РОТОРНЫЙ, КАВИТАЦИОННЫЙ, ВИХРЕВОЙ НАСОС-ТЕПЛОГЕНЕРАТОР
ROTOR CAVITATION VORTEX PUMP-HEAT GENERATOR

Область техники:
Изобретение относится к энергетике и может работать в режиме теплогенератора с одновременной прокачкой нагреваемой жидкости. Роторный, кавитационный, вихревой насос-теплогенератор может быть использован для нагрева жидкости в системах отопления и горячего водоснабжения. Кроме того, насос-теплогенератор, может быть использован для смешивания несмешивающихся жидкостей, приготовления суспензий и эмульсий, а также для обеззараживания жидких пищевых продуктов, природных и сточных вод, бытовых и сельскохозяйственных стоков.
Роторный, кавитационный, вихревой насос-теплогенератор имеет корпус, внутри которого на приводном валу расположен ротор (или роторы), на периферийной поверхности которого расположены ультразвуковые излучатели Левавассера различной конфигурации.
Некоторые излучатели соединены каналами со всасывающей полостью или всасывающим патрубком, обеспечивающими прокачку обрабатываемой жидкости.
Периферийное расположение набегающих кромок излучателей обеспечивает интенсивное протекание жидкости внутри излучателей с обеспечением за счет вихревых потоков зон с пониженным давлением, способствующих возникновению кавитационных пузырьков, и зон с повышенным давлением, обеспечивающих интенсивное схлопывание, исчезновение кавитационных пузырьков.
Известен теплогенератор для нагрева жидкости, патент России №2301381 от 2007 г. 06. 20, содержащий соединенный с насосом циклон, на противоположных торцах которого и соосно ему установлены основной и дополнительный цилиндрические корпусы с тормозным устройством каждый, при этом выходные отверстия корпусов соединены между собой перепускным патрубком, а тормозное устройство в основном цилиндрическом корпусе установлено с возможностью осевого перемещения относительно корпуса. Жидкость под давлением 0,4-0,6 МПа через инжекционный патрубок подается в циклон. Нагрев жидкости осуществляется за счет сил трения с последующим вихревым разделением на два потока. Более нагретый поток направляется в систему нагрева, а более холодный поток возвращается во всасывающую зону теплогенератора.
Недостатками известного устройства являются:
- Для образования вихревого движения в теплогенераторе для нагрева жидкости необходимо наличие насоса, обеспечивающего, при известной производительности, довольно высокое давление 0,4-0,6 МПа.
- Вихревое движение жидкости в корпусе теплогенератора не обеспечивает возникновения и схлопывания кавитационных пузырьков.
Известен теплогенератор гидродинамический, патент России №2301946 от 2007 г. 06. 27, содержащий инжекционный входной патрубок, корпус, имеющий цилиндрическую часть, торцевой стороной к которой присоединены циклон-ускоритель и завихритель движения рабочей жидкости, в противоположном основании которой установлено тормозящее устройство. Поток жидкости через выходное щелеобразное отверстие инжекционного патрубка поступает в циклон, ускоряется и закручивается, приобретая вихреобразную форму, и распространяется по цилиндрической части теплогенератора до тормозящего устройства, где происходит его резкое торможение, и далее через выходное отверстие поступает в замкнутую систему. Генерация тепла в теплогенераторе обеспечивается за счет:
- гидродинамического эффекта (разгон-торможение рабочей жидкости);
- эффекта гидродинамического «взрыва», обеспечивающего рост температуры жидкости в вихревом потоке.
Недостатками известного устройства являются:
- наличие в системе нагрева жидкости отдельного насоса, обеспечивающего подачу жидкости в теплогенератор;
- отсутствие зон возникновения и схлопывания кавитационных пузырьков.
Известен способ нагрева жидкости, патент России №2225967 от 20.03.2007 г., включающий разделение общего потока на несколько потоков, их закрутку в соосном цилиндрическом канале, при этом направления закрутки выбирают противоположными и производят соударение этих двух потоков.
Генерация тепла осуществляется за счет образования несплошностей и кавитационных каверн, образующихся между слоями жидкости.
Недостатками известного способа нагрева жидкости являются:
- наличие насоса, осуществляющего подачу жидкости в теплогенератор;
- образование зон кавитации потока жидкости не в зонах пониженного давления, а в зонах торможения встречно закрученных потоков, находящихся под избыточным давлением.
