NL8104007A - Pitot-warmtepomp. - Google Patents

Description

' * s · Pitot-warmtepomp.

De uitvinding heeft betrekking op een pitot-pomp en meer in het bijzonder op een pitot-pomp die ideaal geschikt is als het com-pressiemiddel in de thermodynamisch cyclus van een warmtepomp.

Bij de meeste warmtepompen is het compressiemiddel van het 5 heen en weer gaande type. Het gebruik van een pitot als een pomp in een warmtepompmilieu biedt verscheidene voordelen die voor de warmtepomp van toepassing zijn, waarbij het voornaamste voordeel dat van de eenvoud is. Een warmtepomp, waarbij een enkel bewegend deel wordt aan-gewend, dat met een hoge snelheid roteert, geniet een eenvoud en lage 10 kosten vooropgesteld dat het roterende deel goedkoop te fabriceren is.

De voordelen van een met gas gestookte pitot-pomp, die voor huiselijke toepassing geschikt is, zijn de eenvoud, compactheid en lage kosten.

Een met gas gestookte warmtepomp van het beschreven type maakt ook het realiseren van een veel beter gedrag dan momenteel met de gebruikelijke 15 met gas gestookte uitrusting te realiseren is mogelijk.

Bij de pitot-pomp volgens de uitvinding wordt aan het fluidum een moment in de hoekrichting verleend door een roterend element dat overeenkomstig is aan een waaier en de resulterende kinetische energie wordt in drukenergie omgezet als het fluidum door een verspreider-20 afneembuis of pitot-buis gaat. De in de pitot-buis ontwikkelde druk is te verzekeren door gebruikelijke centrifugale compressievergelij-kingen.

Een voornaamste oogmerk van de uitvinding is derhalve om te voorzien in een pitot-pomp.

25 Nog een verder oogmerk van de uitvinding is om te voorzien in een pitot-pomp voor gebruik als het compressiemiddel in de thermo-dynamische cyclus van een warmtepomp.

Nog een verder oogmerk van de uitvinding is om te voorzien in een pitot-warmtepomp.

30 Nog een verder oogmerk van de uitvinding is om te voorzien in een pitot-warmtepomp, die compact, eenvoudig en goedkoop is.

Een verder oogmerk van de uitvinding is om te voorzien in een pitot-warmtepomp, die uiterst doelmatig is.

8104007 n o - 2 -

Nog een verder oogmerk van de uitvinding is ora te voorzien in een pitot-pomp, waarbij een aantal trappen worden aangewend, die met elkaar samenwerken om het koelgas te comprimeren als het daardoor gaat.

Deze en andere oogmerken zullen de terzake deskundige nit de 5 volgende beschrijving aan de hand van een in de tekening weergegeven uitvoeringsvoorbeeld van de uitvinding nog nader blijken.

Pig. 1 is een schematische afbeelding van de warmtepomp volgens de uitvinding; fig. 2 is een langsdoorsnede over het pitot-pompgedeelte van 10 de warmtepomp; fig. 3 is een op grotere schaal weergegeven doorsnede volgens III- III in fig. 2; en fig. 4 is een op grotere schaal weergegeven doorsnede volgens IV- IV in fig. 3.

15 Bij de betreffende uitvoering, die hier geopenbaard wordt, wordt een vijftraps-pitot-pomp als het compressiemiddel aangewend in de thermodynamische cyclus van een warmtepomp. De warmtepomp bestaat uit de vijftraps-pitot-pomp, vloeistof-pitot-pomp, turbine , verstui-ver, verdamper, condenser en expansieklep. Bij voorkeur is de turbine 20 met gas gestookt en wordt hierdoor een as geroteerd, waaraan de waaiers van een vijftraps-pitot-pomp verbonden zijn. Koelgas van de verdamper gaat de eerste trap van de pitot-pomp binnen en de waaier daarin stuwt het koelgas naar buiten om het koelgas door het nauwe einde van een daarin aangebrachte pitot-buis te stuwen. Het afvoereinde van de 25 pitot-buis in elk van de trappen staat in verbinding met de volgende trap van de pitot-pomp. Het koelgas expandeert als het door de pitot-buis gaat en de centrifugaalkracht en de kinetische energie van het koelgas leveren de energie waardoor het koelgas gecomprimeerd wordt.

