RU2319081C1

RU2319081C1 - Thermal generator

Info

Publication number: RU2319081C1
Application number: RU2006113984/06A
Authority: RU
Inventors: Николай Павлович Мартынюк
Original assignee: Николай Павлович Мартынюк
Priority date: 2006-04-26
Filing date: 2006-04-26
Publication date: 2008-03-10
Also published as: RU2006113984A

Abstract

FIELD: the invention refers to the field of power engineering particularly for heating living and industrial spaces and hot water supply.

SUBSTANCE: the essence of the invention is in that in the rotor of the centrifuge of the thermal generator on the unmovable axis under the angle of 90^o there are firmly fixed unmovable discs on whose planes there are blank openings, and to the walls of the inner surface of the rotor under the angle of 90^orelatively to the rotating axis of the rotor there are firmly fixed rotating discs with blank openings, between the unmovable and rotating discs there are gaps, working fluid from spray nozzles of the centrifuge in the shape of freely falling flow having passed through the hydraulic turbine comes to the capacity and the electric heater are fixed on the bottom.

EFFECT: allows increase efficiency of heating and reduce energy consumption.

6 dwg

Description

Изобретение относится к области энергетики и может использоваться в теплогенераторах для отопления жилых и производственных помещений и для горячего водоснабжения.The invention relates to the field of energy and can be used in heat generators for heating residential and industrial premises and for hot water supply.

Известен теплогенератор (а.с. 1028972, кл. Е25В, 11/00, опуб. 12.07.1983 г.), содержащий корпус, ведущий вал, рабочее колесо, электродвигатель, трубопроводы.Known heat generator (AS 1028972, class E25B, 11/00, publ. 07/12/1983), comprising a housing, a drive shaft, an impeller, an electric motor, pipelines.

Недостатком является то, что для работы необходимы два вида источников энергии - пар низкого давления и электрический ток, что в совокупности делает конструкцию сложной и малоэффективной.The disadvantage is that two types of energy sources are needed for operation - low pressure steam and electric current, which together makes the design complex and ineffective.

Наиболее близким аналогом является устройство для получения тепловой энергии, состоящее из корпуса, емкости, насоса высокого давления, электродвигателя, магнитостриктора, трубопроводов высокого давления. (Патент Российской Федерации №2254524, кл. F24G, 3/00, опубл. в бюл. №17, 20.06.2005 г.)The closest analogue is a device for generating thermal energy, consisting of a housing, a tank, a high pressure pump, an electric motor, a magnetostrictor, and high pressure pipelines. (Patent of the Russian Federation No. 2254524, class F24G, 3/00, published in Bulletin No. 17, 06/20/2005)

Недостатком наиболее близкого аналога является большой расход электроэнергии и сложность конструкции.The disadvantage of the closest analogue is the high power consumption and design complexity.

Цель изобретения - повышение эффективности нагрева рабочей среды (т.е. теплоносителя) и снижение энергозатрат.The purpose of the invention is to increase the efficiency of heating the working medium (i.e. coolant) and reduce energy consumption.

