Причем в корпус ввернута электроискровая свеча с центральным электродом, кольцевым электродом . электрически и механически соединенным с ее ввертной частью,электроизолятором между ними, и кольцевым магнитом размещенном на электрическом изоляторе.
Данный теплогенератор дополнен электрическим устройством, содержащим повышающий управляемый электрический преобразователь напряжения, с выходным накопительным высоковольтным электрическим конденсатором , и первичный источник электроэнергии, электрически присоединенный по входу к упомянутому преобразователю напряжения.
Первый выходной высоковольтный электрический потенциал преобразователя заземлен на корпус камеры , а второй его выходной электрический потенциал присоединен через высоковольтный коммутатор, к центральному электроду электроискровой свечи, причем отводные патрубки электрогидроударной камеры, механически присоединены через отводные трубопроводы и обратные трубопроводы к внешним кавитаторам , гидравлически присоединенным к тепловой водяной батарее.
Регулятор интенсивности вырабатываемой тепловой энергии выполнен в виде регулятора частоты и скважности управляемого и бесконтактного высоковольтного коммутатора с изменяемой частотой и длительностью включения, зависимости от температуры воды, причем внутренние кавитаторы, размещенные в полой электрогидроударной камере, по ее торцам выполнены в виде дисков со сквозной перфорацией- в виде фасонных отверстий с конфигурацией отверстий в виде сопел Лаваля, а внешние кавитаторы данного устройства выполнены виде в виде сопел Лаваля, причем конструктивные параметры данного кавитационного теплогенератора и их соотношения выбирают из условия требуемой производительности тепловой энергии .
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Устройство для очистки и обеззараживания воды и ее нагрева кавитационным методом , содержащий полую камеру с водой, вводной и выводной патрубок для циркуляции воды , кавитационное устройство, и электрический водяной насос, присоединенный к вводному патрубку ,и соединенный с внешней гидросистемой, отличающийся тем что электрический водяной насос и кавитатор конструктивно совмещены и выполнены в виде электрогидроударной камеры, содержащей корпус в виде полого цилиндра, по краям которого размещены два дисковых кавитатора , и два конических выходными соплами, размещенные по ее торцам, а также и два отводных патрубка , механически присоединенными к торцам сопел.
В корпус ввернута электроискровая свеча с центральным электродом, кольцевым электродом,. электрически и механически соединенным с ее ввертной частью, и электрическом изолятором между ними, и кольцевым магнитом размещенном на этом электрическом изоляторе, причем данный теплогенератор дополнен электрическим устройством, содержащим повышающий управляемый электрический преобразователь напряжения, с выходным накопительным высоковольтным электрическим конденсатором, и первичный источник электроэнергии , электрически присоединенный по входу к упомянутому преобразователю напряжения , причем первый выходной высоковольтный электрический потенциал преобразователя заземлен на корпус камеры, а второй его выходной электрический потенциал присоединен через высоковольтный коммутатор, к центральному электроду электроискровой свечи.
Этот повышающий преобразователь напряжения может быть выполнен в виде обычного повышающего индуктивного трансформатора, первичная обмотка которого присоединена к стандартной электросети переменного тока, а вторичная высоковольтная обмотка присоединена через выпрямитель к накопительному электролитическому конденсатора, с рабочим напряжением, согласованном с выходным напряжением, причем отводные патрубки камеры, механически присоединены через отводные трубопроводы и обратные трубопроводы к внешним кавитаторам, гидравлически присоединенным к тепловой водяной батарее, причем регулятор интенсивности вырабатываемой тепловой энергии выполнен в виде регулятора частоты и скважности управляемого и бесконтактного высоковольтного коммутатора с изменяемой частотой и длительностью включения, зависимости от температуры воды,
Внутренние кавитаторы, размещенные в полой электрогидроударной камере, по ее торцам выполнены в виде дисков со сквозной перфорацией - в виде фасонных отверстий с конфигурацией отверстий в виде сопел Лаваля, а внешние кавитаторы данного устройства выполнены виде в виде сопел Лаваля, причем вводной и выводной водяные патрубки для очистки воды размещены на полой трубе электрогидроударной камеры и оснащены управляемыми клапанами ,а конструктивные параметры устройства и их соотношения выбирают из условия требуемой производительности для очистки воды и получения требуемой тепловой энергии .
