RU61015U1

RU61015U1 - CAVITATION-VORTEX HEAT GENERATOR

Info

Publication number: RU61015U1
Application number: RU2006130470/22U
Authority: RU
Inventors: Владимир Михайлович Кузаконь; Виктор Анатольевич Митяев
Original assignee: Владимир Михайлович Кузаконь; Виктор Анатольевич Митяев
Priority date: 2006-08-23
Filing date: 2006-08-23
Publication date: 2007-02-10

Abstract

В кавитационно-вихревом теплогенераторе, содержащем корпус, состоящий из двух полукорпусов 1, 2 и имеющий патрубок 3 подвода нагреваемой жидкости и патрубок 4 отвода нагретой жидкости, статор 5, двухдисковый ротор 6, средства 7 образования вихревых потоков жидкости, выполненные в статоре и роторе, и привод 8 ротора, диски ротора выполнены в виде жестко связанных по большему или меньшему общему основанию двух усеченных конусов, установленных в ответных конических полостях статора, а средства образования вихревых потоков жидкости выполнены на обращенных друг к другу образующих статора и ротора в виде углублений диаметром 9-20 мм, глубиной 6-8 мм и расстоянием между соседними углублениями, составляющим 1,6-1,7d, где d - диаметр углубления. Взаимодействие углублений статора и ротора приводит к непрерывному образованию зон высокого и низкого давления в вихревых потоках жидкости, что способствует мгновенному повышению температуры последней. Теплогенератор обладает высокой надежностью, прост в изготовлении и обслуживании при значительно сниженном потреблении электроэнергии в процессе эксплуатации. 5 з.п.ф., фиг.1 чертежей.In a cavitation-vortex heat generator containing a housing consisting of two half-shells 1, 2 and having a nozzle 3 for supplying a heated fluid and a nozzle 4 for removing the heated fluid, a stator 5, a two-disk rotor 6, means 7 for generating vortex fluid flows, made in the stator and rotor, and rotor drive 8, the rotor disks are made in the form of two truncated cones rigidly connected at a greater or lesser common base installed in the reciprocal conical stator cavities, and the means for the formation of vortex fluid flows are made on facing each other forming a stator and a rotor in the form of recesses with a diameter of 9-20 mm, a depth of 6-8 mm and a distance between adjacent recesses of 1.6-1.7d, where d is the diameter of the recess. The interaction of the stator and rotor recesses leads to the continuous formation of high and low pressure zones in the vortex fluid flows, which contributes to an instant increase in the temperature of the latter. The heat generator is highly reliable, easy to manufacture and maintain with significantly reduced energy consumption during operation. 5 cpf, figure 1 drawings.

Description

Полезная модель относится к области теплоэнергетики и может быть использована в устройствах нагрева жидкости для отопления домов, зданий, сооружений, для различных технологических и бытовых нужд.The utility model relates to the field of power engineering and can be used in fluid heating devices for heating homes, buildings, structures, for various technological and domestic needs.

Известны устройства для получения тепловой энергии, использующие изменения физико-механических параметров жидкостей в части объема и давления.Known devices for generating thermal energy using changes in the physico-mechanical parameters of liquids in terms of volume and pressure.

Известно устройство для нагрева жидкости, которое содержит циклон в качестве ускорителя жидкости, насос, соединенные с теплогенератором посредством инжекционного патрубка, систему теплообмена, перфорированную вставку в виде перегородки, выполненную из изоляционного материала [1].A device for heating a liquid is known, which contains a cyclone as a liquid accelerator, a pump connected to a heat generator by means of an injection pipe, a heat exchange system, a perforated insert in the form of a partition made of insulating material [1].

Устройство направлено на повышение эффективности нагрева.The device is aimed at increasing the heating efficiency.

Недостатком устройства является сложность конструкции, использование электроизоляционных The disadvantage of this device is the design complexity, the use of electrical insulation

материалов, подача жидкости в генератор с избыточным давлением, недостаточная эффективность нагрева.materials, fluid supply to the generator with excessive pressure, insufficient heating efficiency.

Известен насос-теплогенератор, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, внутри которого установлено роторное колесо, выполненное в виде диска, вращающегося от привода, имеющего внутреннюю полость с лопатками и периферийную часть с каналами, в которой выполнены аксиальные цилиндрические резонаторы [2].Known heat pump, containing a housing with inlet and outlet nozzles, inside of which is installed a rotor wheel made in the form of a disk rotating from a drive having an internal cavity with blades and a peripheral part with channels in which axial cylindrical resonators are made [2].

