Багатоступеневий генератор тепла і обертального руху

Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

1. Багатоступеневий генератор тепла і обертального руху, що містить циліндричний резервуар, розміщений в ньому конічний ротор, заповнений лопатками, розміщеними по гвинтовій лінії, циліндричну камеру з встановленими на її периферії реактивними соплами, з'єднану з широкою частиною конічного ротора, теплообмінник і насос, який відрізняється тим, що вал насоса з'єднаний муфтою з валом ротора генератора і з валом електродвигуна-електрогенератора, всмоктуючий патрубок насоса з'єднаний з всмоктуючою лійкою в днищі резервуара генератора, до лійки всередині резервуара підведена вертикальна труба з соплом у нижній частині, з'єднана з паровим простором резервуара в верхній частині, резервуар і ротор розміщені вертикально, нагнітаючий патрубок насоса з'єднаний з теплообмінником-бойлером системи опалювання, а теплообмінник з'єднаний з всмоктуючим патрубком ротора генератора I-ого ступеня, ротор I-ого ступеня має конічну форму з конусністю більше 15°, верхня частина його ширшої частини з'єднана з циліндричною камерою, на периферії цієї камери розміщені реактивні сопла з загнутими проти напряму обертання кінцями, причому при напрямку реактивних сопел справа-вперед-наліво гвинтові канали ротора I-ого ступеня утворюють правогвинтову систему, співвісно з конічним ротором I-ого ступеня на його бічній поверхні закріплені ротори II-ого, III-ого і т.д. ступенів, подібної з ротором I-ого ступеня будови, гвинтові лопатки яких утворюють лівогвинтову систему, а на відміну від ротора I-ого ступеня їх співвісно розміщені патрубки занурені в рідинний простір резервуара генератора, на рівні реактивних сопел роторів всіх ступенів розміщені зубчаті вінці статора, закріплені в резервуарі, паровий простір резервуара з'єднаний з камерою змішування парорідинного ежектора, до сопла ежектора підведена рідина від напірного трубопроводу насоса, а вихід з ежектора з'єднаний з всмоктуючим патрубком генератора.

2. Генератор за п. 1, який відрізняється тим, що зубці зубчатих вінців статора, що оточують реактивні сопла роторів всіх ступенів, розміщені до сопел із зазором, більшим за 1 мм, і спрофільовані таким чином, щоб осьові лінії сопел були перпендикулярні до площини зубця, спрямованого до сопла, при будь-якому куті повороту ротора, а протилежні сторони зубців спрямовані в напрямку осьових ліній сопел; крок, з яким розміщені зубці на зубчатому вінці, визначають з співвідношення, де u=pDn - колова швидкість ротора, f - частота коливань струменя, що виходить із сопла.

3. Генератор за пп. 1, 2, який відрізняється тим, що реактивні сопла на периферії циліндричних камер роторів всіх ступенів розміщують під кутом 10-12° між осьовою лінією виходу сопла і дотичною до кола розміщення сопел.

4. Генератор за пп. 1-3, який відрізняється тим, що гвинтові лопатки роторів всіх ступенів розміщені всередині роторів під кутом нахилу до горизонтальної площини, який визначають співвідношенням:

,

де h - постійний крок гвинта; D - змінний по висоті конічної частини діаметр ротора; aатаки=2÷11° - кут атаки, причому у всмоктуючій частині конічного ротора кут нахилу лопаток до горизонтальної площини вибирають в межах 40-45°, а на виході лопаток з конічної частини в циліндричну камеру - 10-12°.

5. Генератор за пп. 1-4, який відрізняється тим, що колова швидкість обертання ротора і напір насоса повинні бути узгоджені співвідношеннями:

wcosb-u=Dw ³20м/с;

,

де w - швидкість витікання струменя з реактивних сопел; b=10¸12° - кут нахилу осьових ліній сопел до дотичних до кола розміщення сопел; u=pDn – колова швидкість ротора; D - його діаметр; n - число обертів за 1 с; Н - напір насоса; g=9,81 м/с2 - прискорення тяжіння; j - коефіцієнт витікання рідини з сопел.

6. Генератор за пп. 1-5, який відрізняється тим, що кавітаційна міцність робочої рідини та її робоча температура в резервуарі генератора повинні відповідати умовам:

;

R-Rк=D³10 мм;

sк=sк(t),

де sк - кавітаційна міцність рідини при робочій температурі t; g - питома вага рідини (технічна система одиниць); g=9,81 м/c2; w=2pn - кутова швидкість ротора; Rк - радіус каверни, що утворюється відцентровою кавітацією всередині роторів всіх ступенів при виході конічної частини ротора в циліндричну;  - найбільший радіус конічної частини ротора при з'єднані її з циліндричною частиною.

7. Генератор за пп. 1-6, який відрізняється тим, що реактивні сопла на периферії циліндричних камер роторів встановлені з можливістю їх повороту на 180° і зміни напрямку обертання ротора.

