RU2084773C1

RU2084773C1 - Pump-heat generator

Info

Publication number: RU2084773C1
Application number: RU94029725A
Authority: RU
Inventors: Сергей Анатольевич Лесничий
Original assignee: Сергей Анатольевич Лесничий
Priority date: 1994-08-09
Filing date: 1994-08-09
Publication date: 1997-07-20
Also published as: RU94029725A

Abstract

FIELD: heat engineering; direct conversion of mechanical energy into heat delivered to consumers by pumped liquid. SUBSTANCE: pump-heat generator is made either single-step or multiple step, depending on power rating of drive and required heating speed. Pump has in each step housing 1 and hollow rotor 5 cantilever-mounted in housing on drive shaft 4. Rotor has at least one device 7 acting onto liquid for its heating. Pump-heat generator has housing 1 similar to housing of centrifugal pump with central suction branch pipe 2 and tangential delivery branch pipe 3. Space of rotor 5 consists of two communicating parts which communicate also with space of housing. It has blind central hole 8 from side of drive shaft and at least one channel 6 directed from center to periphery of rotor. Outlet of channel has angular displacement relative to inlet in direction opposite to rotation of rotor. Device 7 acting onto liquid for its heating is made in form of at least one cavity in peripheral portion of rotor body outgoing from each channel 6 in direction opposite to rotation of rotor. EFFECT: prevention of blocking of heated liquid output in wide speed range, improved adaptability to manufacture, reliability and convenience in operation. 5 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к конструкции насосов-теплогенераторов, которые могут быть использованы преимущественно в автономных замкнутых системах теплоснабжения жилых, общественных и промышленных зданий в местностях, богатых источниками даровой механической энергии, в частности энергии ветра и водных потоков. В особенности такие насосы-преобразователи механической энергии в тепловую пригодны для отопления зданий, в которых в довольно широких пределах допустимы суточные и сезонные колебания температуры, например: коровников или свинарников, хранилищ продукции растениеводства и т.п. The invention relates to the design of heat-generating pumps, which can be used mainly in stand-alone closed heat supply systems for residential, public and industrial buildings in areas rich in sources of free mechanical energy, in particular wind energy and water flows. In particular, such pumps converting mechanical energy into heat are suitable for heating buildings, in which diurnal and seasonal temperature fluctuations are acceptable over fairly wide limits, for example: cowsheds or pigsties, storage facilities for crop production, etc.

В общем проблема освоения упомянутых источников даровой энергии в последнее время сильно обострилась в связи с истощением доступных и хорошо обустроенных и освоенных месторождений минеральных энергоносителей: угля, нефти и природного газа. Применительно же к указанному классу теплопотребителей эта проблема стоит особенно остро еще и потому, что их количество велико, они рассредоточены на значительных территориях и обычно удалены от месторождений минеральных топлив и узловых пунктов транспортной сети их распределения. In general, the problem of developing the mentioned sources of free energy has recently become much more acute due to the depletion of accessible and well-developed and developed deposits of mineral energy carriers: coal, oil and natural gas. In relation to the indicated class of heat consumers, this problem is especially acute because their number is large, they are dispersed over large areas and are usually removed from mineral fuel deposits and hub points of their distribution distribution network.

До недавних пор при освоении энергии ветра и малых рек основное внимание уделялось конструированию ветро- и гидроэнергетических установок, которые должны были бы работать совместно с электрогенераторами. На этом пути уже достигнуты впечатляющие результаты, связанные выравниванием мощности, отдаваемой в локальные электросети, при колебаниях нагрузки на ветровые или водяные колеса и с защитой электрогенераторов от перегрузок при скачкообразных увеличениях напора ветра или водного потока. Until recently, the development of wind and small river energy focused on the design of wind and hydropower plants, which would have to work together with electric generators. On this path, impressive results have already been achieved, related to equalizing the power supplied to local power grids during fluctuations in the load on wind or water wheels and protecting the generators from overloads with spasmodic increases in wind pressure or water flow.

