ГЕНЕРАТОР ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ГОРЯЧЕЙ ВОДЫ ИЛИ ВОДЯНОГО ПАРА

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к водонагревателям, имеющим средства получения тепла, а также к печам с дополнительными устройствами для нагрева воды.
Уровень техники
Известен генератор для получения горячей или перегретой воды, содержащий корпус, с одной стороны которого установлено горелочное устройство, а с другой - дымоход и змеевик с входным и выходным патрубками (Патент RU №2345807 С1, опубликовано 10.02.2009, М.кл. А62С 5/00).
Признаки, являющиеся общими для известного и заявленного технических решений, заключаются в наличии корпуса, горелочного устройства и змеевика.
Причина, препятствующая получению в известном техническом решении требуемого технического результата, заключается в том, что качестве горелочного устройства используется горелка, работающая на углеводородном топливе (бензин, керосин, солярка).
Наиболее близким аналогом (прототипом) является устройство для получения горячей воды, содержащее корпус (топочную камеру), расположенный в корпусе водонагреватель, выполненный в виде усеченного конуса с трубопроводами холодной и горячей воды, и газовую горелку, над которой установлен указанный корпус с водонагревателем (см. описание к Патенту RU №2142602 С1, М.кл. F24C 13/00, опубликовано 10.12.1999).
Признаки, являющиеся общими для известного и заявленного решений, заключаются в наличии корпуса, расположенного в корпусе водонагревателя, и горелочного устройства.
Причина, препятствующая получению в известном техническом решении требуемого технического результата, заключается в использовании в качестве горелочного устройства газовой горелки.
Сущность полезной модели
Задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в генерировании горячей воды или водяного пара без использования углеводородного горючего.
Технический результат, опосредствующий решение указанной задачи, заключается в использовании водяного топлива путем диссоциации воды на водород и кислород и сжигания этого водорода в среде этого кислорода.
Достигается технический результат тем, что генератор для получения горячей воды или водяного пара содержит корпус с по крайней мере одной топочной камерой, по крайней мере один водонагреватель, расположенный в топочной камере, и по крайней мере одно горелочное устройство, установленное с возможностью нагрева воды в водонагревателе, при этом горелочное устройство представляет собой сопло Лаваля, работающее на водяном топливе.
Достигается технический результат также тем, что на входе упомянутого сопла установлена форсунка для подачи в него воды или водяного пара и электроды для создания электрической дуги, предназначенной для диссоциации этой воды.
Достигается технический результат также тем, что горелочное устройство содержит по крайней мере одно дополнительное сопло Лаваля, образующее с упомянутым соплом, являющимся основным, линейную цепь сопел Лаваля, в которой основное сопло является первым и в которой выход предыдущего сопла цепи соединен с входом одного последующего сопла цепи, так что геометрические размеры последующего сопла цепи превышают геометрические размеры предыдущего сопла цепи. При этом на входе основного сопла цепи установлена форсунка для подачи в него воды или водяного пара и электроды для создания электрической дуги, предназначенной для диссоциации этой воды, а каждое дополнительное сопло цепи содержит форсунку для подачи в него дополнительной воды или водяного пара.
Достигается технический результат также тем, что горелочное устройство содержит по крайней мере два дополнительных сопла Лаваля, образующее с упомянутым соплом, являющимся основным, разветвленную цепь сопел Лаваля, в которой основное сопло является первым и в которой выход предыдущего сопла цепи соединен с входами двух последующих сопел цепи. При этом на входе основного сопла установлена форсунка для подачи в него воды или водяного пара и электроды для создания электрической дуги, предназначенной для диссоциации этой воды, а каждое дополнительное сопло цепи содержит форсунку для подачи в него дополнительной воды или водяного пара.
Новизна заявленного технического решения заключаются в том, что горелочное устройство представляет собой сопло Лаваля, работающее на водяном топливе. Новизна также заключается в использовании в горелочном устройстве дополнительных сопел Лаваля, образующих с основным соплом Лаваля линейную или разветвленную цепь.
