Насос с тепловым приводом Советский патент 1992 года по МПК F04B43/00 

Недостатком указанных насосов является невозможность работы в условиях невесомости.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является насос с тепловым приводом, содержащий корпус, в котором с образованием приводной и насосной камер установлен гибкий разделитель, а в приводной камере, имеющей охлаждаемую стенку и частично заполненной легкокипящей приводной средой, размещенстержень-испаритель, закрепленный на центральной части разделителя, выполненного из материала с высокой теплопроводностью.

В известном насосе охлаждаемой частью является стенка, которая имеет ограниченные размеры и интенсивность теплоотвода, т.е. расход насоса мал. Причем конденсация легкокипящей жидкости происходит на холодной стенке и частично на стенках разделителя, откуда жидкость также стекает на холодную стенку. Поэтому насос может рабртать только в условиях воздействия гравитации. Для запуска такого насоса требуется система предварительного нагнетания или прокачивания горячей среды через рабочую камеру. В зависимости от температуры прокачиваемой жидкости и температуры окружающей среды ход центральной части гибкого разделителя различен, т.е. происходит нестабильное воспроизведение циклов, приводящее к переменному расходу за один цикл.

Недостатком данного насоса с тепловым приводом является невозможность работы насоса в условиях невесомости и, как следствие, низкая функциональная возможность насоса, а также переменный расход насоса за один цикл в зависимости от температуры прокачиваемой среды и температуры окружающей среды.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей насоса и повышение эффективности работы путем увеличения интенсивности теплообмена в приводной камере.

Цель достигается тем, что в насосе с тепловым приводом, содержащем корпус, в котором с образованием приводной,и насосной камер устанорлен гибкий разделитель с центральной частью, выполненной из материала с высокой теплопроводностью и, размещенный в приводной камере, частично заполненной легкокипящей средой, стержень-испаритель, выполненный из капиллярно-пористого материала, стерженьиспаритель снабжен тепловой трубой, размещенной с образованием зоны испарения легкокипящей среды. В тепловой трубе

установлен нагреватель. Стержень-испаритель снабжен постоянным магнитом и вставкой из магнитопроводящего материала, при этом магнит установлен в верхней 5 части стержня-испарителя, а вставка - в центральной части гибкого разделителя.

На чертеже изображен насос с тепловым приводом, продольный разрез.

Насос содержит корпус 1, в котором с

10 образованием приводной 2 и насосной 3 камер установлен гибкий разделитель, выполненный в виде сильфона 4. В приводной камере 2, частично заполненной легкокипящей приводной средой, тепловая труба 5,

5 размещенная в стержне-испарителе б из капиллярно-пористрго материала, образует зону испарения легкокипящей среды. Стержень-испаритель 6 содержит постоянный магнит 7. В тепловой трубе 5 установлен

0 электронагреватель 8. Центральная часть 9 гибкого разделителя (сильфона 4) выполнена из материала с высокой теплопроводностью и снабжена постоянным магнитом 10. Насосная камера 3 снабжена всасывающим

5 11 и нагнетательнь1м 12 клапанами. Корпус 1 снару ки изолирован теплоизоляционным покрытием 13.

Насос работает следующим .образом. В первоначальный момент в приводной

0 камере 2создается разрежение за счет того, что тепловая труба 5 отводит тепло в окружающую среду до тех пор, пока температура капиллярно-пористого стержня-испарителя 6 не выравнивается с температурой окружающей среды и весь пар не сконденсируется в камере и центральная часть гибкого разделителя не сядет на стержень-испаритель 6 (состояние насоса при этом изображено на правой половине чертежа). Выполнение ох

0 лаждаемой стенки в виде испарительной зоны тепловой трубы позволяет резко увеличить интенсивность охлаждения путем увеличения поверхности конденсаторной зоны тепловой трубы. Для регулирования

5 теплоотброса от насоса используют регулируемую (в частности газорегулируемую) тепловую трубу. Установка охлаждаемой стенки (поверхности) внутри стержня-испарителя позволяет проводить процесс конденсации легкокипящей жидкости на капиллярно-пористой структуре, что дает возможность насосу работать в условиях невесомости или любом расположении относительно сил гравитации, т.е. накопление

5 конденсата происходит в капиллярно-пористой структуре. Так как стержень-испаритель (стержень-конденсатор) расположен внутри гибкого разделителя и не касается атенок разделителя, конденсация на стенках разделителя практически отсутствует и

конденсация происходит только на стержне-испарителе (стержне-конденсаторе), так как последний имеет самую низкую температуру.

Для запуска насоса подводится тепло к тепловой трубе 5 электронагревателем 8, находящимся под теплоизоляцией 13 для уменьшения утечек тепла (с этой целью может использоваться также газорегулируемая тепловая труба). Часть тепла от нагревателя 8 сбрасывается в окружающунэ среду, а часть тепла идет на испарение легкокипящей жидкости в стержне-испарителе 6. В приводной камере 2 повышается давление паров, и при определенном перепаде давлений между приводной 2 и насосной 3 камерами разрывается контакт между центральной частью -9 разделителя 4 и стержнем-испарителем 6 (перепад давлений обеспечивается магнитной системой).

