RU2011002C1 - Thermal pump - Google Patents

Thermal pump Download PDF

Info

Publication number
RU2011002C1
RU2011002C1 SU4837690A RU2011002C1 RU 2011002 C1 RU2011002 C1 RU 2011002C1 SU 4837690 A SU4837690 A SU 4837690A RU 2011002 C1 RU2011002 C1 RU 2011002C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
evaporator
cylinder
liquid
cold
cavity
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
В.А. Слободянюк
Original Assignee
Слободянюк Владимир Андреевич
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Слободянюк Владимир Андреевич filed Critical Слободянюк Владимир Андреевич
Priority to SU4837690 priority Critical patent/RU2011002C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2011002C1 publication Critical patent/RU2011002C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)

Abstract

FIELD: cryogenic engineering. SUBSTANCE: cylinder is position within a case to form top (warm) and bottom (cold) spaces. The cold space is positioned within a cooling jacket. Detachable heat insulating pipe encloses an evaporator made of a ring coaxially arranged at the top part of the cylinder to form a space between the top edges of the cylinder and the evaporator. The cold space is made of a flexible member, e. g. a bellows. EFFECT: enhanced efficiency. 1 dwg

Description

Изобретение относится к криогенной технике и может быть использовано для повышения давления и перекачивания сжиженных газов. The invention relates to cryogenic technology and can be used to increase pressure and pump liquefied gases.

Известен автопульсирующий насос для отвода тепла от объекта, содержащий испаритель, находящийся в тепловом контакте с объектом, и подсоединенный к испарителю трубопроводом холодильник, сбрасывающий избытки тепла в окружающую атмосферу [1] . Known autopulsing pump for removing heat from the object, containing an evaporator in thermal contact with the object, and a refrigerator connected to the evaporator by piping, discharging excess heat into the surrounding atmosphere [1].

Известен также насос-газификатор, содержащий корпус, испаритель, цилиндр с каналами подвода и отвода жидкости, и установленный в нем вытеснитель с регенератором, сообщающим теплую и холодную полости цилиндра, последняя размещена в охлаждающей рубашке и сообщена с ней посредством выпускного клапана [2] . A gasifier pump is also known, comprising a housing, an evaporator, a cylinder with channels for supplying and discharging liquid, and a displacer installed in it with a regenerator that communicates the warm and cold cavities of the cylinder, the latter is placed in the cooling jacket and communicated with it via an exhaust valve [2].

Известный насос предполагает наличие стороннего источника энергии для возвратно-поступательного движения вытеснителя, сложен конструктивно и недостаточно надежен из-за наличия трущихся элементов - цилиндра и вытеснителя. The known pump assumes the presence of a third-party source of energy for the reciprocating movement of the displacer, is structurally complex and not sufficiently reliable due to the presence of rubbing elements - a cylinder and a displacer.

Целью настоящего изобретения является повышение надежности и упрощение конструкции. The aim of the present invention is to increase reliability and simplify the design.

На чертеже представлена принципиальная схема термического насоса. The drawing shows a schematic diagram of a thermal pump.

Термический насос содержит теплоизолирующий корпус 1 с размещенным в нем цилиндром 2, верхняя часть которого снабжена герметично закрепленным на ней испарителем 3, а нижняя часть имеет герметично закрепленный на ней упругий элемент, например, сильфон 4. Цилиндр 2 и испаритель 3 образуют верхнюю теплую полость "А", а упругий элемент, например, сильфон 4 - холодную полость "Б". The thermal pump contains a heat-insulating casing 1 with a cylinder 2 placed in it, the upper part of which is provided with an evaporator 3 hermetically fixed on it, and the lower part has an elastic element tightly fixed on it, for example, a bellows 4. Cylinder 2 and the evaporator 3 form the upper warm cavity " A ", and an elastic element, for example, bellows 4 - cold cavity" B ".

Сильфон 4 размещен в охлаждающей рубашке 5, соединенной клапаном впуска 6 и трубопроводом 7 с емкостью 8, а клапаном выпуска 9 и трубопроводом 10 с потребителем (не показан). The bellows 4 is placed in a cooling jacket 5 connected by an inlet valve 6 and a pipe 7 with a capacity of 8, and an exhaust valve 9 and a pipe 10 with a consumer (not shown).

