Пристрій для нагрівання рідини
Формула / Реферат
1. Пристрій для нагрівання рідини, що містить нагрівальний елемент, який складається із статора з циліндричною порожниною, призначеною для прокачування через неї рідини, та вставленого з зазором у цю порожнину ротора-кавітатора з можливістю його обертання і виконаного у вигляді від одного до п'яти дисків, насаджених на вал із зазором між ними, а по периферії кожного диска у його торцях виконані заглиблення, а також насос, призначений для прокачування через нагрівальний елемент води, вхід насоса і вихід нагрівального елемента забезпечені патрубками для їх підключення трубопроводами, відповідно, до входу і виходу ємності споживача з можливістю утворення замкнутого контуру, а трубопровід забезпечений вентилем, який відрізняється тим, що вісь ротора-кавітатора розташована вертикально, а пристрій доповнений рушієм.
2. Пристрій для нагрівання рідини за п. 1, який відрізняється тим, що рушій виконаний у вигляді електричного асинхронного двигуна.
3. Пристрій для нагрівання рідини за п. 1, який відрізняється тим, що рушій виконаний у вигляді електричного синхронного двигуна.
4. Пристрій для нагрівання рідини за п. 1, який відрізняється тим, що рушій виконаний у вигляді двигуна внутрішнього згорання, дизеля чи турбодвигуна.
Текст
Реферат: UA 97718 U UA 97718 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі теплотехніки, зокрема до пристроїв для одержання тепла, що утворюється за рахунок використання ефекту кавітації, і може бути використана в системах водяного опалення виробничих і житлових помешкань. Найбільш близьким аналогом до корисної моделі є пристрій для нагрівання рідини, що містить нагрівальний елемент, який складається із статора з циліндричною порожниною, призначеною для прокачування через неї води, та вставленого з зазором у цю порожнину ротора-кавітатора з можливістю його обертання і виконаного у вигляді щонайменше двох дисків, насаджених на вал із зазором між ними, по периферії кожного диска з боку його циліндричної поверхні виконані рівномірно розташовані по колу заглиблення, а також насос, призначений для прокачування через нагрівальний елемент води, вхід насоса і вихід нагрівального елемента забезпечені патрубками для їх підключення трубопроводами, відповідно, до входу і виходу ємності споживача з можливістю утворення замкнутого контуру, а трубопровід забезпечений вентилем [Патент України на корисну модель № 36062, МПК 6 F24J 3/00, Опубл. 10.10.2008, бюл. № 19]. В описаному пристрої використовують ефект кавітації, який виникає за рахунок електронних процесів у атомах. При цьому значення одержуваної теплової енергії може перевищувати значення енергії, яку витрачають на обертання ротора-кавітатора. Найближчий аналог має недоліки, це недостатній ресурс через значний і нерівномірний знос підшипників, що пов'язане з горизонтальним розташуванням осі і великою швидкістю обертання ротора-кавітатора та направленої перпендикулярно вниз до осі обертання ротора-кавітатора силу гравітації. В основу корисної моделі поставлена задача створення такого пристрою для нагрівання рідини, який би мав більший ресурс за рахунок створення умов для самоцентрування осі ротора-кавітатора і забезпечення рівномірного зносу підшипників та збільшення отриманої корисної енергії. Поставлена задача вирішується тим, що пристрій для нагрівання рідини, містить нагрівальний елемент, який складається із статора з циліндричною порожниною, призначеною для прокачування через неї води, та вставленого з зазором у цю порожнину ротора-кавітатора з можливістю його обертання і виконаного у вигляді щонайменше двох дисків, насаджених на вал із зазором між ними, по периферії кожного диска з боку його циліндричної поверхні виконані рівномірно розташовані по колу заглиблення, а також насос, призначений для прокачування через нагрівальний елемент води, вхід насоса і вихід нагрівального елемента забезпечені патрубками для їх підключення трубопроводами, відповідно, до входу і виходу ємності споживача з можливістю утворення замкнутого контуру, трубопровід забезпечений вентилем, згідно з корисною моделлю, вісь ротора-кавітатора розташована вертикально у опорних підшипниках, а пристрій доповнений рушієм. Згідно з корисною моделлю, привід виконаний у вигляді електричного асинхронного двигуна. Згідно з корисною моделлю, привід виконаний у вигляді електричного синхронного двигуна. Згідно з корисною моделлю, привід виконаний у вигляді двигуна внутрішнього згорання, дизеля чи турбодвигуна. Осі ротора-кавітатора, вала рушія і вала насоса можуть бути встановлені співвісно на вертикальній осі. Пропонована конструкція, завдяки вертикальному