ТЕПЛОГЕНЕРАТОР ДЛЯ НАГРЕВА ЖИДКОСТИ Российский патент 2007 года по МПК F24J3/00 

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

Известен жидкостный теплогенератор (см. патент RU N2148754, МПК F 25 B 29/00, опубл. 23.07.98 г.), который содержит корпус с выходным патрубком и соединенную с корпусом камеру закрутки с тангенциальными отверстиями и входным соплом. Камера закрутки с входным соплом выполнена двухполостной в виде двух концентрично расположенных одна в другой камер закрутки.

Недостатками данного устройства являются сложность конструкции из-за наличия двух камер закрутки с несколькими входными отверстиями, большие габариты, низкая теплопроизводительность.

Известен теплогенератор и устройство для нагрева жидкости (см. патент RU N 2045715, МПК F 25 B 29/00, опубл. 26.04.98 г.), принятый за прототип. Теплогенератор содержит корпус с цилиндрической частью, циклон, торцевая сторона которого соединена с цилиндрической частью корпуса, в основании которой, противолежащей циклону, смонтировано тормозное устройство. За тормозным устройством установлено дно с выходным отверстием, сообщающимся с выходным патрубком, соединенным с циклоном посредством перепускного патрубка.

Недостатками прототипа являются низкая теплопроизводительность при наличии протяженных участков, где жидкость перемещается со снижением кинетической энергии без выделения теплоты, сложность конструкции из-за наличия нескольких функциональных элементов, конструктивно выполненных последовательно, большие габариты.

Предлагаемым изобретением решается задача: повышение теплопроизводительности.

Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в упрощении конструкции с одновременным снижением металлоемкости и габаритных размеров.

Указанный технический результат достигается тем, что в теплогенераторе для нагрева жидкости, содержащем насос, корпус, циклон, дно с выходным отверстием, входной патрубок, выходной патрубок, новым является то, что корпус выполнен полностью цилиндрическим, внутри которого соосно размещен циклон, представляющий собой два конуса различной высоты, соединенных равными основаниями, причем корпус и циклон образуют двухкамерную полость, а выходное отверстие дна связано перепускным патрубком с входом насоса, а выходной патрубок расположен на цилиндрической поверхности корпуса.

Циклон может быть выполнен с возможностью осевого перемещения относительно корпуса.

Выполнение теплогенератора в виде цилиндрического корпуса с двухкамерной полостью, образованной внутренними цилиндрическими стенками корпуса и коническими поверхностями циклона, выполненного в виде соединенных равными основаниями конусов различной высоты, обусловлено:

во-первых, необходимостью уменьшения габаритных размеров теплогенератора и упрощения конструкции за счет компоновки нескольких функциональных устройств теплогенератора внутри цилиндрического корпуса;

во-вторых, при данной схеме теплогенератора обеспечивается увеличение теплопроизводительности за счет исключения протяженных участков, где жидкость перемещается со снижением кинетической энергии без выделения теплоты.

В первой камере, образованной внутренней цилиндрической поверхностью корпуса и конической поверхностью циклона с большей высотой происходит закручивание поступающего через тангенциально расположенный входной патрубок потока жидкости и продвижение ее с уменьшающимся проходным сечением к зазору между ребром, образованным границей соединения оснований конусов и стенкой корпуса. Основное выделение тепловой энергии происходит в области цилиндрической поверхности корпуса за счет сил трения. Причем процесс выделения тепловой энергии активизируется по мере перемещения вращающегося потока жидкости и уменьшения проходного сечения между корпусом и циклоном, т.к. давление возрастает по мере приближения к наименьшему зазору. Наиболее нагретый слой жидкости расположен ближе к стенкам корпуса, менее нагретые слои располагаются ближе к циклону.

Наличие второго конуса циклона, расположенного зеркально относительно первого, обусловлено необходимостью формирования устойчиво выраженного V-образного потока жидкости, который формируется из жидкости с повышенной скоростью, поступающей во вторую камеру, образованную внутренней цилиндрической стенкой корпуса и поверхностью конуса с меньшей высотой и дном.

Выполнение дна на торце цилиндрического корпуса с выходным отверстием, связанным перепускным патрубком со входом насоса, а выходного патрубка, расположенным на цилиндрической поверхности корпуса, обусловлено:

во-первых, необходимостью торможения раскрученного под давлением потока жидкости и отвода менее разогретых слоев жидкости через выходное отверстие, далее в перепускной патрубок к входу насоса для повторного прокачивания через теплогенератор. Наиболее разогретые слои жидкости, располагающиеся вблизи стенок цилиндрического корпуса, через выходной патрубок поступают в прямой трубопровод системы отопления или горячего водоснабжения;

во-вторых, при аварийных ситуациях, связанных с непредвиденными скачками давления жидкости в системе, к которой подсоединен теплогенератор, соединение выходного отверстия, выполненного в дне, с входом насоса позволяет снизить последствия возникающих при этом гидроударов.

