RU2555630C1

RU2555630C1 - Thermal drive

Info

Publication number: RU2555630C1
Application number: RU2014133203/06A
Authority: RU
Inventors: Николай Николаевич Городилов; Татьяна Владимировна Городилова
Priority date: 2014-08-12
Filing date: 2014-08-12
Publication date: 2015-07-10

Abstract

FIELD: heating.

SUBSTANCE: thermal drive includes the following components located in series in a steam-liquid circuit: an evaporator filled with boiling liquid, a steam-liquid branch pipe, a heat pipe, a hydraulic hose, a hydraulic motor and a refrigerator. The refrigerator is combined with a hydrostatic hydraulic accumulator, where the latter is located above the heat pipe and the steam-liquid branch pipe, coaxially to it and separated from it with a partition wall having a through hole with a valve made in the form of a movable spool-type valve located on the stock attached to the bottom of the heat pipe and provided with a float and a spring, which are freely installed and envelope the spool-type valve and arranged between the valve and the collar, which are connected to the spool-type valve, and the upper part of the heat pipe is interconnected with the evaporator by means of an obliquely installed branch pipe, the cross section of which is considerably bigger than the cross section of the projected liquid flow supplied by gravity from the heat pipe to the evaporator.

EFFECT: heat utilisation of exhaust gases of the boiler house and use of their energy for a drive, for example of a slurry removal conveyor.

1 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам, преобразующим тепловую энергию в механическую, а более конкретно к тепловому приводу, обеспечивающему утилизацию тепла отводящих газов котельной и использование их энергии для привода, например конвейера удаления шлама.The invention relates to devices that convert thermal energy into mechanical energy, and more particularly to a thermal drive that provides heat recovery from the boiler exhaust gases and uses their energy to drive, for example, a sludge removal conveyor.

Известны тепловые двигатели, которые содержат испаритель-нагреватель, гидроаккумулятор, холодильник и исполнительный механизм, соединенные в систему с помощью парожидкостного тракта. Из импульсного испарителя-нагревателя пар, образованный за счет испарения жидкости при взаимодействии ее с раскаленным металлом, поступает в тепловую трубу. Пар под давлением выталкивает жидкость под напором через холодильник к гидродвигателю. Затем от него пар поступает в гидроаккумулятор, и, после конденсации пара в тепловой трубе, жидкость вновь заполняет ее, поступая из гидроаккумулятора (см. Авторское свидетельство СССР, №1490317, МПК F03G 7/06, опубл. 30.06.1989).Heat engines are known that comprise an evaporator-heater, a hydraulic accumulator, a refrigerator and an actuator connected to the system by means of a vapor-liquid path. From a pulsed evaporator-heater, steam formed by the evaporation of a liquid during its interaction with a hot metal enters the heat pipe. Steam under pressure pushes the liquid under pressure through the refrigerator to the hydraulic motor. Then steam flows from it into the accumulator, and, after condensation of the vapor in the heat pipe, the liquid re-fills it from the accumulator (see USSR Author's Certificate, No. 1490317, IPC F03G 7/06, published on 06/30/1989).

Недостатком данного устройства является сложность конструкции и низкая надежность работы его при меняющихся условиях подвода и отвода тепла, а также нагрузки на исполнительный механизм.The disadvantage of this device is the design complexity and low reliability under varying conditions of heat supply and removal, as well as the load on the actuator.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному изобретению является устройство, которое содержит две тепловые трубы, соединенные парожидкостным трактом и расположенные на разных уровнях, при этом тепловые трубы имеют разделенные полости. При этом верхние их полости заполнены литием, а каждая тепловая труба оборудована испарителем, холодильником и запорными органами, а нижние полости заполнены жидким рабочим телом и соединены через систему обратных клапанов с гидродвигателем, (см. Авторское свидетельство СССР, №1566065, МПК F03G 7/06, опубл. 23.05.1990).The closest in technical essence to the claimed invention is a device that contains two heat pipes connected by a vapor-liquid path and located at different levels, while the heat pipes have separated cavities. At the same time, their upper cavities are filled with lithium, and each heat pipe is equipped with an evaporator, a refrigerator and shut-off bodies, and the lower cavities are filled with a liquid working fluid and connected through a check valve system with a hydraulic motor (see USSR Author's Certificate No. 1566065, IPC F03G 7 / 06, published on 05.23.1990).

