RU2235950C2 - Cavitation-vortex heat generator - Google Patents

Abstract

FIELD: heat power engineering.

SUBSTANCE: generator has stator and rotor. The rotor is made of disks interposed between the disks of the stator with a spaced relation and mounted on two independent shafts. The disks of the stator and rotor are provided with through openings. The shafts are mounted on bearings and provided with sealing units. The shafts are set in rotation with the use of independent drives connected with electric motors and rotate in opposite directions.

EFFECT: enhanced efficiency.

1 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в устройствах для нагрева жидкости, применяемых преимущественно для различных систем отопления зданий и сооружений.The invention relates to a power system and can be used in devices for heating liquids, used mainly for various heating systems of buildings and structures.

Из уровня техники известны конструкции теплогенераторов большой мощности, применяемых, например, при централизованной форме снабжения теплоемких промышленных технологий и гражданских зданий и сооружений.The prior art designs of high-power heat generators, used, for example, with a centralized form of supply of heat-intensive industrial technologies and civil buildings and structures.

В настоящее время в качестве теплогенераторов все шире применяются тепловые насосы. При работе в этих устройствах осуществляется обратный цикл, т.е. происходит поглощение теплоты из окружающей среды с последующей передачей ее телу с более высокой температурой.Currently, heat pumps are increasingly being used as heat generators. When working in these devices, a reverse cycle is performed, i.e. there is an absorption of heat from the environment with subsequent transfer to its body with a higher temperature.

Известны устройства тепловых насосов, использующих изменения физико-механических параметров среды, в частности давления и объема, для получения тепловой энергии.Known devices of heat pumps using changes in the physico-mechanical parameters of the medium, in particular pressure and volume, to produce thermal energy.

Известен теплогенератор и устройство для нагрева жидкости, защищенный патентом РФ №2045715 (опубликован 10.10.1995), 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 тормозной устройство.Known heat generator and a device for heating a liquid, protected by RF patent No. 2045715 (published 10.10.1995), including a housing with a cylindrical part, a fluid accelerator made in the form of a cyclone, the end side of which is connected to the cylindrical part of the housing. A brake device is mounted at the base of the cylindrical part opposite the cyclone.

Известны роторный насос-теплогенератор, защищенный патентом РФ №2159901 (опубликован 27.11.2000) и насос-теплогенератор, защищенный патентом РФ №2160417 (опубликован 10.12. 2000), имеющие полый корпус с всасывающим патрубком для подвода нагреваемой жидкости и нагнетательным патрубком для отвода нагретой жидкости, расположенные внутри корпуса ротор в виде центробежного колеса с отверстиями по периферии и статор с отверстиями, установленный коаксиально ротору.Known rotary pump-heat generator, protected by RF patent No. 2159901 (published on November 27, 2000) and pump-heat generator, protected by RF patent No. 2160417 (published December 10, 2000), having a hollow body with a suction pipe for supplying a heated fluid and a discharge pipe for removing the heated liquids located inside the rotor body in the form of a centrifugal wheel with holes along the periphery and a stator with holes installed coaxially with the rotor.

За прототип заявляемого изобретения выбрано устройство для нагревания жидкости с помощью механических воздействий (заявка на выдачу патента РФ №99106668/06, F 24 J 3/00, опубликована 01.10.2001), включающее корпус, имеющий впускное отверстие, служащее для поступления жидкости в корпус и выпускное отверстие, служащее для выпуска жидкости из корпуса; колесо, установленное с возможностью вращения и приспособленное для вращения, состоящее из диска, имеющего периферическую кольцевую стенку в виде полого цилиндра, прикрепленную к наружной окружности диска, в поверхности цилиндра имеется множество выпускных отверстий, расположенных на определенном расстоянии друг от друга по окружности, и статор, включающий концентрическую поверхность в форме полого цилиндра со множеством выпускных отверстий, расположенных на равном расстоянии друг от друга по окружности цилиндра, прикрепленного к корпусу и расположенному концентрически относительно цилиндра колеса, образуя кольцеобразную камеру, выпускные отверстия статора сообщаются с выпускным отверстием корпуса.For the prototype of the claimed invention, a device was selected for heating the liquid using mechanical stresses (application for the grant of a patent of the Russian Federation No. 99106668/06, F 24 J 3/00, published 01.10.2001), including a housing having an inlet opening for fluid to enter the housing and an outlet for discharging liquid from the housing; a wheel mounted for rotation and adapted for rotation, consisting of a disk having a peripheral annular wall in the form of a hollow cylinder, attached to the outer circumference of the disk, in the surface of the cylinder there are many exhaust holes located at a certain distance from each other around the circumference, and a stator comprising a concentric surface in the form of a hollow cylinder with many outlet openings located at an equal distance from each other around the circumference of the cylinder attached to the housing and located concentrically relative to the cylinder of the wheel, forming an annular chamber, the outlet of the stator communicates with the outlet of the housing.

