Патент на изобретение №2308648

(54) ТЕПЛОГЕНЕРАТОР РОТОРНОГО ТИПА

(57) Реферат:

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в системах отопления и горячего водоснабжения. Теплогенератор роторного типа содержит корпус, имеющий входной и выходной патрубки для нагреваемой жидкости. Внутри корпуса расположены статор в форме перфорированной гильзы и ротор, состоящий из двух соосно расположенных перфорированных дисков, смонтированных на независимых валах и с приводами и имеющих возможность вращения в противоположных направлениях. Новым является то, что диск ротора выполнен полым и в этой полости с зазором размещен диск меньшего диаметра, при этом в одной из торцевых стенок полого диска выполнено отверстие, в котором вал диска размещен с зазором, выполняющим роль входного отверстия во внутреннюю полость полого диска, а на противоположной торцевой стенке полого диска выполнены сквозные выходные отверстия. Изобретение позволяет повысить коэффициент полезного действия теплогенератора за счет увеличения площади рабочих поверхностей, находящихся в зоне теплообразования при одновременном снижении геометрических размеров ротора, а также снижения тепловых потерь в рабочей зоне. 1 ил.

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

Известен кавитационно-вихревой теплогенератор (см. заявку RU N 2002119773 от 22.07.02 г., МПК F24J 3/00, публ. БИПМ N 9, 27.03.03 г.), принятый за прототип. Теплогенератор содержит корпус, имеющий входной и выходной патрубки для нагреваемой жидкости, расположенные внутри корпуса перфорированный статор, состоящий из одного или нескольких кольцевых дисков, и ротор, состоящий из двух соосно расположенных перфорированных дисков, установленных с зазором относительно друг друга, смонтированных на независимых валах с приводами и имеющих возможность вращения в противоположных направлениях.

Недостатком прототипа является низкая теплопроизводительность из-за неэффективного использования рабочих поверхностей теплогенератора при нагреве жидкости.

Предлагаемым изобретением решается задача повышения коэффициента полезного действия теплогенератора и уменьшения его габаритных размеров.

Технический результат заключается в значительном увеличении площади рабочих поверхностей, находящихся в зоне теплообразования при одновременном снижении геометрических размеров ротора, а также снижении тепловых потерь в рабочей зоне.

Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемом теплогенераторе роторного типа, содержащем корпус, имеющий входной и выходной патрубки для нагреваемой жидкости, расположенные внутри корпуса перфорированный статор и ротор, состоящий из двух соосно расположенных перфорированных дисков, смонтированных на независимых валах с приводами и имеющих возможность вращения в противоположных направлениях, новым является то, что один из дисков ротора выполнен полым и в этой полости с зазором размещен второй диск меньшего диаметра, при этом водной из торцевых стенок полого диска выполнено отверстие, в котором вал диска меньшего диаметра размещен с зазором, выполняющим роль входного отверстия во внутреннюю полость полого диска, а на противоположной торцовой стенке полого диска ротора выполнены сквозные выходные отверстия.

Выполнение одного диска ротора полым и размещение в нем второго диска меньшего диаметра значительно увеличивает площадь рабочих поверхностей корпуса, статора и ротора, находящихся в зоне теплообразования. Процесс нагрева жидкости при повышенных в два раза окружных скоростях в зоне между элементами ротора суммируются с процессом нагрева жидкости, происходящим в зоне между внутренними поверхностями корпуса и перфорированным статором и наружными поверхностями полого диска ротора. Загрузка потребляемой мощности теплогенератора выполняется при меньших диаметрах ротора по сравнению с ротором, выполненным в форме плоских дисков или цилиндров.

Основное количество тепловой энергии за счет процессов трения и кавитации в зонах несквозных отверстий образуется в зазоре между элементами ротора, а выделение тепловой энергии в зазоре между корпусом и перфорированным статором и полым диском (при меньших окружной скорости и создающимся там давлением) гораздо ниже, то слой нагретой в этой области жидкости является своеобразным тепловым аккумулятором, который позволяет снизить тепловые потери и увеличить эффективность теплогенератора.