Указанная цель достигается за счет того, что в теплогенераторе для получения тепловой энергии, состоящем из корпуса, емкости для рабочей среды, электродвигателя, насоса высокого давления, предохранительного клапана, трубопроводов, подшипников, манометра, согласно изобретению в роторе центрифуги на неподвижной оси под углом 90° жестко закреплены неподвижные диски, на плоскостях которых имеются глухие отверстия (ячейки), а к стенкам внутренней поверхности ротора под углом 90° по отношению к оси вращения ротора жестко закреплены вращающиеся диски, на плоскостях вращения которых имеются глухие отверстия (ячейки), между неподвижными и вращающимися дисками имеются зазоры, причем в пространстве, образованном вращающимися дисками и внутренней поверхностью ротора, находится зона повышенного давления рабочей жидкости (среды), которая из жиклеров центрифуги в виде свободнопадающего потока, пройдя через гидротурбину, поступает в емкость, ниже уровня рабочей жидкости (среды) в емкости расположен теплообменник, а на днище закреплен электронагреватель.This goal is achieved due to the fact that in the heat generator for generating thermal energy, consisting of a housing, a container for the working medium, an electric motor, a high pressure pump, a safety valve, pipelines, bearings, a manometer, according to the invention, in a centrifuge rotor on a fixed axis at an angle of 90 ° fixed disks are rigidly fixed, on the planes of which there are blind holes (cells), and rotating to the walls of the inner surface of the rotor at an angle of 90 ° with respect to the axis of rotation of the rotor are rotating disks, on the planes of rotation of which there are blind holes (cells), there are gaps between the stationary and rotating disks, and in the space formed by the rotating disks and the inner surface of the rotor there is a zone of increased pressure of the working fluid (medium), which is a free-flowing centrifuge from the nozzles of the centrifuge flow, passing through a hydraulic turbine, enters the tank, a heat exchanger is located in the tank below the level of the working fluid (medium), and an electric heater is fixed on the bottom.

Работа теплогенератора основана на создании давления в нагнетательной полости насоса высокого давления от одной атмосферы до одной тысячи атмосфер и нагрева циркулирующей рабочей жидкости (среды) до температуры на 20% ниже (меньше) температуры вспышки рабочей жидкости (среды), причем увеличение температуры нагрева рабочей среды (жидкости) осуществляется поэтапно и синхронно в следующей очередности: первый этап - в нагнетательной полости насоса высокого давления, второй этап - внутри ротора центрифуги в зазорах между вращающимися и неподвижными дисками, третий этап - дополнительное увеличение давления, а следовательно, и трения рабочей жидкости (среды) от сил инерции, направленных от оси вращения ротора к его внутренней поверхности, четвертый этап - использование кинетической энергии свободнопадающего потока рабочей жидкости (среды), вращающей якорь электрогенератора, подающего электроэнергию к электронагревателю.The operation of the heat generator is based on the creation of pressure in the injection cavity of the high pressure pump from one atmosphere to one thousand atmospheres and heating of the circulating working fluid (medium) to a temperature 20% lower (lower) than the flash point of the working fluid (medium), with an increase in the temperature of heating of the working fluid (liquids) is carried out in stages and synchronously in the following order: the first stage is in the discharge cavity of the high-pressure pump, the second stage is inside the centrifuge rotor in the gaps between rotating and non-rotating by the other discs, the third stage is an additional increase in pressure and, consequently, the friction of the working fluid (medium) from the inertia forces directed from the axis of rotation of the rotor to its inner surface, the fourth step is the use of the kinetic energy of the free-flowing working fluid (medium) flow that rotates the armature an electric generator supplying electricity to the electric heater.

Технический результат в предлагаемом теплогенераторе для отопления жилых и производственных помещений и горячего водоснабжения достигается за счет:The technical result in the proposed heat generator for heating residential and industrial premises and hot water is achieved by:

- нагрева рабочей жидкости (среды) в процессе создаваемого путем регулировки давления как в нагнетательной полости насоса высокого давления, так и в трубопроводе, соединяющем данную полость с осью центрифуги,- heating the working fluid (medium) in the process created by adjusting the pressure both in the discharge cavity of the high-pressure pump and in the pipeline connecting this cavity with the axis of the centrifuge,

- наличия на плоскостях вращения вращающихся дисков, а также на плоскостях неподвижных дисков глухих отверстий (ячеек), увеличивающих трение при течении рабочей жидкости (среды) через зазоры в роторе центрифуги,- the presence on the planes of rotation of the rotating disks, as well as on the planes of the fixed disks of blind holes (cells) that increase friction during the flow of the working fluid (medium) through the gaps in the centrifuge rotor,

- дополнительного увеличения давления, а следовательно, и трения рабочей жидкости (среды) в зоне, образованной внутренней стенкой ротора центрифуги и вращающимися дисками,- an additional increase in pressure, and hence the friction of the working fluid (medium) in the zone formed by the inner wall of the centrifuge rotor and rotating disks,

- за счет кинетической энергии свободнопадающего потока рабочей жидкости (среды), вращающей якорь электрогенератора.- due to the kinetic energy of the free-flowing stream of the working fluid (medium), rotating the armature of the generator.

