Генератор пульсаций жидкости Советский патент 1993 года по МПК F15B21/12 

Изобретение относится преимущественно к энергетическому машиностроению, а именно касается устройств создания пульсаций в жидкости и может быть использовано, например, на атомных электростанциях и атомных станциях теплоснабжения в системах аварийного отвода тепла.

Цель изобретения - повышение надежности и экономичности устройства за счет создания термомеханического цикла внутри сообщающихся емкостей.

Соединение жидкостных полостей емкостей конфузорно-диффузорным каналом с размещением в нем полого золотника и расположение в них под уровнем жидкости теплообменников, подключенных к источникам тепла и холода, позволяет за счет теплопе- реноса от горячей жидкости к холодной создать

перемещение жидкости между сосудами. При этом давление в горловине канала меняется, что использовано в качестве привода мембранных насосов для поочередной подачи распыленной в форсунках горячей и холодной жидкости с целью интенсификации пульсаций жидкости. В результате этих пульсаций интенсифицируются циркуляция теплоносителя в теплообменниках, которые подключены к источнику тепла, что повышает эффективность, экономичность и надежность генератора. Кроме того, генератор представляет собой замкнутую систему теплообмена, что особенно важно в ядерной энергетике при удовлетворении требований экологии. Выполнение пульсационного устройства генератора из набора однотипных мембранных насосов упрощает изготовление генератора и обеспечивает автоном00

го

00

ю

IS

ность действия генератора пульсаций жидкости как теплового двигателя.

На чертеже изображен предлагаемый генератор.

Генератор 1 содержит две частично заполненные жидкостью емкости 2 и 3, жидкостные полости 4 и 5 которых связаны между собой каналом 6, и пульсирующее устройство 7. Канал 6 имеет в центральной части цилиндрическую горловину 8 с упорами 9, двумя рядами отверстий 10 и конфузорно- диффузорные участки 11, подсоединенные к емкостям 2 и 3. Каждая емкость 2 и 3 снабжена форсунками 12, 13, 14, 15, размещенными в газовых полостях 16 и 17 и двумя теплообменниками 18, 19,20.21, установленными под уровень жидкости 22 последовательно по направлению движения жидкости, причем теплообменники 18 и 19, расположенные со стороны конфузорно-диффузор- ных участков 11, подключены к источнику тепла 23, а другие - к источнику холода 24, пульсирующее устройство 7 выполнено в виде перекачивающего устройства 25 и управляющего плавающего полого золотника 26 с буртиками 27, установленного между упорами 9 в горловине 8 канала 6, Золотник имеет возможность попарного перекрытия отверстий 10, подключенных к перекачивающему устройству 25, входы которого подключены к жидкостным полостям 4 и 5 емкостей 2 и 3, а выходы к форсункам 12, 13, 14, 15с возможностью поочередной подачи холодной и горячей воды.

Перекачивающее устройство 25 выполнено в виде двух пар поршневых насосов 28, 29, 30, 31 двустороннего действия с мембранными двигателями 32, 33, 34, 35, привод- ные камеры которых 36, 37, 38, 39 подключены к отверстиям 10 в горловине 8 канала 6. Входы одних насосных камер 36, 37 через всасывающие клапаны подключены попарно к конфузорно-диффузорным участкам 11 каната 6, входы других насосных камер 38, 39 через всасывающие клапаны подключены попарно к жидкостным полостям 4 и 5 перед теплообменниками 20, 18 и 21, 19. Выходы насосных камер одной пары насосов 28, 29 через нагнетательные клапаны подключены к форсункам горячей жидкости 12, 13, а выходы насосных камер другой пары насосов 30, 31 через нагнетательные клапаны - к форсункам холодной жидкости 14, 15. В газовой полости 16 размещен пусковой нагреватель 40.

Генератор работает следующим образом.

При включении нагревателя 40 газ в полости 16 нагревается, его давление возрастает и за счет разности давлений в газовых

полостях 16 и 17 жидкость из емкости i перетекает по каналу 6 в емкость 3, Динамическое воздействие жидкости в горловине Ј на плавающий полый золотник 26 заставля- ет его перемещаться по потоку до контакте буртика 27 с упором 9, открывая один ряЈ отверстий 10 и закрывая другой. Вследствие течения жидкости через конфузорно-диф- фузорные участки 11 и горловину 8 давле0 ние в последней снижается, заставляя прогибаться мембраны и перемещаться жестко связанные с ними поршни насосов 29, 31. Это вызывает подачу холодной жидкости от насоса 29 к форсунке 14 и горячей жидко5 сти от насоса 31 к форсунке 13. Распыление горячей жидкости в газовой полости 16 и холодной жидкости в газовой полости 17 увеличивает перепад давлений между жидкостными полостями 4, 5 и интенсифициру0 ет течение жидкости в горловине 8. После полного прогрева и охлаждения газа в 16 и 17 разность давлений в них уравновешивается разностью уровней 22 в сообщающихся емкостях 3 и 2 и течение жидкости по каналу

5 б прекращается. В состоянии покоя жидкости в канале 6 пульсирующего устройства 7 разрежение в горловине 8 исчезает, мембраны в приводных камерах 37 и 39, и связанные с ними поршни насосов 29,31 перемещаются

0 в обратном направлении. Это вызывает подачи холодной жидкости от насоса 31 через форсунку 15 в газовую полость 16, а горячей от насоса 29 через форсунку 12 в газовую полость 16, что за счет изменения темпера5 туры газа нарушает равновесие жидкости в сосудах 3 и 2 генератора пульсаций жидкости 1. В полости 5 давление повышается, а в полости 4 - понижается и в канале 6 возникает течение жидкости в обратном (на ри0 сунке слева направо) направлении. При этом золотник 26 перемещается вправо до упора, открывая ранее закрытый один ряд отверстий 10 и открывая другой, что прекращает движение поршней насосов 29 и 31.

