Аеродинамічна енергоустановка з приводом

1. Аэродинамическая энергоустановка с приводом, содержащая ротор, обеспечивающий принудительную циркуляцию воздуха в негерметизированном корпусе статора, отличающаяся тем, что ротор обеспечивает трение скольжения воздуха в зазоре между ротором и статором, со смещенным центром тяжести, в условиях абсолютной 29595 во взаимодействии с инерционным аккумулятором и водяным насосом. Указанная цель достигается при четырех оговоренных исходных условиях [4]. Первое условие Согласно терминологии, статор – неподвижный элемент генератора, в корпусе которого устроен подвижный элемент - ротор. (В ветроэнергетических установках (ВЭУ) генератор установлен вертикально и при работе ВЭУ ротор и статор вращаются в разные стороны, но здесь сохраняются термины - ротор, статор). В предлагаемом же объекте наружный корпус генератора вращается и, следовательно является ротором, а внутри его устроен другой корпус с возможностью оставаться в покое во время вращения ротора и, следовательно является статором. В качестве ротора применен полый герметически замкнутый горизонтальный цилиндр, с внешней стороны которого по центру торцов жестко закреплены полуоси, а противоположные концы шарнирно закреплены на опорах установки. Одна из полуосей соединена с приводом вращательного движения. И в качестве статора применен полый горизонтальный цилиндр, но меньшего диаметра и ширины для размещения его в корпусе ротора с зазором. Концы оси статора шарнирно закреплены по центру торцов ротора в вариантах. Неподвижность статора (во время вращения ротора) обеспечивается за счет смещения его центра тяжести вниз, также в вариантах. Второе условие Работа по изготовлению теплогенератора установки завершается созданием в герметически замкнутом корпусе ротора, через его впускной клапан, рабочей среды из воздуха со статическим положительным атмосферным давлением воздуха [6], или по общепринятому термину - "избыточным давлением". (Здесь не предлагается способ и устройство для его осуществления, а только устройство, в котором искусственно создано постоянное условие с целью повышения эффективности работы этого устройства. А именно в качестве материала (воздух - материал) использован сжатый, до определенной степени воздух. Для примера. Устройство электролампы не может считаться завершенным, если в ее колбе не будет создан вакуум или она не будет заполнена нужным газом.) Давление в корпусе ротора может быть создано: 2,3-5-15... атмосфер и назначается в зависимости от требуемой тепловой мощности генератора, которая в свою очередь зависит от диаметра и ширины ротора и статора, зазора между ними, площади трения в пограничном слое внутренних стенок, числа оборотов ротора и потребляемой на валу энергии. Если кратко. Тепловая мощность генератора зависит от величины избыточного давления воздуха, созданного в корпусе ротора и его окружной скорости. pD × n V0 = = м / сек. 60 В известием нагревателе [3] 14 процентов потребляемой энергии расходуется на создания напора, от силы которого зависит тепловой эффект. В предлагаемом же объекте потребляемая энергия не расходуется на создания напора, так как в рабочей среде ротора искусственно создано постоянное избыточное расчетное давление воздуха и потому и эта часть энергии, 14 процентов, также трансформируется в тепло, но при оговоренных условиях [4]. Обоснование Известно, что при малой скорости кинетический нагрев газа вследствии торможения потока телом практически отсутствует. При больших скоростях в пограничном слое происходит значительное повышение температуры за счет трения между слоями газа и отвода тепла от слоя к слою вследствии теплопроводности и конвективного переноса. Так, на больших разряженных высотах при низкой температуре (уже на высоте только 911 км. минус 50°С), при первой космической скорости, равной примерно 8 км/сек и второй 11,2 км/сек при обтекании тела потоком газа тем пература вблизи поверхности этого тела достигает выше 6000°К [7]. (Т°К=Т°С+273,15) Диапазон температуры известного роторного нагревателя достигает 750-800°С [8] при окружной скорости ротора 45-50 м/сек. Эта предельная теплопроизводительность и предельный диапазон температуры стал возможны при условии устройства термоизоляции по всей площади корпуса генератора. Повысить КПД такой тепловой машины не позволяют ограничения накладываемые известным циклом Карно. Повысить окружную скорость за счет увеличения диаметра ротора не позволяют центростремительные силы. Наивысшее развиваемое давление центробежного вентилятора 1200-1500 кгс/м 2 [6]. Такое давление достигается в известном роторном теплогенераторе (РТГ) и в печи аэродинамического подогрева (ПАП) (Ротор - это колесо центробежного вентилятора [4]). Если принять среднее развиваемое давление равное 1350 кгс/м 2 (1200+1500=2700:2=1350), тогда на один см 2 развиваемое давление составит 135 грамм на см 2 (1 м 2=10000 см 2. 