На фиг.1 изображена схема ротора центрифуги с реактивным приводом, на фиг.2 - схема возвращения рабочей жидкости (среды) в виде свободнопадающего потока через гидротурбину в емкость, на фиг.3 - устройство вращающегося диска, на фиг.4 - устройство неподвижного диска, на фиг.5 - местонахождение зоны повышенного давления внутри ротора центрифуги, на фиг.6 - схема направления действия реактивных сил.In Fig.1 shows a diagram of a rotor of a centrifuge with a jet drive, Fig.2 is a diagram of the return of the working fluid (medium) in the form of a free-flowing stream through a hydraulic turbine into a container, Fig.3 is a rotating disk device, Fig.4 is a fixed disk device , Fig.5 - location of the zone of high pressure inside the centrifuge rotor, Fig.6 is a diagram of the direction of action of reactive forces.

Теплогенератор состоит из электродвигателя 1 для привода насоса 2 высокого давления с маслоприемником 3 для создания давления от нуля до одной тысячи атмосфер и нагрева в емкости 4 рабочей жидкости (среды) 5 (например, моторного масла для автотракторных дизельных двигателей внутреннего сгорания, компрессорных масел и других жидкостей) до температуры, значение которой на 20% меньше (ниже) температуры их вспышки, дроссельного узла, предназначенного для регулировки нагрева рабочей жидкости (среды) и состоящего из ручного привода 6 для регулировки начала открытия клапана в предохранительном устройстве 41 и установления по показанию манометра 7 наперед заданного давления в нагнетательной полости насоса высокого давления, а следовательно, рабочей жидкости (среды) до температуры, значение которой ниже на 20% температуры вспышки.The heat generator consists of an electric motor 1 for driving a high pressure pump 2 with an oil receiver 3 to create a pressure from zero to one thousand atmospheres and heating the working fluid (medium) 5 in a tank 4 (for example, motor oil for automotive diesel engines of internal combustion, compressor oils and others liquids) to a temperature whose value is 20% lower (lower) than their flash point, a throttle assembly designed to regulate the heating of the working fluid (medium) and consisting of a manual drive 6 for adjusting and start opening the valve in the safety device 41 and setting, as indicated by the manometer 7 preassigned pressure in the pressure chamber of high pressure pump and, hence, the working fluid (medium) to a temperature value which is lower by 20% the flash point.

Например, если рабочей средой является моторное масло М 8 Г₂к, имеющее температуру вспышки 205°С (Лышко Г.П. Топливо, смазочные материалы и технические жидкости. Кишинев. 1997. Стр.215, табл.36), то давление по манометру 7 должно быть таким, чтобы обеспечить нагрев масла не более чем до температуры 164°С. Если в качестве рабочей среды используется компрессорное масло К 28, имеющее температуру вспышки 270°С (Школьников В.М. Топливо, смазочные материалы, технические жидкости. - М.: Химия, 1989. Стр.204, табл.4.8.), давление должно быть таким, чтобы обеспечить нагрев не более чем до температуры 220°С и т.д.For example, if the working medium is M 8 G ₂ k engine oil with a flash point of 205 ° C (G. Lyshko, Fuel, lubricants and technical fluids. Chisinau. 1997. P. 215, Table 36), then the pressure the pressure gauge 7 should be such as to ensure that the oil is heated to no more than 164 ° C. If K 28 compressor oil with a flash point of 270 ° C is used as a working medium (Shkolnikov V.M. Fuel, lubricants, technical fluids. - M .: Chemistry, 1989. P. 204, table 4.8.), Pressure should be such as to ensure heating to no more than 220 ° C, etc.

