ВЕТРОВОЙ ФРИКЦИОННЫЙ ТЕПЛОГЕНЕРАТОР
WIND FRICTION HEAT GENERATOR

Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано в системах отопления и горячего водоснабжения жилых и производственных зданий.
Известен фрикционный нагреватель, содержащий бак с нагреваемой средой, на дне которого установлен неподвижный диск, контактирующий с подвижным диском с приводом через вал ветродвигателя (А.С.№1627790, 1991 г., СССР). В известном нагревателе имеется ограниченное количество фрикционных элементов, в его конструкции отсутствуют устройство сближения стирающихся со временем дисков и теплоаккумулирующее устройство с фазовым переходом.
Известен шнек винтового питателя, включающий вал и винтовые лопасти. Вся винтовая поверхность шнека набирается из отдельных лопастей (А.С. 395317, 1973 г., СССР). Известный шнек потребляет электрическую энергию и не предназначен для нагрева воды. Поверхность лопастей и шнек имеют гладкую поверхность, не препятствующую движению среды.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому решению является теплогенератор фрикционный, включающий вертикальный цилиндрический корпус с крышкой и днищем, приводной вал, патрубки входа холодной и выхода горячей воды и гидромониторов (Патент РФ №2380625). Известный теплогенератор сложный по конструкции и имеет значительное количество движущихся в цилиндрах поршней, что приводит к их быстрому износу, с проблематичной их заменой.
Поставленная задача настоящего технического решения состоит в увеличении трущихся между собой поверхностей и их постепенному сближению и повышенной шероховатости остальных поверхностей, участвующих в преобразовании технической энергии в тепловую.
Задача достигается тем, что предлагается ветровой фрикционный теплогенератор, включающий цилиндрический корпус с крышкой и днищем, приводной вал которого сверху имеет фланец, механически соединенный с фланцем вала ветродвигателя. Внизу под крышкой на корпусе справа установлен патрубок выхода горячей воды потребителю, а слева внизу патрубок входа холодной воды из системы городского водоснабжения. Согласно изобретению приводной вал под крышкой имеет фланец, жестко соединенный внизу с фланцем шнека, а с боков с плитой, имеющей отверстия для свободного присоединения к ней периферийных шнеков. Центральный шнек внизу имеет отверстие, в котором на скользящей шпонке установлена ось, жестко соединенная с подвижным диском, закрепленным на днище, и имеющем отверстие, в котором свободно вращается ось. Периферийные шнеки вверху свободно размещены с зазором 1,5-2,0 мм в отверстиях плиты, а внизу имеют прикрепленные к ним диски, контактирующие с кольцевым диском, прикрепленным к днищу. Все шнеки жестко внизу объединены пустотелым кольцом, заполненным теплоаккумулирующим веществом фазового перехода. Поверхности всех шнеков имеют повышенную шероховатость.
На чертеже изображен схематично предлагаемый ветровой фрикционный теплогенератор, где на фиг.1 - общий вид в разрезе; на фиг.2 - днище теплогенератора, вид сверху; и на фиг.3 - плита с отверстиями, вид снизу.
Ветровой фрикционный теплогенератор включает цилиндрический корпус 1 с крышкой 2 и днищем 3, приводной вал 4 которого сверху имеет фланец 5, механически соединенный с фланцем 6 вала 7 ветродвигателя (не показан). Внизу под крышкой 2 на корпусе 1 справа установлен патрубок 8 выхода горячей воды потребителю, а слева внизу - патрубок 9 входа холодный воды из системы холодного водоснабжения. Вал 4 под крышкой 2 имеет фланец 10, жестко соединенный внизу с фланцем 11 шнека 12, а с боков с плитой 13, имеющей отверстия 14 для свободного присоединения к ней периферийных шнеков 15. Центральный шнек 12 внизу имеет отверстие 16, в котором на скользящем шпонке (не показана) установлена ось 17, жестко соединенная с подвижным диском 18, контактирующем с неподвижным диском 19, закрепленным на днище 3, и имеющем отверстие 20, в котором свободно вращается ось 17. Шнеки 15 вверху свободно размещены с зазором 1,5-2,0 мм в отверстиях 14 плиты 13, а внизу имеют прикрепленные диски 21, контактирующие с кольцевым диском 22, прикрепленным к днищу 3, все шнеки 15 (4, 6, 8 штук) жестко внизу объединены пустотелым кольцом 23, заполненным теплоаккумулирующим веществом фазового перехода 24. Диски 18 и 21 по мере стирания опускаются под своей тяжестью на неподвижные диски 19 и 22. При этом процесс преобразования механической энергии в тепловую не будет прерываться при наличии ветра. Поверхности шнеков 12 и 15 имеют повышенную шероховатость.
Ветровой фрикционный теплогенератор работает следующим образом.
При наличии ветра достаточной силы и мощного ветродвигателя (карусельного, роторного и др.) начнут вращаться вместе с плитой 13 шнеки 12 и шнеки 15, начнется процесс преобразования за счет трения механической энергии в тепловую. Задвижка после патрубка 8 (не показана) остается закрытой до достижения температуры воды в корпусе 1 теплогенератора до 60-70°С. Затем задвижку открывают и при наличии ветра потребитель будет получать горячую воду с упомянутой температурой. При прекращении ветра теплоаккумулирующие вещества с фазовым переходом в кольце 23 начнет отдавать тепло движущейся в корпусе 1 воде и некоторое время поддерживать ее температуру в интервале, достаточном для потребителя. При возобновлении ветра процесс подачи горячей воды возобновляется.
В процессе работы теплогенератора диски 18, 21 и 22 будут истираться, при этом диск 18 по скользящей шпонке под своей тяжестью опустится вниз и процесс преобразования не будет прерываться. Число колец 23 и их объем может быть увеличен до оптимального значения, и тем самым потребитель будет получать горячую воду с приемлемой ему температурой.
Предлагаемый ветровой фрикционный теплогенератор компактен, прост по конструкции и в эксплуатации. Приводом для него желательно использовать ветродвигатель с вертикальным валом и надежной работоспособностью и мощностью. Он может найти применение в районах с достаточно постоянной ветровой нагрузкой, для целей горячего водоснабжения и отопления жилых и производственных объектов.