Насос-теплогенератор

МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ на корпусных торцовых поверхностях выполнен зеркально без смещения относительно каждого ряда лунок, расположенных на торцевых поверхностях диска, внутренние поверхности лунок диска и прилегающих торцовых поверхностей выполнены перпендикулярно к поверхностям, на которых они расположены, при этом в одном ряду между лунками сохраняются участки рабочей поверхности(перемычки),шириной равной половине радиального размера лунки,зазор между корпусными торцовыми поверхностями и диском выполнен фиксированным и одинаковым,корпусные торцовые поверхности и диск выполнены из полимерного материала, не обладающего электро и магнитными свойствами с низкой теплопроводностью, не смачивающимися теплоносителем (водой), отличающийся тем, что между неподвижных боковин установлена диафрагма, диски (роторы) расположены между неподвижными боковинами и диафрагмой с фиксированными зазорами,между дисками установлен распорный цилиндр, на поверхностях неподвижных боковин, диафрагмы и дисков выполнено минимум по два ряда одинаковых лунок. Замеры, произведенные в ходе испытаний устройства для получения избыточной энергии сверх затраченной,насоса-теплогенератора,изготовленного по предлагаемой схеме, из полимерного материала с пазами цилиндрической формы, с одним диском, при скорости потока жидкости относительно рабочих поверхностей устройства в 42 м/сек, показал величину минимум КПЭ 1,45, что свидетельствует о том что, максимум затрачиваемой энергии расходуется на нагрев теплоносителя, а не на разрушение рабочих поверхностей устройства.(76) Котов Сергей Валерьевич Рак Валерий Павлович(57) Изобретение относится к энергетике, может работать в режимах теплогенератора, и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства для получения тепловой энергии в промышленных масштабах. Технический результат достигается тем, что предложен насос-теплогенератор кавитационновихревого типа с входным и выходным периферийными гидравлическими каналами, на валу которого между корпусными торцевыми поверхностями с зазором расположен диск, на обеих торцевых поверхностях которого выполнены минимум по два ряда лунок (рабочих камер), на различных относительно вала радиусах, которые различаются между собой на величину равную полтора радиального размера лунки,на прилегающей к торцевой поверхности диска с лунками корпусных торцевых поверхностях также выполнено минимум по два ряда подобных лунок на различных относительно вала радиусах, радиальный размер лунок, их диаметр, выполнен из условия частичного перекрытия лунок диска лунками торцевых корпусных поверхностей в процессе поворота диска при его вращении валом, лунки выполненные на прилегающих к торцовой поверхности диска корпусных торцовых поверхностях, минимум в два ряда на различных относительно вала радиусах, различающихся между собой на величину равную полтора радиального размера лунки, каждый ряд лунок, расположенных Изобретение относится к энергетике, может работать в режимах теплогенератора, и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства для получения тепловой энергии в промышленных масштабах. Известен насос-теплогенератор кавитационновихревого типа, имеющий расположенные на валу между корпусными торцевыми поверхностями с гарантированным зазором диски, на торцевых поверхностях которых выполнены, по крайней мере,по два ряда лунок, симметрично расположенных относительно оси вала, на различных относительно вала радиусах, на прилегающих к торцевой поверхности диска с лунками корпусных торцевых поверхностях также выполнено по меньшей мере по два ряда подобных лунок на радиусах, смещенных относительно лунок дисков на величину, близкую половине расстояния между радиусами расположения лунок диска, а радиальный размер лунок выполнен из условия частичного перекрытия лунок диска лунками торцевых корпусных поверхностей в процессе поворота диска при его вращении валом, такое расположение лунок обеспечивает усиление вихревых и кавитационных процессов в лунках и торцовых проходных каналах за счет увеличения по ходу движения жидкости ее энергии вращения и генерации импульсов высокого давления в рабочих каналах ( Патент 2319911,заявка 2006130696/06 от 25.08.2006, опубликовано 20.03.2008 г.) Недостатком данного устройства является то, что рабочие поверхности устройства изготавливаются из электропроводящего материала (стали), поэтому во время работы они изнашиваются, что приведт к снижению температуры нагрева жидкости,уменьшению генерации тепловой энергии и к снижению КПЭ (коэффициента преобразования энергии) (отношение вырабатываемой энергии к потребляемой). Известен насос-теплогенератор кавитационновихревого типа, имеющий расположенные на валу между корпусными торцевыми поверхностями с гарантированным зазором диски, на торцевых поверхностях которых выполнены по крайней мере по два ряда лунок, симметрично расположенных относительно оси вала, на различных относительно вала радиусах, на прилегающих к торцевой поверхности