LV14242B - Šķidruma pārsūknēšanas paņēmiens pa cauruļvadu un tvaika-ūdens sūknis paņēmiena realizācijai - Google Patents

Description

Izgudrojums attiecas pret termoenerģētiku un to var izmantot vienlaicīgai telpu, piemēram, individuālo māju, kotedžu, dzīvokļu, vasarnīcu un garāžu apkurei un ūdens sildīšanai sadzīves vajadzībām, kā ari tvaika izstrādei, lai apstrādātu pārtikas produktus, piem., sautēšanas kamerās.

Zināmā tehnikas līmeņa analīze

Ir zināma apkures un karsta ūdens apgādes iekārta, kas satur tvertni-akumulatoru , kompresoru, kondensatoru, iztvaicētāju u.c. /RU patents N°1809263; pieteikums iesniegts 05.07.90; SKI F25B29/00; publicēts biļetenā N°14, publikācijas datums 15.04.1993/. Šīs iekārtas trūkums ir tas, ka ir apgrūtināta tās izmantošana sadzīves apstākļos.

Ir zināma karstas ūdensapgādes autonoma sistēma, kas satur tvertnesakumulatorus, kas ir uzstādīti uz cauruļvadiem, siltuma sūkni ar iztvaicētāju un kondensatoru, helioiekārtu u.c. /RU patents N°1818507; pieteikums iesniegts 28.02.90; SKI F2417/00, publicēts biļetenā N°20, publikācijas datums 30.05.1993/. Šīs sistēmas trūkums ir tās realizācijas sarežģītība un klimatisko zonu ierobežotība tās izmantošanai /pielietošanai/, kā arī tās izmantošanas ierobežotība individuālās būvēs, kur nav centrālās ūdensapgādes.

Izgudrojumam vistuvākais pēc tehniskās būtībās un sasniedzamā rezultāta ir šķidruma pārsūknēšanas paņēmiens, kas izvēlēts par izgudrojuma prototipu /RU patents N°2173434; pieteikums iesniegts 26.03.1999; SKI F25B29/00; publicēts biļetenā Ns25, publikācijas datums 10.09.1999/, pa cauruļvadu, kas ir savienots ar hermētisku tvertni un pa kuru tvertni aizpilda ar pārsūknējamo šķidrumu, to sasilda līdz tvaika veidošanās temperatūrai un ar šā tvaika palīdzību izspiež šķidrumu no tvertnes padeves cauruļvada līnijā, bet pēc tam tvaiku kondensē, veidojot vakuumu, un ar šā vakuuma palīdzību iesūc tvertnē šķidrumu no apgriezes cauruļvada līnijas, šo paņēmienu realizē tvaika-ūdens sūknis, kas satur hermētisku tvertni ar divām īscaurulēm - augšējo un apakšējo īscauruli, sildītāju, kas ir izvietots iekšpus tvertnes, un divus pretvārstus, kas ir savienoti ar pārsūknējamā šķidruma atgriezes un padeves līnijām. Zināmā paņēmiena un tvaika-ūdens sūkņa trūkums paņēmiena realizācijai ir tas, ka šķidrums no tvertnes netiek izvadīts visā pilnībā. Tas noved pie tā, ka spiediens iekšpus tvertnes un ārpus tvertnes izlīdzinās, strauja tvaika kondensācija tvertnē nenotiek un iestājas līdzsvars starp iztvaikošanu un kondensāciju. Sistēma pārstāj funkcionēt bez papildus aparātiem.

Izgudrojuma mērķis un būtība

Piedāvātā izgudrojuma mērķis ir nodrošināt pilnīgu šķidruma izspiešanu no tvertnes un pēc tam pilnīgu un ātru tvertnes aizpildīšanu ar iesūcamo šķidrumu. Izvirzītais mērķis ir sasniegts, modificējot prototipā aprakstīto šķidruma pārsūknēšanas paņēmienu pa cauruļvadu, kurš ir savienots ar hermētisku tvertni, kuru aizpilda ar pārsūknējamo šķidrumu, kuru sasilda līdz tvaika veidošanās, un ar šā tvaika palīdzību šķidrumu no tvertnes izspiež padeves cauruļvada līnijā, bet pēc tam tvaiku kondensē, veidojot vakuumu, un ar šā vakuuma palīdzību iesūc tvertnē šķidrumu no atgriezes cauruļvada līnijas, pie kam piedāvātais paņēmiens ir atšķirīgs ar to, ka:

- mainot iztvaicētā šķidruma daudzumu, rada spiedienu, kas nodrošina tvaika izplūdi no tvertnes padeves cauruļvada līnijā pēc šķidruma izspiešanas no tvertnes;

- spiediens tvertnē un tvaika daudzums tajā regulē, mainot padeves cauruļvada līnijā caurplūdes iecirkņa šķērsgriezumu, pie kam:

- paņēmiena realizācijai tiek izmantots tvaika-ūdens sūknis, kurš satur hermētisku tvertni ar divām īscaurulēm - augšējo un apakšējo, sildītāju, kas ir izvietots tvertnes iekšpusē, un divus pretvārstus, kas ir savienoti ar pārsūknējamā šķidruma atgriezes un padeves līnijām, pie tam: vienā izgudrojuma realizācijas variantā sūknis ir papildus ir aprīkots ar trīsceļu krānu, kas ir nostiprināts uz apakšējas īscaurules, pie kam vārsti ir savienoti savā starpā virknē, bet cauruļvads, kas tos savieno, ir pieslēgts pie tvertnes apakšējas īscaurules caur trīsceļu krānu, bez tam padeves līnijā ir izvietots droseļvārsts; otrā izgudrojuma realizācijas variantā sūknis papildus ir aprīkots vēl ar otru trīsceļu krānu un droseļvārstu, kas ir nostiprināti uz augšējas īscaurules, pie tam trīsceļu krāna viena izeja ir savienota ar boileri, bet otrā izeja ir aprīkota ar īscauruli ūdens un tvaika izvadei.

Piedāvātā paņēmiena un ierīces funkcionālā shēma

Piedāvātā paņēmiena un ierīces tehniskā risinājuma funkcionālā shēma ir parādīta fig.l. Tvaika-ūdens sūknis paņēmiena realizācijai sastāv no hermētiskas tvertnes /1/, kuras iekšienē ir izvietots elektriskais sildītājus /2/. Tvertnes augšējā daļā /1/ ir izvietota īscaurule /3/, kurš caur droseļvārstu /4/ ir savienota ar trīsceļu krāna /5/ centrālo ieeju, pie tam viena krāna /5/ sānu ieeja /5/ ir savienota ar uzkrāšanas tvertni /6/, kas aprīkota ar izvades īscauruli /7/, bet otrā ieeja ir savienota ar krānu /8/ karsta ūdens un tvaika izlaišanai un var tikt pievienota pie radiatora /9/. Tvertnes /1/ dibendaļā ir izvietota apakšēja īscaurule710/, kura ir savienota ar trīsceļu krānu /11/. Viena krāna /11/ ieeja ir savienota ar lodveida krānu /12/, caur kuru tvertnē /1/ tiek ievadīts aukstais ūdens, bet tā otrā ieeja ir savienota ar pretvārstiem /13 un 14/, pie tam ar izvades vārstu /14/ tas ir savienots caur droseļvārstu/15/. Vārsti /13 un 14/ ir savienoti ar radiatoru /16/, pie tam vārsts /14/ ir savienots ar izplešanās tvertni /17/. Telpas sasilšanas temperatūra tie uzdota un regulēta ar elektronisku termoregulatoru /18/ caur elektroautomātikas bloku /19/.