Испаритель 3 выполнен в виде кольца, герметично соединенного с цилиндром 2 таким образом, что кромка 11 цилиндра 2 выступает над нижней торцевой поверхностью 12 испарителя 3, образуя с верхней торцевой поверхностью 13 испарителя 3 зазор "Н" и зону испарения "В". Наивысшая точка испарителя 3 трубопроводом 14 и вентилем 15 может быть соединена с атмосферой или паровой зоной емкости 8, а теплая полость "А" трубопроводом 16 и вентилем 17 соединена с жидкостной зоной емкости 8 или с источником газа, например, баллоном (не показано). Кроме того, испаритель 3 снабжен съемной теплоизолирующей рубашкой 18, а холодная полость "Б" имеет развитую поверхность, представленную, например, в виде стержней 19. The evaporator 3 is made in the form of a ring hermetically connected to the cylinder 2 so that the edge 11 of the cylinder 2 protrudes above the lower end surface 12 of the evaporator 3, forming a gap “H” and an evaporation zone “B” with the upper end surface 13 of the evaporator 3. The highest point of the evaporator 3 by a pipe 14 and a valve 15 can be connected to the atmosphere or the vapor zone of the tank 8, and the warm cavity "A" by a pipe 16 and a valve 17 is connected to the liquid zone of the tank 8 or to a gas source, for example, a cylinder (not shown). In addition, the evaporator 3 is equipped with a removable heat-insulating jacket 18, and the cold cavity "B" has a developed surface, presented, for example, in the form of rods 19.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Работу насоса можно представить в виде четырех этапов - захолаживание, пуск, установившийся режим, останов. The pump can be represented in four stages - cooling, start, steady state, stop.

З а х о л а ж и в а н и е. В исходном положении клапаны 6, 9 и вентили 15, 17 закрыты, а теплоизолирующая рубашка 18 закреплена на испарителе 3. Closure. In the initial position, valves 6, 9 and valves 15, 17 are closed, and the heat-insulating jacket 18 is mounted on the evaporator 3.

Увеличивая давление в сосуде 8, из которого жидкость должна быть откачена, до давления впуска, когда клапан 6 открывается, заполняют охлаждающую рубашку 5 жидкостью. Образовавшийся в процессе захолаживания пар отводится из охлаждающей рубашки 5 по выпускному трубопроводу 10. Increasing the pressure in the vessel 8 from which the liquid is to be pumped out, to the inlet pressure, when the valve 6 opens, fill the cooling jacket 5 with liquid. The steam formed during the cooling process is discharged from the cooling jacket 5 through the exhaust pipe 10.

По окончании процесса захолаживания охлаждающая рубашка 5 полностью заполнена жидкостью. At the end of the cooling process, the cooling jacket 5 is completely filled with liquid.

Время процесса захолаживания определяется экспериментально. The cooling process time is determined experimentally.

П у с к. По окончании процесса захолаживания вентиль 17 открывают и производят заполнение объема 2 (полостей "А", "Б", испарителя 3) рабочей средой. P at. To the end of the cooling process, the valve 17 is opened and the volume 2 (cavities "A", "B", the evaporator 3) is filled with a working medium.

Если рабочей средой является жидкость, находящаяся в сосуде 8, то для заполнения объема 2 трубопровод 16 подсоединяют к жидкостной зоне сосуда 8, открывают вентиль 15, и жидкость из сосуда 8 под давлением впуска (если трубопровод 14 соединен с атмосферой) или под гидростатическим давлением столба жидкости, находящейся в сосуде 8 (если трубопровод 14 соединен с паровой зоной сосуда 8), поступает в объем, образованный полостями "А" и "Б", заполняя его. Об окончании процесса заполнения можно судить по времени, определяемом экспериментально, или по появлению устойчивой струи жидкости из трубопровода 14. If the working medium is the liquid in the vessel 8, then to fill the volume 2, the pipeline 16 is connected to the liquid zone of the vessel 8, open the valve 15, and the liquid from the vessel 8 under the inlet pressure (if the pipe 14 is connected to the atmosphere) or under the hydrostatic pressure of the column the liquid in the vessel 8 (if the pipeline 14 is connected to the vapor zone of the vessel 8) enters the volume formed by the cavities "A" and "B", filling it. The completion of the filling process can be judged by the time determined experimentally, or by the appearance of a steady stream of liquid from the pipeline 14.