8. Генератор за пп. 1-7, який відрізняється тим, що для забезпечення роботи в оптимальному режимі система електроживлення електродвигуна обладнаний тиристорним керуванням числа обертів по максимуму виробленої енергії обертання, при цьому оптимальне число обертів ротора визначають з умов:

 при умові ,

де  - сума всіх складових енергії (потужності), що повертається ротором.

~(w·cosb-u)×u;

,

звідки:

,

при цьому

,

що задовольняє умову максимуму .

9. Генератор за пп. 1-8, який відрізняється тим, що насос генератора з'єднаний додатковим байпасним (обвідним) трубопроводом, який з'єднує всмоктуючий і нагнітаючий патрубки насоса, а на всмоктуючому патрубку встановлений трубопровід для спуску рідини з насоса, електродвигун переводиться в режим роботи електрогенератора.

Текст

Корисна модель відноситься до способів вироблення енергії і генераторів, що їх здійснюють і на яких буде здійснюватись енергетика в майбутньому, і може застосовуватись в енергетиці, різних галузях промисловості для ведення технологічних процесів, в комунальному господарстві для автономних систем вироблення електроенергії і опалювання, на транспорті при створенні рушійних двигунів транспортних засобів. Корисну модель спрямовано не на створення найбільших можливостей вироблення тепла, а на створення найбільшої кількості надлишкової енергії обертального руху, яка легко перетворюється в електроенергію. Відомі способи і пристрої вироблення теплової енергії вихровим потоком і роторними теплогенераторами, які висвітлено в літературі і патентах [6, 7, 8, 10, 16, 18, 20, 21, 31, 32, 33, 34, 35]. Проте всі ці способи та принципи, що їх реалізують, потребують зовнішньої енергії обертання, виробляють тільки теплову енергію і не виробляють енергії механічного обертання та електричної енергії. Це являється основною відмінною ознакою, що відрізняє їх від даного патенту. Спільною ознакою цих способів і пристроїв, які співпадають з ознаками заявляємого генератора різні. В роботах [6, 7, 8] описано, як утворюється теплова енергія у вихровому потоці, який генерується обертальним рухом рідини або газу, які нагнітаються в трубу зовнішнім джерелом. В заявляємому способі вихровий потік генерується в роторі за рахунок його самообертання, яке досягається реакціями реактивних струменів, спрямованих проти напряму обертання ротора, створенням кавітаційної порожнини кавітацією, рушійною силою Коріоліса, що виникає за рахунок конусності вихрового руху в потоці, який створює радіальну складову швидкості рідини. В патентах Кладова А.Ф. [10, 18, 20] ротор, який обов'язково необхідно весь час обертати електромотором, нагріває рідину шляхом створення вихрового потоку лопатками робочих коліс насосу, оздобленими перфорованими кільцями, і внаслідок пульсацій потоку при перекриванні отворів перфорованих кілець, встановлених у статорі і роторі при його обертанні. В заявляємому генераторі обертання ротора електромотором потрібне в основному при запуску генератора, а в подальшому процесі сам ротор розвиває достатню потужність як для обертання, так і для вироблення механічної енергії обертання, що легко перетворюється на електричну оберненням електромотора насоса на електрогенератор, і, крім того, виробляється і теплова енергія. Численні патенти Потапова Ю.С. з різними співавторами [23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 34, 35] висвітлюють два способи створення теплової енергії: у вихровій трубі [5, 7, 8], де вихровий рух рідини, що породжує кавітацію, створюється зовнішнім насосом, робота якого необхідна постійно; і другий спосіб вироблення теплової енергії кавітацією, яка створюється вихровим рухом рідини, зумовленим обертанням ротора і пульсаціями від перекривання отворів у дисках ротора або кавітацією в заглибинах на роторі, причому ротор увесь час роботи теплогенератора обертається електромотором; ніякого повернення енергії обертового руху ні в одному, ні в другому способах і пристроях немає. В заявляємому генераторі затрачена первісно енергія на обертання ротора повертається самообертанням самого ротора, насос при цьому також працює від обертання ротора. Спосіб і пристрій у патенті [16] також передбачає створення вихрового руху в трубі від насосу і додавання повітря в кількості 0,002% до потоку рідини. В авторському свідоцтві СРСР [1] за участі заявника закладено принцип обертання ротора реакціями струменів, що виходять із сопел. Ця ознака спільна з заявляємим