Гидропневмоаккумулятор Советский патент 1982 года по МПК F15B1/24 F28D15/02 

Изобретение относится к машино строительной гидравлике и может быть использовано в .гидросистемах закрытого типа -различных гидроцифрованных машин.

Наиболее близким к изобретению является гидропневмоаккумулятор, содержёиций корпус с- патрубками подвода и отвода жидкости, частично погруженную в корпус тепловую трубу, частично заполненную легкокипя;щей жидкостью, и разделитель сред с упругим элементом, отделяющим жидкостную полость аккумулятора от газовой l .

Недостатком известного устройства является относительно малый КПД.

Целью изобретения является повышение КПД. ,

Цель достигается тем, что тепловая труба размещена в жидкостной полости, часть тепловой-трубы, размещенная вне корпуса, соединена с газовой полостью аккумулятора трубопроводом, в котором установлены параллельно подключенные обратный клапан и дроссель, при этом патрубок подвода жидкости размещен в погруженной, в жидкостную полость части тепловой грубы.

Кроме того, в гидропневмоаккумуляторе с целью повышения надежности , и: технологичности изготовления раз-делитель сред выполнен в в.иде поршня, а его упругий элемент - в виде газонаполненного торообразного уплотнителя. .

На фиг. 1 изображен гидропневгоаккумулятор, продольный разрез;

10 на фиг. 2 - узел I на фиг. 1.

Устройство содержит корпус 1, в котором установлена тепловая труба 2. В последней вмонтирован патрубок подвода 3 жидкости. На одном

15 уровне с последним на корпусе 1 размещен патрубок отвода 4 жидкости, к которому подключена гидросистема (не показана), включающая испблнительные механизмы в виде, например,

20 гидроцилиндров или других устройств, требующих для своей работы на режиме всасывания одного объема гидрожидкости, а на режиме вытеснения - другого. Гидропневмоаккумулятор закольцован в. гидросистеме через патрубок подвода 3 жидкости, в нижней части корпуса 1 размещен поршень 5, который отделяет жидкость в жидкостной полости б от неконденсирующегося газа

