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 RU2221200

Кавітаційна ТЕПЛОГЕНЕРАТОР

Ім'я винахідника: Бритвин Л.М .; Бритвина Т.В.
Ім'я патентовласника: Бритвин Лев Миколайович; Бритвина Тетяна Валеріївна
Адреса для листування: 111673, Москва, вул. Новокосінская, 13, корп.1, кв.76, Л.Н. Бритвину
Дата початку дії патенту: 1999.05.19

Винахід відноситься до пристроїв перетворення механічної енергії руху рідини в теплову за допомогою кавітації в потоці рідини. Теплогенератор кавітаційного типу з насосом-збудників, що подає рідину в відцентрову форсунку, містить осесиметричних камеру гальмування з діаметром, великим сопла форсунки, і з торцевою стінкою і периферійно розташоване на її виході кільцеве сопло, змінного по радіусу перетину, що виходить в розташовану навколо відвідну камеру, повідомлену з насосом-збудників. При такому виконанні теплогенератора істотно підвищується інтенсивність кавітаційних процесів і тепловиділення в рідину при можливості управляти процесом тепловиділення, забезпечуючи безкавітаціонную роботу насоса-спонукача.

ОПИС ВИНАХОДИ

Винахід відноситься до пристроїв перетворення механічної енергії руху рідини в теплову за допомогою кавітації в потоці рідини, а й може використовуватися для кавітаційної обробки рідини або їх сумішей з іншими рідинами і газами.

Відомі теплогенератори кавітаційного типу, що складаються з включеного в замкнутий контур насоса і пульсатора тиску, який, однак, має складну конструкцію як насоса, так і механізму генерування кавітації - см. Патент РФ 2054604, кл. 6 F 24 J 3/00 - аналог.

Більш близьким за технічною сутністю є технічне рішення теплогенератора по патенту РФ 2061195, кл. 6 F 24 J, 3/00 (прототип), де використовується насос звичайного типу, а в якості генератора кавітації використовується відцентрова форсунка, вхід якої підключений до виходу насоса-спонукача, а її вихід - з каналами гальмування виходить з нього потоку, повідомленими з виходом насоса-спонукача. В даному технічному рішенні канал гальмування не забезпечений будь-якими пристроями, інтенсифікують процеси утворення і схлопування кавітаційних каверн за рахунок організації гідродинамічних процесів і руху рідини в каналі гальмування на ділянці, що безпосередньо примикає до вихідного сопла відцентрової форсунки, що істотно обмежує можливість інтенсифікації тепловиділення за рахунок процесу кавітації.

Мета даної пропозиції - інтенсифікація процесу тепловиділення при заданій насосом-побудником механічної енергії потоку рідини, що надходить в теплогенератор.

Дане завдання вирішується тим, що канал гальмування виконаний у вигляді обмеженої по довжині осесиметричної соплу форсунки камери гальмування з робочим діаметром, великим діаметру сопла, забезпеченою розташованої навпроти сопла торцевої стінкою і периферійно розташованого на її виході кільцевого сопла, змінного по радіусу перетину, що виходить в розташовану навколо нього відвідну камеру переважно в площині її симетрії на однаковому видаленні від її торцевих стінок, повідомлену з насосом побудником.

Для додаткової інтенсифікації процесу тепловиділення в відцентрової форсунки по її осі виконаний додатковий канал, гідравлічно повідомлений з джерелом тиску, наприклад, насосом-збудників, за допомогою дросселирующего каналу або додатковим насосом.

Для цих же цілей торцева стінка камери гальмування забезпечена осесиметричної камерою повороту натекающего потоку назустріч потоку з відцентрової форсунки, а в зоні входу в периферійне сопло виконаний осесиметричних виступ, розташований від периферійної стінки камери гальмування з зазором змінного перерізу, що створює перед периферійним соплом додатковий конфузорной канал.

Для різних робочих параметрів теплогенератора раціонально камеру гальмування виконувати різної форми, переважно конічної або циліндричної, або складовою, що складається з цих форм-ділянок, розділених, щонайменше, однієї перемичкою з завужені робочим перетином.

Для додаткової інтенсифікації процесу тепловиділення торцева стінка каналу гальмування виконана з можливістю коливального руху вздовж осі камери гальмування, при цьому торцева стінка для додаткової активізації пульсацій тиску може бути жорстко пов'язана з однією торцевою стінкою кільцевого сопла.

Для мінімізації гідравлічних втрат в теплогенераторі відвідну периферійну камеру раціонально виконувати у вигляді спірального відводу змінного перерізу, аналогічно спіральним відводів відцентрових насосів.

На фіг.1-4 наведено приклади виконання, розкривають можливості побудови описуваного теплогенератора.