Недостатком этого устройства, как и устройства по [1], является сложность конструкции и, как следствие, высокая трудоемкость изготовления.The disadvantage of this device, like the device according to [1], is the complexity of the design and, as a consequence, the high complexity of manufacturing.

Известен кавитационно-вихревой теплогенератор, содержащий корпус, имеющий патрубки подвода нагреваемой жидкости и отвода нагретой жидкости, расположенные внутри корпуса перфорированные статор и ротор, нагнетательный насос, привод ротора, при этом статор и ротор выполнены в виде дисков, перфорированных сквозными отверстиями, которые служат в качестве средства образования вихревых потоков жидкости. Статор может иметь один или несколько кольцевых дисков, а ротор выполнен в виде двух дисков, установленных с зазором друг относительно друга, смонтированных на независимых валах, имеющих независимые приводы, которые вращаются навстречу друг другу [3]. Теплогенератор по Known cavitation-vortex heat generator, comprising a housing having nozzles for supplying a heated fluid and the removal of heated fluid, perforated stator and rotor located inside the housing, a discharge pump, rotor drive, while the stator and rotor are made in the form of disks perforated through holes that serve in as a means of formation of vortex fluid flows. The stator may have one or more ring disks, and the rotor is made in the form of two disks mounted with a gap relative to each other, mounted on independent shafts having independent drives that rotate towards each other [3]. Heat generator

совокупности существенных признаков наиболее близок к заявляемой полезной модели и принят в качестве прототипа.the set of essential features is closest to the claimed utility model and adopted as a prototype.

Устройство решает задачу эффективного нагрева, используя переход кинетической энергии в тепловую, а также энергию сопутствующего фактора - кавитации. Однако применение вращающихся валов с независимыми приводами влечет за собой высокую энергоемкость процесса и конструктивно усложняет устройство.The device solves the problem of efficient heating, using the transition of kinetic energy into heat, as well as the energy of a concomitant factor - cavitation. However, the use of rotating shafts with independent drives entails a high energy intensity of the process and structurally complicates the device.

При этом с увеличением числа роторных дисков значительно усложняются и условия балансировки последних.Moreover, with an increase in the number of rotor disks, the conditions for balancing the latter are significantly more complicated.

Полезная модель направлена на решение задачи получения тепловой энергии из жидкости в теплогенераторе с дисковым ротором со значительной экономией электроэнергии путем создания зон разрежения и зон высокого давления на статических и вращающихся конусных поверхностях теплогенератора.The utility model is aimed at solving the problem of obtaining thermal energy from a liquid in a heat generator with a disk rotor with significant energy savings by creating rarefaction zones and high pressure zones on static and rotating conical surfaces of the heat generator.

Задача решается тем, что в кавитационно-вихревом теплогенераторе, содержащем корпус, имеющий патрубки для подвода нагреваемой жидкости и отвода нагретой жидкости, статор и состоящий из двух дисков ротор, установленные с зазором друг относительно друга, средства образования вихревых потоков жидкости, выполненные на статоре и роторе, привод The problem is solved in that in a cavitation-vortex heat generator containing a housing having nozzles for supplying a heated fluid and removing a heated fluid, a stator and a rotor consisting of two disks installed with a gap relative to each other, means for generating vortex fluid flows made on the stator and rotor drive

ротора, согласно полезной модели диски ротора выполнены в виде жестко связанных по одному из общих оснований двух усеченных конусов, установленных в ответных конических полостях статора, а средства образования вихревых потоков жидкости размещены на обращенных друг к другу образующих статора и ротора.According to a useful model of the rotor, the rotor disks are made in the form of two truncated cones rigidly connected along one of the common bases installed in the reciprocal conical stator cavities, and the means of formation of vortex fluid flows are placed on the stator and rotor generators facing each other.

Целесообразно средства образования вихревых потоков жидкости выполнить в виде углублений, равномерно расположенных друг над другом на конических поверхностях статора и ротора, при этом объем углубления на роторе выполнить равным или превышающим объем углубления на статоре.It is advisable that the means of formation of vortex fluid flows be made in the form of recesses uniformly located one above the other on the conical surfaces of the stator and rotor, while the volume of the recess on the rotor is equal to or greater than the volume of the recess on the stator.