Известен насос-теплогенератор, патент России №2319911 от 2008 г. 03.20, кавитационно-вихревого типа с входным осевым и выходным периферийным гидравлическими каналами, на валу которого, между корпусными торцевыми поверхностями с гарантированным зазором, расположен, по меньшей мере, один диск, на торцевых поверхностях которого выполнены лунки (рабочие камеры), симметрично расположенные относительно оси вала, также лунки выполнены на корпусных торцевых поверхностях.
Часть лунок соединена между собой торцевыми поверхностными каналами, обеспечивающими прокачивающую способность устройства.
Генерация тепла в насосе-теплогенераторе обеспечивается за счет возникновения разности потенциалов между поверхностями диска и корпуса, вихревого движения жидкости в лунках, диска и корпуса, магнитного воздействия на электропроводящую жидкость.
Недостатками известного устройства являются:
- торцевое расположение лунок на диске и корпусе не обеспечивает равные условия работы лунок (чем ближе к оси диска, тем менее интенсивно в них проходят процессы);
- недостаточно организованное движение жидкости в лунках;
- сложности обеспечения магнитной обработки жидкости.
Известно устройство для нагревания текучей среды, патент России №2332618 от 2008 г. 08.27, содержащее неподвижный корпус с цилиндрической полостью и расположенный с зазором в этой полости цилиндрический ротор, который жестко установлен на валу с возможностью вращения и имеет на цилиндрической поверхности определенное число неровностей или отверстий, а корпус имеет, по крайней мере, один впускной и один выпускной канал. В корпусе, по соседству с первым ротором, установлен второй аналогично первому.
Роторы установлены с возможностью противоположного вращения от независимых приводных двигателей. На цилиндрических отверстиях роторов размещены ряды глухих отверстий и прямоугольные пазы, меньшая сторона которых совпадает с радиусом ротора.
Генерация тепла в устройстве для нагревания текучей среды осуществляется следующим образом: после заполнения текучей средой устройства включаются двигатели, вращающие роторы в противоположном направлении. Противоположные направления вращения роторов обеспечивают однонаправленное движение потоков, их объединение и дальнейшее движение в одном направлении. Ускоренный поток поступает в цилиндрические полости и тормозится с выделением тепловой энергии о торцевые стенки роторов. В зоне глухих отверстий между корпусом и цилиндрическими поверхностями роторов за счет разрыва сплошности потока и образующихся вихревых воронок происходят процессы тепловыделения. В зоне конического отверстия, объединяющего цилиндрические полости, происходит столкновение двух вращающихся потоков текучей среды, что также сопровождается выделением тепловой энергии.
Недостатками известного устройства являются:
- наличие двух приводов для вращения роторов устройства в противоположных направлениях;
- наличие глухих отверстий на периферийной поверхности ротора способствует завихрению жидкости без четкого образования зон разряжения и зон повышенного давления, необходимых для возникновения и схлопывания кавитационных пузырьков.
Достоинством устройства является наличие радиальных сужающихся каналов, обеспечивающих самостоятельную прокачку нагреваемой среды.
Известен теплогенератор, патент России №2221200 от 10.01.2004 г., кавитационного действия, состоящий из центробежной форсунки, вход которой сообщен с выходом насоса-побудителя, а ее выходное сопло - с каналом торможения потока, сообщенным с входом насоса-побудителя.
Генерация тепла в теплогенераторе осуществляется следующим образом: из насоса-побудителя поток жидкости поступает в форсунку и, вращаясь относительно форсунки, выходит из сопла в камеру торможения, где по оси образуется зона низкого давления и происходит образование кавитационных каверн. Далее в камере поток поворачивается в сторону сопла и направляется к периферии камеры. За счет циркуляции потока между зонами пониженного и повышенного давления происходит интенсивное схлопывание кавитационных каверн, что приводит к тепловыделению и разогреву жидкости.
Недостатками известного теплогенератора являются:
- сложность в конструктивном оформлении;
- источником кавитации является дальняя от входа потока жидкости зона тормозной камеры, выполненная в виде сопла Ловаля, или резкого сужения, что не является источником интенсивного образования кавитационных пузырьков.