По окончании процесса заполнения вентили 15 и 17 закрывают. At the end of the filling process, the valves 15 and 17 are closed.

Если рабочей средой является газ, температура конденсации которого несколько выше температуры жидкости, находящейся в емкости 8, то для заполнения полостей "А" и "Б" трубопровод 16 подсоединяют к источнику газа (не показано), при этом вентиль 15 закрыт. Газ, поступающий в объем 2, конденсируется, а объем 2 заполняется его конденсатом. По окончании процесса заполнения полостей "А" и "Б" сконденсировавшимся газом, о чем можно судить по времени заполнения, определяемом экспериментально, вентиль 17 закрывают. If the working medium is a gas, the condensation temperature of which is slightly higher than the temperature of the liquid in the tank 8, then to fill the cavities "A" and "B", the pipe 16 is connected to a gas source (not shown), while the valve 15 is closed. The gas entering volume 2 is condensed, and volume 2 is filled with its condensate. At the end of the filling process of the cavities “A” and “B” with condensed gas, which can be judged by the filling time determined experimentally, the valve 17 is closed.

Когда полости "А" и "Б" заполнены рабочей средой, а вентили 15 и 17 закрыты, с испарителя 3 снимают теплоизолирующую рубашку 18, давая доступ теплу от окружающей среды, например, атмосферы, к испарителю 3. When the cavities "A" and "B" are filled with the working medium, and the valves 15 and 17 are closed, the heat-insulating jacket 18 is removed from the evaporator 3, giving heat from the environment, for example, the atmosphere, to the evaporator 3.

Под действием тепла, поступающего к испарителю 3, происходит вскипание жидкости в испарителе. Under the action of heat entering the evaporator 3, the liquid boils in the evaporator.

У с т а н о в и в ш и й с я р е ж и м р а- б о т ы. Пар, образующийся над зеркалом жидкости при ее кипении, вытесняет жидкость из теплой полости "А" в холодную полость "Б", увеличивая ее объем. При этом сильфон 4 удлиняется, и жидкость из охлаждающей рубашки 5 через открывшийся клапан 9 по трубопроводу 10 нагнетается к потребителю под давлением, меньшим давления насыщенного пара на величину, связанную со статической погрешностью упругого элемента - сильфона 4, зависящей от величины его удлинения. Когда жидкость из полости "А" полностью вытеснится в полость "Б" и вся жидкость в зоне "В" испарителя 3 испарится, пар сконденсируется на зеркале жидкости холодной полости "Б", находящейся в охлаждающей рубашке 5, что обусловлено большой поверхностью зеркала жидкости полости "Б". Вследствие конденсации пара его давление уменьшается, давление в охлаждающей рубашке 5 уменьшается до давления впуска, и под действием давления впуска и сил упругости сильфона 4 жидкость из полости "Б" вытесняется в полость "А". При этом продолжается конденсация пара и падение давления в полости "А", что приводит к заполнению полости "А" и испарителя 3 через зазор "Н" рабочей средой, после чего цикл повторяется. INSTALLATION AND HANDLING. The vapor generated above the liquid mirror during its boiling displaces the liquid from the warm cavity "A" into the cold cavity "B", increasing its volume. In this case, the bellows 4 lengthens, and the liquid from the cooling jacket 5 through the opened valve 9 is pumped through the pipeline 10 to the consumer under a pressure lower than the saturated vapor pressure by an amount related to the static error of the elastic element - the bellows 4, depending on its elongation. When the liquid from the cavity "A" is completely expelled into the cavity "B" and all the liquid in the zone "C" of the evaporator 3 evaporates, the vapor is condensed on the liquid mirror of the cold cavity "B" located in the cooling jacket 5, due to the large surface of the cavity liquid mirror "B". Due to the condensation of the vapor, its pressure decreases, the pressure in the cooling jacket 5 decreases to the inlet pressure, and under the influence of the inlet pressure and the elastic forces of the bellows 4, the liquid from the cavity "B" is forced into the cavity "A". This continues the condensation of the vapor and the pressure drop in the cavity "A", which leads to the filling of the cavity "A" and the evaporator 3 through the gap "H" with a working medium, after which the cycle repeats.

