ТЕПЛОГЕНЕРАТОР
HEAT GENERATOR

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в устройствах для нагрева жидкости, применяемых преимущественно для различных систем отопления зданий и сооружений.
Из уровня техники известны теплогенераторы большой мощности, применяемые, например, при централизованной форме теплоснабжения теплоемких промышленных технологий и гражданских зданий и сооружений.
Известен теплопарогенератор приводной кавитационный [Пат. №2362947 Российская Федерация МПК F24J 3/00. Теплопарогенератор приводной кавитационный / Воробьев С.А., Лавро Н.М., Корнилов Г.М., Шабанов Д.В.; №2006141478/06; заявл. 24.11.2006; опубл. 27.05.2008; Бюл. №15], содержащий рабочий орган состоящий из корпуса, крышек, рабочих дисков теплопарогенератора, первой и второй крыльчаток, разделительных стенок, двух обратных клапанов, третьего термоклапана, расширительного блока для формирования пароводяной смеси и реактивной турбины. Диски парогенератора с выемками в виде шаровых сегментов и нанесенными на торцы дисков направляющими каналами, образуют по три вихревых спиральных канала с каждой стороны диска, а по цилиндрической поверхности дисков по углом 15 градусов к их образующей нанесены направляющие каналы для направления пароводяной смеси вдоль оси парогенератора в сторону второй крыльчатки.
Недостатком указанного устройства является его сложность при реализации и в использовании двух независимых приводов.
Известен кавитационно-вихревой теплогенератор, [Пат. №2235950 Российская Федерация МПК F24J 3/00. Кавитационно-вихревой теплогенератор / Кошкин С.С., Атаманов В.В., Коротков О.В., Маркевич А.В.; заявитель и патентообладатель: Общество с ограниченной ответственностью «НПК «ИНАТЕК»; №2002119773/06; заявл. 22.07.2002; опубл. 27.03.2003; Бюл. №25], содержащий корпус имеющий патрубки для подвода нагревающей жидкости и отвода нагретой жидкости, расположенные внутри корпуса перфорированный статор и ротор, нагнетательный насос, привод ротора, где статор и ротор выполнены в виде дисков, перфорированных сквозными отверстиями. Статор выполнен в виде одного или нескольких дисков, а ротор выполнен в виде двух дисков, установленных с зазором относительно друг друга, при этом диски ротора смонтированы на независимых валах, имеющих самостоятельные независимые приводы, вращающиеся навстречу друг другу.
Недостатком данного устройства является сложность технологии изготовления, малая ремонтопригодность, большие гидравлические сопротивления, следовательно - большие затраты мощности.
За прототип принят многофункциональный вихревой теплогенератор, [Пат №2527545 Российская Федерация МПК F24J 3/00. Многофункциональный вихревой теплогенератор / Андропов А.Е., Подъяпольский В.В., Трутнев В.В.; заявители и патентообладатели: Андропов А.Е., Подъяпольский В.В.; №2012150544/06; завял. 26.11.2012; опубл. 10.09.2014; Бюл. №25], содержащий закрытый корпус с патрубками для подвода нагреваемой жидкости и отвода нагретой жидкости, установленные внутри корпуса роторы, выполненные в виде двух дисков, закрепленных на независимых валах, имеющих независимые приводы и имеющие возможность вращаться навстречу друг другу. Теплогенератор содержит всасывающие турбины, которые жестко закреплены на независимых валах вместе с дисками роторов, а в дисках роторов, напротив установленных турбин, по окружности выполнены сквозные коническо-цилиндрические отверстия, направленные в полость между дисками выше по радиусу которых радиально по окружности жестко установлены ряды пальцев. При этом пальцы выполнены так, что ряды пальцев одного диска свободно с зазором входят между рядами пальцев второго диска, а коническо-цилиндрические отверстия одного диска расположены напротив коническо-цилиндрических отверстий другого диска.
Недостатком прототипа является большое гидравлическое сопротивление от пальцев расположенных на дисках, что приводит к дополнительной потере мощности, а также сложности технологии изготовления и наличие дополнительного привода.
Техническим результатом заявленного изобретения является снижение гидравлического сопротивления с одновременным упрощением конструкции.
Указанный технический результат достигается тем, что в теплогенераторе, содержащем закрытый корпус с патрубками для подвода нагреваемой жидкости и отвода нагретой, установленный внутри корпуса ротор, выполненный в виде дисков, смонтированных с возможностью вращения, согласно изобретению, диски ротора установлены на одном валу со смещением по окружности с одновременным смещением кавитационных полостей относительно друг друга, при этом диски соединены между собой в одно целое, а на их поверхностях кавитационные полости выполнены параболической формы, при этом вершины парабол расположены по направлению вращения дисков.
Заявленный технический результат достигается благодаря тому, что в предлагаемых дисках возникают на поверхности полостей пузырьки за счет разрежения, получающегося при вращении. Форма кавитационных полостей обеспечивает меньшее по сравнению с прототипом гидравлическое сопротивление за счет заявляемой конфигурации кавитационных полостей, вершины парабол которых расположены по направлению вращения. На заявляемых дисках выштампованы кавитационные полости параболической формы, причем диски соединены гладкими поверхностями со смещением по окружности кавитационных полостей относительно друг друга. Расположение дисков теплогенератора в горизонтальной плоскости улучшает его эксплуатационные характеристики. Предлагаемая конструкция теплогенератора обеспечивает технологичность его изготовления.
Предлагаемая конструкция теплогенератора поясняется чертежами на которых показано: на фиг. 1 - технологическая схема теплогенератора, на фиг. 2 - вид диска сверху.
Теплогенератор содержит корпус 1, ротор 2 в виде дисков 3, патрубки 4 для подвода нагреваемой жидкости и отвода нагретой, вал 5 для привода кавитационных дисков 3, опорный подшипниковый узел 6, кавитационные полости 7 параболической формы, вершины которых расположены по направлению вращения дисков 3, муфта соединительная 8, электродвигатель 9, средство регулирования частоты вращения 10.
Теплогенератор работает следующим образом. Жидкость для нагрева всасывается через патрубок 4, вращающийся ротор 2 в виде дисков 3 с кавитационными полостями 7 вращается по направлению вершин кавитационных полостей 7 параболической формы. В кавитационных полостях 7 возникает разрежение, которое обеспечивает возникновение пузырьков, схлопывание которых происходит на поверхности дисков 3. При этом жидкость отбрасывается на стенку корпуса 1, а затем через выпускной патрубок 4 для горячей жидкости выходит в тепломагистраль. В кавитационных полостях 7 между дисками 3 и корпусом 1 образуются мощные вихревые потоки, что усиливает процесс кавитации. В результате внутри вихря образуется область разрежения, в которой происходит возникновение кавитационных пузырьков, а в области повышенного давления между дисками 3 и корпусом 1 микропузырьки лопаются с выделением энергии. Регулирование температурного режима нагретой жидкости осуществляется включением-выключением электродвигателя 9. При охлаждении теплоносителя до минимально заданной температуры электродвигатель 9 выключается. По сравнению с прототипом предлагаемый вариант конструкции теплогенератора прост в изготовлении и эксплуатации. Оптимальные режимы подбираются средством регулирования частоты вращения 10. Размеры кавитационных полостей 7 определяются в зависимости от вида и состава жидкости. Диаметр диска 3 определяется с учетом обеспечения необходимых линейных скоростей.