ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИЙ ТЕПЛОГЕНЕРАТОР
HYDRAULIC MECHANICAL HEAT GENERATOR

Изобретение относится к теплотехнике, а именно к устройствам, содержащим вращающееся элементы для нагревания текучих сред, и может быть использовано для тепло- и горячего водоснабжения объектов промышленного и бытового назначения.
Известно устройство для нагревания текучей среды (см. патент US N5188090, МПК F24C 9/00 от 23.02.93 г.), принятое за прототип. Устройство содержит цилиндрический ротор, у которого цилиндрическая поверхность имеет определенное число неровностей или отверстий, вращающийся внутри корпуса, чья внутренняя поверхность примыкает к цилиндрической и торцевой поверхности ротора. Опорная шайба, которая служит для монтажа внутри нее подшипников и сальников для вала и ротора, примыкает к обеим сторонам корпуса. Опорные шайбы имеют полые части, которые соединяются с полостью между корпусом и ротором. В опорной шайбе сделаны впускные каналы, через которые текучая среда проходит в полость корпус/ротор в зоне вала. Корпус имеет один или более выпускных каналов, через которые текучая среда при повышенном давлении и температуре покидает устройство. Вал приводится в движение электродвигателем или другим двигателем.
Недостатками прототипа являются низкая теплопроизводительность из-за низкой степени механической активации жидкости, высокие массогабаритные показатели ротора.
Предлагаемым изобретением решается задача: сокращение энергозатрат при отоплении, увеличение долговечности.
Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в повышении эффективности устройства за счет повышения степени механического воздействия на жидкость, снижение массогабаритных показателей.
Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемом гидромеханическом теплогенераторе, состоящем из ротора, установленного на вале, у которого поверхность имеет определенное число отверстий, вращающегося внутри корпуса, чья внутренняя поверхность примыкает к цилиндрической и торцевой поверхности ротора, опорных шайб с впускными каналами, выпускного канала, размещенного на цилиндрической поверхности корпуса, электродвигателя или иного привода новым является то, что ротор выполнен в виде жестко закрепленного на ступицу активатора, представляющего собой набор перфорированных гильз, равномерно распределенных по ее диаметру, по всей длине перфорированнных гильз диаметрально установлены перфорированные перегородки.
Выполнение ротора в виде жестко закрепленного на ступице активатора, представляющего собой набор перфорированных гильз, равномерно распределенных по ее диаметру, позволяет:
- во-первых, получить максимальный уровень механоактивации жидкости при вращении ротора за счет воздействия на нее перфорированнных поверхностей ротора при его вращении;
- во-вторых, получить возможность увеличения этого воздействия за счет увеличения частоты вращения привода;
- в-третьих, сформировать параллельные оси теплогенератора - каналы для перемещения потоков жидкости, на которые оказывают постоянное воздействие радиальные потоки жидкости;
- в-четвертых, получить переход жидкости за счет ее активации в двухфазное состояние, насыщенное кавитационными полостями;
- в-пятых, осуществить многократное дросселирование жидкости через перфорированые отверстия;
- в-шестых, уменьшить габариты и массу ротора за счет более полного использования его рабочих поверхностей;
- в-седьмых, получить колебания высокого давления в жидкости на периферии ротора за счет его волнообразного контура;
- в-восьмых, осуществить ударное взаимодействие встречно направленных потоков жидкости;
- в-девятых, осуществлять регулирование теплопроизводительности за счет количества установленных на ступице перфорированных гильз без изменения наибольшего диаметра ротора, с целью большего механического воздействия на жидкость по всей длине перфорированных гильз могут быть дополнительно установлены перфорированные перегородки, повышающие ударную составляющую этих воздействий.
За счет вышеперечисленных воздействий на жидкость процесс ее нагрева происходит с высокой интенсивностью.
Технические решения с признаками, отличающими заявляемое решение от прототипа, неизвестны и явным образом из уровня техники не следуют. Это позволяет считать, что заявляемое решение является новым и обладает изобретательским уровнем.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показана общая схема гидромеханического теплогенератора; на фиг.2 - сечение А-А - схема размещения перфорированных гильз; на фиг.3 - вариант исполнения теплогенератора с перфорированными перегородками.
Гидромеханический теплогенератор состоит из цилиндрического корпуса 1, внутри которого с возможностью вращения на вале 2 жестко установлен ротор, состоящий из ступицы 3, на которой неподвижно по ее диаметру размещены перфорированные гильзы 4. По всей длине перфорированных гильз 4 в варианте исполнения теплогенератора могут быть дополнительно установлены перфорированные перегородки 5. К торцевым поверхностям корпуса 1 прилегают опорные шайбы 6, в которых размещены подшипниковые опоры 7, в которых установлен вал 2, уплотнения 8, установленные в камерах 9, связанных с внутренней полостью корпуса 1. Отверстия, связанные с камерами 9, выполняют роль впускных каналов 10. Выпускной канал 11 размещен на цилиндрической поверхности корпуса 1. Вал 2 связан посредством муфты 12 с электродвигателем или иным приводом 13.
Гидромеханический теплогенератор работает следующим образом. После заполнения жидкостью внутренней полости корпуса 1 включается электродвигатель или иной привод 13. Вращение через муфту 12 передается на вал с жестко установленным на нем ротором. Жидкость от источника внешнего давления (на чертеже не показан) поступает через впускные каналы 10, камеры 9 внутрь цилиндрического корпуса 1. Далее жидкость поступает в каналы, образованные внутренними и наружными поверхностями перфорированных гильз 4, и перемещается к центру корпуса 1, где размещен выпускной канал 11. Одновременно она подвергается воздействию центробежных сил и механическому воздействию вращающихся перфорированных гильз 4, а также колебаний, возникающих за счет волнообразной формы наружной поверхности ротора. Другая часть текучей среды попадает внутрь перфорированных гильз 4, где осуществляется вращательно-поступательное движение на фоне хаотичного выброса жидкости через перфорированные отверстия и активного перемешивания до получения двухфазной смеси. В итоге вся жидкость поступает к выпускному каналу 11.
В варианте исполнения при установке перфорированных перегородок 5 происходит дополнительное воздействие на текучую среду.
Таким образом, в предлагаемом гидромеханическом теплогенераторе решена задача по созданию теплогенератора, осуществляющего высокоэффективный нагрев жидкости за счет повышения степени механического воздействия на жидкость при снижении массогабаритных показателей.