Заявляемое изобретение направлено на решение технической задачи: получение тепловой энергии из жидкости (вода, растворы, смеси и т.д.) при реализации способа высокоскоростной динамической переориентации молекулярных структур жидкости и достижения условий перехода кинетической энергии этих структур в тепловую энергию, а также использование энергии сопутствующего фактора - кавитации.The claimed invention is aimed at solving the technical problem: obtaining thermal energy from a liquid (water, solutions, mixtures, etc.) when implementing a method of high-speed dynamic reorientation of molecular structures of a liquid and achieving the conditions for the transfer of kinetic energy of these structures into thermal energy, as well as the use of energy a concomitant factor is cavitation.

Это достигается за счет того, что в кавитационно-вихревом теплогенераторе, содержащем корпус, оснащенный впускным и выпускным патрубками, статор и ротор выполнены в виде чередующихся соосных дисков, перфорированных сквозными отверстиями, при этом теплогенератор имеет по крайней мере два ротора, смонтированных на независимых валах, имеющих самостоятельные независимые приводы и вращающиеся в противополжных направлениях, а статор выполнен либо в виде одного перфорированного диска, расположенного между роторами, либо в виде двух кольцевых дисков, расположенных в пространстве между стенками корпуса и роторами.This is achieved due to the fact that in the cavitation-vortex heat generator containing a housing equipped with inlet and outlet pipes, the stator and rotor are made in the form of alternating coaxial disks perforated through holes, while the heat generator has at least two rotors mounted on independent shafts having independent independent drives and rotating in opposite directions, and the stator is made either in the form of one perforated disk located between the rotors, or in the form of two annular x disks located in the space between the walls of the housing and the rotors.

На фиг.1 показан продольный разрез кавитационно-вихревого теплогенератора с двумя статорами и двумя роторами.Figure 1 shows a longitudinal section of a cavitation-vortex heat generator with two stators and two rotors.

На фиг.2 показана схема подключения кавитационно-вихревого теплогенератора.Figure 2 shows the connection diagram of the cavitation-vortex heat generator.

На фиг.3 показана схема вихрей в междисковом пространстве.Figure 3 shows a diagram of vortices in the interdisk space.

На фиг.4 показана схема взаимодействия сил внутри вихря.Figure 4 shows a diagram of the interaction of forces inside the vortex.

На фиг.5 показана схема взаимодействия между вихревыми образованиями в шнурах.Figure 5 shows a diagram of the interaction between the vortex formations in the cords.

На фиг.6 показан продольный разрез кавитационно-вихревого теплогенератора с одним статором и двумя роторами.Figure 6 shows a longitudinal section of a cavitation-vortex heat generator with one stator and two rotors.

Кавитационно-вихревой теплогенератор содержит корпус, состоящий из двух полукорпусов 1, статор 2, выполненный в виде либо одного диска (фиг.6), либо двух кольцевых дисков 3 (фиг.1), по крайней мере два ротора 4, выполненные в виде параллельных дисков, смонтированных на двух независимых валах 5 и размещенных с зазором либо между стенками полукорпусов 1 и статора 2 (фиг.6), либо между дисками 3 статора 2 (фиг.1). В дисках статора и роторов выполнены сквозные отверстия 6. Валы 5 в полукорпусах установлены в подшипниковых узлах 7 и имеют уплотнительные узлы 8. Подача нагреваемой жидкости в корпус и вывод нагретой жидкости из корпуса осуществляется через подводящие 9 и отводящие 10 патрубоки, соединенные и подключенные в тепломагистраль трубопроводами 11. Вращение валов 5 осуществляется через независимые приводы 12, подключенные к двигателям 13, причем валы 5 вращаются навстречу друг другу, передавая встречное вращение роторам 4. Подводящие патрубки 9 теплогенератора через трубопровод подключены к нагнетательному насосу 14. Отводящие патрубки 10 теплогенератора через трубопровод подключены к расширительному баку 15, включенному в тепломагистраль.The cavitation-vortex heat generator contains a housing consisting of two half-bodies 1, a stator 2, made in the form of either one disk (Fig.6), or two annular disks 3 (Fig.1), at least two rotors 4, made in parallel disks mounted on two independent shafts 5 and placed with a gap either between the walls of the half-bodies 1 and stator 2 (Fig.6), or between the disks 3 of the stator 2 (Fig.1). Through holes are made in the disks of the stator and rotors 6. The shafts 5 in the half-shells are installed in the bearing units 7 and have sealing units 8. The heated fluid is supplied to the housing and the heated fluid is output from the housing through the inlet 9 and outlet 10 pipes connected and connected to the heating main pipelines 11. The rotation of the shafts 5 is carried out through independent drives 12 connected to the motors 13, and the shafts 5 rotate towards each other, transmitting counter-rotation to the rotors 4. The inlet pipes 9 are warm generator through a conduit connected to the pressure pump 14. The outlet pipes 10 of the heat generator are connected through a conduit to the expansion tank 15 included in the heating duct.