ПОЛЕЗНАЯ МОДЕЛЬ
Полезная модель относится к экологии и теплоэнергетике, а конкретнее, к кавитационным устройствам очистки и обеззараживания воды и одновременно к теплогенераторам, и может быть полезно использована в системах активной очистки и обеззараживания воды и для получения тепловой энергии из внутренней химической энергии воды посредством кавитации и электрогидроударного эффекта Юткина.
Наиболее близким устройством (прототипом) по конструкции и того же назначения к заявленной полезной модели по совокупности признаков является кавитационный водянойтеплогенератор, содержащий полую камеру с водой, кавитационное устройство, размещенное в воде, и электрический водяной насос, нагнетающий воду в полую камеру через кавитатор (патент РФ № 2132517)
Сущность работы прототипа - известного кавитационного водяного теплогенератора состоит в том, что при вихревом вращении воды в ней, благодаря наличию кавитаторов в воде возникают многочисленные кавитационные пузырьки воздуха, по-иному, в более строгой терминологии, возникает кавитация воды, которая и позволяет получать тепловую энергию непосредственно из воды, воздействуя на неё механическим способом. В данном случае механическое воздействие - это кавитация воды и приведение воды в вихревое движение.
При всех достоинствах прототипа, (простота и эффективность работы) сфера его применения достаточно узкая и он предназначен только для получения тепловой энергии при ее активной кавитации при перекачки воды под давлением и ее вихревом вращении, причем для его работы требуется гонный электродвигатель, необходимый для принудительного вращения кавитатора и воды. Поэтому это устройство непригодно для очистки и обеззараживания воды и без использования энергозатратного стандартного электронасоса вообще неработоспособно.
Целью данного изобретения является расширение полезных функций прототипа, его модернизация и улучшение энергетической эффективности известного кавитационноготеплогенератора.
Технический результат, данной полезной модели состоит в техническом и энергетическом усовершенствовании известного устройства, необходимом для достижения поставленной цели.
Указанный технический результат достигается тем, что известное устройство очистки и обеззараживания воды выполнено в кавитационного электрогидроударного устройства с совмещенной функцией теплогенератора , и содержащее полую камеру с водой, кавитационное устройство, и электрический водяной насос, причем существенно модернизировано.
В нем электрический водяной насос и кавитатор конструктивно совмещены и выполнены в виде электрогидроударной камеры, содержащей корпус в виде полого цилиндра, по краям которого размещены два дисковых кавитатора, и два конических выходными соплами, размещенные по ее торцам, а также и два отводных патрубка, механически присоединенными к торцам сопел , причем в корпус ввернута электроискровая свеча с центральным электродом , кольцевым электродом,. электрически и механически соединенным с ее ввертной частью, и электрическом изолятором между ними, и кольцевым магнитом размещенном на этом электрическом изоляторе.
Данный теплогенератор дополнен электрическим устройством, содержащим повышающий управляемый электрический преобразователь напряжения, с выходным накопительным высоковольтным электрическим конденсатором , и первичный источник электроэнергии , электрически присоединенный по входу к упомянутому преобразователю напряжения , причем первый выходной высоковольтный электрический потенциал преобразователя заземлен на корпус камеры , а второй его выходной электрический потенциал присоединен через высоковольтный коммутатор, к центральному электроду электроискровой свечи, причем этот повышающий преобразователь напряжения может быть выполнен в виде обычного повышающего индуктивного трансформатора, первичная обмотка которого присоединена к стандартной электросети переменного тока , а вторичная высоковольтная обмотка присоединена через выпрямитель к накопительному электролитическому конденсатора, с рабочим напряжением, согласованном с выходным напряжением, причем отводные патрубки камеры , механически присоединены через отводные трубопроводы и обратные трубопроводы к внешним кавитаторам , гидравлически присоединенным к тепловой водяной батарее.
