ВАРИАТОРНЫЙ ТЕПЛОГЕНЕРАТОР
VARIABLE-SPEED HEAT GENERATOR

Изобретение относится к отопительной технике и может быть использовано для нагрева воды для горячего водоснабжения и отопления, а также освещения помещений с использованием энергии ветра.
Известна автоматизированная система отопления, содержащая котлоагрегат, теплообменник, трубопроводы с отопительными приборами и терморегулятор с датчиками температуры помещения и наружной температуры (Ю.С.Давыдов, С.В.Нефедов, "Новые системы автоматизации отопительных устройств." - М.: Стройиздат, 1980, стр.138, рис.47). Известная система отопления сложна по конструкции, металлоемка, для ее работы необходим природный газ и электроэнергия. Энергия ветра в системе не используется.
Известен импульсный вариатор скорости, содержащий корпус, ведущий и ведомый валы, водило, зубчатые сателлиты, несущие на себе кривошипы, центральное зубчатое колесо и муфты свободного хода через зубчатые колеса и кулисы соединены между собой (А.С. №295930, 1971, СССР). В известном вариаторе производится преобразование механической энергии в тепловую за счет трения шестерен и кулис, которая рассеивается в окружающую среду.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является теплогенератор гидравлический, включающий цилиндрический корпус с крышкой и днищем, вертикальный вал, размещенный в опорном и упорном подшипниках, патрубки входа холодной и выхода горячей воды из пустотелых дисков-шайб и закручивающего устройства (Патент РФ №2228503). Известный теплогенератор сложнен по конструкции, металлоемок, не имеет устройств получения и накопления электрической энергии.
Задачей настоящего технического решения является повышение КПД, преобразования механической энергии в тепловую, получение и накопление электрической энергии.
Решением задачи является предложенный вариаторный теплогенератор, включающий цилиндрический корпус с крышкой и днищем, вертикальный вал, размещенный в вариаторе, патрубки входа холодной и выхода горячей воды, согласно изобретению вариатор установлен внутри корпуса на кольце, прикрепленном к его стенке. К ведомому валу вариатора прикреплены поярусно три ряда лопастей, а к коническому зубчатому дифференциалу сверху и снизу жестко установлены втулки с прикрепленными к ним радиально поярусно лопасти в два ряда. На крышке теплогенератора установлен электрический генератор, он механически соединен с валом через фракционные диски, а также электрический аккумулятор, связанный приводами с генератором и электрощитом. Нижняя втулка дифференциала установлена нижней частью в радиально-упорном подшипнике, размещенном в центре днища.
На фиг.1 изображен предлагаемый вариаторный теплогенератор, поперечный разрез; на фиг.2 - схема работы кулис теплогенератора.
Теплогенератор содержит цилиндрический корпус 1, крышку 2 и днище 3. Внутри корпуса 1 на кольце 4, прикрепленном к стенке, установлен импульсный вариатор скорости 5, имеющий ведущий вал 6 с муфтой отбора мощности 7, и ведомый вал 8 с тремя рядами лопастей 9 в верхней его части. На крышке 2 установлен электрический генератор 10, через фрикционные диски 11 механически связанный с ведущим валом 6, а также электрический аккумулятор 12, связанный проводами с генератором и электрощитом (не показан), и пробка 13. Водило 14, зубчатые сателлиты 15, несущие на себе кривошипы 16, центральное зубчатое колесо 17 и муфты свободного хода 18, связаны механически между собой. Центральное зубчатое колесо 17 выполнено с внутренними зубьями и закреплено неподвижно. Водило 14 соединено с ведущим валом 6 и снабжено кулисами 19, взаимодействующими с кривошипами 16 сателлитов 15, а через муфты свободного хода - с ведомым валом 8. Оси 20 вращения кулис установлены подвижно в радиальном направлении. Механизм для перемещения осей 20 кулис выполнен в виде винтов 21, конического зубчатого дифференциала 22, сателлиты 23 которого установлены на винтах 21, и тормозов 24 и 25 периодического действия, взаимодействующих с центральными колесами дифференциала 22. Втулки верхняя 26 и нижняя 27 жестко связаны с центральными колесами дифференциала 22 и имеют прикрепленные к ним рационально поярусно лопасти 28 и 27 соответственно, в два ряда. Нижняя втулка 27 установлена в рационально-упорном подшипнике 30, размещенном в центре 3. Под крышкой 2 внутри корпуса 1 установлен трубчатый змеевик 31, имеющий входной 32 и выходной 33 патрубки, соединенные с системами холодного и горячего водоснабжения (не показаны). Лопасти 9, 28 и 29 выполнены из отрезков труб, разрезанных вдоль и прикрепленных горизонтально, например, на сварке, к валу 8 и втулкам 26 и 27. Вертикальные отверстия 34, выполненные в центральном зубчатом колесе 17 и других элементах вариатора, а также горизонтальные отверстия 35 обеспечивают переток высоковязкой жидкости из одной полости в другую, и тем самым отдают тепло стенке корпуса 1 и змеевику 31.
Теплогенератор работает следующим образом.
В собранном виде в теплогенератор через пробку 13 заливают высоковязкую жидкость (веретенное масло) с помощью муфты 7 к проводному двигателю, например ветродвигателю с вертикальной осью вращения. Подключают патрубки 29 и 30 к системам холодного и горячего водоснабжения. После включения в работу приводного двигателя вал 6 теплогенератора, ведомый вал 8 с лопастями 9, зубчатый дифференциал, на концах которого жестко установлены втулки 26 и 27 с лопастями 28 и 29, начнут вращаться в корпусе 1, преобразуя механическую энергию в тепловую. Получаемое тепло отдается высоковязкой жидкости, затем через стенку корпуса 1 в помещение и змеевик 31 для нагрева холодной водой.
Вращающийся вал 6 через фрикционные диски 11 передает вращение также электрическому генератору 10, который вырабатывает постоянный электрический ток, идущий на освещение помещения и на подзарядку аккумулятора 12. При нагреве высоковязкой жидкости свыше 70-80°С открывают вентиль 33, и горячая вода начинает поступать на бытовые нужды за счет подпора холодной водой через вентиль 32.
Предлагаемый вариаторный теплогенератор компактен, имеет значительное количество вращающихся деталей одиноких (лопасти) и в паре, что увеличивает его термический КПД. Наличие в его конструкции электрического генератора и аккумулятора позволяет круглосуточно использовать электрические приборы в автономном помещении.
Возможное использование теплогенератора в дачных домиках, турбазах, коттеджах и объектах фермерских хозяйств.