Импульсный нагнетатель Российский патент 2024 года по МПК F24D3/06 F28D7/10 F04F7/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано в системах теплоснабжения с колебательной циркуляцией теплоносителя для трансформации располагаемого напора между рабочей и нагнетаемой средами.

Уровень техники

Известен импульсный нагнетатель-теплообменник (патент RU № 2702064, публ. 03.10.2019, МПК F28F 27/00, F28D 7/00), включающий полый корпус, входной патрубок рабочей среды, обратные клапаны входа и выхода нагнетаемой среды, выходной патрубок рабочей среды, коллекторы входа и выхода нагнетаемой среды, подключенные с одной стороны к патрубкам входа, выхода нагнетаемой среды, а с другой посредством быстросъемных резьбовых соединений к медным конвертам, которые установлены в полом корпусе и имеют демпфирующие элементы, выполненные из виброгасящего материала, полый корпус имеет крышку, присоединенную к нему посредством шпилек, а на выходном патрубке рабочей среды установлен ударный узел.

Среди недостатков данной конструкции следует отметить относительно низкую эффективность использования энергии гидравлического удара применительно к нагнетанию жидкости.

Известен импульсный нагнетатель (патент RU № 168152, публ. 19.01.2017, МПК F24D 3/00, F04B 43/00, F04F 1/00, F04F 7/00), включающий полый корпус, две диафрагмы, обратные клапаны входа и выхода, регулировочный вентиль, гидроаккумулятор, сливной кран и присоединительный патрубок, причем диафрагмы установлены внутри полого корпуса с образованием трех гидравлически изолированных зон. Первая зона, ограниченная полым корпусом и первой диафрагмой, соединена с обратными клапанам входа и выхода, ко второй зоне, ограниченной полым корпусом и двумя диафрагмами, через регулировочный вентиль подключен гидроаккумулятор, третья зона, ограниченная полым корпусом и второй диафрагмой, подключена к присоединительному патрубку, а сливной кран установлен между регулировочным вентилем и гидроаккумулятором

Недостатками настоящего технического решения являются относительно низкая производительность и сложность конструкции.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является импульсный нагнетатель в составе водоподъемного устройства (патент RU на ПМ № 99553, публ. 20.11.2010, МПК F04F 7/00), включающий полый корпус, который по одну строну установленной в его сечении эластичной диафрагмы соединен c трубопроводом импульсной циркуляции рабочей среды, а по другую ее сторону соединен с обратными клапанами входа и выхода нагнетаемой среды, при этом эластичная диафрагма отжата к трубопроводу импульсной циркуляции рабочей среды пружиной, расположенной в нагнетателе.

Недостатком данного технического решения является низкая производительность вследствие относительно малой поверхности эластичной диафрагмы, что не позволяет наиболее полно использовать импульсное повышение давления в питательном трубопроводе в момент создаваемого локального гидравлического удара и его волнового распространения применительно к обеспечению циркуляции нагнетаемой жидкости.

Раскрытие сущности изобретения

Технической задачей изобретения является повышение производительности импульсного нагнетателя.

Технический результат заключается в увеличении площади контакта между рабочей и нагнетаемой средой через разделяющую их эластичную диафрагму.

Это достигается тем, чтоизвестный импульсный нагнетатель, содержащий полый корпус, который по одну строну установленной внутри него эластичной диафрагмы соединен c трубопроводом импульсной циркуляции рабочей среды, а по другую ее сторону соединен с обратными клапанами входа и выхода нагнетаемой среды, снабжен входным и выходным крепежными фланцами, на каждом из которых выполнены радиальные крепежные отверстия, входным и выходным ответным фланцами, на каждом из которых выполнено по одному сквозному центральному отверстию и радиальные монтажные отверстия в количестве радиальных крепежных отверстий на соответствующих входном и выходном крепежных фланцах, входным и выходным патрубками рабочей среды, а также болтовыми соединениями, причем полый корпус и эластичная диафрагма выполнены в виде труб, вставленных друг в друга, которые установлены на трубопровод импульсной циркуляции рабочей среды соосно с ним, который, в свою очередь, расположен внутри полого корпуса и на нем выполнены перфорированные отверстия, концы трубопровода эластичной диафрагмы зажаты между входным и выходным крепежными фланцами, жестко закрепленными на каждом из торцов полого корпуса, и соответствующими ответными входным и выходным фланцами, прижатыми друг к другу посредством болтовых соединений, установленных в совмещенные крепежные и монтажные отверстия, входной патрубок рабочей среды установлен в сквозное центральное отверстие входного ответного фланца и жестко закреплен с ним, выходной патрубок рабочей среды установлен в сквозное центральное отверстие выходного ответного фланца и жестко закреплен с ним, а торцы трубопровода импульсной циркуляции рабочей среды установлены на входной и выходной патрубки рабочей среды с внутренней стороны полого корпуса.