Установка на стержень-испаритель постоянного магнита, силовые линии которого замыкаются через вставку из магнитопроводящего материала, размещеннунэ в центральной части гибкого разделителя (при подходе вставки к стержню-испарителю), обеспечивает стабильность воспроизведения циклов, т.е. контакт между центральной частью гибкого разделителя и стержнем-испарителем нарушается при определенном перепаде давления между приводной и насосной камерами, достаточном для достижения центральной частью гибкого разделителя верхней точки насоса. Магнитный элемент обеспечивает также хороший контакт между высокотеплопроводной центральной частью гибкого разделителя и стержнем-испарителем, что уменьшает тепловое контактное сопротивление, следовател ьно, улучшает процесс испарения и увеличивает расход насоса. В момент разрыва контакта электронагреватель 8 может быть отключен (положение насоса при этомизображено на левой половине чертежа).

Перепад давлений между приводной 2 и насосной 3 камерами (в момент нарушения контакта) обеспечивает вытеснение рабочей среды любой температуры через нагнетательный клапан 12. После отключения электронагревателя 8 подвод тепла к стержню-испарителю 6 прекращается, и за счет отвода тепла от испарительной зоны

тепловой трубы 5 начинается конденсация паров легкокипящей жидкости, давление в приводной камере 2 падает и создается разрежение. В результате разделитель 4 сжимается и происходит всасывание предварительно подогретой среды через всасывающий клапан 11 в рабочую камеру 3. Центральная часть 9 гибкого разделителя 4 садится на стержень-испаритель, т.е. насое приходит в первоначальное положение. Процесс повторяется с тем отличием, что тепло для испарителя легкокипящей жидкости подводится не со стороны тепловой трубы б, а через высокотеплопроводный

материал центральной части 9 гибкого разделителя 4.

Таким образом, функциональные возможности предлагаемого насоса расширяются за счет обеспечения работоспособности в

условиях невесомости путем улучшения эксплуатационных характеристик.

Ф о р м у л а и 3 о б р е т е н и я

1. Насос с тепловым приводом, содержа1 ций корпус установленный в нем с образованием приводной и насосной камер гибкий разделитель,центральная часть которого выполнена из материала с высокой

теплопроводностью, и стержень-испаритель, выполненный из капиллярно-пористого материала и размещенный в приводной камере, частично заполненной легкокипящей средой, отличающийся тем, что,

с целью расширения функциональных возможностей и повышения эффективности работы путем увеличения интенсивности теплообмена в приводной камере, насос снабжен тепловой трубой, размещенной в

стержне-испарителе с образованием зоны испарения легкокипящей среды.

2. Насос по п.1,отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности работы, он снабжен постоянным магнитом

и вставкой из магнитопроводящего материала, при этом магнит установлен в верхней части стержня-испарителя, а вставка - в центральной части гибкого разделителя.

, 3. Насос по ПП.1 или2,ртл ич а ю щи йс я тем, что он снабжен электронагревателем, размещенным в тепловой трубе.

Ю7

Изобретение относится к насостроёнию и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства и при работе в условиях невесомости. Насос с тепловым приводом содержит корпус, гибкий разделитель, выполненный в виде сильфона, образующий приводную и насосную камеры, стержень-испаритель, имеющий охлаждаемую стенку, в котором установлена тепловая труба, электронагреватель, магнит, установленный на стержне-испарителе, магнитолровод, размещенный в центральной части гибкого разделителя, всасывающий и нагнетательный клапаны. При подводе тепла к тепловой трубе электронагревателем часть тепла идет на испарение легкокипящей жидкости на стержне-испарителе, при этом в приводной камере повышается давление паров и при определенном перепаде давлений между приводной и насосной камерами разрывается контакт между магнитом стержня-испарителя и магнитопроводом центральной части гибкого разделителя и происходит нагнетание через клапан. После отключения электронагревателя в приводной камере уменьшается давление и происходит всасывание через клапан. Изобретение расширяет функциональные возможности и повышает эффективность работы за счет упрощения запуска и стабильности воспроизведения циклов. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.слсVI^ юИзобретение относится к насосострое- нию, в частности к насосам с тепловым приводом, и может найти применение в различных областях народного хозяйства для прокачивания предварительно подогретых текучих сред. •''^Известны насосы с тепловым приводом, содержащие корпус, в котором с образованием приводной и насосной камер установлен гибкий разделитель, а в приводной камере, заполненной легкокипящей средой, установлены нагреватель и холодильник. Работа этих насосов основана на использовании разности тепла перекачиваемых сред или перекачиваемой жидкости и окружающей среды.