способом. Відомі також конструкції самих генераторів, які виробляють лише теплову енергію без вироблення енергії обертання і електричної енергії. [6, 9, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 28, 29, 30, 32]. Кавітаційних генераторів, які б виробляли і енергію обертання, і електричну енергію, в патентах і в літературі невідомо. Даний патент - один із перших з генераторів обертальної енергії, що діють на основі кавітації і вихрового потоку. Спільною ознакою для всіх перерахованих вище кавітаційних теплогенераторів з заявляємою конструкцією генератора енергії є наявність ротора. Проте конструкції самих роторів у цих патентах різні. Патент США №4424797 на пристрій для нагрівання, заявлений Ю. Паркінсом з Р. Поупом (пріор, від 13.10.81) передбачає конструкцію роторного теплогенератора, який має кожух у вигляді закритої циліндричної подовженої камери, тіло ротора, який обертається в камері нагріву з циліндричною периферійною поверхнею тіла ротора, двигун для обертання тіла ротора відносно кожуха і насос із двигуном, призначений для створення циркуляції рідини через кільцевий зазор так, щоб обертання тіла ротора нагрівало рідину, що проходить через кільцевий зазор. Спільним з заявляємим генератором є наявність ротора. В патенті [17] запропоновано пристрій, який має всередині циліндричного корпусу диск із головками, розміщеними по периферії диска. Кожна з головок має горловину для забору в неї рідини. Крім диску в корпусі є полий циліндричний барабан з ребрами, що обертається, а в диску є карбюраторні канали, по яких поступає повітря. Конструкція ротора [17] суттєво відрізняється від конструкції ротора заявляємого генератора, проте канали в роторі для рідини мають те ж призначення, що і в заявляємому генераторі. В патенті США №5188090 Д. Григгса основним є ротор, що обертається, який являє собою монолітний циліндр із алюмінію, на поверхні якого висвердлено багато заглиблень глибиною і діаметром 10х10мм, ротор розміщено в циліндричному корпусі коаксіально з зазором, меншим за 1мм, ротор обертається примусово завдяки електромотору. Спільною ознакою з заявляємим генератором є лише наявність ротора. Патентом США №5341768 Ю. Паркінсом і Р. Поупом запропоновано кінетичну піч, яка має ротор з каналами, спрямованими під кутом 45° проти напряму обертання. В кінці канали оздоблені соплами, ротор розміщено в циліндричному корпусі з багатьма зовнішніми циркуляційними трубками, які з'єднують центральний отвір ротора, через який відбувається всмоктування, з периферією. Зазор між корпусом і периферією ротора невеликий. Наявність таких каналів у роторі наближає його конструкцію до конструкції ротора заявляємого генератора. Проте реакція струменів, що витікають з каналів ротора, не використовується, і ротор примусово обертається електродвигуном. В патенті РФ №2000130423 А.В. Сярги (2000р.) передбачається конструкція роторного теплогенератора, ротор якого складається з дисків і розміщений співвісно з циліндром із перфорованими стінками і складено з дисків, які утворюють центральний канал, в який примусово під тиском подається рідина, а диски мають каплеподібні сегменти і лопатки, які відкидають рідину відцентровою силою на перфорований стакан у статорі, що розміщений всередині корпусу. Як вказується в [6], що, як допускає сам автор винаходу, в каналах дисків створюється вакуум, і на границях високого тиску і вакууму локальна температура в приграничних зонах досягає 10000°С, що і дає нагрів рідини. Спільним із заявляємим генератором є створення вакууму всередині ротора. Проте енергія в генераторі А.В. Сярги витрачається і на обертання ротора, і на створення напору рідини, яка подається в центральний канал ротора. В патенті РФ №2085273 [20] Кладов А.Ф. запропонував «ультразвуковий активатор», який містить корпус з камерами, в яких розміщено робочі колеса центробіжних насосів з посадженими на них перфорованими кільцями; коаксіально до цих кілець у корпусі камер закріплено нерухомі перфоровані кільця статора, вхід і вихід з цього багатоступеневого відцентрового насосу з’єднується для створення часткової рециркуляції. Тут спільним є тільки принцип рециркуляції, наявність ротора і використання гідроудару струменів, що виходять з робочих коліс. Проте реакція струменів не використовується, ротор примусово обертається електродвигуном. Пульсації, які виникають в ультразвуковому активаторі А.