Краткое описание чертежей

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображен предлагаемый импульсный нагнетатель.

Осуществление изобретения

Импульсный нагнетатель содержит трубчатый полый корпус 1 с установленной внутри него трубчатой эластичной диафрагмой 2, которые установлены на трубопровод импульсной циркуляции рабочей среды 3 соосно с ним по форме коаксиальных цилиндров. Причем по одну строну эластичной диафрагмы 2 полый корпус 1 гидравлически соединен c трубопроводом импульсной циркуляции рабочей среды 3, а по другую ее сторону соединен с обратными клапанами входа 4 и выхода 5 нагнетаемой среды.

Импульсный нагнетатель также содержит: входной 6 и выходной 7 крепежные фланцы, на каждом из которых выполнены радиальные крепежные отверстия 8; входной 9 и выходной 10 ответные фланцы, на каждом из которых выполнены по одному сквозному центральному отверстию 11 и радиальные монтажные отверстия 12 в количестве радиальных крепежных отверстий 8 на соответствующих входном 7 и выходном 8 крепежных фланцах; входной 13 и выходной 14 патрубки рабочей среды; болтовые соединения 15.

На трубопроводе импульсной циркуляции рабочей среды 3 выполнены перфорированные отверстия 16. Причем количество радиальных крепежных отверстий 8 на входном 6 и выходном 7 крепежных фланцах равно количеству радиальных монтажных отверстий 12 на соответствующих входном 9 и выходном 10 ответных фланцах, а их расположение совпадает. Входной 6 и выходной 7 крепежные фланцы жестко и герметично закреплены на каждом из торцов полого корпуса 1. Входной патрубок 13 рабочей среды герметично установлен в сквозное центральное отверстие 11 входного ответного фланца 9 и жестко закреплен с ним, например, посредством сварки. Выходной патрубок 14 рабочей среды герметично установлен в сквозное центральное отверстие 11 выходного ответного фланца 10 и жестко закреплен с ним, например, посредством сварки.

При этом торцы трубопровода импульсной циркуляции рабочей среды 3 установлены на входной 13 и выходной 14 патрубки рабочей среды с внутренней стороны полого корпуса 1. А концы трубопровода эластичной диафрагмы 2 зажаты между входным 6 и выходным 7 крепежными фланцами и соответствующими ответными входным 9 и выходным 10 фланцами, прижатыми друг к другу посредством болтовых соединений 15, установленных в совмещенные крепежные 8 и монтажные 12 отверстия.

Импульсный нагнетатель работает следующим образом.

Сначала входной патрубок рабочей среды 13 подключают к источнику подачи рабочей среды, а выходной патрубок рабочей среды 14 подключают к приемнику рабочей среды (на чертеже источник подачи и приемник рабочей среды не указаны). Вход нагнетаемой среды связывают с ее источником через обратный клапан входа 4, а выход нагнетаемой среды связывают с ее приемником через обратный клапан выхода 5 (на чертеже источник подачи и приемник нагнетаемой среды не указаны). Затем при начальной стационарной подаче рабочей и нагнетаемой среды удаляют воздух из устройства, что может быть обеспечено, в том числе ослаблением для этой цели болтовых соединений 15 и/или применением автоматических воздухоотводчиков (на чертеже не указаны). После этого устройство полностью готово к работе.