Перечень фигур чертежей
На фиг.1 и 2 схематично показаны варианты конструкции генератора; на фиг.3 схематично показано горелочное устройство в виде сопла Лаваля, работающего на водяном топливе; на фиг.4 схематично показано горелочное устройство в виде линейной цепи сопел Лаваля (показано два сопла), работающих на водяном топливе; на фиг.5 схематично показано горелочное устройство в виде разветвленной цепи сопел Лаваля (показано три сопла), работающих на водяном топливе.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления полезной модели
Генератор, показанный на фиг.1, содержит корпус 1 и три топочные камеры 2, 3 и 4. В топочной камере 2 установлены два сообщающиеся друг с другом водонагревателя 5 и 6, выполненные в виде баков и предназначенные для генерирования горячей воды, горелочное устройство 7 и предохранительный клапан 8. В топочной камере 3 установлен водонагреватель 9, выполненный в виде змеевика, горелочное устройство 10 и предохранительный клапан 11. В топочной камере 4 установлен водонагреватель 12, выполненный в виде бака, и горелочное устройство 13. При этом выход водонагревателя 12 посредством трубопровода соединен с входом змеевика 9, предназначенного для генерирования водяного пара.
Генератор, показанный на фиг.2, отличается от генератора на фиг.1 тем, что содержит каналы 14 и 15, связывающие все топочные камеры между собой, и только одно горелочное устройство 10.
Каждое горелочное устройство может иметь три варианта исполнения.
В первом варианте исполнения (фиг.3) горелочное устройство представляет собой сопло Лаваля 16 (основное сопло), работающее на водяном топливе. При этом на входе (на входном торце) сопла 16 уставлена форсунка 17 для подачи воды или водяного пара, а также установлены электроды 18 (катод, анод), предназначенные для их подключения к источнику тока высокого напряжения (источник тока не показан).
Во втором варианте исполнения (фиг.4) горелочное устройство содержит упомянутое основное сопло 16 и по крайней мере одно дополнительное сопло Лаваля 19, образующее с основным соплом 16 линейную цепь сопел Лаваля. В этой цепи основное сопло 16 является первым, причем выход предыдущего сопла (в данном случае сопла 16) соединен с входом одного последующего сопла (в данном случае сопла 19), так что геометрические размеры последующего сопла превышают геометрические размеры предыдущего сопла. При этом дополнительное сопло 19 содержит форсунку 20 для подачи в него дополнительной воды или водяного пара.
В третьем варианте исполнения (фиг.5) горелочное устройство содержит основное сопло 16 с разделителем 21 для разделения выхода этого сопла на два выходных канала и по крайней мере два дополнительных сопла Лаваля 19(1) и 19(2), образующее с основным соплом 16 разветвленную цепь сопел Лаваля, в которой основное сопло является первым и в которой выходные каналы предыдущего сопла (в данном случае сопла 16) соединены с входами двух последующих сопел (в данном случае сопел 19(1) и 19(2)). При этом дополнительные сопла 19(1) и 19(2) содержат соответствующие форсунки 20(1) т 20(2) для подачи в дополнительные сопла дополнительной воды или водяного пара.
Работа генератора заключается в следующем.
Холодную воду непрерывно подают в водонагреватели (баки) 5, 6 и 12 и включают горелочные устройства 7, 10 и 13, каждое из которых выполнено в виде сопла Лаваля (фиг.1 и 3). При этом в каждое сопло 16 при помощи форсунки 17 подают воду или водяной пар (фиг.3). Электроды 18 подключают к источнику тока высокого напряжения (не показан). В результате прохождения тока в сопле 16 происходит разложение воды на водород и кислород и последующее сгорание водорода с образованием в сопле 16 плазмы, температура которой достигает 6000°С. Образующаяся в сопле 16 (позиции 7, 10, 13 на фиг.1) плазма поступает в соответствующую топочную камеру 2, 3, 4, где осуществляется нагрев этой плазмой водонагревателей (баков) 5, 6 и 12, а также водонагревателя (змеевика) 9. В результате этого на выходе баков 5 и 6 образуется горячая вода, на выходе змеевика 9 - водяной пар. Клапаны 8 и 11 осуществляют сброс лишнего давления из топочных камер.
