SU1740797A1

SU1740797A1 - Solar water elevator

Info

Publication number: SU1740797A1
Application number: SU904820323A
Authority: SU
Inventors: Александр Сергеевич Рекунов
Original assignee: А.С.Рекунов
Priority date: 1990-04-25
Filing date: 1990-04-25
Publication date: 1992-06-15

Abstract

Изобретение относитс к насосам дл жидкостей, в частности к солнечным водоподъемникам и подъемникам, и может быть использовано дл подъема воды из колодцев , преимущественно в зонах повышенной солнечной активности. Цель изобретени - повышение КПД и увеличение производительности путем обеспечени полной конденсации агента и синхронизации работы упругих элементов. Солнечный водоподъемник содержит рабочую и насосную камеры, кажда из которых разделена упругими элементами на две полости, причем по одной полости каждой камеры сообщены между собой, втора полость насосной камеры сообщена с всасывающим и нагнетательным трубопроводами, оснащенными обратными клапанами, втора полость рабочей камеры заполнена легкокип щим агентом и через нее пропущен участок нагнетательного трубопровода , на котором размещен конденсатор , при этом нагнетательный трубопровод снабжен трубчатым теплообменником, размещенным в теплопоглощающей панели. Втора полость рабочей камеры снабжена дополнительным участком трубопровода с конденсатором, который подключен к всасывающему трубопроводу, а упругие элементы сообщенных между собой полостей рабочей и насосной камер скреплены между собой жестким т говым элементом, концы которого закреплены на их центральных участках. При нагревании рабочего агента з теплообменнике и перемещении упругих элементов жидкость перекачиваетс по трубопроводам через конденсаторы. 1 ил. сл сThe invention relates to pumps for liquids, in particular to solar water lifts and lifts, and can be used to lift water from wells, mainly in areas of increased solar activity. The purpose of the invention is to increase efficiency and increase productivity by ensuring complete condensation of the agent and synchronization of the work of elastic elements. The solar water lifter contains working and pumping chambers, each of which is divided into two cavities by elastic elements, one cavity of each chamber communicating with each other, the second cavity of the pumping chamber communicating with suction and discharge pipelines equipped with check valves, the second cavity of the working chamber is filled with light boiling agent and passed through it section of the discharge pipe, which houses the condenser, while the discharge pipe is equipped with a tubular heat exchanger, p placed in a heat absorbing panel. The second cavity of the working chamber is provided with an additional pipeline section with a condenser that is connected to the suction pipeline, and the elastic elements of the interconnected cavities of the working and pumping chambers are fastened together with a rigid traction element, the ends of which are fixed at their central sections. When the working agent is heated from the heat exchanger and the elastic elements are moved, the fluid is pumped through pipelines through condensers. 1 il. cl

Description

Изобретение относитс к насосам дл жидкостей, в частности к солнечным водоподъемникам , и может быть использовано дл подъема воды из колодцев, преимущественно в зонах повышенной солнечной активности .The invention relates to pumps for liquids, in particular solar water lifters, and can be used to lift water from wells, mainly in areas of increased solar activity.

Известен солнечный водоподъемник, содержащий рабочую и насосную камеры, кажда из которых разделена упругими элементами на две полости, при этом по одной полости в каждой камере заполнены рабочей средой и сообщены между собой, втора полость насосной камеры сообщена с всасывающим и нагнетательным трубопроводами , оснащенными обратными клапанами, втора полость рабочей камеры заполнена легкокип щим агентом и через нее пропущен участок нагнетательного трубопровода, на котором размещен конденсатор.A solar water lifter is known that contains a working and pumping chamber, each of which is divided into two cavities by elastic elements, with one cavity in each chamber filled with working medium and communicating with each other, the second cavity of the pumping chamber communicates with suction and discharge pipelines equipped with non-return valves The second cavity of the working chamber is filled with a low-boiling agent and a section of the injection pipeline through which the condenser is placed is passed through it.

