Насос с тепловым приводом Советский патент 1990 года по МПК F04B17/00 F04B43/00 

1

(21)4394619/30-29

(22)02.02.88

(46) 30.01.90. Бюл. Ь ° 4

(71)Центральный научно-исследовательский институт комплексного использования водных ресурсов

(72)Э.П.Коваленко

(53)621.65 (088.8)

(56)Авторское свидетельство СССР № 1439276, кл. F 04 В 17/00,

F 04 В 43/00, 1987.

(54)НАСОС С ТЕПЛОВЫМ ПРИВОДОМ

(57)Изобретение может быть использовано в насосах с тепловым приводом для перекачки жидкости за счет тепловой энергии перепада температур между ней и окружающей средой. Цель изобретения - повышение КПД, упрощение и повышение надежности герметизации насоса. Емкости (Е) 6,7 постоянного и переменного объема с теплопроводными стенками и дном частично заполнены термочувствительным рабочим

телом и гидравлически связаны между собой коромыслом (К) и газоводом (Г) 9. К 8 и Г 9 установлены на шарнире в рабочей камере 1 с жесткими стенками. Упор 24 установлей на дне камеры 1. ВЕ7наК8иГ9 установлены вентиль 11 с поплавком 15 с возможностью перекрытия гидравлической связи с Е 6 при положении поплавка 15 с заполненной жидким рабочим телом Е 7, находящейся на упоре 24. Г 9 расположен вне К 8. Шарнир 10 выполнен в виде эластичных трубок, связанных сК8иГ9. Еб установлена неподвижно относительно камеры 1. На поплавке 15 установлен магнит 16, взаимодействующий через часть 20 боковой стенки Е 6, выполненной маг- нитопроницаемой, с магнитом 19. Магнит 19 жестко установлен в камере 1 при положении Е 6 на упоре 24. Выполнение Е 7 неподвижной с К 8 и Г 9, подсоединенными к ней с помощью эластичных трубок, обеспечивает повышенную герметичность. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

о S

(Л

е

Изобретение может быть использовано в насосах с тепловым приводом для перекачки жидкости за счет тепловой энергии перепада температур между ней и окружающей средой. Цель изобретения - повышение КПД, упрощение и повышение надежности герметизации насоса. Емкости (Е) 6, 7 постоянного и переменного объема с теплопроводными стенками и дном частично заполнены термочувствительным рабочим телом и гидравлически связаны между собой коромыслом (К) и газоводом (Г) 9. К 8 и Г 9 установлены на шарнире в рабочей камере 1 с жесткими стенками. Упор 24 установлен на дне камеры 1. В Е 7 на К 8 и Г 9 установлены вентиль 11 с поплавком 15 с возможностью перекрытия гидравлической связи с Е 6 при положении поплавка 15 в заполненной жидким рабочим телом Е 7, находящейся на упоре 24. Г 9 расположен вне К 8. Шарнир 10 выполнен в виде эластичных трубок, связанных с К 8 и Г 9. Е 6 установлена неподвижно относительно камеры 1. На поплавке 15 установлен магнит 16, взаимодействующий через часть 20 боковой стенки Е 6, выполненной магнитопроницаемой, с магнитом 19. Магнит 19 жестко установлен в камере 1 при положении Е 6 на упоре 24. Выполнение Е 7 неподвижной с К 8 и Г 9, подсоединенными к ней с помощью эластичных трубок, обеспечивает повышенную герметичность. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

s

/А ИП

ел

03

ф

Ј0

СО

to

Изобретение относится к машиностроению, а именно насосостроению, И может быть использовано для перекачки жидкости за счет тепловой энергии перепада температур между ней и окружающей средой.

Цель изобретения - повышение КПД устройства, упрощение и повышение Надежности герметизации насоса„

На фиг.1 изображена схема насоса при нижнем положении емкости перемен- |нюго объема; на фиг.2 - схема насоса tipH верхнем положении емкости пере-

t

енного объема; на фиг.З - узел емости переменного объема с поплавко- ым вентилем в нижнем положении, заолненной рабочим телом; на фиг.4 - зел емкости переменного объема с оплавковым вентилем в верхнем полоении; на фиг.5 - разрез на фиг.З. Насос содержит жесткую рабочую камеру 1 с теплоизолированными стенками с нагнетательным и всасывающим Трубопроводами 2 и 3 соответственно с нагнетательным и всасывающим клапанами 4 и 5. В камере 1 находится емкость 6 переменного объема. Емкость

6гидравлически соединена с емкостью

7постоянного объема, которая выполнена неподвижной относительно камеры 1, коромыслом 8 и газоводом 9, соеди- Йенными с их жесткими частями в емкости 7 с помощью эластичных трубок- Шарниров 10, обеспечивающих возможность поворота коромысла 8 и газовода 0 относительно неподвижной емкости 7. На газоводе и у входа коромысла 8 расположен вентиль 11, например спаренный, имеющий поворотные сегменты 12, соединенные с осью 13, к которой подсоединен рычаг 14, ко второму концу подсоединен поплавок 15, на котором расположен магнит 16. Поплавок

15 имеет груз 17. На стойке 18, жестко соединенной с камерой 1, установлен магнит 19, который через часть 20 боковой стенки емкости 6, выполненной магнитопроницаемой, при нижнем положении емкости 6 контактирует с магнитом 16. Емкость 6 выполнена с жестким козырьком 21, расположенным над поплавком 15, который исключает ограничение поворота поплавка эластичной стенкой емкости 6. Дно емкости 7 расположено выше уровня жидкого рабочего тела в емкости 6 при низшем ее положении в камере 1, а максимальный уровень рабочего тела в ней ниже

0

5

0

5

0

5

0

5

наименьшей отметки дна емкости 6 при высщем ее положении в камере 1. На коромысле 8 расположен регенеративный теплообменник 22. Кожух вентиля 11 имеет прорезь 23, расположенную у входа в коромысло и обеспечивающую более низкую отметку слива каждого рабочего тела из емкости 6 в емкость 7. В камере 1 установлен упор 24, ограничивающий поворот емкости 6 в ней.

