УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАГРЕВА ЖИДКОГО ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ

Полезная модель относится к области теплотехники и может быть использована в системах отопления и горячего водоснабжения организаций и учреждений, не имеющих централизованного теплоснабжения, связанных с горячей водой (стирка, мытье посуды, душ и т.п.). Автономность устройства позволяет его использовать в местах, где теплоснабжение иным способом получить невозможно, например труднодоступные и географически отдаленные объекты, движущиеся объекты, полевые условия.
Из уровня техники известны различные конструкции устройств, использующих индукционный нагрев жидкого теплоносителя.
Например, в RU 2303861 С2, 20.02.2007 раскрыто устройство для нагрева жидкого теплоносителя, включающее емкость для жидкости, а также индуктор, состоящий из цилиндрического элемента из магнитного материала с размещенными на его стенке постоянными магнитами с чередующимися полюсами по окружности, а цилиндрический элемент и цилиндрическая емкость расположены коаксиально. Цилиндрический элемент индуктора с размещенными внутри него постоянными магнитами установлен с возможностью вращения внутри емкости с нагреваемой жидкостью. Для увеличения площади нагрева цилиндрический элемент индуктора выполнен с дном, на котором размещены с чередованием полюсов по окружности постоянные магниты, которые установлены также на стенках цилиндрического элемента.
Однако подобная конструкция сложна в изготовлении, а поскольку в ней используются простые постоянные магниты, расположенные возле одного из оснований емкости с нагреваемой жидкостью, нагрев жидкости происходит довольно медленно, и, таким образом, использование такой конструкции нагревателя малоэффективно.
Наиболее близким по технической сущности и совокупности существенных признаков к заявленной полезной модели является устройство для нагрева жидкого теплоносителя, раскрытое в DE 102012020458 А1, 17.04.2014, которое включает цилиндрическую емкость для нагреваемого теплоносителя с подводящим и отводящим трубопроводами. Коаксиально и смежно одному из оснований цилиндрической емкости расположен с возможностью вращения от электрического привода диск, содержащий расположенный на его периферии по окружности набор постоянных магнитов, выполненных из неодимового материала.
Это устройство в отличие от упомянутого выше просто в изготовлении, а использование неодимовых магнитов способствует сокращению времени на нагрев теплоносителя до необходимой температуры.
Однако это устройство недостаточно эффективно, поскольку нагрев теплоносителя происходит только со стороны одного из оснований цилиндрической емкости, что занимает большое количество времени.
Технической задачей, на решение которой направлено заявленная полезная модель, является создание простого в изготовлении мобильного и эффективного устройства для нагревания теплоносителя.
Технический результат заявленной полезной модели - расширение арсенала технических средств, а также повышение эффективности нагрева жидкого теплоносителя за счет нагрева цилиндрической емкости с теплоносителем одновременного с двух сторон ее оснований, что способствует увеличению скорости нагревания теплоносителя.
Заявленный технический результат обеспечивается следующим образом:
Устройство для нагрева жидкого теплоносителя включает цилиндрическую емкость для нагреваемого теплоносителя с подводящим и отводящим трубопроводами. Коаксиально и смежно одному из оснований цилиндрической емкости расположен с возможностью вращения от электрического привода диск, содержащий расположенный на его периферии по окружности набор постоянных магнитов, выполненных из неодимового материала (неодимовых магнитов). При этом коаксиально и смежно другому основанию цилиндра дополнительно расположен идентичный первому второй диск с набором постоянных магнитов из неодимового материала. Второй диск расположен на одной оси с упомянутым первым диском, которая проходит через имеющееся сквозное отверстие в упомянутой цилиндрической емкости. Упомянутые подводящий и отводящий трубопроводы прикреплены к этой цилиндрической емкости со стороны ее цилиндрической поверхности.
Следующие признаки характеризуют полезную модель в частных случаях, в конкретных формах выполнения заявленной полезной модели:
каждый из упомянутых дисков дополнительно содержит набор постоянных магнитов из неодимового материала, расположенный по окружности меньшего, чем первый набор, диаметра;
количество магнитов, расположенных на каждом из дисков, равно 30;
использованы магниты одной полярности;
использованы магниты разной полярности с чередованием между собой;
цилиндрическая емкость выполнена из диэлектрического материала;
цилиндрическая емкость выполнена из дюралюминия;
диски выполнены из диэлектрического материала;
внутри цилиндрической емкости содержатся концентрично расположенные или параллельные основаниям перфорированные перегородки;
упомянутое сквозное отверстие в цилиндрической емкости изолировано от нагреваемого теплоносителя металлической трубкой;
зазор между каждым из упомянутых дисков и соответствующим ему основанием цилиндрической емкости составляет 2-4 мм;
в качестве жидкого теплоносителя использована вода.
упомянутые подводящий и отводящий трубопроводы расположены между собой оппозитно.
Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для решения поставленной задачи и решения упомянутого технического результата.
Возможность осуществления полезной модели, охарактеризованной приведенной выше совокупностью признаков, а также возможность реализации назначения полезной модели может быть подтверждена описанием возможной конструкции устройства, выполненной в соответствии с полезной моделью, сущность которой поясняется графическим материалом, на котором изображено следующее:
фиг. 1 - конструктивная схема заявленного устройства для нагрева жидкого теплоносителя.
фиг. 2 - схема диска с неодимовыми магнитами.
Устройство для нагрева жидкости включает цилиндрическую емкость 1 для нагреваемого теплоносителя с подводящим 2 и отводящим 3 трубопроводами. Коаксиально и смежно одному из оснований цилиндрической емкости 1 расположен с возможностью вращения от электрического привода 4 диск 5, содержащий расположенный на его периферии по окружности набор постоянных магнитов 6, выполненных из неодимового материала (неодимовые магниты). При этом коаксиально и смежно другому основанию цилиндрической емкости 1 дополнительно расположен идентичный первому второй диск 7 с набором постоянных магнитов 6 из неодимового материала. Второй диск 7 расположен на одной оси 8 с первым диском 5, которая проходит через имеющееся сквозное отверстие 9 в цилиндрической емкости 1. Подводящий 2 и отводящий 3 трубопроводы прикреплены к этой цилиндрической емкости 1 со стороны ее цилиндрической поверхности. Каждый из упомянутых дисков 5 и 7 дополнительно содержит набор постоянных магнитов 6 из неодимового материала (неодимовых магнитов), расположенный по окружности 10 меньшего, чем первый набор неодимовых магнитов, диаметра. Количество неодимовых магнитов, расположенных на каждом из дисков 5 и 7, преимущественно равно 30. Неодимовые магниты 6 могут быть использованы как одной полярности, так и разной, чередуясь между собой. Цилиндрическая емкость 1 выполнена из диэлектрического материала, преимущественно из дюралюминия. Диски 5 и 7 также выполнены из диэлектрического материала, в качестве которого может быть использован дюралюминий. Внутри цилиндрической емкости 1 могут содержатся концентрично расположенные (в виде цилиндров меньшего диаметра) или параллельные основаниям (в виде колец) перфорированные перегородки (на фигурах не показаны). Сквозное отверстие 9 в цилиндрической емкости 1 может быть изолировано от нагреваемого теплоносителя металлической трубкой. Зазор между каждым из упомянутых дисков 5 и 7 и соответствующим ему основанием цилиндрической емкости 1 составляет преимущественно 2-4 мм. В качестве жидкого теплоносителя может быть использована вода, но может быть использовано и техническое масло. Подводящий 2 и отводящий 3 трубопроводы расположены между собой оппозитно. В качестве опоры для вала 8 могут быть использованы расположенные на его концах радиальные подшипники 11.
Работает заявленная полезная модель следующим образом.
Электродвигатель 4 через фланец 12 передает крутящий момент на установленный в подшипниках 11 вал 8, на котором закреплены два диэлектрических диска 5 и 7 с неодимовыми магнитами 6. При вращении дисков 5 и 7 неодимовые магниты 6, вставленные в них, воздействуют на стенки цилиндрической емкости 1 на расстоянии 2-4 мм. При этом за счет возникновения переменного магнитного поля инициируются вихревые токи в стенках цилиндрической емкости 1, которые ее разогревают, а от них, в свою очередь, нагревается теплоноситель, находящийся внутри цилиндрической емкости.
Цилиндрическая емкость нагревается с помощью магнитной индукции. Тепло, передаваемое от стенок цилиндрической емкости, передается на теплоноситель, преимущественно воду.
Вода при повышении температуры расширяется, поднимается по выпускной трубке в бак (расширительный теплообменник) (на фигурах не показано). Там вода остывает и по впускной трубке опускается вниз, попадая в устройство для нагрева жидкого теплоносителя. В последующем цикл повторяется, пока не будет достигнут необходимый результат.
Были проведены тестовые пуски, которые показали следующее.
2
В теплообменник было залито 20 л воды, система замкнута, через 1 ч работы температура в теплообменнике (в баке) достигла 100°С, давление 1,0 кгс./см, электродвигатель 1,1 кВт - частотой вращения 2900 об/мин. Затем сработало тепловое реле, и установка отключилась. Таким образом, достигается непрерывный процесс теплоснабжения.
Заявленная полезная модель является промышленно применимой, поскольку для ее реализации не требуются материалы, комплектующие и технологии не известные из уровня техники на сегодняшний день.
Описанная в данном примере и изображенная в графических материалах конструкция теплоносителя не является единственно возможной для решения вышеуказанной задачи и достижения вышеупомянутого технического результата и не исключает других вариантов его изготовления, содержащих совокупность признаков, включенных в независимый пункт формулы полезной модели.