Способ теплового привода объемного насоса и тепловой привод Советский патент 1992 года по МПК F04B17/00 F03G7/06 

жении закончившегося опускания приводной камеры.

Устройство содержит плавающую платформу 1, на которой размещен объемный насос 2, имеющий всасывающий 3 и нагнетательный 4 трубопроводы, К плавающей платформе 1 жестко присоединена рама 5 с маховиком 6, который гибкой связью 7 соединяет полое коромысло 8 с рабочим органом 9 насоса 2, например, через блок, установленный на платформе t. Коромысло 8 имеет теплоизолирующие стенки. Вход 10 коромысла 8 расположен в центре теплооб- менной камеры 11. а уровень легкоиспаряющегося жидкого рабочего тела в любом положении камеры 11 находится ниже входа 10. Приводная камера 12 выполнена в виде сильфона 13 из теплоизолирующего материала и имеет наборную крышку 14 , которая установлена с возможностью перемещения вдоль продольной оси коромысла 8. Плавающая платформа 8 установлена на якорях 15 и может быть выполнена в виде катамарана. Теплообменная камера 11 частично заполнена легкоиспаряющейся рабочей жидкостью 16, например фреоном-114 (C2F4Cla). Ось 17, жестко связанная с коромыслом 8 и маховиком 6, установлена с возможностью поворота на раме 5. Рабочий орган 9 насоса 2 выполнен, например, в виде массивной подвижной стенки с возможностью перемещения вдоль направляющих 18, имеющих на концах ограничители хода.

Устройство, реализующее предлагаемый способ, работает следующим образом. При положении камер, показанном на фиг.1, рабочая жидкость 16, находящаяся в камере 11, охлаждается водой нижнего ее слоя. В результате давление паров жидкости 16 в камере 11, внутри коромысла 8 и в приводной камере 12 уменьшается. Под давлением массы крышки 14 при снижении давления паров в камере 12 происходит уменьшение ее объема. В случае некоторой конденсации паров жидкости 16 на внутренних стенках коромысла 8 и камеры 12 сконденсированная жидкость 16 стекает по коромыслу 8 обратно в камеру 11.

Когда выполнится неравенство

gmin + дгп2Г2 + дглзгз- Pir4-Zi gMlRi + gM2R2 + gM3R3-Z2,(1)

где g - ускорение силы тяжести; пц.та.тз - масса соответственно камеры 11, рабочего тела 16, коромысла 8 от его начала в камере 11 до оси 17; RI - сила натяжения гибкой связи 7; п.гг.гз.гд - соответственно плечо приложения сил дгги,дт2,дтз и PI относительно оси 17; М (.М2,Мз - соответственно масса крышки 14, приводной камеры 12, коромысла 8 от камеры 12 до оси 17; Ri.Ra.Rs - соответственно плечо приложе- 5 ния сил дМ1,дМ2,дМз: Zi и 7.1 - соответственно момент силы выталкивания жидкостью объемов коромысла и камеры 11, расположенных слева от оси 17, то же коромысла, камеры 12 и крышки 14, распо0 ложенных справа от оси 17 (см. фиг.1). то коромысло 8 поворачивается и камера 12 опускается вниз, а камера 11 поднимается вверх, пока не займет положение, показанное на фиг.2. При этом в насосе 2 про5 исходит процесс нагнетания жидкости из его рабочей камеры в трубопровод 4 под действием силы массы рабочего органа 9 насоса 2.

При этом в нижнем положении камеры

0 12 при ее охлаждении все члены неравенства (1), за исключением gMiRi и Zz, остаются постоянными. Абсолютные значения моментов gMiR 1 и 7.2 уменьшаются с уменьшением объема камеры 12, в то время как

5 абсолютное значение суммы этих моментов увеличивается. В результате коромысло 8 занимает положение, при котором камера 11 займет верхнее положение, а камера 12 - нижнее (см. фиг.2). Находясь в

0 верхнем слое воды, имеющим повышенную температуру, рабочая жидкость 16, находящаяся в камере 11, нагревается, давление в ней паров жидкости 16 увеличивается, соответственно увеличивается давление внутри

5 коромысла 8 и камеры 12, камера 12 расширяется, причем увеличение давления воды на крышку 14 компенсируется составляющей силой массы крышки 14, направленной в этом положении камеры 12 против силы

0 давления воды. При этом слив жидкого рабочего тела 16 из камеры 11 в камеру 12 . исключается благодаря тому, что отметка жидкого рабочего тела 16 в камере 12 остается ниже отметки входа в коромысло 8.

