| 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 RU2280824
ТЕПЛОГЕНЕРАТОР ДЛЯ НАГРІВАННЯ РІДИН
Ім'я винахідника: Рукавишников Вадим Олексійович (RU); Рукавишников Олексій Вадимович (RU)
Ім'я патентовласника: Рукавишников Вадим Олексійович (RU); Рукавишников Олексій Вадимович (RU)
Адреса для листування: 140186, Московська обл., М Жуковський, вул. Набережна Ціолковського, 24, кв.170, В.А. Рукавишникову
Дата початку дії патенту: 2005.03.03
Винахід відноситься до області теплоенергетики і може бути використано для опалення та гарячого водопостачання будинків, споруд, транспортних засобів, зокрема для ліквідації аварійних ситуацій, викликаних відмовами в роботі пристроїв систем центрального опалення та гарячого водопостачання. Запропонована конструкція теплогенератора дозволяє відтворювати навантаження електродвигуна номінальним моментом, що забезпечує стабільну теплопродуктивність, відповідну номінальній потужності електродвигуна, з максимальним ККД. Теплогенератор для нагрівання рідин включає в себе щонайменше один засіб для створення руху рідини, виконане у вигляді оребрених коліс, розташованих співвісно, з утворенням зазору між їх торцевими поверхнями з ребрами. Перше обребрена колесо встановлено з можливістю обертання під дією приводу, а друге нерухомо. Між ребрами на рівній відстані від них встановлені малі ребра товщиною, рівній товщині основного ребра. У поперечному перерізі малі ребра мають профіль прямокутника, який з боку ребра, зверненої до осі обертання колеса, закінчується півколом з радіусом, рівним половині ширини основного ребра, довжина ребра становить не більше однієї третини від довжини основного ребра. На поверхні рухомого колеса рівномірно по колу на мінімально можливому від вільного кінця малого ребра відстані виконано щонайменше по одному отвору. Центр кожного отвори лежить на продовженні осі симетрії малого ребра в сторону осі обертання колеса на відстані діаметру отвору від малого ребра. Зі зворотного боку неоребренной поверхні колеса навколо цих отворів виконані фаски. На торці оребренной поверхні нерухомого колеса встановлений змінний диск, укріплений врівень з торцевою поверхнею ребер.
ОПИС ВИНАХОДИ
Винахід відноситься до області теплоенергетики і може бути використано для опалення та гарячого водопостачання будинків, споруд, транспортних засобів, зокрема для ліквідації аварійних ситуацій, викликаних відмовами в роботі пристроїв систем центрального опалення та гарячого водопостачання, винахід і може бути використано для нагріву в'язких рідин при хімікатів по трубопроводах і для забезпечення інших господарських потреб, пов'язаних з подачею гарячої рідини.
Відомий теплогенератор для нагріву рідин, що включає засіб для подачі рідини, корпус і розташовані в корпусі, щонайменше, один засіб для прискорення руху рідини, виконане у вигляді лопатевого колеса, встановленого з можливістю обертання під дією приводу, і, щонайменше, одне засіб для гальмування руху рідини, виконане у вигляді лопатевого елемента і розташованого поблизу лопастного колеса з утворенням зазору між лопатями, які утворені радіальними пазами, виконаними на торцевій поверхні лопатевого колеса і лопатевого елемента відповідно (GB 2239704 А, кл. F 24 J 3/00 , опубл. 10.07.1991).
Основним недоліком описаного аналога є нестабільність теплопроизводительности.
Найбільш близьким аналогом (прототипом) є теплогенератор, що включає засіб для подачі рідини, корпус і розташовані в корпусі, щонайменше, один засіб для прискорення руху рідини, виконане у вигляді лопатевого колеса, встановленого з можливістю обертання під дією приводу, і, по меншій міру, один засіб для гальмування руху рідини, виконане у вигляді нерухомого лопатевого елемента і розташованого поблизу лопастного колеса з утворенням зазору між лопатями. Зазначені лопаті утворені радіальними пазами, виконаними на торцевій поверхні лопатевого колеса і лопатевого елемента відповідно і розташованими під кутом до радіусу кола, що обмежує зовнішні кінці пазів, і проведеним через точку перетину зовнішнього кінця відповідного паза і зазначеної окружності. В окремому випадку реалізації лопатеве колесо може бути встановлено з можливістю регулювання зазору між торцевими поверхнями лопастного колеса і лопатевого елемента, а засіб для подачі рідини може являти собою шнековий елемент (RU 2197688 С1, кл. F 24 J 3/00, опубл. 27.01. 2003).
