Резонансний насос-теплогенератор

Резонансний насос-теплогенератор, що складається з корпусу з патрубками для всмоктування та нагнітання нагрітої рідини, корпусів камер зниженого тиску та нагнітання, резонансних дисків, ротора у вигляді одноступеневої з двобічним підходом потоку турбіни, лопаті якої мають кут установлення j = 80° , з перегородкою, що ділить його на дві рівні половини, розташованого у середині корпусу між резонансними дисками, які мають всмоктувальні та нагнітаючі отвори і з'єднані з корпусами камер зниженого тиску і нагнітання, периферійні частини лопатей більше віддалені у радіальному напрямку, ніж кромки нагнітальних отворів, який відрізняється тим, що у внутрішній порожнині корпусу коаксіально ротору встановлено статор з обмоткою, яка приєднана до мережі U 2 (19) 1 3 рення резонансного насоса-теплогенератора, в якому завдяки додатковому введенню в нього статора з обмоткою, феромагнітного порожнистого циліндра з крізними отворами, радіальним, аксіальним і тангенціальним каналам у корпусі, немагнітній гільзі, основним і додатковим трубам Вентурі, центруючим конусам, заспокоювачам, колектору та додатковому нагнітальному патрубку досягається підвищення процесу генерації тепла і коефіцієнта корисної дії теплогенератора. Поставлена задача досягається тим, що в резонансний насос-теплогенератор, що складається з корпуса з патрубками для всмоктування та нагнітання нагрітої рідини, корпусів камер зниженого тиску та нагнітання, резонансних дисків, ротора у вигляді одноступеневої з двобічним підходом потоку турбіни, лопаті якої мають кут установлення j = 80° , з перегородкою, що ділить його на дві рівні половини, розташованого у середині корпуса між резонансними дисками, які мають всмоктувальні та нагнітаючі отвори, і з'єднані з корпусами камер зниженого тиску і нагнітання, переферійні частини лопатів більш віддалені у радіальному напрямку, ніж кромки нагнітальних отворів, згідно корисної моделі, у внутрішній порожнині корпуса коаксіально ротору встановлено статор з обмоткою, яка приєднана до мережі змінного струму, і немагнітною гільзою, в ротор встановлено порожнистий феромагнітний циліндр з крізними отворами, який по внутрішній поверхні з'єднаний з переферійними частинами лопатів і перегородки, в корпусі рівномірно по колу виконані радіальні, аксіальні і тангенціальні канали, радіальні і тангенціальні канали розташовані в одній з торцевих частин корпуса і з'єднані з аксіальними каналами, в порожнині, яка утворена радіальними і аксіальними каналами, послідовно встановлені основні і додаткові труби Вентурі і заспокоювачі, торцеві частини радіальних каналів з боку ротора заглушені і містять у внутрішній порожнині центруючі конуси, а бокові стінки мають отвори, що з'єднують тангенціальні і радіальні канали, крізні отвори феромагнітного порожнистого циліндра з боку радіальних і тангенціальних каналів корпуса виконані з відстанню між центрами, рівною половині відстані між центрами входів тангенціальних каналів корпуса, з боку другої торцевої частини корпуса встановлено колектор у вигляді порожнистого тора та з'єднаний з ним додатковий нагнітальний патрубок, а в корпусі камер зниженого тиску і нагнітання рівномірно по колу виконані аксіальні канали, які з одного боку з'єднані з відповідними аксіальними каналами корпуса, а з другого - з колектором. На Фіг.1 схематично зображено повздовжній переріз резонансного насоса-теплогенератора, на Фіг.2 - поперечний переріз резонансного насосатеплогенератора, на Фіг.3 - ротор, на Фіг.4 - резонансний диск, на Фіг.5 - схема підключення резонансного насоса-теплогенератора до системи підігрівання рідини. Резонансний насос-теплогенератор складається з корпуса 1, статора 2 з обмоткою 3, немагнітної гільзи 4, ротора 5, який містить феромагнітний порожнистий циліндр 6, лопаті 7, перегородку 8 і крізні отвори 9, резонансних дисків 10 з всмок 43346 4 тувальними отворами 11 та нагнітальними отворами 12, корпусів 13 з ущільненнями 14, камер 15 зниженого тиску та нагнітання, патрубків всмоктування 16 і патрубків нагнітання 17 з потрійними патрубками 18 і вентилями 19. В корпусі 1 виконані аксіальні, радіальні і тангенціальні канали 20, 21, 22, а в одному з корпусів 13 камер зниженого тиску і нагнітання виконані аксіальні канали 23, що з'єднані з колектором 24, який має додатковий нагнітальний патрубок 25. В порожнині радіальних каналів 21 розміщені центруючі конуси 26, основні труби Вентурі 27, а в порожнині аксіальних каналів 20 встановлені додаткові труби Вентурі 28 і заспокоювачі 29. За допомогою трубопроводів 30 насостеплогенератор з'єднується з резервуаром 31, що містить рідину, яка підігрівається. Резонансні диски виконані дзеркально. З протилежних сторін від торців ротора до резонансних дисків примикають корпуса камер зниженого тиску і камер нагнітання. Всмоктувальні отвори 11 розташовані напроти камер зниженого тиску, нагнітальні