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)

ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2290573

ПРИСТРІЙ ДЛЯ НАГРІВУ РІДИНИ

Ім'я винахідника: Мосальов Сергій Михайлович (RU); Наумов Віктор Іванович (RU); Сиса Віктор Павлович
Ім'я патентовласника: Відкрите акціонерне товариство "Завод ім. В.О. Дегтярьова"
Адреса для листування: 601900, Володимирська обл., М Ковров, вул. Праці, 4, ВАТ "Завод ім. В.О. Дегтярьова", ОПЛІР
Дата початку дії патенту: 2005.06.17

Винахід відноситься до теплотехніки, а саме до теплогенератора, і може бути використано для гарячого водопостачання і для обігріву приміщень будь-якого призначення. Технічний результат, який досягається винаходом, - підвищення ефективності тепловиработкі, підвищення механічної надійності пристрою при одночасному спрощенні конструкції. Пристрій для нагріву рідини містить циліндричний корпус, жорстко пов'язану з ним кришку, отвір вхідного каналу, отвір вихідного каналу і циліндричну порожнину. Усередині циліндричної порожнини корпуса і кришки з можливістю обертання встановлений диск з мінімальним зазором 0,5 мм на валу, вал зафіксований в підшипникової опори і через муфту з пружним елементом з'єднаний з електродвигуном. Зазор 0,5 вибраний з діапазону 0,3 - 1,0 мм. Отвір вхідного каналу виконано по центру кришки співвісно з валом, а отвір вихідного каналу виконано в циліндричної стінки корпусу під кутом у напрямку обертання диска. На торцях диска і протилежних поверхнях корпусу і кришки виконані глухі отвори, що мають форму циліндричної поверхні без фасок і заокруглень розміщені по колу у вигляді радіальних рядів, причому кожен ряд отворів на диску завершено пазом у вигляді півкола. Отвори на циліндричній поверхні диска ідентичні глухим отворів на торці. Всі глухі отвори і пази виконані з одним діаметром і глибиною, обраної в діапазоні 1 - 5 мм. Симетрично отвору вихідного каналу щодо осі пристрою розташований отвір, поєднане через додатковий гідравлічний канал з камерою торцевого ущільнення. В отвір вихідного каналу можлива установка дроселя для формування процесу пароутворення.

ОПИС ВИНАХОДИ

Винахід відноситься до теплотехніки, а саме до теплогенератора, і може бути використано для гарячого водопостачання і для обігріву приміщень будь-якого призначення.

Відомий нагрівач рідкого теплоносія (див. Патент RU 2094711, F 24 J 3/00, 27.10.1997 р), що містить камеру з рідиною, забезпечену патрубками підведення і відведення останньої, і встановлений в камері ротор у вигляді закріплених на валу перфорованих дисків. У камері додатково закріплені пари нерухомих перфорованих дисків, в кожній з яких між останніми з утворенням зазорів для проходження рідини встановлений відповідний диск ротора.

Недоліком даного пристрою є складність конструкції через наявність великої кількості дисків.

Відомо пристрій для нагріву рідини (див. Заявку RU 2002113432, F 24 J 3/00, 20.11.2003 р), прийняте за прототип. Пристрій складається з циліндричного корпусу-статора, що має отвір вхідного каналу, отвір вихідного каналу, циліндричну порожнину, і вставленого з зазором в цю порожнину ротора, виконаного з декількох дисків, закріплених на валу і встановлених в корпусі-статорі з можливістю обертання від електродвигуна. На циліндричній поверхні дисків виконано безліч поглиблень, а по периферії дисків в їх торцях є безліч отворів, розташованих по колу і виходять в простір інтервалів між дисками.

Недоліками прототипу є наступні. Хаотичне розташування наскрізних і непрямих отворів веде до некерованості вихрових потоків рідини, можливості взаємного гасіння, що знижує ефективність нагріву рідини.

Пропонованим винаходом вирішується завдання: зниження енерговитрат, підвищення терміну служби виробу.

Пропонований винахід направлено на досягнення технічного результату, що полягає в підвищенні ефективності тепловиработкі, підвищенні механічної надійності пристрою при одночасному спрощенні конструкції.