30 в газовой полости 7. В погруженной в жидкостную полость 6 части трубы 2 имеется кольцевая полость 8, в которой помещена легкокипящая жидкость, заполняющая кольцевую полост 8 до примерно верхней части корпуса Со стороны наружного конца тепловой трубы 2 имеется конденсационная полость 9, в которой находится смесь паров легкокипящей жидкости и некон денсирующегося газа. Конденсационная полость 9 соединена с газовой тюлостью 7 корпуса 1 трубопроводом flO. В последнем установлены параллельно подключенное обратный клапан 11и дроссель 12. Поршень 5 снабжен газонаполненным торообразншл уплотнителем 13, Для наполнения последнего газом предназначен вентиль 14 (см. фи г. 2). Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии дроссель 12закрыт, легкокипящая жидкость в кольцевой полости 8 находится в конденсированном состоянии, а давл ние пара в конденсационной полости находится на уровне, например, 0,1 МПа. В это же время давление неконденсирующегося газа в газовой полости 7, установленное егь закачкой, составляет 0,2-0,25 МПа. О ратный клапан 11 под действием раз ности указанных давлений находится в з акрытом положении. В начале работы гидросистемы насос подает в систему столько же жидкости через патрубок 4, сколько ее подводится к патрубку 3. Поэтому поршень 5 ос танется в неподвижном состоянии. В этом режиме работы гидросистемы жид кость перемещается по контуру с ограниченной поверхностью теплоотдачи и поэтому интенсивно нагревается. После ее разогрева открывается дроссель, 12. При подключении в работу гидроцилиндроБ, потребляю щих при рабочем ходе одно количест во, жидкости, а при возврате в исходное положение - другое, поршень 5 начинает перемещаться в ту или иную сторону. Нагретая жидкость, поступая в корпус 1 по патрубку по вода 3, отдает тепло легкокипящей жидкости в кольцевой полости В, затем омывает снаружи тепловую тру бу 2, способствуя тем самым инте 1сивному разогреву И испарению легк кипящей жидкости.пары легкокипящей жидкости попадают в конденсационную полость 9. При этом в последней да ление поднимается до 0,2-0,3 МПа. При возросшем давлении объем жидкости в жидкостной полости 6 умеН1 ется вследствие работы гидроцилинд ров гидросистемы в режиме повышенного расхода жидкости. Поршень 5 перемещается вверх. Этому его движению способствует повьпиенноо далч ние конденсационной полости 9, передающееся неконденсирующемуся газу в газовой полости 7 через открытый обратный клапан 11. Благодаря соединению полостей 7 и 9 часть пара соприкасается с более холодными стенками конденсирующей полости 9 и конденсируется с соответствующей теплоотдачей. При перемещении поршня 5 вверх объем пара в конденсационной полости 9 пропорционально увеличивается. Это приводит к уменьшению давления в конденсационной полости 9 и в кольцевой полости 8. При этом жидкость в кольцевой полости 8 оказывается перегретой по отношению к пару, давление которого упало. Поэтому жидкость в кольцевой полости 8 интенсивно отбирает тепло от жидкости в корпусе 1. Когда наступает режим работы гидросистемы, при котором D корпусе 1 количество жидкости поступает больше чем ее откачивает насос, поршень 5 опускается вниз, сжимая в газовой полости 7 неконденсирующийся газ . Обратный клапан 11 закрывается и газ поступает в конденсационную полость 9 через дроссель 12. При этом температура газа за. счет дроссельного эффекта за дросселем 12 снижается. Таким образом тепло, которое воспринял неконденсирующийся газ через днище поршня 5 расходуется на совершение внешней работы (дроссель-эффект). Охлажденный газ, поступая в конденсационную полость 9, вызывает дополнительную конденсацию пара и таким образом интенсификацию процесса теплообмена. Этому же способствует возрастание давления в конденсационной полости 9, которое как и объем пара возвращается к исходному значению. Использование колебания объема жидкости в корпусе 1 для соответствующего изменения объема и давления газа в газовой полости 7 путем соединения полостей и 9 трубопроводом 10 превращает тепловую трубу 2 в гидрорегулируемую, а процесс тепломассопереноса из установившегося в динамичный, интенсифицирует фазовые превращения теплоносителя. Тепло, воспринятое от жидкости, совершает полезную работу, обеспечивая полезный подпор на входе в насос, исключая тем самым условия возникновения кавитации перед насосом. В предлагаемом устройстве потенциальная энергия поднятого на определенную высоту рабочего оборудования, обеспечивающего опускание поршня 5 , преобразуется в энергию сжатия неконденсирующегося гааа и частично запасается в части сконденсировавшегося в конденсационной полости 9 пара. Указанное аккумулирование энер-гии повышает энергетический КПД гид фицированной машины. Для гидросистемы закрытого типа не требуется наличия компрессора, который необходим для создания подпора перед насосом в системах открытого типа. Замкнутая система поддува с фазовыми превращениями вещества на основе утилизации тепла жидкости обеспечивает почти постоян ную величину подопора при движениях поршня 5. Наличие торообразного уплотнител 13,заполняемого газом через вентил 14,позволяет использовать корпус 1 без обработки его внутренней поверх ности, что повышает надежность и технологичность устройства. После окончания работы дроссель 12 закрывается. В холодное время года, по мере охлаждения жидкости, давление в конденсационной полости 9 падает, а давление в газовой полости 7 всегда остается избыточным. Поэтому пуск гидросистемы всегда обеспечен. После этого, как температура жидкости достигает 320-330 К и объем продолжает расти (что свидельствует о невозможности теплоотвода теплово трубой 2),, открывается дро,ссель 12 и большая часть тепла превращается в полезную работу по перекачке жидкости в описанной последователь,ности. Применение предлагаемого устройства в закрытых гидросистемах позволит использовать компрессор для создания избыточного давления подпора, утилизовать теплоту рабочего процесса и повысить надежность и технологичность конструкции. Формула изобретения 1.Гидропневмоаккумулятор, содержащий корпус с патрубками подвода и отвода жидкости, частично погруженную в корпус тепловую трубу, частично заполненную легкокипящей жидкостью, и разделитель сред с упругим элементом, отделяющим жидкостную полость аккумулятора от газовой, о тл и ч ающи и с я тем, что,с целью повышения КПД, тепловая труба размещена в жидкостной полости, часть тепловой трубы, размещенная вне корпуса, соединена с газовой полостью аккумулятора трубопроводом, в котором установлены параллельно подключенные обратный клапан к дроссель, при патрубок подвода жидкости размацен в погруженной в жидкостную полость части тепловой трубы. 2.Гидропневмоаккумулятор по П.1, отличающийся тем, что, с целью повьшения надежности и технологичности изготовления,- аз делитель сред выполнен в виде пЪршня, а его упругий элемент - в виде газо- . наполненного горообразного уплотнения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР по заявке 2797206/06, кл. F 15 В 1/02, 1979.