Ierīces darbība

Apkurināšanas sistēmu ar radiatoru /16/ un tvertnīte /1/ piepilda ar ūdeni pie atvērtā droseļvārsta /4/. Pēc sistēmas aizpildes ar ūdeni droseļvārstu/4/ aizver. Uz termoregulatora /18/ tiek uzstādīta nepieciešamā telpas temperatūra, trīsceļu krānu /11/ iestātā stāvoklī, kurā /1/ tvertne savienojas ar radiatoru /16/, un automātikas bloks /19/ tiek pieslēgts pie tīkla. Starp elektrosildītāja /2/ elektrodiem, kas ir gremdēti ūdenī, plūst elektriska strāva, sasildot ūdeni tvertnē /1/. Ūdens uzvārās, izdalās tvaiks un spiediens tvertnē /1/ pieaug. Ūdens tvaiks no tvertnes /1/ tiek izspiests caur apakšējo īscauruli /10/ un trīsceļu krānu /11/, tiek aizvērts ieejas vārsts /13/, bet caur droseļvārstu /15/ atver padeves vārstu /14/ un nonāk izplešanās tvertnē /17/. Droseļvārsts /15/ ir noregulēts tā, kā ūdens iztecēšanas ātrums no tvertnes /1/ ir mazāks par spiediena pieaugumu ātrumu tvertnes /1/ iekšienē. Tā rezultātā tvertnē /1/ uzkrājas tāds tvaika daudzums, kas atrodas zem paaugstināta spiediena, ka pēc sildīšanas pārtraukšanas ūdens no tvertnes /12/ turpina plūst ārā uzkrājušās tvaika spiediena rezultātā. Kad ir izspiests viss ūdens no tvertnes/1/, tvaiks caur padeves vārstu/14/ ieplūst izplešanās tvertnē/17/. Spiediens katlā /1/ strauji krīt, kas noved pie krasas temperatūras pazemināšanās šīs tvertnes iekšienā. Notiek ātra un krasa tvaika kondensācija vienlaicīgi ar vakuuma veidošanos. Vakuuma iedarbības rezultātā ūdens no radiatora /16/ atver ieejas vārstu /13/ un caur trīsceļu krānu /11/ tiek iesūkts tvertnē /1/. No radiatora /16/ izvadītā ūdens vietā ieplūst ūdens no izplešanās tvertnes /17/. Turpmāk cikls atkārtojas.

Pateicoties tam, ka ūdens sistēmā kustas impulsveidīgi, mijoties kustībai ar apstāšanos, tā plūsma kļūst turbulenta, un sistēmas siltumatdeve palielinās 2-3 reizes, salīdzinot ar nepārtrauktu tā kustību sistēmas caurulēs. Bez tam pulsējošā ūdens kustība sagrauj sosēdumus uz cauruļu sieniņām un tos izvada no sistēmas. Pēc tam, kad temperatūra telpā sasniedz uzdoto lielumu, termoregulators /18/ atslēdz automātikas bloku /19/ un to ieslēdz no jauna, kad temperatūra telpā pazeminās.

Caurplūdes ūdens sasildīšanai trīsceļu krānu /11/ pārslēdz stāvoklī, kurā tvertne /1/ savienojas ar lodveida krānu /12/, kuru pieslēdz pie ūdensvada vai pie tvertnes ar aukstu ūdeni. Triecēju krānu /5/ pārslēdz stāvoklī, kas savieno tvertni /1/ ar krānu /8/, bet droseļvārstu /4/ atver. Ūdens no ūdensvada vai tvertnes caur lodveida krānu nokļūst tvertnē /1/ un, ceļoties augšup, sasilst un caur droseļvārstu /4/ un trīsceļu /5/ krānu tiek izvadīts caur krānu /8/. Ūdens sasilšanas temperatūru regulē, regulējot tā caurplūdes ātrumu caur sildītāju /2/ ar droseļvārsta /4/ palīdzību.

Karstā ūdens uzkrāšanai tvertnē /6/ trīsceļu krānu /5/ pārslēdz stāvoklī, kas savieno šo tvertni /6/ ar tvertni /1/. Tvaika iegūšanai lodveida krāns /12/ atver tikmēr, kamēr iztvaikojušā ūdens daudzums kļūst vienāds ūdens ar tvertn;e /1/ ieplūdušā ūdens daudzumu. Lai palielinātu tvaika temperatūru, samazina droseļvārsta/4/ caurplūdes šķēluma laukumu.

Jonu katla darbības režīmā radiatoru /9/ savieno ar izvades īscauruli /7/ un ar lodveida krānu /12/. Uzkrāšanas /6/ tvertne šajā gadījumā izpilda izplešanās tvertnes funkciju.

Tika veikti šajā izgudrojumā aprakstītā tehniskā risinājuma sezonālie izmēģinājumi, kuri pilnībā apstiprināja izvirzītā mērķa sasniegšanu. Tvaika-ūdens sūknis ardarba tilpumu 1,5 litri tika ekspluatēts apkures sezonas laikā atsevišķā dzīvoklī ar platību 60 kvadrātmetri pie griestu augstuma trīs metri. Vidējais diennakts elektroenerģijas patēriņš bija 25W un kvadrātmetru stundā pie diennakts temperatūras dzīvoklī 23 grādi un vidējās sezonas temperatūras uz ielas mīnus 3 grādi.

Tvaika-ūdens sūknis saskaņā ar izgudrojumu nodrošināja iespēju sagādāt karstu ūdeni saimnieciskām vajadzībām, nodrošinot caurplūdes režīmā temperatūru 60 grādi, bet uzkrāšanas režīmā sanitārijas vajadzībām nodrošināja temperatūru 50 grādi. Bez tam tvaika-ūdens sūknis tika izmantots tvaika ģeneratora režīmā, lai iegūtu augļu un/vai ogu sulas.