Теплогенератор для нагрева жидкости может быть выполнен в двух вариантах: без возможности осевого перемещения циклона относительно цилиндрического корпуса и с возможностью вышеуказанного перемещения.

Выполнение циклона с возможностью осевого перемещения относительно цилиндрического корпуса обусловлено необходимостью регулировки объема камер, расположенных с обеих сторон ребра, образованного границей оснований двух конусов для обеспечения подбора оптимальных показателей по теплопроизводительности.

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

Сущность изобретения поясняются чертежами, где

На фиг.1 показан общий вид теплогенератора для нагрева жидкости с циклоном без возможности осевого перемещения относительно корпуса,

На фиг.2 - разрез А-А,

На фиг.3 - вариант теплогенератора для нагрева жидкости с циклоном с возможностью осевого перемещения относительно корпуса.

Теплогенератор для нагрева жидкости с циклоном без возможности осевого перемещения относительно корпуса состоит из цилиндрического корпуса 1, выполненного из стандартной трубы, крышки 2, расположенной в верхней части корпуса 1, дна 3 с выходным отверстием 4, расположенного в нижней части корпуса 1, циклона 5, жестко связанного с крышкой 2 и выполненных в форме двух соединенных своими основаниями конусов. Выходное отверстие 4 дна 3 связано посредством перепускного патрубка 6 с входом насоса 7. Корпус 1 и циклон 5 образуют две камеры 8, 9 неравного объема, причем объем камеры 9, находящейся в нижней части корпуса 1 меньше объема камеры 8. Выходной патрубок 10 размещен на цилиндрической поверхности корпуса 1 в нижней части камеры 9. Входной патрубок 11 размещен тангенциально относительно корпуса 1 в верхней его части.

Во втором варианте теплогенератора для нагрева жидкости циклон 5 на вершине своей конической поверхности имеет резьбовую поверхность 12. Ответная резьбовая поверхность выполнена в крышке 2, что обеспечивает осевое перемещение циклона 5 относительно корпуса 1 и позволяет регулировать объем камер 8, 9.

Теплогенератор работает следующим образом.

Под давлением жидкость через тангенциально установленный относительно корпуса 1 входной патрубок 11 поступает в камеру 8 цилиндрического корпуса 1 и спиралеобразно с выделением тепловой энергии перемещается с возрастанием давления к наименьшему зазору между корпусом 1 и циклоном 5, размещенному на границе камер 8, 9. Скорость при переходе границы 8, 9 увеличивается с одновременным выделением дополнительной тепловой энергии. Далее закрученная жидкость перемещается V-образно внутри камеры 9, ограниченная конусом с меньшей высотой циклона 5, корпусом 1 и дном 3. Менее нагретые слои жидкости через выходное отверстие 4, перепускной патрубок 6 поступает на вход насоса 7 для повторного прокачивания через теплогенератор. Наиболее нагретые слои жидкости через выходной патрубок 10 поступают в прямой трубопровод системы отопления или горячего водоснабжения.

Во втором варианте теплогенератора для нагрева жидкости посредством резьбовой поверхности 12 циклон 5 имеет возможность осевого перемещения относительно корпуса 1, что позволяет изменять объем камер 8, 9 при отладке оптимальных параметров теплогенератора.

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в качестве источника тепловой энергии в системах отопления и горячего водоснабжения для подогрева технологической жидкости. Технический результат: упрощение конструкции с одновременным снижением металлоемкости и габаритных размеров. Теплогенератор для нагрева жидкости состоит из цилиндрического корпуса, выполненного из стандартной трубы, крышки, расположенной в верхней части корпуса, дна с выходным отверстием, расположенного в нижней части корпуса, циклона, жестко связанного с крышкой и выполненного в форме двух соединенных своими основаниями конусов. Выходное отверстие дна связано посредством перепускного патрубка с входом насоса. Корпус и циклон образуют две камеры неравного объема, причем объем камеры, находящейся в нижней части корпуса меньше объема камеры. Выходной патрубок размещен на цилиндрической поверхности корпуса в нижней части камеры. Входной патрубок размещен тангенциально относительно корпуса в верхней его части. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Теплогенератор для нагрева жидкости, содержащий насос, корпус, циклон, дно с выходным отверстием, входной патрубок, выходной патрубок, отличающийся тем, что корпус выполнен полностью цилиндрическим, внутри которого соосно размещен циклон, представляющий собой два конуса различной высоты, соединенные равными основаниями, причем корпус и циклон образуют двухкамерную полость, а выходное отверстие дна связано перепускным патрубком с входом насоса, а выходной патрубок расположен на цилиндрической поверхности корпуса.2. Теплогенератор для нагрева жидкости по п.1, отличающийся тем, что циклон выполнен с возможностью осевого перемещения относительно корпуса.