диска с лунками корпусных торцевых поверхностях также выполнено по меньшей мере по два ряда подобных лунок на радиусах, смещенных относительно лунок дисков на величину, близкую половине расстояния между радиусами расположения лунок диска, а радиальный размер лунок выполнен из условия частичного перекрытия лунок диска лунками торцевых корпусных поверхностей в процессе поворота диска при его вращении валом, такое расположение лунок обеспечивает усиление вихревых и кавитационных процессов в лунках и торцевых проходных каналах за счет увеличения по ходу движения жидкости ее энергии вращения и генерации импульсов высокого давления в рабочих каналах ( Патент 2319911, 2 заявка 2006130696/06 от 25.08.2006, опубликовано 20.03.2008 г.) Недостатком данного устройства является то, что рабочие поверхности устройства изготавливаются из электропроводящего материала (стали), поэтому во время работы они изнашиваются, что приведт к снижению температуры нагрева жидкости,уменьшению генерации тепловой энергии и к снижению КПЭ (коэффициента преобразования энергии) (отношение вырабатываемой энергии к потребляемой). Наиболее близким является насостеплогенератор кавитационно-вихревого типа с входным и выходным периферийными гидравлическими каналами, на валу которого между корпусными торцовыми поверхностями с зазором расположен минимум один диск, на обеих торцовых поверхностях которого выполнены минимум по два ряда лунок (рабочих камер), на различных относительно вала радиусах, на прилегающей к торцовой поверхности диска с лунками корпусных торцовых поверхностях также выполнено минимум по два ряда подобных лунок на различных относительно вала радиусах, радиальный размер лунок, их диаметр, выполнен из условия частичного перекрытия лунок диска лунками торцовых корпусных поверхностей в процессе поворота диска при его вращении валом, выполненные на торцовых поверхностях диска, минимум в два ряда лунки на различных относительно вала радиусах,различаются между собой на величину равную полтора радиального размера лунки, лунки выполненные на прилегающих к торцовой поверхности диска корпусных торцовых поверхностях, минимум в два ряда на различных относительно вала радиусах, различаются между собой на величину равную полтора радиального размера лунки, каждый ряд лунок, расположенных на корпусных торцовых поверхностях выполнен зеркально без смещения относительно каждого ряда лунок, расположенных на торцовых поверхностях диска, внутренние поверхности лунок диска и прилегающих торцовых поверхностей выполнены перпендикулярно к поверхностям на которых они расположены, при этом в одном ряду между лунками сохраняются участки рабочей поверхности(перемычки),шириной равной половине радиального размера лунки,зазор между корпусными торцовыми поверхностями и диском выполнен фиксированным и одинаковым,корпусные торцовые поверхности и диск выполнены из полимерного материала, не обладающего электро и магнитными свойствами с низкой теплопроводностью, не смачивающимися теплоносителем (водой) (, Инновационный патент 27948, заявка 2013/0311.1 от 14.03.2013 г., опубликовано 25.12.2013 г.) Недостатками данного устройства является недостаточная теплопроизводительность. Задача, решаемая предлагаемым изобретением состоит в увеличении теплопроизводительности устройства, используя в более полной мере явление кавитации. Технический результат заключается в увеличение теплопроизводительности путем обеспечения роста числа единичных кавитаций в единицу времени, а вместе с этим увеличение коэффициента преобразования энергии (КПЭ),получаемой за счт аккумуляции энергии кавитации. Технический результат достигается тем, что предложен насос-теплогенератор кавитационновихревого типа с входным и выходным периферийными гидравлическими каналами, на валу которого между корпусными торцовыми поверхностями с зазором расположен диск, на обеих торцовых поверхностях которого выполнены минимум по два ряда лунок (рабочих камер), на различных относительно вала радиусах, которые различаются между собой на величину равную полтора радиального размера лунки,на прилегающей к торцовой поверхности диска с лунками корпусных торцовых поверхностях также выполнено минимум по два ряда подобных лунок на различных относительно вала радиусах, радиальный размер лунок, их диаметр, выполнен из условия частичного перекрытия лунок диска лунками торцовых корпусных поверхностей в процессе поворота диска при его вращении валом, лунки выполненные на прилегающих к торцовой поверхности диска корпусных торцовых поверхностях, минимум в два ряда на различных относительно вала радиусах, различающихся между собой на величину равную полтора радиального размера лунки, каждый ряд лунок, расположенных на корпусных торцовых поверхностях выполнен зеркально без смещения относительно каждого ряда лунок, расположенных на торцовых поверхностях диска, внутренние поверхности лунок диска и прилегающих торцовых поверхностей выполнены перпендикулярно к поверхностям, на которых они расположены, при этом в одном