Izgudrojuma tehniskais efekts

Salīdzinot ar prototipu, šai izgudrojumā aprakstītajam tehniskajam risinājumam ir sekojošās priekšrocības;

- pilnībā no tvertnes sistēmā tiek izspiests ūdens un daļa no tvaika, kas palielina vakuuma dziļumu tvertnē un nodrošina ātru tvertnes aizpildi, kā arī ļauj palielināt ūdens pulsāciju biežumu apkures sistēmā, padarīt kustību turbulentu un paaugstināt tās siltuma atdevi;

- tiek likvidēti un aizvākti prom nosēdumi no cauruļu sieniņām, padarot apkures sistēmu ekonomiskāku;

- var pieslēgties pie eksistējošās apkures sistēmas un to attīrīt no nosēdumiem, un tādējādi paaugstināt tās ekonomiskumu;

- ļauj izmainīt pārsūknējamā šķidruma temperatūru;

- ļauj vienlaicīgi risināt vairākus siltumtehniskos uzdevumus - apkurināt telpu, sasildīt ūdeni sanitārijas un saimniecības vajadzībām un izstrādāt tvaiku, pie kam ļauj izmainīt to temperatūru;

- novērš sistēmas «uzkāršanos» nepilnīgas ūdens izvades dēļ no tvertnes un padara to par drošāku;

- konstrukcija un apkalpošana ir vienkāršāka, kā arī ievērojami vienkāršāka ir tās izgatavošana un ekspluatācija;

- to var operatīvi izmantot ka mobilu siltummezglu ražošanas apstākļos un avāriju situācijās.

Pretenzijas

1. Šķidruma pārsūknēšanas paņēmiens pa cauruļvadu, kurš ir

Claims (4)

1. Šķidruma pārsūknēšanas paņēmiens pa cauruļvadu, kurš ir savienots ar hermētisku tvertni, kuru aizpilda ar pārsūknējamo šķidrumu, kuru sasilda līdz tvaika veidošanās, un ar šā tvaika palīdzību šķidrumu no tvertnes izspiež padeves cauruļvada līnijā, bet pēc tam tvaiku kondensē, veidojot vakuumu, un ar šā vakuuma palīdzību iesūc tvertnē šķidrumu no atgriezes cauruļvada līnijas, kas atšķirīgs ar to, ka, ar mērķi nodrošināt pilnīgu šķidruma izspiešanu no tvertnes un pēc tam pilnīgu un ātru tvertnes aizpildīšanu ar iesūcamo šķidrumu, tvertnē, mainot iztvaicētā šķidruma daudzumu, rada spiedienu, kas nodrošina tvaika izplūdi no tvertnes padeves cauruļvada līnijā pēc šķidruma izspiešanas no tvertnes.

2. Paņēmiens saskaņā ar 1. pretenziju, kas atšķirīgs ar to, ka spiediens tvertnē un tvaika daudzums tajā tiek regulēts, mainot padeves cauruļvada līnijā caurplūdes iecirkņa šķērsgriezumu.

3. Tvaika-ūdens sūknis 1. pretenzijā definētā paņēmiena realizācijai, kurš satur hermētisku tvertni ar divām īscaurulēm - augšējo un apakšējo, sildītāju, kas ir izvietots tvertnes iekšpusē, un divus pretvārstus, kas ir savienoti ar pārsūknējamā šķidruma atgriezes un padeves līnijām, kas. atšķirīgs ar to, ka papildus ir aprīkots ar trīsceļu krānu, kas ir nostiprināts uz apakšējas īscaurules, pie kam vārsti ir savienoti savā starpā virknē, bet cauruļvads, kas tos savieno, ir pieslēgts pie tvertnes apakšējas īscaurules caur trīsceļu krānu, pie tam padeves līnijā ir izvietots droseļvārsts.

4. Tvaika-ūdens sūknis saskaņā ar 2. pretenziju, kas atšķirīgs ar to, tas ir aprīkots ar otru trīsceļu krānu un droseļvārstu, kas ir nostiprināti uz augšējas īscaurules, pie tam trīsceļu krāna viena izeja ir savienota ar boileri, bet otrā izeja ir aprīkota ar īscauruli ūdens un tvaika izvadei.