	Теплогенератор кавітаційного типу складається з відцентрової форсунки 1, см. Фіг.1, вхід якої повідомлений з виходом насоса-спонукача 2, а її вихідна сопло 3 з каналом гальмування потоку 4, повідомленими з входом насоса-спонукача 2. Канал гальмування 4 виконаний у вигляді обмеженою по довжині осесиметричної соплу форсунки 1 камери гальмування 5 з робочим діаметром, великим діаметру сопла 3 форсунки, і забезпеченою розташованої навпроти сопла 3 торцевої стінкою 6 і периферійно розташованого на виході камери 5 кільцевого сопла 7, змінного по радіусу перетину, яке виходить в розташовану навколо сопла 7 відвідну камеру 8, повідомлену з входом насоса-спонукача 2. Тиск на вході насоса 2 в контурі циркуляції між насосом 2 форсункою 1 і камерою гальмування 5 задається за допомогою джерела тиску, наприклад виконаного у вигляді діафрагмового гідроакумулятора, наприклад, по температурі в контурі циркуляції, заміряє допомогою термодатчика 10, який і може бути пов'язаний з приводним двигуном насоса 2 для його включення-виключення або регулювання оборотів, для підтримки в контурі циркуляції необхідного рівня температури за допомогою широко відомих пристроїв автоматики. Кільцевий сопло 7 переважно встановлюється в площині симетрії відвідної камери 8 на однаковій відстані від її торцевих стінок 11. Торцева стінка 6 камери гальмування 5 забезпечена осесиметричної камерою 12 повороту натекающего потоку назустріч потоку з відцентрової форсунки 1. Отводная камера 11 виконана у вигляді спірального відводу змінним по куту перетином, аналогічно спіральним відводів відцентрових насосів. У контур циркуляції включений теплообмінник 13 для відведення тепла.

ПРАЦЮЄ ТЕПЛОГЕНЕРАТОР наступним чином

При включенні насоса-спонукача 2, наприклад, за сигналом датчика 10, потік рідини надходить у форсунку 1 і обертаючись щодо осі форсунки виходить з сопла 3 в камеру гальмування 5, де по осі утворюється зона низького тиску і відбувається утворення кавітаційних каверн. Далі потік надходить до камери 12 і повертається в бік сопла 3 і потім до периферії камери 5. За рахунок циркуляції потоку в камері 5 між зонами зниженого і підвищеного тиску відбувається в потоці інтенсивне схлопування кавітаційних каверн, що призводить до тепловиділення і розігріву потоку рідини. Зазначена циркуляція підтримується за рахунок витікання рідини з кільцевого сопла з торцевим зазором в відвідну камеру 8. За рахунок виконання сопла зі змінним по радіусу конфузорно-діффузорним перетином у вихідний зоні сопла і утворюються кавитационні каверни, які потоком переносяться в камеру 8 в зону підвищеного тиску, де відбувається схлопування кавітаційних каверн, яке інтенсифікується як за рахунок циркуляції потоку в кожному поперечному перерізі камери 8, так і за рахунок обертання потоку рідини при його русі вздовж камери 8 і виходу потоку у вихідний дифузор 14 цієї камери, який повідомлений з входом насоса-спонукача 2, де за допомогою гідроакумулятора 9 підтримується тиск, достатній для безкавітаціонной роботи насоса 2.

Тепло, що виробляється відводиться за допомогою теплообмінника 13, конструкція якого залежить від призначення теплогенератора.

Заданий рівень температури в контурі циркуляції регулюється в залежності від відбору тепла з теплообмінника 13 допомогою або безперервного регулювання подачі насоса-спонукача 2 по сигналу датчика 10 або релейно - шляхом зупинки насоса 2 при максимальній заданої температури і включення насоса 2 при мінімальній заданої температури за допомогою датчика 10 .

Система додатково може забезпечуватися датчиком тиску 15 для резервування системи управління теплогенератором, підвищення безпеки його експлуатації, наприклад, за рахунок зупинки насоса 2 при досягненні в контурі циркуляції заданого максимально допустимого тиску, а й регулятором 16 для забезпечення в контурі тиску до рівня необхідного для безкавітаціонной роботи насоса при має місце в контурі температурі.

На фіг. 1 над віссю теплогенератора показаний варіант камери гальмування 4, виконаної у вигляді дифузора, а під віссю - у вигляді циліндра. Конкретний вибір форми залежить від вимог до параметрів теплогенератора.

На фіг. 2 камера гальмування 4, 5 виконана по довжині змінної форми, в даному прикладі виконання складається з циліндричного і диффузорного ділянок і в своїй середній частині забезпеченою перемичкою з завужені прохідним робочим перетином.

Крім того, на торцевій стінці 6 по периферії камери повороту 12 в зоні входу в периферійне кільцеве сопло 7 виконаний осесиметричних виступ 18, розташований від периферійної стінки камери гальмування 5 з зазором змінного перерізу, що створює перед соплом 7 додатковий конфузорной кільцевої канал 19, стабілізуючий потік на вході сопла 7, поліпшує гідродинаміку і роботу камери 12, а й дозволяє на вході в сопла 7 створювати імпульси тиску за рахунок зриву вихорів на виступі 18 та / або виконаному на вході в канал 19 резонатора 20.

