|
|
больше ...
Термины запроса в документе
Реферат
[RU] 1. Насос-теплогенератор кавитационно-вихревого типа с входным и выходным периферийными гидравлическими каналами, на валу которого между корпусными торцовыми поверхностями с зазором расположен минимум один диск, на обеих торцовых поверхностях которого выполнены минимум по два ряда лунок на различных относительно вала радиусах, на прилегающей к торцовой поверхности диска с лунками корпусных торцовых поверхностях также выполнено минимум по два ряда подобных лунок на различных относительно вала радиусах, радиальный размер лунок, их диаметр, выполнен из условия частичного перекрытия лунок диска лунками торцовых корпусных поверхностей в процессе поворота диска при его вращении валом, отличающийся тем, что выполненные на торцовых поверхностях диска, минимум в два ряда лунок на различных относительно вала радиусах, которые различаются между собой на величину, равную полтора радиального размера лунки, лунки, выполненные на прилегающих к торцовой поверхности диска корпусных торцовых поверхностях, минимум в два ряда на различных относительно вала радиусах, различающихся между собой на величину, равную полтора радиального размера лунки, каждый ряд лунок, расположенных на корпусных торцовых поверхностях, выполнен зеркально без смещения относительно каждого ряда лунок, расположенных на торцовых поверхностях диска, внутренние поверхности лунок диска и прилегающих торцовых поверхностей выполнены перпендикулярно к поверхностям, на которых они расположены, при этом в одном ряду между лунками сохраняются участки рабочей поверхности шириной, равной половине радиального размера лунки, зазор между корпусными торцовыми поверхностями и диском выполнен фиксированным и одинаковым, корпусные торцовые поверхности и диск выполнены из полимерного материала, не обладающего электро- и магнитными свойствами, с низкой теплопроводностью, не смачивающимися теплоносителем.
Полный текст патента
(57) Реферат / Формула:
1. Насос-теплогенератор кавитационно-вихревого типа с входным и выходным периферийными гидравлическими каналами, на валу которого между корпусными торцовыми поверхностями с зазором расположен минимум один диск, на обеих торцовых поверхностях которого выполнены минимум по два ряда лунок на различных относительно вала радиусах, на прилегающей к торцовой поверхности диска с лунками корпусных торцовых поверхностях также выполнено минимум по два ряда подобных лунок на различных относительно вала радиусах, радиальный размер лунок, их диаметр, выполнен из условия частичного перекрытия лунок диска лунками торцовых корпусных поверхностей в процессе поворота диска при его вращении валом, отличающийся тем, что выполненные на торцовых поверхностях диска, минимум в два ряда лунок на различных относительно вала радиусах, которые различаются между собой на величину, равную полтора радиального размера лунки, лунки, выполненные на прилегающих к торцовой поверхности диска корпусных торцовых поверхностях, минимум в два ряда на различных относительно вала радиусах, различающихся между собой на величину, равную полтора радиального размера лунки, каждый ряд лунок, расположенных на корпусных торцовых поверхностях, выполнен зеркально без смещения относительно каждого ряда лунок, расположенных на торцовых поверхностях диска, внутренние поверхности лунок диска и прилегающих торцовых поверхностей выполнены перпендикулярно к поверхностям, на которых они расположены, при этом в одном ряду между лунками сохраняются участки рабочей поверхности шириной, равной половине радиального размера лунки, зазор между корпусными торцовыми поверхностями и диском выполнен фиксированным и одинаковым, корпусные торцовые поверхности и диск выполнены из полимерного материала, не обладающего электро- и магнитными свойствами, с низкой теплопроводностью, не смачивающимися теплоносителем.