1350000:10000=135). Одна атмосфера = 1,0332 кг/см 2. Отсюда развиваемое давление на один см 2 меньше атмосферного давления в 7,6 раз (1033,2:135=7,6). Следовательно такой генератор работает в условиях одной атмосферы плюс дополнительное развиваемое давление. Но тепловая мощность ротора зависит и от удельного веса воздуха (1,2 кг/м 3). Так, воздух находящийся в рабочей камере нагревается, а его удельный вес по мере повышения температуры уменьшается [8]. Таким образом рабочая поверхность ротора известного теплогенератора работает в условиях одной, и даже менее одной атмосферы. В предлагаемом же техническом решении, в герметически замкнутом роторе воздух от нагрева будет стремиться к расширению и тем самым создавать еще большее давление в рабочей среде ротора и в пограничном слое его рабочей поверхности. При этом удельный вес воздуха в герметически замкнутом объеме остается неизменным. 2 29595 Здесь тепловой эффект и работоспособность ротора по мере повышения температуры увеличивается. Даже в условиях одной атмосферы в герметически замкнутом роторе повысится тепловая мощность и диапазон температуры. При избыточном давлении в 2,3-5-15... атмосфер эффект нагрева резко возрастет, а это даст возможность снизить и число оборотов ротора и окружную скорость. В зависимости от диаметра ротора и степени избыточного давления воздуха в нем, мощность генератора диапазон температуры ограничен только точкой плавления материала, из которого выполнен генератор. Третье условие При создании избыточного давления в герметически замкнутом роторе выполняется требование к чистоте и сухости нагнетаемого воздуха. Обоснование. Известно, что при работе поршневого компрессора при сжатии воздуха до 47 кгс/см 2 его температура повышается до 200°С, при которой компрессорное масло, применяемое для смазки механизма, может вспыхнуть и привести к взрыву компрессора. В этой связи сжимаемый воздух о хлаждают [9]. Поэтому, при нагнетании воздуха в корпус ротора следует использовать фильтры, а материал для изготовления генератора обезжиривать. Попадание воды в ротор также недопустимо, так как пар образует на рабочей поверхности ротора смазку, что приведет к снижению мощности. Подшипники качения со смазкой обычной (жидкой и пластичной) быстро выходят из строя, подвергаясь действию высоких температур и неприемлемы для предлагаемого генератора установки. Поэтому шарнирное крепление ротора и статора осуществлено посредством подшипников качения с твердой графитовой смазкой. Таким подшипникам не страшны высокие температуры. Защита подшипников качения проста - его очищают от масла, набивают антифрикционным композитом и термически обрабатывают. Такая защита может быть применена для любого подшипника качения [10]. Отличительные признаки теплогенераторов Известный роторТеплогенератор предлаганый теплогенератор емой аэродинамической РТГ энергоустановки АДЭУ 1. Ротор внутри 1. Статор внутри корпуса корпуса статора ротора 2. Ротор работа2. Ротор работает в услоет в замкнутом виях полной герметизации объеме в условиего корпуса, в котором созях одной атмодано статическое избыточсферы ное давление воздуха 3. С повышени3. С повышением темпеем температуры в ратуры в рабочем объеме рабочем объеме тепловая мощность увелитепловая мощчивается ность снижается 4. Ротор работа4. Ротор работает на поет только на высо- ниженной скорости вракой скорости вращения щения 5. Высокая ок5. Низкая окружная скоружная скорость рость 6. Диаметр ротора ограничен примерно 1100 мм 7. Высокий уровень шумов 8. Диапазон температуры ограничен 750-800°С 9. Тепловая мощность генератора ограничена циклом Карно 6. Диаметр ротора может быть в несколько раз больше 7. Уровень шумов снижен предельно 8. Диапазон температуры может достигать 1000°С и более. Ограничен температурой плавления материала из которого изготовлен генератор 9. Без нарушения известных термодинамических принципов генератор работает за пределами цикла Карно, так как процесс превращения химической энергии в тепло происходит в новых условия х Четвертое условие Вращательное движение ротора энергоустановки. Возможность достижения теплового эффекта на малых оборотах позволило использовать тихоходный двигатель непосредственно соединенный с приводом ротора. Привод от скоростного двигателя осуществлен через многоступенчатый понижающий обороты редуктор или посредством зубчатой цилиндрической пары. Известный роторный теплогенератор работает от высокоскоростного двигателя значительной мощности (20-55 квт) [5]. Ти хоходный предлагаемый генератор энергоустановки требует меньшую мощность и работает с повышенным тепловым эффектом. Для еще большего снижения потребляемой энергии, при сохранении достигнутой теплопроизводительности, использовано схемное решение привода с пояснением в примерах конкретного выполнения. В эти х целях применены известные: винтовой насос [11], аккумулятор механической энергии [12] и инерционный аккумулятор [13]. Краткая конструктивная характеристика 1. Винтовой насос вращаясь в корпусе равномерно перемещает воду от всасывающей стороны к напорной. Достоинства: надежность, нечувствительность к динамическим нагрузкам, малые габариты, равномерность подачи и бесшумность в работе. Производительность 5 м 3 час, мощность 1,6 квт, высота вакуумметрического всасывания 68 м (может быть использован и насос другого типа). 