Целесообразно углубления выполнить круглой формы диаметром 9-20 мм, глубиной 2-6 мм и расстоянием между соседними углублениями, составляющим 1,6-1,7d, где d - диаметр углублений.It is advisable to make the recesses round in shape with a diameter of 9-20 mm, a depth of 2-6 mm and a distance between adjacent recesses of 1.6-1.7d, where d is the diameter of the recesses.

Целесообразно углубления выполнить с переменной глубиной, под углом наклона их донных поверхностей к образующим статора и ротора, составляющим 25-40°.It is advisable to carry out the recesses with a variable depth, at an angle of inclination of their bottom surfaces to the stator and rotor generators of 25-40 °.

Целесообразно корпус выполнить в виде двух полу корпусов.It is advisable to make the case in the form of two floor buildings.

Целесообразно средства образования вихревых потоков жидкости выполнить на ступенчатых поверхностях статора и ротора.It is advisable to carry out the means of formation of vortex fluid flows on the stepped surfaces of the stator and rotor.

При использовании полезной модели может быть получен технический результат, выражающийся в возможности значительного сокращения энергозатрат при эксплуатации теплогенератора, что обусловлено созданием зон высокого и низкого давления в вихревых потоках нагреваемой жидкости, ускоряющих процесс нагрева, а также установкой обоих дисков ротора на едином валу привода последнего.When using the utility model, a technical result can be obtained, expressed in the possibility of a significant reduction in energy consumption during operation of the heat generator, which is due to the creation of high and low pressure zones in the vortex flows of the heated fluid, accelerating the heating process, as well as the installation of both rotor disks on a single drive shaft of the latter.

Другие преимущества заявляемой полезной модели будут видны из описания и чертежей, где на фиг.1 показан продольный разрез теплогенератора с соединением дисков ротора по общему меньшему основанию, на фиг.2, 3 - варианты выполнения углублений на роторе и статоре, на фиг.4 - вариант выполнения углублений на ступенчатой образующей статора и ротора, на фиг.5 - вид фиг.1 с соединением дисков ротора по общему большему основанию.Other advantages of the claimed utility model will be visible from the description and drawings, in which Fig. 1 shows a longitudinal section of a heat generator with a connection of rotor disks along a common smaller base, in Figs. 2, 3 - embodiments of depressions on the rotor and stator, in Fig. 4 - an embodiment of the recesses on the stepped generatrix of the stator and rotor, Fig. 5 is a view of Fig. 1 with the connection of the rotor disks along a common larger base.

Теплогенератор содержит корпус, состоящий из двух полукорпусов 1,2, в которых выполнены патрубок 3 подвода нагреваемой жидкости и патрубок 4 отвода нагретой жидкости соответственно, статор 5 и ротор, два диска 6 которого выполнены в виде жестко связанных по общему меньшему или большему основаниям двух усеченных конусов, установленных в ответных конических полостях статора с зазором величиной 0,4-1,5 мм, средства образования вихревых потоков The heat generator comprises a housing consisting of two half-shells 1,2, in which a nozzle 3 for supplying a heated fluid and a nozzle 4 for discharging a heated fluid, respectively, a stator 5 and a rotor, two disks 6 of which are made in the form of two truncated rigidly connected along a common smaller or larger base, are made cones installed in reciprocal conical stator cavities with a gap of 0.4-1.5 mm, means of the formation of vortex flows