Известно изобретение - широкополосный гидромеханический генератор-диспергатор, патент Росси №2179078 от 10.02.2002 г., содержащий входной и выходной патрубки и вихревую камеру между ними. Вихревая камера выполнена тороидальной формы с переменным сечением в азимутальном направлении формой поперечного сечения с возможностью деформирования (регулирования) формы. Генерация частот осуществляется следующим образом: рабочая жидкая среда под статическим давлением подается через входной патрубок в вихревую камеру, где приводится во вращение - вихревое движение. При этом в различных частях вихревой камеры генерируются колебания избыточного давления и колебательной скорости различных частот: в местах с малым радиусом кривизны генерируются колебания с высокой частотой, а в местах с большим радиусом кривизны - с меньшей частотой.
Недостатками известного устройства являются:
- необходимость иметь насос для подачи жидкой среды через генератор-диспергатор;
- низкий КПД устройства из-за наличия большого транзитного потока через генератор-диспергатор.
Известен гидроаккустический генератор, патент России №2077960 от 27.04.1997 г., содержащий вихревую камеру, входную часть и выходную часть с каналом в виде расширяющего конуса. Генерация акустических колебаний осуществляется следующим образом: поток жидкости под избыточным давлением направляется в резонансную камеру. Конфигурация проточной части генератора обеспечивает ускорение истекающего потока жидкости и возбуждение в нем аккустических колебаний, в результате чего в зоне истечения активированной струи жидкости происходит турбуляция окружающей среды с возникновением в ней кавитационных явлений, способствующих интенсификации процессов диспергации и отмывки загрязненных фильтрующих материалов (гранулированный антрацит, кварцевый песок, иониты и др.)
Недостатками гидроакустического генератора являются:
- необходимость иметь насос для прокачки обрабатываемой среды;
- низкий КПД устройства из-за наличия большого транзитного потока через гидроакустический генератор;
- нет описания процесса образования аккустических колебаний и почему вихревая тороидальная камера является резонансной.
Известен теплогенератор ударно-вихревого типа патент России №2336470 от 20.10.2008 г., содержащий входное сопло, чаши с полуторовыми полостями, камеру смешения и разделения, диффузоры, дополнительное входное сопло, расположенное напротив первого и отделенного от него камерой разделения и смешения.
Во входных соплах и полуторовых полостях установлены завихрители с противоположным направлением закручивания.
Генерация тепла в генераторе ударно-вихревого типа происходит следующим образом: встречное расположение входных сопел обусловлено необходимостью обеспечения ударного столкновения двух потоков жидкости, что позволяет активировать процесс нагрева жидкости в камере разделения и смешения.
Недостатками теплогенератора ударно-вихревого типа являются:
- необходимость иметь насос для подачи жидкости во входные сопла;
- наличие скачка уплотнений в месте встречи струй жидкости, препятствующего образованию кавитационных пузырьков.
Известен теплогенератор гидравлический, патент России №2134381 от 10.08.1999 г., включающий входное закручивающее устройство, соединенное с корпусом вихревой трубы, патрубок отвода нагретой жидкости, корпус вихревой трубы, снабженный продольными канавками цилиндрической формы.
Генерация тепла осуществляется следующим образом: при подаче жидкости через входное закручивающее устройство ее движение приобретает вихревой характер, и к моменту поступления в корпус вихревой трубы скорость жидкости возрастает.
Далее жидкость, омывая внутреннюю поверхность корпуса, движется по спирали в направлении дна. Часть жидкости, заполнив продольные канавки, совершает в них также спиралеподобное движение, взаимодействуя с основным потоком.
Такое взаимодействие вращающихся потоков жидкости существенно интенсифицирует превращение энергии движения этих потоков жидкости в тепло.
Недостатками теплогенератора гидравлического являются:
- необходимость иметь насос для подачи жидкости во входное закручивающее устройство;
- скорость вращательного движения жидкости по длине корпуса вихревой трубы не одинакова;
- продольные цилиндрические канавки не имеют перегородок, что значительно снижает теплоотдачу из-за снижения скорости вращения в периферийной от входа части корпуса вихревой трубы.
