Модуль роторно-вихревой

средством торможения жидкого теплоносителя, внутренняя рабочая поверхность корпуса выполнена с соответствующим радиусом К для каждого поперечного сечения, вал снабжен, по меньшей мере, двумя лопастями, причем огибающая вала с лопастями имеет радиальную форму с соответствующим радиусом г для каждого поперечного сечения, а образующая каждой лопасти в каждом поперечном сечении содержит участок, совпадающий с участком огибающей, при этом суммарная длина Ь участков образующих всех лопастей, совпадающих с огибающей, и длина Ь, огибающей связаны соотношением (0,3 0,6) 1, а радиусы К и г окружностей для каждого поперечного сечения связаны зависимостью К-гА, где А находится в диапазоне от 0,8 до 1,6 мм, внутренняя рабочая поверхность корпуса, смежные с корпусом и нижней крыщкой поверхности лопастей, а также смежная с лопастями поверхность нижней крыщки снабжены множеством выемок радиальной формы, причем осевые линии выемок на поверхности лопастей и соответствующих им выемок на внутренней рабочей поверхности корпуса и на поверхности нижней крыщки совпадают.2. Модуль по п. 1, отличающийся тем, что корпус выполнен в виде усеченного конуса, при этом внутренняя поверхность корпуса и огибающая вала с лопастями имеют коническую форму.3. Модуль по п. 1, отличающийся тем, что корпус выполнен в виде Цилиндра, при этом внутренняя поверхность корпуса и огибающая вала с лопастями имеют Цилиндрическую форму.4. Модуль по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что средство отвода жидкого теплоносителя размещено в плоскости, перпендикулярной плоскости вертикальной оси корпуса.5. Модуль по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что средство отвода жидкого теплоносителя размещено в плоскости вертикальной оси корпуса.6. Модуль по любому из пп. 1-5, отличающийся тем, что выемки имеют коническую форму.7. Модуль по любому из пп. 1-5, отличающийся тем, что выемки имеют Цилиндрическую форму.8. Модуль по любому из пп. 1-7, отличающийся тем, что средство торможения жидкого теплоносителя выполнено в виде цилиндрического элемента, снабженного сквозным отверстием, без зазора установленного в канале средства отвода жидкого теплоносителя.1. Патент КН Не 2188366 С 1. - Опубл. 27.08.2002 2. Патент КН Не 2231004 С 1. - Опубл. 20.06.2004. 3. Патент КН Не 2233408 С 2. - Опубл. 27.07.2004. 4. Патент КН Не 2188365 С 1. - Опубл. 27.08.2002.Заявляемая полезная модель относится к устройствам для получения или использования тепла, в частности к устройствам для нагрева жидкого теплоносителя, которые могут быть использованы для обогрева помещений.Существует ряд конструкций нагревателей воды, в которых используется эффект нагрева воды, связанный с выделением значительного количества энергии при вихревом перемещении потока воды, которое обеспечивается за счет конструктивных особенностей соответствующих устройств для нагрева жидкости, в частности за счет формирования каналов определенной траектории, по которым перемещается поток 1, 2, 3. Такие устройства, как правило, состоят из неподвижного корпуса с входным и выходным патрубками и размещенного внутри корпуса ротора, который и задает траекторию перемещения потока воды, в частности, за счет формы выполнения. Во всех случаях размеры и форма корпусаИ размеры И форма ротора требуют тщательного выбора для обеспечения достаточных для нагревательных устройств значений температуры нагрева воды, КПД устройства И т.д.Наиболее близким по совокупности существенных признаков К заявляемому является теплогенератор механический 4, Который содержит корпус, в верхней части которого для подачи воды выполнены по касательной К радиусу ротора два входных, диаметрально расположенных прямоугольных отверстия, в нижней части для отвода воды И пара вь 1 полнены по Касательной К радиусу ротора Четыре выходных, равноудаленных друг от друга отверстия, а в Центральной части корпуса установлены статор И ротор, образующие поверхности Которых определены аналитической зависимостью УК/Х 2, причем ротор выполнен в виде турбины, имеющей четыре лопатки с зеркально отображенными 5-изогнутыми поверхностями. Среди технических результатов, достигаемых посредством описанного механического теплогенератора, авторы указали повышение эффективности нагрева воды без применения циркуляционного насоса, увеличение надежности И долговечности конструкции.