SU1222884A1 - Термомеханический насос - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к энергетике и может быть использовано дл  перекачивани  и повышени  давлени  жидкостей и  вл етс  усовершенствованием известного насоса по авт. св. № 1151710.

Цель изобретени  - повышение эффективности работы насоса путем снижени  его инерционности.

На фиг. 1 схематично показан термомеханический насос; на фиг. 2 - диаграмма изменени  давлени  Р в полост х насоса по времени t.

Термомеханический насос содержит единый корпус 1 с теплым 2 и холодным 3 цилиндрами , поршни 4 и 5, жестко св занные между собой единым штоком 6, уплотне10

Таким образом, после закрыти  клапанов 20 и 23 на поршни начинает действовать сила от разности давлений в полост х А и С цилиндра 2 и в полост х В и Д цилиндра 3. Так как цилиндр 2 относительно большего диаметра, то результирую ща  сила направлена сверху вниз, т.е. поршни в дальнейшем перемешаютс  вниз под действием этой силы, причем величина этой силы по мере движени  поршней увеличиватьс  до тех пор, пока в полост х А и В не будет достигнуто давление нагнетани , а в полост х С и Д давление не снизитс  до давлени  всасывани . После достижени  в полост х А и В давлени  нагнетани  открываетс  клапан 16, и перекачиваема 

ние 7 и 8, испарители 9 и 10 (зоны подвода жидкость поступает в трубопровод (не пока- тепла), рекуперативный теплообменник 11, конденсаторы 12 и 13 (зоны отвода тепла), всасывающие 14 и 15 и нагнетательные 16 и 17 клапаны, аккумул торы энергии, например пружины 18 и 19, перепускные кла- 2о паны 20-23, размешенные соответственно в поршн х 4 и 5 теплого цилиндра и холодного цилиндра (соединительные каналы не обозначены). Цилиндр 3 и, соответственно, поршень 5 выполнены меньшего диаметра. Поршень 4 делит внутренний объем цилинд- 25 ра 2 на две полости А и С и, соответственно, поршень 5 делит внутренний объем цилиндра 3 на полости В и Д.

Насос работает следующим образом.

К теплому цилиндру 2 тепло подвод т в испарител х 9 и 10 и поддерживают его при температуре выше, чем температура кипени  перекачиваемой жидкости при давлении нагнетани , а от холодного цилиндра 3 тепло отвод т в конденсаторах 12 и 13 и поддерживают при температуре ниже температуры конденсации жидкости при давлении всасывани .

35

зан). По достижении, давлени  всасывани  в полост х С и Д начинаетс  процесс всасывани  жидкости через клапан 15. При подходе поршней к нижней мертвой точке пружина 18 сжимаетс , открываютс  клапаны 21 и 22 перепуска и за счет перетечки газа между полост ми А и С через клапан 21 и перетечки жидкости между полост ми Д и В через клапан 22 давление во всех полост х насоса быстро выравниваетс . При этом закрываютс  нагнетательный 16 и всасывающий 15 клапаны. После выравнивани  давлени  происходит реверсивное движе ние поршней вверх под действием сжатой пружины. Перепускные клапаны 21 и 22 закрываютс , часть перекачиваемой жидкости из полости Д перемещаетс  в полость А, причем,получа  тепло, она испар етс  и в полость А поступает в виде газа. Давление в этих полост х быстро растет, на поршни начинают действовать силы, результирующа  которых направлена снизу вверх. Эта сила обеспечивает движение поршней до верхней мертвой точки. Цикл замыкают процессы , происход щие по аналогии с описанными , только сжимаетс  пружина 19, а перепуск газа и жидкости в соответсвую- ц;их цилиндрах происходит через перепускные клапаны 20 и 23.

Происход щие в насосе процессы начинают рассматривать с положени  поршней 4 и 5 в крайнем верхнем положении (фиг. 1). В этом положении клапаны 20 и 23 перепуска открыты, поэтому давление во всех полост х насоса одинаковое. Пружина 18 находитс  в свободном состо нии, а пружина 19 - в сжатом состо нии. Под действием силы со стороны сжатой пружины 19 вытеснители начинают двигатьс  вниз, клапаны 20 и 23 закрываютс . Часть перекачиваемой жидкости из полости В перемещаетс  через рекуперативный теплообменник 11 в полость А, где,получа  тепло, она испар етс . Давление в св занных между собой полост х А и Б быстро растет, так как удельный объем образовавшегос  газа больше удельного объема жидкости. В это же врем  газ из полости С перемещаетс  порщнем 4 через рекуперативный теплообменник 11 в холодную полость Д, где в результате отвода тепла он конденсируетс . В результате этого давление в полост х С и Д быстро снижаетс .

