| початок розділу
Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві |
хитрощі майстру
електроніка фізика технології винаходи |
таємниці космосу
таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу |
  |
| Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання) | |||
Навігація: => |
На головну / Каталог патентів / В розділ каталогу / Назад / |
|
ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2282114
ВИХРОВИЙ ГЕНЕРАТОР ТЕПЛА
Ім'я винахідника: Бритвин Лев Миколайович (RU); Бритвина Тетяна Валеріївна (RU); Щепочкін Олексій Віталійович (RU)
Ім'я патентовласника: Товариство з обмеженою відповідальністю "Науково-виробнича фірма" ТГМ "(RU)
Адреса для листування: 111673, Москва, а / с 13, ТОВ "НВФ" ТГМ "
Дата початку дії патенту: 2004.11.09
Винахід відноситься до теплотехніки, зокрема до нагрівальних пристроїв, що працюють на принципі нагріву рідини за рахунок відбуваються в ній вихрових і кавітаційних процесів, і може бути використано для для нагріву рідини, а і для інтенсифікації процесів в гідросистемах різного призначення. Вихровий генератор тепла містить закрите лопатеве колесо по типу колеса відцентрового насоса, вихід з якого перекритий ободом, що створює на периферії робочого колеса зону високого тиску, яка з торців колеса забезпечена робочими дросселирующим каналами (у вигляді профільованих пазів, отворів, щілин), викидають рідина з великою швидкістю в тангенціальному напрямку під заданим кутом до вектора кутової швидкості в розташовані з торців робочого колеса тороїдальні вихрові камери, повідомлені через додаткові дросселирующие канали з вхідною зоною лопаток робочого колеса. Гідравлічний зв'язок робочих порожнин генератора із зовнішнім гідросистемою відбору тепла переважно здійснюється через вихідний кільцевої канал, розташований навколо обода робочого колеса, і вхідний канал, співвісний вхідного центральному отвору робочого колеса, причому тороїдальні вихрові камери забезпечені додатковими джерелами високочастотного збудження рідини. Таке виконання генератора спрощує конструкцію, покращує її енергетичні та масо-габаритні характеристики, дозволяє використовувати серійно випускаються робочі колеса, деталі та вузли типових відцентрових насосів.
ОПИС ВИНАХОДИ
Винахід відноситься до теплотехніки, зокрема до нагрівальних пристроїв, що працюють на принципі нагріву рідини за рахунок відбуваються в ній вихрових і кавітаційних процесів, але і може бути використано для інтенсифікації хімічних і інших технологічних процесів в гідросистемах різного призначення.
Відомий генератор тепла, що містить вихревую камеру, повідомлену з насосом і забезпечену додатковим контуром циркуляції рідини через вихрову камеру [1].
Недоліком відомого пристрою є його громіздкість і необхідність використання зовнішнього насоса і трубопроводів для його з'єднання з насосом.
Відомий і нагрівальний кавітаційний енергопреобразователь, в якому робоче колесо відцентрового насоса безпосередньо вбудовано в корпус щонайменше однієї вихровий камери, виконаної у вигляді тора, осесимметричного з робочим колесом, що покращує масо-габаритні і енергетичні характеристики пристрою, спрощує конструкцію в цілому. Однак в цьому пристрої вихід рідини з робочого колеса здійснюється через зазор між корпусних деталлю і диском робочого колеса, що ускладнює налагодження пристрою з метою компенсації осьових сил на робочому колесі, а й узгодження робочих гідравлічних параметрів робочого колеса з потужністю приводного двигуна, оскільки зазначений зазор виконується по найбільшому діаметру колеса, і похибки виготовлення корпусу, дисків робочого колеса і опорного вузла вала істотно впливають на прохідний перетин зазору і витрата рідини через колесо [2].
Метою винаходу є подальше спрощення конструкції, зниження її чутливості до похибок виготовлення, більш ефективна розвантаження робочого колеса від осьових зусиль (для підвищення надійності роботи) при варіації робочих параметрів, отримання можливості використання серійних робочих коліс і елементної бази випускаються відцентрових насосів для зниження собівартості виготовлення. Зазначена мета досягається тим, що:
1. Вихровий генератор тепла містить лопатеве робоче колесо відцентрового насоса, вихід якого гідравлічно через щонайменше один, дросселирующий робочий канал повідомлений з щонайменше однієї виконаної в корпусі тороидальной вихровий камерою, розташованою співвісно приводного валу робочого колеса, причому в корпусі і виконана порожнина для розташування робочого колеса і каналів повідомлення генератора із зовнішнім гідросистемою, при цьому вихідна прохідний перетин робочого колеса, обмежене по торцях покривними дисками, перекрито периферійним жорстко пов'язаним з колесом ободом, що створює спільно з покривними дисками замкнуту периферійну порожнину високого тиску, на щонайменше однієї торцевій стінці якої виконані зазначені дросселирующие робочі канали, що виходять в торцеву вихревую камеру.
