Устройство для нагрева жидкости

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано для отопления жилых и производственных помещений и горячего водоснабжения. Сущность изобретения заключается в том, что в конструкции устройства нагревательный орган (насос шестеренчатого типа) расположен ниже поверхности рабочей жидкости, находящейся в емкости, а каждая из размещенных в насосе шестерен внешнего зацепления жестко закреплена на ведомых валах редуктора, ведомые шестерни которых равного диаметра с одинаковым числом зубьев, причем одна из ведомых шестерен редуктора одновременно постоянно находится в зацеплении с ведущей шестерней редуктора; нагнетательная полость нагревательного органа (насоса шестеренчатого типа) через теплообменник высокого давления и кран соединена с расположенной ниже поверхности рабочей жидкости гидротурбиной. Пространство над поверхностью рабочей жидкости в емкости соединено в вертикальной плоскости с конденсатором, внутри которого расположен теплообменник, основной теплообменник в вертикальной плоскости расположен ниже поверхности рабочей жидкости в емкости над теплообменником высокого давления и электронагревательным элементом. Изобретение позволяет повысить эффективность и снизить энергозатраты. 2 ил.

 

Изобретение относится к области энергетики и, в частности, для отопления жилых и производственных помещений и горячего водоснабжения.

Известна конструкция устройства (авт.св.1028972, кл. 25 В, 11/00, опубл. 13.07.83 г.), содержащая корпус, ведущий вал, трубопроводы, источник электропитания и источник пара низкого давления.

Недостаток - для его функционирования необходимо два вида энергии - пар низкого давления и электрический ток.

Наиболее близким аналогом является устройство (патент Республики Молдова, №2617, 25 В, 29/00, опубл. ВОРИ №41, 2004 г.) состоящее из емкости, вращающихся плоских дисков, рабочей камеры, трубопровода, электродвигателя.

Недостаток - низкая эффективность нагрева жидкости и повышенный расход электроенергии.

Цель изобретения - повышение эффективности нагрева рабочей жидкости и снижение энергозатрат.

Указанная цель достигается за счет того, что устройство для нагрева жидкости, состоящее из емкости, трубопроводов, гидротурбины, электрогенератора, манометра, термореле-нагревательный орган (насос шестеренчатого типа), расположен ниже поверхности рабочей жидкости, находящейся в емкости, а каждая из размещенных в насосе шестерен внешнего зацепления жестко закреплена на ведомых валах редуктора, ведомые шестерни которых равного диаметра и с одинаковым числом зубьев, причем одна из ведомых шестерен редуктора одновременно постоянно находится в зацеплении с ведущей шестерней редуктора; нагнетательная полость нагревательного органа (насос шестеренчатого типа) через теплообменник и кран соединена с расположенной ниже поверхности рабочей жидкости гидротурбиной; пространство над поверхностью рабочей жидкости в емкости соединено в вертикальной плоскости с конденсатором, внутри которого расположен теплообменник; основной теплообменник расположен в вертикальной плоскости ниже поверхности рабочей жидкости в емкости над теплообменником высокого давления и электроводонагревательного элемента.

Принцип работы устройства основан на использовании синхронно вращающихся находящихся в зацеплении шстерен, каждая из которых имеет автономный привод, а нагнетательная полость нагревательного органа (насоса шестеренчатого типа) через теплообменник высокого давления и кран соединена с гидротурбиной.

Технический результат достигается за счет:

- использования автономного привода, обеспечивающего автономное вращение шестерен насоса с одинаковой частотой;

- расположение теплообменника высокого давления между нагнетательной полостью насоса и краном, причем ниже (то есть - под) теплообменником высокого давления.

- обеспечение работы электроводонагревательного элемента путем преобразования кинетической энергии, движущейся под избыточным давлением нагретой рабочей жидкости.

На фиг.1 представлена схема (вид сверху) синхронного привода шестерен насоса от энергоисточника, фиг.2 - гидросхема конструкции устройства.