ряду между лунками сохраняются участки рабочей поверхности(перемычки),шириной равной половине радиального размера лунки,зазор между корпусными торцовыми поверхностями и диском выполнен фиксированным и одинаковым,корпусные торцовые поверхности и диск выполнены из полимерного материала, не обладающего электро и магнитными свойствами с низкой теплопроводностью, не смачивающимися теплоносителем (водой), отличающийся тем, что между неподвижных боковин установлена диафрагма, диски (роторы) расположены между неподвижными боковинами и диафрагмой с фиксированными зазорами,между дисками установлен распорный цилиндр, на поверхностях неподвижных боковин, диафрагмы и дисков выполнено минимум по два ряда одинаковых лунок. На фиг. изображена схема устройства насосатеплогенератора. В состав насоса-теплогенератора кавитационновихревого типа входит корпус (статор), состоящий из двух неподвижных боковин 1 и 2, установленная между ними диафрагма 3, между корпусными торцовыми поверхностями и диафрагмой 3 расположены диски (роторы) 4 и 5, вращающихся на валу 6, с фиксированными зазорами между дисками и боковинами 1 и 2, а также между дисками и диафрагмой 3, на поверхностях неподвижных боковин 1 и 2, диафрагмы 3, дисков 4 и 5,выполнено минимум по два ряда одинаковых лунок 7, круглых, глухих осесимметричных углублений, у которых соотношение глубины 1 и радиального размера лунки 1 равно 1/2, лунки 7 каждого ряда расположены на одинаковых относительно оси вала радиусах, радиусы рядов различаются между собой на величину равную полтора радиального размера лунки 7, лунки 7 выполнены перпендикулярно к рабочим поверхностям, между лунками 7 сохраняются участки поверхности шириной равной половине радиального размера лунки - перемычки 8,торцовые поверхности боковин 1, 2 и дисков 4, 5, а также диафрагмы 3 и дисков 4, 5, образуют кавитационные каналы 9, на валу 6, установлено торцовое уплотнение 10, содержит входные периферийные гидравлические каналы 11 и 12,выходные периферийные гидравлические каналы, с помощью соединения 13, которое исключает появление дисбаланса во время работы устройства на трансзвуковых или близких к ним скоростях,установлены на вал 6 диски 4, 5 и распорный цилиндр 14. Насос-теплогенератор кавитационно-вихревого типа оборудован контрольно измерительными средствами на входе установлен датчик температуры, на выходе установлены датчик температуры,датчик давления,расходомер,запорной арматурой (на фиг. не показаны). Неподвижные боковины 1 и 2, диафрагма 3,роторы 4 и 5, изготовлены из полимерного материала, имеющего в свом составе каучук СКУПВЛ-100, графит технический, что позволяет уменьшить вес рабочего колеса в 2,7 раза, в сравнении с весом рабочего колеса изготовленного из магнитного материала и увеличить срок службы подшипников электродвигателя, материал не смачивается водой, нагревается незначительно. Устройство работает следующим образом Перед началом работы теплогенератор полностью заполняется теплоносителем(жидкость) поступает в теплогенератор из нижней части бака - термоса имеющего по отношению к теплогенератору превышение, выполняющего роль расходной мкости системы отопления по питательному трубопроводу через входные периферийные гидравлические каналы 11 и 12, утечка теплоносителя из устройства по валу электродвигателя 6, предотвращается торцовым уплотнением 10, после нагрева за счт давления создаваемого теплогенератором теплоноситель через выходной периферийный гидравлический канал (на фиг. не показан), возвращается в верхнюю часть бака - термоса, в результате вращения дисков 4 и 5, относительно боковин 1 и 2, и диафрагмы 3,теплоноситель вращательное движение относительно оси вала с помощью лунок 7 дисков 4 и 5, образуя непрерывный круговой поток теплоносителя в кавитационных каналах 9, всякий раз, когда поток теплоносителя попадает на отрезок кавитационного канала 9, ограниченного двумя противоположно расположенными перемычками 8, имеющего наименьшее поперечное сечение, на котором скорость потока теплоносителя возрастает до максимальной а давление в жидкости уменьшается до минимального,происходит образование значительного количества кавитационных пузырьков, поскольку в жидкости содержится большое количество воздуха,каждый кавитационный пузырк растт за счт выделения воздуха из жидкости до предельных размеров,кавитационные пузырьки с потоком жидкости попадают на участок кавитационного канала,ограниченного двумя противоположено расположенными лунками 7 и имеющего наибольшее поперечное сечение, на котором скорость потока теплоносителя уменьшается до минимальной, а давление в теплоносителе возрастает до максимального, кавитационные пузырьки схлопываются с образованием кумулятивной струйки,через которую,содержащиеся в пузырьке нагретый пар и газ впрыскивается в окружающую пузырк жидкость. И. Пирсол в книге Кавитация Лондон 1972 г. Перевод Издательство Мир, Москва 1975 г, с.13 указывает В материале вблизи схлопывающегося кавитационного пузырька температура повышается на 500-800 С. Весь процесс образования