Известно устройство, насос-теплогенератор, патент России №940297 25/06 от 09.08.1994 г. (ПРОТОТИП), имеющий полый корпус со всасывающим патрубком для подвода нагреваемой и нагнетательным для отвода нагретой жидкости и консольно подвешенный внутри корпуса на валу привода вращения полый ротор, оснащенный, по меньшей мере, одним средством воздействия на жидкость для ее нагрева.
Генерация тепла в насосе-теплогенераторе осуществляется следующим образом. После подключения насоса-теплогенератора к приводу и к потребителю тепла, например, в замкнутую локальную систему теплоснабжения, замкнутую водой или иным теплоносителем (например антифриз), вода через всасывающий патрубок поступает внутрь корпуса и через центральное отверстие в роторе устремляется в каналы и «карманы».
При этом жидкость, оказавшаяся в «карманах», оказывается под действием двух основных сил:
- центробежной силы, стремящейся «отсосать» содержимое каждого из углублений;
- силы инерции от вращения, стремящейся «закупорить» это жидкое содержимое в углублениях («карманах»).
Поскольку мимо углублений при работающем роторе постоянно течет жидкость, содержимое углублений обновляется в колебательном режиме, что сопровождается интенсивным генерированием тепла вблизи выходов из каналов.
Положительными качествами насоса-теплогенератора являются:
- наличие радиальных каналов, позволяющих самостоятельно перекачивать нагреваемую жидкость;
- размещение средств воздействия на жидкость в роторе теплогенератора.
Недостатками насоса-теплогенератора являются:
- прокачка большого количества воды через радиальные каналы, чтобы обеспечить возникновение разряжения в углублениях («карманах»);
- отсутствие центров или зон возникновения кавитационных пузырьков и зон их исчезновения, что могло бы явиться мощным источником тепловой энергии в нагреваемой жидкости.
Раскрытие изобретения.
Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является создание устройства, в котором жидкость или суспензия самостоятельно прокачивалась, а также неоднократно подвергалась кавитационному воздействию в цилиндрических ультразвуковых излучателях Левавассера, расположенных на периферийной поверхности ротора.
Причем ультразвуковые излучатели должны быть активными рабочими органами, сами набегать на жидкость заточенными кромками, а процессы образования и схлопывания кавитационных пузырьков осуществлялись бы как внутри излучателей Левавассера, так и в протекающей мимо излучателей жидкости за счет заточки входных кромок излучателей при образовании «клинового тона».
Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения:
- неоднократное «посещение» излучателей каждой частицей жидкости или суспензии;
- повышение плотности кавитации за счет последовательного кавитационного воздействия на жидкость излучателей Левавассера несколькими роторами, установленными на одном валу.
Известно, что вихревая кавитация возникает в воде в водоворотных зонах при скорости движения в водовороте 10÷15 м /сек. Вследствие сильного вращения воды, движущейся вместе с вихрем, и под действием центробежных сил вода отбрасывается к периферийным зонам вихря. Размер зоны разряжения и величина разряжения в центре вихря зависят от скорости движения жидкости, и если пытаться получить вихри со скоростью движения жидкости более 20 м/сек в неограниченном пространстве, то обычно кавитационная каверна становится столь большой, что возникает неустойчивость и вихрь разрушается.
При натекании жидкости на клиновидный край твердой пластинки или острую кромку входного отверстия, например ультразвуковой излучатель Левавассера, появляется «клиновой тон».
Если в жидкости перемещать пластинку заточенной кромкой вперед или ультразвуковой излучатель заточенной кромкой, то «клиновой тон» появляется как и при натекании жидкости.
«Клиновой тон» - это ультразвук, возникающий в воде при натекании на острую кромку, заточенную под углом 30°.
Струя жидкости, попадая на острый край излучателя, разбивается этим краем так, что с обеих сторон появляются вихри. Вихри в области их образования вызывают периодические изменения давления, которые не стоят на месте, а распространяются по жидкости в виде ультразвуковых волн по обе стороны заточенной пластинки, а также как внутрь излучателя Левавассера, так и в сторону корпуса.
Жидкость, направляемая острой кромкой излучателя Левавассера, вместе с возникающими на острой кромке кавитационными вихрями с большой скоростью, в заявляемых устройствах 28 м/сек и более, образует в зонах «С» излучателей резкое понижение давления, из-за ускорения закручивающегося внутри излучателя потока, с образованием большого количества кавитационных пузырьков.