Зазначений технічний результат досягається тим, що в пристрої для нагріву рідини, що складається з нерухомого циліндричного корпусу, який представляє собою конструкцію з власне корпусу і жорстко пов'язаної з ним кришки і має отвір вхідного каналу, отвір вихідного каналу, циліндричну порожнину, всередині якої з зазором встановлено з можливістю обертання закріплений на валу диск з глухими отворами, розташованими по периферії в його торцях по колу, і заглибленнями, виконаними на циліндричній поверхні диска, новим є те, що отвір вхідного каналу виконано по центру кришки співвісно з валом, а отвір вихідного каналу виконано в циліндричної стінки корпусу під кутом у напрямку обертання диска, на торцях диска і протилежних поверхнях корпусу і кришки виконані глухі отвори, що мають форму циліндричної поверхні без фасок і заокруглень розміщені по колу у вигляді радіальних рядів, причому кожен ряд отворів на диску завершено пазом у вигляді півкола, на циліндричній поверхні диска виконані ідентичні глухі отвори, пристрій забезпечений ущільненням торця валу щодо корпуса, розміщеним в камері, яка має вихід в циліндричну порожнину корпусу, симетрично вихідному отвору щодо осі пристрою виконаний отвір, поєднане через додатковий гідравлічний канал з камерою торцевого ущільнення, диск встановлений в циліндричної порожнини з мінімальним зазором.

Мінімальний зазор виконаний рівним 0,3-1,0 мм.

Для забезпечення процесу пароутворення на виході встановлений дросель з отвором, що має значно менші розміри, ніж отвір вихідного каналу.

Розміщення отвори вхідного каналу по центру валу дозволяє, по-перше, максимально збільшити шлях проходження рідини під тиском і дією зростаючої відцентрової сили від вала до вихідного отвору, тим самим збільшити площу тертя рідини об поверхню диска і корпуса з кришкою, а отже, підвищити ефективність нагрівання рідини.

По-друге, при такому розміщенні отворів вхідного і вихідного каналів виникає ефект "продавлювання" рідини, що дозволяє при наявності відцентрових сил підтримувати в області зазору між циліндричної стінкою корпусу і циліндричною поверхнею диска тиск 0,1-0,5 МПа (в залежності від діаметра диска), необхідне для виникнення в зонах глухих отворів кавітаційних процесів, що спільно з роботою сил тертя призводить до значного підвищення теплопродуктивності.

По-третє, при введенні рідини в пристрій по центру валу, тобто в зону найбільшого розрідження через діючі на теплоносій відцентрових сил, забезпечується прокачування рідини через пристрій без підвищення тиску на вході.

Розміщення отвори вихідного каналу на циліндричній стінці корпусу під кутом у напрямку обертання диска дозволяє видаляти нагріту рідину через канал, який має менший гідравлічний опір, що знижує енергоспоживання, а отже, підвищує ефективність теплоутворення. Розміщення на торцях диска і протилежних поверхнях корпусу і кришки глухих отворів у вигляді радіальних рядів, розташованих по колу, дозволяє стимулювати ефект тертя рідини між диском, що обертається і нерухомими корпусом і кришкою, а при виконанні їх у формі циліндричної поверхні з поглибленням 1-5 мм ( в залежності від типорозміру диска-корпусу, а отже, в залежності від потужності), ще й дозволяє формувати в зоні цих отворів кавитационні процеси, що призводять до виділення великої кількості теплоти. Причому накладення на кромки отворів фасок і заокруглень неприпустимо, так як це різко знижує ефективність теплоутворення і не має сенсу по суті, тому що при експлуатації пристрою після закінчення певного терміну напрацювання за рахунок штучно створених усередині його процесів тертя і кавітації відбувається притуплення цих країв.

Важливу роль для стимулювання процесів кавітації і тертя, а отже, для збільшення тепловиработкі, має величина зазору між корпусом, кришкою і диском. При зазорі більше 1,0 мм ефект теплоутворення різко падає, так як неминуче падає тиск всередині пристрою, процеси тертя протікають менш інтенсивно, а процес кавітації зникає зовсім. Тому найкращим є зазор 0,5 мм. Виконання зааора менше 0,5 мм вимагає ускладнення конструкції, більшої точності виготовлення корпусних та обертових деталей. При цьому неприпустимо зменшується витрата прокачується через пристрій рідини.

