Передвижной мобильный парогенератор

Полезная модель относиться к теплоэнергетике, в частности к мобильным устройствам для производства пара и для организации технологических процессов для очистки поверхностей посредством пара, например применение передвижного мобильного парогенератора вместо мойки высокого давления.
Известен патент передвижная парогенераторная установка см. патент РФ №27675, от 10.02.2003. Данная установка содержит установленные на шасси автомобиля паровой котел, снабженный горелочным устройством, включающим по крайней мере две форсунки и запальник, и подведенные к паровому котлу трубопровод подачи воды от емкости с водой, на котором установлен водяной насос, трубопровод отвода пара высокого давления, трубопровод подачи топлива к форсункам от емкости для топлива, на котором установлен топливный насос, воздуховод для подачи воздуха к паровому котлу, соединенный с вентилятором, трансмиссию привода оборудования и систему автоматизации. При этом система автоматизации выполнена на базе микроэлектронных датчиков и микропроцессорной техники с выводом всех рабочих параметров установки на экран пульта оператора, размещенного в кабине водителя.
Задачи, решаемые предлагаемым решением:
- отсутствие классических нагревательных элементов (газовая горелка, ТЭН, электроды и т.п.), передающих через теплообменную поверхность воздействие тепла на жидкость;
- отсутствие котла для парообразования позволяет сделать работу парогенератора безопасной для рабочего персонала;
- отсутствие поверхности нагрева для теплообмена нет мест для отложения накипи;
- соли и примеси не накипают на поверхности теплообмена, как при классическом нагреве и теплопередаче, они остаются в жидкости и выбрасываются наружу;
- нагрев воды способом ее вращения с закритическими скоростями дает возможность практически полностью избежать соляных отложений (накипи) внутри парогенератора, что позволяет использовать для получения пара практически любую воду без химической подготовки, а также получать пар или пароводяную смесь с различными химическими добавками и реагентами,
- небольшие габариты и масса мобильных парогенераторов позволяют использовать их в самых различных областях применения, быстро подключить парогенератор и приступить к работе;
- отсутствие огня при работе нагревательного элемента позволяет использовать мобильные парогенераторы в местах, где использование огня в технологических процессах запрещено правилами безопасности (по требованиям безопасности).
Технический результат предлагаемого устройства - повышение надежности, безопасности и уменьшение веса и габаритов.
Технический результат достигается тем, что передвижной мобильный парогенератор, включает:
- корпус, установленный на мобильной платформе,
- вал, закрепленный в корпусе,
- двигатель, вращающий вал и прикрепленный к корпусу,
- кавитационный реактор, прикрепленный к корпусу и внутри которого установлен на валу диск, вращаемый двигателем,
кавитационный реактор включает корпус реактора и заднюю и переднюю закрывающие крышки, закрывающие диск с торцевых частей, с образованием полости между корпусом, крышками и диском, кроме того диск с обеих своих торцевых сторон содержит, равномерно расположенные по окружности, ближе к краю, канавки, также и в крышках с внутренней стороны выполнены канавки, расположенные напротив канавок диска, при этом кавитационный реактор закреплен на корпусе посредством переходника, в котором выполнен входной канал для подачи жидкости (воды для парообразования) в полость реактора через заднюю крышку, а выходной канал расположен в передней крышке.
Также кавитационный реактор дополнительно содержит кавитационные канавки, расположенные равномерно по окружности обода диска и расположенные напротив канавок обода диска кавитационные канавки в корпусе реактора.
Корпус парогенератора выполнен в виде двух кронштейнов.
Вал установлен в корпусе посредством подшипникового узла.
Кроме того, на мобильной платформе дополнительно устанавливается оборудование для обогрева питающей воды и внутреннего пространства для обеспечения работы в условиях отрицательных температур окружающего воздуха.
Общее описание работы парогенератора:
ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЙ КАВИТАЦИОННЫЙ ПАРОГЕНЕРАТОР - новый тип парогенераторов, не имеющих аналогов на рынке. Этот парогенератор не имеет классических нагревательных элементов (котел, газовая горелка, ТЭН, электроды и т.п.). Гидродинамический кавитационный парогенератор (далее по тексту Парогенератор) не имеет теплообменной поверхности и работает без образования накипи. Коммерческое название гидродинамического парогенератора - Силовой Преобразователь Воды (далее по тексту СПВ).
Процесс парообразования происходит следующим образом: механическая энергия вращающегося диска, закрепленного на валу, соединенного с валом двигателя, преобразуется в высокоскоростной гидродинамический поток вращающейся жидкости с возникновением режима кавитации. Режим кавитации обеспечивается наличием в парогенераторе специальных элементов кавитационных канавок (кавитаторов), которые обеспечивают многократные высокочастотные фазовые переходы жидкости в различные агрегатные состояния (испарение, конденсация), в результате чего происходит выделение большого количества тепла.