Но в тех случаях, когда потребителям нужна именно тепловая энергия, двойное преобразование (механической энергии ветра или воды в электрическую и электрической в тепловую энергию) сопряжено с нежелательными энергетическими потерями и с непропорциональным достигаемому результату увеличением капитальных затрат. But in those cases when consumers need precisely thermal energy, double conversion (of the mechanical energy of wind or water into electrical energy and electric into thermal energy) is associated with undesirable energy losses and with an increase in capital costs disproportionate to the result achieved.

Поэтому все чаще появляются технические решения, предусматривающие прямое преобразование механической энергии в тепловую. Эти решения при их практической реализации оказываются тем более эффективными, чем больше масса и теплоемкость теплоносителя, циркулирующего в локальных сетях теплоснабжения, ибо именно запас теплоносителя в таких сетях в силу существенной инерционности теплообменных процессов позволяет простейшим и экономически выгодным путем выравнивать колебания нагрузки на входе в механические теплогенераторы. Therefore, technical solutions are increasingly appearing that provide for the direct conversion of mechanical energy into thermal energy. These solutions, in their practical implementation, turn out to be all the more effective, the greater the mass and heat capacity of the coolant circulating in local heat supply networks, because it is the supply of coolant in such networks, due to the significant inertia of the heat exchange processes, that makes it possible to equalize load fluctuations at the input to mechanical heat generators.

Однако эффективность таких теплогенераторов, оцениваемая по критериям простоты и, соответственно, удельной материалоемкости, технологичности в изготовлении, удобства обслуживания и надежности в эксплуатации, существенно зависит от их конструкции. However, the effectiveness of such heat generators, assessed according to the criteria of simplicity and, accordingly, specific material consumption, manufacturability in manufacturing, ease of maintenance and reliability in operation, significantly depends on their design.

Например, из описания изобретения к авт. свид. СССР N 1627790 известен фрикционный нагреватель, имеющий корпус-бак с нагреваемой жидкой средой, неподвижный диск, жестко прикрепленный к днищу корпуса, и подвижный диск, установленный с возможностью вращения от ветроэнергетического привода и осевого перемещения относительно неподвижного диска и снабженный по периметру установленными наклонно к оси вращения лопастями. For example, from the description of the invention to ed. testimonial. USSR N 1627790 known friction heater having a tank housing with a heated liquid medium, a fixed disk rigidly attached to the bottom of the housing, and a movable disk mounted for rotation from the wind energy drive and axial movement relative to the fixed disk and equipped around the perimeter mounted obliquely to the axis rotation of the blades.

Выработка тепла в описанном механическом теплогенераторе происходит преимущественно вследствие трения подвижного диска о неподвижный и отчасти вследствие трения лопастей о воду или иную заполняющую бак жидкую среду. Heat generation in the described mechanical heat generator occurs mainly due to the friction of the movable disk against the stationary one and partly due to the friction of the blades against water or another liquid medium filling the tank.

Будучи весьма прост по конструкции, такой нагреватель громоздок и потому с трудом "вписывается" в замкнутые системы теплоснабжения, недостаточно надежен из-за износа контактирующих поверхностей дисков и малоэффективен, хотя и работоспособен, при незначительной ветровой нагрузке. Being very simple in design, such a heater is bulky and therefore hardly fits into closed heat supply systems, is not reliable enough due to wear of the contacting surfaces of the disks and is ineffective, although efficient, with a slight wind load.

Из описания изобретения к авт. свид. СССР N 1703924 известен механический теплогенератор "Рязань", имеющий эжектор ("струйный аппарат") и центробежный насос, центральный всасывающий патрубок к нагнетательному патрубку эжектора, а нагнетательный патрубок к разветвляющемуся трубопроводу. Одна из ветвей этого трубопровода подключена к соплу эжектора, а вторая (через поверхностный теплообменник) к всасывающему патрубку эжектора. From the description of the invention to ed. testimonial. USSR N 1703924 known mechanical heat generator "Ryazan", having an ejector ("jet apparatus") and a centrifugal pump, a central suction pipe to the discharge pipe of the ejector, and the discharge pipe to the branching pipe. One of the branches of this pipeline is connected to the nozzle of the ejector, and the second (through the surface heat exchanger) to the suction pipe of the ejector.