2. Аккумулятор механический содержит подвешенный груз на тросе и во взаимодействии с ним грузоподъемный механизм. Поднятый на определенную высоту, груз медленно опускаясь вниз под действием силы тяжести приводит во вращение вал электрогенератора или другого механизма. Для увеличения времени опускания груза, с целью повышения КПД, использовали различные технические решения. (Этот аккумулятор не использован в качестве изобретения, в котором решается проблема медленного опускания груза вниз. В предлагаемом решении груз аккумулятора опускается с ускорением). 3 29595 3. Инерционный аккумулятор механической энергии представляет собой маховик с высокой удельной энергоемкостью, которая позволяет проходить автомобилю с одной раскрутки 160-180 километров. Или автобусу вполне хватает, чтобы проехать 20-30 километров с одной зарядки. Инерционный аккумулятор способен медленно расходовать накопленную механическую энергию, которая исчисляется многими тысячами килограммометрами на килограмм веса. Взаимодействие указанных механизмов привода энергоустановки осуществлено на подготовленной площадке, под которой устроен определенной глубины колодец (шахта), а рядом устроен еще один колодец. Оба колодца заполнены водой с одинаковым уровнем, который поддерживается сообщающейся трубой между ними. Над колодцами шарнирно устроен на опорах вал привода. Над одним колодцем на шкиве вала закреплена на трос цилиндрическая емкость для воды, над другим также на шкиве и на трос закреплен противовес в виде цельнометаллического цилиндра или цилиндра заполненного тяжестью. В этом же колодце устроен глубинный винтовой насос, но в стороне от вертикальной оси опускания, подъема противовеса. Трос емкости при опускании, подъеме находится с одной стороны от оси вала, трос противовеса с другой. При этом вес противовеса превышает вес порожней емкости. Днище емкости снабжено механическим устройством для окрытия и закрытия его в нужный момент. В исходном положении противовес находится внизу колодца, застопоренная емкость для воды вверху. Взаимодействие насоса, емкости и противовеса Емкость заполненная водой освобождается от удерживающего ее вверху стопора (тормоза) и опускается вниз колодца с ускорением. И в то же время противовес поднимается вверх, так как вес емкости с водой тяжелее противовеса. При достижении места где срабатывает механическое устройство для открытия днища емкости, вода сбрасывается в колодец, а днище под действием возвратной пружины закрывается. Теперь вес противовеса стал больше веса порожней емкости и этим самым опускание емкости по энергии гасится. Противовес достигает верхней точки подъема, а затем опускается вниз поднятая вверх порожнюю емкость в исходное положение где она и стопорится. За короткое время емкость заполняется водой, но уже из резервуара, который постоянно и равномерно подпитывается насосом. Работа продолжается в заданном ритме, который может строго выполняться так как и весовые части и производительность насоса остаются неизменными. И вода в колодце остается в том же количестве и только потеря испарения восполняется. При таком взаимодействия стало возможным использовать силу гравитации и не только для опускания груза, но и подъема емкости освободившейся от того груза. Это стало возможным и благодаря физическим свойствам воды, обладающей большой подвижностью (текучестью). Текучесть позволяет саморазгрузку воды из емкости и заполнять эту ем кость водой самотеком из резервуара после подъема ее на верх. Подъем и опускание противовеса также связаны с гравитацией и все эти действия одного описанного цикла выполнены фактически без энергозатрат со стороны, если не считать предельно минимальную затрату на подъем воды из колодца винтовым насосом. Для увеличения глубины опускания емкости с водой на глубину 15-20 метров используют другой тип насоса, например водоструйный насос ВН-2-8 способен поднять воду на высоту 28 и даже 41 метр [11]. Таким образом предлагаемое техническое решение соответствует критериям изобретения "новизна" и "промышленная применимость". При введении отличительных признаков в устройство проявляются новые существенно отличительные положительные свойства. Перечень фигур графических изображений На фиг. 1 представлен общий вид аэродинамической энергоустановки. На фиг. 2 - ротор, вид с торца. На