На фиг.2 показан вариант генератора, где используется только одно горелочное устройство 10, которое нагревает преимущественно змеевик 9. Однако благодаря наличию каналов 14 и 15 часть плазмы также поступает и в камеры 2 и 4, где эта плазма осуществляет нагрев баков 5, 6 и 12.
Для увеличения мощности горелочное устройство (позиции 7, 10 и 13 на фиг.1, 2) может быть выполнено в виде линейной (фиг.4) или разветвленной (фиг.5) цепи сопел Лаваля.
Работа горелочного устройства, выполненного в виде линейной или разветвленной цепи сопел Лаваля, заключается в следующем (фиг.4, 5).
В сопло Лаваля 16 при помощи форсунки 17 подают воду или водяной пар. Электроды 18 подключают к источнику тока высокого напряжения. В результате прохождения тока происходит разложение воды на водород и кислород и последующее сгорание водорода с образованием в сопле 16 плазмы, температура которой достигает 6000°С. Образующаяся в сопле 16 плазма поступает в следующее сопло 19 цепи сопел (фиг.4) или, будучи разделена на два потока разделителем 21 (фиг.5), одновременно в два следующих сопла 19(1) и 19(2). В это следующее сопло (или сопла) при помощи форсунки 20 поступает дополнительная вода (или водяной пар), которая под действием плазмы из сопла 16 разлагается на водород и кислород, при этом вновь образовавшийся водород также сгорает. В результате во втором сопле образуется дополнительная плазма, увеличивающая общий объем генерируемой плазмы. Таким образом, при небольших габаритах горелочное устройство позволяет на основе воды генерировать значительную тепловую мощность.
Предлагаемый генератор может быть использован для отопления дома, квартиры и нагревания воды для бытовых нужд, а также в качестве парогенератора, необходимого для производства перегретого пара высокого давления (до 100 атм.), который используется для привода генератор-мотора, вырабатывающего электрический ток для бытовых нужд. Генератор позволяет автономно (и комфортно) проживать независимо от централизованных источников водо-, электроснабжения. При этом единственным условием для автономного проживания является наличие простой воды: в системе применяются авторские разработки (установка для сжигания воды - патент RU на полезную модель №90531; роторный бесшумный двигатель - патент RU на изобретение №2409749, работающий на водяном паре (для чего и необходим парогенератор) и вращающий генератор электрической энергии).
Температура в контурах генератора зависит от температуры пламени и интенсивности его горения. Устройство для сжигания воды имеет температуру плазмы порядка 6000°С. Температура горения газа в обычном бытовом газовом нагревателе составляет порядка 1200°-1400°С (зависит от влажности, температуры и коэффициента избытка воздуха). Для работы обычного газового нагревателя необходим подвод воздуха для горения газа, а также, вытяжной канал для отвода продуктов горения газа.
Для работы предлагаемого генератора нет необходимости в подводе воздуха, т.к. при диссоциации воды сгорающий водород окисляется кислородом, полученным из той же диссоциируемой воды, Также нет необходимости в вытяжном газоотводном канале, т.к. при сгорании водорода в кислороде получается водяной пар. Работой системы «руководят» термодатчики и реле, включающие систему при понижении температуры воды или пара. Таким образом, генератор можно изготовить в виде термоса, в котором необходимое тепло для нагрева и работы контуров будет выделяться из минимального количества произведенной работы по диссоциации воды, учитывая очень большую температуру плазмы (порядка 6000°).