Описанный теплогенератор также весьма прост по гидравлической схеме и может быть изготовлен с использованием стандартных комплектующих узлов. Однако генерирование тепла вследствие потерь гидравлической энергии на вихреобразование и трение в потоке оборотной жидкости вынуждает к использованию высокооборотного привода центробежного насоса и эксплуатации насоса при максимальной производительности, обеспечивающей наибольшую турбулизацию оборотной жидкости. Естественно, что малые ветро- или гидроэнергетические установки практически не могут быть использованы без мультипликатора для привода центробежного насоса при осуществлении указанного принципа генерирования тепла. The described heat generator is also very simple in hydraulic circuit and can be manufactured using standard components. However, heat generation due to the loss of hydraulic energy due to vortex formation and friction in the flow of the circulating fluid forces the use of a high-speed drive of a centrifugal pump and operation of the pump at maximum performance, providing the greatest turbulization of the circulating fluid. Naturally, small wind or hydropower plants can hardly be used without a multiplier to drive a centrifugal pump when implementing this principle of heat generation.

В связи с изложенным наиболее перспективными представляются теплогенераторы, изготовленные непосредственно на основе насосов и генерирующие тепло внутри корпусов таких насосов преимущественно вследствие попеременного воздействия на нагреваемую жидкость повышенного давления и разрежения. In connection with the foregoing, heat generators made directly on the basis of pumps and generating heat inside the housings of such pumps are predominantly predominantly due to the alternating action of increased pressure and vacuum on the heated liquid.

Из числа таких теплогенераторов наиболее близок к предлагаемому насос-нагреватель текучей среды, известный из описания изобретения к патенту СССР N 1329629 по кл. F 24 J 3/00. Of these heat generators, the closest to the proposed fluid pump-heater, known from the description of the invention to USSR patent N 1329629 class. F 24 J 3/00.

Этот, по меньшей мере, одноступенчатый насос-теплогенератор имеет:
полый цилиндрический (дискообразный в одноступенчатом исполнении) корпус, имеющий периферийный торцевой всасывающий патрубок для подвода нагреваемой и центральный торцевой нагнетательный патрубок для отвода нагретой жидкости;
ротор, выполненный в виде полого барабана, который консольно подвешен к валу привода вращения внутри корпуса и снабжен средствами воздействия на жидкость для ее нагрева, которые выполнены в виде ребер, размещенных в полости этого барабана с интервалами между собой;
(статорный) диск, жестко связанный с корпусом, имеющий кольцевой направляющий канал и, по меньшей мере, один радиальный всасывающий канал для гидравлического подключения направляющего канала к полости корпуса, радиальный напорный канал, у которого входная горловина открыта в кольцевой направляющий канал, а выходное отверстие в осевую полость диска, переходящую в центральный торцевой патрубок корпуса для отвода нагретой жидкой среды, и несущий на периферии, по меньшей мере, одну расширяющуюся в направлении вращения головку.This at least one stage heat pump has:
a hollow cylindrical (disk-shaped in a single-stage design) body having a peripheral end suction pipe for supplying a heated and a central end discharge pipe for draining the heated fluid;
a rotor made in the form of a hollow drum, which is cantilever suspended from the rotation drive shaft inside the housing and provided with means for influencing the liquid to heat it, which are made in the form of ribs placed in the cavity of this drum at intervals between them;
(stator) disk, rigidly connected to the housing, having an annular guide channel and at least one radial suction channel for hydraulically connecting the guide channel to the housing cavity, a radial pressure channel, in which the inlet is open into the annular guide channel, and the outlet into the axial cavity of the disk, passing into the central end pipe of the housing for the removal of heated liquid medium, and bearing at the periphery at least one head expanding in the direction of rotation.

