RU2301382C2 - Тепловой насос - Google Patents
Тепловой насос Download PDFInfo
- Publication number
- RU2301382C2 RU2301382C2 RU2005125796/06A RU2005125796A RU2301382C2 RU 2301382 C2 RU2301382 C2 RU 2301382C2 RU 2005125796/06 A RU2005125796/06 A RU 2005125796/06A RU 2005125796 A RU2005125796 A RU 2005125796A RU 2301382 C2 RU2301382 C2 RU 2301382C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cylinder
- heat
- cylinders
- piston
- pistons
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)
Abstract
Изобретение относится к технике преобразования температуры рабочего вещества с низкого уровня на более высокий и может быть использовано при разработке и изготовлении тепловых насосов, холодильных машин и трансформаторов тепла. Тепловой насос содержит цилиндры сжатия, цилиндр смежного сосуда с разделительным поршнем с их индивидуальными теплообменниками, запорные вентили, гидравлический насос высокого давления, включенные в замкнутый контур. В контур между гидравлическими входами вертикально расположенных цилиндров сжатия подсоединены параллельно два дополнительных цилиндра, соединенных между собой через запорные вентили. Первый из дополнительных цилиндров снабжен перегородкой, через отверстие в которой штангой соединены два поршня. Две полости, образованные стенками перегородки, поршнями и стенкой цилиндра, снабжены отверстиями, к которым подсоединены выходы трехпозиционного гидравлического переключателя, входы которого соединены со входом и выходом гидравлического насоса высокого давления. Поршень второго дополнительного цилиндра через шток, затем через качающий рычаг с гидроприводом и второй теплоизолированный шток соединен с разделительным поршнем цилиндра смежного сосуда. Поршни цилиндров сжатия снабжены вытеснителями, поверхность которых и внутренняя поверхность цилиндров сжатия, прилежащая к пневмовыходу этих цилиндров, теплоизолированы твердым теплоизолятором. Техническим результатом является разработка конструкции теплового насоса и увеличение его отопительного коэффициента. 3 ил.
Description
Изобретение относится к технике преобразования температуры рабочего вещества с низкого уровня на более высокий и может быть использовано при разработке и изготовлении тепловых насосов, холодильных машин и трансформаторов тепла.
Известно устройство теплового насоса, которое позволяет выполнить термодинамический цикл с параметрами рабочего вещества, близкими или равными критическим (патент РФ №2187769, кл. F25В 29/00, 2002).
Недостатком известного устройства теплового насоса является то, что цилиндр сжатия и цилиндр смежного сосуда выполнены в одном цилиндре, где один цилиндр является продолжением другого, поэтому при сжатии рабочего тела часть выделяемого тепла по корпусу цилиндра из объема смежного сосуда переносится в цилиндр сжатия, где смывается маслом и переносится в масляный бак.
Кроме того, как следует из схемы устройства, в конце сжатия, после отвода тепла в нагреваемое помещение, наступает процесс выталкивания отжатого рабочего вещества в циркуляционный контур. При выталкивании поршень перемещается на ту часть цилиндра смежного сосуда, где тепло от рабочего тела через стенки цилиндра передавалось теплоносителю. В этом положении поршня остаточное тепло самой стенки будет передаваться поршню, что также приведет к потере тепла. Для того, чтобы исключить эту потерю необходимо изготовить поршень из теплоизолирующего материала, а его длина должна быть не меньше длины той части цилиндра, через стенки которой происходит теплообмен при сжатии.
Поскольку требование к конструкции поршня не оговорено в описании, то при его изготовлении без учета этих требований утечка тепла будет происходить как в процессе сжатия, так и в процессе выталкивания.
Цель изобретения - разработка конструкции теплового насоса и увеличение его отопительного коэффициента.
Поставленная цель достигается с помощью теплового насоса, содержащего цилиндры сжатия, цилиндр смежного сосуда с разделительным поршнем с их индивидуальными теплообменниками, запорные вентили, гидравлический насос высокого давления, включенные в замкнутый контур, отличающегося тем, что в контур между гидравлическими входами вертикально расположенных цилиндров сжатия подсоединены параллельно два дополнительных цилиндра, соединенных между собой через запорные вентили, причем первый из дополнительных цилиндров снабжен перегородкой, через отверстие в которой штангой соединены два поршня, а две полости, образованные стенками перегородки, поршнями и стенкой цилиндра, снабжены отверстиями, к которым подсоединены выходы трехпозиционного гидравлического переключателя, входы которого соединены со входом и выходом гидравлического насоса высокого давления, при этом поршень второго дополнительного цилиндра через шток, затем через качающий рычаг с гидроприводом и второй теплоизолированный шток соединен с разделительным поршнем цилиндра смежного сосуда, а поршни цилиндров сжатия снабжены вытеснителями, поверхность которых и внутренняя поверхность цилиндров сжатия, прилежащая к пневмовыходу этих цилиндров, теплоизолированы твердым теплоизолятором.