Евразийское ои 025943 (13) В1
патентное
ведомство
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОМУ ПАТЕНТУ
(45) Дата публикации и выдачи патента (51) Int. Cl. F24J3/00 (2006.01)
2017.02.28
(21) Номер заявки 201301178
(22) Дата подачи заявки
2013.10.23
(54) НАСОС-ТЕПЛОГЕНЕРАТОР
(56) RU-C1-2319911 RU-C2-2352872 RU-C1-2233409
(31) 2013/0311.1
(32) 2013.03.14
(33) KZ
(43) 2014.09.30
(96) KZ2013/041 (KZ) 2013.10.23
(71)(72)(73) Заявитель, изобретатель и патентовладелец:
КОТОВ СЕРГЕЙ ВАЛЕРЬЕВИЧ; РАК
ВАЛЕРИЙ ПАВЛОВИЧ (KZ)
(57) Изобретение относится к энергетике, может работать в режимах теплогенератора, насоса, смесителя и др. и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства для получения значительного количества тепловой энергии. Технический результат заключается в создании насоса-теплогенератора с коэффициентом преобразования энергии (КПЭ) больше единицы, получаемым за счет аккумуляции энергии кавитации. Технический результат достигается тем, что предложен насос-теплогенератор кавитационно-вихревого типа с входным и выходным периферийными гидравлическими каналами, на валу которого между корпусными торцевыми поверхностями с зазором расположен минимум один диск, на обеих торцевых поверхностях которого выполнены минимум по два ряда лунок (рабочих камер), на различных относительно вала радиусах, на прилегающей к торцевой поверхности диска с лунками корпусных торцевых поверхностях также выполнено минимум по два ряда подобных лунок на различных относительно вала радиусах, радиальный размер лунок, их диаметр, выполнен из условия частичного перекрытия лунок диска лунками торцевых корпусных поверхностей в процессе поворота диска при его вращении валом, отличающийся тем, что выполненные на торцовых поверхностях диска, минимум в два ряда лунок на различных относительно вала радиусах, которые различаются между собой на величину, равную полтора радиального размера лунки, лунки, выполненные на прилегающих к торцовой поверхности диска корпусных торцовых поверхностях, минимум в два ряда на различных относительно вала радиусах, различающихся между собой на величину, равную полтора радиального размера лунки, каждый ряд лунок, расположенных на корпусных торцовых поверхностях, выполнен зеркально без смещения относительно каждого ряда лунок, расположенных на торцевых поверхностях диска, внутренние поверхности лунок диска и прилегающих торцовых поверхностей выполнены перпендикулярно к поверхностям, на которых они расположены, при этом в одном ряду между лунками сохраняются участки рабочей поверхности (перемычки), шириной, равной половине радиального размера лунки, зазор между корпусными торцовыми поверхностями и диском выполнен фиксированным и одинаковым, корпусные торцовые поверхности и диск выполнены из полимерного материала, не обладающего электро- и магнитными свойствами с низкой теплопроводностью, не смачивающимися теплоносителем (водой). КПЭ в результате испытаний достиг до 1,27.
Изобретение относится к энергетике, может работать в режимах теплогенератора, насоса, смесителя и др. и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства для получения значительного количества тепловой энергии.
Известен тепловой генератор, включающий корпус с цилиндрической частью, ускоритель движения жидкости, выполненный в виде циклона, торцевая сторона которого соединена с цилиндрической частью корпуса, в основании цилиндрической части, противолежащей циклону, смонтировано тормозное устройство, благодаря тому, что корпус теплогенератора в нижней части оснащен циклоном, рабочая жидкость под давлением, тангенциально поступая в него, проходит по спирали и движется в виде вихревого потока, скорость которого возрастает; далее она попадает в цилиндрическую часть корпуса, диаметр которой в несколько раз превышает диаметр инжекционного отверстия, а затем в тормозное устройство. Такое конструктивное выполнение корпуса позволяет снизить скорость и давление среды, при этом в соответствии с известными законами термодинамики изменяется механическая энергия жидкости, направленная на возрастание ее температуры, повышению эффективности нагрева жидкости способствует дополнительное тормозное устройство, установленное в перепускном патрубке. Перепад давления на выходе из тормозного устройства в верхней части корпуса за счет соотношения выпускного отверстия корпуса и перепускного патрубка обеспечивает превалирование горячего потока жидкости над холодным. В этом устройстве используются изменения физико-механических параметров среды, в частности давления и объема, для получения тепловой энергии, сущность работы теплогенератора по прототипу заключается в ускорении потока в циклоне и постадийном срабатывании полученной кинетической энергии на тормозных устройствах различной конструкции (RU патент № 2045715, заявка 93021742/06, 26.04.1993, опубл. 10.10.1995).
Однако КПЭ на каждой стадии срабатывания кинетической энергии - невысок, отсюда следует, что и суммарный КПЭ не может быть высоким.
Известен кавитационный тепловой генератор, содержащий корпус, оснащенный ускорителем движения жидкости и тормозным устройством, при этом ускоритель движения жидкости выполнен в виде проточной камеры с патрубком подвода, конфузором и патрубком отвода обработанной жидкости, внутри проточной камеры установлены суперкавитирующие лопатки, закрепленные на ступице, при этом упомянутые лопатки по наружной поверхности охвачены коаксиальным цилиндром, на наружной поверхности которого расположена другая группа суперкавитирующих лопаток с противоположным направлением закручивания потока, при этом внутренняя группа суперкавитирующих лопаток закреплена на ступице, а тормозное устройство выполнено в виде прерывателя потока с приводом, расположенным за рабочим элементом по ходу потока, патрубок отвода соединен с аккумулятором тепла, выход которого соединен с потребителями тепла и сетевым насосом, выход которого соединен через корпус с патрубком подвода (RU патент № 2131094, заявка № 97105487/06 от 14.04.1997, опубл. 27.05.1999).