В теле диска может быть выполнен дополнительный "карбюраторный" канал, сообщающий направляющий канал диска с атмосферой и обеспечивающий подсос воздуха в нагреваемую жидкую среду для повышения ее сжимаемости. При этом в кольцевом направляющем канале между входной горловиной радиального напорного канала и выходом из "карбюраторного" канала может быть предусмотрен пережим, а вблизи выходов из всасывающих каналов в кольцевой направляющий канал в последнем могут быть предусмотрены расширенные участки. An additional “carburetor” channel can be made in the body of the disk, which communicates the directing channel of the disk with the atmosphere and provides air intake in the heated liquid medium to increase its compressibility. At the same time, a pinch may be provided in the annular guide channel between the inlet neck of the radial pressure channel and the outlet of the "carburetor" channel, and extended sections can be provided in the latter near the exits from the suction channels into the annular guide channel.

Согласно изобретательскому замыслу нагрев жидкости в описанном насосе-теплогенераторе должен происходить преимущественно вследствие чередования ее сжатия-расширения в зазоре между фигурными ребрами вращающегося ротора и головками на (статорном) диске и отчасти вследствие трения между частями насоса и перекачиваемой нагреваемой жидкостью. According to the inventive concept, the heating of the liquid in the described heat pump must occur mainly due to the alternation of its compression-expansion in the gap between the curly ribs of the rotating rotor and the heads on the (stator) disk and partly due to friction between the parts of the pump and the pumped heated fluid.

Однако поскольку в описанном насосе-теплогенераторе выходы из радиальных всасывающих каналов открыты в кольцевой направляющий канал, поскольку входная горловина напорного радиального канала начинается оттуда же и, наконец, поскольку упомянутые выходы и вход находятся на примерно одинаковом расстоянии от геометрической оси насоса, постольку центробежная сила, действующая на жидкость при вращении ротора-барабана и порождающая относительное разрежение в кольцевом направляющем канале диска, будет практически одинаково действовать на жидкость во всех радиальных каналах. И если на всасывание этот технический эффект будет оказывать положительное влияние, то на нагнетание отрицательное, причем тем в большей степени, чем больше будет число оборотов ротора-барабана (вплоть до полного прекращения прокачивания жидкости через насос-теплогенератор и аварийного перегрева жидкости, "заблокированной" внутри его корпуса). Поэтому известный насос-теплогенератор способен работать только на малых скоростях вращения с соответствующей невысокой теплопроизводительностью. However, since in the described heat pump, the exits from the radial suction channels are open into the annular guide channel, since the inlet neck of the pressure radial channel starts from there, and finally, since the said exits and inlet are at approximately the same distance from the pump’s geometric axis, the centrifugal force acting on the liquid during the rotation of the rotor-drum and generating relative rarefaction in the annular guide channel of the disk will act almost equally on Fluid in all radial channels. And if this technical effect will have a positive effect on the suction, then it will have a negative effect on the injection, the more so, the greater the number of revolutions of the rotor-drum (up to the complete cessation of pumping the liquid through the heat pump and emergency overheating of the liquid, “blocked” inside his case). Therefore, the known heat pump is capable of operating only at low rotational speeds with a corresponding low heat output.

Далее, сжатие-расширение нагреваемой жидкости между ребрами ротора-барабана и головками неподвижного диска неизбежно будет приводить к кавитации и, соответственно, к разрушению указанных деталей. Further, the compression-expansion of the heated fluid between the ribs of the rotor-drum and the heads of the fixed disk will inevitably lead to cavitation and, accordingly, to the destruction of these parts.

И, наконец, известный насос-теплогенератор весьма сложен по конструкции, а потому нетехнологичен в изготовлении и трудоемок в ремонте при эксплуатации. And, finally, the well-known heat pump is very complex in design, and therefore low-tech to manufacture and laborious to repair during operation.

Поэтому в основу изобретения положена задача путем усовершенствования формы ротора и гидравлической связи его полости со всасывающим и нагнетательным патрубками корпуса создать такой насос-теплогенератор, который исключал бы блокирование нагнетания в широком диапазоне скоростей вращения ротора, имел бы повышенную теплопроизводительность, был бы более прост в изготовлении, надежен и удобен в эксплуатации. Therefore, the invention is based on the task, by improving the shape of the rotor and the hydraulic connection of its cavity with the suction and discharge nozzles of the housing, to create such a heat pump that would prevent blocking of the injection in a wide range of rotor speeds, would have increased heat production, would be easier to manufacture , reliable and easy to use.