розташуванню на одній вертикальній осі валів рушія, ротора-кавітатора та насоса створює умови для їх самоцентрування за рахунок використання відцентрових сил, які виникають під час обертання ротора-кавїтатора. Застосування різних видів рушіїв у пропонованій конструкції розширює її технологічні можливості щодо автономності її використання в залежності від джерела енергії і умов підтримання рушієм високої швидкості - від 2000 до 6000 обертів за хвилину та підвищення основного показника ефективності кавітаційних теплогенераторів - коефіцієнта перетворення енергії. Корисна модель пояснюється кресленням, де показана схема пристрою для нагрівання. Пропонований пристрій для нагріву рідини містить нагрівальний елемент, що складається з циліндричного корпуса 1 статора, виконаного з відрізка сталевої труби, до нижньої основи якого прикріплені ніжки з отворами під болти для кріплення всього пристрою до фундаменту /не показано/. З торців корпус статора 1 закритий сталевими кришками 2, притиснутими через гумові або тефлонові джгути ущільнення 3 за допомогою стягуючих шпильок 4. У центральні отвори кришок 2 вставлені і приварені герметичним швом чопи 5, які служать опорами для опорних підшипників 6, на яких установлений сталевий вал 7. Він ущільнений сальниками 8, що притиснені стаканами 9 за допомогою пружин 10. На вал 7, який має шпонку 11, насаджені металеві диски ротора-кавітатора 12 з однаковими зазорами /інтервалами/ (5-25 мм) між їх периферійними частинами. Зазори між дисками ротора-кавітатора 12 забезпечуються чопами 1 UA 97718 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 13. Диски ротора-кавітатора 12 і чопи 13 стиснуті в пакет за допомогою гайки 14 і шайби 15. Ззовні підшипники 6 закриті кришками 16, в одній з яких є центральний отвір для вала 7, кінець якого виступає за кришку і має посадкове місце для кріплення муфти, за допомогою якої його приєднують до вала рушія -асинхронного чи асинхронного електричного двигуна, або двигуна внутрішнього згорання /не показано/, призначеного для обертання вала 7. Діаметр дисків ротора-кавітатора 12 вибирають у залежності від марки металу, із якого виготовлені диски, і від максимальної швидкості обертання вала 7, що розвивається використовуваним рушієм, з тим, щоб максимальні напруги розтягу, що виникають у металі диска ротора-кавітатора 12 від дії відцентрових сил, не перевищували границі міцності для використаного матеріалу диска. У той же час рекомендується досягати при роботі пристрою гранично допустимих напруг для вибраного матеріалу дисків ротора-кавітатора 12. Тоді робота пристрою є найбільш ефективною. Кількість дисків ротора-кавітатора 12 у пакеті, що складає ротор, залежить від потужності виду рушія (двигуна), що приводить вал 7 в обертання, і вибирається тим більшою, чим потужнішим є рушій. Як приклад, як рушій застосований трифазний синхронний електричний двигун [інформація з сайту http://opticstoday.com/katalog-statej/stati-naukrainskom/elementi-ta-pristroi-sistem-upravlinnya-avtomatiki/sinxronni-mashini/princip-dii-trifaznixsinxronnix-dviguniv.html]. Кількість дисків 12 ротора-кавітатора не повинна бути меншою за два, оскільки при використанні одного диска втрачаються переваги запропонованого пристрою порівняно з традиційним пристроєм для нагрівання води, що має один монолітний ротор. Найбільш економічно обґрунтованим є кількість дисків ротора-кавітатора 12, що дорівнює п'яти. Зазор між дисками ротора-кавітатора 12 і внутрішньою поверхнею циліндричної поверхні статора 1 складає 0,3-0,7 мм. З боку зовнішньої (циліндричної) поверхні у кожному диску 12 виконано множину циліндричних заглиблень 17 діаметром d1=5-20 мм. Заглиблення 17 мають глибину від 0,5 до 1,0 їхнього діаметра d1 і виконані свердлінням або електроерозійною обробкою. Ці заглиблення 17 розташовані рівномірно по колу кожного диска 12 із кроком між заглибленнями, що складає (2,5-3,0)d1 діаметра заглиблення. У проміжках між цими заглибленнями виконані (свердлінням або електроерозійною обробкою) наскрізні отвори 18, розташовані у торцях кожного диска 12 і віддалені від його краю на відстань (2,0-2,5)d2, де d2 діаметр цих отворів, який вибирають в межах від 5 до 25 мм. У верхній частині кришок 2 є різьбові отвори 19, в які вгвинчують штуцери трубопроводів для подачі і відводу води, яку нагрівають у пристрої /не показано/. Окрім цього, пристрій з'єднаний з ємністю-накопичувачем, що забезпечена вентилями на її вході і на виході /не показано/, призначеною для попереднього нагрівання рідини до досягнення нею заданої температури перед поданням рідини до споживача тепла. Ззовні пристрій захищений кожухом 20, на поверхні