Недостатком аналога является сложность изготовления, невысокий КПЭ (коэффициента преобразования энергии, определяющего отношение вырабатываемой энергии к потребляемой).
Наиболее близким является изобретение насос-теплогенератор кавитационно-вихревого типа, имеющий расположенные на валу между корпусными торцевыми поверхностями с гарантированным зазором диски, на торцевых поверхностях которых выполнены по крайней мере по два ряда лунок, симметрично расположенных относительно оси вала, на различных относительно вала радиусах, на прилегающих к торцевой поверхности диска с лунками корпусных торцевых поверхностях также выполнено по меньшей мере по два ряда подобных лунок на радиусах, смещенных относительно лунок дисков на величину, близкую половине расстояния между радиусами расположения лунок диска, а радиальный размер лунок выполнен из условия частичного перекрытия лунок диска лунками торцевых корпусных поверхностей в процессе поворота диска при его вращении валом, такое расположение лунок обеспечивает усиление вихревых и кавитационных процессов в лунках и торцевых проходных каналах за счет увеличения по ходу движения жидкости ее энергии вращения и генерации импульсов высокого давления в рабочих каналах (RU патент № 2319911, заявка № 2006130696/06 от 25.08.2006, опубликовано 20.03.2008 г.)
Недостатком данного устройства является то, что рабочие поверхности устройства изготавливаются из электропроводящего материала (стали), поэтому во время работы они изнашиваются, что приведёт к снижению температуры нагрева жидкости, уменьшению генерации тепловой энергии и к снижению
КПЭ.
Задача, решаемая предлагаемым изобретением, заключается в создании простого в изготовлении устройства для устойчивого получения избыточной энергии, сверх затраченной, используя явление кавитации, как вариант практической реализации научных исследований учёных, в частности исследований д.т.н. Федоткина И.М., Киевский политехнический институт, отраженных в работе "О возможностях получения избыточной энергии при кавитации", 2012 г.: "Ноу-Хау по получению избыточной энергии при кавитации является создание специальных режимов для обеспечения радиального смыкания оболочки кавитационного пузырька при схлопывании с образованием кумулятивной струйки. Избыточная тепловая энергия сверх затраченной образуется при кавитации за счёт эманации вещества рабочего тела (жидкости) т.е. за счёт перехода материи в энергию. Это полностью соответствует закону сохранения энергии и материи".
Технический результат заключается в создании насоса-теплогенератора с КПЭ больше единицы, получаемым за счет аккумуляции энергии кавитации.
Технический результат достигается тем, что предложен насос-теплогенератор кавитационно-вихревого типа с входным и выходным периферийными гидравлическими каналами, на валу которого между корпусными торцевыми поверхностями с зазором расположен минимум один диск, на обеих торцевых поверхностях которого выполнены минимум по два ряда лунок (рабочих камер), на различных относительно вала радиусах, на прилегающей к торцевой поверхности диска с лунками корпусных торцевых поверхностях также выполнено минимум по два ряда подобных лунок на различных относительно вала радиусах, радиальный размер лунок, их диаметр, выполнен из условия частичного перекрытия лунок диска лунками торцевых корпусных поверхностей в процессе поворота диска при его вращении валом, отличающийся тем, что выполненные на торцовых поверхностях диска, минимум в два ряда лунок на различных относительно вала радиусах, которые различаются между собой на величину, равную полтора радиального размера лунки, лунки, выполненные на прилегающих к торцовой поверхности диска корпусных торцовых поверхностях, минимум в два ряда на различных относительно вала радиусах, различающихся между собой на величину, равную полтора радиального размера лунки, каждый ряд лунок, расположенных на корпусных торцовых поверхностях, выполнен зеркально без смещения относительно каждого ряда лунок, расположенных на торцевых поверхностях диска, внутренние поверхности лунок диска и прилегающих торцовых поверхностей выполнены перпендикулярно к поверхностям, на которых они расположены, при этом в одном ряду между лунками сохраняются участки рабочей поверхности (перемычки), шириной, равной половине радиального размера лунки, зазор между корпусными торцовыми поверхностями и диском выполнен фиксированным и одинаковым, корпусные торцовые поверхности и диск выполнены из полимерного материала, не обладающего электро- и магнитными свойствами с низкой теплопроводностью, не смачивающимися теплоносителем (водой).