Регулятор интенсивности вырабатываемой тепловой энергии выполнен в виде регулятора частоты и скважности управляемого и бесконтактного высоковольтного коммутатора с изменяемой частотой и длительностью включения, зависимости от температуры воды, причем внутренние кавитаторы, размещенные в полой электрогидроударной камере, по ее торцам выполнены в виде дисков со сквозной перфорацией- в виде фасонных отверстий с конфигурацией отверстий в виде сопел Лаваля, а внешние кавитаторы данного устройства выполнены виде в виде сопел Лаваля, причем вводной и выводной водяные патрубки размещены на полой трубе электрогидроударной камеры конструктивные параметры устройства и их соотношения выбирают из условия требуемой производительности тепловой энергии .
ОПИСАНИЕ УСТРОЙСТВА В СТАТИКЕ
Электрогидроударный(ЭГД) кавитационный очиститель- обеззараживатель воды -теплогенератор, показанный упрощенно на рис.1,содержит электрогидроударную(ЭГД)– камеру 1 , состоящую из корпуса 2, в виде полого цилиндра, по краям которого два кавитатора 3,4 и два конических выходными соплами 5,6 ,размещенные прочно по ее торцам, и два отводных патрубка 7,8 , механически присоединенными к торцам сопел 5,6, причем в корпус 2 ввернута электроискровая свеча 9 с центральным электродом 10, кольцевым электродом 11. электрически и механически соединенным с ее ввертной частью ( не показана), электроизолятором 12,между ними, причем данный теплогенератордополнен электрическим устройством , содержащим повышающий импульсный управляемый электрический преобразователь напряжения 13, с выходным высоковольтным электрическим конденсатором 14, и первичный источник электроэнергии 15, электрически присоединенный по входу к упомянутому преобразователю напряжения 13, причем первый выходной высоковольтный электрический потенциал преобразователя 13 заземлен на корпус 2 , а второй его выходной электрический потенциал присоединен через высоковольтный коммутатор (ключ)16 к центральному электроду 10 электроискровой свечи 9 , причем отводные патрубки 7,8 механически присоединены через отводные трубопроводы 17,18 и обратные трубопроводы 19,20 к кавитаторам 21, 22, гидравлически присоединенный к центральной оребренной тепловой водяной батарее 23. причем вводной и выводной водяные патрубки 24,25, размещены на полой трубе 2 электрогидроударной камеры 1и оснащены электромагнитными клапанами 26, 27
ОПИСАНИЕ РАБОТЫ УСТРОЙСТВА
Вначале заливают воду через главный вводной патрубок 24 при открытом клапане 28 в эту замкнутую гидросистему , содержащую полую камеру 2, сопла 5.6, отводные патрубки 5,8 и прочее, причем неполностью, оставляя и небольшой воздушный промежуток в камере 2, который служит демпфером при гидроударах.
Затем электрически подключают первичный источник электроэнергии 15 к повышающему преобразователю напряжения 13 и от него заряжают накопительный электрический конденсатор с величиной емкости, достаточной для возникновения гидроударного эффекта Юткина в воде в камере 2. Конкретно, осуществляют этот циклическийэлектрогидроудар в камере 2 путем быстрого замыкания накопительного электрического конденсатора 14 через ключ 16 на центральный электрод 10 и кольцевой электрод 11 в электроискровой свече 9 для возникновения между ними вращающейся кратковременно электрической дуги в в воде .
В результате этого электрического разряда в воде, в месте этого разряда , образуется парогазовая полость от импульсного локального перегрева вводы и, как следствие, развивается прямая волна давления в многие сотни атмосфер, которая передается всему объему воды в камере 2 .