При начальном обеспечении циркуляции рабочей среды через трубопровод импульсной циркуляции рабочей среды 3 в стационарном режиме трубчатая эластичная диафрагма 2 прижата к его наружной поверхности с перфорированными отверстиями 16 в условиях превышения располагаемого напора нагнетаемой среды относительно располагаемого напора рабочей среды. Такое положение эластичной диафрагмы 2 оптимально для запуска импульсного нагнетателя в работу.

При последующем переходе к колебательной (импульсной или пульсирующей) циркуляции рабочей среды через трубопровод импульсной циркуляции рабочей среды 3, что может быть достигнуто применением специальных устройств для преобразования потоков, например, пульсаторов и ударных узлов (на чертеже не указаны), будет происходить изменение живого сечения трубчатой эластичной диафрагмы 2 воздействием реверсивного потока рабочей среды, истекающего в попеременном направлении через перфорированные отверстия 16.

Причем в момент импульсного повышения давления (например, в момент положительной волны локального гидроудара) в трубопроводе импульсной циркуляции рабочей среды 3 трубчатая эластичная диафрагма 2 перемещается рабочей средой, поступающей из внутренней полости трубопровода импульсной циркуляции рабочей среды 3 на его внешнюю сторону через перфорированные отверстия 16 в гидравлическую полость, ограниченную самой трубчатой эластичной диафрагмой 2, наружной поверхностью трубопровода импульсной циркуляции рабочей среды 3, входным 9 и выходным 10 ответными фланцами, а также перфорированными отверстиями 16. Это перемещение трубчатой эластичной диафрагмы 2 в направлении от наружной поверхноститрубопровода импульсной циркуляции рабочей среды 3 к внутренней поверхности полого корпуса 1 происходит при попутном вытеснении нагнетаемой среды из гидравлической полости, ограниченной самой трубчатой эластичной диафрагмой 2, обратными клапанами входа 4 и выхода 5 нагнетаемой среды, входным 6 и выходным 7 крепежными фланцами и внутренней поверхностью полого корпуса 1, через обратный клапан выхода 5 к ее приемнику.

В момент импульсного понижения давления в трубопроводе импульсной циркуляции рабочей среды 3 (например, в момент отрицательной волны локального гидроудара) трубчатая эластичная диафрагма 2 перемещается от внутренней поверхности полого корпуса 1 к наружной поверхноститрубопроводаимпульсной циркуляции рабочей среды 3 при истечениирабочей среды из гидравлической полости, ограниченной самой трубчатой эластичной диафрагмой 2, наружной поверхностью трубопровода импульсной циркуляции рабочей среды 3, входным 9 и выходным 10 ответными фланцами, а также перфорированными отверстиями 16, внутрь трубопровода импульсной циркуляции рабочей среды 3 через перфорированные отверстия 16. Это перемещение трубчатой эластичной диафрагмы 2 в направлении от внутренней поверхности полого корпуса 1 к наружной поверхности трубопровода импульсной циркуляции рабочей среды 3 происходит при попутном всасывании нагнетаемой среды в гидравлическую полость,ограниченную трубчатой эластичной диафрагмой 2, обратными клапанами входа 4 и выхода 5 нагнетаемой среды, входным 6 и выходным 7 крепежными фланцами и внутренней поверхностью полого корпуса 1, через обратный клапан входа 4 нагнетаемой среды от ее источника.

С последующим циклом повышения и понижения давления рабочей среды в трубопроводе импульсной циркуляции рабочей среды 3 процесс подачи нагнетаемой среды повторится в описанной выше последовательности и будет продолжаться до тех пор, пока будет обеспечиваться колебательная (импульсная и/или пульсирующая) циркуляция рабочей среды через него.

Наличие болтовых соединений 15, установленных в совмещенные радиальные крепежные отверстия 8 входного 6 и выходного 7 крепежных фланцев и радиальные монтажные 12 отверстия входного 9 и выходного 10 ответных фланцев обеспечивает возможность разбора устройства с целью замены отработавшей свой срок службы трубчатой эластичной диафрагмы 2 и/или проведения технического обслуживания устройства. Доступ к внутренней полости полого корпуса 1 обеспечивается, в том числе при снятии входного 9 и выходного 10 ответных фланцев при отключении входного 13 и выходного 14 патрубков рабочей среды и самого трубопровода импульсной циркуляции рабочей среды 3 от ее источника и приемника.

