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 RU2197688

ТЕПЛОГЕНЕРАТОР ДЛЯ НАГРІВУ РІДИН

Ім'я винахідника: Рукавишников В.О .; Тарчевский Е.П .; Александров М.П.
Ім'я патентовласника: Товариство з обмеженою відповідальністю "Енергосистеми"
Адреса для листування: 121609, Москва, Осінній б-р, 11, (609 відділення зв'язку), "Патентно-Правова Фірма ВІС" (Ісх.№ 01-117 (0226-04)
Дата початку дії патенту: 2001.06.09

Винахід відноситься до області теплоенергетики. Теплогенератор 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, один засіб для гальмування руху рідини , виконане у вигляді лопатевого елемента, розташованого поблизу лопастного колеса з утворенням зазору між лопатями. Зазначені лопаті утворені радіальними пазами, виконаними на торцевій поверхні лопатевого колеса і лопатевого елемента відповідно. Лопатевої елемент нерухомо встановлений в корпусі, а радіальні пази, виконані на торцевій поверхні лопатевого колеса і лопатевого елемента, розташовані під кутами до радіусу кола, що обмежує зовнішні кінці пазів, і проведеним через точку перетину зовнішнього кінця відповідного паза і зазначеної окружності. В окремому випадку реалізації винаходу 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. Винахід дозволяє підвищити ефективність, стабільність і керованість процесу нагріву рідини, а й підвищити ККД та коефіцієнт використання потужності приводу.

ОПИС ВИНАХОДИ

Винахід відноситься до області теплоенергетики і може бути використано для опалення та гарячого водопостачання будинків, споруд, транспортних засобів, зокрема при ліквідації аварійних ситуацій, викликаних відмовами в роботі пристроїв систем центрального опалення та гарячого водопостачання, винахід і може бути використано для підігріву в'язких рідин при хімікатів по трубопроводах і для забезпечення інших господарських потреб, пов'язаних з подачею гарячої рідини.

Відомо пристрій для перетворення механічної енергії в теплову за рахунок зміни фізико-механічних параметрів робочого середовища, наприклад тиску і обсягу (див. Авторське свідоцтво СРСР 458591, F 25 B 29/00, 1972 г.), яке включає в себе корпус у вигляді сферичного судини, наповненого водою, з розташованим в ньому теплообмінником, насос з електроприводом, що забезпечує стиснення робочого середовища усередині корпусу, що подає і зворотний трубопроводи, оснащені запірними вентилями, і споживач тепла.

Основним недоліком описаного аналога є високий робочий тиск в корпусі, що досягає 100 МПа, що ускладнює конструкцію і погіршує безпеку експлуатації.

Відомий теплогенератор, описаний в патенті РФ 2045715, F 25 B 29/00, 1995 і включає в себе корпус з циліндричною частиною, прискорювач руху потоку рідини, що містить насос для рідини, а і інжекційний вхідний патрубок, з'єднаний з циклоном, встановленим на одному з торців циліндричної частини корпусу. Протилежний торець циліндричної частини корпусу має дно з вихідним отвором, сполучених з вихідним патрубком корпусу. Усередині циліндричної частини корпусу встановлено гальмівний пристрій з радіально розташованими ребрами. При цьому вихідний патрубок з'єднаний за допомогою перепускного трубопроводу з циклоном, а в зоні їх з'єднання встановлено додаткове гальмівне пристрій. При включенні насоса рідина під тиском 0,4-0,6 МПа подається в інжекційний патрубок, прискорюється в ньому, закручується в спіральному циклоні і гальмується на стінках циліндричної частини корпусу і ребрах гальмівного пристрою. В результаті змін тиску і швидкості потоку рідина нагрівається і надходить в теплообмінники.

Недоліком зазначеного аналога є його нестабільна теплопродуктивність (тобто кількість теплової енергії, що отримується нагрівається рідиною в одиницю часу), яка визначається величиною корисної механічної потужності на валу електродвигуна. Відхилення теплопродуктивності можуть досягати 1,5-2 рази як в бік її збільшення, так і в бік зменшення, при цьому фактична величина навантажує моменту електродвигуна насоса самовстановлюється в залежності від параметрів високошвидкісного потоку рідини в каналі теплогенератора. Зазначені параметри відтворюються в результаті взаємодії трьох нерегульованих елементів конструкції: проточного каналу, насоса і електродвигуна. У цих умовах навіть невеликі відхилення робочих характеристик призводять до значних відхилень величини навантажувального моменту і теплопродуктивності. У разі збільшення теплопродуктивності електродвигун працює з перевантаженням, що неприпустимо через можливість перегріву його обмоток і виходу з ладу. У разі зниження теплопродуктивності електродвигун працює з недовантаженням, і теплогенератор не виробляє необхідної кількості тепла. Як при недовантаження електродвигуна, так і при його перевантаженні навантажуючим моментом, який вирізняється від номінального, знижуються коефіцієнт корисної дії (ККД) електродвигуна і коефіцієнт використання потужності.

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 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).

Недоліком прототипу є нестабільність теплопроизводительности.

Таким чином, завдання, на вирішення якої спрямовано даний винахід, полягає в забезпеченні стабільного і передбачуваного характеру руху рідини в пристрої. Технічний результат, який досягається при реалізації винаходу, полягає в підвищенні ефективності, стабільності і регульованості процесу нагріву рідини, а і підвищенні ККД і коефіцієнта використання потужності приводу.

Конструкція теплогенератора, що забезпечує досягнення зазначеного вище технічного результату у всіх випадках, на які поширюється обсяг якої просять правової охорони, може бути охарактеризована наступної сукупністю суттєвих ознак.