Ф. Кладова від перекриття отворів у кільцях ротора і статора при обертанні ротора, використані Е.Г. Персеновим у патенті [19]. Як наводиться в роботі [6], при пульсаціях рідини в апараті з частотою 3,8÷4,8КГц перетворення механічної енергії обертання перфорованого ротора в теплоту робочої рідини в 6-7 раз більше порівняно з перетворенням енергії тертям. Цей фактор цікавий тим, що високочастотні пульсації створюються і в заявляємому генераторі при ударах витікаючих із сопел струменів рідини по зубцях статора, але їх вплив у патенті не враховується. В патенті [21, 22] А.Д. Петраков, як вказується в роботі [6], в основу свого винаходу, як і Кладов А.Ф., поклав принцип перетину прискорених струменів рідини деталями ротора, що швидко обертається. Тільки Кладов А.Ф. здійснив це в коаксіальних кільцях ротора і статора з однаковими співвісними радіальними отворами в них, а Петраков А.Д. додає сопла до отворів у роторі, що формують струмені рідини, а перетин струменів створюється лопатками ротора. Сопла сконструйовані як трубки Вентурі, в яких перемінно то виникає вакуум (коли отвори в соплах і в статорі співпадають), то створюється гідравлічний удар (коли отвори сопел перекриваються статором). Саме це явище сприяє створенню надлишкової енергії нагріву. Ці процеси частково подібні процесам в заявляємому генераторі при протіканні струменів рідини з сопел через кавітаційні насадки (аналоги трубок Вентурі в А.Д. Петракова) з послідуючим гідроударом по зубцях статора. Але ці процеси в патенті також не враховуються. У всіх патентах, що було наведено вище, й у всіх відомих конструкціях кавітаційних теплогенераторів всі ознаки спрямовано на збільшення кількості тепла, яке виробляється, на що споживається і додаткова енергія, і немає жодної ознаки на зменшення споживання енергії. Всі наведені конструкції теплогенераторів і способи вироблення теплової енергії мають спільні недоліки, які полягають у тому, що: - не генерується енергія обертання; - на обертання і вироблення теплової енергії витрачається цінна електрична енергія, і виграш у виробництві тепла на 60-80% понад затрати електроенергії, оцінений еквівалентною кількістю енергії, не узгоджується з економічною ефективністю у зв'язку з високою ціною електроенергії; - не використовується реактивна сила струменів рідини, що витікають із ротора, для самогенерації обертання ротора; - не використовуються внутрішні кавітаційні і реактивно-струминні процеси для самозасмоктування рідини в ротор і використання реакцій затоплених струменів у роторі. - не створюються додаткові напори в роторі від циркуляційних контурів, надзвукових течій, вакуумування парового простору, куди витікають струмені з сопел, створення паро-рідинних потоків за межами генератора для зниження швидкості звуку і генерації надзвукових течій. Задача корисної моделі стає такою: Створити генератор енергії з максимальними можливостями повернення затраченої енергії обертання і в оптимальних режимах; створити генератор, який виробляє енергію обертання в такій кількості, яка б забезпечувала не тільки самообертання ротора без використання зовнішнього двигуна, а й давала б надлишки виробленої енергії обертання для виробництва електроенергії й тепла. Поставлена задача вирішується тим, що багатоступеневий генератор тепла і обертального руху містить циліндричний резервуар, розміщений у ньому конічний ротор, заповнений лопатками, розміщеними по гвинтовій лінії, циліндричну камеру з встановленими на її периферії реактивними соплами, насос із електромотором, поставлений вертикально коаксіально з ротором генератора, крім ротора 1-ої ступеня, який живиться рідиною від насоса, співвісно з ним розміщено ротори ІІ-ої, ІІІ-ої і т.д. ступенів, які засмоктують рідину з резервуару та викидають її знову в резервуар через реактивні сопла. Причинно-наслідковий зв'язок між елементами конструкції генератора та запланованим технічним результатом полягає в тому, що енергія обертального руху, затрачена електродвигуном насоса, повертається за рахунок дії реакцій струменів, що витікають із сопел І-ої, ІІ-ої, ІІІ-ої і т.