Способ получения тепловой энергии Овчарова и устройство для его реализации

(51) 22 3/06 (2006.01) 24 3/00 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ воды в замкнутом сосуде и выполнен в виде кольцевых ободков, с полыми внутренними полостями и полого центрального барабана с конической юбкой, часть конической юбки постоянно находится в воде, при этом, на внешней стенке каждого кольцевого ободка и центрального барабана установлены дроссели с калиброванными отверстиями, а напротив каждого отверстия выполнены сквозные пазы и отражательные пластины, причем диаметры калиброванных отверстий либо их число увеличиваются ближе к оси вращения ротора, а сквозные пазы образуют в роторе воздушные кольцевые пояса, кроме этого,замкнутый сосуд выполнен из двух концентрических камер, заполненных водой, при этом уровень воды в одной из камер всегда больше чем в другой.(76) Овчаров Михаил Степанович , Овчаров Андрей Михайлович(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ ОВЧАРОВА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ(57) Изобретение относится к способу получения тепловой энергии и устройству для его реализации. Способ получения тепловой энергии Овчарова заключается в том, что нагреваемой воде придают вращательное движение, вызывая центробежные силы и давление, которые перемещают воду в радиальном направлении и одновременно создают возрастающую многоразовую пульсацию этого давления с последующим падением его до атмосферного. Получение тепловой энергии осуществляется ротором, который установлен над поверхностью 22062 Предлагаемое изобретение относится к способам получения тепловой энергии в виде горячей воды и пара, которые используются для теплофикации промышленных и гражданских объектов, а также может быть использовано в индивидуальных хозяйствах и в качестве альтернативного источника тепла при возникновении чрезвычайных происшествиях на теплотрассах в зимнее время. Существует традиционный способ получения тепла с помощью сжигания угля, дров, нефти,дизельного топлива в печах. Выделяемое тепло греет воду, находящуюся в котле при атмосферном давлении. Теплота передается к батареям по трубам посредством конвекции (домашнее отопление). В котельных воду греют в котлах собранных из отдельных чугунных секций, внутри которых циркулирует нагреваемая вода, а снаружи секции обогреваются горячими газами от сжигаемого топлива. Затем нагретая вода посредством насосов подается в тепломагистраль. Во всех случаях нагрев воды осуществляется за счет сжигания топлива. Наиболее существенным недостатком известного способа получения горячей воды и пара - это-сложность технологической цепочки получения энергии-значительные габаритные размеры паросиловой установки-большая трудоемкость получения горячей воды и пара-ощутимый экологический вред, наносимый окружающей среде. Получение тепловой энергии по способу Овчарова является пионерным, этот способ не имеет аналогов и прототипов и заключается в том, что нагреваемой воде придают вращательное движение,вызывая значительные центробежные силы и давление, которые перемещают воду в радиальном направлении и одновременно создают возрастающую многоразовую пульсацию этого давления с последующим падением его до атмосферного. Источник информации Получение тепловой энергии в виде пара и горячей воды по способу Овчарова позволит-снизить угрозу наступающего топливного кризиса (нет необходимости использовать уголь,дрова, нефть и т. д.)-сократить технологическую цепочку получения горячей воды и пара-уменьшить габаритные размеры установки для получения тепловой энергии,сделать е передвижной и мобильной-полностью ликвидировать выбросы отработанных продуктов в окружающую среду. 2 1. Башта Т.М. Машиностроительная гидравлика. М., Машиностроение, 1971, стр. 78 и 118 Получения тепловой энергии в виде горячей воды и пара по способу Овчарова осуществляется следующим образом известно,что при продавливании жидкости через дроссельные отверстия, е температура повышается на некоторую величину, которая может быть вычислена по формуле (Машиностроительная гидравлика. Башта Т.М. Машиностроение, 1971,стр.118)- механический эквивалент тепла (42700 кгсм/ккал). Проведя расчеты для воды, имеем 0,02328 Из этого выражения следует, что если воду,находящуюся под давлением 100 кг/см 2 резко сообщить с атмосферой, е температура повысится на 2,23 С. При пропускании воды через каскад дроссельных отверстий и с сообщением е после каждого дроссельного отверстия с атмосферой,можно за один проход температуру воды увеличить в несколько раз. Известно также, что при вращении воды в роторе, возникают значительные центробежные силы, за счет которых в воде возникает значительное давление, причем это давление возрастает в квадратичной зависимости, как от величины радиуса, так и от угловой скорости вращения ротора (Машиностроительная гидравлика. Башта Т.