Теплогенератор состоит из трубопровода 8 высокого давления, имеющего различную форму (например, цилиндрического змеевика) и предназначенного как для соединения нагнетательной полости насоса высокого давления с ротором центрифуги, так и для передачи тепла от рабочей жидкости (среды), протекающей в нем, теплообменнику 34, через рубашку которого циркулирует в направлении 39,например, вода, тосол, нефть и т.д., канала 9 в оси 10 для подачи через отверстия 11 во внутреннюю полость 12 рабочей жидкости (среды), ротора 13, центрифуги 14 для сообщения вращающимся дискам 22 вращательного движения вокруг оси 10, глухих отверстий (ячеек) 26 на плоскостях неподвижных 23 и вращающихся 22 дисков для увеличения движущегося потока по указателю 18 рабочей жидкости (среды) в зазорах 38, а следовательно, и повышения эффективности ее нагрева, сквозных окон 15 для вытекания рабочей среды из ротора в пространство (полость) 16, цилиндра 17 для образования пространства (полости), указателя 18 направления течения рабочей жидкости (среды), жиклеров 19 и сопел 20 для создания реактивной силы 21, подшипников (например, упорных) 24 и 25, зоны 27, в которой силы инерции направлены от оси вращения ротора к внутренней поверхности 40 ротора, гидротурбины 29, преобразующей свободнопадающий поток рабочей жидкости (среды) в электрогенераторе 31 в электроэнергию для электроподогревателя 32, расстояний 28 и 30 для эффективной работы гидротурбины, уровня 33 рабочей среды в емкости, микрогазовоздушной среды 35, теплошумоизоляции 36, дна 37 емкости, зазоров 38 для течения рабочей жидкости (среды), указателя направления движения (т.е. течения) 39, предохранительного клапана 42, термореле 43 для ручной настройки необходимой температуры нагрева рабочей жидкости (среды) до значения, меньшего на 20% от температуры вспышки (например, если рабочая жидкость - масло М 8 Г₂к, термометр настраивают на 164°С), и предназначенного: для автоматического отключения электродвигателя 1, а при снижении температуры (например, до 163°С) для автоматического включения электродвигателя, кожуха 44, сальников 45, гайки 46, втулки упорной 48.The heat generator consists of a high pressure pipe 8 having a different shape (for example, a cylindrical coil) and designed both to connect the injection cavity of the high pressure pump to the centrifuge rotor and to transfer heat from the working fluid (medium) flowing through it to the heat exchanger 34, through the jacket of which circulates in the direction 39, for example, water, antifreeze, oil, etc., a channel 9 in the axis 10 for feeding through the openings 11 into the internal cavity 12 of the working fluid (medium), the rotor 13, the centrifuge 14 for communication, rotating to the disks 22 of rotational movement around the axis 10, blind holes (cells) 26 on the planes of the fixed 23 and rotating 22 disks to increase the moving flow according to the index 18 of the working fluid (medium) in the gaps 38, and therefore to increase the efficiency of its heating, through windows 15 for leakage of the working medium from the rotor into the space (cavity) 16, cylinder 17 for the formation of a space (cavity), a pointer 18 for the direction of flow of the working fluid (medium), nozzles 19 and nozzles 20 to create a reactive force 21, bearings (for example, thrust) 24 and 25, zone 27, in which the inertia forces are directed from the axis of rotation of the rotor to the inner surface 40 of the rotor, of the turbine 29, which converts the free-flowing stream of the working fluid (medium) in the generator 31 into electricity for the electric heater 32, distances 28 and 30 for the efficient operation of the turbine, level 33 of the working medium in the tank, microgas-air medium 35, heat and noise insulation 36, the bottom 37 of the tank, the gaps 38 for the flow of the working fluid (medium), a direction indicator (i.e. flow) 39, safety valve 42, thermal relay 43 for manually adjusting the required temperature for heating the working fluid (medium) to a value lower by 20% of the flash point (for example, if the working fluid is M 8 G ₂ k oil, the thermometer is set to 164 ° C), and intended: to automatically turn off the electric motor 1, and when the temperature decreases (for example, to 163 ° C) to automatically turn on the electric motor, casing 44, oil seals 45, nut 46, thrust bush 48.