2. У вихровому генераторі тепла прилегла до осі робочого колеса зона вихровий камери з'єднана з вхідною зоною лопаток робочого колеса через щонайменше один додатковий дросселирующий канал.
3. У вихровому генераторі тепла на робочому колесі в зоні натекания потоку з вихровий камери на покривний диск встановлена додаткова лопаткова система.
4. У вихровому генераторі тепла на периферії покривних дисків робочого колеса виконані віхреобразующіе виступи для відхилення потоку циркуляції в вихровий камері від зони виходу рідини з робочих дросселирующих каналів робочого колеса і освіти в потоці високочастотних коливань тиску.
5. У вихровому генераторі тепла вихідний корпусних канал виконаний гідравлічно повідомленими з додатковою радіальної кільцевої камерою, розташованої навколо робочого колеса в зоні розташування його периферійного обода.
6. У вихровому генераторі тепла робочі дросселирующие канали виконані у вигляді профільованих соплових отворів, що направляють потік рідини щодо вектора окружної швидкості під кутом 90 ° ±
, де лежить в діапазоні 0 ... 55 °, виходячи з умови забезпечення максимальної енергоефективності.
7. У вихровому генераторі тепла вихрові тороїдальні камери виконані з обох сторін закритого покривними дисками робочого колеса і розташовані в зоні діаметрів від (1,1 ... 1,3) Д РК до (0,8 ... 1,2) Д ВХ, де Д РК - периферійний діаметр робочого колеса разом з ободом, а Д ВХ - діаметр вхідного каналу в лопаточную систему робочого колеса.
8. У вихровому генераторі тепла в ядро вихрового потоку тороидальной вихровий камери введені ізольовані від корпусу електроди, повідомлені з джерелом електричної енергії, наприклад імпульсним електрогенератором високої напруги.
 |
 |
На фіг.1 і 2 наведено приклади технічних рішень вихрового генератора тепла відповідно з одне і двома опозитно розташованими тороїдальними вихровими камерами, на фіг.3 і 4 - додаткові варіанти виконання робочих дросселирующих каналів робочого колеса.
Генератор тепла містить лопатеве робоче колесо 1 по типу колеса відцентрового насоса, вихід якого гідравлічно через щонайменше один дросселирующий канал 2 повідомлений з щонайменше однієї виконаної в корпусі 3 тороидальной вихровий камерою 4, розташованої співвісно приводного валу 5 робочого колеса 1. У корпусі 3 і виконана порожнина 6 для розташування колеса 1 і каналів 7 і 8 відповідно для виходу рідини в підключається гідросистему і повернення її з гідросистеми. Вихідна прохідне периферійне перетин колеса 1, обмежене по торцях покривними дисками 9 і 10, перекрито периферійним жорстко пов'язаним з колесом ободом 11, що створює спільно з дисками 9 і 10 замкнуту периферійну порожнину високого тиску 12, торцеві стінки якої забезпечені робочими виходять в торцеву вихревую камеру дросселирующим каналами, виконаними в плоскій щілини, см. фіг.2, або у вигляді окремих профільованих сопел (отворів), см. фіг.2 і 3 поз. 13 і 14 відповідно або поєднують їх кільцевих сопел-щілин із заданою геометрією, наприклад конфузорно 15, см. Фіг.4, поз.15.
У варіантах виконання прилегла до осі робочого колеса 1 зона вихровий камери 4 повідомлена з вхідною зоною лопаток робочого колеса через щонайменше один дросселирующий канал 16. Такі канали у вигляді отворів 17 можуть виконуватися і на силовому покривних диску 9 колеса 1.
На робочому колесі 1 в зоні натекания потоку з вихровий камери на покривний диск може бути встановлена додаткова лопатева система 18, наприклад, вбудована в основну лопаточную систему робочого колеса 1, см. Фіг.1, або встановлена на покривних дисках 9 і 10, див. фіг.2.
На периферії покривних дисків робочого колеса можуть бути виконані віхреобразующіе виступи 19 і / або канали 20, см. Фіг.3, для відхилення потоку циркуляції в вихровий камері від зони виходу рідини з робочих дросселирующих каналів 2, 13, 14 або 15 і освіти тим самим додаткових високачастотних пульсацій тиску в потоці рідини.