Поставленная задача решена тем, что в насосе-теплогенераторе, имеющем полый корпус со всасывающим патрубком для подвода нагреваемой и нагнетательным патрубком для отвода нагретой жидкости и консольно подвешенный внутри корпуса на валу привода вращения полый ротор, оснащенный, по меньшей мере, одним средством воздействия на жидкость для ее нагрева, согласно изобретению, всасывающий патрубок расположен соосно ротору и присоединен к корпусу со стороны, противоположной валу привода вращения, нагнетательный патрубок присоединен к корпусу тангенциально, полость ротора выполнена из двух сообщающихся между собою и с полостью корпуса частей, первая из которых по ходу жидкости представляет собою глухое центральное отверстие, ориентированное напротив выхода из всасывающего патрубка, а вторая имеет вид по меньшей мере одного направленного от центра к периферии ротора канала, выход которого имеет угловое смещение относительно входа в направлении, противоположном направлению вращения ротора, а средство для воздействия на жидкость для ее нагрева выполнено в виде, по меньшей мере, одного углубления ("кармана") в периферийной части тела ротора, отходящего от каждого канала. The problem is solved in that in a heat pump having a hollow body with a suction pipe for supplying a heated and discharge pipe for removing heated fluid and a hollow rotor cantilever suspended inside the housing on the drive shaft of rotation, equipped with at least one means of influencing the liquid for heating it, according to the invention, the suction pipe is located coaxially with the rotor and is attached to the housing from the side opposite to the rotation drive shaft, the discharge pipe is attached to the housing tangentially, the rotor cavity is made of two parts in communication with each other and with the body cavity, the first of which, along the liquid, is a blind central hole oriented opposite the outlet from the suction pipe, and the second has the form of at least one channel directed from the center to the periphery of the rotor the output of which has an angular displacement relative to the entrance in the direction opposite to the direction of rotation of the rotor, and the means for influencing the liquid for heating it is made in the form of at least One recess ( "pockets") in the peripheral portion of the rotor body, the exhaust from each channel.

Изобретение соответствует условию патентоспособности "новизна", поскольку по имеющимся данным не известно из общедоступных источников информации. Соответствует оно и условию патентоспособности "изобретательский уровень", поскольку только указанная совокупность существенных признаков, включая новую форму выполнению ротора и средства воздействия на жидкость для ее нагрева и новое взаиморасположение всех каналов для прохода нагреваемой жидкости обеспечивает новый технический эффект. Действительно, нагреваемая жидкость имеет единственным препятствием для свободного выхода из каналов в роторе только углубления, отходящие от этих каналов. Именно колебания жидкости в этих углублениях под отсасывающим действием центробежной силы и вдавливающим действием силы инерции при вращении ротора приводят к ее нагреву, не препятствуя при этом оттоку жидкости из зон нагрева при среднем и высоком числе оборотов ротора. The invention meets the condition of patentability "novelty", since according to available data it is not known from publicly available sources of information. It meets the patentability condition “inventive step”, since only the indicated combination of essential features, including the new form of the rotor and the means for influencing the liquid to heat it and the new relative position of all channels for the passage of the heated liquid, provides a new technical effect. Indeed, the heated fluid has the only obstacle for free exit from the channels in the rotor only the recesses extending from these channels. It is the oscillations of the liquid in these depressions under the suction action of the centrifugal force and the pressing action of the inertia forces during rotation of the rotor that lead to its heating, without interfering with the outflow of liquid from the heating zones at an average and high number of rotor rotations.

Первое дополнительное отличие заключается в том, что каналы в роторе выполнены прямыми, что наиболее технологично при изготовлении роторов путем механической обработки цельных заготовок. The first additional difference is that the channels in the rotor are made straight, which is most technologically advanced in the manufacture of rotors by machining whole billets.

Второе дополнительное отличие состоит в том, что каналы в роторе выполнены дугообразными, что технологически безразлично при изготовлении роторов литьем, но способствует повышению КПД вследствие уменьшения внутреннего гидросопротивления потоку жидкости через насос-теплогенератор и повышению его эксплуатационной надежности вследствие уменьшения опасности кавитации. The second additional difference is that the channels in the rotor are arched, which is technologically indifferent in the manufacture of rotors by casting, but contributes to an increase in efficiency due to a decrease in the internal hydraulic resistance to the fluid flow through the heat pump and to increase its operational reliability due to the reduced risk of cavitation.