Теплогенератор 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, один засіб для гальмування руху рідини , виконане у вигляді 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. Лопатевої елемент нерухомо встановлений в корпусі, а радіальні пази, виконані на торцевій поверхні лопатевого колеса і лопатевого елемента, розташовані під кутами до радіусу кола, що обмежує зовнішні кінці пазів, і проведеним через точку перетину зовнішнього кінця відповідного паза і зазначеної окружності.

Крім того, в окремому випадку реалізації винаходу, лопатеве колесо може бути встановлено з можливістю регулювання зазору між торцевими поверхнями лопастного колеса і лопатевого елемента.

Крім того, в окремому випадку реалізації винаходу, засіб для подачі рідини може являти собою шнековий елемент.

Фактично в пристрої можуть бути використані робочі колеса гідродинамічної муфти, подібні застосовуваним для передачі крутного моменту між двома валами (Гавриленко Б.А., Семичастний І.Ф. Гідродинамічні передачі: Проектування, виготовлення і експлуатація. - М .: Машинобудування, 1980). У звичайній гідродинамічної муфти насосне та турбінне колеса обертаються з деяким прослизанням відносно один одного. У зв'язку з цим робоча рідина нагрівається, проте кількість виділеної теплової енергії невелика в порівнянні з величиною переданої муфтою потужності. Нерухоме закріплення турбінного колеса (що стає в цьому випадку реактивним) дозволяє перетворити всю механічну енергію електродвигуна в теплову енергію рідини, що нагрівається.

Можливість здійснення винаходу, охарактеризованого наведеними 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

Теплогенератор 1 для нагрівання рідин містить корпус 2, що представляє собою теплоізольований бак з рідиною, розділений перегородкою 3 на зливний 4 і напірний 5 відсіки. У зливному відсіку 4 виконано вхідний отвір 6, а в напірному - вихідний отвір 7, які з'єднані за допомогою, відповідно, зливного і напірного патрубків з, щонайменше, одним теплообмінником (не показані). У корпусі 2 розміщені кошти для прискорення руху рідини і для гальмування руху рідини, виконані у вигляді лопатевого колеса 8 і лопатевого елемента 9, відповідно, і що представляють собою два колеса гідродинамічної передачі з радіальними лопатями 10, що представляють собою ребра, утворені пазами 11 на відповідних торцях лопастного колеса 8 (насосного колеса гідродинамічної передачі) і лопатевого елемента 9 (реактивного колеса гідродинамічної передачі). При цьому поздовжні осі O ₁ O ₂ пазів 11 розташовані під кутом = = 0º до радіусу кола, що обмежує зовнішні кінці пазів, але можуть бути розташовані під кутом, відмінним від 0 ^o, в тому числі пази 11 можуть бути виконані таким чином, що лопаті 10 лопатевого колеса і лопатевого елемента виявляться спрямовані назустріч один одному. Лопатевої елемент 9 нерухомо закріплений в корпусі 2, а лопатеві колесо 8 встановлено соосно йому на валу 12 приводного електродвигуна 13 з можливістю регулювання зазору А між торцями лопастного колеса і лопатевого елемента за рахунок переміщення лопатевого колеса уздовж вала 12. На валу 12 встановлено і шнек 14 , розміщений у внутрішньому отворі лопатевого елемента 9 з утворенням щілини в для проходу рідини з зливного відсіку 4 корпусу в порожнину с між лопатевим елементом 9 і лопатевим колесом 8. При цьому діаметр d кола, що обмежує внутрішні кінці пазів лопатевого колеса, менше відповідного діаметру D лопатевого елемента, що полегшує надходження рідини від шнека 14 через щілину в в порожнину С між лопатевим елементом і лопатевим колесом.

Пристрій працює наступним чином

При включенні електродвигуна 13 рідина з теплообмінників надходить в зливний відсік 4 корпусу через отвір 6. З відсіку 4 рідина подається шнеком 14 в пази лопатевого колеса і, прискорюючись під дією відцентрових сил, переміщається від його центру до периферії, де потік закручується і, потрапляючи в пази лопатевого елемента, гальмується, переміщаючись до його центру, а потім знову потрапляє в пази лопатевого колеса. В результаті рідина нагрівається і через зазор А під тиском надходить у напірний відсік 5 корпусу і далі, через отвір 7 і напірний патрубок, до теплообмінників.

Витрата рідини через проточний канал теплогенератора і перепад тисків між напірним і зливним відсіками корпусу залежать від геометричних розмірів шнека 14. При роботі теплогенератора корисна механічна енергія, що витрачається на обертання лопатевого колеса 8, практично повністю переходить в теплову енергію рідини, що нагрівається. Тому теплопродуктивність пристрою може бути визначена твором навантажує крутного моменту лопатевого колеса на частоту обертання валу. При цьому величина навантажує моменту стабільна, тому що залежить, головним чином, від активного діаметра робочих 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 з метою її наближення до номінального моменту 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

1. 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, щонайменше, один 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, відрізняється тим, що лопатевої елемент нерухомо встановлений в корпусі, а радіальні пази , виконані на торцевій поверхні лопатевого колеса і лопатевого елемента розташовані під кутами до радіусу кола, що обмежує зовнішні кінці пазів, і проведеним через точку перетину зовнішнього кінця відповідного паза і зазначеної окружності.

2. Теплогенератор по п. 1, який відрізняється тим, що бічні стінки радіальних пазів виконані плоскими.

3. Теплогенератор по одному з пп. 1 і 2, що відрізняється тим, що лопатеве колесо встановлено з можливістю регулювання зазору між торцевими поверхнями лопастного колеса і лопатевого елемента.

4. Теплогенератор по п. 1, який відрізняється тим, що засіб для подачі рідини являє собою шнековий елемент.

Версія для друку
Дата публікації 31.12.2006гг

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