РаботаWork

Перед началом работы теплогенератора жидкость (среда) 5 (например, масло М 8 Г₂к) находится в емкости 4. Уровень 33 рабочей жидкости (среды) 5 находится на расстоянии 30 от гидротурбины 29. Термореле 43 настроено на температуру 164°С (т.е. на 20% меньше, чем температура вспышки масла М 8 Г₂к), ручка привода 6 находится в положении, соответствующем открытию клапана предохранительного устройства 41 при давлении в трубопроводе 8, равном одной атмосфере.Before starting the operation of the heat generator, the liquid (medium) 5 (for example, oil М 8 Г ₂ к) is in the tank 4. Level 33 of the working liquid (medium) 5 is located at a distance of 30 from the turbine 29. The thermal relay 43 is set to a temperature of 164 ° C (t .e. 20% less than the flash point of the oil M 8 G ₂ k), the handle of the actuator 6 is in the position corresponding to the opening of the valve of the safety device 41 at a pressure in the pipe 8 equal to one atmosphere.

При подаче электроэнергии от внешней электросети работает электродвигатель 1. В насос высокого давления 2 через маслоприемник 3 всасывается из емкости 4 жидкость 5. Синхронно ручным приводом 6 устанавливают по показанию манометра 7 величину давления жидкости 5 в нагнетательной полости насоса 2 и трубопроводе 8, от которого зависит процесс нагрева жидкости.When electric power is supplied from an external power supply, electric motor 1 operates. A liquid 5 is sucked from the tank 4 through the oil receiver 3 through the oil receiver 3. Synchronously with a manual drive 6, the pressure of the liquid 5 in the discharge cavity of pump 2 and pipe 8, on which depends on the pressure gauge 7, is determined fluid heating process.

Это первый этап нагрева жидкости 5.This is the first stage of heating the fluid 5.

Из насоса 2 нагретая рабочая жидкость 5 по трубопроводу 8 поступает в канал 9 оси 10, во внутреннюю полость 12 ротора 13. Заполнив через окна 15 пространство 16, жидкость 5 поступает к жиклерам 19, из которых, вытекая, создает реактивные силы 21, вращающие ротор с угловой скоростью 10000 об/мин (1040 рад/с) и более.From the pump 2, the heated working fluid 5 through the pipe 8 enters the channel 9 of the axis 10, into the inner cavity 12 of the rotor 13. Filling the space 16 through the windows 15, the fluid 5 enters the nozzles 19, from which, emerging, creates reactive forces 21 that rotate the rotor with an angular speed of 10,000 rpm (1040 rad / s) and more.

Вместе с ротором вращаются рабочая жидкость 5, наружные обоймы подшипников 24 и 25, вращающиеся диски 22, ротор 13, цилиндр 17, жиклеры 19, сопла 20 и зона увеличенного давления 27, внутренняя поверхность 40.Together with the rotor, the working fluid 5 rotates, the outer bearings of the bearings 24 and 25, the rotating disks 22, the rotor 13, the cylinder 17, the nozzles 19, the nozzles 20 and the increased pressure zone 27, the inner surface 40.

Процесс течения по указателю 18 жидкости 5 через зазоры 38 приводит к интенсивному трению, из-за чего рабочая жидкость дополнительно нагревается.The flow process according to the pointer 18 of the fluid 5 through the gaps 38 leads to intense friction, due to which the working fluid is additionally heated.