Даний теплогенератор виконаний у варіанті, де по осі відцентрової форсунки встановлений виходить в камеру гальмування додатковий канал 21, повідомлений з джерелом тиску, наприклад, через дросель 22 з виходом дифузора 14, або виходом насоса-спонукача 2, або виходом додаткового насоса 23, см. фіг.3.

Для додаткової інтенсифікації кавітаційних процесів стінка 6 камери гальмування 5 виконана з можливістю здійснення коливання вздовж осі сопла 3 і камери гальмування 5, що забезпечує пульсації тиску в камері 5 і соплі 7 і, отже, підвищує енерговиділення в робочу рідину.

У варіанті виконання по фіг.3 періодичні коливання стінки 6 забезпечуються за рахунок автоколебательного процесу, де змушує коливання мінлива за часом і величиною сила утворюється за рахунок зриву вихорів на перемичці 17 при впливі їх на стінку 6, розташовану на пружному підвісі 24. Для настройки автоколебательного процесу з торця стінки 6 виконана камера стиснення 25, що заповнюється пружною середовищем, наприклад, повітрям під тиском або пружною рідиною.

Для збільшення пульсацій тиску сопло 7 виконано з періодично змінним робочим зазором за рахунок виконання однієї торцевої поверхні кільцевого сопла безпосередньо на торцевій стінці 6, що здійснює коливальний рух.

На фіг. 4а і 4б (відповідно над і під віссю) показані варіанти виконання теплогенератора, де коливання стінки 6 здійснено за рахунок її кінетичної зв'язку з приводним механізмом 26 зворотно-змінного руху. Механізм 26 може бути кривошипно-шатунним, магнітострикційним, ударним і т.п.

На фіг.4б і показаний приклад виконання несиметричною відвідної камери 8, яка в ряді випадків спрощує конструктивне виконання теплогенератора.

На фіг. 1, 2, 4б схематично показано рух рідини в теплогенераторі без урахування закрутки потоку відцентрової форсункою і впливу взаємодії і перебудови ліній струму при інтенсивної кавітації та накладення пульсацій тисків.

Даний теплогенератор дозволяє істотно інтенсифікувати процеси кавітаційного тепловиділення, має малі внутрішні гідравлічні втрати, не пов'язані з процесом кавітації, дозволяє легко налаштовувати конструкцію на різні приводні потужності і робочі характеристики насоса-спонукача.

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

1. Теплогенератор кавітаційного типу, що складається з відцентрової форсунки, вхід якої повідомлений з виходом насоса-спонукача, а її вихідна сопло - з каналом гальмування потоку, повідомленими з входом насоса-спонукача, що відрізняється тим, що канал гальмування виконаний у вигляді обмеженої по довжині, осесиметричної соплу форсунки камери гальмування з робочим діаметром, великим діаметру сопла форсунки, забезпеченою розташованої навпроти сопла торцевої стінкою і периферійно розташованого на її виході кільцевого сопла змінного по радіусу перетину, що виходить в розташовану навколо нього відвідну камеру, повідомлену з входом насоса-спонукача.

2. Теплогенератор по п. 1, який відрізняється тим, що кільцеве сопло розташоване в площині симетрії відвідної камери.

3. Теплогенератор за допомогою одного з пп. 1 і 2, що відрізняється тим, що торцева стінка камери гальмування забезпечена осесиметричної камерою повороту натекающего потоку назустріч потоку з відцентрової форсунки.

4. Теплогенератор за допомогою одного з пп. 1-3, який відрізняється тим, що по осі відцентрової форсунки виконаний виходить в камеру гальмування додатковий канал, повідомлений з джерелом тиску, наприклад, додатковим насосом.

5. Теплогенератор по п. 4, який відрізняється тим, що на торцевій стінці по периферії камери повороту в зоні входу в периферійне сопло виконаний осесиметричних виступ, розташований від периферійної стінки камери гальмування з зазором змінного перерізу, що створює перед периферійним соплом додатковий конфузорной кільцевої канал.

6. Теплогенератор за допомогою одного з пп. 1-5, який відрізняється тим, що камера гальмування виконана у формі дифузора.

7. Теплогенератор за допомогою одного з пп. 1-5, який відрізняється тим, що камера гальмування виконана у формі циліндра.

8. Теплогенератор за допомогою одного з пп. 1-7, який відрізняється тим, що камера гальмування виконана по довжині змінної форми, що має в своїй середній частині перемичку з завужені робочим перетином.

9. Теплогенератор за допомогою одного з пп. 1-8, який відрізняється тим, що торцева стінка каналу гальмування виконана з можливістю коливального руху вздовж осі камери гальмування.

10. Теплогенератор по п. 9, який відрізняється тим, що торцева стінка жорстко пов'язана з однією торцевою поверхнею кільцевого сопла.

11. Теплогенератор за допомогою одного з пп. 1-10, який відрізняється тим, що периферійна відвідна камера виконана у вигляді спірального відводу змінного перерізу, аналогічно спіральним відводів відцентрових насосів

Версія для друку
Дата публікації 21.12.2006гг

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