Возможна установка на каждый независимый вал 5 двух и более роторов 4. При этом число кольцевых дисков 3 статора 2 будет определяться в зависимости от выбранного варианта чередования дисков статора и ротора: “статор-ротор-статор-ротор-статор- и т.д.” или “ротор-статор-ротор-статор-ротор- и т.д.”It is possible to install on each independent shaft 5 two or more rotors 4. The number of annular disks 3 of the stator 2 will be determined depending on the chosen alternation of the disks of the stator and rotor: “stator-rotor-stator-rotor-stator-, etc. ”Or“ rotor-stator-rotor-stator-rotor- etc. ”

Кавитационно-вихревой теплогенератор работает следующим образом.Cavitation-vortex heat generator works as follows.

Насос 14 под избыточным давлением нагнетает нагреваемую жидкость через подводящие патрубки 9 в корпус теплогенератора. Проходя через отверстия 6 диска 3 статора 2, поток жидкости делится на множество струек. В полости между кольцом 3 статора 2 и диском ротора 4 происходит начальная стадия образования вихревых потоков жидкости. Перфорация ротора выполняет роль детектора образовавшихся вихревых молекулярных структур жидкости в пространство между роторами, где происходит формирование вихревого поля. Здесь все вихревые молекулярные потоки жидкости получают строгую ориентацию. При взаимодействии двух соседних вихревых молекулярных потоков возникает "возмущение" в виде выделения энергии (свойство жидких кристаллов). В данном случае - тепловой энергии.The pump 14 under excessive pressure pumps the heated fluid through the inlet pipes 9 into the body of the heat generator. Passing through the holes 6 of the disk 3 of the stator 2, the fluid flow is divided into many jets. In the cavity between the ring 3 of the stator 2 and the disk of the rotor 4, the initial stage of the formation of vortex fluid flows occurs. Rotor perforation serves as a detector of the formed vortex molecular structures of a liquid into the space between the rotors, where the formation of a vortex field takes place. Here, all vortex molecular fluid flows receive a strict orientation. When two adjacent vortex molecular flows interact, a “perturbation” arises in the form of energy release (a property of liquid crystals). In this case, thermal energy.

На фиг.3 показано как происходит образование "вихревых шнуров" в междисковом пространстве. Каждый вихрь обладает скоростью вокруг своей оси, которая возрастает от 0 до Мах при прохождении вихря от центра к периферии ротора. В результате внутри вихря образуется область разрежения, в которой происходит возникновение кавитационных пузырьков. Так как вихревое поле занимает все междисковое пространство, то и кавитационное поле занимает ту же область, находясь внутри вихрей. На периферии каждого вихря молекулярные образования жидкости строго ориентируются под воздействием центробежных сил, что приводит к дополнительному выделению тепловой энергии при взаимодействии между вихрями и возникающими при этом "возмущениями". В результате воздействия этих двух факторов - вихревого и кавитационного происходит выделение тепловой энергии, находившейся в жидкости в латентном состоянии в виде межмолекулярных связей. Теплогенератор в данном процессе играет роль инициатора процесса.Figure 3 shows how the formation of "vortex cords" in the interdisc space. Each vortex has a velocity around its axis, which increases from 0 to Mach as the vortex passes from the center to the periphery of the rotor. As a result, a rarefaction region is formed inside the vortex, in which the occurrence of cavitation bubbles occurs. Since the vortex field occupies the entire interdisk space, the cavitation field occupies the same region, being inside the vortices. At the periphery of each vortex, the molecular formations of the liquid are strictly oriented under the influence of centrifugal forces, which leads to additional release of thermal energy during the interaction between the vortices and the resulting “disturbances”. As a result of the influence of these two factors, vortex and cavitational, the heat energy is released, which was in the latent state in the liquid in the form of intermolecular bonds. The heat generator in this process plays the role of the initiator of the process.

Claims (2)

1. Кавитационно-вихревой теплогенератор, содержащий корпус, имеющий патрубки для подвода нагреваемой жидкости и отвода нагретой жидкости, расположенные внутри корпуса перфорированные статор и ротор, нагнетательный насос, привод ротора, отличающийся тем, что статор и ротор выполнены в виде дисков, перфорированных сквозными отверстиями, при этом статор выполнен в виде одного или нескольких кольцевых дисков, а ротор выполнен в виде двух дисков, установленных с зазором относительно друг друга, при этом диски ротора смонтированы на независимых валах, имеющих самостоятельные независимые приводы, и вращаются навстречу друг другу.1. Cavitation-vortex heat generator, comprising a housing having nozzles for supplying a heated fluid and discharging a heated fluid, perforated stator and rotor located inside the housing, a discharge pump, rotor drive, characterized in that the stator and rotor are made in the form of disks perforated through holes wherein the stator is made in the form of one or more ring disks, and the rotor is made in the form of two disks mounted with a gap relative to each other, while the rotor disks are mounted independently shafts having independent independent drives and rotate towards each other. 2. Кавитационно-вихревой теплогенератор по п.1, отличающийся тем, что на каждом независимом валу установлено более одного ротора.2. The cavitation-vortex heat generator according to claim 1, characterized in that more than one rotor is installed on each independent shaft.

Images