Недоліки прототипу полягають в наступному. Теплопродуктивність генератора значно залежить від в'язкості і теплоємності використовуваної рідини. Наявність гальмівного ефекту знижує ефективність установки. Виникає перепад тиску між обсягом рідини в корпусі і обсягом рідини між лопатевим колесом і лопатевим елементом створює значні осьові зусилля на приводний вал, які прагнуть до зменшення робочого зазору теплогенератора, що в разі використання електродвигуна перевищує допустимі навантаження на вал двигуна. Відсутня можливість регулювання теплопродуктивності без повного розбирання теплогенератора.
Завдання винаходу полягає в підвищенні ефективності, стабільності і регульованості процесу нагріву рідини, а і коефіцієнта використання потужності приводу. Технічним результатом є забезпечення стабільного та передбачуваного характеру руху рідини в пристрої.
Зазначена задача досягається тим, що в теплогенераторі для нагріву рідин, що включає в себе, щонайменше, один засіб для створення руху рідини, виконане у вигляді оребрених коліс, розташованих співвісно з утворенням зазору між їх торцевими поверхнями з ребрами, при цьому перше обребрена колесо встановлено з можливістю обертання під дією приводу, а друге встановлено нерухомо, між ребрами на рівній відстані від них встановлені малі ребра товщиною, рівній товщині основного ребра, що мають в поперечному перерізі профіль прямокутника, з боку ребра, зверненої до осі обертання, що закінчується півколом з радіусом , рівним половині ширини ребра, довжина ребра становить не більше однієї третини від довжини основного ребра, крім того, на поверхні рухомого колеса рівномірно по колу на мінімально можливому від вільного кінця малого ребра відстані виконано щонайменше по одному отвору, центр яких лежить на продовженні осі симетрії малого ребра в сторону осі обертання колеса на відстані діаметру отвору від малого ребра, зі зворотного боку неоребренной поверхні колеса навколо цих отворів виконані фаски, крім того, на торці оребренной поверхні нерухомого колеса встановлений змінний диск, укріплений врівень з торцевою поверхнею ребер.
Можливість здійснення винаходу, охарактеризованого наведеної вище сукупністю ознак, а й можливість реалізації призначень винаходу може бути підтверджена описом конструкції теплогенератора для нагрівання рідини, виконаного відповідно до заявленого винаходом. Опис конструкції пояснюється графічними матеріалами, на яких зображено наступне.
 Фиг.1 - принципова схема теплогенератора |
 Фиг.2 - схема утворення лопатей і ребер |
Теплогенератор для нагрівання рідин містить напірний корпус 1, що представляє собою теплоізольований бак з кришкою 2, що є одночасно лопатевим елементом. У кришці виконано вхідний отвір 3, а в напірному корпусі 1 - вихідний отвір 4, які з'єднані за допомогою відповідно зливного і напірного патрубків, щонайменше, одним теплообмінником (не показані). У корпусі 1 розміщені засіб для прискорення руху рідини від центру до периферії і розвитку турбулентного потоку на периферії, виконане у вигляді лопатевого колеса 5, встановлений з можливістю обертання під дією приводного механізму 6, і засіб для закручування рідини щодо осі вектора прискорення руху рідини. Останнє виконано у вигляді гальмівного лопастного елемента 7 і розташоване поблизу лопастного колеса 5 з утворенням зазору А між ними. Лопатеве колесо 5 і лопатевий елемент 7 представляють собою колеса гідродинамічної передачі з радіальними лопатями 8. Лопаті 8 представляють собою ребра, утворені пазами 9 на відповідних торцях лопатевого колеса 5 (насосного колеса гідродинамічної передачі) і лопатевого елемента 7 (реактивного колеса гідродинамічної передачі).