д. ступенів, за рахунок відцентрової кавітації, яка створює вакуум у порожнинах конічних роторів і сприяє самозасмоктуванню робочої рідини всередину роторів, а також за рахунок дії цілого ряду додаткових сил і моментів, а саме: сили Коріоліса, реакцій затоплених струменів, що викидаються відцентровою силою з виходу гвинтових лопастей у циліндричну камеру, додаткового рушійного моменту, що виникає як різниця обертальних моментів на торцях конусного ротора більшого й меншого діаметрів і, нарешті - саме важливе - додаткова енергія виникає при дроселюванні перегрітої робочої рідини в процесі її витікання через реактивні сопла, при цьому рідина частково закипає і цим пришвидшує рух потоку в соплах. Найближчим аналогом, який відповідає рішення цієї задачі, є двигун Р. Клема, описаний у багатьох публікаціях [11, 6, 9] і ніким не відтворений. Цей двигун розвивав потужність 350к.с. [6, 9], не споживаючи ніякої енергії, крім зовсім невеликої витрати рослинної олії для підтримки робочого циклу. За даними, наведеними в [6, 9], ця витрата складала 30 літрів олії на 150000 миль автопробігу, або на 100км пробігу - 10г олії; тобто для вироблення 257КВт×год потрібно 10г олії, або 40мг на 1КВт×год (~0,02коп). Спільними ознаками у двигуна Р. Клема і заявляємого генератора є форма ротора і наявність сопел із загнутими проти напряму обертання кінцями. Ознаки, які відрізняють заявляємий генератор від двигуна Р. Клема, вказані в формулі. Таким чином, поставлена задача створення генератора енергії, який обертався б сам, вирішувалась шляхом запровадження ознак, вказаних у формулі на генератор енергії. Досі не вдавалося повторити ефект Р. Клема з двох причин: недовіри до такої можливості та відсутності методів розрахунку всіх процесів, що виникають. На Фіг.1 зображено загальну схему генератора теплової й обертальної енергії. На Фіг.2 - вид на генератор зверху при знятій верхній кришці. На Фіг.3 - вигляд ротора генератора І ступеня без конічного барабану. На Фіг.4 вигляд лопаткового апарату ротора генератора І ступеня. На Фіг.5 - ротор генератора з соплами (І ступінь). Багатоступеневий генератор тепла і обертального руху (Фіг.1) (далі -«генератор») складається з резервуара 1, в якому вертикально або горизонтально розміщено ротор 2, вал ротора 3 з'єднано муфтою 4 з валом насоса 5, який у свою чергу через муфту 6 з’єднано з валом електромотора 7, електромотор 8 може обертатися на електрогенератор, насос 9 через всмоктуючий патрубок 10 по трубопроводу 11 засмоктує робочу рідину з рідинного простору 12 через лійку 13, до якої підведено трубу 14 з соплом 15, верхня частина цієї труби з’єднується з паровим простором 16 резервуару 1, нагнітальний патрубок 17 насоса 9 з'єднано трубопроводом 18 з теплообмінником 19 мережі опалення або відбору тепла на виробництво, теплообмінник 19 з’єднано трубопроводом 20 із всмоктуючим патрубком генератора 21, в який через опорно-радіальний вузол 22 введено трубовал ротора 23, резервуар 1 обладнано показником рівня рідини 24. Головним вузлом генератора 1 є багатоступеневий ротор 2, який складається з основного ротора 2, який складається з основного ротора І ступеня 25 і роторів II, III, IV і т.д. ступенів 26, 27, 28. Всі ротори мають конічну форму з основою конуса, спрямованою вгору (в вертикальній версії). Тільки одна внутрішня порожнина ротора І ступеня з’єднується трубовалом 23 із нагнітальним патрубком насоса 9. Всі послідуючі ступеня ротора 26, 27, 28 своєю нижньою частиною з’єднуються безпосередньо з рідинним простором 12 резервуара 1. На периферії верхньої циліндричної камери ротора І ступеня 25 розміщено реактивні сопла 29, кінці яких загнуто проти напряму обертання ротора 25. Так само розміщено сопла на периферії циліндричних камер ступенів II, III, IV, 26, 27, 28. Діаметри циліндричних камер кожної наступної ступеня більші за попередню. Всередині конічних барабанів всіх ступенів ротора 2 розміщено гвинтові лопасті 30, які утворюють гвинтові канали 31. Причому при обертанні ротора від дії реактивних струменів, що виходять із сопел 29, зліва-впереднаправо, гвинтові канали ротора І ступеня утворюють правогвинтову систему, а гвинтові канали роторів II, III, IV ступеня в утворюють лівогвинтову систему. При визначеному напрямку обертання ротора 2 в ротора І ступеня затоплені струмені, що витікають із виходів гвинтових каналів у циліндричну камеру, спрямовані назустріч обертанню ротора І ступеня, а в решти - за ходом обертання ротора, чим забезпечується насосна дія гвинтових лопастей роторів II, III, IV ступенів, як шнекових насосів. Гвинтові лопасті встановлено так, що в нижній частині роторів вони утворюють кут 40-45° з горизонтом (горизонтальною площиною), а в верхній частині - кут 10-12°. Осьові лінії сопел 29 на виході струменів з них спрямовано під кутом 10-12° до дотичних кола розміщення