То есть нагрев жидкости в кавитационном парогенераторе происходит совершенно по иному принципу (в отличие от парогенераторов с элементами нагрева воды): источник внешнего тепла отсутствует как таковой. Нет и поверхности теплопередачи, поскольку тепло образуется непосредственно внутри жидкости и там же остается.
Парогенератор позволяет быстро и эффективно получать пар и тепловую энергию из воды с любой начальной температуры, без водоподготовки. Парогенератор обеспечивает стабильный процесс генерации пара в течение длительного времени работы для целей промышленного применения.
Заявляемое решение поясняется фигурами, где:
- на фиг. 1 показано устройство реактора мобильного парогенератора;
- на фиг. 2 показана схема расположения кавитационных канавок (лунок) на ободе диска;
- на фиг. 3 показан прицеп с размещенными основными блоками предлагаемого передвижного мобильного парогенератора с приводом от ДВС;
- на фиг. 4 показан мобильный парогенератор с приводом от гидродвигателя в кунге на шасси автомобиля (обшивка кунга условно не показана);
- на фиг. 5 показана компоновка мобильного парогенератора на базе инструментального вагончика буровой бригады.
Позициями на фигурах показаны:
1. Корпус-кольцо (статор) реактора;
2. Диск вращающийся;
3. Канавки (кавитаторы);
4. Крышка реактора задняя;
5. Крышка реактора передняя;
6. Входной канал подачи воды;
7. Торцевое уплотнение;
8. Переходник реактора открытый;
9. Подшипниковый узел;
10. Вал;
11. Кронштейн передний;
12. Кронштейн задний;
13. Муфта привода жесткая;
14. Муфта двигателя;
15. Двигатель;
16. Реактор парогенератора;
17. ДВС;
18. Прицеп;
19. Бак для воды;
20. Пульт управления двигателем;
21. Пульт управления парогенератором;
22. Рама;
23. Бак для воды;
24. Бак для масла;
25. Гидромотор;
26. Фильтр;
27. Предохранительный клапан;
28. Маслоохладитель;
29. Пневматическая система;
30. Насос;
31. Реактор;
32. Барабан;
33. Шкаф управления;
34. Реактор;
35. Электродвигатель;
36. Бак воды;
37. Дополнительный бак воды;
38. Инерционная катушка;
39. Копрессор для продувки;
40. Шкаф управления;
41. Сервисная дверь.
Парогенератор, показанный на фиг. 1, включает кавитационный реактор, состоящий из корпуса-кольца (статора) 1, закрытого с двух торцевых сторон передней 5 и задней 4 крышками, и вращающегося диска 2, установленного во внутреннем пространстве корпуса 1 и крышек 4, 5 и закрепленного на валу 10. Диск 2 с обеих своих торцевых сторон содержит, равномерно расположенные по окружности, ближе к краю, канавки 3 (кавитаторы), также и крышки 4, 5 с внутренней своей стороны содержат, равномерно расположенные по окружности, канавки 3, расположенные напротив канавок диска 2, создающие (при вращении диска) высокоскоростной гидродинамический поток вращающейся жидкости с возникновением режима кавитации. При этом расстояние между диском и каждой крышкой равно глубине канавки (кавитатора) и составляет конкретно для данной конструкции реактора 3 мм.
Предлагаемое устройство, как это показано на фиг. 1, устанавливают в корпус, а именно на передний 11 и задний 12 кронштейны, в которых посредством подшипникового узла 9 закреплен вал 10 к заднему кронштейну 12 посредством муфты двигателя 14, прикреплен двигатель 15 (гидравлический или электрический, совмещение ДВС и реактора осуществляется через сцепление и ременную передачу), к валу которого посредством жесткой муфты привода 13 прикреплен вал 10, на котором закреплен диск 2.
К переднему кронштейну 11 посредством открытого переходника реактора 8 прикрепляют описанный выше реактор (корпус 1, крышки 4, 5 и диск 2). Кроме того, в открытом переходнике реактора 8 выполняют входной канал 6 для подачи воды во внутреннее пространство, образованное корпусом 1, крышками 4, 5 и диском 2, при этом сам переходник 8 герметизируют торцевым уплотнением 7 на валу 10.
К передней крышке 5 крепится насадка для выхода пара.
Управление устройством осуществляется посредством блока управления (на фиг. 1 не показано), задающего скорость вращения двигателя 15 и подачу воды через канал 6 в реактор.
Кавитационные канавки, расположенные на торцах диска и корпусов, могут иметь либо прямоугольную, либо круглую, либо эллипсную формы.
Кроме того, кавитационные канавки, например, круглой формы, располагаются на периферии (ободе) диска и ответные канавки (лунки) располагаются в корпусе 1 с внутренней стороны, что отображено на фиг. 2.
К принципиальной конструктивной особенности предлагаемого решения относится также следующее:
- существующий (действующий) реактор имеет одинаковые кавитационные канавки как на диске, так и в корпусе и на крышках;
- число кавитационных канавок на ободе диска и в корпусе совпадает;
- число кавитационных канавок на крышках в два раза меньше, чем на диске (речь идет о торцевых канавках);
- кавитационные канавки на крышках (передней и задней) должны быть расположены строго друг напротив друга для избежания вибраций на диске;
- применяемые диаметры дисков в данный момент времени (диаметры размещения центров кавитационных канавок): 360, 400 и 720 мм.
