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 RU2232357

ТЕПЛОГЕНЕРАТОР ДЛЯ НАГРІВАННЯ РІДИН (ВАРІАНТИ)

Ім'я винахідника: Рукавишников В.А. (RU); Тарчевский Є.П. (RU); Александров М.П.
Ім'я патентовласника: Товариство з обмеженою відповідальністю "Енергосистеми" (RU)
Адреса для листування: 121609, Москва, Осінній б-р, 11, (609 відділення зв'язку), "Патентно-правова Фірма ВІС", пат.пов. Н.Д.Кольцовой
Дата початку дії патенту: 2002.12.06

Винахід відноситься до області теплоенергетики і може бути використано для опалення та гарячого водопостачання, а й може бути використано для підігріву в'язких рідин при їх перекачуванні по трубопроводах. Теплогенератор включає в себе розташовані в корпусі, щонайменше, один засіб для прискорення руху рідини і, щонайменше, один засіб для гальмування руху рідини, виконані у вигляді лопатевих коліс. Одне лопатеве колесо встановлено з можливістю обертання під дією приводу соосно з іншим, встановленим нерухомо з утворенням зазору між лопатями лопатевих коліс. При цьому згідно з першим варіантом виконання в пазах між лопатями нерухомого лопатевого колеса встановлена ​​перегородка з можливістю її переміщення по висоті лопаті. Згідно з другим варіантом виконання маточина обертового лопатевого колеса виконана так, що відстань між її торцем і торцем лопатевого колеса одно 1/4 висоти лопаті. Технічний результат полягає в підвищенні ефективності, стабільності процесу нагріву рідини, а і підвищенні ККД і коефіцієнта 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.

Найбільш близьким аналогом (прототипом) є 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.

Основним недоліком прототипу 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.

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 витребовують правової охорони, може бути охарактеризована наступної сукупністю суттєвих ознак.

Теплогенератор включає в себе розташовані в корпусі, щонайменше, один засіб для прискорення руху рідини і, щонайменше, один засіб для гальмування руху рідини, виконані у вигляді лопатевих коліс, і засіб для подачі рідини. Лопатеві колеса розташовані співвісно з утворенням зазору між ними. Одне лопатеве колесо встановлено з можливістю обертання під дією приводу. Інша лопатеве колесо встановлено нерухомо. На ньому в пазу між лопатями встановлена ​​перегородка з можливістю її переміщення по висоті лопаті.

Крім того, в окремому випадку реалізації винаходу лопаті на першому і / або другому лопастном колесі можуть бути виконані на торцевій поверхні лопатевого елемента під кутом до його радіусу.

Крім того, в окремому випадку реалізації винаходу першого лопатеве колесо і / або друге лопатеве колесо можуть бути встановлені з можливістю регулювання зазору між їх торцевими поверхнями.

Крім того, в окремому випадку реалізації винаходу пристрій може включати в себе засіб для подачі рідини в порожнину між лопатевими колесами.

При цьому засіб для подачі рідини може являти собою шнековий елемент.

У другому варіанті виконання теплогенератор включає в себе розташовані в корпусі, щонайменше, один засіб для прискорення руху рідини і, щонайменше, один засіб для гальмування руху рідини, виконані у вигляді лопатевих коліс. Лопатеві колеса розташовані співвісно з утворенням зазору між ними. Одне лопатеве колесо встановлено з можливістю обертання під дією приводу. Інша лопатеве колесо встановлено нерухомо. Маточина лопастного колеса, яке встановлено з можливістю обертання під дією приводу, виконана так, що відстань між її торцем і торцем лопатевого колеса одно 1/4 висоти його лопаті.

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 співвісний і 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 сукупностями 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 (варіант 1). Фиг.2 - принципова схема теплогенератора (варіант 2). Фіг.3 - схема утворення лопатей.

У першому варіанті виконання 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. Отвори з'єднані з допомогою відповідно зливного і напірного патрубків з, щонайменше, одним теплообмінником (на кресленні не показані). У корпусі 2 розміщені кошти для прискорення і гальмування руху рідини, виконані у вигляді лопатевих коліс 8 і 9 та представляють собою два колеса гідродинамічної передачі з лопатями 10. Лопаті представляють собою виконані на відповідних торцях лопатевого колеса 8 (реактивного колеса гідродинамічної передачі) і лопатевого колеса 9 (насосного колеса гідродинамічної передачі) ребра з пазами 11 між ними. Між лопатями лопатевого колеса 9 встановлена ​​перегородка 15. Причому ця перегородка встановлена ​​з можливістю її переміщення по висоті паза. При цьому поздовжні осі O ₁ O ₂ лопатей (ребер) розташовані під кутом = = 0º до радіусу відповідного колеса, але можуть бути розташовані під кутом, відмінним від 0º, в тому числі можуть бути виконані таким чином, що лопаті 10 лопатевого колеса 8 і лопатевого колеса 9 будуть спрямовані назустріч один одному. Лопатеве колесо 9 нерухомо закріплено в корпусі 2, а лопатеві колесо 8 встановлено соосно йому на валу 12 приводного електродвигуна 13 з можливістю його обертання. В окремому випадку лопатеві колеса встановлені з можливістю регулювання зазору А між торцями лопатевих коліс за рахунок переміщення лопатевого колеса 8 та / або 9 вздовж вала 12. На валу 12 встановлено засіб для подачі рідини 14, яке виконано у вигляді шнека, розміщеного у внутрішньому отворі лопатевого елемента 8 з утворенням щілини в для проходу рідини з зливного відсіку 4 корпусу в порожнину с між лопатевими колесами 8 і 9. 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.