Техническим результатом настоящего изобретения является упрощение конструкции теплового привода и повышение его работоспособности в процессе преобразования тепловой энергии в механическую.The technical result of the present invention is to simplify the design of the thermal drive and increase its efficiency in the process of converting thermal energy into mechanical energy.

Поставленный технический результат достигается тем, что в тепловом приводе, содержащем последовательно расположенные в парожидкостном тракте испаритель, заполненный кипящей жидкостью, парожидкостный патрубок, тепловую трубу, гидрорукав, гидродвигатель и холодильник, отличающимся тем, что холодильник совмещен с гидростатическим гидроаккумулятором, где последний расположен над тепловой трубой и парожидкостным патрубком соосно с ним и отделен от него перегородкой, имеющей сквозное отверстие с клапаном, выполненным в виде подвижного золотника, расположенного на штоке, закрепленном ко дну тепловой трубы, и снабженного свободно установленными и охватывающими золотник поплавком и пружиной, размещенными между клапаном и буртом, которые связаны с золотником, а верхняя часть тепловой трубы сообщена с испарителем наклонно установленным патрубком, сечение которого значительно больше сечения проектируемого потока жидкости, поступающей самотеком от тепловой трубы в испаритель.The technical result is achieved by the fact that in a thermal drive containing a sequentially arranged in a vapor-liquid path evaporator filled with boiling liquid, a vapor-liquid pipe, a heat pipe, a hydraulic hose, a hydraulic motor and a refrigerator, characterized in that the refrigerator is combined with a hydrostatic accumulator, where the latter is located above the thermal accumulator pipe and vapor-liquid pipe coaxial with it and separated from it by a partition having a through hole with a valve made in the form of a movable a spool located on a rod fixed to the bottom of the heat pipe and equipped with a float and spring freely installed and covering the spool, located between the valve and the shoulder, which are connected to the spool, and the upper part of the heat pipe is connected to the evaporator by an inclined pipe, the cross section of which is much larger sections of the projected fluid flow coming by gravity from the heat pipe to the evaporator.

Сущность заявленного технического решения поясняется чертежам, где изображен общий вид теплового привода.The essence of the claimed technical solution is illustrated by the drawings, which depict a General view of the thermal drive.

Тепловой привод состоит из испарителя 1, который соединен посредством наклонно расположенного парожидкостного патрубка 2 с верхней частью тепловой трубы 5. Тепловая труба 5 в свою очередь состоит из штока 3, закрепленного на ее дне, который охвачен золотником 6 и оборудован клапаном 10 и ограничивающим буртом 4, между которыми помещены пружина 8 и поплавок 7. В верхней части тепловой трубы 5, через перегородку 9, расположен гидростатический гидроаккумулятор-холодильник 14, который посредством гидродвигателя 12 и рукавов 11 и 13 соединены с нижней частью тепловой трубы 5.The heat actuator consists of an evaporator 1, which is connected via an oblique vapor-liquid nozzle 2 to the upper part of the heat pipe 5. The heat pipe 5, in turn, consists of a rod 3 fixed to its bottom, which is covered by a spool 6 and equipped with a valve 10 and a limiting collar 4 between which the spring 8 and the float 7 are placed. In the upper part of the heat pipe 5, through the partition 9, there is a hydrostatic accumulator-cooler 14, which is connected to the lower part by means of a hydraulic motor 12 and hoses 11 and 13 heat pipe 5.

Тепловой привод, работает следующим образом.Thermal drive, operates as follows.