якого нанесений шар звукопоглинального матеріалу, виконаний у вигляді ультратонких рублених базальтових волокон частково заглиблених у шар основи - епоксидної смоли із високим вмістом пластифікатора, нанесеної на поверхні кожуху 20 /не показано/. Товщина такого шару складає у середньому 0,8-1,3 мм. Окрім згаданого, як шар звукопоглинального матеріалу можуть бути використані: кремнієорганічне покриття, стверділий шар епоксидної смоли, нанесеної на поверхню корпусу, базальтові волокна, або комплексна конструкція із згаданих матеріалів. Пристрій забезпечений також насосом /не показаний/, призначеним для прокачування через нагрівальний елемент води. Вхід насоса і вихід нагрівального елемента забезпечені патрубками для їх підключення, трубопроводами, забезпеченими вентилями, відповідно, до входу і виходу ємності споживача /не показано/ з можливістю утворення замкнутого контуру. Корисна модель працює наступним чином. У один з отворів 19 у кришці 2 подають від насоса по трубопроводу, приєднаному до цього отвору воду. Надають дискам ротора 12 обертального руху. Воду прокачують по замкнутому контуру до досягнення нею заданої температури. Після цього за допомогою вентилів гарячу воду подають до споживача тепла. У процесі роботи рушій (електромотор, двигун внутрішнього згорання, турбодвигун, дизель або ін.) обертає вал 7 з дисками 12 ротора. Чим вища швидкість обертання, тим вища ефективність роботи пропонованого пристрою і тим швидше здійснюється нагрівання води у ньому. Максимальна швидкість обертання обмежена можливостями використовуваного рушія і міцністю дисків ротора 12. Вода, яку подають через отвір 19 до порожнини пристрою, надходить у зазор між внутрішньою поверхнею статора 1 і дисками ротора 12. При цьому частина потоку води протікає через зазор між поверхнями ротора і статора, а інша частина - через наскрізні отвори 18 у дисках ротора 12. При обертанні ротора відбувається завихрення води у цих отворах, а також у заглибленнях 17 і при цьому в них утворюються ультразвукові коливання. При підвищенні швидкості обертання дисків 12 ротора починається процес кавітації на краях цих отворів і заглиблень, а завдяки розташуванню вісі 2 UA 97718 U 5 валу 7 ротора-кавітатора вертикально відбувається безперервне під час обертання дисків 12 ротора самоцентрування вала 7 за рахунок відцентрової сили, яка виникає під час обертання ротора-кавітатора і яка підтримує постійне номінальне значення навантаження на опорні підшипники, що дозволяє зменшити їх знос і збільшити ресурс пристрою в цілому. Також, завдяки наявності у конструкції насоса і можливості створення замкнутого контуру для води, корисна модель дозволяє зменшити витрати води і одночасно є мобільним. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 10 15 20 25 1. Пристрій для нагрівання рідини, що містить нагрівальний елемент, який складається із статора з циліндричною порожниною, призначеною для прокачування через неї рідини, та вставленого з зазором у цю порожнину ротора-кавітатора з можливістю його обертання і виконаного у вигляді від одного до п'яти дисків, насаджених на вал із зазором між ними, а по периферії кожного диска у його торцях виконані заглиблення, а також насос, призначений для прокачування через нагрівальний елемент води, вхід насоса і вихід нагрівального елемента забезпечені патрубками для їх підключення трубопроводами, відповідно, до входу і виходу ємності споживача з можливістю утворення замкнутого контуру, а трубопровід забезпечений вентилем, який відрізняється тим, що вісь ротора-кавітатора розташована вертикально, а пристрій доповнений рушієм. 2. Пристрій для нагрівання рідини за п. 1, який відрізняється тим, що рушій виконаний у вигляді електричного асинхронного двигуна. 3. Пристрій для нагрівання рідини за п. 1, який відрізняється тим, що рушій виконаний у вигляді електричного синхронного двигуна. 4. Пристрій для нагрівання рідини за п. 1, який відрізняється тим, що рушій виконаний у вигляді двигуна внутрішнього згорання, дизеля чи турбодвигуна. Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3
ДивитисяДодаткова інформація
Автори англійськоюProkofiiev Vadym Pavlovych
Автори російськоюПрокофьев Вадим Павлович
МПК / Мітки
МПК: F24J 3/00
Мітки: рідини, нагрівання, пристрій
Код посилання
<a href="https://ua.patents.su/5-97718-pristrijj-dlya-nagrivannya-ridini.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Пристрій для нагрівання рідини</a>
Попередній патент: Знімний дах залізничного вантажного транспорту
Наступний патент: Протиобліднювальна рідина для наземної обробки літаків “northern guard ii”
Випадковий патент: Спосіб лікування струсу головного мозку