На фиг.1 представлена гидравлическая и пневматическая схема теплового насоса.
На фиг.2 показано устройство цилиндра сжатия, в котором в качестве поршня с вытеснителем используется эластичный разделитель.
На фиг.3 показан разрез цилиндра сжатия и цилиндра смежного сосуда, в котором отверстия, выполненные в корпусе цилиндра, служат трубками теплообменника.
Тепловой насос состоит из цилиндра 1 смежного сосуда, его теплообменника 13, поршня с теплоизолированным штоком 19, цилиндров 2 и 3 сжатия с теплообменниками 14 и 15, поршней 7 и 8, вытеснителей 11 и 12, внутренних твердых теплоизоляторов 17 и 18, первого дополнительного цилиндра 4, неподвижной перегородки 16, спаренных поршней 9, второго дополнительного цилиндра 5, поршня 10 и штока 20, гидравлического насоса высокого давления 24, трехпозиционного гидропереключателя 22, качающего рычага 21 и гидропривода 23, запорных вентилей 25-31 и 34, разделительных вентилей с электроприводом 32 и 33, теплоизоляцией 35.
Тепловой насос работает следующим образом. Если в последнем процессе сжатия поршень 6 находится относительно чертежа в крайнем правом положении, то поршень 10 находится в крайнем левом положении. В этом положении в цилиндре 3 рабочее вещество приводится в критическое состояние, а спаренные поршни 9 цилиндра 4 находятся в крайнем левом положении. После того как рабочее вещество в цилиндре 3 достигнет критической температуры, а в цилиндре 1 температура рабочего вещества будет равна температуре обогреваемого помещения, откроются запорные вентили 32 и 33 и включится гидропривод 23. Переместив разделительный поршень 6 в левое крайнее положение, а поршень 10 в крайнее правое положение, гидропривод отключится, а вентили с электроприводом 32 и 33 закроются. При этом объем газа равный 0,7 Vкр из цилиндра 3 переместится в цилиндр 1, оставшаяся часть газа объемом 0,3 Vкр будет находиться в цилиндре 3 в полости, образованной внутренним твердым теплоизолятором 18 и теплоизолированной поверхностью вытеснителя 12. Далее трехпозиционный гидравлический переключатель ставится в положение, при котором гидравлический насос высокого давления 24 будет перекачивать масло из левой полости цилиндра 4 в правую полость. При этом смещение спаренных поршней будет происходить слева направо, а поршень 8 с вытеснителем 12 будет двигаться вверх.
Процесс сжатия закончится, когда масло из левой полости цилиндра 4 полностью перекачается в правую полость, при этом поршень 8 с вытеснителем 12 протолкнет оставшийся газ в цилиндр 1.
По окончанию этого процесса гидропереключатель ставится в положение, при котором гидравлический насос высокого давления 24 будет перекачивать масло по замкнутому контуру, т.е. будет работать на холостом ходу. Наступает пауза, за время которой тепло от сжатого газа в цилиндре 1 переходит к теплоносителю циркуляционного контура обогреваемого помещения, а в цилиндре 2 рабочее вещество будет доведено до критического состояния. По окончании паузы вентили с электроприводом 32 и 33 открываются, гидропривод 23 переведет поршни цилиндров 1 и 5 в противоположное положение, гидрораспределитель включит насос, который будет перекачивать масло из правой полости цилиндра 4 в левую, поршень 7 с вытеснителем 11 вытолкнут газ в цилиндр 1. Наступает очередная пауза, и далее циклы попеременно повторяются.
На фиг.2 показан сжимающий цилиндр, в котором в качестве поршня с вытеснителем используется эластичный разделитель. При таком варианте цилиндр сжатия состоит из корпуса цилиндра 2, эластичного разделителя 36, гидравлического входа 41 и пневмовыхода 40, уплотнителей 38 и 39, пневмоклапана 37 и твердого теплоизолятора 17.
На фиг.3 показан разрез цилиндра сжатия и цилиндра смежного сосуда, в котором отверстия, выполненные в корпусе цилиндра, служат как теплообменные трубки теплообменника. Согласно фиг.3 обозначения соответствуют: 1 - цилиндр, 42 - отверстие для теплоносителя и 35 - внешний теплоизолятор.
В предлагаемом тепловом насосе переталкивание рабочего вещества из цилиндров сжатия в цилиндр смежного сосуда происходит без изменения его начальных параметров, что исключает тепловые потери в том процессе.
Процесс сжатия производится в теплоизолированном объеме, что исключает потерю тепла во время процесса сжатия.
