ТЕПЛОГЕНЕРАТОР Российский патент 1999 года по МПК F25B29/00 

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано в системах теплоснабжения различных сфер народного хозяйства (промышленность, сельское хозяйство, оборонные, транспортные и бытовые объекты). В частности, изобретение относится к устройствам нагрева рабочих жидкостей в системах теплоснабжения и разогрева различных объектов для обеспечения их работоспособности в широком диапазоне температур окружающего воздуха.

Из патентной литературы известны теплогенераторы, содержащие корпус, имеющий цилиндрическую часть (см. авт. свид. СССР N 458691, кл. F 25 B 29/00, 1972, авт. свид. СССР N 1118836, кл. F 25 B 29/00 1982, авт. свид. СССР N 1206578, кл. F 25 B 29/00, 1983, патент РФ N 1740915, кл. F 25 B 29/00, 1992, патент РФ N 2008580, кл. F 25 B 19/04, 1994, патент РФ N 2032866, кл. F 25 B 29/00, 1995, патент РФ N 2067267, кл. F 25 B 19/00, 1996, авт. свид. СССР N 918729, кл. F 25 B 29/00, 1982, патент РФ N 2089795, кл. F 25 B 29/00, 1997).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является теплогенератор по патенту РФ N 2045715, кл. F 25 B 29/00, 1995 г., который рассматривается в качестве прототипа заявляемого изобретения, содержащий корпус, имеющий цилиндрическую часть, ускоритель движения жидкости, выполненный в виде циклона, торцевая сторона которого соединена с цилиндрической частью корпуса, в основании которой размещено тормозное устройство, соединенное с выходным патрубком, а последний соединен с циклоном посредством перепускного патрубка. Тормозное устройство выполнено по меньшей мере из двух радиально расположенных ребер, закрепленных на центральной втулке.

Основным недостатком описанного теплогенератора является либо высокое гидравлическое сопротивление при достижении требуемой интенсивности движения жидкости, либо недостаточно высокая степень ускорения движения жидкости, что снижает в том и другом случае коэффициент полезного действия теплогенератора.

Задачей заявленного теплогенератора является устранение отмеченных недостатков известного теплогенератора, а именно повышение коэффициента полезного действия и получение более компактного устройства.

Технической результат достигается тем, что в теплогенераторе, содержащем корпус, имеющий цилиндрическую часть, ускоритель движения жидкости, выполненный в виде циклона, торцевая сторона которого соединена с цилиндрической частью корпуса, в основании которой размещено тормозное устройство, соединенное с выходным патрубком, который соединен с циклоном посредством перепускного патрубка, между ускорителем движения жидкости и тормозным устройством в цилиндрической части корпуса установлено торсионное устройство, выполненное в виде последовательно размещенных узлов, причем каждый из упомянутых узлов представляет собой комбинацию по меньшей мере двух или более геликоидов, смещенных друг относительно друга в окружном направлении и расположенных неподвижно относительно цилиндрической части корпуса.

Каждый из геликоидов соединен с цилиндрической частью корпуса, преимущественно сваркой.

Торсионное устройство дополнительно снабжено перегородками, расположенными между узлами геликоидов, причем перегородки неподвижно соединены с цилиндрической частью корпуса.

Узлы геликоидов торсионного устройства выполнены и расположены с возможностью последовательного чередования левой и правой закрутки потока жидкости.

Торсионное устройство выполнено в виде последовательно расположенных узлов геликоидов и перегородок.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображено устройство теплогенератора в разрезе, а на фиг. 2 - вариант выполнения теплогенератора с введенными в узел геликоидов торсионного устройства перегородок.

Устройство содержит корпус 1 теплогенератора, имеющий цилиндрическую часть. Ускоритель движения жидкости 2 выполнен в виде циклона с входной вихревой камерой. Торцевая сторона циклона соединена с цилиндрической частью корпуса 1, в которой установлено торсионное устройство 3, выполненное в виде последовательно размещенных узлов. Каждый из узлов представляет собой комбинацию двух или более геликоидов, смещенных друг относительно друга в окружном направлении и расположенных неподвижно относительно цилиндрической части корпуса 1. Узлы геликоидов расположены последовательно вдоль оси корпуса 1. В основании цилиндрической части корпуса 1 с противоположной стороны от циклона размещено тормозное устройство 4.

Торсионное устройство расположено между ускорителями движения жидкости 2 и тормозным устройством 4.

Тормозное устройство 4 соединено с выходным патрубком 6 через выходную диафрагму 5, выполняющую одновременно функцию крышки корпуса теплогенератора.

Выходной патрубок 6 и ускоритель движения жидкости 2 соединены между собой посредством перепускного парубка 7.

Торсионное устройство 3 может быть выполнено в другом варианте исполнения. Оно дополнительно снабжено перегородками 9, расположенными между узлами геликоидов. При этом узлы геликоидов во всех вариантах выполнения торсионного устройства 3 неподвижно соединены с цилиндрической частью корпуса 1. Это соединение преимущественно может быть осуществлено посредством сварки по наружной образующей геликоидов. А в случае выполнения торсионного устройства 3 с перегородками 9, последние также неподвижно соединены с цилиндрической частью корпуса 1 теплогенератора.