5 После того, как из-за увеличения объема камеры 12 выполнится неравенство

50

gmin + дпл2Г2 + дтзгз - Р ГА - Zi g№iRi + gM2R2 + gM3R3-Z2,(2)

коромысло 8 поворачивается, причем камера 12 всплывает и камера 11 опускается. При этом рабочий орган 9 насоса 2 поднимается и в нем происходит процесс всасы- вания. После того, как камеры 11 и 12 занимают крайнее положение, кончается процесс всасывания в насосе 2, камеры 11 охлаждается, объем камеры 12 уменьшается и процесс повторяется.

В случае, если заборный конец всасывающего трубопровода 3 расположен в нижних слоях воды водоема, а отводной конец нагнетательного трубопровода 4 - над верхним слоем воды, то более холодная вода нижних слоев с низким содержанием кислорода обогащается кислородом и поступает в верхний слой воды, уменьшая его температуру, чем можно угнетать, например, развитие сине-зеленых водорослей и одновременно разрушать тепловой клин водохранилища.

В случае, если заборный конец всасывающего трубопровода 3 находится в верхнем слое воды, а отводной конец нагнетательного трубопровода 4 - в нижних слоях воды, то более теплая поверхностная вода, обычно имеющая большое содержание кислорода, чем придонная вода, поступает в нижние придонные слои воды, повышая содержание кислорода в них, а, например, сине-зеленые водоросли, собранные с поверхности и поступившие в нижние слои, угнетаются и их развитие замедляется.

Работаюзее устройство создает местные неравномерности в распределении температур, что приводит к созданию конвективных течений, чем также интенсифицируется тепло- и массообмен между различными слоями воды, а также между ней и воздушной средой. Все это позволяет существенно ограничивать негативные экологические последствия образования теплового клина в водохранилищах.

Предлагаемое техническое решение позволяет также использовать наличие рассматриваемого перепада температур в водоемах, характерное для них особенно в летние безоблачные периоды, для подачи воды из водоема на орошение именно тогда, когда имеется необходимость в орошении. В этом случае размещением конца всасывающего трубопровода 3 по глубине водоема можно регулировать температуру перекачиваемой воды. Размещение заборного конца в верхнем слое водоема позволяет собирать сине-зеленые водоросли и подавать их вместе с водой на орошение, чем удобрять оро- шаемые земли фосфором и азотом. Устройство можно также использовать для сбора с поверхности сине- зеленых водорослей и гидротранспортировки их в накопители для переработки на удобрения. Это позволяет также уменьшить содержание в водоемах азота и особенно фосфора, чем ограничивать возможности массового развития сине-зеленых водорослей и замедлить процесс эвтрофирования водоема.

Предлагаемое техническое решение целесообразно для регулирования водных экосистем водоемом и водохранилищ, прежде всего на которых наблюдается мас- совое развитие сине -зеленых водорослей в летние периоды года.

Формула изобретения

1.Способ теплового привода объемного насоса путем попеременного нагрева и

охлаждения теплообменной камеры, расположенной на одном конце полого коромысла с попеременным соответственно выделением из рабочей жидкости газа и его поглощением этой жидкостью, возвратно-поворотного перемещения коромысла под действием дебаланса действующих на него сил, отличающийся тем, что, с целью возможности использования теплового привода для объемного насоса, дебаланс сил создают изменением момента сил выталкивания жидкости, действующих на приводную камеру, находящуюся на одном конце коромысла, посредством увеличения и уменьшения ее объема соответственно нагреванием и охлаждением жидкого рабочего тела, находящегося в теплообменной камере, расположенной на другом конце коромысла, при этом регулируют величину внешнего давления жидкости, передзваемого внутрь приводной камеры, путем изменения ее массы и глубины ее погружения посредством изменения угла поворота коромысла.

2.Тепловой привод, содержащий тепло- обменную камеру, частично заполненную

легкокипящей жидкостью, и приводную камеру, расположенные на противоположных концах пустотелого коромысла, закрепленного на жесткой опоре, отличаю ид и йс я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем использования теплового привода для объемного насоса, привод снабжен плавающей платформой, на которой размещены объемный

насос со всасывающим и нагнетательным трубопроводами и рама с маховиком и гибкой связью, соединяющей между собой рабочий орган насоса и коромысло, последнее выполнено в теплоизолирующими стенками, в центре теплообменной камеры расположен вход в коромысло, а уровень легкокипящей жидкости в любом положении теплообменной камеры находится ниже входного отверстия коромысла, при этом

5 приводная камера выполнена в виде силь- фона из теплоизолирующего материала с наборной крышкой, установленной с возможностью осевого перемещения.

гCDСО

in г- .

//////77/////////////r///////77 /

Шиг.2