Устройство состоит из энергоисточника, например электродвигателя 1, ведущей шестерни 2 редуктора, ведомых валов 3, вращающихся на опорах (например, шарикоподшипниках), расстояние между которыми во много раз больше, чем длина зубьев шестерен 4 и 5, которые жестко соединены с валами 3 и вращаются с одинаковой частотой вращения и предназначены для нагрева рабочей жидкости, например дистиллированной воды 7, в нагнетательной полости нагревательного органа (насоса шестеренчатого типа) 6, который дополнительно предназначен и для подачи под избыточным давлением по направлению указателя 8 рабочей жидкости в теплообменник высокого давления 5, изготовленный из цветного металла (алюминий, медь и так далее), крана 10 для изменения величины давления рабочей жидкости 7 при выходе ее из насоса 6, гидротурбины 11 для преобразования кинетической энергии, движущейся под давлением нагретой рабочей жидкости 7 во вращательное движение якоря электрогенератора 29, вырабатывающего электроенергию для питания электроводонагревательного элемента 30, указателей направления движения 8, 12, 21, 28, 37, емкости 13, манометра 14 для контроля рабочей жидкости в нагнетательной полости насоса 6, термометра 15, термореле 16 предотвращающего нагрев рабочей жидкости (дистиллированной воды) 7 выше девяносто пяти градусов Цельсия поверхности 17 рабочей жидкости в емкости 13, указателя уровня 18 рабочей жидкости 7 в емкости 13, конденсатора 19 для преобразования газоводовоздушных пузырьков 22 в рабочую жидкость 7, клапана 20, предотвращающего повышение давления выше атмосферного, циркуляционного насоса 23 для принудительной циркуляции жидкости через теплообменник 24 и основной теплообменник 26, изготовленных из цветного металла, окно 25, трубопровод 27 для отвода нагретой жидкости, крышку емкости 31, окно 32 для рабочей жидкости 7, сальников 33 для предотвращения течи рабочей жидкости 7 с емкости 13, самоуплотняющихся сальников 34 редуктора, шарикоподшипников 35 для валов 3, отверстия 36 для отвода в направлении указателя 37 при неисправности сальников 33 рабочей жидкости 7 (или смазочного масла при неисправности самоуплотняющихся сальников 34), задней крышки 38 редуктора, ведомые шестерни 39 редуктора, пространство 40, ведомые шестерни 39 редуктора, перегородку съемную 41 для сальников.

Работа устройства.

К энергоисточнику, например к электродвигателю 1, подают напряжение. Вращается ведущая шестерня, 2 редуктора, два ведомых вала 3 с жестко закрепленными шестернями 4 и 5 нагревательного органа (насоса шестеренчатого типа) 6. Рабочая жидкость, например дистиллированная вода 7, всасывается в направлении указателя 8 во всасывающую полость насоса 6, нагревается в нагнетательной полости и подается под избыточным давлением в теплообменник высокого давления 9, а пойдя через открытый кран 10, поступает в гидротурбину 11 и далее по указателю 12 возвращается в емкость 13.

Регулируя величину открытия крана 10, ориентируясь по показаниям манометра 14 и термометру 15, устанавливают требуемую величину нагрева рабочей жидкости 7, температура которой может быть от нуля градусов до девяносто пяти градусов Цельсия (если температура выше данного значения срабатывает термореле 16, отключая питание электродвигателя 1). Образующиеся на поверхности 17 газовоздушные микропузырьки 22 скапливаются в конденсаторе 19 (если их давление выше атмосферного - срабатывает предохранительный клапан 20).

Жидкость, используемая для отопления помещений, пройдя через циркуляционный насос 23 в направлении указателя 21, поступает в теплообменник 24. Так как температура жидкости в теплообменнике 24 ниже температуры газовоздушных микропузырьков 22, последние преобразуются в рабочую жидкость 7 и через окно 25 возвращается в емкость 13. Из теплообменника 24 жидкость подается в основной теплообменник 26, где интенсивно нагревается и по трубопроводу 27 в направлении указателя 28 подается потребителю.

Рабочая жидкость 7 нагревается в нагнетательной полости шестеренчатого насоса 6, отдавая тепло через теплообменник высокого давления 9 жидкости 7, находящейся в емкости 13, а поступив в гидротурбину 11, вращает ротор электрогенератора 29, вырабатываемая электроэнергия которого расходуется на работу электроводонагревательного элемента 30.

Это будет продолжаться до тех пор, пока не прекратят подачу электроэнергии к электродвигателю 1.

Устройство для нагрева жидкости, применяемой для отопления помещений, состоящее из емкости для рабочей жидкости, электродвигателя, электрогенератора, трубопроводов, термометра, манометра, термореле, отличающееся тем, что нагревательный орган (насос шестеренчатого типа) расположен ниже поверхности рабочей жидкости, находящейся в емкости, а каждая из размещенных в насосе шестерен внешнего зацепления жестко закреплена на ведомых валах редуктора, ведомые шестерни которого равного диаметра с одинаковым числом зубьев, причем одна из ведомых шестерен редуктора одновременно постоянно находится в зацеплении с ведущей шестерней редуктора, нагнетательная полость нагревательного органа (насоса шестеренчатого типа) через теплообменник высокого давления и кран соединена с расположенной ниже поверхности рабочей жидкости гидротурбиной; пространство над поверхностью рабочей жидкости в емкости соединено в вертикальной плоскости с конденсатором, внутри которого расположен теплообменник; основной теплообменник в вертикальной плоскости расположен ниже поверхности рабочей жидкости в емкости над теплообменником высокого давления и электронагревательным элементом.