ВЕТРОВОЙ ВОДОНАГРЕВАТЕЛЬ
WIND WATER HEATER

Изобретение относится к ветроэнергетике, в частности к системам отопления и горячего водоснабжения жилых и производственных помещений.
Известен фрикционный нагреватель, содержащий бак с нагреваемой средой, на дне которого установлен неподвижный диск, контактирующий с подвижным диском, имеющим с боков лопасти, причем он через вертикальный вал соединен с ветродвигателем (А.С. 1627790, СССР). Известный нагреватель имеет низкий коэффициент преобразования одного вида энергии в другой, т.е. механической в тепловую.
Известен теплогенератор гидравлический, включающий цилиндрический корпус с крышкой и днищем, вертикальный вал, размещенный в опорном и упорном подшипниках, патрубки входа холодной и выхода горячей воды и закручивающего устройства, содержащего прикрепленные к валу стаканы с радиально прикрепленными к ним полуцилиндрами и кольцевые шнеки (Патент РФ №2228503, 2004 г.). В известном теплогенераторе сравнительно невысокий коэффициент преобразования одного вида энергии в другой.
Наиболее близкой к предлагаемому техническому решению является ветроустановка для отопления помещений, содержащая вертикальный корпус, крышку и днище, внутри которого закреплена по периметру по меньшей мере одна перфорированная перегородка, вал, подвижные и неподвижные диски, патрубки, пружины и ветродвигатель, причем в корпусе поярусно закреплены три перегородки с отверстиями, через которые посередине их проходит вал с прикрепленными к нему подвижными дисками, контактирующими с неподвижными дисками, которые через патрубки и витые пружины прикреплены к перегородкам (Патент РФ №2324840, 2007 г.). Известная ветроустановка сложна по конструкции, имеет низкий коэффициент преобразования одного вида энергии в другой и появляется металлическая пыль от трения подвижных дисков о неподвижные диски, проникающая в помещение.
Для устранения указанных недостатков предлагается ветровой водонагреватель, содержащий вертикальный корпус, крышку и днище, внутри которого закреплена по периметру по меньшей мере одна перфорированная перегородка, вал, подвижные и неподвижные диски, пустотелые втулки, патрубки и закручивающее устройство. Согласно изобретению в корпусе поярусно закреплены по периметру верхняя, средняя и нижняя перегородки с двумя рядами концентрированных отверстий. Вертикальный вал, установленный в крышке, вверху через фланец и отключающее устройство соединен с валом ветродвигателя, внизу вал установлен в отверстии неподвижного диска, прикрепленного к днищу, жестко соединен с подвижным диском, имеющим с боков лопасти. На каждой из трех перегородок сверху закреплены пустотелые втулки с отверстиями по бокам, верхняя часть которых прикреплена к неподвижному диску, контактирующему с подвижным диском, закрепленным на валу. На валу под крышкой закреплены радиально 4, 8 и более лопастей в виде полуцилиндров отрезков труб, а внизу на подвижном диске с лопастями в таком же виде закреплены 4, 8 и более нижние лопасти. Внутри трех втулок на валу напротив отверстий закреплены радиально по 4, 8 и более лопастей в виде полуцилиндров отрезков труб, причем пустотелые втулки заполнены веществом, изменяющим свое агрегатное состояние в зависимости от температуры жидкости внутри корпуса.
На чертеже (фиг.1) представлен один из трех вариантов выполнения водонагревателя, в продольном разрезе.
Ветровой водонагреватель состоит из вертикального корпуса 1, имеющего крышку 2 и днище 3, внутри которого поярусно закреплены по периметру верхняя, средняя и нижняя перфорированные перегородки 4, 5 и 6, соответственно с концентрированными отверстиями 7 и 8. Вертикальный вал 9, установленный в крышке 2, через фланец 10 и отключающее устройство соединен с валом ветродвигателя (не показаны). Вал 9 внизу установлен в отверстии 11 неподвижного диска 12, прикрепленного к днищу 3, жестко соединен с подвижным диском 13, имеющим с боков лопасти 14.
