Термомеханический насос

(59 4 Г 04 В 15 08 19 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ нное объединени ф. Голубцов во СССР08, 1982. 00 ОО ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ(54) (57) ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКИЙ НАСОС по авт. св.1151710, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности путем снижения инерционности работы, клапаны перепуска установлены в поршнях обоих цилиндров с возможностью поочередного открытия при нахождении поршней в крайнем верхнем и крайнем нижнем положениях.Изобретение относится к энергетике и может быть использовано для перекачивания и повышения давления жидкостей и является усовершенствованием известного насоса по авт, св.1151710.Цель изобретения - повышение эффективности работы насоса путем снижения его инерционности.На фиг. 1 схематично показан термомеханический насос; на фиг. 2 - диаграмма изменения давления Р в полостях насоса по времени 1.Термомеханический насос содержит единый корпус 1 с теплым 2 и холодным 3 цилиндрами, поршни 4 и 5, жестко связанные между собой единым штоком 6, уплотнение 7 и 8, испарители 9 и 10 (зоны подвода тепла), рекуперативный теплообменник 11, конденсаторы 12 и 13 (зоны отвода тепла), всасывающие 14 и 15 и нагнетательные 16 и 17 клапаны, аккумуляторы энергии, например пружины 18 и 19, перепускные клапаны 20 - 23, размещенные соответственно в поршнях 4 и 5 теплого цилиндра и холодного цилиндра (соединительные каналы не обозначены). Цилиндр 3 и, соответственно, поршень 5 выполнены меньшего диаметра. Поршень 4 делит внутренний объем цилиндра 2 на две полости А и С и, соответственно, поршень 5 делит внутренний объем цилиндра 3 на полости В и Д,Насос работает следующим образом.К теплому цилиндру 2 тепло подводят в испарителях 9 и 10 и поддерживают его при температуре выше, чем температура кипения перекачиваемой жидкости при давлении нагнетания, а от холодного цилиндра 3 тепло отводят в конденсаторах 12 и 13 и поддерживают при температуре ниже температуры конденсации жидкости при давлении всасывания. Происходящие в насосе процессы начинают рассматривать с положения поршней 4 и 5 в крайнем верхнем положении (фиг. 1). В этом положении клапаны 20 и 23 перепуска открыты, поэтому давление во всех полостях насоса одинаковое. Пружина 18 находится в свободном состоянии, а пружина 19 - в сжатом состоянии. Под действием силы со стороны сжатой пружины 19 вытеснители начинают двигаться вниз, клапаны 20 и 23 закрываются. Часть перекачиваемой жидкости из полости В перемещается через рекуперативный теплообменник 11 в полость А, где,получая тепло, она испаряется. Давление в связанных между собой полостях А и Б быстро растет, так как удельный объем образовавшегося газа больше удельного объема жидкости, В это же время газ из полости С перемещается поршнем 4 через рекуперативный теплообменник 11 в холодную полость Д, где в результате отвода тепла он конденсируется. В результате этого давление в полостях С и Д быстро снижается.50 55 5 10 15 20 25 Зо З 5 40 45 Таким образом, после закрытия клапанов 20 и 23 на поршни начинает действовать сила от разности давлений в полос. тях А и С цилиндра 2 и в полостях В и Д цилиндра 3. Так как цилиндр 2 относительно большего диаметра, то результирующая сила направлена сверху вниз, т.е. поршни в дальнейшем перемещаются вниз под действием этой силы, причем величина этой силы по мере движения поршней увеличиваться до тех пор, пока в полостях А и В не будет достигнуто давление нагнетания, а в полостях С и Д давление не снизится до давления всасывания. После достижения в полостях А и В давления нагнетания открывается клапан 16, и перекачиваемая жидкость поступает в трубопровод (не показан). По достижении. давления всасывания в полостях С и Д начинается процесс всасывания жидкости через клапан 15. При подходе поршней к нижней мертвой точке пружина 18 сжимается, открываются клапаны 21 и 22 перепуска и за счет перетечки газа между полостями А и С через клапан 21 и перетечки жидкости между полостями Д и В через клапан 22 давление во всех полостях насоса быстро выравнивается. При этом закрываются нагнетательный 16 и всасывающий 15 клапаны. После выравнивания давления происходит реверсивное движение поршней вверх под действием сжатой пружины, Перепускные клапаны 21 и 22 закрываются, часть перекачиваемой жидкости из полости Д перемещается в полость А, причем, получая тепло, она испаряется и в полость А поступает в виде газа. Давление в этих полостях быстро растет, на поршни начинают действовать силы, результирующая которых направлена снизу вверх. Эта сила обеспечивает движение поршней до верхней мертвой точки. Цикл замыкают процессы, происходящие по аналогии с описанными, только сжимается пружина 19, а перепуск газа и жидкости в соответсвующих цилиндрах происходит через перепускные клапаны 20 и 23.Пружины 18 и 19 рассчитываются из условия, что сила упругости каждой из них в сжатом состоянии должна быть достаточной для преодоления сил инерции покоя, силы тяжести поршней и штока, гидравлического сопротивления перемещаемой жидкости и силы трения уплотнений. Клапаны 20, 21 и 22, 23 выполняются подпружиненными для обеспечения посадки на седло при равенстве давлений с обеих сторон. Для пояснения работы насоса (фиг. 2) показан процесс изменения давления в насосе по времени. Штриховой линией показано изменениедавления в полостях С и Д (при движе1222884 Составитель И. Дикопов ТехредИ. Верес Ко рр е кто р Т. Колб Тираж 586 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4Редактор Н. БобковаЗаказ 1687/34 нии поршней вниз), а сплошной линией - вАиВ.Процесс а - б соответствует открытому положению перепускных клапанов 20 и 23, б - в иб - в - соответственно, повышение давления в полостях С и Д и снижение давления в А и В. Процессы в - г и в в г - соответственно, нагнетание и всасывание жидкости, г - д и г - д - выравнивание давления через перепускные клапаны 20 и 23, д - е соответствует открытому положению клапанов 21 и 22. Далее процессы происходят аналогично описанным. Расположение перепускных клапанов вобоих поршнях позволит существенно уменьшить инерционность насоса и повысить производительность. Действительно, если бы клапаны во втором поршне отсутствовали, то процесс снижения давления в сообщающихся полостях шел бы по штрихпунктир ной линии г - дфи г - д(фиг. 2).