На фигуре изображена схема устройства насоса-теплогенератора кавитационно-вихревого типа.
В состав насоса-теплогенератора кавитационно-вихревого типа входит корпус (статор), состоящий из двух неподвижных боковин 1 и 2, диск (ротор) 3, установленный между ними на валу 4, вращающийся от электродвигателя, с фиксированными зазорами между боковинами 1 и 2, на поверхностях неподвижных боковин 1 и 2 и диска 3 выполнено минимум по два ряда одинаковых лунок 6, круглых, глухих симметричных относительно оси (долее осесимметричных) углублений, у которых соотношение глубины h1 и радиального размера лунки d1 равно 1/2, лунки 6 каждого ряда расположены на одинаковых относительно оси вала радиусах, радиусы рядов различаются между собой на величину, равную полтора радиального размера лунки 6, лунки 6 выполнены перпендикулярно к рабочим поверхностям, между лунками 6 сохраняются участки поверхности шириной равной половине радиального размера лунки - перемычки 7, на валу 4 установлено торцовое уплотнение 8, входной периферийный гидравлический канал 9, выходной периферийный гидравлический канал (на фигуре не показан).
Насос-теплогенератор кавитационно-вихревого типа оборудован контрольно измерительными средствами: на входе установлен датчик температуры, на выходе установлены датчик температуры, датчик давления, расходомер, запорной арматурой (на фигуре не показаны).
Неподвижные боковины 1 и 2, ротор 3 изготовлены из полимерного материала, имеющего в своём составе каучук СКУ-ПВЛ-100, графит технический, что позволяет уменьшить вес рабочего колеса в 2,7 раза, и увеличить срок службы подшипников электродвигателя, материал не смачивается водой, нагревается незначительно. Устройство работает следующим образом. Перед началом работы насос-теплогенератор полностью заполняется теплоносителем (жидкостью).
Теплоноситель (жидкость) поступает в насос-теплогенератор из нижней части бака-термоса, имеющего по отношению к теплогенератору превышение, выполняющего роль расходной ёмкости системы отопления по питательному трубопроводу через входной периферийный гидравлический канал 9, утечка теплоносителя из устройства по валу электродвигателя 4, предотвращается торцовым уплотнением 8, после нагрева за счёт давления создаваемого теплогенератором теплоноситель через, выходной периферийный гидравлический канал (на фигуре не показан), возвращается в верхнюю часть бака-термоса, в результате вращения диска 3, относительно боковин 1 и 2, теплоноситель (жидкость), заполняющий ка-витащионные каналы 5, приводится во вращательное движение относительно оси вала с помощью лунок 6 диска 3, образуя непрерывный круговой поток теплоносителя в кавитационных каналах 5, всякий раз когда поток теплоносителя попадает на отрезок кавитационного канала 5, ограниченного двумя противоположно расположенными перемычками 7, имеющего наименьшее поперечное сечение, на котором скорость потока теплоносителя возрастает до максимальной, а давление в жидкости уменьшается до минимального, происходит образование значительного количества кавитационных пузырьков, поскольку в жидкости содержится большое количество воздуха, каждый кавитационный пузырёк растёт за счёт выделения воздуха из жидкости до предельных размеров, кавитационные пузырьки с потоком жидкости попадают на участок кавитационного канала, ограниченного двумя противоположено расположенными лунками 6 и имеющего наибольшее поперечное сечение, на котором скорость потока теплоносителя уменьшается до минимальной, а давление в теплоносителе возрастает до максимального, кавитационные пузырьки схлопываются с образованием кумулятивной струйки, через которую содержащиеся в пузырь
ке нагретый пар и газ впрыскиваются в окружающую пузырёк жидкость. И. Пирсол в книге "Кавитация", Лондон, 1972 г. Перевод Издательство Мир, Москва, 1975 г., стр. 13 указывает "...В материале вблизи схлопывающегося кавитационного пузырька температура повышается на 500-800°С. Весь процесс образования и схлопывания пузырьков происходит в течение нескольких мили- или микросекунд. Высокие давления, вызывающие разрушения, обусловлены кумулятивными струйками, образующимися при схлопывании".