Теплогенераторы описанных конструкций требуют достаточно больших затрат работы для обеспечения режима вращения ротора, при котором вырабатывалось бы заданное количество тепловой энергии. Кроме того, каждая из описанных конструкций рассчитана на определенную геометрическую форму корпуса И определенное соотношение между основными размерами (высота, радиус И т.п.) основных конструктивных элементов.Задачей настоящей полезной модели является создание роторно-вихревого модуля,который может быть использован в устройствах различной мощности для нагрева жидкого теплоносителя И который обеспечивал бы уменьшение затрачиваемой работы для привода ротора при производстве заданного количества тепла. При этом уменьшение затрачиваемой работы должно обеспечиваться независимо от геометрической формы,размеров И/или соотношения размеров основных конструктивных элементов, в частности корпуса И ротора.Поставленная задача решается заявляемым роторно-вихревым модулем, содержащим полый корпус с внутренней радиальной рабочей поверхностью, снабженный связанными соответствующими каналами с полостью корпуса средством подвода жидкого теплоносителя, расположенным в верхней зоне корпуса, И средством отвода жидкого теплоносителя,расположенным у основания, а также установленными герметично верхней И нижней крышками, И связанный с корпусом с возможностью вращения относительно вертикальной оси корпуса вал, снабженный лопастями, имеющими попарно 5-образную форму для каждого поперечного сечения. При этом средство отвода жидкого теплоносителя дополнительно снабжено средством торможения жидкого теплоносителя, внутренняя рабочая поверхность корпуса выполнена с соответствующим радиусом К для каждого поперечного сечения, вал снабжен, по меньшей мере, двумя лопастями, причем огибающая вала с лопастями имеет радиальную форму с соответствующим радиусом г для каждого поперечного сечения, а образующая каждой лопасти в каждом поперечном сечении содержит участок, совпадающий с участком огибающей, при этом суммарная длина Ь участков образующих всех лопастей, совпадающих с огибающей, И длина 14 огибающей связаны соотношением (О,3-О,6) 1, а радиусы К И г окружностей для каждого поперечного сечения связаны зависимостью К-гА, где А находится в диапазоне от 0,8 до 1,6 мм, внутренняя рабочая поверхность корпуса, смежные с корпусом И нижней крышкой поверхности лопастей, а также смежная с лопастями поверхность нижней крышки снабжены множеством выемок радиальной формы, причем осевые линии выемок на поверхности лопастей И соответствующих им выемок на внутренней рабочей поверхности корпуса И на поверхности нижней крышки совпадают.Предложенная конструкция с учетом всех указанных выше существенных признаков неожиданно дает одинаково высокие результаты при различных формах выполнения кор ВУ 314611 2006.12.30пуса И ротора. Среди наиболее предпочтительных форм выполнения заявляемого роторновихревого модуля можно назвать следующиекорпус выполнен в виде усеченного конуса, при этом внутренняя поверхность корпуса и огибающая вала с лопастями имеют коническую формукорпус выполнен в виде цилиндра, при этом внутренняя поверхность корпуса и огибающая вала с лопастями имеют цилиндрическую форму.При этом в последнем случае соотношение высоты и радиуса цилиндра может находиться в достаточно широком диапазоне значений, расширяя тем самым диапазон возможных применений, что ниже будет проиллюстрировано с помощью чертежей.Предпочтительными являются те формы выполнения, в которых средство отвода жидкого теплоносителя размещено либо в плоскости, перпендикулярной плоскости вертикальной оси корпуса, либо в плоскости вертикальной оси корпуса.В различных предпочтительных формах выполнения заявляемого роторно-вихревого модуля выемки имеют либо коническую, либо цилиндрическую форму.Средство торможения жидкого теплоносителя предпочтительно выполнено в виде цилиндрического элемента, снабженного сквозным отверстием, без зазора установленного в канале средства отвода жидкого теплоносителя.В роторно-вихревом модуле заявляемой конструкции при увеличении температуры теплоносителя происходит уменьшение затрачиваемой работы А для привода ротора при производстве заданного количества тепла (2, что подтверждается нижеследующими пояснениями.