сопел. Сопла 29 роторів 25, 26, 27, 28 оточено зубчатими вінцями 32, 33, 34, 35, закріпленими нерухомо в статорі. Радіальний зазор між соплами і зубцями становить більше 1мм. Зубці 36 спрофільовано так, щоб обернена до сопла поверхня зубця завжди була направлена перпендикулярно до осьової лінії сопла при будь-якому куті повороту ротора, а з’єднана з нею тильна поверхня зубця була спрямована в напрямку осьової лінії сопла. Резервуар 1 і його паровий простір 16 з’єднано трубопроводом 37 з камерою зміщення 38 парорідинного інжектора 39. Сопло 40 ежектора 39 з'єднано з нагнітальним трубопроводом 18 насоса 9, а вихід ежектора 41 з’єднано трубопроводом 42 з трубопроводом 20, що з'єднується з внутрішньою порожниною конічної частини ротора І ступеня 25. Гвинтові лопасті 30 конічних барабанів роторів установлюються під змінним кутом нахилу до горизонтальної площини, який визначається: h b = arctg + aатаки , pD де h=const - крок гвинта (незмінний по висоті конічного барабана), D - змінний по висоті локальний діаметр конічного барабана, a атаки - кут атаки, який приймається 2-11°. У нижній частині конічного ротора b=40-45°, у верхній - 10-12°. Передбачається варіант роботи генератора в режимі самообертання. Для цього насос 9 відключається з циркуляційного контуру за допомогою вентилів 43, 44, 45, які перекриваються. Рідина з насосу випускається відкриванням вентиля 45. Насос у цьому випадку при пустому корпусі використовується як торсіонний інерційний генератор, діючий з допомогою обертального моменту ротора. Відкривається вентиль 46 на байпасному (обвідному) трубопроводі, і циркуляція рідини відбувається по тракту: ротор 25 генератора 1, сопла 29, резервуар 1, його рідинний простір 12, лійка 13, трубопровід 11, вентиль 46, трубопровід 18, теплообмінник 19, трубопровід 20, всмоктувальний патрубок 21 генератора 1 і знову ротор 25, в якому створюється вакуум дією відцентрової кавітації, який і збуджує циркуляцію в тракті, а напір на сопла 29 створює сам ротор 25 генератора 1. Електродвигун 8 при цьому обертається в електрогенератор. Досягнення такого режиму тісно зв'язане з робочою температурою рідини в генераторі, якою зумовлюється кавітаційна міцність рідини на розрив, й іншими властивостями робочої рідини. Насос 9 і електромотор 2 за своїми функціями використовуються тільки в період пуску, розгону та розігріву генератора, а далі генератор працює в режимі самообертання. Генератор працює наступним чином: Перед пуском генератора вся система заповнюється робочою рідиною до рівня її в резервуарі 1 генератора, який забезпечує занурення всмоктуючих патрубків роторів 26, 27 і 28 у рідину. її рівень фіксується в показчику рівня 24. Після запуску електродвигуна 8 насос 9 починає всмоктувати рідину з резервуара 1 і заповнювати решту системи. В цей період треба поповнювати резервуар 1 рідиною, підтримуючи її рівень. Насос 9 розвиває напір, який визначається співвідношеннями: wcosb-u=Dw³20м/с; w H= , 2g j де w - швидкість витікання реактивних струменів з ротора І ступеня 25 через реактивні сопла 29, b=10¸120 кут нахилу осьових ліній реактивних сопел до дотичних, проведених до кола розміщення сопел, u=pDn - колова швидкість ротора 1-ої ступеня на рівні сопел, D - його діаметр, n – число обертів за 1сек, Н - напір насоса, g=9,81м/с2 - прискорення тяжіння, j=0,8¸0,9 - коефіцієнт витікання струменів з сопел. Ці умови є необхідними для забезпечення повернення затраченої енергії. Потужність, яка повертається тільки за рахунок реактивної сили струменів І ступеня буде: g×Q N1 = × (w cos b - u ) × u g × 102 × 3600 , де Q - витратна продуктивність насоса [м3/год], g - питома вага рідини, g=9,81м/с2. Якщо величина в дужках буде від'ємна, то енергія обертання такої потужності повертатись не буде; чим більшою буде величина в дужках, тим більше енергії повернеться. Проте треба мати на увазі, що при цьому збільшиться і напір на насосі H і затрата енергії на його обертання: g × Q ×H Hнас = . 102 × 3600 × h Оптимум отримується за умов: ¶N ¶ 2N = 0 при умові á0 , ¶u ¶u2 що дає: ¶N ¶ g×Q g ×Q = × (w cos b - u ) × u ] = × (w cos b - 2u ) = 0 [ ¶u ¶u g × 102 × 3600 g × 102 × 3600 , звідки: w cosb w cos b , wопт = uопт = . 