Радіальні ряди глухих отворів на диску закінчуються на кромці торця пазами у вигляді півкіл, що дозволяє інтенсифікувати процеси тертя і кавітації на ребрах диска. Поглиблення пазів виконано відповідно до поглибленням глухих отворів. Після проходження теплоносієм зони півколо напрямок його руху змінюється на 90 °, а процеси тертя і кавітації відбуваються між циліндричною поверхнею корпусу і циліндричною поверхнею диска в області розміщення на цій поверхні глухих отворів, які ідентичні отворів на торці.

Додатковий канал для циркуляції робочої рідини, що зв'язує отвір, симетричне отвору вихідного каналу, з камерою для установки торцевого ущільнення, грає важливу роль. По-перше, у ній циркулює рідина з метою забезпечення охолодження (промивання) ущільнення. По-друге, рідина переміщається по контуру в напрямку від області високого тиску (циліндрична частина корпусу) до області розрідження (камера для ущільнення, максимально наближена до валу), а потім рухається між торцем диска і корпусом, наражаючись тим самим впливів сил тертя і кавітації , що і з протилежного боку диска. Одночасно відбувається значне вирівнювання тиску по обидва боки диска, що обертається, що сприятливим чином позначається на експлуатаційно-механічні властивості пристрою. Ефективність теплоутворення зростає, так як задіяні два контури проходження теплоносія, забезпечується максимальне завантаження пристрою.

При мінімальній доопрацюванні вихідного отвору даний пристрій для нагріву рідини може працювати в режимі парогенератора. Доопрацювання полягає в установці на виході дроселя з отвором, що має значно менші розміри, ніж отвір вихідного каналу. При зменшенні витрати прокачується рідини неминуче почнеться процес пароутворення.

Технічні рішення з ознаками, що відрізняють заявляється рішення від прототипу, не відомі і явно з рівня техніки не дотримуються. Це дозволяє вважати, що заявляється рішення є новим і має винахідницький рівень.

Суть винаходу пояснюється кресленнями, де на фіг.1 зображена схема пристрою для нагрівання рідини, на фіг.2 - схема розташування глухих отворів і пазів на диску, на фіг.3 - схема установки дроселя, на фіг.4 - вид А на фіг. 1.

Пристрій для нагріву рідини містить циліндричний корпус 1, жорстко пов'язану з ним кришку 2, отвір 3 вхідного каналу, отвір 4 вихідного каналу і циліндричну порожнину 5. Усередині циліндричної порожнини корпуса і кришки з можливістю обертання встановлений диск 6 з мінімальним зазором 0,5 мм на валу 7, вал зафіксований в підшипникової опори і через муфту з пружним елементом 8 з'єднаний з електродвигуном 9. Зазор 0,5 мм обраний з діапазону 0,3-1,0 мм. Так як досягти високої точності виготовлення не завжди вдається, то можливий незначний перекіс диска, в результаті чого на периферії диска може утворитися зазор між ним і корпусом або між ним і кришкою близько 0,3 мм, який і взятий за нижню межу обраного діапазону 0, 3-1,0 мм. Отвір 3 вхідного каналу виконано по центру кришки 2 співвісно з валом 5, а отвір вихідного каналу виконано в циліндричної стінки корпуса 1 під кутом у напрямку обертання диска 6. На торцях диска і протилежних поверхнях корпусу 1 і кришки 2 виконані глухі отвори 10, що мають форму циліндричної поверхні без фасок і заокруглень розміщені по колу у вигляді радіальних рядів, причому кожен ряд отворів на диску 6 завершено пазом 11 у вигляді півкола. Отвори на циліндричній поверхні диска ідентичні глухим отворів 10. Всі глухі отвори 10 і пази 11 виконані з одним діаметром і глибиною, обраної в діапазоні 1-5 мм. Симетрично отвору 4 вихідного каналу щодо осі пристрою розташований отвір 12, поєднане через додатковий гідравлічний канал з камерою 13 торцевого ущільнення 14. У отвір 4 вихідного каналу можлива установка дроселя 15, необхідного для формування процесу пароутворення. Отвір в дроселі 15 має значно менші розміри, ніж отвір 4 вихідного каналу.