М. Машиностроение, 1971, стр.78)22 ,2 где- радиус расположения дроссельного отверстия на роторе, см- угловая скорость вращения ротора, 1/с. Решая совместно выражения 1 и 2, имеем Следовательно, для получения тепловой энергии по способу Овчарова необходимо разработать устройство, которое могло бы- создать значительное давление в воде,используя центробежные силы, возникающие при е вращения в роторе, а также посредством изменения радиуса положения дроссельных отверстий и изменением угловой скорости вращения ротора- обеспечить протекания воды через каскад дроссельных отверстий расположенных по радиусу ротора, обеспечивая пульсацию е давления,пропусканием этой воды, после выхода из дроссельного отверстия, через зону низкого давления (воздушные кольцевые полости). 22062 Технический результат получения тепловой энергии в виде горячей воды и пара по способу Овчарова обеспечивается в предлагаемом пионерном устройстве и достигается тем, что ротор установлен над поверхностью воды в замкнутом сосуде и выполнен в виде кольцевых ободков с полыми внутренними полостями и полого центрального барабана с конической юбкой, часть которой постоянно находится в воде, при этом, на внешней стенке каждого кольцевого ободка и центрального барабана установлены дроссели с калиброванными отверстиями, диаметры которых увеличиваются ближе к оси вращения ротора, а напротив отверстий выполнены сквозные пазы,образующие кольцевые воздушные пояса и отражательные пластины. Кроме этого, замкнутый сосуд выполнен из двух концентрических камер,заполненных водой, причем уровень воды в одной из камер всегда больше чем в другой. На фиг.1 представлена принципиальная схема использования устройства Овчарова на фиг. 2 представлен общий вид устройства Овчарова на фиг. 3 представлено сечение А-А, на котором показаны дроссельные отверстия, пазы, кольцевые воздушные пояса и отражательные пластины. Реализация получения тепловой энергии по способу Овчарова обеспечивается устройством,представленным на фиг.2. Устройство состоит из замкнутого сосуда 1,выполненного с концентрическими центральным 2 и промежуточным 3 цилиндрами и крышкой 4. Внутри центрального цилиндра 2 установлен на подшипниках 5 вал 6, жестко связанный с ротором 7 через торцевой фланец 8. Вал 6 передает вращение от электродвигателя ротору 7. Промежуточный цилиндр 3 делит внутреннюю полость замкнутого сосуда 1 на две концентрические части - камеру А и камеру Б, заполненных водой. Камера А имеет постоянное сообщение с обратной магистралью отопительной системы (фиг.1) через штуцер 9, а камера Б постоянное сообщение с напорной магистралью той же системы через штуцер 10. При этом, высота столба воды в камере Б всегда больше высоты столба воды в камере А, что обеспечивает течение воды из камеры Б, через отопительной системе в камеру А, за счет разности гидростатических напоров. Максимальный уровень воды в камере А контролируется отверстием а,которое обеспечивается при монтаже устройства. При необходимости можно установить насос,который будет принудительно подавать воду из камеры Б в отопительную систему. Ротор 7 установлен над водной поверхностью камер А и Б, и выполнен в виде кольцевых ободков 11, 12, 13 с полыми внутренними полостями , ,и полого центрального барабана 14 с полостью С и с конической юбкой. Нижняя часть конической юбки постоянно погружена в воду камеры А. При вращении ротора, коническая юбка обеспечивает подъем и заполнение внутренней цилиндрической полости С барабана 14 водой. В боковых стенках кольцевых ободков 11, 12, 13 и центрального барабана 14, по окружности расположены дроссели(фиг.3). Кроме этого, каждая внутренняя полость имеет отражательные пластины 16, и продольные пазы 17, количество которых определяется числом дросселей. Пазы 17 предназначены для образования кольцевых воздушных поясов во внутренних полостях , ,ротора и, соответственно, для снижения давления в струе воды, вытекающей из дросселей до давления в воздушной зоне замкнутого сосуда. Отражательные пластины 16 жестко закреплены с ободками 11, 12, 13 и с центральным барабаном 14 и располагаются так, чтобы,вытекающая из дроссельного отверстия струя воды,ударяясь об них, изменяла направление движения вдоль пазов 17. При ударе воды об отражательные пластины используется силовое воздействие(скоростного напора и усилия статического давления) вытекающей струи воды, которое помогает вращению ротора. Так