2R 2 При цьому виконується умова максимуму N - поверненої потужності обертання: ¶ 2N ¶ (w cos b - 2u) = -2 á 0 . = 2 ¶u ¶u При обертанні ротора I-ої ступеня в його конічному барабані розвивається відцентрова кавітація і створюється кавітаційна порожнина радіусом Rк в зоні з найбільшим радіусом R. Умова ефективності струменів, які витікають з виходів із гвинтових каналів 31 ротора 25 у циліндричну камеру, така: R-Rк=D>10¸20мм. Величина Rк залежить від властивостей робочої рідини та її робочої температури і визначається співвідношеннями: g 2 3 g 2 3 w Rк + sк × Rк = w R ; 3g 3g sк=sк(t) де w=2pn - кутова швидкість обертання ротора, sк - кавітаційна міцність рідини на розрив при її робочій температурі t. Далі в роторі І ступеня 25 розвиваються додаткові рушійні сили обертання, і повертається енергія обертання від: - дії струмин, що витікають з гвинтових каналів у циліндричну камеру; - від вакууму, який створюється в паровому просторі 16 резервуара 1 ежектором 39 (цей вакуум пришвидшує витікання реактивних струменів з сопел 29); - від дії сили Коріоліса 4 g 3 P = pæ R3 - Rк.ср ö × H × 2wVрад , ç ср ÷ ø g 3 è Де Vpaд - радіальна швидкість рідини, яка виникає лише в конічному роторі та пов'язана з утворенням кавітаційної порожнини. Кавітаційна порожнина всередині ротора створює вакуум, під дією якого робоча рідина засмоктується в ротор. Це важливо для роторів ІІ-ої та послідуючих ступенів. На відміну від ротора 1-ої ступеня 25, куди рідина нагнітається насосом 9, в роторах ІІ-ої, ІІІ-ої і т.д. ступенів відбувається самоциркуляція рідини без участі насоса 9. В кожному з зовнішніх роторів 26, 27, 28 відбуваються ті ж процеси, що і в роторі І-ої ступеня 25. Рідина самозасмоктується під дією вакууму, створеного відцентровою кавітацією, але вже не зовнішнього контуру насоса 9, а з рідинного простору 12 резервуара 1. Ці циркуляційні потоки внутрішні, відбуваються всередині генератора і з насосом 9 і витраченою ним енергією не пов'язані; і при умовах, які були визначені, будуть давати додаткову повернену потужність обертання. В зовнішніх роторах 26, 27, 28 створюється самопідсос рідини з резервуара, виникає відцентрова кавітація, створюються рушійні сили від реакцій струменів, які витікають із сопел, від реакцій затоплених струменів, що витікають з виходів із гвинтових каналів у циліндричні камери, від сил Коріоліса та ін. Гвинтові лопасті зовнішніх роторів 26, 27, 28 спрямовані таким чином, що при обертанні ротора вони утворюють шнековий насос і нагнітають рідину в сопла. Для цього треба щоб гвинтові канали зовнішніх сопел утворювали лівогвинтову систему при обертанні ротора вправо. Насос 9 засмоктує рідину з резервуара 1 через лійку 13, в якій розміщено сопло 15 вертикальної труби 14. Через верхній кінець цієї труби при засмоктуванні рідини з парового простору 16 резервуара 1 засмоктується і пара. Кількість цієї пари, паровміст потоку регулюється таким чином, щоб не виникала кавітація в трубопроводі 11 до насоса 9. У лійці 13 соплом 15 створюється дрібнодисперсна парова фаза, яка надходить у насос і далі в нагнітальний тракт, і сприяє збільшенню ефективності кавітації в роторі 25. Водночас та частина парових пухирців, які схлопуються попутно в теплообміннику 19, сприяє виділенню додаткової надлишкової теплової енергії. В теплообміннику-бойлері 19 теплова енергія, яка була вироблена в генераторі і в трактах відбирається для потреб виробництва чи опалення. Відбір тепла регулюється таким чином, щоб робоча температура рідини в резервуарі 1 відповідала вже наведеним умовам створення кавітаційної міцності рідини на розрив, яка б забезпечувала утворення кавітаційних порожнин у роторах з розмірами, що визначаються наведеними співвідношеннями. Джерела інформації: 1. Федоткин И.М., Григорьев В.А., Бадия В.А. Смеситель. Авторское свидетельство СССР SU 1152636 А кл В01F5/16, Опубл. Бюл. №16, 30.04.85. 2. Гулый И.С., Федоткин И.М., Боровский В.В. Интенсификация процессов смешения и диспергирования гидродинамической кавитацией. - Киев: «Арктур-А», 1998 - 128с. 3. Федоткин И.М., Гулый И.С. Кавитация, кавитационная техника и технология, их использование в промышленности. - К.: «Полиграф-книга», 1997 - 840с, Часть I. 4. Федоткин И.М., Гулый И.С. Кавитация, кавитационная техника и технология, их использование в промышленности. - К.: АО «ОКО», 2000г. - 898с, Часть ІІ. 5. Мартынов А.В., Бродянский В.М. Что такое вихревая труба? - М.: Энергия, 1976г. - 152с. 6. Фоминский Л.П. Роторные генераторы дарового тепла. - Черкассы: «ОКО-Плюс», 2003г. - 346с. 7. Потапов Ю.С, Фоминский Л.П. Вихревая энергетика и холодный ядерный синтез с позиций теории движения. – Кишинев - Черкассы: «ОКО-Плюс», 2000г. - 387с. 8. Фоминский Л.