Зазор, образованный отверстием в одной из торцовых стенок полого диска ротора и валом диска меньшего диаметра, является входным отверстием во внутреннюю полость полого диска, а именно в пространство между дисками ротора. Выполнение входного отверстия во внутреннюю полость полого диска ротора по данной схеме позволяет поступать жидкости в эту полость при пониженном давлении, обусловленном действием окружных скоростей, что позволяет наиболее эффективно прокачивать жидкость через теплогенератор. При этом внутри полого диска на его периферии поддерживается стабильно высокое давление в процессе продвижения жидкости к выходным отверстиям.

Расположение сквозных выходных отверстий в количестве не менее двух на противоположной торцевой стенке полого диска позволяет отводить нагретую жидкость, прокаченную через зазор между дисками ротора, в зазор между полым диском ротора и корпусом.

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

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором показан общий вид теплогенератора роторного типа.

Теплогенератор содержит корпус 1 с крышкой 2, статор 3 в форме перфорированной гильзы. Внутри корпуса 1 с возможностью вращения в противоположных направлениях на независимых валах 4 и 5 жестко закреплены перфорированные элементы ротора, а именно диск 6 с радиальными рядами несквозных отверстий 7 на своих торцевых поверхностях и диаметральным рядом аналогичных отверстий на своей цилиндрической поверхности, а также разъемный полый диск 8 с аналогичными несквозными отверстиями 7 на наружных и внутренних поверхностях. Аналогичные отверстия 7 выполнены на противолежащих полому диску 8 поверхностях корпуса 1 и крышки 2. Диск 6, имеющий меньший диаметр, расположен с зазором внутри полого диска 8. Валы 4 и 5 установлены в подшипниковых опорах 9, уплотнены относительно корпуса 1 и крышки 2 уплотнениями 10, установленными в камере 11 и посредством муфт 12 связаны с приводами 13. В крышке 2 корпуса размещен патрубок 14 для подвода жидкости через камеру 11 в полость, образованную корпусом 1, крышкой 2 и статором 3, а в корпусе 1 размещен патрубок 15 для отвода жидкости из вышеуказанной полости. На одной из торцевых стенок полого диска 8 ротора выполнено отверстие 16, через которое с зазором проходит вал 4 диска 6. Этот зазор выполняет роль входного отверстия во внутреннюю полость полого диска. На противоположной торцовой стенке полого диска 8 ротора выполнено не менее двух сквозных отверстий 17 для отвода жидкости из внутренней полости полого диска 8 в полость, образованную корпусом 1, крышкой 2 и статором 3.

Теплогенератор работает следующим образом.

Жидкость с обратной трубы потребителя поступает под давлением через патрубок 14 и полость 11 вовнутрь теплогенератора. После заполнения теплогенератора жидкостью включаются привода 13, приводящие во вращение посредством муфт 12 независимые валы 4 и 5, расположенные в подшипниковых опорах 9 и уплотненные уплотнениями 10 в камерах 11, на которых закреплены диски 6 и 8. Жидкость, поступившая внутрь корпуса 1 с крышкой 2 и статором 3, перемещается в двух направлениях. Часть жидкости поступает через отверстие 16 внутрь полого диска 8 и перемещается между его внутренними поверхностями и наружными поверхностями диска 6 к выходным отверстиям 17. Другая часть жидкости перемещается между наружными поверхностями полого диска 8 и внутренними поверхностями корпуса 1, крышки 2 и статора 3 также к выходному отверстию 17. Здесь оба потока жидкости смешиваются и через выходной патрубок 15 поступают в прямую магистраль потребителя. Процесс теплообразования происходит при продвижении жидкости в зонах несквозных отверстий 7 за счет процессов трения и кавитации, причем наиболее эффективно он протекает внутри полого диска 8 за счет повышенной скорости вращения диска 8 относительно диска 6.

Формула изобретения

Теплогенератор роторного типа, содержащий корпус, имеющий входной и выходной патрубки для нагреваемой жидкости, расположенные внутри корпуса перфорированный статор и ротор, состоящий из двух соосно расположенных перфорированных дисков, смонтированных на независимых валах с приводами и имеющих возможность вращения в противоположных направлениях, отличающийся тем, что один из дисков ротора выполнен полым и в этой полости с зазором размещен второй диск меньшего диаметра, при этом в одной из торцевых стенок полого диска выполнено отверстие, в котором вал диска меньшего диаметра размещен с зазором, выполняющим роль входного отверстия во внутреннюю полость полого диска, а на противоположной торцовой стенке полого диска ротора выполнены сквозные выходные отверстия.

РИСУНКИ