Узлы геликоидов торсионного устройства 3 и также перегородок 9 соединены между собой центрально расположенной, относительно оси корпуса 1, втулкой 8.

В другом варианте выполнения торсионного устройства узлы геликоидов выполнены и расположены с возможностью последовательного чередования левой и правой закрутки потока жидкости.

Также торсионное устройство 3 выполнено в виде последовательно расположенных узлов геликоидов и перегородок. Причем тормозное устройство в данном изобретении также представлено в виде перегородок (радиально расположенных ребер или т.п.).

Устройство работает следующим образом.

На вход вихревой камеры ускорителя движения жидкости 2 подается под давлением рабочая жидкость. Рабочая жидкость в вихревой камере получает первоначальное вихревое движение и по спирали начинает двигаться вдоль оси корпуса в направлении к выходному патрубку 6. Проходя через неподвижно закрепленные узлы геликоидов, циркуляция потока рабочей жидкости возрастает до заданной величины, после чего истекает через плоский разрыхлитель, составленный в форме узла перегородок в выходную диафрагму 5 и выходной патрубок 6.

В зоне развихрителя циркуляция рабочей жидкости вдоль оси корпуса 1 резко уменьшается и ее кинетическая энергия, по законам термодинамики (см. Поршаков Б. П. , Бикчентай Р.Н., Романов Б.А. Термодинамика и теплопередача (в технологических процессах нефтяной и газовой промышленности). М., "Недра" 1987, с. 349), превращается в тепловую энергию. Кроме того, повышению температуры жидкости способствует сопровождающая описанный процесс турбулизация потока. В качестве завихрителя могут использоваться последовательно расположенные узлы геликоидов торсионного устройства 3 соответственно правого и левого вращения (фиг. 1).

При нормальной работе устройства часть жидкости из зоны выходного патрубка 6 снова вовлекается в циркуляцию, с помощью перепускного электронного патрубка 7, попадая в зону входной вихревой камеры ускорителя движения жидкости 2.

В случае закупорки отверстия выходного фланца диафрагмы 5 или скачка давления в корпусе 1 теплогенератора, рабочая жидкость будет нагнетаться по патрубку 7 из зоны входной камеры в зону выходного патрубка 6.

Высокая завихрительная способность узлов геликоидов при минимальных гидравлических сопротивлениях позволяет выполнить поставленную цель в повышении коэффициента полезного действия заявляемого устройства и выполнить все устройство более компактным. Форма поверхности геликоидов описана в известных справочных пособиях, см., например, Краткий политехнический словарь, Государственное издательство технико-теоретической литературы, М., 1956, с. 149.

Теплогенератор предназначен для систем теплоснабжения. Теплогенератор содержит корпус, имеющий цилиндрическую часть, ускоритель движения жидкости в виде циклона, тормозное устройство, размещенное в основании цилиндрической части корпуса. Тормозное устройство соединено с выходным патрубком. Выходной патрубок соединен с циклоном посредством перепускного патрубка. Между ускорителем движения жидкости и тормозным устройством в цилиндрической части корпуса установлено торсионное устройство. Торсионное устройство выполнено в виде последовательно расположенных узлов. Каждый из узлов выполнен в виде комбинации двух или более геликоидов. Геликоиды смещены относительно друг друга в окружном направлении и расположены неподвижно относительно цилиндрической части корпуса. Имеется отличие в выполнении узлов геликоидов. Конструкция теплогенератора делает его более компактным и позволяет повысить КПД. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Теплогенератор, содержащий корпус, имеющий цилиндрическую часть, ускоритель движения жидкости, выполненный в виде циклона, торцевая сторона которого соединена с цилиндрической частью корпуса, в основании которой размещено тормозное устройство, соединенное с выходным патрубком, а последний соединен с циклоном посредством перепускного патрубка, отличающийся тем, что он снабжен торсионным устройством, установленным в цилиндрической части корпуса между ускорителем движения жидкости и тормозным устройством и выполненным в виде последовательно размещенных узлов, причем каждый из упомянутых узлов представляет собой комбинацию по меньшей мере двух или более геликоидов, смещенных относительно друг друга в окружном направлении и расположенных неподвижно относительно цилиндрической части корпуса. 2. Теплогенератор по п. 1, отличающийся тем, что каждый из геликоидов соединен с цилиндрической частью корпуса преимущественно сваркой. 3. Теплогенератор по п.1, отличающийся тем, что торсионное устройство дополнительно снабжено перегородками, расположенными между узлами геликоидов, причем перегородки неподвижно соединены с цилиндрической частью корпуса. 4. Теплогенератор по п.1, отличающийся тем, что узлы геликоидов торсионного устройства выполнены и расположены с возможностью последовательного чередования левой и правой закруток потока жидкости. 5. Теплогенератор по п.1, отличающийся тем, что торсионное устройство выполнено в виде последовательно расположенных узлов геликоидов и перегородок.