Конструктивно в устройство заложен процесс, при котором жидкость в кавитационных каналах последовательно попадает сначала в область высоких скоростей и низких давлений узкого участка кавита-ционного канала (разгонного элемента), что приводит к образованию кавитационных пузырьков, а затем в область низких скоростей и высоких давлений участка кавитационного канала, ограниченного двумя противоположено расположенными лунками тормозного элемента, где кавитационные пузырьки схло-пываются с выделением тепловой энергии в окружающую жидкость, а не на рабочие поверхности устройства, поскольку рабочие поверхности изготовлены из полимерного материала, который не смачивается водой, поэтому кавитационные пузырьки не прилегают к их поверхностям и при схлопывании пузырьков через кумулятивные струйки весь нагретый пар и газ впрыскивается в окружающую жидкость, а не на рабочие поверхности устройства, вызывая их эрозию (разрушение), которая согласно И. Пирсолу "Кавитация", Лондон, 1972 г. Перевод Издательство Мир, Москва, 1975 г., стр. 30 "Эрозия возникает при скорости потока воды выше 40 м/с, а потеря веса материала рабочих поверхностей пропорциональна скорости жидкости в пятой степени и давлению в квадрате и достигает максимума при 60°С". Скорость потока жидкости относительно рабочих поверхностей предлагаемого устройства, для увеличения тепло-производительности устройства кратно выше 40 м/с. После испытаний, при многократном увеличении были обнаружены следы воздействия кавитации, но разрушения рабочих поверхностей обнаружено не было, что свидетельствует о том, что максимум затрачиваемой энергии расходуется на нагрев теплоносителя, а не на разрушение рабочих поверхностей устройства, этим предлагаемое устройство отличается от аналогов. Установлено, что, исходя из количества лунок на всех рабочих поверхностях устройства, скорости вращения ротора, количество единичных циклов кавитации исчисляется миллиардами/час.
25,9
25,1
24,8
24,8
23,6
23,3
22,6
22,6
Замеры, произведенные в ходе испытаний устройства для получения избыточной энергии сверх затраченной, заявляемого насоса-теплогенератора, изготовленного из полимерного материала с пазами цилиндрической формы, показали следующие результаты: Т2 Т1
Т2-Т1 Рраб
Рраб% Рном t раб (час ) G л/час-.800
где Рном - номинальная мощность электродвигателя (кВт); Рраб - мощность, потребляемая теплогенератором (кВт); Т1 - температура теплоносителя на входе теплогенератора; Т2 - температура теплоносителя на выходе теплогенератора; Т2-Т1 - температура нагрева теплоносителя 0°С; С - теплоёмкость теплоносителя (воды) - 1 ккал/кг 0°С.
Из электротехники известно, что 1 кВт электрической энергии создаёт 859,845 ккал тепловой энергии.
G - производительность генератора по перекачке теплоносителя - л/ч.
Q затр. = Рраб * 859,845 - величина эл. эн., затраченная на выработку генератором тепловой энергии, выраженной в ккал.
Q созд.
G * (Т2-Т1) - теплопроизводительность - величина тепловой энергии, которая создаёт-
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Насос-теплогенератор кавитационно-вихревого типа с входным и выходным периферийными гид-
Евразийская патентная организация, ЕАПВ Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2
равлическими каналами, на валу которого между корпусными торцовыми поверхностями с зазором расположен минимум один диск, на обеих торцовых поверхностях которого выполнены минимум по два ряда лунок на различных относительно вала радиусах, на прилегающей к торцовой поверхности диска с лунками корпусных торцовых поверхностях также выполнено минимум по два ряда подобных лунок на различных относительно вала радиусах, радиальный размер лунок, их диаметр, выполнен из условия частичного перекрытия лунок диска лунками торцовых корпусных поверхностей в процессе поворота диска при его вращении валом, отличающийся тем, что выполненные на торцовых поверхностях диска, минимум в два ряда лунок на различных относительно вала радиусах, которые различаются между собой на величину, равную полтора радиального размера лунки, лунки, выполненные на прилегающих к торцовой поверхности диска корпусных торцовых поверхностях, минимум в два ряда на различных относительно вала радиусах, различающихся между собой на величину, равную полтора радиального размера лунки, каждый ряд лунок, расположенных на корпусных торцовых поверхностях, выполнен зеркально без смещения относительно каждого ряда лунок, расположенных на торцовых поверхностях диска, внутренние поверхности лунок диска и прилегающих торцовых поверхностей выполнены перпендикулярно к поверхностям, на которых они расположены, при этом в одном ряду между лунками сохраняются участки рабочей поверхности шириной, равной половине радиального размера лунки, зазор между корпусными торцовыми поверхностями и диском выполнен фиксированным и одинаковым, корпусные торцовые поверхности и диск выполнены из полимерного материала, не обладающего электро- и магнитными свойствами, с низкой теплопроводностью, не смачивающимися теплоносителем.
025943
- 1 -
025943
- 1 -
025943
- 4 -
|