Na de laatste trap wordt het gecomprimeerde gas overgebracht naar de 30 condensor van de warmtepomp.

Vervolgens wordt de voorkeursuitvoering van de uitvinding nader beschreven.

De pitot-pomp volgens de uitvinding is algemeen met/verwijzings-cijfer 10 aangegeven ert is ideaal geschikt voor gebruik met gebruike-35 lijke warmtepompbestanddelen daaronder begrepen een verdamper 12, 8104007 c * - 3 - condonsor 14 en expansieklep 16. De verdamper, condensor en expansie-klep zijn gebruikelijk in opzet en zouden de nodige regelingen die gebruikelijk zijn voor warmtepompen welke algemeen verkrijgbaar zijn omvatten. De pitot-pomp 10 vormt bet compressiemiddel in de thermo-x 5 dynamische cyclus van de warmtepomp, ongeacht of de warmtepomp gebruikt wordt om te verwamen of te koelen. Het gebruikelijke omkeermiddel voor hetzij verwarmings- hetzij koelverrichtingen is niet in de teke-ning voorgesteld.

Met het verwijzingscijfer 18 is een met gas gestookte verstui-10 ver aangegeven, die een uitlaatleiding 20 heeft, welke daarvan naar een turbine 22 loopt, die voorzien is van een roteerbare as 24, welke zich omlaag uitstrekt door de pitot-pomp 10. De verstuiver 18 voert het aandrijfmedium aan de turbine toe om de as 24 te laten roteren.

De afvoer van de turbine 22 is met de condensor 14 verbonden door een 15 leiding 26. Zoals in fig. 1 gezien wordt, is de afvoer-of uitlaatzijde van de verdamper 12 met de pitot-pomp 10 verbonden door een leiding 28. De uitlaat van de expansieklep 16 is met de inlaat van de verdamper 12 verbonden door een leiding 30. De afvoer of uitlaat van de pitot-pomp 10 is met de inlaat van de condensor 14 verbonden door een leiding 20 32. Met het verwijzingscijfer 34 is een enkele traps-vloeistof-pitot- pomp aangegeven, die wordt aangedreven door de as 24, zodat het fluidum in het compartiment 36 daarin omhoog gezogen wordt en door de leiding 38 gepompt wordt, die in verbinding staat met een leiding 40 welke zich uitstrekt naar de verstuiver 18 en naar een leiding 42 die 25 naar de inlaat van de expansieklep 16 loopt.

De in de tekening voorgestelde warmtepomp 10 heeft zoals weer-gegeven vijf identieke trappen die zich in compartimenten 44, 46, 48, 50 en 52 bevinden. Het inwendige van de turbine 22 is afgedicht van het compartiment 44 door middel van een gas-filmleger 54. Op dezelfde wijze 30 zijn de verschillende compartimenten van de pitot-pomp ook hermetisch afgedicht van elkaar door middel van gas-filmlegers 56 en/of labyrint-dichtingen.

Binnen elk compartiment bevindt zich een komvormige waaier 58 die aan de as 24 bevestigd is voor rotatie daarmee. Tenminste een 35 pitot-buis 60 is binnen elk van de compartimenten ingesteld en heeft 810*007 •i ΐ - 4 - zijn inlaateinde 62 dicht bij het inwendige wandoppervlak van de waaier 58 ingesteld zoals duidelijk in fig. 4 voorgesteld is. Desgewenst kunnen verscheidene pitot-buizen 60 binnen elk van de trappen ingesteld worden. Het uitlaat- of afvoereinde van de pitot-buis 60 in het 5 compartiment 44 staat.in verbinding met het compartiment 46 zoals duidelijk in fig. 2 voorgesteld is. Zoals in fig. 2 gezien wordt, staan de uitlaten van elk van de pitot-buizen in verbinding met de volgende trap waarbij het afvoer- of uitlaateinde van de pitot-buis in het compartiment 52 in werkzame fluidumverbinding staat met de leiding 10 32.