У другому варіанті виконання 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. Отвори з'єднані з допомогою відповідно зливного і напірного патрубків з, щонайменше, одним теплообмінником (на кресленні не показані). У корпусі 2 розміщені кошти для прискорення і гальмування руху рідини, виконані у вигляді лопатевих коліс 8 і 9 та представляють собою два колеса гідродинамічної передачі з лопатями 10. Лопаті представляють собою виконані на відповідних торцях лопатевого колеса 8 (реактивного колеса гідродинамічної передачі) і лопатевого колеса 9 (насосного колеса гідродинамічної передачі) ребра 11 з пазами між ними. При цьому поздовжні осі O ₁ О ₂ лопатей (ребер) 10 розташовані під кутом = = 0º до радіусу відповідного колеса, але можуть бути розташовані під кутом, відмінним від 0º, в тому числі можуть бути виконані таким чином, що лопаті 10 лопатевого колеса і лопатевого елемента будуть 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 його обертання. В окремому випадку реалізації лопатеві колеса встановлені з можливістю регулювання зазору А між торцями лопатевих коліс за рахунок переміщення лопатевого колеса уздовж вала 12. При цьому відстань між торцевою поверхнею маточини лопатевого колеса 8 і його торцевій поверхнею одно 1/4 висоти лопатей колеса 8.

Пристрій працює наступним чином

При включенні електродвигуна 13 рідина з теплообмінників надходить в зливний відсік 4 корпусу через отвір 6. У першому варіанті виконання 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. Фактичну величину навантажує моменту можна регулювати, переміщаючи перегородку між лопатями вздовж лопатей. Це дозволяє використовувати один і той же теплогенератор з приводними двигунами різної потужності.

Крім того, в невеликих межах фактичну величину навантажує моменту можна регулювати за рахунок зміни величини зазору А з метою її наближення до номінального моменту електродвигуна. У другому варіанті виконання шнек відсутня, однак виконання укороченою маточини лопатевого колеса дозволяє забезпечити подачу води в простір між лопатевим колесом і лопатевим елементом. Оскільки відсутня спеціальний засіб для подачі рідини, то спрощується конструкція теплогенератора.

Таким чином, запропоновані варіанти конструкції теплогенератора дозволяють відтворювати навантаження електродвигуна номінальним моментом, що забезпечує стабільну теплопродуктивність, відповідну номінальній потужності електродвигуна, з максимальним ККД і забезпечує його універсальність.

Описані вище варіанти конструкції теплогенератора для нагрівання рідини, виконаного відповідно до заявленого винаходом, доводять 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 в себе розташовані в корпусі, щонайменше, один засіб для прискорення руху рідини і, щонайменше, один засіб для гальмування руху рідини, виконані у вигляді лопатевих коліс, розташованих співвісно з утворенням зазору між їх торцевими поверхнями з лопатями, і засіб для подачі рідини в порожнину між лопатевими колесами, при цьому перше лопатеве колесо встановлено з можливістю обертання під дією приводу, що відрізняється тим, що друге лопатеве колесо нерухомо встановлено в корпусі, а в пазах між його лопатями встановлена ​​перегородка з можливістю переміщення по висоті лопатей.

2. Теплогенератор по п.1, що відрізняється тим, що лопаті на першому і / або другому лопастном колесі виконані під кутом до його радіусу.

3. Теплогенератор по п.1 або 2, який відрізняється тим, що перше лопатеве колесо і / або друге лопатеве колесо встановлені з можливістю регулювання зазору між їх торцевими поверхнями.

4. Теплогенератор за допомогою одного з пп.1-3, що відрізняється тим, що засіб для подачі рідини являє собою шнековий елемент.

5. Теплогенератор, що включає в себе розташовані в корпусі, щонайменше, один засіб для прискорення руху рідини і, щонайменше, один засіб для гальмування руху рідини, виконані у вигляді лопатевих коліс, розташованих співвісно з утворенням зазору між їх торцевими поверхнями з лопатями, при цьому перше лопатеве колесо встановлено з можливістю обертання під дією приводу, що відрізняється тим, що друге лопатеве колесо нерухомо встановлено в корпусі, і його маточина виконана так, що відстань від її торцевої поверхні до торцевої поверхні зазначеного лопатевого колеса одно 1/4 висоти лопатей.

6. Теплогенератор по п.5, що відрізняється тим, що лопаті на першому і / або другому лопастном колесі виконані під кутом до його радіусу.

7. Теплогенератор по п.5 або 6, який відрізняється тим, що перше лопатеве колесо і / або друге лопатеве колесо встановлені з можливістю регулювання зазору між їх торцевими поверхнями.

Версія для друку
Дата публікації 25.01.2007гг

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