Таким образом, после закрыти  клапанов 20 и 23 на поршни начинает действовать сила от разности давлений в полост х А и С цилиндра 2 и в полост х В и Д цилиндра 3. Так как цилиндр 2 относительно большего диаметра, то результирующа  сила направлена сверху вниз, т.е. поршни в дальнейшем перемешаютс  вниз под действием этой силы, причем величина этой силы по мере движени  поршней увеличиватьс  до тех пор, пока в полост х А и В не будет достигнуто давление нагнетани , а в полост х С и Д давление не снизитс  до давлени  всасывани . После достижени  в полост х А и В давлени  нагнетани  открываетс  клапан 16, и перекачиваема 

жидкость поступает в трубопровод (не пока-

жидкость поступает в трубопровод (не пока- о 5

- 5

зан). По достижении, давлени  всасывани  в полост х С и Д начинаетс  процесс всасывани  жидкости через клапан 15. При подходе поршней к нижней мертвой точке пружина 18 сжимаетс , открываютс  клапаны 21 и 22 перепуска и за счет перетечки газа между полост ми А и С через клапан 21 и перетечки жидкости между полост ми Д и В через клапан 22 давление во всех полост х насоса быстро выравниваетс . При этом закрываютс  нагнетательный 16 и всасывающий 15 клапаны. После выравнивани  давлени  происходит реверсивное движение поршней вверх под действием сжатой пружины. Перепускные клапаны 21 и 22 закрываютс , часть перекачиваемой жидкости из полости Д перемещаетс  в полость А, причем,получа  тепло, она испар етс  и в полость А поступает в виде газа. Давление в этих полост х быстро растет, на поршни начинают действовать силы, результирующа  которых направлена снизу вверх. Эта сила обеспечивает движение поршней до верхней мертвой точки. Цикл замыкают процессы , происход щие по аналогии с описанными , только сжимаетс  пружина 19, а перепуск газа и жидкости в соответсвую- ц;их цилиндрах происходит через перепускные клапаны 20 и 23.

Пружины 18 и 19 рассчитываютс  из услови , что сила упругости каждой из них в сжатом состо нии должна быть достаточной дл  преодолени  сил инерции поко , силы т жести поршней и штока, гидравлического сопротивлени  перемешаемой жидкости и силы трени  уплотнений.

Клапаны 20, 21 и 22, 23 выполн ютс  подпружиненными дл  обеспечени  посадки на седло при равенстве давлений с обеих сторон.

Дл  по снени  работы насоса (фиг. 2) показан процесс изменени  давлени  в насосе по времени.

Штриховой линией показано изменение давлени  в полост х С и Д (при движеНИИ поршней вниз), а сплошной линией - в А и В.

Процесс а-б соответствует открытому положению перепускных клапанов 20 и 23, б-в и б-в - соответственно, повышение давлени  в полост х С и Д и снижение давлени  в А и В. Процессы в-г и в -г - соответственно, нагнетание и всасывание жидкости, г-д и - выравнивание давлени  через перепускные клапаны 20 и 23, д-е соответствует открытому положению

клапанов 21 и 22. Далее процессы происход т аналогично описанным.

Расположение перепускных клапанов в обоих поршн х позволит существенно уменьшить инерционность насоса и повысить производительность . Действительно, если бы клапаны во втором поршне отсутствовали, то процесс снижени  давлени  в сообшаю- щихс  полост х шел бы по штрихпунктир- ной линии г-д и г -д (фиг. 2).

фиг. 2

Claims (1)

1. ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКИЙ НАСОС по авт. св. № 1151710, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности путем снижения инерционности работы, клапаны перепуска установлены в поршнях обоих цилиндров с возможностью поочередного открытия при нахождении поршней в крайнем верхнем и крайнем нижнем положениях.

   ю ьэ ю

   QO