Для збільшення швидкості закручування рідини в радіальних пазах лопастного колеса 5 і лопатевого елемента 7 між ребрами 8 на рівній відстані від них виконані додаткові малі ребра 10 товщиною, рівній товщині основного ребра 8. У поперечному перерізі вони мають профіль прямокутника, який з боку ребра 10, зверненої до осі обертання коліс, закінчується півколом з радіусом, рівним половині ширини ребра 8. Довжина ребра 10 становить не більше однієї третини від довжини основного ребра 8. Поздовжні осі O 1 O 2 радіальних пазів 9, виконаних на торцевій поверхні лопатевого колеса 5 і лопатевого елемента 7, розташовані під кутом 
до радіусу кола, що обмежує зовнішні кінці пазів 9, і проведеним через точку перетину зовнішнього кінця відповідного паза і зазначеної окружності. Поздовжні осі пазів можуть бути і розташовані під кутом, відмінним від 0 °, в тому числі пази 9 і малі ребра 10 можуть бути виконані таким чином, що (ребра) лопаті 8 лопастного колеса 5 і лопатевого елемента 7 виявляться спрямовані назустріч один одному. Крім того, на лопастном колесі 5 безпосередньо у кожного вільного кінця малого ребра 10 виконані отвори 11с фаскою з боку напірного корпусу теплогенератора. Отвори на поверхні рухомого колеса 5 виконані рівномірно по колу на мінімально можливому від вільного кінця ребра 10. Центр кожного з отворів 11 лежить на продовженні осі симетрії малого ребра 10 в сторону осі обертання колеса 5 на відстані діаметра отвору 11 від торця малого ребра 10. При цьому на продовженні осі симетрії кожного малого ребра 10 може бути виконано не один отвір, а кілька. Оптимальний діаметр отвору 8 мм. Лопатевий елемент 7 нерухомо закріплений в корпусі 1, а лопатеві колесо 5 встановлено співвісно йому на валу 12 приводного механізму (електродвигуна) 6 з можливістю регулювання зазору А між торцями лопастного колеса 5 і лопатевого елемента 7 за рахунок переміщення лопатевого колеса 5 уздовж вала 12. Крім того, на торцевій оребренной поверхні лопатевого елемента (нерухомого колеса) 7 виявлено змінний диск 13 таким чином, щоб він не порушував встановленого робочого зазору між лопатями. Диск укріплений врівень з торцевою поверхнею ребер і має 130-170 мм.
Пристрій працює наступним чином. При включенні приводу (електродвигуна) рідина, перебуваючи в робочій зоні, утвореній пазами лопастного колеса 5 і лопатевого елемента 7, починає прискорюватися під дією відцентрових сил, переміщаючись від центру до периферії, закручуючись в пазах лопастного елемента 7. Потім, потрапляючи на малі ребра 10 , максимально турбулізіруєт, в результаті дисипації енергії рідина нагрівається і через зазор А під тиском надходить у корпус 1, далі через отвір 4 і напірний патрубок до теплообмінників. За рахунок виникаючого перепаду тиску між корпусом 1 і робочою зоною нагрівається рідина через отвори 11 надходить в робочу зону ще більш турбулізованим. При роботі теплогенератора корисна механічна енергія, що витрачається на обертання лопатевого колеса 5, практично повністю переходить в теплову енергію рідини, що нагрівається. Тому теплопродуктивність пристрою може бути визначена твором навантажує крутного моменту лопатевого колеса 5 на частоту обертання валу. При цьому величина навантажує моменту стабільна, тому що залежить, головним чином, від активного діаметра коліс і може бути розрахована за відомими формулами для гідродинамічних передач. Крім того, фактичну величину навантажує моменту в невеликих межах можна регулювати за рахунок зміни величини зазору А і зміни величини діаметра d диска 13 лопастного елемента 7 з метою її наближення до номінального моменту приводу (електродвигуна). Таким чином, запропонована конструкція теплогенератора дозволяє відтворювати навантаження електродвигуна номінальним моментом, що забезпечує стабільну теплопродуктивність, відповідну номінальній потужності електродвигуна, з максимальним ККД.
Описана вище конструкція теплогенератора для нагрівання рідини, виконаного відповідно до заявленого винаходом, доводить можливість реалізації призначення винаходи і досягнення зазначеного вище технічного результату, але при цьому не вичерпує всіх можливостей здійснення винаходу, охарактеризованого сукупністю ознак, наведеною у формулі винаходу.
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
Теплогенератор для нагрівання рідин, що включає в себе, щонайменше, один засіб для створення руху рідини, виконане у вигляді оребрених коліс, розташованих співвісно з утворенням зазору між їх торцевими поверхнями з ребрами, при цьому перше обребрена колесо встановлено з можливістю обертання під дією приводу , а друге встановлено нерухомо, що відрізняється тим, що між ребрами на рівній відстані від них встановлені малі ребра товщиною, рівній товщині основного ребра, що мають в поперечному перерізі профіль прямокутника, з боку ребра, зверненої до осі обертання, що закінчується півколом з радіусом, рівним половині ширини ребра, довжина ребра становить не більше однієї третини від довжини основного ребра, крім того, на поверхні рухомого колеса рівномірно по колу на мінімально можливому від вільного кінця малого ребра відстані виконано, щонайменше, по одному отвору, центр яких лежить на продовженні осі симетрії малого ребра в сторону осі обертання колеса на відстані діаметру отвору від малого ребра, зі зворотного боку неоребренной поверхні колеса навколо цих отворів виконані фаски, крім того, на торці оребренной поверхні нерухомого колеса встановлений змінний диск, укріплений врівень з торцевою поверхнею ребер.
Версія для друку
Дата публікації 08.12.2006гг
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.