Вытесняемая из зоны «С» с большой скоростью и под большим давлением, за счет центробежной силы, жидкость перемещается в зону «Б», находящуюся внутри излучателей Левавассера, в которой кавитационные вихри разрушаются, а резко возросшее давление сжимает жидкость, обеспечивая условия для схлопывания (конденсации) кавитационных пузырьков. Перемещаясь из зоны «Б» в зону «А», жидкость уплотняется за счет исчезновения кавитационных пузырьков и несплопшостей и мимо противоположной от заточенной кромки под углом 90° к натекающей жидкости вылетает из излучателя, прерывая натекающие на кромку струи жидкости и способствуя усилению ультразвуковых кавитационных колебаний в жидкости за пределами излучателя Левавассера.
Постоянное натекание жидкости в ультразвуковой излучатель способствует ее водоворотному движению внутри излучателя. Такое движение жидкости внутри излучателя при вращении ротора, наличие зон с пониженным и повышенным давлением носят выраженный неустановившийся характер.
Поверхность раздела струй внутри свистка бывает выражена нечетко. Она носит неустановившийся и нечеткий характер. Периодически эта поверхность получает искривления, которые прогрессируют и переходят в отдельные водовороты, перемещаются в зону «Б», а затем «А», в которых разрывы жидкости и кавитационные пузырьки исчезают с выделением тепловой энергии, чтобы вновь возникнут после пересечения натекающей жидкости при выходе из излучателя.
Предлагаемым изобретением решается задача: повышение теплопроизводительности.
Предлагаемое изобретение направлено на достижение технического результата, заключающегося в повышении эффективности нагрева жидкости при самостоятельной прокачке нагреваемой жидкости.
Указанный технический результат достигается тем, что в роторном, кавитационном вихревом насосе-теплогенераторе, содержащем неподвижный корпус с цилиндрической полостью и расположенный с зазором в этой полости цилиндрический ротор, который жестко установлен на приводном валу с возможностью вращения, крышку, разделительный диск, всасывающее и нагнетательное отверстия, на периферии ротора расположены излучателиЛевавассера, острые кромки которых заточены под углом 30°.
При этом в прокачивающей секции всасывающая полость соединена с излучателями Левавассера каналами, секции ротора с излучателями Левавассера, не оснащенные прокачивающими каналами, предназначены для второй и более ступеней, излучатели Левавассера размещены на периферийной и внутренней цилиндрических поверхностях секций ротора.
Ротор может иметь одну секцию с прокачивающими каналами, по периферии которой расположены ультразвуковые излучатели Левавассера и несколько секций, которые оснащены только излучателями Левавассера. Новым является то, что ультразвуковые излучатели, расположенные по периферии секций ротора, а так же то, что прокачивающие каналы соединяют впускной канал с отдельными излучателями Левавассера. Секции ротора разделены между собой перегородками, изолирующими излучатели друг от друга.
Излучатели Левавассера могут быть изготовлены в виде круглоцилиндрических, со стержнями в центре излучателя, а также с направляющими пластинами - завихрителями.
Излучатели Левавассера могут быть расположены не только по периферии секций ротора, но и на внутренней поверхности цилиндрической части ротора.
Роторный, кавитационный, вихревой насос-теплогенератор может быть выполнен:
- как в односекционном исполнении, когда ротор состоит только из прокачивающей секции, оснащенный по периферии излучателями, часть которых каналами соединены со всасывающей полостью насоса-теплогенератора;
- так и в многосекционном исполнении, когда первой на приводном валу монтируется прокачивающая секция, а затем расположены (в зависимости от необходимой тепловой мощности) секции, оснащенные излучателями Левавассера, находящимися на периферии секции;
- а так же в многоступенчатом исполнении, когда первыми от всасывающей полости монтируются секции, имеющие излучатели на периферийной поверхности и на внутренней цилиндрической поверхности ротора, а последней монтируется прокачивающая секция.
Размещение излучателей Левавассера на внутренней цилиндрической поверхности секций обусловлено необходимостью повышения энергоэффективности нагрева жидкости за счет ее обработки до
поступления в каналы прокачивающей секции, а затем ее обработкой периферийными излучателями.