Третье дополнительное отличие предусматривает, что углубления ("карманы"), выполненные в теле ротора, отходят от каналов в направлении, противоположном направлению вращения ротора, а четвертое дополнительное отличие предусматривает, что такие углубления отходят от каналов в направлении по ходу вращения ротора. Первая форма выполнения углублений ("карманов") предпочтительна для высокооборотных роторов мощных насосов-теплогенераторов, поскольку способствует оттоку нагретой жидкости из полости ротора, а вторая предпочтительна для низкооборотных роторов насосов-теплогенераторов средней и малой мощности. The third additional difference provides that the recesses ("pockets") made in the body of the rotor depart from the channels in the direction opposite to the direction of rotation of the rotor, and the fourth additional difference provides that such recesses depart from the channels in the direction along the rotation of the rotor. The first embodiment of the recesses ("pockets") is preferable for high-speed rotors of powerful heat pump pumps, since it facilitates the outflow of heated fluid from the rotor cavity, and the second is preferred for low-speed rotors of medium and low power heat pumps.

Далее сущность изобретения поясняется подробным описанием конструкции и работы предлагаемого насоса-теплогенератора со ссылками на прилагаемые чертежи, где изображены:
на фиг. 1 предлагаемый насос-теплогенератор в продольном разрезе;
на фиг. 2 то же, что на фиг. 1, в поперечном разрезе по срединной плоскости ротора;
на фиг. 3 ротор насоса-теплогенератора с криволинейными каналами и углублениями ("карманами") по ходу вращения (в поперечном разрезе по срединной плоскости).Further, the invention is illustrated by a detailed description of the design and operation of the proposed pump heat generator with reference to the accompanying drawings, which show:
in FIG. 1 proposed pump heat generator in longitudinal section;
in FIG. 2 is the same as in FIG. 1, in cross section along the median plane of the rotor;
in FIG. 3 rotor of the pump-heat generator with curved channels and recesses ("pockets") along the rotation (in cross section along the median plane).

Предлагаемый насос-теплогенератор (см. фиг. 1) имеет полый корпус 1 с центральным всасывающим патрубком 2 и тангенциальным нагнетательным патрубком 3. Эта часть насоса-теплогенератора настолько подобна по форме корпусам серийно выпускаемых одно- или многоступенчатых центробежных насосов, что упомянутые корпуса можно без доработок использовать в практике реализации изобретательского замысла. The proposed heat pump (see Fig. 1) has a hollow casing 1 with a central suction pipe 2 and a tangential discharge pipe 3. This part of the heat pump is so similar in shape to the casings of commercially available single or multi-stage centrifugal pumps that the casing can be without improvements to use in practice the implementation of the inventive concept.

Однако в отличие от корпусов центробежных насосов корпуса 1 насосов-теплогенераторов целесообразно снабжать снаружи слоем подходящей теплоизоляции. However, unlike the centrifugal pump housings, the housing 1 of the heat-generating pumps is expediently provided with a layer of suitable thermal insulation from the outside.

В корпусе 1 консольно на валу 4 привода вращения установлен ротор 5 с фигурной проточной внутренней полостью, входная часть которой имеет вид ориентированного напротив выхода из всасывающего патрубка глухого (со стороны вала 4) центрального отверстия, а выходная часть представляет собой, по меньшей мере, один прямо- (как на фиг. 2) или криволинейный (как на фиг. 3) канал 6 с углублением ("карманом") 7 в теле ротора 5, ориентированным против (как на фиг. 2) или по ходу (как на фиг. 3) направления вращения ротора. Указанное углубление 7 служит средством воздействия на жидкость для ее нагрева. In the housing 1, a rotor 5 with a curly flowing internal cavity is mounted on the rotation drive shaft 4, the inlet part of which has the form of a central hole oriented opposite the outlet from the suction pipe of the blind (from the side of the shaft 4), and the output part is at least one directly (as in Fig. 2) or curved (as in Fig. 3) channel 6 with a recess ("pocket") 7 in the body of the rotor 5, oriented against (as in Fig. 2) or along the way (as in Fig. 3) the direction of rotation of the rotor. The specified recess 7 serves as a means of influencing the liquid to heat it.

