Патент на изобретение №2307989

(54) ТЕПЛОГЕНЕРАТОР ДЛЯ НАГРЕВА ЖИДКОСТИ

(57) Реферат:

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в качестве источника тепловой энергии в системах отопления и горячего водоснабжения для подогрева технологической жидкости. Технический результат – повышение теплопроизводительности, упрощение конструкции с одновременным снижением металлоемкости и габаритных размеров. Теплогенератор для нагрева жидкости содержит корпус, включающий цилиндрическую полость, входной патрубок, выходной патрубок, тормозное устройство. Корпус выполнен монолитным в виде усеченного конуса с цилиндрической частью на его вершине и включает наружную конусную стенку и внутреннюю цилиндрическую стенку, образующую упомянутую цилиндрическую полость, тормозное устройство установлено внутри цилиндрической полости перед выходным патрубком, а патрубок подвода жидкости установлен тангенциально в канале между внутренней и наружной стенками корпуса. Теплогенератор снабжен перепускным патрубком, соединяющим выходной патрубок с цилиндрической полостью. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в качестве источника тепловой энергии в системах отопления и горячего водоснабжения для подогрева технологической жидкости.

Известен жидкостный теплогенератор (см. патент RU 2148754, МПК F24D 3/02, 10.05.2000 г.). Теплогенератор содержит корпус с выходным патрубком и соединенную с корпусом камеру закрутки с тангенциальными отверстиями и входным соплом. Камера закрутки с входным соплом выполнена двухполостной в виде двух концентрично расположенных одна в другой камер закрутки.

Недостатками данного устройства являются сложность конструкции из-за наличия двух камер закрутки, большие габариты, низкая теплопроизводительность.

Известен теплогенератор и устройство для нагрева жидкости (см. патент RU 2045715, F25В 29/00, 10.10.95 г.). Теплогенератор из вышеуказанного патента, взятый в качестве прототипа, содержит корпус с цилиндрической полостью, циклон, представляющий собой цилиндрический резервуар-инжектор с конусом, входное устройство, выходной патрубок, тормозное устройство. За тормозным устройством в цилиндрической части корпуса установлено дно с выходным отверстием, сообщающимся с выходным патрубком, соединенным с циклоном посредством перепускного патрубка.

Недостатками прототипа являются низкая теплопроизводительность при наличии протяженных участков, где жидкость перемещается со снижением кинетической энергии без выделения теплоты, сложность конструкции из-за наличия нескольких функциональных элементов, конструктивно выполненных последовательно, большие габариты.

Предлагаемым изобретением решается задача: снижение энергозатрат.

Предлагаемое изобретение направлено на достижение технического результата, заключающегося в повышении теплопроизводительности, упрощении конструкции с одновременным снижением металлоемкости и габаритных размеров.

Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемом теплогенераторе для нагрева жидкости, содержащем корпус с цилиндрической полостью, цилиндрический резервуар-инжектор с конусом, входной патрубок, выходной патрубок, тормозное устройство, новым является то, что функциональные узлы теплогенератора выполнены в виде монолитного корпуса, выполненного в виде усеченного конуса с цилиндрической частью на его вершине и цилиндрической полостью, образованной внутренними стенками корпуса, тормозное устройство установлено внутри цилиндрической полости перед выходным патрубком, кроме того, цилиндрическая часть выполнена или как неразъемная часть монолитного корпуса, или выполнена с возможностью осевого перемещения относительно корпуса.

Теплогенератор снабжен перепускным патрубком, соединяющим выходной патрубок с цилиндрической частью через отверстие, выполненное на ее торцевой поверхности соосно с цилиндрической полостью.

Выполнение теплогенератора в виде монолитного конического корпуса с цилиндрической полостью, образованной внутренними стенками корпуса, обусловлено необходимостью уменьшения габаритных размеров теплогенератора и упрощения конструкции за счет совмещения нескольких функциональных устройств в одном, определенным образом выполненном конструктивном элементе-корпусе; увеличения теплопроизводительности за счет исключения протяженных участков, где жидкость перемещается со снижением кинетической энергии без выделения теплоты.

Теплогенераторы подобного типа функционируют при наличии следующих основных конструктивных элементов, без которых нормальная работа теплогенератора невозможна: инжектора, служащего для увеличения давления скорости потока жидкости и выполненного в большинстве случаев в виде конусной втулки, циклона, предназначенного для закручивания потока жидкости, поступающего в него с повышенным давлением и скоростью; участка цилиндрической или иной формы, располагающегося после циклона и служащего для формирования устойчивого поступательно-вращательного движущегося потока жидкости при одновременном разделении разнотемпературных слоев жидкости; тормоза, установленного на этом участке и предназначенного для резкого торможения вихревого потока жидкости с выделением тепловой энергии. В прототипе все эти необходимые элементы выстроены последовательно, что неизбежно влечет за собой увеличение габаритных размеров, а следовательно, высокую материалоемкость и сложность конструкции.

В предлагаемом теплогенераторе в виде конического монолитного корпуса, заканчивающегося цилиндрической частью, с цилиндрической полостью, образованной внутренними стенками корпуса, корпус выполняет функции всех четырех элементов.