фиг. 3 - статор с местным вырезом, вид с торца. На фиг. 4 - шарнирное крепление полуосей статора и ротора. На фиг. 5 - второй вариант крепления полуоси статора. На фиг. 6 - третий вариант крепления полуоси статора. На фиг. 7 - фланец гнезда шарнира полуоси статора. На фиг. 8 - ротор с зубчатой цилиндрической передачей, с зубчатым ободом и статор с вырезами для смещения его центра тяжести вниз. На фиг. 9 - ротор выполненный из двух половин и магнит сдерживающий вращение статора. На фиг. 10 - герметическое соединение фальцев ротора из двух половин. На фиг. 11 - показана зависимость теплового эффекта от величины диаметра статора относительно диаметра ротора. На фиг. 12 - вариант устройства на рабочей поверхности ротора тормозящих элементов в виде полуколец. На фиг. 13 - тоже, вид сверху. На фиг. 14 - вариант расположения на рабочей поверхности ротора полусферических выступов. На фиг. 15 - лопатки на рабочей поверхности ротора. На фиг. 16 - волнообразная рабочая поверхность ротора. На фиг. 17 - показан процесс трансформации энергии в тепло в герметически замкнутом роторе во время его работы в условиях избыточного давления воздуха. На фиг. 18 - ротор с наружными лопатками. На фиг. 19 - генератор заключенный в корпус воздухонагревателя. На фиг. 20 - генератор-водонагреватель. На фиг. 21 - низ генератора устроен в углублении грунта. На фиг. 22 - камера с принудительной циркуляцией нагретого воздуха. 4 29595 На фиг. 23 - подогрев ж.д. цистерны с вязкими нефтепродуктами. На фиг. 24 - генератор-водонагреватель с ручным приводом. На фиг. 25 - генератор с устроенными в торце его ротора загрузочным герметизированным люком и люком в торце статора. На фиг. 26 - генератор с ручным приводом на испытательном стенде. На фиг. 27 - размещение группы генераторов в камере нагрева с принудительной циркуляцией нагретого воздуха. На фиг. 23 - генераторы-нагреватели жидкости. На фиг. 29 - генератор-нагреватель воды до стадии парообразования. На фиг. 30 - подземная камера с решетчатым верхом для выхода нагретого воздуха для тепловой обработка материала. На фиг. 31 - схема подогрева взлетнопосадочной полосы аэродрома через воздуховод уложенный под полосой. На фиг. 32 - генераторы на одной оси. На фиг. 33 - вариант генератора, у которого диаметр ротора меньше его ширины. На фиг. 34 - схемное решение привода генератора и его взаимосвязь с электрогенератором для выработки электроэнергии. На фиг. 35 - показана работа гравитационного привода вала. На фиг. 36 - энергоустановка на эстакаде устроенной над колодцами. На фиг. 37 - емкость с устройством для сброса воды. Положение "закрыто". На фиг. 38 - емкость для сброса воды устройством. Положение "открыто". На фиг. 39 - противовес с пружинами, работающими на сжатие. На фиг. 40 - ограничитель высоты подъема противовеса. На фиг. 41 - направляющие для емкости. На фиг. 42 - схема механического привода насоса. Примеры конкретного выполнения Аэродинамический теплогенератор энергоустановки (фиг. 1) содержит герметически замкнутый ротор 1, выполненный в виде горизонтального полого цилиндра, с внешней стороны которого по центру его торцов жестко закреплены полуоси 2 (фиг. 1, 2) с гнездом 3 для шарнира 4 (фиг. 2, 4). Противоположные концы полуосей посредством гнезд 5 и шарниров 6 закреплены на опорах 7. В корпусе ротора 1 встроен с зазором 8 статор 9 (фиг. 3), выполненный в виде горизонтального полого цилиндра. По центру его торцов жестко закреплены полуоси 10 посредством фланцев 11, а противоположные их концы встроены в гнезда 3 на шарнирах 4. По другому варианту (фиг. 5) полуоси закреплены посредством гайки 12 с шайбой 13. Для обеспечения более жесткого прижима в гнезде 3 шарнира 4 устроен жесткий диск 14 (фиг. 4). Крепление статора 9 в корпусе ротора 1 осуществлено и по другому варианту (фиг. 6) (Рассматривается на чертеже только слева до пунктирной линии 15). Здесь статор 9 устроен на полуосях 16 (другая конструкция полуоси), концы которых с одной стороны устроены на шарнирах 17 в гнездах 18, жестко закрепленных посредством фланцев 19 (фиг. 7) с отверстиями 20 под болты. Противоположные концы полуосей 16 закреплены на шарнирах 4 в гнездах 3 (фиг. 4). Вариант крепления статора на четырех шарнирах применен с целью достижения большей устойчивости перед опрокидывающей силой. Рассматривается справа от пунктирной линии 15 (фиг. 6). Различные конструкции генератора могут потребовать усиленную жесткость или прочность. Для этого статор устроен на цельной оси 21 или полой 22. Для обеспечения неподвижности статора 9 (во время вращения ротора) центр его тяжести смещен вниз (фиг. 3). Для этого в полости статора 9 устроен противовес 23 (например из чугуна), или сделаны вырезы 24 (фиг. 8), или неподвижность обеспечена магнитом 25 (фиг. 9) устроенным под ротором 1 с зазором. Но при условии, если ротор 1 выполнен из диамагнитного