Сила внутреннего трения теплоносителя уменьшается за счет уменьшения его вязкости при увеличении температуры, и сила трения, действующая на твердое тело, движущееся в теплоносителе, также уменьшается за счет уменьшения вязкости и силы внутреннего трения теплоносителя. Следовательно, с увеличением температуры теплоносителя будет затрачиваться все меньше энергии для работы устройства с заданным параметром АТ.При движении теплоносителя между ротором и корпусом слои смещаются относительно друг друга, при этом возникают силы внутреннего трения, тормозящие движения слоев, движущихся с большей скоростью, и ускоряющие слои с меньшей скоростью.Сила внутреннего трения по закону НьютонаРтр -п 5 Ау/А 1,где Ау - разность скоростей движущихся слоев, А 1 - расстояние между этими слоями по направлению, перпендикулярному скорости, п - динамическая вязкость, 5 - площадь сечения движущихся слоев.При движении ротора в теплоносителе поток теплоносителя деформируется, ближайшие слои прилипают к его поверхности и движутся вместе с ним. Остальные слои перемещаются друг относительно друга.Сила, действующая на движущееся твердое тело в теплоносителе и направленная в сторону, противоположную движению тела, является гидродинамической силой, котораяимеет две составляющие - силу трения И силу давления. Сила трения обусловлена вязостью теплоносителя, сила давления - разностью давлений на передних и задних поверхностях движущегося тела. Сила трения пропорциональна скорости, сила давления пропорциональна квадрату скорости.При движении ротора в вязкой среде образуются вихри, и на него действует, кроме лобового сопротивления, подъемная сила, которая направлена перпендикулярно к вектору скорости.При движении ротора радиусом К с угловой скоростью у модуль силы трения (формула Стокса)Таким образом, авторам на основании теоретических расчетов и практического испь 1 тания ряда конструкций с различными значениями характеристик, в том числе геометрических параметров, основных элементов конструкции удалось создать роторно-вихревой модуль с высокими характеристиками КПД при изменении ряда геометрических параметров в щироком диапазоне.Достоинства и преимущества конструкции роторно-вихревого модуля в соответствии с заявляемой полезной моделью ниже будут более подробно рассмотрены на некоторых предпочтительных, но не ограничивающих, примерах реализации со ссылкой на позиции фигур чертежей, на которых представленыфиг. 3 - общий вид ротора роторно-вихревого модуля по фиг. 2фиг. 4 - общий вид корпуса роторно-вихревого модуля по фиг. 2фиг. 5 - общий вид нижней крыщки роторно-вихревого модуля по фиг. 2фиг. 7 - общий вид ротора роторно-вихревого модуля по фиг. 6фиг. 8 - общий вид корпуса роторно-вихревого модуля по фиг. 6фиг. 9 - общий вид нижней крыщки роторно-вихревого модуля по фиг. 6фиг. 11 - общий вид ротора роторно-вихревого модуля по фиг. 10фиг. 12 - общий вид корпуса роторно-вихревого модуля по фиг. 10фиг. 13 - общий вид нижней крыщки роторно-вихревого модуля по фиг. 10.На фиг. 1 изображен роторно-вихревой модуль с корпусом 1, выполненным в виде усеченного конуса. Внутренняя рабочая поверхность 2 корпуса 1 имеет радиальную, в основном, коническую форму. В верхней зоне корпуса 1 расположено средство подвода жидкого теплоносителя, выполненное в виде входного патрубка 3. У основания корпуса 1 расположено средство отвода жидкого теплоносителя, выполненное в виде выходного патрубка 4. Выходной патрубок 4 размещен в плоскости, перпендикулярной плоскости вертикальной оси корпуса. Корпус снабжен верхней 5 и нижней 6 крыщками. В полости корпуса 1 с возможностью вращения относительно своей оси (например, на подшипниках,которые на чертеже позицией не обозначены) установлен вал 7, снабженный лопастями 8(см. фиг. 3, фиг. 7, фиг. 11), имеющими попарно 5-образную форму для каждого поперечного сечения. Вал 7 с лопастями 8 образует ротор 9. Ротор 9 установлен в корпусе 1 таким образом, что между образующей внутренней рабочей поверхности 2 и огибающей ротора 9 в каждом поперечном сечении сформирован зазор А. Рабочая поверхность 2 корпуса 1, смежные с корпусом 1 и нижней крыщкой 6 поверхности лопастей 8, а также смежная с лопастями 8 поверхность нижней крыщки 6 снабжены множеством выемок 10 радиальной формы, причем осевые линии выемок на внутренней рабочей поверхности 2 корпуса 1