О с т а н о в. Прекращают процесс нагнетания жидкости, открывая вентиль 17 или вентиль 15, или надевая на испаритель 3 теплоизолирующую рубашку 18, или понижая давление в емкости 8. Останов процесса нагнетания также происходит автоматически при увеличении давления в выпускном трубопроводе 10 до критического давления насыщенных паров. (56) 1. Патент США N 3139837, кл. 417-105. About t and n about in. The liquid injection process is stopped by opening valve 17 or valve 15, or putting a heat-insulating jacket 18 on the evaporator 3, or lowering the pressure in the vessel 8. The injection process also stops automatically when the pressure in the exhaust pipe 10 increases to a critical pressure of saturated vapor. (56) 1. U.S. Patent No. 3,139,837, cl. 417-105.

2. Авторское свидетельство СССР N 495449, кл. F 04 B 15/08, 1975. 2. Copyright certificate of the USSR N 495449, cl. F 04 B 15/08, 1975.

Claims (1)

ТЕРМИЧЕСКИЙ НАСОС, содержащий корпус с впускным и выпускным трубопроводами, испаритель, цилиндр, размещенный в корпусе с образованием верхней - теплой, и нижней - холодной полостей, причем последняя расположена в охлаждающей рубашке, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и упрощения конструкции, насос снабжен съемной теплоизолирующей рубашкой, охватывающей испаритель, последний выполнен в виде кольца, соосно установленного в верхней части цилиндра с образованием зазора между верхними кромками цилиндра и испарителем, и зоны испарения, при этом холодная полость цилиндра выполнена в виде упругого элемента, например сильфона. THERMAL PUMP containing a housing with inlet and outlet pipelines, an evaporator, a cylinder placed in the housing with the formation of the upper - warm and lower - cold cavities, the latter being located in the cooling jacket, characterized in that, in order to increase reliability and simplify the design, the pump is equipped with a removable heat-insulating jacket covering the evaporator, the latter is made in the form of a ring coaxially mounted in the upper part of the cylinder with the formation of a gap between the upper edges of the cylinder and the evaporator, and the zone evaporation, while the cold cavity of the cylinder is made in the form of an elastic element, such as a bellows.
SU4837690 1990-06-11 1990-06-11 Thermal pump RU2011002C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4837690 RU2011002C1 (en) 1990-06-11 1990-06-11 Thermal pump

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4837690 RU2011002C1 (en) 1990-06-11 1990-06-11 Thermal pump

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2011002C1 true RU2011002C1 (en) 1994-04-15

Family

ID=21520049

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU4837690 RU2011002C1 (en) 1990-06-11 1990-06-11 Thermal pump

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2011002C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105570952A (en) * 2016-02-28 2016-05-11 北京工业大学 Thermal energy smoke exhaust ventilator

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105570952A (en) * 2016-02-28 2016-05-11 北京工业大学 Thermal energy smoke exhaust ventilator

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3788091A (en) Thermodynamic cycles
RU2011002C1 (en) Thermal pump
JPS55139599A (en) Liquefied gas evaporator
SU918724A1 (en) Continuous-action absorption cryogenic refrigerator
SU1008566A1 (en) Method of draining liquefied gas from vessel
RU1807231C (en) Thermal pump
SU1617190A1 (en) Thermomechanical pump
SU1374008A1 (en) Cryostat
US2932172A (en) Compression refrigerating system utilizing a free-piston compressor
RU2707234C2 (en) Cold accumulator
SU580486A1 (en) Apparatus for determining heat conductivity coefficient of insulating materials subjected to different mechanical loads
JPS57127484A (en) Vacuum distillation device
SU1765606A1 (en) Cryogenic product storage tank
RU2182988C2 (en) Freezing -out trap
SU1393926A1 (en) Pump with heat drive
SU1326773A1 (en) Stand for thermal vacuum tests
SU1019160A1 (en) Apparatus for drainage free storage of cryogenic liquids
SU1125403A2 (en) Cryogenic condensation pump
RU2075717C1 (en) Thermostating device
RU2208182C1 (en) Adsorption pump
SU129642A1 (en) Fluid Transfer Apparatus
SU694656A1 (en) Method and apparatus for producing vacuum
SU1271190A1 (en) Method of cooling cryogenic objects
RU2048660C1 (en) Reservoir for cooling and storage of liquid
SU859748A1 (en) Apparatus for transfering cryogenic liquids