В действительности целесообразно иметь, по меньшей мере, два противоположно выполненных в теле ротора канал 6 с углублениями 7, что упрощает балансировку ротора 5 перед заводскими испытаниями насосов-теплогенераторов. Реально же число каналов 6 и углублений ("карманов") 7 определяет теплопроизводительность. Поэтому их максимальное количество при фиксированных габаритах конкретного ротора 5 определяют из условий прочности и устойчивости ротора 5. In fact, it is advisable to have at least two channel 6 with recesses 7 oppositely made in the rotor body, which simplifies the balancing of the rotor 5 before the factory tests of heat-generating pumps. In reality, the number of channels 6 and recesses ("pockets") 7 determines the heat output. Therefore, their maximum number with the fixed dimensions of a particular rotor 5 is determined from the conditions of strength and stability of the rotor 5.

Независимо от (прямо- или криволинейной) формы каналов 6 выходы из них должны быть смещены относительно входов в направлении, противоположном направлению вращения ротора 5. Применительно к прямолинейным каналам (см. фиг. 2) это условие улучшения перетекания подаваемой на нагрев жидкости в зону нагрева и из нее на выход из корпуса 1 может быть легко выполнено ориентированием таких каналов 6 по хордам, а применительно к криволинейным (см. фиг. 3) по дугам эвольвент, начальные точки которых имеют угловое "опережение" в сравнении с конечными. Regardless of the (straight or curvilinear) shape of the channels 6, the exits from them should be offset relative to the inputs in the direction opposite to the direction of rotation of the rotor 5. With regard to straight channels (see Fig. 2), this is a condition for improving the flow of fluid supplied to the heating to the heating zone and from it to the exit from the housing 1 can be easily performed by orienting such channels 6 along the chords, and with respect to curvilinear (see Fig. 3) along the involute arcs, the starting points of which are angular "ahead" in comparison with the end ones.

Углубления ("карманы") 7 также могут быть как прямыми (см. фиг. 2), так и изогнутыми (см. фиг. 3). При этом очевидно, что показанные на упомянутых фигурах варианты сочетаний каналов 6 и углублений 7 не являются обязательными и что, следовательно, возможны комбинации прямолинейных каналов 6 с криволинейными углублениями 7, и наоборот. The recesses ("pockets") 7 can also be either straight (see FIG. 2) or curved (see FIG. 3). It is obvious that the combinations of channels 6 and recesses 7 shown in the above figures are optional and that, therefore, combinations of straight channels 6 with curved recesses 7 are possible, and vice versa.

Целесообразно также для частичной гидравлической разгрузки обычного сальникового или иного уплотнения 8 вала 4 в корпусе 1 насоса-теплогенератора выполнить в ступице ротора 5 отверстия 9. It is also advisable for partial hydraulic unloading of a conventional stuffing box or other seal 8 of the shaft 4 in the housing 1 of the pump-heat generator to make holes 9 in the rotor hub 5.

Как уже выше было сказано, насос-теплогенератор может быть выполнен как одно- так и многоступенчатым. Тогда все сказанное выше применительно к одной ступени будет иметь силу и для каждой из ступеней с теми очевидными уточнениями, которые касаются передачи жидкости из ступени в ступень по переточным каналам в корпусе, выполнения ротора 5 многосекционным, продления консольного участка вала 4 до последней секции ротора 5 и т.п. As already mentioned above, the heat pump can be made as single or multi-stage. Then all of the above with respect to one stage will be valid for each of the stages with those obvious clarifications that relate to the transfer of fluid from the stage to the stage through the transfer channels in the housing, the rotor 5 is multi-sectional, the extension of the cantilever section of the shaft 4 to the last section of the rotor 5 etc.

Работает описанный насос-теплогенератор следующим образом. The described heat pump is as follows.