Однако такой водоподъемник имеет низкий КПД и малую производительность, так как при закипании нагретого солнцемHowever, such a water lift has a low efficiency and low productivity, as when boiling heated by the sun

4 О4 o

XI о XIXI o XI

легкокип щего агента во второй полости рабочей камеры рабоча среда сжимаетс упругим элеметом и передает в насосную камеру лишь часть мощности, за счет которой почти сразу поступает холодна вода в конденсатор и цикл подачи воды не успевает завершитьс , так как легкокип щий агент начинает сжиматьс и начинаетс цикл всасывани в насосной камере.low-boiling agent in the second cavity of the working chamber; the working medium is compressed by the elastic element and transfers only part of the power to the pump chamber, due to which cold water enters the condenser almost immediately and the water supply cycle does not have time to complete, as the easy-boiling agent begins to compress and the cycle begins suction in the pump chamber.

Известен также солнечный водоподъемник , содержащий рабочую и насосную ка- меры, кажда из которых разделена упругим элементом на две полости, и тепло- поглощающую панель с размещенным на ней теплообменником, при этом по одной полости в каждой камере заполнены рабочей средой и сообщены между собой, втора полость насосной камеры сообщена с всасывающим и нагнетательным трубопроводами , оснащенными обратными клапанами, втора полость рабочей камеры заполнена легкокип щим агентом, через нее пропущен участок нагнетательного трубопровода , на котором размещен конденсатор, а теплообменник подключен к нагнетательному трубопроводу.Also known is a solar water lift containing a working and pumping chamber, each of which is divided into two cavities by an elastic element, and a heat-absorbing panel with a heat exchanger placed on it, with one cavity in each chamber filled with working medium and communicating with each other. the second cavity of the pumping chamber communicates with the suction and discharge piping equipped with non-return valves; the second cavity of the working chamber is filled with a light boiling agent; a section of the discharge piping is passed through it on which the condenser is placed, and the heat exchanger is connected to the discharge pipeline.

Однако этот солнечный водоподъемник имеет низкий КПД и малую производительность , так как после прокачки через конденсатор ускор ющей испарение агента полной порции гор чей воды из теплообменника путем выдавки ее холодной водой, котора затем, попав в конденсатор, останавливает процесс подачи холодной воды, поскольку сразу начинаетс конденсаци агента и насосна камера начинает всасывание воды из колодца и это происходит замедленно по мере прогрева воды в конденсаторе . Цикл всасывани воды оп ть же не происходит до конца и быстро, так как не обеспечиваетс полна конденсаци агента . Вместе с тем на сжатие рабочей среды уходит часть мощности и упругие элементы работают асинхронно.However, this solar water lifter has low efficiency and low productivity, since after pumping through the condenser the accelerating agent evaporates a full portion of hot water from the heat exchanger by extruding it with cold water, which then, after entering the condenser, stops the cold water supply process The agent condenses and the pump chamber starts to suck water from the well and this happens slowly as the water in the condenser warms up. The water suction cycle again does not occur to the end and quickly, since the agent does not completely condense. However, the compression of the working environment takes part of the power and the elastic elements work asynchronously.

Цель изобретени - повышение КПД и увеличение производительности путем обеспечени полной конденсации агента и синхронизации работы упругих элементов.The purpose of the invention is to increase efficiency and increase productivity by ensuring complete condensation of the agent and synchronization of the work of elastic elements.

Указанна цель достигаетс тем, что насос снабжен дополнительным конденсатором , размещенным на участке всасывающего трубопровода, и жестким т говым элементом, прикрепленным своими концами к центральным участкам упругих элементов, причем участок всасывающего трубопровода с конденсатором пропущен через вторую полость рабочей камеры.This goal is achieved by the fact that the pump is equipped with an additional condenser placed on the section of the suction pipe and a rigid connecting element attached at its ends to the central sections of the elastic elements, the section of the suction pipe with the condenser being passed through the second cavity of the working chamber.

На чертеже изображен предлагаемый солнечный водоподъемник, осевое сечение.The drawing shows the proposed solar water lift, axial section.