Bij de werking voert de met gas gestookte verstuiver 18 het werkmedium aan de turbine 22 toe om voor de rotatie van de as 24 te zorgen, die bij voorkeur in de orde van 50.000 omw/min maakt. Koelgas zoals R-21 wordt van de verdamper naar het compartiment 44 toegevoerd 15 door tussenkomst van de leiding 28. Aan het gas, dat het compartiment 44 binnengaat, wordt een moment in de hoekrichting verleend door de roterende waaier 58 en de kinetische energie daarvan wordt in druk-energie omgezet in de pitot-buis 60. Zoals vermeld, stuwt de waaier 58 het koelgas naar buiten naar het inwendige wandoppervlak van de 20 waaier waar het het nauwe einde van de pitot-buis binnengaat en verve lgens naar de volgende trap daaronder voortgeleid wordt. Het koelgas wordt daarbij gecomprimeerd als het door de pitot-buis 60 gaat. Het koelgas wordt zodoende successievelijk gecomprimeerd in de compartimen- , 2 ten 44, 46, 48, 50 en 52 van ongeveer 0,35 tot 7 kg/cm .

25 Nadat het gas gecomprimeerd is in de vijf trappen van de pitot-pomp wordt het gas aan de condensor 14 toegevoerd door tussenkomst van de leiding 32. Zoals eerder vermeld is, wordt de pitot-pomp of vloeistof-pomp 34 ook door de as 24 bediend. Freon of koelgas van de condensor 14 vloeit daarin door tussenkomst van de leiding 64 en 30 wordt omhoog gezogen in de waaier en in de pitot-buis daarin door de roterende waaier. Het freon wordt onder druk gebracht van ongeveer 2 2 7 kg/cm tot 70 kg/cm en vloeit naar de expansieklep 60 en vandaar naar de verdamper. Een deel van het fluidum van de pomp 34 wordt ook aan de verstuiver 18 toegevoerd, 35 Kort samengevat is in het voorgaande een pitot-warmtepomp «104007 - 5 - beschreven, waarbij een meertraps-pitot-pomp als het compressiemiddel aangewend wordt in de thermodynamische cyclus van een warmtepomp. De warmtepomp bestaat uit een meertraps-damp-pitot-pomp, vloeisof-pitot-pomp, turbine, verstuiver, verdamper, condensor en ejqpansieklep. De 5 turbine wordt gebruikt om een as te roteren, waaraan de waaiers van de pitot-pomp verbonden zijn. Koelgas van de verdamper gaat de eerste trap van de pitot-pomp binnen en de waaier daarin stuwt het koelgas naar buiten waar het het nauwe einde van een daarin aangebrachte pitot-buis binnengaat. Het afvoereinde van de pitot-buis staat in ver-10 binding met de volgende trap van de pitot-pomp. Bij het door de pitot-buis gaan expandeert het koelgas en de centrifugaalkracht en de kinetische energie van het gas leveren de energie waardoor het koelgas gecomprimeerd wordt. Na de laatste trap wordt het gecomprimeerde gas overgebracht naar de condensor van een warmtepomp.

15 Zodoende wordt gezien dat hier een nieuwe pitot-pomp beschre ven is voor gebruik in een warmtepomp, die compact, eenvoudig, goedkoop en doelmatig is. Gezien kan worden dat de uitvinding tenminste al de vermelde oogmerken vervult.

8104007

Claims (9)

1. Warmtepomp, bestaande uit een gas-pitot-pomp, vloeistof-pitot-pomp, turbine, verstuiver, verdamper, condensor en expansieklep met inlaten en uitlaten, waarbij de uitlaat van de vloeistof-pomp fluidaal verbonden is met de inlaat van de expansieklep, de uitlaat 5 van de expansieklep fluidaal verbonden is met de inlaat van de verdamper, de uitlaat van de verdamper fluidaal verbonden is met de inlaat van de pitot-pomp, de uitlaat van de pitot-pomp fluidaal verbonden is met de inlaat van de condensor, de uitlaat van de condensor fluidaal verbonden is met de inlaat van de vloeistof-pomp, de uitlaat 10 van de vloeistof-pomp fluidaal verbonden is met de inlaten van de verstuiver en expansieklep, de uitlaat van de verdamper fluidaal verbonden is met de inlaat van de turbine, en de uitlaat van de turbine fluidaal verbonden is met de inlaat van de condensor, middelen die de turbine mechanisch verbinden met de pitot-pomp en vloeistof-pitot-15 pomp zodat deze pompen daardoor bediend zullen worden, en middelen voor het verwarmen van het gas in de verstuiver zodat gas onder druk aan de turbine toegevoerd wordt om deze te bedienen-