Вихідний корпусних канал 7 переважно виконаний гідравлічно повідомленими з додатковою радіальної кільцевої камерою 21, розташованої з гарантованим зазором навколо робочого колеса в зоні розташування його периферійного обода 11, що додатково збудливо впливає на що випливає з каналів 2 потік рідини і вирівнює тиск на покривних дисках 9 і 10 , знижуючи осьове зусилля на робочому колесі.
Ефективність генератора тепла залежить від характеру руху рідини в тороїдальних вихрових камерах, що залежить від геометрії робочого колеса камер, напрямку і швидкості виходу потоку рідини з робочих дросселирующих каналів 13, 14, 15. Тому потік рідини, що виходить з цих каналів, задається щодо вектора окружної швидкості (в місці розташування каналів) і виконується під кутом 90 ° ±
, де лежить в діапазоні 0 ... 55 °, виходячи з умови забезпечення максимальної енергоефективності, см. векторну діаграму в перетині А-А до фіг.2, де V ± - Абсолютна швидкість потоку, що виходить з робочих каналів колеса 1, W - швидкість потоку щодо колеса.
Для забезпечення регулювання енерговиділення в ядро вихрового потоку тороидальной вихровий камери введені ізольовані від корпусу 3 електроди 21, повідомлені з джерелом електричної (електромагнітної, енергії, наприклад з імпульсним електрогенератором високої напруги і регульованою частоти імпульсів 23.
ГЕНЕРАТОР ТЕПЛА працює наступним чином
При повідомленні каналів 7 і 8 з зовнішньої гідросистемою, наприклад, що містить пристрій відбору тепла 24 і редуктор 25 для заповнення гідросистеми рідиною і завдання тиску, при обертанні вала 5 робочого колеса 1 в його периферійній порожнини 12 утворюється високий тиск рідини, що призводить до її закінченню з високою швидкістю через робочі канали 2, 13,14 або 15 в вихрові камери 4 під кутом 90 ° ±
щодо вектора окружної швидкості колеса в місцях виходу зазначених каналів, що призводить як до гвинтового руху рідини в камерах 4, так і відносному руху рідини в радіальному напрямку поперечного перерізу тора камери 4. При цьому виникає безліч вихорів, що заповнюють камеру 4 і періодично переміщаються зі змінною швидкістю з зон низького тиску в зони підвищеного тиску і навпаки в умовах інтенсивного гідроакустичного і чи електромагнітного впливу на мікровіхрі і кавитационні зони, що призводить до розігріву рідини, яка за допомогою каналів 7 і 8 переміщається в зовнішню гідросистему, віддаючи тепло. При цьому в камері 21 має місце підвищений тиск за рахунок обертання рідини в ній при її взаємодії з ободом 11 колеса 1, що забезпечує інтенсивну прокачування рідини (теплоносія) через теплообмінні апарати, наприклад 24, зовнішньої гідросистеми.
Інтенсифікація робочого процесу здійснюється за рахунок її гальмування на вході дросселирующих каналів 16, 17, які забезпечують внутрішню рециркуляцію рідини в генераторі і підвищення в ньому температури щодо температури в зовнішньому контурі підключеної гідросистеми, а й за рахунок порушення молекул рідини високочастотними пульсаціями тиску на віхреобразующіх виступах (каналах ) 19 і лопатках 18 і / або шляхом електроімпульсного високочастотного впливу за допомогою електродів 22, розташованих в зоні низького тиску центральної частини іонізованого вихрового джгута вихрових камер 4. Наявність електродів 22 при їх підключенні до електромережі дозволяє здійснювати і і регульований розігрів рідини при роботі генератора тепла і в режимі електрообігрівача, наприклад, при необхідності збільшення тепловиділення в пусковий період.
Зниження споживаної валом потужності виконується шляхом передачі на робоче колесо крутного моменту додатковими лопатевими системами 18, окружна швидкість яких істотно нижче окружної швидкості натекающего на них потоку, що має місце в вихрових камерах на малих щодо осі колеса діаметрах камер 4.
Надходження потоку рециркуляції безпосередньо на вхідний ділянку лопатевої системи робочого колеса 1 через дросселирующие канали 16 і 17 істотно підвищує стійкість робочого процесу при роботі на високих температурах і при прокачуванні рідини, насиченої мікровіхрямі і паровими кавернами.
Важливо, що виконання робочих каналів на торцях по периферії робочого колеса може здійснюватися з високою точністю і їх прохідний перетин не залежить від похибок і якості збірки генератора тепла. В результаті забезпечується найбільш просте узгодження геометрії робочого органу з геометрією вихрових камер генератора тепла, а й з потужністю і моментом приводить вал 5 двигуна. Виконання дросселирующих робочих каналів у вигляді отворів знижує і чутливість генератора тепла до здатним мати місце в гідросистемі забруднень, підвищує його надійність і ефективність в цілому.