и схлопывания пузырьков происходит в течение нескольких мили или микросекунд. Высокие давления, вызывающие разрушения обусловлены кумулятивными струйками, образующимися при схлопывании. Конструктивно в устройство заложен процесс,при котором жидкость в кавитационных каналах последовательно попадает сначала в область высоких скоростей и низких давлений узкого участка кавитационного канала(разгонного элемента),что приводит к образованию кавитационных пузырьков, а затем в область низких скоростей и высоких давлений участка кавитационного канала, ограниченного двумя противоположено расположенными лунками(тормозного элемента),где кавитационные пузырьки схлопываются с выделением тепловой энергии в окружающую жидкость, а не на рабочие поверхности устройства, поскольку рабочие поверхности изготовлены из полимерного материала, который, не смачивается водой поэтому кавитационные пузырьки не прилегают к их поверхностям и при схлопывании пузырьков через кумулятивные струйки весь нагретый пар и газ впрыскивается в окружающую жидкость, а не на рабочие поверхности устройства, вызывая их эрозию (разрушение). Скорость потока жидкости относительно рабочих поверхностей предлагаемого устройства, кратно выше 40 м/сек, достигая величин трансзвуковой скорости, к которой согласно 4(Интернет энциклопедия. Викепедия. Общие сведения. Гиперзвуковая скорость. число МАХА),относятся скорости в пределах (0,75 - 1,2) М или в числовом выражении 247 - 396 м/сек. Увеличение скорости потока жидкости относительно рабочих поверхностей, увеличение количества рабочих поверхностей и количества выполненных на них лунок, обеспечивает значительный рост числа единичных кавитаций в единицу времени, что в сочетании с изготовлением устройства из полимерного материала, приводит к увеличению вырабатываемой тепловой энергии в единицу времени. Увеличение скорости потока жидкости относительно рабочих поверхностей достигается за счт увеличения скорости вращения рабочих колес до достижения потоком жидкости скорости относительно рабочих поверхностей трансзвуковых или близких к ним скоростей. Для предотвращения появления дисбаланса,последующей вибрации и выхода теплогенератора из строя. Диски 4 и 5, распорный цилиндр 14,установлены на вал 6, с помощью соединения 13,исключающего появление дисбаланса во время работы устройства на трансзвуковых или близких к ним скоростях. Замеры, произведенные в ходе испытаний устройства для получения избыточной энергии сверх затраченной, насоса- теплогенератора,изготовленного по предлагаемой схеме, из полимерного материала с пазами цилиндрической формы, с одним диском, при скорости потока жидкости относительно рабочих поверхностей устройства в 42 м/сек, показал величину минимум КПЭ 1,45, что свидетельствует о том что,максимум затрачиваемой энергии расходуется на нагрев теплоносителя, а не на разрушение рабочих поверхностей устройства. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Насос-теплогенератор кавитационно-вихревого типа с входным и выходным периферийными гидравлическими каналами, на валу которого между корпусными торцевыми поверхностями с зазором расположен диск, на обеих торцевых поверхностях которого выполнены минимум по два ряда лунок(рабочих камер), на различных относительно вала радиусах, которые различаются между собой на величину равную полтора радиального размера лунки, на прилегающей к торцевой поверхности диска с лунками корпусных торцевых поверхностях,также выполнено минимум по два ряда подобных лунок на различных относительно вала радиусах,радиальный размер лунок, их диаметр, выполнен из условия частичного перекрытия лунок диска лунками торцевых корпусных поверхностей в процессе поворота диска при его вращении валом,лунки выполненные на прилегающих к торцовой поверхности диска корпусных торцовых поверхностях, минимум в два ряда на различных относительно вала радиусах, различающихся между собой на величину равную полтора радиального размера лунки, каждый ряд лунок, расположенных на корпусных торцовых поверхностях выполнен зеркально без смещения относительно каждого ряда лунок, расположенных на торцевых поверхностях диска, внутренние поверхности лунок диска и прилегающих торцовых поверхностей выполнены перпендикулярно к поверхностям, на которых они расположены, при этом в одном ряду между лунками сохраняются участки рабочей поверхности(перемычки),шириной равной половине радиального размера лунки,зазор между корпусными торцовыми поверхностями и диском выполнен фиксированным и одинаковым, корпусные торцовые поверхности и диск выполнены из полимерного материала, не обладающего электро и магнитными свойствами с низкой теплопроводностью, не смачивающимися теплоносителем (водой), отличающийся тем, что между неподвижных боковин установлена диафрагма, диски (роторы) расположены между неподвижными боковинами и диафрагмой с фиксированными зазорами,между дисками установлен распорный цилиндр, на поверхностях неподвижных боковин, диафрагмы и дисков выполнено минимум по два ряда одинаковых лунок.