Насос с тепловым приводом Советский патент 1992 года по МПК F04B17/00 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к насосостроению, и может быть применено для перекачки жидкости, а также для привода других устройств, работающих на энергии изменения давления во времени, с использованием тепла среды, имеющей повышенную температуру.

Известен насос с тепловым приводом, содержащий две емкости с теплопроводными стенками, частично заполненные термочувствительным рабочим телом и гидравлически связанные между собой коромыслом, насос снабжен замкнутым корпусом с теплоизолированными стенками, образующими рабочую камеру с всасывающим и нагнетательным трубопроводами, одна из емкостей размещена в рабочей камере и выполнена в виде жесткого сосуда, к верхней части которого герметично присоединена эластичная стенка, другая 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 емкости выше уровня термочувствительного рабочего тела. В корпусе насоса размещен теплообменник. Теплообменник также расположен вдоль коромысла, внутренние стенки которого являются стенками коромысла.

Недостатком этого насоса является ограниченность функциональных возможностей при использовании тепла среды, имеющей повышенную температуру - он не может использовать тепло твердой среды, удаленной от него.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем использования тепла среды, имеющей повышенную температуру.

Цель достигается тем, что насос дополнительно снабжен теплообменником, подключенным к всасывающему трубопроводу и расположенным в среде, имеющей повышенную температуру.

Подключение дополнительного теплообменника к всасывающему трубопроводу обеспечивает теплообмен между средой, в которой расположен теплообменник, и жидкостью, находящейся во всасывающем трубопроводе. При расположении такого теплообменника в среде, имеющей повышенную температуру, жидкость во всасывающем трубопроводе подогревают, чем

Ј

СО CJ ON 00 О

ю

обеспечивается поступление тепла в насос, а следовательно, и его работа на тепле среды, имеющей повышенную температуру и удаленной от самого насоса. Этим обеспечивается также поступление тепла независимо от того, является такая среда газообразной, жидкой или твердой, а также возможность использования пульсаций давления в нагнетательном и всасывающем трубопроводах для привода других устройств, работающих на энергии изменения давления во времени, например, теплового насоса компрессорного типа

На чертеже изображен насос, подключенный к компрессору теплового насоса, поперечный разрез.

Насос содержит жестко замкнутую камеру 1 с теплоизоляционными стенками, нагнетательный 2 и всасывающий 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, имеющей теплопроводные стенки, коромыслом 10, опирающимся на шарнир 11, не нарушающим герметичность камеры, вдоль которого смонтирован теплообменник 12.

В камере 1 на нижней ее стенке установлен упор 13, фиксирующий положение емкости 6 в нижнем положении. Объем сосуда 7 равен объему емкости 9 и содержит термочувствительное рабочее тело. Внутри коромысла 10 расположен газовод 14, концы которого находятся в верхней части емкостей 6 и 9 выше уровня жидкого рабочего тела. Камера 1 заполнена перекачиваемым, практически несжимаемым теплоносителем 15.

Нагнетательный трубопровод 2 подсоединен к сосуду 16с жесткими теплоизолированными стенками, а всасывающий трубопровод 3 подсоединен к сосуду 16 через теплообменник - подогреватель 17. В сосуде 16 установлен компрессор 18 теплового насоса, выполненный в виде объемного насоса 19, имеющего неподвижную стенку 20, общую с частью одной из стенок сосуда. Остальные стенки объемного насоса и сосуда 16 образуют полость 21, выполненную герметичной и заполненную теплоносителем 15, Общий объем теплоносителя 15 в устройстве равен объему его в камере 1 при эластичной стенке 8, находящейся в крайнем нижнем положении, объему его в нагнетательном 2 и всасывающем 3 трубопроводах и объему в сосуде 16 при положении подвижной стенки 22 объемного насоса 19 после окончания цикла всасывания. Герметичная камера 23 насоса 19 заполнена газом и снабжена патрубком с вентилем 24, а его рабочая камера 25, имеющая всасывающий 26 и нагнетательный 27 клапаны,заполнена рабочей средой насоса 18. Нагнетательный 2 и всасывающий

0 3 трубопроводы теплоизолированы. Тепловой насос 18 содержит, например, конденсатор 28, испаритель 29 и вентиль (клапан) 30.

