ТЕПЛОГЕНЕРАТОР ФРИКЦИОННЫЙ
FRICTION HEAT GENERATOR

Изобретение относится к ветротеплоэнергетике и может быть использовано в системах отопления и горячего водоснабжения жилых и производственных зданий.
Известен теплогенератор гидравлический, содержащий цилиндрический корпус с крышкой и днищем, вертикальный вал, патрубки входа холодной и выхода горячей воды, а также преобразующее устройство механической энергии в тепловую, в виде подвижных и неподвижных дисков (патент РФ 2228503, Бюл. №13, 2004 г.).
Известный теплогенератор сложный по конструкции и не имеет аккумулирующих устройств, что препятствует его использованию в качестве привода - ветродвигатель.
Известен фрикционный нагреватель, содержащий бак с нагреваемой средой, на дне которого установлен неподвижный диск, контактирующий с подвижным диском, имеющий с боков лопасти, причем он через вертикальный вал соединен с ветродвигателем (авт. свид. СССР №1627790, Бюл. №6, 1991 г.).
В известном нагревателе ограниченное количество трущихся друг о друге технических элементов, в его конструкции отсутствует теплоаккумулирующие устройства.
Наиболее близким по технической сущности к заявленному решению является радиально-поршневая эксцентриковая гидромашина, преимущественно гидромотор, содержащая корпус с расположенными в нем шатунно-поршневыми группами и распределительное устройство для сообщения рабочих камер с напорным и сливным коллекторами посредством многофункционирующих каналов (авт.свид. СССР №486140, бюл. №36, 1975 г.).
Известная гидромашина сложна по конструкции и не предназначена для нагрева жидкости.
Задачей настоящего технического решения является увеличение количества групп, преобразующие механическую энергию в тепловую, и тем самым повысить коэффициент преобразования одного вида энергии в другую.
Поставленная задача достигается тем, что предложен теплогенератор фрикционный, включающий вертикальный цилиндрический корпус с крышкой и днищем, приводной вал, патрубки входа холодной и выхода горячей воды и гидромотор. Согласно изобретению вверху приводной вал через крышку и муфту соединены с валом ветродвигателя, а внизу с помощью шпонки соединен с эксцентриковым подвижным диском гидромотора и свободно размещен в неподвижном диске, имеющем расширенную часть, прикрепленную жестко к днищу корпуса. Гидромотор, а их может быть 2 и более, имеет радиально расположенные цилиндры, в которых размещены поршни, взаимодействующие с валом через шатуны и обод с подвижным диском, который контактирует с неподвижным диском. Сверху верхнего гидромотора, по его образующей, установлены ячейки, заполненные теплоаккумулирующим веществом фазового перехода.
На фиг.1 изображен теплогенератор фрикционный, в разрезе.
На фиг.2 - разрез по А-А на фиг.1.
Теплогенератор фрикционный включает вертикальный цилиндрический корпус 1 с крышкой 2 и днищем 3, приводной вал 4 которого сверху через крышку 2 и муфту 5 соединен с валом 6 ветродвигателя (не показан). Внизу вал 4 с помощью шпонки 7 соединен с эксцентриковым подвижным диском 8 гидромотора 9 и свободно размещен в неподвижном диске 10, имеющем расширенную часть 11, прикрепленную жестко к днищу 3 корпуса 1, гидромотор 9 имеет радиально расположенные цилиндры 12, в которых размещены поршни 13, взаимодействующие с валом 4 через шатуны 14 и обод 15 с подвижным диском 8, контактирующим с неподвижным диском 10. Цилиндры 12 гидромотора 9 снаружи закрыты крышками 16, имеющим радиальные отверстия 17. Поршень 13 крепится к шатуну 14 с помощью пальца 18. К верхней части гидромотора 9 крепится неподвижный диск 19, но развернутый на 180°. Эксцентриковый подвижный диск 21 крепится к валу 4 на шпонку (не показана), контактирует с неподвижным диском 19. Сверху гидромотора 20, по его образующей, установлены ячейки 22, заполненные теплоаккумулирующим веществом фазового перехода. Корпус 1 имеет слева внизу патрубок 23 входа холодной воды, например, из системы городского водоснабжения, а справа вверху имеет патрубок 24, сообщенный с системой горячего водоснабжения (не показаны).
Обод 15, в виде плоского кольца, с минимальным зазором (0,5-2,0 мм) обхватывает эксцентриковый подвижный диск 8. Снаружи, с обратной стороны обода 15, по его окружности, индивидуально на подшипниках через резиновую прокладку прикреплены шатуны 14, к которым пальцами 18 прикреплены поршни 13. Рабочий объем жидкости 25 в цилиндрах 12 меняется в зависимости от расположения поршней 13 в гидромоторах 9 и 20. Подвижные диски 8 и 21 имеют возможность по шпонкам перемещаться вертикально вниз и тем самым не имеют зазора между неподвижными дисками 10 и 19 при их взаимном стирании.
Теплогенератор фрикционный работает следующим образом.
В собранном виде теплогенератор подключают патрубками 23 и 24 к системе холодного и горячего водоснабжения, а с помощью муфты 5 - к приводному двигателю, например ветродвигателю.
При появлении ветра достаточной силы вращается вал 6 ветродвигателя. Вместе с валом 6 вращается приводной вал 4, подвижные диски 8 и 21 гидромоторов 9 и 20, преобразуя механическую энергию в тепловую, за счет трения о неподвижные диски 10 и 19. Кроме того, преобразование механической энергии в тепловую производится за счет трения дисков 8 об обод 15 по образующей, поршней 13 о стенки цилиндров 12. Механическая работа, т.е. периодическое всасывание через отверстие 17 в крышке 16 жидкости из корпуса 1 и ее выталкивание обратно поршнями 13, также преобразуется в тепловую энергию. Тепло от всех источников идет на нагрев жидкости, которая поднимается вверх корпуса 1 и нагретой через патрубок 24 уходит на нужды потребителя. Ячейки 22 в верхней части корпуса 1 при постоянной работе теплогенератора запасают тепло от проходящей мимо них жидкости. При временном отсутствии ветра они отдают тепло жидкости и тем самым поддерживают ее температуру в допустимых пределах для потребителя.
Количество в корпусе 1 теплогенератора гидромоторов 9 и 20 может быть увеличено, в зависимости от его производительности по горячей воде и достаточной мощности ветродвигателя.
Предлагаемый теплогенератор фрикционный компактен, прост в эксплуатации, а потому может найти широкое применение в районах с достаточно постоянной ветровой нагрузкой для целей отопления и горячего водоснабжения различного назначения объектов.