Это второй этап нагрева рабочей жидкости 5.This is the second stage of heating the working fluid 5.

В зоне 27 за счет возникающих сил инерции вращающейся рабочей жидкости 5 внутри ротора 13 создается дополнительное давление, а следовательно, и нагрев движущейся по зазорам 38 рабочей жидкости 5.In zone 27, due to the arising inertia forces of the rotating working fluid 5, additional pressure is created inside the rotor 13, and consequently, heating of the working fluid 5 moving through the gaps 38 is created.

Это третий этап нагрева рабочей жидкости (среды).This is the third stage of heating the working fluid (medium).

Жидкость 5 из сопел 20 в виде свободнопадающего потока, обладающего запасом кинетической энергии, преодолев расстояние 28 микрогазовоздушной среды 35, поступает в гидротурбину 29, которая вращает якорь электрогенератора 31. Вырабатываемая электроэнергия расходуется на работу электронагревателя, дополнительно нагревающего рабочую жидкостьThe liquid 5 from the nozzles 20 in the form of a free-flowing stream with a kinetic energy reserve, having overcome the distance 28 of the microgas-air medium 35, enters the hydraulic turbine 29, which rotates the armature of the electric generator 31. The generated electricity is spent on the operation of an electric heater, additionally heating the working fluid

Это четвертый этап нагрева жидкости 5.This is the fourth stage of heating the fluid 5.

Через теплообменник 34 циркулирует, например, вода, тосол, нефть и т.д., которые получают тепло от рабочей жидкости (среды).Through the heat exchanger 34 circulates, for example, water, antifreeze, oil, etc., which receive heat from the working fluid (medium).

При отключении электроэнергии работа электродвигателя 1 прекращается. Рабочая жидкость (среда) 5 стекает в емкость 4.When a power outage, the operation of the electric motor 1 is terminated. The working fluid (medium) 5 flows into the tank 4.

Claims

Теплогенератор для отопления жилых и производственных помещений и горячего водоснабжения, состоящий из емкости, электродвигателя, насоса высокого давления, трубопроводов высокого давления, манометра, предохранительных устройств, отличающийся тем, что в роторе центрифуги на неподвижной оси под углом девяносто градусов жестко закреплены неподвижные диски, на плоскостях которых имеются глухие отверстия (ячейки), а к стенкам внутренней поверхности ротора под углом девяносто градусов по отношению оси вращения ротора жестко закреплены вращающиеся диски, на плоскостях вращения которых имеются глухие отверстия (ячейки), между неподвижными и вращающимися дисками имеются зазоры, причем в пространстве, образованном вращающимися дисками и внутренней поверхностью ротора, находится зона повышенного давления рабочей жидкости (среды), которая из жиклеров центрифуги в виде свободнопадающего потока, пройдя через гидротурбину, поступает в емкость, ниже уровня рабочей жидкости (среды) в емкости расположен теплообменник, а на днище закреплен электронагреватель.A heat generator for heating residential and industrial premises and hot water supply, consisting of a tank, electric motor, high pressure pump, high pressure pipelines, pressure gauge, safety devices, characterized in that the fixed disks are rigidly fixed in the centrifuge rotor on a fixed axis at a ninety degree angle, on the planes of which have blind holes (cells), and to the walls of the inner surface of the rotor at an angle of ninety degrees relative to the axis of rotation of the rotor are rigidly fixed mating discs, on the planes of rotation of which there are blind holes (cells), there are gaps between the stationary and rotating discs, and in the space formed by the rotating discs and the inner surface of the rotor there is a zone of increased pressure of the working fluid (medium), which is made up of centrifuge nozzles in the form a free-flowing stream passing through a hydraulic turbine enters the tank, a heat exchanger is located in the tank below the level of the working fluid (medium), and an electric heater is fixed on the bottom.