Технические решения с признаками, отличающими заявляемое решение от прототипа, из общедоступных источников информации не известны и явным образом из уровня техники не следуют.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на:
- Фиг.1 - изображен роторный, кавитационный, вихревой насос-теплогенератор, с одной нагревательной и прокачивающей секцией - ротором 3, общий вид, включающий корпус 1, крышку 2, электродвигатель 4, разделительный диск 5;
- Фиг.2 - изображен вид со стороны крышки 2 роторного, кавитационного, вихревого насоса-теплогенератора в одноступенчатом исполнении, а также всасывающее 6 и нагнетательное отверстие 7;
- Фиг.3 - изображен разрез секции ротора 3 с излучателями Левавассера 9 различной тональности, расположенными по периферии, и прокачивающими каналами 8, соединяющими отдельные излучатели со всасывающей полостью;
- Фиг.4 - изображен разрез секции ротора 3 с излучателями Левавассера со стержнями в центрах излучателей 10 и прокачивающими каналами 8;
- Фиг.5 - изображен разрез секции ротора 3 с излучателями Левавассера 9, но без прокачивающих каналов;
- Фиг.6 - изображен разрез секции ротора 3 с излучателями Левавассера 9, оснащенными стержнями 10 в центрах излучателей, но без прокачивающих каналов;
- Фиг.7 - изображены разрезы ультразвуковых излучателей Левавассера: а - без стержня, б - со стержнем и обозначением зон внутри излучателей: А - зона смешения жидкости; Б - зона повышенного давления; С - зона пониженного давления.
- Фиг.8 - изображен разрез секции ротора 3 с излучателями Левавассера 9, расположенными на периферийной и внутренней цилиндрической поверхности секции ротора;
- Фиг.9 - изображен разрез лопастного ротора 3 с излучателями Левавассера 9, расположенными в периферийных частях лопастей;
- Фиг.10 - изображен разрез секции ротора 3 с излучателями Левавассера 9, оснащенными пластинчатыми завихрителями 11, а также прокачивающими каналами 8;
- Фиг.11 - изображен аксонометрический разрез многосекционного роторного, кавитационного, вихревого насоса-теплогенератора. Первой от всасывающей полости смонтирована прокачивающая секция 12, а далее монтируются секции 13, оснащенные излучателями Левавассера, но без прокачивающих каналов 8;
- Фиг.12 - изображен аксонометрический разрез многосекционного роторного, кавитационного, вихревого насоса-теплогенератора. Первыми от всасывающей полости смонтированы секции 14 с излучателями, расположенными на периферийной и внутренней цилиндрических поверхностях ротора 3, последней смонтирована секция 12, оснащенная прокачивающими каналами 8, все секции закреплены на приводном валу 15 и заключены в корпусе 1.
Роторный, кавитационный, вихревой насос-теплогенератор состоит из неподвижного корпуса 1, имеющего всасывающую и нагнетательную полости, внутри которого на приводном валу 15 размещены одна или несколько секций ротора 3. Корпус закрывается крышкой 2. Приводной вал вместе с секциями ротора приводится в движение от электродвигателя 4 или иного двигателя. В одноступенчатом исполнении роторный, кавитационный, вихревой насос-теплогенератор оснащается разделительным диском 5, в котором расположены всасывающее и нагнетательные окна.
Секция ротора 3, имеющая на периферии ультразвуковые излучатели Левавассера 9 различной тональности или излучатели Левавассера со стержнями в центрах 10, или излучатели Левавассера, оснащенные пластинчатыми завихрителями 11, может быть оснащена прокачивающими каналами 8, соединяющими всасывающую полость с излучателями, а может быть исполнена и без прокачивающих каналов.
Секция ротора 3 может быть выполнена в виде лопастного колеса с излучателями в периферийной части лопастей.
Секция ротора 3 может быть оснащена излучателями Левавассера 9, расположенными как на периферийной, так и на внутренней цилиндрических поверхностях.
При многоступенчатом исполнении роторного, кавитационного, вихревого насоса-теплогенератора могут быть два варианта:
- (вариант 1) на приводном валу размещается секция 12 с прокачивающими каналами 8, а за ней несколько секций 13 без прокачивающих каналов;
- (вариант 2) на приводном валу 15 размещаются секции 14, имеющие излучатели на периферийной и внутренней поверхностях, а в конце - прокачивающую секцию 12.
Роторный, кавитационный, вихревой насос-теплогенератор работает следующим образом:
А) одноступенчатый вариант.