Насос работает следующим образом.

Когда емкость 6 находится в камере 1 в нижнем положении на упоре 24 (фиг.1 и 3), жидкое рабочее тело, например водный раствор аммиака, сливается по коромыслу 8 из емкости 7 постоянного объема. При этом давление газа в емкостях 7 и б уравновешивается через газовод 9. По мере

поступления жидкого рабочего тела в емкость 6 его уровень увеличивается, поплавок 15 всплывает и поворачивает рычаг 14 вокруг оси 13 и через него - сегменты 12. По мере роста уровня жидкого рабочего тела в емкости 6 поплавок 15 приближается к части 20 боковой стенки камеры 1, сегменты 12 начинают постепенно перекрывать входное сечение коромысла 8 и газовода 9. При заданном приближении магнита 16, расположенного на поплавке 15, взаимодействие с магнитом 19, неподвижно установленным на стойке 18, не достигает силы, при которой магнит 19 притягивает магнит 16. При этом происходит быстрый поворот рычага 14 и соответственно сегментов 12, которые перекрывают коромысло 8 и газовод 9, гидравлически изолируя емкость 6 от емкости 7 постоянного объема. Рабочее тело в емкости 6 нагревается. При нагревании, например, водного раствора аммиака из него выделяется газообразный аммиак и по мере увеличения температуры давление аммиака в емкости 6 увеличивается. По мере выделения аммиака из водного раствора и увеличения давления газа в емкости 6 возрастает давление эластичной стенки емкости 6 на практически несжимаемую жидкость, находящуюся в камере 1. В результате этого давления жидкость из камеры 1 выдавливается через клапан 4 в нагнетательный трубопровод 2. С увеличением объема емкости 6 увеличивается сила выталкивания жидкости, находящейся в камере 1, на емкость 6. Когда эта сила достигает значения, при котором

gp w4r Р4гг

+ Р г х. ъ

+РМГ4

где g - ускорение силы тяжести;

р - плотность жидкости, находящейся в камере 1;

w. - объем емкости 6;

Р - вес емкости 6 с коромыслом 8 и газоводом 9;

Р - вес рабочего тела в емкости

6;

PW - вертикальная составляющая силы притяжения магнита 16 магнитом 19;

Г { Г2

г, г - соответственно составляющие

плеча момента сил gpw.,

Ч р и V

При выполнении неравенства (1) емкость 6 всплывает. Когда емкость б достигает возможно высокого положения в камере 1, поплавок 15, стремясь занять вертикальное положение в жидком рабочем теле в емкости 6, поворачивает рычаг 14 и сегменты 12, которые, поворачиваясь, деблокируют гид- равлическую связь между емкостями 6 и 7 (см.фиг.2 и 4). В результате жидкое рабочее тело сливается из емкости 6 в емкость 7, находящуюся ниже емкости 6, по коромыслу 8 и давление газа в емкости 6 и 7 уравновешивается через газовод 9. По мере слива жидкого рабочего тела из емкости 6 уровень его уменьшается в емкости 6, и поплавок 14 под действием груза поворачи- вается в сторону дна емкости 6, чем поддерживается вентиль 11 открытым. В емкости 7 жидкое рабочее тело охлаждается, способность поглощать газ им увеличивается, газ поглощает- ся по мере уменьшения температуры жидкого рабочего тела, давление газа в емкости 6 уменьшается, давление эластичной стенки емкости 6 на несжимаемую жидкость, заполняющую камеру 1, уменьшается. Когда давление эластичной стенки емкости 6 уменьшится до значения, при котором всасывающий клапан 5 трубопровода 3 открывается, в камеру 1 всасывается жидкость. По мере уменьшения объема емкости 6 уменьшается значение силы выталкивания, действующей на емкость 6. Когда значение w уменьшится настолько, что

7pw,, г . Р г

1 4 L v r 4- Lg.

(2)

д

is

20

25 30,5 050г

емкость 6 опускается до упора 24 камеры 1 и процесс повторяется.

Таким образом, гидравлической изоляцией емкости 6 от емкости 7 при нагревании рабочего тела в емкости 6 при ее нижнем положении в рабочей камере 1 исключается перенос тепла из емкости 6 в емкость 7 газом (парами воды и аммиаком), уменьшается объем газа, необходимый на заполнение емкости 7 при увеличении давления в емкости 6.В результате увеличивается КПД насоса.

Выполнение емкости 7 неподвижной относительно камеры 1, а также с коромыслом 8 и газоводом 9, подсоединенным к емкости 7 с помощью эластичных трубок-шарниров 10, обеспечивает повышенную герметичность насоса, что позволяет перекачивать жидкости без утечек из насоса, которые нежелательны или недопустимы, например сточные воды, содержащие сероводород.

Формула изобретения

на коромысле и газоводе установлен вентиль с поплавком с возможностью перекрытия гидравлической связи с емкостью постоянного объема при положении поплавка в заполненной жидким рабочим телом емкости переменного объема, находящейся на упоре, причем газовод расположен вне коромысла .

действующий через часть боковой стен- ,. этой емкости на упоре рабочей камеры

141 5

М 15 1В 21 / /

ки, выполненной магнитопроницаемой, с вторым магнитом, жестко установленным в рабочей камере, при положении

-- и. у --

15

10

/10

11 72 13 1

18

Фиъ. J

ff tf V, 21

6 9

20

14