После его подключения к приводу вращения (например, ветро- или гидроколесу с соответствующими преобразователями крутящего момента и другими обычными приспособлениями) и к потребителю тепла (например, включения в замкнутую локальную систему теплоснабжения непосредственно или через теплоаккумулятор) и заливки полости корпуса 1 жидкостью включают привод. After it is connected to a rotation drive (for example, wind or hydraulic wheel with appropriate torque converters and other conventional devices) and to a heat consumer (for example, turning it into a closed local heat supply system directly or through a heat accumulator) and filling the body cavity 1 with liquid, the drive is turned on.

Вал 4 раскручивает ротор 5, охлажденная (у потребителя тепла) вода или иная жидкость-теплоноситель (например, антифриз) через всасывающий патрубок 2 поступает внутрь корпуса 1 и через центральное отверстие в роторе 5 устремляется в каналы 6, заполняя попутно углубления ("карманы") 7. The shaft 4 spins the rotor 5, cooled (at the heat consumer) water or other heat-transfer fluid (for example, antifreeze) through the suction pipe 2 enters the housing 1 and through the central hole in the rotor 5 rushes into the channels 6, filling along the recesses ("pockets" ) 7.

При этом жидкость, попавшая в упомянутые углубления, оказывается под действием двух основных сил: центробежной силы, стремящейся "отсосать" содержимое каждого из углублений 7, и силы инерции вращения, стремящейся "закупорить" это жидкое содержимое в углублениях 7. Поскольку мимо углублений 7 при работающем роторе постоянно течет жидкость, содержимое углублений 7 обновляется в колебательном режиме, что сопровождается интенсивным генерированием тепла вблизи выходов из каналов 6. In this case, the liquid that has got into the mentioned recesses is under the action of two main forces: the centrifugal force, which tends to “suck” the contents of each of the recesses 7, and the inertia forces of rotation, which seeks to “clog” this liquid content in the recesses 7. the working rotor constantly flows fluid, the contents of the recesses 7 is updated in an oscillatory mode, which is accompanied by intensive heat generation near the exits from the channels 6.

Нагретая таким образом жидкость выходит через нагнетательный патрубок 3 к теплопотребителю или в теплоаккумулятор. The liquid thus heated exits through the discharge pipe 3 to the heat consumer or to the heat accumulator.

Незначительная часть общего потока жидкости, просачивающаяся через отверстия 9 в ступице ротора 5, уменьшает подпор на уплотнение 8 со стороны зазора между корпусом 1 и ротором 5, и тем самым снижает нагрузку на уплотнение 8. An insignificant part of the total fluid flow seeping through the holes 9 in the hub of the rotor 5 reduces the back pressure on the seal 8 from the side of the gap between the housing 1 and the rotor 5, and thereby reduces the load on the seal 8.

Claims

1. A heat pump having a hollow body with a suction pipe for supplying a heated and discharge pipe for removing heated fluid and a hollow rotor cantilever suspended inside the housing on the rotation drive shaft, equipped with at least one means of influencing the liquid for heating it, characterized in that the suction pipe is located coaxially with the rotor and is attached to the housing from the side opposite to the rotation drive shaft, the discharge pipe is connected tangentially to the housing, the rotor cavity is made of two parts in communication with each other and with the body cavity, the first of which is a blind central hole oriented along the outlet from the suction nozzle and the second has the form of at least one directed from the center to the periphery, the rotor, the channel, the exit which has an angular displacement relative to the entrance in a direction opposite to the direction of rotation of the rotor, and the means of influencing the liquid for heating it is made in the form of at least one depth extending from each channel eniya "pocket" in the peripheral portion of the rotor body.

2. The heat pump according to claim 1, characterized in that the channels in the rotor are made straight.

3. The heat pump according to claim 1, characterized in that the channels in the rotor are made arcuate.

4. The heat pump according to claim 1, characterized in that the recesses of the "pocket" extend from the channels into the rotor body in the direction opposite to the direction of rotation of the rotor.

5. The heat pump according to claim 1, characterized in that the recesses of the "pocket" depart from the rotor body in the direction of its rotation.