материала, а низ статора 9 с противовесом 23 из ферромагнитного материала и, если магнит защищен термоизоляцией 26. Многовариантность смещения центра тяжести позволяет применить комбинацию из вариантов. Однако для статора диаметром, например 1000 мм и, тем более 1300-1500 мм, нет необходимости смещать центр тяжести, так как при малом числе оборотов ротора, статор значительного веса не может быть вовлечен во вращательное движение. Выполнение корпуса ротора 1 и статора 9 Малое число оборотов ротора (60-80-100120 в мин) и, следовательно высокая износостойкость, позволяют изготовить его неразборным и эксплуатировать в таком виде длительное время. Износостойкость шарнирного крепления ротора и статора обеспечивается использованием подшипников качения, которым не страшны высокие температуры благодаря использованию твердой графитовой смазки со связывающими добавками. Такие подшипники разработаны Московским институтом стали и сплавов. Цилиндрический корпус ротора изготавливают из листового металла, например на известных технологических участках по производству круглы х металлических воздуховодов. Для это го используют механизм отрезки листового металла СТД-9, механизм вальцевания царг СТД-14, фальцеосадочный ФП-3, механизм для насадки по торцам цилиндра фланцев и уплотнения фальца СТД-25,28. Корпус ротора (фиг. 9) может быть выполнен из двух половин литьем или штампом. Герметизация обеспечивается термостойкой прокладкой 27 (фиг. 10) в виде кольца, которое укладывается в паз фальца 28. Стыковка двух половин корпуса осуществляется по технологии, которая не может повредить прокладку. Для этого может быть использован метод лазерной обработки металла, разработанный Киевским технологическим институтом. В этом случае прокладка может быть исключена, так как лазерная сварка обеспечит герметизацию и без прокладки. 5 29595 Разборный корпус ротора выполняют на той же технологической линии, но фланцы не насаживают на торцы цилиндра, а крепят болтами или зажимами, или используют др угой известный способ обеспечивающий надежную герметизацию для условий с высокой температурой. Например, герметизация люка в спускаемом космическом аппарате. Негерметизированный статор выполняют или на той же технологической линии или изготавливают его в виде жесткого каркаса, на котором по окружности крепят листовой металл. Ротор приводится во вращательное движение от тихо ходного двигателя непосредственно через вал привода 29 (фиг. 1), а если от скоростного двигателя - через понижающий обороты редуктор. Или посредством зубчатой цилиндрической пары (фиг. 9) где малая шестерня 30, в зацеплении с зубчатым обручем 31 приводит в движение ротор. Обруч 31 может быть устроен на торце ротора (поз. 32), или по центру внешней окружности ротора (поз. 33). Обруч со спицами может быть устроен и на приводном валу 29 (фиг. 1) поз. 34 (фиг. 9) показана условно пунктиром. В известной нагревательной установке [3] с целью нагрева воздуха центробежный ротор выполнен с лопатками профилированными векторами относительно к окружной скорости. В роторе предлагаемой установки рабочей поверхностью нагрева воздуха являются внутренняя сторона ротора по всей окружности и частично стенки торцов, наиболее удаленные от оси вращения ротора где наибольшая окружная скорость. Эта поверхность гладкая и несмотря на это потребляемая энергия трансформируется в тепло от трения этой поверхности о плотные слои воздуха, которые образованы искусственно созданным избыточным давлением. Исходя из этого, в конкретном выполнении принято еще одно условие, которое поясняется на фиг. 11, где стрелкой показана основная рабочая поверхность ротора 1. Буквами A, B, C, D условно показаны статоры расположенные на оси 2. Как видно они отличаются диаметрами возрастающими от центра. В камере ротора создано избыточное давление воздуха. Рассматриваем работу генератора, у которого статор "А" с наименьшим диаметром. Вращается ротор и весь объем воздуха вокруг статора. Нет трения воздуха о стенки ротора, а трение воздуха, с минимальной окружной скоростью о стенки статора с наименьшей площадью не могут дать положительный эффект. Работа генератора со статором "В". Тепловой эффект увеличится за счет трения между слоями воздуха и трения о поверхность статора и ротора. Работа генератора со статором "С". Тепловой эффект возрастет и будет расти по мере нагрева воздуха, в связи со стремлением его к расширению в герметично замкнутом объеме. Работа генератора со статором "D". При минимальном зазоре между стенками ротора и статора тепловой эффект ниже эффекта работы со статором "С", так как объем рабочей среды недостаточен, хотя здесь работают площади ротора и статора. Таким образом, при конкретном выполнении выбирают оптимальный вариант работы генератора со статором "С". Этот вариант показан на фиг. 17. Преобразование энергии в тепло