, но, так как основная функция насоса-теплогенератора в нагреве теплоносителя, а не в интенсивной его транспортировке по системе отопления с дополнительными затратами энергии, в предлагаемом устройстве нагнетательный патрубок выполнен радиально корпусу.The radial location of the discharge pipe relative to the hollow body for the pump is less efficient than the tangential one, but since the main function of the heat pump is to heat the coolant and not to transport it intensively through the heating system with additional energy costs, in the proposed device the discharge pipe is made radially to the body .

Преимущества предлагаемого насоса-теплогенератора перед прототипом:The advantages of the proposed heat pump over the prototype:

1. Рационально используется объем корпуса устройства, так как он содержит намного больше очагов обработки (нафева) жидкого теплоносителя (перфорационные отверстия колец ротора и статора).1. The volume of the device case is used rationally, since it contains much more foci of processing (nafeva) of the liquid coolant (perforation holes of the rotor and stator rings).

2.Имеется возможность, варьируя количество перфорированных колец ротора и статора, а, значит, количество очагов обработки, получать различные по мощности насосы-теплогенераторы, не изменяя объем корпуса, при этом изменяя мощность привода вращения вала.2. There is a possibility, by varying the number of perforated rings of the rotor and stator, and, therefore, the number of processing centers, to obtain heat pumps that are different in power, without changing the body volume, while changing the power of the shaft rotation drive.

3.Объем жидкости, прокачиваемой через насос-теплогенератор, подвергается более интенсивной обработке, а, значит, и нагреву за счет большего количества очагов обработки жидкости (перфорационные отверстия колец ротора и статора) на единицу объема, что обеспечивает его более высокую эффективность.3. The volume of fluid pumped through the heat pump is subjected to more intensive processing, and, therefore, heating due to a larger number of fluid treatment centers (perforation holes of the rotor and stator rings) per unit volume, which ensures its higher efficiency.

Claims

1. A heat pump comprising a hollow casing with a rotor cantileverly mounted inside it on a rotational drive shaft, a suction pipe located coaxially with the rotor and opposite to the last, and a discharge pipe, characterized in that the hollow body contains a stator in the form of at least two concentrically arranged perforated rings forming annular gaps between themselves, and the rotor is made in the form of a disk equipped with at least one perforated ring, while the perforated ring or perforated e rotor ring placed in the annular gaps between the stator rings also perforated with a gap, and the discharge pipe casing is formed radially.

2. The heat pump according to claim 1, characterized in that the perforated rings of the rotor and stator are placed with the possibility of periodically combining their perforations during rotation of the rotor.

3. The heat pump according to claim 1 or 2, characterized in that the peripheral perforated stator ring is placed between the inner surface of the hollow body and the surface of the perforated rotor ring.