Солнечный водоподъемник Советский патент 1992 года по МПК F04F1/04 

Изобретение относится к насосам для жидкостей, в частности к солнечным водоподъемникам, и может быть использовано для подъема воды из колодцев, преимущественно в зонах повышенной солнечной активности.

Известен солнечный водоподъемник, содержащий рабочую и насосную камеры, каждая из которых разделена упругими элементами на две полости, при этом по одной полости в каждой камере заполнены рабочей средой и сообщены между собой, вторая полость насосной камеры сообщена с всасывающим и нагнетательным трубопроводами, оснащенными обратными клапанами, вторая полость рабочей камеры заполнена легкокипящим агентом и через нее пропущен участок нагнетательного трубопровода, на котором размещен конденсатор.

Однако такой водоподъемник имеет низкий КПД и малую производительность, так как при закипании нагретого солнцем

4 О

XI о XI

легкокипящего агента во второй полости рабочей камеры рабочая среда сжимается упругим элеметом и передает в насосную камеру лишь часть мощности, за счет которой почти сразу поступает холодная вода в конденсатор и цикл подачи воды не успевает завершиться, так как легкокипящий агент начинает сжиматься и начинается цикл всасывания в насосной камере.

Известен также солнечный водоподъемник, содержащий рабочую и насосную ка- меры, каждая из которых разделена упругим элементом на две полости, и тепло- поглощающую панель с размещенным на ней теплообменником, при этом по одной полости в каждой камере заполнены рабочей средой и сообщены между собой, вторая полость насосной камеры сообщена с всасывающим и нагнетательным трубопроводами, оснащенными обратными клапанами, вторая полость рабочей камеры заполнена легкокипящим агентом, через нее пропущен участок нагнетательного трубопровода, на котором размещен конденсатор, а теплообменник подключен к нагнетательному трубопроводу.

Однако этот солнечный водоподъемник имеет низкий КПД и малую производительность, так как после прокачки через конденсатор ускоряющей испарение агента полной порции горячей воды из теплообменника путем выдавки ее холодной водой, которая затем, попав в конденсатор, останавливает процесс подачи холодной воды, поскольку сразу начинается конденсация агента и насосная камера начинает всасывание воды из колодца и это происходит замедленно по мере прогрева воды в конденсаторе. Цикл всасывания воды опять же не происходит до конца и быстро, так как не обеспечивается полная конденсация агента. Вместе с тем на сжатие рабочей среды уходит часть мощности и упругие элементы работают асинхронно.

Цель изобретения - повышение КПД и увеличение производительности путем обеспечения полной конденсации агента и синхронизации работы упругих элементов.

Указанная цель достигается тем, что насос снабжен дополнительным конденсатором, размещенным на участке всасывающего трубопровода, и жестким тяговым элементом, прикрепленным своими концами к центральным участкам упругих элементов, причем участок всасывающего трубопровода с конденсатором пропущен через вторую полость рабочей камеры.

На чертеже изображен предлагаемый солнечный водоподъемник, осевое сечение.

Солнечный водоподъемник содержит рабочую 1 и насосную 2 камеры, каждая из которых разделена упругим элементом 3 и 4 на две полости, и теплопоглощающую панель 5 с двойным остеклением, показанную пунктирной линией с размещенным на ней трубчатым теплообменником 6, при этом по одной полости 7 и 8 в каждой камере 1 и 2 заполнены рабочей средой и сообщены

0 между собой скрепляющей их трубой 9, вторая полость 10 насосной камеры 2 сообщена с всасывающим 11 и нагнетательным 12 трубопроводами, оснащенными обратными клапанами соответственно 13 и 14, вторая

5 полость 15 рабочей камеры 1 заполнена легкокипящим агентом 16, через нее пропущен участок 17 нагнетательного трубопровода 12, на котором размещен конденсатор 18 в виде ребер, которые частично погружены в

0 жидкий легкокипящий агент 16, а теплообменник 6 подключен к нагнетательному тру- бопрсводу 12. Насос снабжен дополнительным конденсатором 19 также в виде ребер, размещенным на участке 20

5 всасывающего трубопровода 11, и жестким тяговым элементом 21 в виде стержня, прикрепленным своими концами к центральным участкам упругих элементов 3 и 4, причем участок 20 всасывающего трубопро0 вода 11 с конденсатором 19 в виде ребер пропущен через вторую полость 15 рабочей камеры 1.

