SU1242639A1 - Термомеханический насос - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к энергетике, в частности к термомеханическим насосом дл  перекачки испар ющихс  жидкостей.

Цель изобретени  - повышение эксплуатационной надежности насоса при сохранении автономности его работы путем создани  управл ющего движением перепада давлений без нагрузки на подвижные элементы .

На чертеже показана конструктивна  схема термомеханического насоса.

Термомеханический насос содержит корпус 1 с двум  цилиндрами 2 и 3, размещенные в них на общем штоке 4 подвижные элементы 5 и 6, раздел ющие объемы цилиндров 2 и 3 на полости 7, 8 и 9, 10 соответственно, отличающиес  температурой рабочего тела, устройство 11 нагрева и охлаждени  последнего и расположенные в холодных полост х 8 и 9 клапаны 12 и 13 всасывани  и нагнетани  соответственно и аккумул торы 14 и 5 механической энергии подвижных элементов 5 и 6 соответственно, причем теплые полости 7 и 10 гидравлически между собой св заны через клапаны 16 и 17 перепуска, рабочего тела.

Теплые полости 7 и 10 расположены в разных цилиндрах, а именно полость 7 в ци/1индре 2, а полость 10 в цилиндре 3, с вме1пних сторон подвижных элементов 5 и 6, выполненных из теплоизол ционного материала .

Цилиндры 2 и 3 могут быть выполнены одинакового диаметра.

Гидравлическа  св зь теплых полостей

7и О может быть выполнена в виде двух каналов 18 и 19 в общем щтоке 4 и в них установлены клапаны 16 и 17 теренуска рабочего тела соответственно.

Устройство 11 на|-рева и охлаждени  рабочего тела содержит испарители 20 и 21, конденсаторы 22 и 23 и рекунеративный теплообменник 24.

Клапаны 16 и 17 перепуска рабочего тела имеют хвостовики 25 и 26 соответственно.

Шток 4 имеет уплотнени  27 и 28.

Термомеханический насос работает следующим образом.

К испарител м 20 и 21 посто нно подвод т тепло извне и таким образом в полост х 7 и 10 поддерживают температуру выше , чем температура кипе}1и  рабочег о тела при .д,авлемии нагпетани . От конденсаторов 22 и 23 тепло отвод т и по,адержи- вают температуру рабочего тела в полост х

8и 9 ниже те.мпературь конденсации при давлении всасывани . При расположении подвижных эле.ментов 5 и 6 в крайнем верхнем положенин клапан 16 перепуска открыт и давление во всех п олост х 7--10 одинаковое. Аккумул тор 14 (пружина) находитс  в свободном состо нии, а аккумул тор 15 - в сжатом. Под воздействием силы со стороны аккумул тора 15 подвижргые элементы 5 и 6, св занные o6uuiM п током 4, на

Q

чинают двигатьс  вниз, а клапан 16 закрываетс .

Цри дальнейщем движении часть перекачиваемой жидкости, наход щейс  в полости 8, перемещаетс  из нее через конденсатор 22 и рекуперативный теплообменник 24 в испаритель 20, где в результате подвода тепла испар етс  и поступает в полость 7. Давление в гидравлически св занных полост х 7 и 8 быстро растет.

Цри этом газообразное рабочее тело из полости 10 перемещаетс  подвижным элементом 6 через теплообменник 24 в конденсатор 23, где в результате отвода тепла конденсируетс . В результате этого давление в гидравлически св занных полост х 9 и 10 быстро снижаетс .

Таким образом, после закрыти  клапана

16перепуска на подвижные элементы 5 и 6 начинает действовать сила от разности давлений в полост х 7, 8 и 9, 10 цилиндров 2 и 3. Цз-за дифференциальноети подвижных элементов 5 и 6 (общий щток 4 в нолост х

8и 9) возникает результирующа  сила, направленна  вниз. Эта сила растет по мере движени  элементов 5 и 6 и достигает максимума , соответствующего разнице давлений

5 нагнетани  и всасывани . При достижении в полост х 7 и 8 давлени  нагнетани  открываетс  клапан 13, и перекачиваема  жидкость начинает поступать из полости 8 в нагнетательный трубопровод (не показан). Цри снижении давлени  в полост х 9 и

