Насос с тепловым приводом Советский патент 1988 года по МПК F04B17/00 F04B43/00 

7 13

Изобретение относится к машиностроению, g именно насосостроению, и может быть использовано для перекачки жидкости за счет тепловой энергии пе- репада температур между ней и окружающей средой.

Цель изобретения - упрощение и удешевление устройства при использовании энергии перепада температур между перекачиваемой жидкостью, имеющей повышенную температуру или подогреваемую второй жидкостью или газом, и другой средой, имеющей температуру, более низкую, чем перекачиваемая жидкость.

На фиг.1 изображен насос, ПОПЁ- речный разрез, емкость находится внизу камеры; на фиг.2 - то же,емкость находится вверху камеры; на фиг.З - разрез А-А на фиг.2.

Насос содержит жесто замкнутую камеру I с теплоизоляционными стенками, нагнетательный 2 и всасьтающий 3 трубопроводы, соответственно с нагнетательным 4 и всасывающим 5 клапанами .

В камере 1 находится емкость 6 переменного объема, имеющая нижний жесткий сосуд с теплопроводящими секциями 7, к верхней части которой герметично подсоединена эластичная стенка 8 . Емкость 6 переменного объема гидравлически соединена с жесткой емкостью 9 постоянного объема, имею- щей теплопроводные стенки, коромыслом 10, опирающимся на щарнир 11, не на- рущающим герметичность камеры, и вдоль которого смонтирован теплообменник 12.

В камере 1 на нижней ее стенке уста нов лен упор 13, фиксирующий положение емкости 6 в нижнем положении. Объем сосуда 7 равен объему емкости 9 и содержит термочувствительное рабо- чее тело, например, водный раствор аммиака, объем которого равен 2/3 объема емкости 9.

Внутри коромысла 10 расположен газовод 14, концы которого находятся в верхней части емкостей 6 и 9, выше уровня водного раствора аммиака.

Камера I заполнена перекачиваемой жидкостью 15. К концу коромысла

„

10, находящемуся в камере 1, присое динен груз (не показан). Для перекачивания холодной воды в камере 1 расположен теплообменник с подводом жидкости или газа, имеющих повышенную температуру, и отводом их же после отдачи ими тепла в теплообменник (не показан).

Насос работает следующим образом.

Когда емкость 6 находится в камере 1 в нижнем положении на упоре I3, жидкое рабочее тело, например водный раствор аммиака, сливается по коромыслу 10 в емкость 6, где нагревается. Так, если в 1 г водного раствора аммиака содержится 0,300 г аммиака, то при нагревании рабочего тела до 40 С давление аммиака внутри емкости 6 возрастает до 1,75 атм; В результате объем емкости 6 увеличится за сче изменения положения эластичной стенки 8. При увеличении объема емкости 6 жидкость 15, находящаяся в камере

I,через нагнетательный клапан 4 поступает в трубопровод 2.

При увеличении объема емкости 6 соответственно возрастают действующие на него силы его выталкивания жидкостью. При этом нарушается деба- ланс сил, действующих на коромысло 10, и оно поворачивается на щарнире

II,причем емкость 9 опускается, а емкость 6 поднимается.

Для этого необходимо, чтобы

-gpWer,+ +

,

(1)

зо 540

45

50

55

где Wg - о бъем емкости 6;

g - ускорение сил тяжести; р - плотность перемешиваемой

жидкости;

Pjj. - вес жидкого рабочего те - ла, находящегося в емкое-: ти 6;

Р - вес конструктивных элемен- тов, находящихся в левой

части коромысла 10; PJ, - вес конструктивных элементов , находящихся в правой части коромысла; Yi.

и г - соответственно расстояния от центра поворота щарнира I1 до точек приложения сил g.pWfi,. РА и Р„ .

После вспльшания емкость 6 занимает возможно высокое положение в камере 1 . а емкость 9 опускается до возможно низкой отметки.

В результате жидкое рабочее тело сливается из емкости 6 по коромыслу

10 в емкость 9, причем давление газа в емкостях 8 и 9 уравновепшвэйтся газоводом 14, что ускоряет слкв посредством отвода газа из верхней части емкости 9 в емкость 6. В емкости 9 жидкое рабочее тело охлаждается, его поглощающая способность возрастает, давление газообразного аммиака падает

8результате возникает разность дав- ления газа в верхней части емкостей

9и 6.Под действием этой разности давления газ из емкости 6 по газоводу 14 поступает в емкость 9, где он поглощается жидким его растворителем,и

:давление в камере 1 падает.Когда температура рабочего тела, находящегося в емкости 9,уменьшается до

10С, давление газа, в том числе в камере 1, уменьшается до 0,5 атм.

Объем емкости 6 стремится уменьшиться, давление жидкости в камере 1 падает, всасывающий клапан открывается, и жидкость всасьгеается в камеру 1, и соответственно изменяет- ся объем емкости 6.

Когда объем емкости 6 уменьшается до значения W, , при котором

-gpW, -ь Р,, + Р„г,,

коромысло 10 поворачивается, и емкость 6 занимает нижнее положение в камере 1, а емкость 9 более высокое. Жидкий водный раствор аммиака сливается в емкость 6. Процесс повторяют.

Переливаясь из емкости 6 в емкость -9, жидкое рабочее тело охлаж

дается, отдавая свое тепло теплооб-

меннику 12, и при сливе из емкости 9 нагревается за счет ранее полученного теплообменником 12 тепла, охлаждая его.

Соблюдение неравенств (1) и (2) можно достигнуть как изменением веса стенок емкостей 6 и 9, так и размещением в правой части коромысла 10 специального груза.

При перекачивании жидкости, имею- щей низкую температуру, за счет тепловой энергии второй жидкости или

39 2

9т.

ю

415

20

25

30

35 40

5076

газа ее нагреяяют, пропуская пторуто жидкость или газ, имеющие повышенную температуру, через теплообменник,- расположенный в камере 1. После по догревания перекачиваемой жидкости процесс ее перекачки идентичен описанному случаю перекачки жидкости, имеющей повышенную температуру.

Формула изобретения

1.Насос с тепловым приводом, содержащий две емкости с теплопроводными стенками, частично заполненные термочувствительным рабочим телом и гидравлически связанные между сЬбой коромыслом, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции при перекачивании жидкости, имеющей более высокую температуру, чем окружающая среда, насос снабжен замкнутым корпусом с теплоизолированными стенками, образующими рабочую камеру с вс асьшающим и нагнетательным трубопроводами, одна из емкостей размещена в рабочей камере и вьшол- нена в виде жесткого сосуда,к верхней части которого герметично присоединена эластичная стенка, а дру гая размещена в окружающей среде и выполнена в виде жесткого сосуда, а коромысло герметично установлено в стенке корпуса на шарнире.и снабжено газоводом, концы которого расположены в емкостях вьщте уровня термочувствительного рабочего тела.

i

2.Насос по П.1, о тлич аю- щ и и с я тем, что, с целью перекачивания жидкости, имеющей более ; низкую температуру, чем окружающая среда, в корпусе размещен теплообменник .

3.Насос по пп.1 и 2, о т л и - чаю щийся тем, что, с целью увеличения КПД, вдоль коромысла расположен теплообменник, внутренние стенки которого являются стенками коромысла, а объем термочувствительного рабочего тела относится к объему жесткого сосуда как 2/3-1.

f3

Фиг.З