происходит между стенками ротора и статора и наиболее интенсивно от трения плотного воздуха о стенки ротора 1, а у стенок статора 9 оно – преобразование наименьшее, ведь статор неподвижен. Такое утверждение можно пояснить примером. На большой скорости проходит поезд. У стенок вагонов образуется мощное завихрение, которое быстро затухает по мере удаления от их стенок. Следовательно и опрокидывающая сила, действующая на статор не может быть существенной. Однако такое мощное завихрение от движения поезда, допустим без разрывами между вагонами не возникнет, но тормозящая сила трения останется. В известной роторной нагревательной установке [3] попытки повысить теплопроизводительность за счет каких-то конструктивных приемов бесперспективны, так как она не просто высока, а находится в пределах оптимума [4]. В предлагаемом объекте созданы новые условия и потому конструктивные изменения возможны, а на случай проведения эксперимента по выявлению новых характеристик генератора предусмотрены варианты рабочей поверхности ротора. Число оборотов ротора может быть еще более снижено, а теплопроизводительность сохранена, и даже повышена, при использовании тормозящих элементов различной конструкции в виде полуколец 35 (фиг. 12), которые крепят на рабочей поверхности 36 рядами с определенным шагом между ними (фиг. 13 вид сверху). Или на рабочей поверхности 36 устраивают полусферические выступы 37 (фиг. 14). Или на рабочей поверхности 36 устраивают лопатки 38 (фиг. 15) под оптимальным углом относительно поверхности. Волнообразная поверхность по окружности ротора может быть применена после выявления положительной характеристики (фиг. 16). Конкретное выполнение устройства в различных вариантах и использования его в различных сферах показаны схематично. Так, при использовании лучистого тепла от нагретого металла, в целях механического побуждения и распространения его на более отдаленное расстояние, устраивают по наружной поверхности (окружности) ротора 1 лопатки 39 (фиг. 18). Если возникнет необходимость защиты от вращающегося генератора устраивают камеру 40, в которой размещают генератор (фиг. 19). Для нагрева жидкости используют емкость 41 (фиг. 20) или котел 42, с термоизоляцией 26 (фиг. 21), причем нижнюю часть генератора располагают в заглублении грунта. Для воздушного обогрева объекта 42 (фиг. 22) по замкнутому циклу воздуховодом 43, посредством вентилятора 44, устраивают камеру нагрева 44' с термоизоляцией 26. Сложная проблема подогрева вязких нефтепродуктов в железнодорожной цистерне в холодное время года, решается использованием энергоустановки. Для этого тепляк для цистерн обогревают воздухом нагретым установкой или цистерну обогревают с внешней стороны котла цистерны, как это показано на фиг. 23. Воздушный по 6 29595 догрев позволяет безопасно греть цистерны и другие емкости с пожаровзрывоопасным грузом, например с бензолом. Тепловая эффективность аэродинамического нагрева воздуха до высоких температур дает возможность греть жидкость генератором с ручным приводом 45 (фиг. 24). Генератор располагают в корпусе емкости 46 с зазором 47. Конструкция генератора позволила осуществить и термообработку материала. Для этого в торце ротора устраивают герметизированный загрузочный люк 48 (фиг. 25) и такой же люк 48 без герметизации в торце статора 9. Более того, термообработка возможна и в вакууме, если статор выполнен герметично замкнутым, его люк 48 герметизирован, а из камеры вакуум-насосом удален воздух. На фиг. 26 изображен испытательный стенд генератора с ручным приводом 45 для первичного определения характеристики экспериментального устройства. Манометр, термометр и тахометр условно не показаны. Впускной клапан 69 и предохранительный 70 показаны на фиг. 1. Примеры конкретного выполнения одновременного использования нескольких нагревателей Для воздушного обогрева производственной или жилой площади использована группа нагревателей 1 расположенных в камере нагрева 49 с термоизоляцией 26 (фиг. 27). Принудительная циркуляция осуществлена вентиляторами 50 через воздуховод 51 с батареями 52, установленными на обогреваемой площади 53. Группа нагревателей 1 использована для нагрева жидкости в емкости 54 (фиг. 28). Камера нагрева 55 устроена с термоизоляцией 26. Для нагрева воды до стадии парообразования использована емкость 56 (фиг. 29), а нагреватель 1 или группа нагревателей установлены в камере нагрева 57, с термоизоляцией 26. Для тепловой обработки материала, например для сушки железобетонных конструкций, предусмотрен вариант размещения группы нагревателей в подземной камере 58 (фиг. 30) с решетчатым верхом 59 для выхода воздуха на верх (или через воздуховоды) в закрытое помещение 60. По схеме подогрева группой нагревателей, расположенных в камере нагрева 61 (фиг. 31), осуществлен подогрев взлетно-посадочной полосы аэродрома через воздуховод 62, уложенный под полосой. Спаренные нагреватели могут работать и на одном валу на шарнирах 4 (фиг. 32). На фиг. 33 показана конструкция генератора 1, у которого диаметр ротора 1 меньше его ширины. Целесообразность использования такого соотношения определяется экспериментом. На фиг. 34 показана схема, по которой решаются некоторые варианты работы энергоустановки со взаимодействующими механизмами. Позиции: 1 - винтовой или другой насос с электродвигателем. 