Жидкость по всасывающему отверстию 6 через всасывающее окно в разделительной перегородке 5 поступает во всасывающую полость ротора 3. После включения электродвигателя 4, крутящий момент через приводной вал 15 передается прокачивающей секции ротора 3, помещенной между корпусом 1 и крышкой 2. Под действием центробежной силы жидкость по каналам 8 направляется в излучатели Левавассера 9 и, заполнив все пространство между корпусом, ротором и крышкой по нагнетательному отверстию 7, направляется в систему нагрева жидкости.
Во время вращения секции ротора 3 острые кромки излучателя Левавассера набегают на жидкость со скоростью 28 м/сек, на них образуется «клиновый тон», который образует вихри, расходящиеся в двух направлениях, одни уходят в жидкость между секцией ротора и корпуса 1, другие направляются внутрь излучателя. Закрученный с большой скоростью поток жидкости образует внутри излучателя три зоны:
- зону пониженного давления - С;
- зону повышенного давления - Б;
- зона смешения жидкости - А.
Проходя через зону С, в жидкости образуются кавитационные пузырьки и каверны, которые исчезают, «охлопываются» в зоне Б.
2
Перемещаясь из зоны Б в зону А, жидкость уплотняется за счет исчезновения кавитационных каверн, пузырьков и несплошностей и мимо противоположной от заточенной кромки излучателя, под углом 90° к натекающей на кромку жидкости, вылетает из излучателя, прерывая струи жидкости и способствуя усилению ультразвуковых кавитационных колебаний в жидкости между ротором и корпусом. При «схлопывании» - исчезновении кавитационного пузырька температуры возникают до 2000°С и давления до 25000 кг/cм. Это является основным фактором, обеспечивающим нагрев жидкости.
Б) Многоступенчатый вариант.
Многоступенчатый роторный, кавитационный, вихревой насос-теплогенератор работает следующим образом:
При вращении через приводной вал 15 прокачивающей секции 12 и непрокачивающих секций 13 нагрев жидкости осуществляется в следующей последовательности. Жидкость через всасывающую полость прокачивающей секции 12 вытесняется в пространство между секциями ротора 12, 13 и корпуса 1. По мере продвижения в пространстве между секциями ротора и корпуса жидкость неоднократно захватывается острыми кромками излучателей, неоднократно подвергается обработке в излучателях, а достигнув последней непрокачивающей через нагнетательное отверстие направляется в систему нагрева.
Осуществление нагрева жидкости в одноступенчатых насосах-теплогенераторах со стержнями в центре излучателей и без стержней проверено в фактических примерах.
Результаты испытаний показывают, что обе конструкции излучателей Левавассера эффективны и экономичны и могут применяться для нагрева жидкости.
Конструкция роторного, кавитационного, вихревого насоса-теплогенератора достаточно проста и может быть изготовлена на любом машиностроительном предприятии.
Список использованной литературы
1. Патент России №2301381 от 2007.06.20;
2. Патент России №2301946 от 2007.06.27;
3. Патент России №2225967 от 20. 03.2004;
4. Патент России №2319911 от 2008.03.20;
5. Патент России №2332618 от 2008.08.27;
6. Патент России №2221200 от 10.01.2004;
7. Патент России №2179078 от 10.02.2002;
8. Патент России №2077960 от 1977.04.27;
9. Патент России №2336470 от 2008.10.20;
10. Патент России №2134381 от 10.08.1999;
11. Патент России №94029725/06 от 09.08.1994;
12. И.Г.Хорбенко «За пределами слышимого» - Москва, «Машиностроение» - 1981 г., стр.64-65, 86-87;
13. В.В.Майер «Простые опыты со струями и звуками» - 1985 г., стр.75-86;
14. Л.Бергман «Ультразвук и его применение в науке и технике» - Перевод с немецкого под ред. В.С.Григорьева и А.Д.Розенберга «Издательство иностранной литературы» - Москва - 1957 г., стр.28-31, 504-507;
15. И.Пирсол «Кавитация» издательство Мир - 1975 г., стр.9-14, 69-72;
16. Т.М.Башта «Машиностроительная гидравлика» М. Машиностроение, 1971 г., стр.44-49, 118, 349, 375, 379-381, 509-512.