На верхней перегородке 4 в центре закреплена пустотелая втулка 15 с отверстиями 16 по бокам, верхняя часть которой прикреплена к неподвижному диску 17, контактирующему с подвижным диском 18, закрепленным на валу 9. На валу 9 под крышкой 2 закреплены радиально 4, 8 и более лопастей 19 в виде полуцилиндров, а внизу над подвижным диском 13 с лопастями 14 в таком же виде закреплены 4, 8 и более нижние лопасти 20. Внутри втулки 15 на валу 9 напротив отверстий 16 закреплены 4, 8 и более лопастей 21 в виде полуцилиндров.
На средней перегородке 5 в центре закреплена пустотелая втулка 22 с отверстиями 23 по бокам, верхняя часть которой прикреплена к неподвижному диску 24, контактирующему с подвижным диском 25, закрепленным на валу 9. Внутри втулки 22 на валу 9 напротив отверстий 23 закреплены радиально 4, 8 и более лопастей 26 в виде полуцилиндров.
На нижней перегородке 6 в центре закреплена пустотелая втулка 27 с отверстиями 28 по бокам, верхняя часть которой прикреплена к неподвижному диску 29, контактирующему с подвижным диском 30, закрепленным на валу 9. Внутри втулки 27 на валу 9 напротив отверстий 28 закреплены радиально 4, 8 и более лопастей 31 в виде полуцилиндров. Слева на крышке 2 установлен патрубок 32 с фланцем, а справа в гильзе 33 установлен термометр 34. Справа корпуса 1 вверху установлен патрубок 35 с фланцем, закрытый заглушкой 36, а внизу - патрубок 37 с фланцем, закрытый заглушкой 38. Пустотелые втулки 15, 22 и 27 заполнены веществом, изменяющим свое агрегатное состояние в зависимости от температуры жидкости внутри корпуса 1. Наличие ребер 39 сверху подвижных дисков 18, 25 и 30 утяжеляет их, а также способствует преобразованию механической энергии в тепловую.
Ветровой водонагреватель работает следующим образом.
В собранном виде в корпус 1 через патрубок 32 заливают жидкость вплоть до крышки 2 и закрывают заглушкой. Вал 9 через фланец 10 присоединяют к ветродвигателю любой известной конструкции, имеющей стопорное устройство. При достижении ветром достаточной силы вал 9 водонагревателя начинает вращаться и начнут вращаться лопасти 19, 21, 26, 31 и 20, подвижные диски 18, 25, 30 и 13 в замкнутом водном объеме корпуса 1. Начнется процесс преобразования механической энергии в тепловую. Нагретая вода через стенку корпуса 1 передаст тепло помещению, где установлен водонагреватель, и веществу, заполняющему пустотелые втулки 15, 22 и 27. При нагреве помещения, например, до 20°С вал 9 стопорным устройством приводят на средний режим или полностью отключают от ветродвигателя.
При прекращении ветра вещество во втулках 15, 22 и 27 будет отдавать тепло остывающей в корпусе 1 воде и тем самым продлит обогрев помещения до 0,5 часа и более. При возобновлении ветра водонагреватель начнет работать в прежнем режиме.
Второй вариант использования водонагревателя сводится к следующему.
Убирают заглушки 38 и 36, а патрубки 35 и 37 подсоединяют нижний 37 к системе подачи холодной воды, а верхний 35 к системе приема горячей воды.
Третий вариант использования водонагревателя - это подсоединение патрубков 37 и 35 к системе отопления одного или двух помещений.
Предлагаемый ветровой водонагреватель прост по конструкции, компактен, имеет значительный коэффициент преобразования одного вида энергии в другой, многофункционален, а потому найдет широкое применение в различных отраслях народного хозяйства.