П. Как работает вихревой генератор Потапова Ю.С. - Черкассы: «ОКО-Плюс», 2001г. - 104с. 9. Фоминский Л.П. Сверхединичные теплогенераторы против Римского клуба. - Черкассы: «ОКО-Плюс», 2003г. - 424с. 10. Кладов А.Ф. Способ получения энергии / Патент РФ №2054604, МПК F24J3/00 от 02.07.93. 11. Роберт Кунц. Мотор Ричарда Клема и конический насос, «Новая энергетика», №2, 2003г., с.61-64. 12. Федоткін І.М., Боровський В.В. Физический вакуум и производство избыточной энергии. - Винница, 2004г. 357с. 13. Федоткин И.М. и др. На пути к познанию непроявленного мира. - Киев: Техніка, 2005-354с. 14. Федоткин И.М. и др. Математическое моделирование технологических процессов. Гидромеханические процессы. - Киев: Техніка, 2004-312с. 15. Фоминский Л.П. Синтез дейтерия и гелия-3 в вихревом потоке воды // Труды конгресса-2000 «Фундаментальные проблемы естествознания и техники» - С. Пб. 2001. - с.411-413. 16. Патент України UA 66334 А. кл. 7 F24J3/00, F24D3/00 Спосіб одержання тепла для опалення будинків і споруд та кавітаційний генератор безперервної дії / Корнієнко А.В. опубл. Бюл. №4, 2004p., 15.04.2004. 17. Патент СССР №1329629 МПК F24J3/00. Насос-нагреватель текучей среды / Махмет Р. Гексен // Бюл. №29, 1987. 18. Патент РФ №2054604 МПК F24J3/00. Способ получения энергии / Кладов А.Ф. // Приор, от 02.07.93. 19. Патент РФ №2116583 МПК F24J3/00. / Пореев Е.Г. // Приоритет от 29.05.96. 20. Патент РФ №2085273 МПК В01Р7/00. / Кладов А.Ф. // Бюл. №21, 1997г. 21. Патент РФ №2142604 МПК F24J3/00. Способ получения энергии и резонансный насос-теплогенератор / Петраков А.Д. // Бюл. №24, 1998. 22. Патент РФ №2159901 МПК F24J3/00. Роторный насос-теплогенератор / Петраков А.Д. // Бюл. №33, 2000. 23. Патент РФ №2045715 / Потапов Ю.С. // Бюл. изобр. №28, 1995. 24. Патент Украины №7205А / Потапов Ю.С. и Потапов С.Ю. // от 12.09.94. 25. Патент республики Беларусь №688 / Потапов Ю.С. и Родына Л.А. // от 14.06.93. 26. Патент республики Молдова №167 / Потапов Ю.С. // от 18.03.93. 27. Патент Франции №9310627 / Потапов Ю.С, Клержо Ж. // от 03.09.93. 28. Патент Украины №52985А МПК F243/00 / Потапов Ю.С, Потапов С.Ю., Фоминский Л.П. Пристрій для нагрівання рідини. // Бюл. №1, 2003. 29. Патент України №50608А МПК F24J3/00 Нагрівач рідини. / Потапов Ю.С, Фоминский Л.П., Потапов С.Ю. // Бюл. №6, 2000. 30. Патент України №54703А МПК F24J3/00 / Потапов Ю.С, Фоминський Л.П., Потапов С.Ю. Пристрій для нагрівання рідини. // Бюл. №3, 2003. 31. Потапов Ю.С., Фоминский Л.П., Потапов С.Ю. Успехи вихревой теплоэнергетики. // Труды конгресса-2002 «Фундаментальные проблемы естествознания и техники», Часть I. - С. Пб., 2002, с.348-358. 32. Патент України №58139А МПК F24J3/00. Потапов Ю.С, Фоминський Л.П., Хрушкова К., Потапов С.Ю. Спосіб нагрівання рідини. // Бюл. №7 от 15.07.2003. 33. Акимов А.Е., Финогеев В.П. Экспериментальные проявления торсионных полей и торсионные технологии. - М.: Изд. НТЦ «Информтехника», 1966 - 68с. 34. Патент України №47535, МПК F24J3/00. Спосіб одержання тепла. / Потапов Ю.С, Фоминский Л.П. // Бюл. №7, 2002. Приор, от 18.05.2000. 35. Патент РФ №2165054, МПК F24J3/00. Способ получения тепла. / Потапов Ю.С, Фоминский Л.П., Талмачев Г.Ф. // Бюл. №10, 2001. 36. Ткаченко А.Н., Федоткин И.М., Тарасов В.А. Производство избыточной энергии. - К.: «Техніка», 2002. 230с. 37. Ткаченко А.Н., Федоткин И.М., Тарасов В.А. Кавитационная техника и технология. - К.: «Техніка», 2001 г. 462с. 38. Федоткин И.М., Шаповалюк Н.И. Процессы и аппараты спиртовой промышленности. - К.: «Химджест», 1999. - 488с. 39. Патент України UA №13941-А. Кавітаційний реактор. / Опубл. Бюл. №2. 25.04.97.

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Multi-stage generator of heat and rotary motion

Автори англійською

Fedotkin Ihor Mykhailovych, Fedotkina-Hinsgeimer Nila Heorhiivna, Fedotkina-Hingheimer Nila Heorhiivna, Fedotkina-Hinsheimer Nila Heorhiivna

Назва патенту російською

Многоступенчатый генератор тепла и вращательного движения

Автори російською

Федоткин Игорь Михайлович, Федоткина-Гинсгеймер Нила Георгиевна

МПК / Мітки

МПК: F24J 3/00

Мітки: тепла, обертального, багатоступеневий, генератор, руху

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/7-31861-bagatostupenevijj-generator-tepla-i-obertalnogo-rukhu.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Багатоступеневий генератор тепла і обертального руху</a>

Подібні патенти