ТЕПЛОГЕНЕРАТОР ФРИКЦИОННЫЙ
FRICTION HEAT GENERATOR

Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано в системах отопления и горячего водоснабжения жилых и производственных зданий.
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 (А.С. №1627790, 1991 г., СССР). В известном нагревателе ограниченное количество трущихся друг о друга технических элементов, в его конструкции отсутствует теплоаккумулирующее устройство с фазовым переходом.
Известен термоэлектрический кондиционер, включающий зачехленные термоэлементы, водяные и воздушные теплопроводы и вентилятор с электродвигателем, с корпусом в виде полого секционного, составленного из набора термоэлектрических пакетов цилиндра. (А.С. №269459, 1970 г., СССР). Известный термоэлектрический кондиционер потребляет извне электрическую энергию и его конструкция не предназначена для нагрева воды с использованием ветровой энергии.
Наиболее близким по технической сущности к заявленному решению является теплогенератор фрикционный, включающий вертикальный цилиндрический корпус с крышкой и днищем, приводной вал, патрубки входа холодной и выхода горячей воды и гидромониторов, причем вверху приводной вал через крышку и муфту соединен с валом ветродвигателя, а внизу с помощью шпонки соединен с эксцентриковым подвижным диском гидромотора. (Патент РФ 2380625, 2010 г.). Известный теплогенератор фрикционный сложный по конструкции и имеет значительное количество движущихся в цилиндрах поршней, что приводит с преждевременному их износу.
Поставленная задача настоящего технического решения состоит в увеличении количества трущихся друг о друга технических элементов, простых по конструкции, и тем самым в повышении коэффициента преобразования одного вида энергии в другую.
Задача достигается тем, что предложен теплогенератор фрикционный, включающий вертикальный цилиндрический корпус с крышкой и днищем, приводной вал, патрубки входа холодной и выхода горячей воды, подвижный диск с лопатками и неподвижный диск. Согласно изобретению труба, жестко надетая на вал, имеет сверху прикрепленные к ней с обеих сторон коромысла, а снизу консольные балки, опертые на диск, прикрепленный внизу вала. Диски по обе стороны внизу консольных балок прикреплены к ним, из центра которых выходят прикрепленные к ним вертикальные стержни с порядно надетыми дисками с лопатками и дисками с пустотелыми кольцами вокруг них, причем стержни вверху зафиксированы во втулках, прикрепленных к коромыслам. Пустотелые кольца дисков и емкость в виде усеченного конуса заполнены теплоаккумулирующим веществом фазового перехода.
На фиг.1 изображен теплогенератор фрикционный, в разрезе; на фиг.2 - диск с пустотелым кольцом снаружи, в разрезе; на фиг.3 - диск с лопастями в разрезе.
Теплогенератор фрикционный включает вертикальный цилиндрический корпус 1 с крышкой 2 и днищем 3, приводной вал 4 которого сверху имеет фланец 5 отбора мощности и проходит через подшипник 6. Внизу вал 4 имеет опорный диск 7, жестко прикрепленный к нему, и подвижный диск 8, контактирующий с неподвижным диском 9, прикрепленным к днищу 3. Лопасти 10, прикрепленные сбоку диска 8, выполнены в виде пропеллера и прижимают его к диску 9. Труба 11, жестко надетая на вал 4, имеет сверху прикрепленные к ней с обеих сторон коромысла 12, а снизу консольные балки 13, опертые на диск 7. Нижние диски 14 прикреплены к балкам 13, из центра которых выходят прикрепленные к ним вертикальные стержни 15, зафиксированные во втулках 16, прикрепленных к коромыслам 12. Диски 17 с лопатками 18 и диски 19 с пустотелыми кольцами 20 порядно в определенной последовательности свободно надеты на стержни 15 (см. фиг.1), на имеющихся в них отверстиях 21.
Корпус 1 имеет слева внизу патрубок 22 входа холодной воды, например, из системы городского водоснабжения, а справа вверху имеет патрубок 23, сообщенный с системой горячего водоснабжения (не показаны). Все диски 8, 9, 14, 17 и 19 изготовлены из твердого медленно истирающегося материала, а лопатки 18 дисков 17 имеют площадь, постепенно увеличивающуюся вниз от коромысел 12 до дисков 14, закрепленных на балках 13. В нижней части трубы 11, опертой на балки 13, установлена в виде усеченного конуса емкость 24, заполненная теплоаккумулирующим веществом фазового перехода, и пустотелые кольца 20 дисков 19 также заполнены теплоаккумулирующим веществом фазового перехода.
К трубе 11 может быть прикреплены 2, 4 и более коромысел 12 с балками 13, между которыми по вертикали расположены 4, 8 и более пакетов с дисками 17 и 19. Эти мероприятия способствуют увеличению коэффициента преобразования механической энергии в тепловую и более быстрому нагреву, проходящей через теплогенератор холодной воды.
Теплогенератор фрикционный работает следующим образом:
В собранном виде теплогенератор подключают патрубками 22 и 23 к системам холодного и горячего водоснабжения, а с помощью фланца 5 -  к приводному двигателю, например ветродвигателю.
При появлении ветра достаточной силы вращается вал 4, труба 11, коромысла 12 с балками 13 и пакеты дисков, расположенные между ними. Внизу вала 4 вращается также подвижный диск 8 с лопатками 10, соприкасаясь с неподвижным диском 9, преобразуя механическую энергию в тепловую за счет трения дисков друг о друга. Тепло от всех источников идет на нагрев жидкости, которая поднимается вверх корпуса 1 и нагретой через патрубок 23 уходит на нужды потребителя. Пустотелые кольца 20 дисков 19 и емкость 24 с находящимся в них аккумулирующим веществом фазового перехода 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.
Предлагаемый теплогенератор фрикционный компактен, прост по конструкции и эксплуатации, а потому в сочетании с приводом от ветродвигателя известных конструкций может найти широкое применение в районах с достаточной ветровой нагрузкой для целей отопления и горячего водоснабжения различного назначения объектов.