Солнечный водоподъемник содержит рабочую 1 и насосную 2 камеры, кажда из которых разделена упругим элементом 3 и 4 на две полости, и теплопоглощающую панель 5 с двойным остеклением, показанную пунктирной линией с размещенным на ней трубчатым теплообменником 6, при этом по одной полости 7 и 8 в каждой камере 1 и 2 заполнены рабочей средой и сообщеныThe solar water lifter contains a working 1 and pump 2 chambers, each of which is divided by an elastic element 3 and 4 into two cavities, and a heat-absorbing panel 5 with double glazing, shown by a dotted line with a tubular heat exchanger 6 on it, with one cavity 7 and 8 in each chamber 1 and 2 are filled with working medium and communicated

0 между собой скрепл ющей их трубой 9, втора полость 10 насосной камеры 2 сообщена с всасывающим 11 и нагнетательным 12 трубопроводами , оснащенными обратными клапанами соответственно 13 и 14, втора 0 between each other by the pipe 9 holding them together, the second cavity 10 of the pump chamber 2 communicates with the suction 11 and discharge 12 pipelines equipped with check valves 13 and 14, respectively, the second

5 полость 15 рабочей камеры 1 заполнена легкокип щим агентом 16, через нее пропущен участок 17 нагнетательного трубопровода 12, на котором размещен конденсатор 18 в виде ребер, которые частично погружены в5, the cavity 15 of the working chamber 1 is filled with a low-boiling agent 16, a section 17 of the injection pipeline 12 is passed through it, on which the condenser 18 is placed in the form of fins, which are partially immersed in

0 жидкий легкокип щий агент 16, а теплообменник 6 подключен к нагнетательному тру- бопрсводу 12. Насос снабжен дополнительным конденсатором 19 также в виде ребер, размещенным на участке 200 liquid boiling agent 16, and the heat exchanger 6 is connected to the injection pipe 12. The pump is equipped with an additional condenser 19, also in the form of fins, located on section 20

5 всасывающего трубопровода 11, и жестким т говым элементом 21 в виде стержн , прикрепленным своими концами к центральным участкам упругих элементов 3 и 4, причем участок 20 всасывающего трубопро0 вода 11 с конденсатором 19 в виде ребер пропущен через вторую полость 15 рабочей камеры 1.5 of the suction pipe 11, and a rigid rod element 21 in the form of a rod attached at the ends to the central sections of the elastic elements 3 and 4, with the section 20 of the suction pipe 11 with the condenser 19 in the form of ribs being passed through the second cavity 15 of the working chamber 1.

Упругие элементы 3 и 4 в виде стальных мембран с кольцевыми гофрами сообщен5 ных между собой полостей 7 и 8 рабочей 1 и насосной 2 камер и концы с кольцевыми канавками жесткого т гового элемента 21 в виде стержн могут быть скреплены между собой, например, в отлитых совместно с ни0 ми из дюрали дисках 22 и 23.Elastic elements 3 and 4 in the form of steel membranes with annular corrugations connected between each other cavities 7 and 8 of the working 1 and pump 2 chambers and the ends with the annular grooves of the rigid traction element 21 in the form of a rod can be fastened to each other with their duralumin discs 22 and 23.

При этом благодар наличию жесткого т гового элемента 21 сообщенные между собой полости 7 и 8 в каждой камере 1 и 2 могут быть не герметичными и рабочей сре5 дои может служить атмосферный воздух, а жестко соедин юща камеры 1 и 2 труба 9 и вместе с ней сообщающиес полости 7 и 8 могут быть разъемными на две симметричные части вдоль оси трубы 9, переток рабо0 чей среды через которую в целом никак не вли ет на работу насоса.At the same time, due to the presence of the rigid traction element 21, the interconnected cavities 7 and 8 in each chamber 1 and 2 can be not hermetic and atmospheric air can serve as the working medium, and the pipe 9 rigidly connecting chambers 1 and 2 and with it communicating cavities 7 and 8 can be detachable into two symmetrical parts along the axis of the pipe 9, the flow of the working medium through which in general does not affect the operation of the pump in any way.

Конец всасывающего трубопровода 11 с обратным клапаном 13 размещен в колодце 24, а конец нагнетательного трубопроводаThe end of the suction pipe 11 with a check valve 13 is placed in the well 24, and the end of the discharge pipe

5 12 после обратного клапана 14 опущен в емкость-накопитель 25.5 12 after the check valve 14 is lowered into the storage tank 25.