Упругие элементы 3 и 4 в виде стальных мембран с кольцевыми гофрами сообщен5 ных между собой полостей 7 и 8 рабочей 1 и насосной 2 камер и концы с кольцевыми канавками жесткого тягового элемента 21 в виде стержня могут быть скреплены между собой, например, в отлитых совместно с ни0 ми из дюрали дисках 22 и 23.

При этом благодаря наличию жесткого тягового элемента 21 сообщенные между собой полости 7 и 8 в каждой камере 1 и 2 могут быть не герметичными и рабочей сре5 дои может служить атмосферный воздух, а жестко соединяющая камеры 1 и 2 труба 9 и вместе с ней сообщающиеся полости 7 и 8 могут быть разъемными на две симметричные части вдоль оси трубы 9, переток рабо0 чей среды через которую в целом никак не влияет на работу насоса.

Конец всасывающего трубопровода 11 с обратным клапаном 13 размещен в колодце 24, а конец нагнетательного трубопровода

5 12 после обратного клапана 14 опущен в емкость-накопитель 25.

Солнечный водоподъемник работает следующим образом.

После заполнения полости 10 насосной камеры 2 всасывающего 11 и нагнетательного 12 трубопроводов водой солнечное излучение нагревает теплообменник 6 в теп- лопоглощающей панели 5 и легкокипящий агент 16 в полости 15 рабочей камеры 1, который, закипая, приводит в действие насос. Испаряющийся агент повышает в полости 15 давление паров, которое, воздействуя на упругий элемент 3, начинает выгибать его и возникшее усилие без потерь передается через жесткий тяговый элемент 21, размещенный в трубе 9,на упругий элемент 4 в насосной камере 2, который синхронно выгибается, выдавливая из полости 10 холодную воду по нагнетательному трубопроводу 12, которая в свою очередь выдавливает горячую воду из трубчатого теплообменника 6 через участок 17 трубопровода 12с конденсатором 18 в виде ребер. При проходе горячей воды через конденсатор испарение легкокипящего агента 16 еще более ускоряется, резко возрастает давление в полости 15, которое также резко передается через жесткий тяговый элемент 21 на упругий элемент 4 в камере 2, который синхронно выдавливает воду из полости 10. После того как упругие элементы 3 и 4 сделают почти полный ход, вся горячая вода выйдет из теплообменника 6 и через него в участок 17 с конденсатором 18 поступит выдавившая ее холодная вода, так как объемы полости 10 и нагнетательного трубопровода 12 с теплообменником 6 рассчитаны под такие параметры, при которых в этот момент упругие элементы 3 и 4 делают синхронный полный ход. При всем этом обратный клапан 13 заперт, а обратный клапан 14 открыт для выпуска воды в емкость-накопитель 25. Попавшая в участок 17 с конденсатором 18 нагнетательного трубопровода 12 холодная вода вызывает конденса :,ию паров агента 16 на нем. Давление задает замедляясь и незначительно, так как вода в конденсаторе сразу начинает прогрызаться, но так как давление паров упало, растянутый прежде упругий элемент 3 начинает сжиматься, производя тяговое уислие через жесткий тяговый элемент 21, и синхронно тянет за собой выгнутый упругий элемент 4. Возникшее разрежение вызывает приток холодной воды в полость 10 всасывающей камеры 2 через клапан 13 из колодца 24, всасывающий трубопровод 11 и дополнительный участок 20 трубопровода с дополнительным конденсатором 19 в виде ребер. Клапан 14 при этом закрывается. Проходящая через участок 20 с дополнительным конденсатором 19 холодная вода вызываетускоренную конденсацию паров агента 16. Одновременно ускоренно падает давление паров агента и упругий элемент 3 ускоренно синхронно