жидкости, выполненные в виде углублений 7, равномерно расположенных друг над другом на конических поверхностях статора и ротора, привод 8, на валу 9 которого жестко закреплены оба диска 6 ротора. Статор 5 снабжен краном 10 для выпуска воздуха (краном Маевского) и канавкой 11, выполненной между углублениями 7 и совмещенной с краном 10. С патрубком 3 подвода нагреваемой жидкости связана полость 12, а с патрубком 4 отвода нагретой жидкости связана полость 13 теплогенератора. Углубления 7 могут иметь круглую форму диаметром 9-20 мм, глубиной 6-8 мм, при этом расстояние между соседними углублениями на образующих статора и ротора составляет 1,6-1,7d, где d - диаметр углублений. Донные поверхности 14 углублений 7 могут быть наклонены к образующим статора и ротора, под углом а, величиной 25-40° (фиг.2, 3) для создания переменной глубины в средствах образования вихревых потоков нагреваемой жидкости, которые могут быть размещены на ступенчатых поверхностях статора и ротора (фиг.4), при этом во всех вариантах выполнения и размещения углублений, объем последних, выполненных на роторе, может превышать или быть равным объему углублений статора, α угол наклона конусных поверхностей статора и ротора выполнен превышающим угол трения.fluids made in the form of recesses 7, evenly arranged one above the other on the conical surfaces of the stator and rotor, a drive 8, on the shaft 9 of which both rotor disks 6 are rigidly fixed. The stator 5 is equipped with a valve 10 for discharging air (a Mayevsky crane) and a groove 11 made between the recesses 7 and combined with the valve 10. A cavity 12 is connected to the pipe 3 for supplying the heated liquid, and the cavity 13 of the heat generator is connected to the pipe 4 for the discharge of the heated liquid. The recesses 7 may have a circular shape with a diameter of 9-20 mm, a depth of 6-8 mm, while the distance between adjacent recesses on the stator and rotor generators is 1.6-1.7d, where d is the diameter of the recesses. The bottom surface 14 of the recesses 7 can be tilted to the generators of the stator and rotor, at an angle a, of 25-40 ° (FIGS. 2, 3) to create a variable depth in the means of formation of eddy flows of the heated fluid, which can be placed on the stepped surfaces of the stator and the rotor (figure 4), while in all embodiments of the execution and placement of the recesses, the volume of the latter made on the rotor may exceed or be equal to the volume of the stator recesses, α the angle of inclination of the conical surfaces of the stator and rotor is made greater than the angle tr Nia.

Теплогенератор работает следующим образом. Нагреваемая жидкость подается в полость 12 по расположенному на корпусе патрубку 3 и по кольцевому зазору 15 между статором 5 и ротором 6 попадает в углубления 7 статора. В процессе вращения ротора 6 образуются вихревые потоки жидкости, перемещающиеся к полости 13 и патрубку 4, одновременно в моменты совмещений заполненных жидкостью углублений 7 статора с порожними углублениями ротора происходит резкое снижение давления в жидкости с образованием зоны разрежения, а при последующем смещении углублений ротора относительно таковых на статоре происходит резкое увеличение давления, и такие циклы смены зон давлений повторяются многократно, что приводит к мгновенному повышению температуры жидкости в процессе ее поступления к патрубку 4 и далее в систему горячего водоснабжения и отопления.The heat generator operates as follows. The heated fluid is supplied into the cavity 12 along the pipe 3 located on the housing and along the annular gap 15 between the stator 5 and the rotor 6 enters the recesses 7 of the stator. During the rotation of the rotor 6, vortex flows of fluid are formed, moving to the cavity 13 and the nozzle 4, at the same time, when the stator recesses 7 are filled with liquid and the recesses of the rotor are combined, the pressure in the liquid drops sharply to form a rarefaction zone, and with subsequent displacement of the rotor recesses relative to those a sharp increase in pressure occurs on the stator, and such pressure zone change cycles are repeated many times, which leads to an instantaneous increase in the temperature of the liquid during e e receipts to pipe 4 and further to the hot water supply and heating system.

Опытный образец теплогенератора прошел испытания, которые подтвердили его высокую надежность, простоту изготовления и обслуживания при значительно сниженном энергопотреблении.The prototype of the heat generator passed tests that confirmed its high reliability, ease of manufacture and maintenance with significantly reduced energy consumption.

Claims

1. Cavitation-vortex heat generator, comprising a housing having nozzles for supplying a heated fluid and removing the heated fluid, a stator and two rotor disks installed with a gap relative to each other, means for the formation of vortex fluid flows, made in the stator and rotor, the rotor drive characterized in that the rotor disks are made in the form of two truncated cones rigidly connected along one of the common bases installed in the reciprocal conical stator cavities, and the means for the formation of vortex flows bone placed on the facing generators of the stator and rotor.

2. The heat generator according to claim 1, characterized in that the means for the formation of vortex fluid flows are made in the form of recesses uniformly located one above the other on the conical surfaces of the stator and rotor, while the volume of the recess on the rotor is equal to or greater than the volume of the recess on the stator.

3. The heat generator according to claim 2, characterized in that the recesses are round in shape, their diameter is 9-20 mm, the depth is 2-6 mm, and the distance between adjacent recesses is 1.6-1.7d, where d is the diameter recesses.

4. The heat generator according to claim 2, characterized in that the recesses have a variable depth, while the angle of inclination of their bottom surfaces to the generators of the rotor and stator is 25-40 °.

5. The heat generator according to claim 1, characterized in that the housing is made in the form of two half-shells.

6. The heat generator according to claim 1, characterized in that the means for the formation of vortex fluid flows are made on the stepped surfaces of the stator and rotor.