2. Warmtepomp volgens conclusie 1,: gekenmerkt doordat de vloeistof-pitot-pomp uit een tweede pitot-pomp bestaat.

3. Warmtepomp volgens conclusie 1, gekenmerkt doordat de pitot-pomp een vertikaal aangebracht huis met boven- en ondereinden heeft, waarbij dit huis een aantal uiteengelegen compartimenten daarin heeft, die tenminste een bovenste compartiment, een onderste compartiment en een. tussencompartiment daartussen vormen, het 25 bovenste compartiment in fluidumverbinding staat met de uitlaat van de verdamper, de turbine voorzien is van een vertikaal aangebrachte roteerbare as die zich door de compartimenten uitstrekt, een komvormig waaiermiddel in elk van de compartimenten op de as gemonteerd is voor rota tie daarmee, een pitot-buis in elk van de compartimenten een 30 inlaateinde binnen het waaiermiddel ingesteld heeft voor het opnemen van daaraan toegevoerd fluidum door het waaiermiddel, het afvoereinde van de pitot-buis in het bovenste compartiment in verbinding staat met het tussencompartiment, het afvoereinde van de pitot-buis in het tussencompartiment in verbinding staat met het onderste compartiment, 8 t 0 4 0 0 7 - 7 - en het afvoereinde van de pitot-buis in het onderste compartiment in werkzame verbinding staat met de inlaat van de condensor.

4. Warmtepomp volgens conclusie 3, gekenmerkt doordat het huis een aantal tussencompartimenten daarin aangebracht heeft.

5. Warmtepomp volgens conclusie 3, gekenmerkt doordat elk van de komvormige waaiermiddelen omgekeerd is.

6. Meertraps-pitot-pomp, bestaande uit een vertikaal aangebracht huis met boven- en ondereinden, welk huis een aantal uiteenge-legen compartimenten daarin heeft, die tenminste een bovenste compar- 10 timent en een onderste compartiment vormen, welk bovenste compartiment ! in verbinding staat met een bron van fluidum, een vertikaal aangebrachte roteerbare as die zich door de compartimenten uitstrekt, een komvormig waaiermiddel in elk van de compartimenten, die op de as gemonteerd is voor rotatie daarmee, en tenminste een pitot-buis in elk van de 15 compartimenten, die zijn inlaat binnen het waaiermiddel ingesteld ! heeft voor het opnemen van het daaraan toegevoerde fluidum door het roterende waaiermiddel, waarbij de afvoereinden van de pitot-buizen, behoudens de onderste pitot-buis, in verbinding staan met het compartiment daaronder waarbij de druk van het fluidum geleidelijk toenemen 20 zal als het van het ene compartiment naar het andere gaat, en het ' afvoereinde van de pitot-buis in het onderste compartiment in werkzame verbinding staat met een inrichting die onder druk gebracht fluidum vereist.

7. Pitot-pomp volgens conclusie 6, gekenmerkt doordat elk 25 van de waaiermiddelen omgekeerd is.

8. Meertraps-pitot-pomp, bestaande uit een huis, welk huis een aantal uiteengelegen compartimenten daarin heeft, die tenminste eerste en tweede uiteengelegen compartimenten vormen, welk eerste compartiment in verbinding staat met een bron van fluidum, een roteerbare as 3G die zich door de compartimenten uitstrekt, een waaiermiddel in elk van de compartimenten dat op de as gemonteerd is voor rotatie daarmee, een pitot-buis in elk van de compartimenten die zijn inlaateinde binnen het waaiermiddel ingesteld heeft voor het opnemen van daaraan toege-voerd fluidum door het roterende waaiermiddel, waarbij de afvoereinde 35 van de pitot-buizen, behoudens de pitot-buis in het genoemde tweede 8104007 -3 V* - 8 - compartiment, in verbinding staan met de compartimenten aangrenzend daaraan waarbij de druk van het fluidnm geleidelijk toenemen zal als het van het ene compartiment naar het andere gaat, en het afvoereinde van de pitot-buis in het genoemde tweede compartiment in werkzame 5 verbinding staat met een inrichting die onder druk gebracht fluidum vereist.

9. Inrichting, in hoofdzaak zoals voorgesteld in de beschrij-ving en/of tekening. 8104007