тянет жестким тяговым элементом 21 упругий элемент 4, который соответственно ускоренному ходу всасывает холодную воду по трубопроводу 11,которая ускоренно протекает в полости 15 рабочей камеры 1 по участку 20 с дополнительным конденсатором 19 в виде ребер, обеспечивая полную конденсацию агента и увеличение производительности. Когда конденсат легкокипяще0 го агента 16 превратится в жидкость, упругие элементы 3 и 4, связанные жестким тяговым элементом 21, займут крайнее верхнее положение, полость 10 насосной камеры 2 полностью заполнится холодной водой,

5 ход остановится и по участку 20 всасывающего трубопровода с дополнительным конденсатором 19 ток воды прекратится, она начнет нагреваться и продолжится нагрев воды в трубчатом теплообменнике 6 запа0 сенным в теплопоглощающей панели 5 теплом и солнечными лучами, которыми также нагревается и легкокипящий агент в полости 15 рабочей камеры 1. С этого момента цикл работы солнечного водоподъемника с

5 полным ходом в обе стороны повторяется описанным образом.

Использование изобретения для подъема воды из колодцев в солнечных местностях позволяет повысить КПД и увеличить

0 производительность солнечного водоподъемника путем обеспечения полной конденсации агента и синхронизации работы упругих элементов с полным их ходом при всасывании и нагнетании воды.

5 Формула изобретения

Солнечный водоподъемник, содержащий рабочую и насосную камеры, каждая из которых разделена упругим элементом на две полости, и теплопоглощающую панель с

0 размещенным на ней теплообменником, при этом по одной полости в каждой камере заполнены рабочей средой и сообщены между собой, вторая полость насосной камеры сообщена с всасывающим и нагнета5 тельным трубопроводами, оснащенными обратными клапанами, вторая полость рабочей камеры заполнена легкокипящим агентом, через нее пропущен участок нагнетательного трубопровода, на котором раз0 мещен конденсатор, а теплообменник подключен к нагнетательному трубопроводу, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД и увеличения производительности путем обеспечения полной кон5 денсации агента и синхронизации работы упругих элементов, насос снабжен дополнительным конденсатором, размещенным на участке всасывающего трубопровода, и жестким тяговым элементом, прикрепленным своими концами к центральным участкам

упругих элементов, причем участок всасы- пропущен через вторую полость рабочей ка- вающего трубопровода с конденсатором меры.

Изобретение относится к насосам для жидкостей, в частности к солнечным водоподъемникам и подъемникам, и может быть использовано для подъема воды из колодцев, преимущественно в зонах повышенной солнечной активности. Цель изобретения - повышение КПД и увеличение производительности путем обеспечения полной конденсации агента и синхронизации работы упругих элементов. Солнечный водоподъемник содержит рабочую и насосную камеры, каждая из которых разделена упругими элементами на две полости, причем по одной полости каждой камеры сообщены между собой, вторая полость насосной камеры сообщена с всасывающим и нагнетательным трубопроводами, оснащенными обратными клапанами, вторая полость рабочей камеры заполнена легкокипящим агентом и через нее пропущен участок нагнетательного трубопровода, на котором размещен конденсатор , при этом нагнетательный трубопровод снабжен трубчатым теплообменником, размещенным в теплопоглощающей панели. Вторая полость рабочей камеры снабжена дополнительным участком трубопровода с конденсатором, который подключен к всасывающему трубопроводу, а упругие элементы сообщенных между собой полостей рабочей и насосной камер скреплены между собой жестким тяговым элементом, концы которого закреплены на их центральных участках. При нагревании рабочего агента з теплообменнике и перемещении упругих элементов жидкость перекачивается по трубопроводам через конденсаторы. 1 ил. сл с

// / 17 18 20 fff

12

/4