Солнечный водоподъемник работает следующим образом.Solar water lift works as follows.

После заполнени полости 10 насосной камеры 2 всасывающего 11 и нагнетательного 12 трубопроводов водой солнечное излучение нагревает теплообменник 6 в теп- лопоглощающей панели 5 и легкокип щий агент 16 в полости 15 рабочей камеры 1, который, закипа , приводит в действие насос . Испар ющийс агент повышает в полости 15 давление паров, которое, воздейству на упругий элемент 3, начинает выгибать его и возникшее усилие без потерь передаетс через жесткий т говый элемент 21, размещенный в трубе 9,на упругий элемент 4 в насосной камере 2, который синхронно выгибаетс , выдавлива из полости 10 холодную воду по нагнетательному трубопроводу 12, котора в свою очередь выдавливает гор чую воду из трубчатого теплообменника 6 через участок 17 трубопровода 12с конденсатором 18 в виде ребер. При проходе гор чей воды через конденсатор испарение легкокип щего агента 16 еще более ускор етс , резко возрастает давление в полости 15, которое также резко передаетс через жесткий т говый элемент 21 на упругий элемент 4 в камере 2, который синхронно выдавливает воду из полости 10. После того как упругие элементы 3 и 4 сделают почти полный ход, вс гор ча вода выйдет из теплообменника 6 и через него в участок 17 с конденсатором 18 поступит выдавивша ее холодна вода, так как объемы полости 10 и нагнетательного трубопровода 12 с теплообменником 6 рассчитаны под такие параметры, при которых в этот момент упругие элементы 3 и 4 делают синхронный полный ход. При всем этом обратный клапан 13 заперт, а обратный клапан 14 открыт дл выпуска воды в емкость-накопитель 25. Попавша в участок 17 с конденсатором 18 нагнетательного трубопровода 12 холодна вода вызывает конденса :,ию паров агента 16 на нем. Давление задает замедл сь и незначительно, так как вода в конденсаторе сразу начинает прогрызатьс , но так как давление паров упало, раст нутый прежде упругий элемент 3 начинает сжиматьс , производ т говое уислие через жесткий т говый элемент 21, и синхронно т нет за собой выгнутый упругий элемент 4. Возникшее разрежение вызывает приток холодной воды в полость 10 всасывающей камеры 2 через клапан 13 из колодца 24, всасывающий трубопровод 11 и дополнительный участок 20 трубопровода с дополнительным конденсатором 19 в виде ребер. Клапан 14 при этом закрываетс . Проход ща через участок 20 с дополнительным конденсатором 19 холодна вода вызываетускоренную конденсацию паров агента 16. Одновременно ускоренно падает давление паров агента и упругий элемент 3 ускоренно синхронноAfter filling the cavity 10 of the pumping chamber 2 of the suction 11 and the discharge 12 pipelines with water, the solar radiation heats the heat exchanger 6 in the heat-absorbing panel 5 and the light boiling agent 16 in the cavity 15 of the working chamber 1, which boils the pump. The evaporating agent increases in the cavity 15 the vapor pressure, which, acting on the elastic element 3, begins to bend it and the resulting force without loss is transmitted through a rigid traction element 21 placed in the pipe 9 to the elastic element 4 in the pump chamber 2, which is synchronous is bent, squeezing cold water out of the cavity 10 through the injection pipe 12, which in turn squeezes the hot water out of the tubular heat exchanger 6 through section 17 of the pipe 12c with a condenser 18 in the form of fins. With the passage of hot water through the condenser, evaporation of the low-boiling agent 16 is even more accelerated, the pressure in cavity 15 sharply increases, which is also transmitted abruptly through rigid traction element 21 to elastic element 4 in chamber 2, which simultaneously squeezes the water out of cavity 10. After the elastic elements 3 and 4 make an almost full stroke, all the hot water comes out of the heat exchanger 6 and through it the cold water will come out to the section 17 with the condenser 18, since the volumes of the cavity 10 and the discharge pipe 12 with the heat exchanger 6 are designed for such parameters, at which at this moment the elastic elements 3 and 4 make a synchronous full stroke. At the same time, the check valve 13 is closed, and the check valve 14 is open to release water into the storage tank 25. When cold water enters section 17 with condenser 18 of the discharge pipe 12, it causes condensation of:, vapors of agent 16 on it. The pressure sets slowly and slightly as the water in the condenser immediately starts to gnaw, but as the vapor pressure drops, the previously stretched elastic element 3 begins to compress, producing viscous through the rigid traction element 21, and synchronously no curved elastic element 4. The resulting vacuum causes the flow of cold water into the cavity 10 of the suction chamber 2 through the valve 13 from the well 24, the suction pipe 11 and the additional section 20 of the pipeline with an additional condenser 19 in the form of ribs. The valve 14 is closed at the same time. The cold water passing through the section 20 with the additional condenser 19 causes the accelerated condensation of the vapors of the agent 16. At the same time, the vapor pressure of the agent and the elastic element 3 rapidly accelerate simultaneously