отвори 12 - напроти камери нагнітання. Проміжок між ротором і резонансними дисками, а також між ротором і немагнітною гільзою складає 0,2-0,4мм. Резонансний насос-теплогенератор працює таким чином. Обмотка 3 статора 2 підключається до джерела змінного струму і створює обертове магнітне поле. Створені в масивній стінці вихрові струми розігрівають феромагнітний порожнистий циліндр 6 ротора 5. Одночасно при взаємодії обертового магнітного поля та вихрових струмів створюється електромагнітний момент, що діє на ротор 5, який в процесі обертання засмоктує рідину через вентиль 19 з резервуара 31. Рідина поділяється потрійним патрубком 18 на два рівних потоки і заповнює дві камери 15, що віднесені до складу зони зниженого тиску. Величина розрідження залежить від температури рідини, що підігрівається, і знаходиться у межах (0,8-0,3)*105 Па. При зниженні величини тиску нижче вказаного діапазону рідина інтенсивно закипає, утворюючи кавітаційні бульбашки. Завдяки зниженому тиску, що виникає за лопатями 7 ротора 5, суміш рідини і кавітаційних бульбашок, проходячи через всмоктувальні отвори 11 резонансних дисків, поділяється на безліч струменів. При збіганні торців лопатей 7 ротора 5 з всмоктувальними отворами 11 виникають гідравлічні удари, які викликають коливання резонансних дисків в осевому напрямку. Кожна лопать ротора, проходячи повз всмоктувальні отвори 11, послідовно відсікає від струменів частки, які під дією відцентрової сили відкидаються до зони підвищеного тиску. Зона підвищеного тиску, яка розташована між немагнітною гільзою 4 і ротором 5, заповнюється відкинутими частинами рідини. Величина підвищення тиску рідини достатня для подолання опору обертових лопатів ротора і рідина починає витискатись крізь нагнітальні отвори 12 резонансних дисків в камери нагнітання. В зоні підвищеного тиску відбувається виділення теплової енергії при схлопуванні (конденсації) кавітаційних бульбашок. Сумарні коливання рідини у зоні підвищення тиску, що спотворені кавітацією, гідравлічними 5 ударами при відсіканні лопатями 7 ротора 5 струменів рідини і кавітаційних бульбашок у зоні зниженого тиску, зводяться до резонансного режиму, при якому також відбувається виділення теплової енергії. Частина рідини з зони підвищеного тиску через крізні отвори 9 ротора потрапляє в тангенціальні канали 22 корпуса 1, де потоки рідини відцентровуються відносно осей радіальних каналів 21 і отримують вихровий характер руху за допомогою центруючих конусів 26. Відстань між центрами крізних отворів феромагнітного порожнистого циліндра 6 з боку тангенціальних каналів 22 та радіальних каналів 21 корпуса 1 вибрано рівною половині відстані між центрами входів тангенціальних каналів 22 корпуса 1 для забезпечення одночасного потрапляння рідини в тангенціальні канали 22. При вході у звужену область основних труб Вентурі 27 потоки гальмуються, а тиск в них зростає. Кавітаційні бульбашки, які потрапляють в область підвищеного тиску, схлопуються, що спричиняє локальний (точковий) нагрів пари усередині бульбашок до високих температур. В результаті змішування таких зон з загальною масою рідини температура останньої підвищується на декілька градусів. На виході основних труб Вентурі 27 швидкість потоку знову збільшується, а тиск зменшується. При цьому вихровий характер руху зберігається. В потоці рідини на зміну схлопнуших бульбашок, що віддали своє тепло, з'являються 43346 6 нові маси каверн з утворенням кавітаційних стовпів у аксіальних каналах 20 корпуса 1. Процес повторюється, забезпечуючи подальше підвищення температури рідини при проходженні додаткових труб Вентурі 28. Заспокоювачі 29 забезпечують перетворення вихрових потоків рідини в аксіальних каналах у ламінарні, які об'єднуються у колекторі 24 і далі через додатковий нагнітальний патрубок 25 рідина потрапляє в резервуар 31. Резонансний насос-теплогенератор володіє поліфункціональними властивостями: електричного двигуна; насоса; нагрівача і теплогенератора. Рідина за цикл проходження її через резонансний насос-теплогенератор підігрівається також за рахунок охолодження ротора і статора, оскільки основні електричні і магнітні втрати в роторі і статорі перетворюються в тепло, яке відбирається рідиною при її охолодженні. Оскільки темп нагріву рідини значно підвищується за рахунок додаткової теплової енергії активних частин статора і ротора, а також спотворення вихрових кавітаційних потоків в радіальних і аксіальних каналах корпуса, рівень тиску, при якому створюються кавітаційні каверни, цикл від циклу збільшується. Це, в свою чергу, знижує енергозатрати на утворення кавітаційного процесу. Таким чином, запропонована корисна модель дозволяє підвищити коефіцієнт корисної дії резонансного насоса-теплогенератора та інтенсивність процесу генерації теплової енергії. 7 43346 8 9 Комп’ютерна верстка Л. Купенко 43346 Підписне 10 Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601