как дроссельные отверстия 15 расположены на различных радиусах ротора, то давление жидкости, возникающее перед ними, будут разные,поэтому и расход воды, протекающий через них будет разный. Чем больше радиус, тем больше давление воды, и тем больше е расход. Для уравнивания расходов воды через все дроссельные отверстия, необходимо их диаметры увеличивать ближе к оси вращения ротора. Устройство входит в отопительную систему(фиг.1) как источник получения горячей воды и пара. Принцип работы предлагаемого устройства заключается в следующем. Отопительная система(фиг. 1) заполняется водой причем, уровень воды не должен превышать уровня воды в полости А установки. Включается электродвигатель и ротор 7 через вал 6 приводится во вращение. Вода, которая находится в конической части юбки ротора,начинает вращаться и за счет центробежной силы и угла наклона конуса она поднимается и заполняет полость С. Внутри полости С, в зоне наиболее удаленной от центра вращения ротора, давление воды достигает значительных величин. За счет этого давления, вода продавливается через калиброванные отверстия дросселей 15, приобретает определенную скорость, затем пролетает воздушный пояс, где е давление резко падает, нагревается и попадает на отражательные пластины 16. Отражательные пластины изменяют направление движения воды и,используя е кинетическую энергию, обеспечивают дополнительные силы для вращения ротора. После отдачи своей кинетической энергии вода попадает в полостьободка 13, накапливается и, вращаясь вместе с полостью(относительное вращение отсутствует),приобретает дополнительную потенциальную энергию и давление на большем радиусе, чем в полости С. Накопленная вода,продавливаясь через калибровочные отверстия дросселей ободка 13, приобретает другую (большую) скорость, пролетает воздушный пояс, где е давление резко падает, нагревается на ещ большую температуру и попадает на отражательные пластины ободка 13. Далее цикл повторяется. 3 22062 Вода, вытекающая из последнего обода 11,ударяясь о боковую стенку сосуда, падает под своей тяжестью вниз и попадает в камеру Б. Так как из камеры А вода постоянно откачивается ротором в полость С, а в камеру Б постоянно заливается после выхода из полости , то уровень свободной поверхности воды в камере Б будет всегда выше уровня свободной поверхности воды камеры А. За счет разности уровней свободных поверхностей камер А и Б, вода будет постоянно циркулировать по отопительной системе. При постоянной циркуляции вода в роторе будет нагреваться и испаряться а в батареях системы, пар и вода будут нагревать стенки отопительной системы, конденсироваться и стекать вниз до уровня свободной поверхности воды образуя замкнутый цикл. Таким образом, предложенное устройство позволяет реализовать способ получения тепловой энергии Овчарова, оно не имеет аналогов и прототипов и имеет ряд преимуществ по сравнению с традиционными методами получения тепловой энергии она проста по конструкции, дешевая в эксплуатации, может быть использована как передвижная отопительная установка и при его внедрении в народное хозяйство позволит получить значительный экономический эффект. Кроме этого,предлагаемые способ и устройство решает вопрос наступающего энергетического кризиса в области топлива и решает проблемные вопросы экологии. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ получения тепловой энергии,заключающийся в том, что нагреваемой воде придают вращательное движение, вызывая центробежные силы и давление, которые перемещают воду в радиальном направлении и одновременно создают возрастающую многоразовую пульсацию этого давления с последующим падением его до атмосферного. 2. Устройство для получения тепловой энергии представляет собой замкнутый сосуд, в котором над поверхностью воды установлен ротор, жестко закрепленный с приводом, при этом ротор выполнен в виде кольцевых ободков, с полыми внутренними полостями и полого центрального барабана с конической юбкой, часть которой постоянно находится в воде, кроме этого на внешней стенке каждого кольцевого обода и центрального барабана установлены дроссели с калиброванными отверстиями, а напротив отверстий выполнены сквозные пазы и отражательные пластины. 3. Устройство для получения тепловой энергии по п.2, в котором замкнутый сосуд выполнен из двух концентрических камер, заполненных водой,причем уровень воды в одной из камер всегда больше чем в другой. 4. Устройство для получения тепловой энергии по п.2, в котором диаметры дроссельных калиброванных отверстий либо их число возрастают ближе к оси вращения ротора, а сквозные пазы образуют в роторе воздушные кольцевые пояса.