Установка трубопровода импульсной циркуляции рабочей среды 3 внутри полого корпуса 1 на входной и 13 и выходной 14 патрубки рабочей среды позволяет не только упростить технологическое изготовление конструктивных элементов устройства, поскольку в этом случае его длина будет определяться длиной полого корпуса 1, но и сборку, а также и техническое обслуживание устройства.

Поскольку в предлагаемой конструкции входной патрубок 13 рабочей среды и входной ответный фланец 9, а также выходной патрубок 14 рабочей среды и выходной ответный фланец 10 составляют единые пары герметичных конструктивных элементов, то это позволяет производить сборку устройства и подготовку его к работе без использования каких либо дополнительных уплотнительных материалов.

Входной 13 и выходной 14 патрубки рабочей среды также позволяют выполнять эргономичное подключение устройства в разрез любого трубопровода, энергию истечения рабочей среды в котором предполагается использовать применительно к организации подачи нагнетаемой среды от ее источника к приемнику.

В результате использования предлагаемой конструкции импульсного нагнетателя обеспечивается повышение производительности устройства по нагнетаемой среде, которое достигается увеличенной площадью контакта рабочей и нагнетаемой сред через разделяющую их эластичную диафрагму. Относительная простота конструкции упрощает его техническое обслуживание и повышает надежность использования.

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано в импульсных нагнетателях. В импульсном нагнетателе полый корпус и эластичная диафрагма выполнены в виде труб, вставленных друг в друга, которые установлены на трубопровод импульсной циркуляции рабочей среды соосно с ним, который, в свою очередь, расположен внутри полого корпуса и на нем выполнены перфорированные отверстия, концы трубопровода эластичной диафрагмы зажаты между входным и выходным крепежными фланцами, жестко закрепленными на каждом из торцов полого корпуса, и соответствующими ответными входным и выходным фланцами, прижатыми друг к другу посредством болтовых соединений, установленных в совмещенные крепежные и монтажные отверстия, входной патрубок рабочей среды установлен в сквозное центральное отверстие входного ответного фланца и жестко закреплен с ним, выходной патрубок рабочей среды установлен в сквозное центральное отверстие выходного ответного фланца и жестко закреплен с ним, а торцы трубопровода импульсной циркуляции рабочей среды установлены на входной и выходной патрубки рабочей среды с внутренней стороны полого корпуса. Технический результат - повышение производительности импульсного нагнетателя. 1 ил.

Импульсный нагнетатель, содержащий полый корпус, который по одну сторону установленной внутри него эластичной диафрагмы соединен c трубопроводом импульсной циркуляции рабочей среды, а по другую ее сторону соединен с обратными клапанами входа и выхода нагнетаемой среды, отличающийся тем, что он снабжен входным и выходным крепежными фланцами, на каждом из которых выполнены радиальные крепежные отверстия, входным и выходным ответным фланцами, на каждом из которых выполнены по одному сквозному центральному отверстию и радиальные монтажные отверстия в количестве радиальных крепежных отверстий на соответствующих входном и выходном крепежных фланцах, входным и выходным патрубками рабочей среды, а также болтовыми соединениями, причем полый корпус и эластичная диафрагма выполнены в виде труб, вставленных друг в друга, которые установлены на трубопровод импульсной циркуляции рабочей среды соосно с ним, который, в свою очередь, расположен внутри полого корпуса и на нем выполнены перфорированные отверстия, концы трубопровода эластичной диафрагмы зажаты между входным и выходным крепежными фланцами, жестко закрепленными на каждом из торцов полого корпуса, и соответствующими ответными входным и выходным фланцами, прижатыми друг к другу посредством болтовых соединений, установленных в совмещенные крепежные и монтажные отверстия, входной патрубок рабочей среды установлен в сквозное центральное отверстие входного ответного фланца и жестко закреплен с ним, выходной патрубок рабочей среды установлен в сквозное центральное отверстие выходного ответного фланца и жестко закреплен с ним, а торцы трубопровода импульсной циркуляции рабочей среды установлены на входной и выходной патрубки рабочей среды с внутренней стороны полого корпуса.