т нет жестким т говым элементом 21 упругий элемент 4, который соответственно ускоренному ходу всасывает холодную воду по трубопроводу 11,котора ускоренно протекает в полости 15 рабочей камеры 1 по участку 20 с дополнительным конденсатором 19 в виде ребер, обеспечива полную конденсацию агента и увеличение производительности . Когда конденсат легкокип ще0 го агента 16 превратитс в жидкость, упругие элементы 3 и 4, св занные жестким т говым элементом 21, займут крайнее верхнее положение, полость 10 насосной камеры 2 полностью заполнитс холодной водой,There is no rigid traction element 21 elastic element 4, which, respectively, accelerates cold water through pipeline 11, which rapidly flows into the cavity 15 of the working chamber 1 through section 20 with an additional condenser 19 in the form of ribs, ensuring complete condensation of the agent and an increase in productivity. When the condensate of the light ski agent 16 becomes liquid, the elastic elements 3 and 4, bound by the rigid traction element 21, will take the uppermost position, the cavity 10 of the pump chamber 2 will be completely filled with cold water,

5 ход остановитс и по участку 20 всасывающего трубопровода с дополнительным конденсатором 19 ток воды прекратитс , она начнет нагреватьс и продолжитс нагрев воды в трубчатом теплообменнике 6 запа0 сенным в теплопоглощающей панели 5 теплом и солнечными лучами, которыми также нагреваетс и легкокип щий агент в полости 15 рабочей камеры 1. С этого момента цикл работы солнечного водоподъемника сThe 5 stroke will stop and through the section 20 of the suction pipe with the additional condenser 19 the current of water will stop, it will begin to heat up and the water in the tube heat exchanger 6 will continue to be heated by heat and sun in the heat-absorbing panel 5, which also heats the boiling agent in the cavity 15 cameras 1. From this point on, the cycle of the solar water lifter with

5 полным ходом в обе стороны повтор етс описанным образом.5 is in full swing on both sides in the manner described.

Использование изобретени дл подъема воды из колодцев в солнечных местност х позвол ет повысить КПД и увеличитьThe use of the invention for raising water from wells in sunny areas improves efficiency and increases

0 производительность солнечного водоподъемника путем обеспечени полной конденсации агента и синхронизации работы упругих элементов с полным их ходом при всасывании и нагнетании воды.0 performance of the solar water lifter by ensuring complete condensation of the agent and synchronization of the work of the elastic elements with their full stroke during the suction and discharge of water.

Claims

5 claims

A solar water lift containing a working and pumping chamber, each of which is divided into two cavities by an elastic element, and a heat-absorbing panel with

0 placed on it a heat exchanger, with one cavity in each chamber filled with working medium and communicated with each other, the second cavity of the pumping chamber communicated with the suction and discharge pipelines equipped with non-return valves, the second cavity of the working chamber filled with boiling agent, passed through it the section of the discharge pipeline where the condenser is located, and the heat exchanger is connected to the discharge pipeline, characterized in that, in order to increase efficiency and increase the flow rate By providing a full conductivity of the agent and synchronization of the elastic elements, the pump is equipped with an additional capacitor located in the area of the suction pipe and a rigid traction element attached at its ends to the central sections

elastic elements, and the section vsasy- passed through the second cavity of the working convex pipeline with a measure capacitor.

// / 17 18 20 fff

12

/four