Повышение давления и скорости потока жидкости на выходе из полости усеченного конуса (функция инжектора) происходит за счет последовательно уменьшающегося проходного сечения, образованного наружной конусной стенкой и внутренней цилиндрической стенкой корпуса.

Закручивание потока жидкости (функция циклона) осуществляется за счет тангенциального подвода жидкости и дальнейшего ее спиралевидного движения по уменьшающемуся в своем проходном сечении каналу, образованному наружной конусной стенкой и внутренней цилиндрической стенкой корпуса.

Формирование потока жидкости, имеющего устойчивое поступательно-вращательное направление движения с выделением тепловой энергии и одновременным разделением разнотемпературных слоев жидкости, осуществляется в цилиндрической полости, образованной внутренними стенками корпуса. Причем потери тепловой энергии во внешнее пространство на этом участке сведены к минимуму за счет того, что цилиндрическая полость размещена внутри корпуса.

Торможение потока движущейся жидкости и гашение ее вращательного движения с выделением тепловой энергии осуществляется за счет тормозного устройства, установленного внутри цилиндрической полости корпуса перед выходным патрубком. Форма тормозного устройства произвольная и должна обеспечивать торможение потока движущейся жидкости и гашение ее вращательного движения. Простейший вариант тормозного устройства – плоская пластина, установленная диаметрально внутри цилиндрического корпуса.

Технические решения с признаками, отличающими заявляемое решение от прототипа, не известны и явным образом из уровня техники не следуют. Это позволяет считать, что заявляемое решение является новым и обладает изобретательским уровнем.

Сущность изобретения поясняется чертежами:

на фиг.1 изображен теплогенератор для нагрева жидкости, общий вид;

на фиг.2 – вид сверху;

на фиг.3 изображен теплогенератор с цилиндрической частью, выполненной с осевым перемещением относительно корпуса;

на фиг.4 – общий вид теплогенератора с перепускным клапаном.

Теплогенератор для нагрева жидкости представляет собой монолитный корпус 1 в виде усеченного конуса 2, переходящего в цилиндрическую часть 3. Цилиндрическая полость 4 образована внутренними стенками корпуса 1, внутри которой жестко установлено тормозное устройство 5. Тангенциально относительно корпуса установлен входной патрубок 6, а выходной патрубок 7 размещен соосно с цилиндрической полостью 4 на торцевой поверхности конической части 2 корпуса 1. Цилиндрическая часть 3 выполнена как неразъемная часть монолитного корпуса 1 (см. фиг.1) или выполнена с возможностью осевого перемещения относительно корпуса 1 (см. фиг.3).

Теплогенератор снабжен перепускным патрубком 8, соединяющим выходной патрубок 7 с цилиндрической частью 3 через отверстие 9, выполненное на ее торцевой поверхности, соосно с цилиндрической полостью 4.

Теплогенератор работает следующим образом. Под давлением жидкость через тангенциально установленный относительно корпуса входной патрубок 6 поступает внутрь корпуса 1 и спиралеобразно поступает к цилиндрической части 3. Вследствие уменьшения проходного сечения по мере ее продвижения давление возрастает, скорость на выходе из конического участка корпуса 1 увеличивается с одновременным выделением дополнительной тепловой энергии. Далее закрученная жидкость перемещается спиралеобразно внутри цилиндрической полости 4, в конце которой перед выходным патрубком 7 при взаимодействии с тормозным устройством 5 происходит резкое изменение направления движения жидкости, сопровождающееся также активным выделением дополнительной теплоты. Далее жидкость поступает в выходной патрубок 7, соединенный с прямым трубопроводом потребителя.

Признак “цилиндрическая часть” выражен в виде альтернативы. Получение одного и того же вышеуказанного технического результата обеспечивается при любом выборе цилиндрической части в совокупности с другими признаками, включенными в формулу изобретения. В случае, когда необходимо обеспечить оптимальные показатели по расходу теплоносителя, а также оптимальные показатели по потребляемой мощности, выполнение цилиндрической части с осевым перемещением относительно корпуса предпочтительнее.

Соединение выходного патрубка с отверстием на торцевой поверхности цилиндрической части корпуса используется, если необходимо обеспечение перемещения потоков жидкости при аварийных ситуациях, связанных с непредвиденными скачками давления жидкости в системе, к которой подсоединен теплогенератор.

Формула изобретения

1. Теплогенератор для нагрева жидкости, содержащий корпус, включающий цилиндрическую полость, входной патрубок, выходной патрубок, тормозное устройство, отличающийся тем, что корпус выполнен монолитным в виде усеченного конуса с цилиндрической частью на его вершине и включает наружную конусную стенку и внутреннюю цилиндрическую стенку, образующую упомянутую цилиндрическую полость, тормозное устройство установлено внутри цилиндрической полости перед выходным патрубком, а патрубок подвода жидкости установлен тангенциально в канале между внутренней и наружной стенками корпуса.

2. Теплогенератор по п.1, отличающийся тем, что он снабжен перепускным патрубком, соединяющим выходной патрубок с цилиндрической частью через отверстие, выполненное на ее торцевой поверхности соосно с цилиндрической полостью.

РИСУНКИ