0 Ш до давлени  всасывани  открываетс  клапан 12 и начинаетс  процесс всасывани  очередной порции перекачиваемой жидкости в полость 9. Цосле прохождени  подвижными элементами 5 и 6 второй ноловины хода их энерги  накапливаетс  в акку.мул торе 14. Цра подходе элементов 5 и 6 к нижней мертвой точке хвостовик 26 клапана 17 перепуска упираетс  в дно цилиндра 3 и клапан

17открываетс . За счет перетечки газа между полост ми 7 и 10 давление во всех полост х 7-10 выравниваетс , а именно в полост х 7 и 8 снижаетс , а в полост х

9и 10 иовьппаетс . При этом закрываютс  нагнетательный 13 и вcacыfiaющий 12 клапаны . Двигательной силой подвижных элементов  вл етс  аккумул тор 14, обеспечи5 ваюп;ий реверс насоса, Часть жидкости из полости 9 Г1оступает в испаритель 23, где переходит в газообразное состо ние. При этом газ из полости 7 переталкиваетс  в полость 8, предварите..пьно конденеиру сь в результате отвода тепла в теплообменнике 24 и кон денсаторе 22. Поэто.му давление в полост х 9 и 10 повып аетс , а в полост х 7 и 8 снижаетс . Ца подвижные элементы 5 и 6 начинает действовать сила, направленна  вверх, обеспечива  их движение до верхней мертвой точки.

Цосле ;1,остижени  давлени  нагнетани  открываетс  клапан 13 и идет процесс пагне- тани  перекачиваемой жидкости из полости 9

5

0

5

в нагнетательный трубопровод. В это врем  в полост х 7 и 8 давление снижаетс  до давлени  всасывани , открываетс  клапан 12 и в полость 8 всасываетс  очередна  порци  жидкости. После прохода элементами 5 и 6 второй половины хода их энерги  5 накапливаетс  в аккумул торе 15. При достижении подвижными элементами 5 и 6 верхней мертвой точки хвостовик 26 клапана 16 перепуска упираетс  в дно цилиндра 2 и открываетс ,

В результате перепуска газа между полост ми 7 и 10 давление во всех полост х 7-10 уравниваетс . На элементы 5 и 6 в это врем  действует только сила аккумул тора 15, обеспечивающего реверс. При отходе

f-ЛР РТР+ Рак+ (- Рп

где f - поперечное сечение штока 4;

ЛР - разница давлений нагнетани  и всасывани ;

Ртр. - сила трени  при движении штока 4;

Рак. - сила от аккумул тора 14 или 15;

Рст. - сила т жести штока 4 и подвижных элементов 5 и 6;

РГС. - гидравлическое сопротивление переталкиванию жидкости между полост ми 7 и 8, 9 и 10.

Использование предложенного термомеханического насоса повышает эксплуатационподвижных элементов 5 и 6 от верхней мерт- 15 ную надежность благодар  возможности ис- вой точки клапан 16 перепуска закрываетс  пользовать в качестве подвижных элементов и цикл работы насоса повтор етс .вытеснителей при сохранении автономности

Дл  обеспечени  цикличной работы на- работы. Кроме того, снижаютс  габариты coca необходимо выполнение услови термомеханического насоса.

f-ЛР РТР+ Рак+ (- Рп

- поперечное сечение штока 4;

- разница давлений нагнетани  и всасывани ;

- сила трени  при движении штока 4;

- сила от аккумул тора 14 или 15;

- сила т жести штока 4 и подвижных элементов 5 и 6;

- гидравлическое сопротивление переталкиванию жидкости между полост ми 7 и 8, 9 и 10.

Claims (3)

1. ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКИЙ НАСОС, содержащий корпус с двумя цилиндрами, размещенные в них на общем штоке подвижные элементы, разделяющие объемы цилиндров на полости, отличающийся температурой рабочего тела, устройство нагрева и охлаждения последнего и рас положенные в холодных полостях клапаны всасывания и нагнетания и аккумуляторы механической энергии подвижных элементов, причем теплые полости гидравлически между собой связаны через клапаны перепуска рабочего тела, отличающийся тем, что, с целью повышения эксплуатационной надежности при сохранения автономности в нем теплые полости расположены в разных цилиндрах с внешних сторон подвижных элементов, выполненных из теплоизоляционного материала.

2. Насос по π. 1, отличающийся тем, что цилиндры выполнены одинакового диаметра.

3. Насос по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что гидравлическая связь теплых полостей выполнена в виде двух каналов в общем штоке, в которых установлены клапаны перепусков рабочего тела.

1242639 А1