Горячий газ, нагретый выше точки кипения рабочей жидкостью, нагревает испаритель 1, а в то же время в опорожненной тепловой трубе 5 поплавок 7 своим весом воздействует на бурт 4, что приводит к опусканию золотника 6 и клапана 10, движущегося по штоку 3. Это приводит к полному открытию отверстия в перегородке 9 и началу заполнения тепловой трубы 5 охлажденной жидкостью из гидростатического гидроаккумулятора-холодильника 14. При этом происходит конденсация пара внутри тепловой трубы 5 и появляется разряжение, усиливающее приток жидкости из гидроаккумулятора-холодильника 14. В дальнейшем происходит заполнение жидкостью тепловой трубы 5, что приводит к всплыванию поплавка 7. Дальнейшее заполнение тепловой трубы 5 до уровня ведет к тому, что жидкость самотеком переливается из тепловой трубы 5 по наклонно расположенному парожидкостному патрубку 2 в нагретый испаритель 1. Поплавок 7 в это время через пружину 8 воздействует на клапан 10, поднимая его вверх, где он работает в режиме обратного клапана, закрывает слив жидкости из гидроаккумулятора-холодильника 14.Hot gas heated above the boiling point of the working fluid heats the evaporator 1, and at the same time, in the emptied heat pipe 5, the float 7 acts on the collar 4 with its weight, which leads to the lowering of the spool 6 and valve 10 moving along the stem 3. This leads to the full opening of the hole in the partition 9 and the start of filling the heat pipe 5 with chilled liquid from the hydrostatic accumulator-cooler 14. In this case, condensation of steam occurs inside the heat pipe 5 and a vacuum appears that enhances the flow of fluid from the hydro cooler-cooler 14. In the future, the heat pipe 5 is filled with liquid, which leads to float float 7. Further filling of the heat pipe 5 to the level causes the liquid to flow by gravity from the heat pipe 5 through an inclined vapor-liquid pipe 2 to the heated evaporator 1 The float 7 at this time through the spring 8 acts on the valve 10, lifting it up, where it operates in the non-return valve mode, closes the drain of fluid from the accumulator-refrigerator 14.

После испарения жидкости в испарителе 1 пар из него под давлением поступает через патрубок 2 внутрь тепловой трубы 5, прижимает клапан 10 к перегородке 9, надежно закрывая отверстие в ней, а затем вытесняет жидкость из тепловой трубы 5 через ее нижнее отверстие в рукав 11 к гидродвигателю 12, а от его выхода через рукав 13 жидкость сливается в гидроаккумулятор-холодильник 14.After evaporation of the liquid in the evaporator 1 steam from it under pressure enters through the pipe 2 into the heat pipe 5, presses the valve 10 to the partition 9, reliably closing the hole in it, and then displaces the liquid from the heat pipe 5 through its lower hole into the sleeve 11 to the hydraulic motor 12, and from its exit through the sleeve 13, the liquid is drained into the accumulator-refrigerator 14.

В результате этого гидродвигатель 12 работает как вращатель, от которого крутящий момент может передаваться, например, на приводной барабан конвейера.As a result of this, the hydraulic motor 12 operates as a rotator, from which torque can be transmitted, for example, to the conveyor drive drum.

После вытеснения жидкости, находящейся в тепловой трубе 5, поплавок 7 опускается вниз и своим весом воздействует на бурт 4, смещая золотник 6 и клапан 10 вниз, открывает отверстие в перегородке 9, через которое происходит отсечка пара, который выбрасывается в гидроаккумулятор-холодильнник 14, где пар конденсируется. При этом тепловая труба 5 заполняется новой порцией жидкости из гидроаккумулятора-холодильника 14.After displacing the liquid located in the heat pipe 5, the float 7 lowers and weighs on the collar 4, displacing the spool 6 and valve 10 down, opens a hole in the partition 9, through which the steam is cut off, which is discharged into the accumulator-cooler 14, where the steam condenses. In this case, the heat pipe 5 is filled with a new portion of liquid from the accumulator-refrigerator 14.

Затем цикл работы теплового привода повторяется.Then the cycle of operation of the thermal drive is repeated.

Применение предлагаемого изобретения позволит упростить конструкцию теплового привода и повысить его работоспособность в процессе преобразования тепловой энергии в механическую, а в ряде случаев утилизировать тепло горячих газов, обеспечивая более высокую экологичность и экономичность работы производств теплоэнергетики.The application of the present invention will simplify the design of the thermal drive and increase its efficiency in the process of converting thermal energy into mechanical energy, and in some cases utilize the heat of hot gases, providing higher environmental friendliness and efficiency of the work of thermal power production.

Claims

A thermal actuator comprising an evaporator successively arranged in a vapor-liquid path filled with boiling liquid, a vapor-liquid nozzle, a heat pipe, a hydraulic hose, a hydraulic motor and a refrigerator, characterized in that the refrigerator is combined with a hydrostatic hydraulic accumulator, where the refrigerator is located above the heat pipe and the vapor-liquid pipe coaxially with it separated from it by a partition having a through hole with a valve made in the form of a movable spool located on a rod fixed to the bottom of the heat pipe, and equipped with a freely installed and covering the spool float and spring, located between the valve and the shoulder, which are connected to the spool, and the upper part of the heat pipe is connected to the evaporator by an inclined pipe, the cross section of which is much larger than the cross section of the designed fluid flow coming from the heat pipes to the evaporator.