Насос при конкретном использовании

5 его для привода компрессора теплового насоса работает следующим образом.

Когда емкость 6 находится в камере 1 в нижнем положении на упоре 13, жидкое рабочее тело, например, аммиак, сливается по

0 коромыслу 10 в емкость 6, где нагревается. В результате объем емкости 6 увеличивается за счет изменения положения эластичной стенки 8.

При увеличении объема емкости 6 теп5 лоноситель 16, находящийся в камере 1, через нагнетательный клапан 4 поступает в трубопровод 2 и по нему в полость 21. Под действием повышенного давления камеры объемного насоса 19, сжимаются. Из рабо0 чей камеры насоса 19 рабочая среда теплового насоса под давлением поступает в конденсатор 28 теплового насоса 18. Подвижная стенка 22 смещается на объем увеличения емкости 6 при изменении

5 положения эластичной стенки 8. Газ в камере 23 при этом сжимается и его давление на стенку 22 увеличивается, Величину силы давления газа на стенку 22 регулируют через вентиль 24 подачей или отводом газа из

0 камеры 23. Величина силы давления газа на стенку 22 зависит также от площади давления. Подбором величины площади давления газа камеры 23 на стенку 22 и величины самого давления задают (с учетом необходимого

5 давления в камере 25 и давления в полости 21) величину смещения стенки 22.

При увеличении объема емкости 6 соответственно возрастают действующие на него силы выталкивания из теплоносителя 15.

0 При этом нарушается дебаланс сил, действующих на коромысло 10, и оно поворачивается на шарнире 11. Причем емкость 9 опускается, а емкость 6 поднимается. После всплывания емкость 6 занимает возможно

5 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 уравновешивается газоводом 14, что ускоряет слив посредством отвода газа из верхней части емкости 9 в емкость 6.

В емкости 9 жидкое рабочее тело охлаждается, давление его газа на линии насыщения падает, давление газообразного аммиака также падает. В результате возникает разность давлений газа в верхней части емкостей 9 и 6. Под действием этой разности давлений газ из емкости 6 по газоводу 14 поступает в емкость 9, где он частично конденсируется и в емкости 6 давление падает. Под действием давления газа в камере 23, передающегося теплоносителем 15 через трубопровод 3, теплообменник-подогреватель 17 и клапан 5 в камеру 1 по мере падения давления в емкости 6 эластичная пленка 8 втягивается в емкость 6. Сила выталкивания емкости 6 в теплоносителе 15 уменьшается.

При уменьшении объема емкости 6 до значения, когда момент сил, действующих на коромысло 10 против часовой стрелки, становится больше момента сил, действующих по часовой стрелке (чертеж), коромысло 10 поворачивается на шарнире 11, емкость 6 опускается до исходного положения, емкость 9 поднимается, а жидкое рабочее тело стекает из емкости 9 в емкость 6. При этом объеме камер 23 и 25 насоса 19 увеличивается, давление в камере 25 уменьшается. Через клапан 26 рабочее тело насоса 18 из испарителя29 всасывается в камеру25, давление в испарителе 29 понижается. Теплоноситель 15, всасываемый в камеру 1, подогревается в теплообменнике-подогревателе 17 и подается в камеру 1, где повышает

температуру теплоносителя 15, находящегося в ней.

После того, как рабочее тело стечет из емкости 9, находящейся в крайне высоком положении, в емкость 6, находящуюся в

крайне низком положении, начинается его нагревание и процесс повторяется.

Предлагаемый насос дает возможность использовать тепло таких сред как грунт, биомасса, отходы, имеющих повышенную

температуру и удаленных от насоса, как для водоподъема, так и для привода других устройств, работающих на энергии изменения давления во времени. Это расширяет возможности многоцелевого использования

насоса, особенно в зимнее время в сельском хозяйстве.

Формула изобретения

Насос с тепловым приводом по авт.св. № 1439276, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем использования тепла среды, имеющей повышенную температуру,

насос дополнительно снабжен теплообменником, подключенным к всасывающему трубопроводу.

Использование: в приводах устр-в, работающих на энергии изменения давления во времени с использованием тепла среды, имеющей повышенную т-ру. Сущность изобретения: теплообменник подключен к всасывающему трубопроводу. 1 ил.