ОЧИСТКА И ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЕ ВОДЫ
Вода для очистки и обеззараживания вводится и по патрубку 24 в камеру очистки 2 , а очищенная вода выводится из нее выводным патрубком 25 , причем подают ее по вводному патрубку 24 до серии электрогидроударов, а выводят очищенную воду по выпускному патрубку 25 после серии электрогидроударов. В результате такого сильного электрического и гидродинамического воздействия на воду в момент мощного электрогидравлического удара (эффект Юткина ) все бактерии погибают а все примеси, содержавшиеся в первичной воде выпадают в осадок и систематически удаляются из камеры 2, а очищенная вода поступает потребителю Затем поступает новая порция воды и процесс очистки и обеззараживания воды циклически повторяется. Отметим, что данное устройство является одновременно и бесконтактным малозатратным перекачивающим воду электронасосом нового поколения, что позволяет существенно сократить энергозатраты на очистку и обеззараживание воды и производить ее сразу в больших объемах при минимуме электропотребления и вообще отпадает необходимость в стандартных мощных перекачивающих насосах. Данное устройство позволяет получить не только эффективную дешевую очистку и обеззараживание воды и ее малозатратную перекачку ,но и одновременно и дешевое тепло из воды.
ОПИСАНИЕ РАБОТЫ ЭТОГО ЭГД-КАВИТАЦИОННОГО УСТРОЙСТВО В РЕЖИМЕ ТЕПЛОНАГРЕВАТЕЛЯ
В результате возникновения этого мощного электрогидроудара в воде в таком достаточно простом однокаскадном кавитационном теплогенераторе с замкнутым водоводом, в момент возникновения электрогидравлического удара в воде в камере 2,возникает мощная ударная волна давления в воде и интенсивная кавитация воды при ее скоростном выталкивании из камеры 2 благодаря кавитационным решеткам 3.4. Далее два противоположно направленные кавитирующие потоки воды выталкиваются из выходных вихревых конических сопел 5.6 камеры 2. и, далее,. получив ускорение и вращение в них, устремляется по отводным патрубкам 7.8 из камеры 2 и конических сопел 5.6 по отводным трубопроводам 17.18 и обратным трубопроводом 19, 20 и через два внешних сопла Лаваля 21. 22, навстречу друг другу , встречно сталкиваясь в водяном тепловом радиаторе 23,и после выделения тепла от кавитации в нем и в трубопроводах и самой камере 2 - потом эти два встречных потока воды снова стремительно возвращаются в камеру 1 обратной волной давления в воде, образованной вследствие схлопывания парогазовой полости в воде, исходно образованной от первого электрогидроудара.
После чего процесс циклически повторяется. Частота электрических разрядов и электрогидроударов регулируется частотой импульсов напряжения от блока 13. Важное условие надежности устройства ЭГД камеры 1 ,состоит в наличии в нем хотя бы одного упругого элемента ее конструкции для демпфирования силы гидроударовв пределах прочности механических конструкций . . К примеру , для осуществления этого условия внутренняя поверхность ЭГД- камеры 1 должна быть упругой, за защиты корпуса 2 от поломок при мощных цикличных гидроударах в воде . Отметим , что поскольку вода заливается в эту простую замкнутую гидравлическую систему не полностью, то и воздух . содержащийся внутри этой замкнутой гидросистемы при электрогидроударах в ЭГД камере 1 тоже служит отличным демпфером при ударных нагрузках в ней. Причем, благодаря наличию прямой и обратной волн давления при одном электрогидроударе в камере2, в такой простейшей конструкции кавитационного теплогенератора , дополнительного водяного насоса, обратных гидроклапанов и системы долива воды не требуется, поскольку данная гидросистема герметизирована, а возвратно - поступательное движениекавитирующнй воды в камере 2 обеспечивают прямая и обратная волны давления в ней. Устройство позволяет осуществлять его работу как в раздельном в режиме очистки и обеззараживания воды и ее кавитационного теплонагрева , так и в совместном режиме. Для обеспечения только режима работы очистки и обеззараживания воды – радиаторная водяная батарея 23 не нужна и снимается.
РЕЗЮМЕ
Таким образом предложенный новый простой совмещенный кавитационный водяной очиститель и обеззараживатель воды, работающий на основе эффекта Юткина. является одновременно и бесконтактным эффективным теплогенератором. Изобретение обладает существенными отличиями от прототипа и полезным эффектом - повышения энергетической эффективности и расширением полезных функций – эффективным устройством для очистки и обеззараживания воды и существенно экономичнее аналогов вследствие устранения затратного водяного насоса и тем самым , упрощения устройства.