2 - вал гравитационного привода с закрепленными на тросе емкостью для воды и противовесом. 3 - инерционный аккумулятор механической энергии. 4 - емкость для парообразования. 5 - паровая турбина. 6 - электрогенератор. Предусмотрена автоматизация взаимодействия механизмов, или использованы механические ручные переключатели. Вариант первый. Использован только 1-2-3 для привода аэродинамического теплогенератора Вариант второй. Для выработки толь1-2-3-4 ко пара Вариант третий. Для выработки элек1-2-3-4-5-6 троэнергии через паровую турбину и электрогенератор Вариант четвертый. Для выработки 1-2-3-6 электрогенератором энергии На фиг. 35 - работа механизмов привода во взаимодействии с насосом 63. В исходном положении (показано сплошными линиями) изображены застопоренная емкость для воды 64, внизу противовес 65. И емкость и противовес подвешены на шкивах 66, вала 67, посредством троса 68. Емкость 64 наполняется определенным объемом воды, затем стопор освобождает ее и она, (показало пунктиром) при достижении места срабатывания механического устройства для открытия днища емкости, сбрасывает воду в колодец, днище под действием возвратной пружины закрывается. Противовес 65 на момент сброса воды уже достиг верхнего положения. После сброса воды порожняя емкость стала легче противовеса и потому она поднимается вверх, где и становится на стопор. По части конкретного выполнения можно привести ряд других решений, которые вытекают из принципиальной конструкции предлагаемого устройства со взаимодействующими механизмами, хотя это больше относится к конструкторской и проектной работе. Однако приводятся несколько решений в качестве исходных для такого конструирования. Так, в колодце устраивают вертикальные направляющие для опускаемой емкости 64 (фиг. 36). Направляющие выполнены с пазом для свободного скольжения выступов закрепленных на верху и внизу емкости. Вместо троса использована достаточной ширины лента, выполненная из высокопрочного материала с капроновым кордом. В местности с низкими температурами и, если установка расположена в неотапливаемом помещении, в целях предотвращения замерзания верхних слоев воды в колодце, нижние его кольца 72 выполнены из токопроводящего бетона (давняя разработка Московского НИИ бетона). Потребляемая энергия незначительна, так как требуемый нагрев нижних колец резервуара в среднем до 1012°С. Ряд конструкторских решений можно осуществить и по емкости для воды 64. Для сброса воды на определенной глубине колодца, дно цилиндрической емкости должно открыться, а затем закрыться. 7 29595 Для этого, к нижней части емкости одним концом закреплены до окружности пружины 73, работающие на растяжение (фиг. 37). Другие концы пружины закреплены к отдельно выполненному конусообразному днищу 74 емкости 64. По периметрам днища и низа емкости устроены упругие износостойкие прокладки. Плотность прилегания днища обеспечена равномерным натяжением пружин. Пружины 73 подобраны с таким расчетом, чтобы они выдерживали давление дозированного объема воды, а от превышения этого давления отходили бы от низа емкости открывая выход для сброса воды. Срабатывание такого механизма, в момент сброса воды в колодец осуществлено посредство противовеса 65, у которого верх снабжен пружинами 75 (фиг. 39), работающими на сжатие. Ме ханизм сброса воды работает следующим образом. Противовес 65 поднялся в верхнее положение и вошел в мягкое соприкосновение с ограничителем высоты подъема 76 (фиг. 40) и застопорился. И в это т момент емкость 64 достигла места сброса воды. Застопоренный противовесом 65 вал 67 застопорил и опускаемую емкость 64. Вода в емкости, обладая инерцией преодолеет силу сопротивления пружин 73 и днище 74 отойдет от емкости 64 на определенное расстояние ограниченное стопорами 77, жестко закрепленными внизу емкости по окружности. Стремительному освобождению емкости от воды (примерно до 5 сек. для 250-300 литров) способствуе т конусообразность днища, подвижность (текучесть) воды и, главное - сила инерции, которая не позволит закрыться днищу до полного сброса воды. Возможны и другие варианты. Изображенная на фиг. 36 эстакада 71 выполнена в целях уменьшения глубины колодцев и удобства те хнического обслуживания механизмов. (Предусмотренные для емкости направляющие 78 изображены на фиг. 41). Эстакада может быть устроена и без колодцев, если нет условий для их устройства, например - вечная