Насос-теплогенератор

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Республиканское государственно-общественное объединение Белорусское добровольное пожарное общество(72) Авторы Астапов Валерий Петрович Жидович Анатолий Иосифович Михальченя Станислав Францевич(73) Патентообладатель Республиканское государственно-общественное объединение Белорусское добровольное пожарное общество(57) Насос-теплогенератор, содержащий цилиндрический корпус с отверстиями входа и выхода теплоносителя и размещенный в нем ротор, на боковой поверхности которого выполнен по крайней мере один ряд равномерно расположенных углублений цилиндрической формы, отличающийся тем, что в торцовой части ротора со стороны входа теплоносителя выполнен по окружности ряд глухих отверстий, а в теле ротора выполнен ряд радиальных каналов переменного диаметра, связанных попарно с глухими отверстиями,причем часть большего диаметра каждого радиального канала выполнена от цилиндрической поверхности ротора на глубину, не превышающую половину радиуса ротора, а остальная часть каждого радиального канала охвачена кольцевой проточкой с образованием стенки между кольцевой проточкой и радиальным каналом, причем радиальные каналы равномерно чередуются с углублениями. 15964 1 2012.06.30 Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в теплоснабжении при обогреве зданий и сооружений, а также производстве горячей воды. Известен теплогенератор патент 2267719, предназначенный для нагрева жидкости. Он имеет цилиндрический корпус, в котором соосно с его внутренней поверхностью расположен ротор, закрепленный на валу, приводимом во вращение электродвигателем. Известны также теплогенераторы патент 2267718, 2267717, 2262644, 2319911 патент 2319, которые имеют конструктивное устройство, подобное на предложенное в патенте 2267719. В этих теплогенераторах энергия, передаваемая от электродвигателя, преобразуется в тепло, идущее на нагрев воды, за счет трения элементов ротора о воду и слоев воды между собой. Всем указанным теплогенераторам присущ общий недостаток - они сложны в изготовлении. Известен теплогенератор, взятый в качестве прототипа патент 5957122, который автор называет гидросонным насосом. Он состоит из стального корпуса, имеющего цилиндрическую полость, в которой расположен с зазором цилиндрический ротор, закрепленный на вал, приводимый во вращение. На цилиндрической поверхности ротора выполнены равномерно расположенные ряды углублений, глубина которых примерно равна их диаметру. Этот теплогенератор по своей технической сущности наиболее близок к предлагаемому и лишен указанных недостатков аналогов. Теплогенератор работает следующим образом. На торцовых поверхностях корпуса имеются отверстия для подачи в полость корпуса и отвода из нее теплоносителя, например воды. При приведении во вращение ротора в углублениях происходит завихрение жидкости и возникает кавитация, приводящая к ее нагреву. Этому устройству присущи следующие недостатки. Эффективность преобразования электрической энергии в тепловую остается невысокой. Кроме того, устройство по прототипу требует применения вспомогательного насоса для прокачки теплоносителя. Целью изобретения является повышение эффективности преобразования электрической энергии в тепловую в насосе-теплогенераторе. Поставленная цель достигается тем, что в насосе-теплогенераторе, содержащем цилиндрический корпус с отверстиями входа и выхода теплоносителя и размещенный в нем ротор, на боковой поверхности которого выполнен по крайней мере один ряд равномерно расположенных углублений цилиндрической формы, в торцовой части ротора со стороны входа теплоносителя выполнен по окружности ряд глухих отверстий, а в теле ротора выполнен ряд радиальных каналов переменного диаметра, связанных попарно с глухими отверстиями, причем часть большего диаметра каждого радиального канала выполнена от цилиндрической поверхности ротора на глубину, не превышающую половины радиуса ротора, а остальная часть каждого радиального канала охвачена кольцевой проточкой с образованием стенки между кольцевой проточкой и радиальным каналом, причем радиальные каналы равномерно чередуются с углублениями. На фиг. 1 приведен разрез насоса-теплогенератора, на фиг. 2 - поперечный разрез ротора по каналам движения теплоносителя, на фиг. 3 - продольный разрез ротора с каналами переменного сечения и углублениями. Насос-теплогенератор содержит корпус 1 цилиндрической формы с крышкой 2, в которой по оси выполнено отверстие 3 подачи теплоносителя. Корпус 1 закреплен на фланце 4 электродвигателя. На валу электродвигателя установлен ротор 5. В торцовой стенке ротора со стороны подачи теплоносителя выполнен ряд глухих отверстий 6, расположенных по окружности. Эти отверстия связаны с радиальными каналами переменного диаметра часть канала 7 большего диаметра выполнена на глубину до половины радиуса ротора, а другая часть канала 8 меньшего диаметра связана с глухим отверстием 6 (фиг. 2). Канал 8 2 15964 1 2012.06.30 охвачен кольцевой проточкой 9. Боковая поверхность ротора между радиальными каналами покрыта углублениями 10 цилиндрической формы. Ротор на валу электродвигателя зафиксирован с помощью гайки 11. В корпусе 1 предусмотрено отверстие 12 выхода теплоносителя. Работает насос следующим образом. После заполнения корпуса 1 теплоносителем (водой) включается электродвигатель, который приводит во вращение ротор 5. При вращении ротора вода, находящаяся в канале 8, центробежными силами вытесняется в канал 7 большего диаметра. В канале 8 возникает пониженное давление, и вода через отверстие 3 поступает в глухие отверстия 6 и далее в каналы 7 и 8. Из канала 7 вода удаляется в зазор между крышкой 2 и ротором 5 и далее - в отверстие выхода. При вращении ротора возникают следующие явления. В глухих кольцевых проточках 9 при движении воды по каналам 7 и 8 возникает разрежение. Вытекающая из канала 8 струя воды, попадая в область пониженного давления, расположенную на кромке канала 8,резко расширяется (буквально вскипает) с образованием разрыва сплошности и паровых кавитационных пузырей. Далее парогазовая смесь из канала 7 поступает в зазор между ротором и крышкой. Углубления 10 на цилиндрической поверхности ротора способствуют дальнейшей активации кавитационных пузырей. При вращении ротора устанавливается пульсирующий режим движения жидкости в углублениях. В них периодически понижается давление, и тогда жидкость затягивается в углубление, а затем центробежные силы выталкивают жидкость из него. Таким путем создается развитая кавитация жидкости. Сначала она формируется в каналах 7, а затем дополнительно усиливается в углублениях 10. Последующее схлопывание кавитационных пузырей приводит к нагреву жидкости за счет выделения энергии, запасенной в пузырях. Использование в предлагаемом устройстве известного физического явления - расширения струи жидкости, истекающей в вакуум, с образованием паровой фазы, позволило добиться более высокого уровня кавитации, что, в свою очередь, привело к интенсификации нагрева жидкости. В предлагаемом устройстве реализована двухступенчатая схема образования кавитации на первой ступени в каналах переменного диаметра происходит резкое расширение струи как за счет ступенчатого изменения диаметра канала, так и за счет разрежения, возникающего в кольцевой проточке, на второй ступени парожидкостная смесь поступает в углубления на боковой поверхности ротора, где происходит ее дальнейшее дробление и повышение кавитации. Конструктивное выполнение каналов в теле ротора позволяет отказаться от вспомогательного насоса прокачки теплоносителя, так как сам ротор выполняет функции центробежного колеса насоса. Соединение центробежного эффекта и разрежения, возникающего при движении жидкости, в одно связанное явление позволяет повысить эффективность нагрева жидкости. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4