Авторами постоянно осуществляется работа по совершенствованию конструкции реактора с целью увеличения КПД и эффективности работы, путем разработки и испытаний в реакторах новых типоразмеров и форм кавитационных канавок.
Варианты использования предлагаемого устройства показаны на фиг. 3-5.
На фиг. 3 показан пример реализации заявляемого передвижного мобильного парогенератора, установленного на прицепе и работающего от ДВС. Передвижной мобильный парогенератор устанавливается на прицеп 18, где устанавливают ДВС (двигатель внутреннего сгорания) 17, реактор парогенератора 16, бак для воды, а также устройства управления: пульт управления двигателем 20 и пульт управления парогенератором 21.
На фиг. 4 показана компоновка систем мобильного парогенератора в кунге для последующего монтажа на раму автомобиля КАМАЗ.
Все системы смонтированы на раме 22, где смонтированы бак для воды 23 и бак для масла гидропривода 24. Система гидравлического привода состоит из гидромотора 25, фильтра 26, предохранительного клапана 27 и маслоохладителя 28. Пневматическая система 29 отвечает за работу клапанов и продувку системы воды после работы. Подача воды в реактор 31 обеспечивает насос 30. Паровой рукав смотан и хранится на инерционном барабане 32. Система управления парогенератора расположена в шкафу управления 33.
На фиг. 5 представлена компоновка мобильного парогенератора в отсеке инструментального вагона.
Вращательное движение реактора 34 обеспечивается электродвигателем 35. Вода для парообразования хранится в баке 36, а также в дополнительных баках 37. Паровой рукав сматывается на инерционную катушку 38. Продувка системы обеспечивается сжатым воздухом от компрессора 39. Система управления парогенератором расположена в шкафу управления 40, а также оснащена выносным пультом управления в сервисной двери 41.
Благодаря предлагаемому решению можно получить следующие перспективные разработки:
- Получение технологического пара из морской (соленой) воды.
- Парообразователь для бани с возможностью добавления различных натуральных ароматических компонентов и морской соли.
- Низкотемпературная дезинфекционная, бактериальная обработка воды, молока и т.д.
- Интенсифицирующее и стимулирующее воздействие кавитации на химико-технологические процессы.
- Прямой нагрев химических реагентов - кислотных, солевых, щелочных растворов и др. агрессивных сред.
- Нагрев паровых рубашек цистерн и отопление вагонов на ЖД.
Основное преимущество использования парогенератора вместо мойки высокого давления:
- в десятки раз меньше количество воды, необходимое для мойки и уборки,
- удаление трудно растворимых покрытий,
- практически полное отсутствие остатков воды после мойки,
- высокотемпературная (180°С) дезинфицирующая бактериальная обработка поверхностей.
- Мойка фасадов зданий, столбов, заборов, детских площадок, скамеек от грязи, краски, клея, старых объявлений, жвачки и т.д.
- Мойка и обработка паром мусоропроводов и мест установки мусорных контейнеров.
- Очистка ото льда, сосулек и снега дорогих кафельных поверхностей (ступенек магазинов, фасадов, малых архитектурных форм, скамеек, мостков, перил и т.д.).
- Мойка и дезинфекционная обработка общественных туалетов, биотуалетов - летом и особенно в зимний период.
- Устранение (испарение) жировых и нефтяных пятен с дорожного и тротуарного покрытия.
- Размораживание, отогрев трубопроводов, вентилей, задвижек.
- «Пробивка» ливневок от снега и льда весной (см. ролик).
- Отогрев колодцев при заливе их водой и замерзании.
- Мойка коммунальной авто техники и оборудования.
- Мойка и дезинфекционная обработка общественного транспорта.
- Чистка и дезинфекционная бактериальная обработка мягких и ковровых покрытий в коридорах и холлах зданий.
- Аварийные ситуации в ЖКХ и МЧС в зимнее время.
Автономный передвижной мобильный парогенератор с запасом воды, топлива, а также шлангами, насадками и другим необходимым оборудованием для отогрева, пропарки, размораживания, мойки показан на фиг. 3-5.
2
Производительность - до 200 кг пара в час. Давление пара до 8 кг/см. Температура пара до 180°С.
Быстрый выход парогенератора на рабочий режим, возможность работы на «любой» воде без водоподготовки, экономичность, безопасность, небольшие габариты и масса мобильных парогенераторов, позволяют использовать их в самых различных областях применения.
Производиться в виде:
- отдельного модуля в контейнере, который может перевозиться в кузове автомобиля или устанавливаться на площадку;
- отдельного модуля в прицепе-вагончике, который может буксироваться в нужное место см. фиг. 3;
- отдельного модуля в кунге автомобиля см. фиг. 4.