мерзлота грунта или высокий уровень грунтовых вод. Техническое решение позволяет приводу вала 67 установки работать в такте с приводом вала другой такой же установки или, в тактах с несколькими установками взаимодействующими с резервуаром для воды, снабженного дозаторами и распределителями ее в равных объемах по емкостям 64. Технико-экономическая или иная эффективность По сравнению с устройством аналогичного назначения (прототип), предлагаемая энергоустановка с приводом обеспечивает повышение тепловой мощности аэродинамического нагревателя, снижение потребляемой энергии за счет использования взаимодействующих механизмов в гравитационном приводе вала, и позволяет более широко использовать установку в области энергетики. Определить экономическую эффективность энергоустановки сложно. Приводится пример и подчеркиваются некоторые особенности в устройстве. Сотрудники вновь созданного Восточного отделения в г. Горловке, НИ проектно-конструкторского института нетрадиционной энергетики в интервью газете "Вечерняя Горловка", от 3 марта 1995 г. заявили, что основное направление в нашей работе в настоящем - внедрение тепловых насосов, с помощью которых, затратив 1 квт электрической мощности можно получить 3-4 квт тепловой энергии. Значит такое возможно при переходе одного вида энергии в другой вид. Но посредством предлагаемого устройства можно выработать тепловую или электрическую энергию многократно превышающую энергию затраченную на подъем насосом воды из глубины колодца на высоту, а это противоречит законам физики. Однако, возможность взаимодействия водяного насоса с валом гравитационного привода, возможность передачи выработанной энергии инерционному аккумулятору механической энергии, способному накопить, а затем постепенно передать эту энергию другому механизму – опровергнуть нельзя, как и нельзя опровергнуть работоспособность устройства. Здесь нет никаких противоречий с физикой. Подчеркиваются задействованные взаимосвязанные признаки в механизме устройства. 1. Аэродинамический теплогенератор – статическое избыточное давление воздуха в герметически замкнутом роторе. 2. Инерция аккумулятора механической энергии. 3. Сила гравитации при опускании груза и, главное самосброс этого груза и подъем силой гравитации освободившейся от груза емкости. 4. Подвижность (текучесть) воды, используемой в качестве груза. 5. Водяной насос для подъема воды на вакуумметрическую высоту всасывания. На фиг. 42 изображена принципиальная схема примера возможности использования устройства на случай отсутствия электроэнергии для привода водяного насоса. Где на эстакаде резервуар 79 для воды, водяной насос 63, инерционный аккумулятор энергии 80, повышающий обороты редуктор 83, груз или клеть 81, подвешенная на трос на валу 83 с противовесом 65 на шкивах 66. Работа. Вариант 1, без противовеса 65. Грузоподъемным механизмом поднимают на высоту груз 81, который затем опускаясь приведет во вращение вал 82. Вариант 2, с противовесом 65. Человек входит с эстакады в клеть 81, которая затем опускаясь под силой тяжести его приведет во вращение вал 82. Противовес 65 возвратит клеть в исходное положение, так как клеть выполненная из легкого материала легче противовеса. Неоднократная работа по таким вариантам обеспечит наполнение резервуара водой. Источники информации 1. A.c. СССР № 688790, F24Н3/02, 1972 г. БИ № 36. 2. А.с. СССР № 775561, F27В7/00, 1980 г. БИ № 40. 3. А.с. СССР № 209512, МПК С21, 1963 г. (прототип). 4. Е.Г. Шадек. Заметка в журнале ИР, № 2, 1988 г., с. 23. 5. Е.Г. Шадек. Журнал ИР, № 2, 1991 г. с. 23. 8 29595 6. С.А. Харланов, В.А. Степанов. Монтаж системы вентиляции и кондиционирования воздуха. М. "Высшая школа" 1975 г. с. 10, 11, 17. 7. Н.С. Аржаников, Г.С. Садеков. Аэродинамика больших скоростей. Изд. "Высшая школа", 1965 г. с. 430, 431. 8. Рециркуляционные нагревательные установки типа ПАП, часть 1, НИИ ИНФОММТЯЖМАШ, 8-69-14, М. 1969 г. с. 3, 17. 9. А.А. Смирнов, В.А. Додонов. Ручные машины для строительных работ. Часть 2. Монтажные и специальные работы. М. Стройиздат, 1989г. с. 129. 10. Журнал ИР, № 7, 1989 г. с. 27. Институт предлагает. 11. Л.А. Цыбин, И.Ф. Шанаев. Гидравлика и насосы. М. "Высшая школа", 1976 г. с. 249251, 241. 12. А.с. СССР. № 1206474. МКИ Г 03 9/00. БИ № 3, 1986 г. 13. Журнал ИР, № 4, 1972 г. с. 34-36. Фиг. 1 Фиг. 2 Фиг. 3 Фиг. 4 Фиг. 5 Фиг. 6 Фиг. 7 9 29595 Фиг. 8 Фиг. 10 Фиг. 13 Фиг. 9 Фиг. 11 Фиг. 12 Фиг. 14 Фиг. 15 10 29595 Фиг. 16 Фиг. 20 Фиг. 23 Фиг. 17 Фиг. 18 Фиг. 21 Фиг. 24 11 Фиг. 19 Фиг. 22 Фиг. 25 29595 Фиг. 28 Фиг. 26 Фиг. 30 Фиг. 34 Фиг. 27 Фиг. 31 Фиг. 29 Фиг. 32 Фиг. 35 12 Фиг. 33 Фиг. 36 29595 Фиг. 37 Фиг. 40 Фиг. 38 Фиг. 41 Фиг. 39 Фиг. 42 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2002 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 35 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 13