5 в то же время вследствие течения жидкости через 11 и 8 давление в последней, снижается, вызывая разрежение в приводных камерах 36 и 38 мембранных двигателей 32 и 34, перемещение мембран и поршней на0 сосов 28 и 30. Это вызывает подачу насосом 28 горячей жидкости к форсунке 12 и насосом 30 холодной жидкости к форсунке 15, а следовательно, после ее распыления нагрев и охлаждение газа в полостях 17 и 16, т.е.

5 увеличение давления жидкости в полости 5 и снижение давления в полости 4, усиливая течение жидкости в горловине 8. После полного прогрева и охлаждения газа в 17 и 16 разность давлений жидкости в сообщающихся емкостях 2 и 3 и течение жидкости в

канале 6 в направлении слева направо прекращается. В состоянии покоя жидкости в канале 6 пульсирующего устройства 7 разрежение в горловине 8 отсутствует и мембраны двигателей 32, 34 начинают перемещаться в обратном направлении вместе с поршнями насосов 28, 30. Это вызывает подачу холодной жидкости через форсунки 14 в газовую полость 17 и горячей через форсунку 15 в газовую полость 16, нарушая установивше- еся в полостях 4 и 5 равновесие, т.к. давление в полости 5 повышается, а в полости 4 понижается. В результате генератор возвращается в исходное состояние, термомеханический цикл повторяется, а двукратное прохождение жидкости по каналу 6 через полый золотник 26 интенсифицирует тепло- отвод от источника тепла 23 к источнику холода 24 за счет усиления циркуляции жидкости между теплообменниками горячей среды 18, 19 и теплообменниками холодной среды 20, 21.

Таким образом применение предлагаемого генератора позволяет создавать и усиливать пульсации жидкости в сообщающихся сосудах за счет термомеханического цикла в них без внешних источников энергии, что повышает надежность и экономичность генератора.

Наибольшая эффективность устройства достигается в ядерной энергетике в системах отвода тепла, поскольку источник тепла не только расхолаживается за счеттеплопе- реноса от горячей жидкости к холодной, но и интенсифицирует этот процесс усилением пульсаций жидкости в сообщающихся сосудах, что повышает экономичность и надежность предлагаемого технического решения.

Кроме того, перемещение жидкости в сообщающихся сосудах носит автоколеба- тельный характер и нагревателем 40 оно только инициируется, что также повышает экономичность и надежность генератора. Теплообмен осуществляется посредством закрытых теплообменников, что повышает надежность охраны окружающей среды и удовлетворяет требованиям экологии.

Экономический эффект от внедрения предлагаемого технического решения на момент составления заявки не определен.

Формула изобретения

1.Генератор пульсаций жидкости, содержащий две частично заполненные жидкостью емкости, жидкостные полости которых связаны между собой каналом, и пульсирующее устройство, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и экономичности за счет создания термомеханического цикла внутри сообщающихся емкостей, канал имеет в центральной части цилиндрическую горловину с упорами и двумя рядами отверстий и конфузорно-диффузорные участки, подсоединенные к емкостям, каждая емкость снабжена форсунками в газовой полости и двумя теплообменниками, установленными под уровень жидкости последовательно по направлению движения жидкости, причем теплообменники, расположенные со стороны конфузорно-диффузорных участков, подключены к источнику тепла, а другие - к источнику холода, пульсирующее устройство выполнено в виде перекачивающего устройства и управляющего плавающего полого золотника с буртиками, установленного между упорами в горловине канала с возможностью попарного перекрытия отверстий, подключенных к перекачивающему устройству, входы которого подключены к жидкостным полостям емкостей, а выходы - к форсункам с возможностью поочередной подачи холодной и горячей жидкости.

2.Генератор по п.1,отличающийся тем, что перекачивающее устройство выполнено в виде двух пар поршневых насосов двухстороннего действия с мембранными двигателями, приводные камеры которых подключены к отверстиям в горловине канала, входы одних насосных камер через всасывающие клапаны подключены попарно к конфузорно-диффузорным участкам канала, входы других насосных камер через всасывающие клапаны подключены попарно к жидкостным полостям перед теп .ообмен- никами, выходы насосных камер одной пары насосов через нагнетательные клапаны подключены к форсункам горячей жидкости, а выходы насосных камер другой пары насосов через нагнетательные клапаны - к форсункам холодной жидкости.

гпгм

7 18 32353317533 015 J /

/ /

Редактор

U 3 Jff30 i333

Составм гель Р. Л an шин Техред М.Моргентэл

Корректор Л.Филь

Использование: в системах аварийного отвода тепла. Сущность изобретения: жидкостные полости частично заполненных емкостей связаны между собой каналом. Канал имеет в центральной части цилиндрическую горловину с упорами и двумя рядами отверстий и конфузорно-диффузорные участки, подсоединенные к емкостям. Каждая емкость снабжена форсунками в газовой полости и двумя теплообменниками, установленными под уровень жидкости последовательно по направлению движения жидкости. Теплообменники расположены со стороны конфузорно-диффузорных участков, подключены к источнику тепла, другие - к источнику холода. Пульсирующее устройство выполнено в виде перекачивающего устр-ва и управляющего плавающего полого золотника с буртиками, установленного между упорами в горловине с возможностью попарного перекрытия отверстий, подключенных к перекачивающему устр-ву, входы к-рого подключены к жидкостным полостям, выходы - к форсункам с возможностью поочередной подачи холодной и горячей жидкостей. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. СО с