Наявність покривного обода 11 на робочому колесі закритого типу спільно з виконанням робочих дросселирующих каналів з торців покривних дисків робочого колеса дозволяє використовувати серійно випускаються робочі колеса відцентрових насосів і їх силові опорні стійки, що дає можливість істотно знизити собівартість виготовлення генераторів тепла цього типу і без істотних витрат розширити їх номенклатуру за потужностями приводних двигунів, забезпечуючи мінімальні питомі габарити і масу, а й з урахуванням додаткових ознак технічного рішення даного типу генератора тепла істотно підвищити його надійність, стабільність робочих параметрів і енергоефективність.
ДЖЕРЕЛА ІНФОРМАЦІЇ
1. Потапов Ю.С. Теплогенератор і пристрій для нагріву рідини. Патент РФ 2045715, 1995 г., Бюл.№28.
2. Бритвин Л.Н., Бритвин Е.Н., Бритвина Т.Л., Щепочкін А.В. Кавітаційний енергопреобразователь. Патент РФ №2224957, 2004 року, Бюл.№6.
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
1. Вихровий генератор тепла, що містить лопатеве робоче колесо за типом робочого колеса відцентрового насоса, вихід якого гідравлічно через, щонайменше, один дросселирующий робочий канал повідомлений з, щонайменше, однієї виконаної в корпусі тороидальной вихровий камерою, розташованою співвісно приводного валу робочого колеса, причому в корпусі і виконана порожнина для розташування робочого колеса і каналів повідомлення генератора із зовнішнім гідросистемою, що відрізняється тим, що вихідна прохідний перетин робочого колеса, обмежене по торцях покривними дисками, перекрито периферійним, жорстко пов'язаним з колесом ободом, що створює спільно з покривними дисками замкнуту периферійну порожнину високого тиску, на, щонайменше, однієї торцевої стінці якої виконані зазначені дросселирующие канали, що виходять в торцеву вихревую камеру.
2. Вихровий генератор тепла по п. 1, який відрізняється тим, що прилегла до осі робочого колеса зона вихровий камери з'єднана з вхідною зоною лопаток робочого колеса через, щонайменше, один додатковий дросселирующий канал.
3. Вихревой генератор тепла по п. 1, який відрізняється тим, що на робочому колесі в зоні натекания потоку з вихровий камери на покривний диск встановлена додаткова лопаткова система.
4. Вихревой генератор тепла по п. 1, який відрізняється тим, що на периферії покривних дисків робочого колеса виконані віхреобразующіе виступи для відхилення потоку циркуляції в вихровий камері від зони виходу рідини з робочих дросселирующих каналів робочого колеса і освіти високочастотних коливань тиску в потоці рідини вихровий камери .
5. Вихровий генератор тепла по п. 1, який відрізняється тим, що вихідний корпусних канал виконаний гідравлічно повідомленими з додатковою радіальної кільцевої камерою, розташованої навколо робочого колеса в зоні розташування його периферійного обода.
6. Вихревой генератор тепла по п.1, що відрізняється тим, що робочі дросселирующие канали виконані у вигляді профільованих соплових отворів, що направляють потік рідини щодо вектора окружної швидкості під кутом 90 ° ± , де лежить в діапазоні 0-55 °, виходячи з умови забезпечення максимальної енергоефективності.
7. Вихревой генератор тепла по п.1, що відрізняється тим, що тороїдальні вихрові камери виконані з обох сторін закритого покривними дисками робочого колеса і розташовані в зоні діаметрів від (1,1 ... 1,3) Д рк до (0,8 ... 1,2) ДВХ, де Д рк - периферійний діаметр робочого колеса разом з ободом, а Д вх - діаметр вхідного каналу в лопаточную систему робочого колеса.
8. Вихревой генератор тепла по п.1, що відрізняється тим, що в ядро вихрового потоку тороидальной вихровий камери введені ізольовані від корпусу електроди, повідомлені з джерелом електричної енергії, наприклад, імпульсним електрогенератором високої напруги.
Версія для друку
Дата публікації 30.11.2006гг
Коментарі
Коментуючи, пам'ятайте про те, що зміст і тон Вашого повідомлення можуть зачіпати почуття реальних людей, проявляйте повагу та толерантність до своїх співрозмовників навіть у тому випадку, якщо Ви не поділяєте їхню думку, Ваша поведінка за умов свободи висловлювань та анонімності, наданих інтернетом, змінює не тільки віртуальний, але й реальний світ. Всі коменти приховані з індексу, спам контролюється.