При переходе от одного цикла к другому процесс выравнивания давления в контуре происходит при синхронном смещении поршней в цилиндре смежного сосуда и во втором дополнительном цилиндре, что устраняет причину, вызывающую потерю тепловой энергии перед началом нового цикла.
Claims (1)
- Тепловой насос, содержащий цилиндры сжатия, цилиндр смежного сосуда с разделительным поршнем с их индивидуальными теплообменниками, запорные вентили, гидравлический насос высокого давления, включенные в замкнутый контур, отличающийся тем, что в контур между гидравлическими входами вертикально расположенных цилиндров сжатия подсоединены параллельно два дополнительных цилиндра, соединенных между собой через запорные вентили, причем первый из дополнительных цилиндров снабжен перегородкой, через отверстие в которой штангой соединены два поршня, а две полости, образованные стенками перегородки, поршнями и стенкой цилиндра, снабжены отверстиями, к которым подсоединены выходы трехпозиционного гидравлического переключателя, входы которого соединены со входом и выходом гидравлического насоса высокого давления, при этом поршень второго дополнительного цилиндра через шток, затем через качающий рычаг с гидроприводом и второй теплоизолированный шток соединен с разделительным поршнем цилиндра смежного сосуда, а поршни цилиндров сжатия снабжены вытеснителями, поверхность которых и внутренняя поверхность цилиндров сжатия, прилежащая к пневмовыходу этих цилиндров, теплоизолированы твердым теплоизолятором.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005125796/06A RU2301382C2 (ru) | 2005-08-16 | 2005-08-16 | Тепловой насос |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005125796/06A RU2301382C2 (ru) | 2005-08-16 | 2005-08-16 | Тепловой насос |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2005125796A RU2005125796A (ru) | 2007-02-27 |
RU2301382C2 true RU2301382C2 (ru) | 2007-06-20 |
Family
ID=37990202
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005125796/06A RU2301382C2 (ru) | 2005-08-16 | 2005-08-16 | Тепловой насос |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2301382C2 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2474770C2 (ru) * | 2011-03-30 | 2013-02-10 | Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский технологический институт ремонта и эксплуатации машинно-тракторного парка Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ ГОСНИТИ РОССЕЛЬХОЗАКАДЕМИИ) | Теплообменная система, использующая тепловые насосы (варианты) |
-
2005
- 2005-08-16 RU RU2005125796/06A patent/RU2301382C2/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2474770C2 (ru) * | 2011-03-30 | 2013-02-10 | Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский технологический институт ремонта и эксплуатации машинно-тракторного парка Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ ГОСНИТИ РОССЕЛЬХОЗАКАДЕМИИ) | Теплообменная система, использующая тепловые насосы (варианты) |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2005125796A (ru) | 2007-02-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101900447B (zh) | 带调相机构的g-m制冷机 | |
JP2008534897A5 (ru) | ||
CN108699922A (zh) | 压力平衡多腔容器、热力学能量转换器及操作方法 | |
US7866953B2 (en) | Fluid pump | |
RU2301382C2 (ru) | Тепловой насос | |
US4235078A (en) | Cryogenic equipment for very low temperatures | |
CN201764746U (zh) | 带调相机构的g-m制冷机 | |
KR20100136654A (ko) | 작동유체의 온도차를 이용한 밀폐식 외연기관 및 그 출력방법 | |
CN110986415A (zh) | 一种双效斯特林装置及其运行控制方法 | |
JPH071028B2 (ja) | スタ−リング・サイクルのエンジンおよびヒ−トポンプ | |
RU2224129C2 (ru) | Двигатель стирлинга с герметичными камерами | |
KR101248437B1 (ko) | 용적식 압축기 | |
RU2284420C1 (ru) | Способ работы тепловой машины и поршневой двигатель для его осуществления | |
CN105257504B (zh) | 双对式co2热泵压缩膨胀装置 | |
KR20060071827A (ko) | 엔진실린더, 재생기와 냉각기가 일체형으로 결합된외연열기관 | |
RU2611170C1 (ru) | Поршневой бесклапанный детандер | |
JP4438070B2 (ja) | エネルギー変換システム | |
RU2603498C1 (ru) | Поршневой компрессор с рубашечным охлаждением | |
CN216477603U (zh) | 一种新型温差发动机 | |
CN102425893A (zh) | 零泄漏式制冷机 | |
US11808503B2 (en) | Heat engines and heat pumps with separators and displacers | |
RU2758542C1 (ru) | Термомеханическое устройство для создания сверхвысоких давлений | |
RU2477375C2 (ru) | Способ осуществления цикла поршневого двигателя и поршневой двигатель | |
KR200435918Y1 (ko) | 엔진실린더, 재생기와 냉각기가 일체형으로 결합된외연열기관 | |
CN107726658A (zh) | 脉管型vm制冷机 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20070817 |