ПОРШНЕВОЙ НАСОС Советский патент 1971 года по МПК F04B15/08 

Известны поршневые насосы для перекачивания криогенных жидкостей, содержащие цилиндр с поршнем, разделяющим его внутреннее пространство на герметичные теплую и холодную полости, соединенные одна с другой через регенератор, и клапаны впуска и выпуска жидкости, расположенные на торце холодного конца цилиндра.

Цель изобретения - повышение экономичности и надежности. Это достигается тем, что холодный конец цилиндра заключен в охлаждающую рубашку, подключенную к внутренней полости цил.нндра через клапан выпуска жидкости, а регенератор выполнен в виде примыкающего к наружной поверхности цилиндра блока, в котором размещен змеевик, сообщающийся с охлаждающей рубащкой для подачи жидкости к потребителю.

На чертеже схематично показан описываемый насос.

Насос содержит цилиндр 1, поршень 2, регенератор 5 со встроенным змеевиком 4, автоматические всасывающий 5 и нагнетательный 6 клапаны для впуска и выпуска жидкости, механизм 7 для привода поршни и охлаждающую рубашку 8. Внутренний объем цилиндра 1 разделен поршнем на две полости А и Б. Обе полости сообщаются с регенератором 3, каналами 9 и 10, причем ка«алы 9 проходят через охлаждающую рубашку 8.

Последняя соединена со змеевиком 4 и нагнегательпым клапаном 6. В холодной полости А цилиндра в результате прохода через нее криогенной жидкости поддерживается низкая

температура. Снаружи эта полость покрыта низкотемпературной теплоизоляцией 11. В геплой полости Б поддерживается температура окружающей среды. Механизм 7 привода обеспечивает возвратно-постунательное движение поршня 2 и может быть выполнен, например, в виде электромагнитного «ли кривошипно-щатунного механизма.

Рабочие процессы в насосе при установившемся режиме мож-но представить в виде чегырех фаз.

Первая фаза. В начале фазы поршень 2 находится в верхнем край-нем положении. Полость А цилиндра заполнена криогенной жидкостью при давлении в сосуде 12, из которого

жидкость должна быть откачена.

Прн движении поршня вниз л идкость из полости А переталкивается в регенератор, где она испаряется, а образовавшиеся пары нагреваются до температуры, близкой к температуре окружающей среды. Вследствие испаренля жидкости и нагрева пара до температуры окружающей среды давление в цили-ндр яовышается до давления нагнетания. Вторая фаза. При давлении нагнетаПоршень продолжает двигаться вниз. При дальнейшем выталкивании жидкости из полости А в регенератор .и ее иснарении часть жидкости «агнетается через клапан 6 в ох-лаждающую рубашку. Фаза заканчивается, когда поршень 2 приходит в нижнее крайнее положение.

Третья фаза. Клапаны 5 и 5 закрыты. При движении поршня 2 вверх газ из полости Б переталкивается через регенератор 3 в полость А. В регенераторе газ охлаждается и частично ожижается. Остальная часть пара ож,ижается в каналах 9. Вследствие ожижения газа давление снижается и к концу фазы становится равным давлению всасывания.

Четвертая фаза. Оставшийся в полости Б газ переталкиваепся в полость А. В результате ожижения газа происходит всасывание жидкости из сосуда 12 через открываюш,ийся Клапан 5. Всасывание заканчивается, когда поршень приходит в крайнее верхнее положение.

Фазы повторяются.

Наличие охлаждающей рубашки и змеевика, -встроенного в регенератор, позволяет обеспечить съем теплопритока по корпусу регенератора и цилиндру, а также гарантировать полное ожижение газа в третьей и четвертой фазах.

Таким образом, процесс повышения давления криогенной жидкости при помощи предлагаемого насоса осуществляется вследствие использования тепла окружающей среды. Электрическая (механическая) мощность, затрачиваемая на привод поршня, расходуется

лишь на преодоление трения движущихся деталей, а также сопротивления регенератора 3 и каналов 9 и 10. Сила же трения движущихся деталей незначительна, поскольку в «асосе нет плотных поршлевых колец, так как давление в обеих полостях одинаково. Сопротивление регенератора и каналов 9 н 10 также незначительно, так как скорость движения поршня в насосах небольшая. Равелство давлений в полостях Л и Б снимает жесткие требования к уплотнению поршня, что обычно имеет место Б механических насосах. Это существенно повышает надежность и экономичность в работе предложенного наcoca.

Предмет изобретения

Поршневой насос для перекачивания криогенных жидкостей, содержащий цилиндр с поршйем, разделяющим его внутреннее пространство на герметичные теплую .и холодную полости, соединенные одна с другой через регенератор, и клапаны впуска и выпуска жидкости, расположенные на торце холодного конца цилиндра, отличающийся тем, что, с целью повышения экономичности и надежности, холодный конец цилиндра заключен в охлаждающую рубашку, подключенную к

внутренней полости цилиндра через клапан выпуска жидкости, а регенератор выполнен в виде примыкаюшего к наружной поверхности цилиндра блока, в котором размещен змеевик, сообщающийся с охлаждающей рубашкой для подачи жидкости к потребителю.

5 S