Пристрій працює наступним чином

Через отвір 3 вхідного каналу під тиском з боку кришки 2 по центру валу 7 подається рідина. Після заповнення пристрою рідиною включається електродвигун 9. За допомогою муфти з пружним елементом 8 обертання передається на вал 7. Частота обертання становить 3000 об / хв. Диск 6, закріплений на валу 7, обертається з тією ж швидкістю. Теплоносій, до якого прикладено тиск на вході, під дією відцентрових сил рухається між торцем диска 6 і кришкою 2. У зонах глухих отворів 10 виникають ефект підвищеного тертя і області кавітаційних каверн, що призводить до нагрівання рідини. Досягнувши циліндричної поверхні корпусу напрямок руху теплоносія змінюється на 90 °. Тут рідина піддається кавітаційного нагріву і нагріванню тертям за рахунок глухих отворів, розташованих на циліндричній поверхні диска 6, і пазів 11 у вигляді півкіл на торцях диска. Далі нагріта рідина частково прагне в отвір 4 вихідного каналу, частково в отвір 12, поєднане з камерою 13 торцевого ущільнення 14. Пройшовши камеру торцевого ущільнення, теплоносій спрямовується по зазору між корпусом 1 і диском 6, піддаючись кавітаційним впливів і впливу тертям, описаним вище. Сумарний потік розігрітій рідини із зони отвори 4 вихідного каналу, тобто із зони підвищеного тиску, надходить в систему опалення або гарячого водопостачання.

Відношення між споживаної електроенергії і виділяється пристроєм тепловою енергією вище одиниці, що дозволяє вважати вигідним застосування даного винаходу.

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

1. Пристрій для нагріву рідини, що складається з нерухомого циліндричного корпусу, який представляє собою конструкцію з власне корпусу і жорстко пов'язаної з ним кришки і має отвір вхідного каналу, отвір вихідного каналу, циліндричну порожнину, всередині якої з зазором встановлено з можливістю обертання закріплений на валу диск з глухими отворами, розташованими по периферії в його торцях по колу, і заглибленнями, виконаними на циліндричній поверхні диска, що відрізняється тим, що отвір вхідного каналу виконано по центру кришки співвісно з валом, а отвір вихідного каналу виконано в циліндричної стінки корпусу під кутом у напрямку обертання диска, на торцях диска і протилежних поверхнях корпусу і кришки виконані глухі отвори, що мають форму циліндричної поверхні без фасок і заокруглень розміщені по колу у вигляді радіальних рядів, причому кожен ряд отворів на диску завершено пазом у вигляді півкола, на циліндричній поверхні диска виконані ідентичні глухі отвори, пристрій забезпечений ущільненням торця валу щодо корпуса, розміщеним в камері, яка має вихід в циліндричну порожнину корпусу, симетрично вихідному отвору щодо осі пристрою виконаний отвір, поєднане через додатковий гідравлічний канал з камерою торцевого ущільнення, диск встановлений в циліндричної порожнини з мінімальним зазором .

2. Пристрій за п.1, що відрізняється тим, що мінімальний зазор виконаний рівним 0,3 ÷ 1,0 мм.

3. Пристрій за п.1, що відрізняється тим, що для забезпечення процесу пароутворення на виході встановлений дросель з отвором, що має значно менші розміри, ніж отвір вихідного каналу.

Версія для друку
Дата публікації 29.01.2007гг

НОВІ СТАТТІ ТА ПУБЛІКАЦІЇ
	Технологія виготовлення універсальних муфт для бесварочного, безрезьбовиє, бесфлянцевого з'єднання відрізків труб в трубопроводах високого тиску (мається відео)
	Технологія очищення нафти і нафтопродуктів
	Про можливість переміщення замкнутої механічної системи за рахунок внутрішніх сил
	Світіння рідини в тонких діелектричних каналох
	Взаємозв'язок між квантової і класичної механікою
	Міліметрові хвилі в медицині. Новий погляд. ММВ терапія
	магнітний двигун
	Джерело тепла на базі нососних агрегатів