Термический насос

(51) ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) ЗОБРЕТЕНИ ИСА ОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ АВТО(21) 4859223/29 Для эахолаживания открывают вентиль 17 и (22) 04.06,90 заполняют жидкостью цилиндр 2 через кла- (46) 07.04.93, Бюл, М 13 пан 3, а охлаждающую рубашку 10 через (71) Омское научно-производственное объе- клапан б, После окончания захолаживания динение микрокриогенной техники вентиль 17 закрывают и с испарителя 12 (72) В.А.Слободянюк снимают теплоиэолирующую рубашку 18, (56) Авторское свидетельство СССР открывая доступ теплоокружающей среды к В 495449, кл. Г 04 В 15/08, 1975. испарителю 12, где жидкость закипает и испаряется, а в цилиндре 2 повышается давле- (54) ТЕРМИЧЕСКИЙ НАСОС . ние, под действием которого происходит (57) Изобретение относится к криогенной вытеснение жидкости через клапан б в охлаж- технике и может быть использовано для пе- дающую рубашку 10 и через трубопровод рекачивания криогенных жидкостей. Цель - 11 к потребителю, После этого пар дроссеупрощение конструкции и повышение на- лируется.через клапан 7 и дроссель 8, понидежности. Термический насос содержит жая давление и температуру в цилиндре 2, корпус 1, испаритель 12 с вентилем 17, ци- а также происходит снижение температуры линдр 2 с образованием верхней теплой и из-за теплообмена с охлаждающей рубаш нижней холодной полостей, съемную теп- кой 10. В результате происходит эаполнелоизолчрующую рубашку 18, охватываю- ние цилиндра 2 и испарителя 12 жидкостью, М щую испаритель, выполненный в виде Далеепроцессповторяется,Останов работь 1. кольца, соосно установленного в верхней насоса происходит либо при открытии венчасти цилиндра с образованием эоны испа- тиля 17, либо надевая на испаритель 12 тепрения. Насос работает следующим образом. лоизолирующую рубашку 18. 1 ил.Юг1807231 20 25 30 35 40 45 50 55 Изобретение оносится к криогенной технике и может быть использовано для повышения давления и перекачивания сжиженных газов,Целью изобретения является повышение эксплуатационной надежности и упро-щение конструкции.На чертеже изображена принципиальная схема термического насоса,Термический насос содержит теплоизолированный корпус 1 с размещенными внем теплой "А" и холодной "Б" полостями,открытый в верхней части цилиндра 2. Вхолодной полости "Б" цилиндра 2 размещенклапан 3 впуска жидкости, к которому подключен канал 4 подвода жидкости, соединенный с сосудом 5, клапан б выпускажидкости и дополнительный клапан выпуска 7 малой пропускной способности, что показано гидравлическим сопротивлением 8, подключенным к нагнетательному трубопроводу 9. Нагнетательный трубопровод 9 можетбыть подключен, например, к паровой зоне или испарителям подъема давления (условно не показано) опорожняемого сосуда 5. Клапан б выпуска жидкости соединяет полость "Б" цилиндра 2 с охлаждающей рубашкой 10 и трубопроводом 11 отвода жидкости. Теплая "А" полость снабжена испарителем 12, выполненным, например, в виде цилиндра, герметично соединенного с теплой "А" полостью цилиндра 2 таким образом, что ее кромка 13 выступает под нижней торцовой поверхностью 14 испарителя 12, образуя с верхней торцовой поверхностью 15 испарителя 12 зазор "Н" и зону испарения "В", Наивысшая точка испарителя 12 нагнетательным трубопроводом 16 и регулируемым гидравлическим сопротивлением, например, вентилем 17, соединена, например, с атмосферой или паровой зоной сосуда 5, э испаритель 10 и полость "А" цилиндра 2 могут быть теплоизолированы съемной теплоизолирующей рубашкой 18.Работу насоса можно представить в виде четырех этапов: захолаживание, пуск, установившийся режим, останов. Захолаживание, В исходном положении вентиль 17 и клапаны 3, 6, 7 закрыты, а теплоизолирующая рубашка 18 закреплена на испарителе 12.Открывая вентиль 17, соединяют внутренние полости цилиндра и испарителя 12 через трубопровод с атмосферой или паровой зоной сосуда 5. При увеличении дэвления в сосуде 5, например, с помощью испарителей подъема давления (условно не показана), из которого жидкость должна быть откачена, до давления впуска, клапан 3 открывается и жидкость по трубопроводу 4 поступает в цилиндр 2 и через клапан 6 в охлаждающую рубашку 10. Постепенно охлаждающая рубашка 10 и цилиндр 2 с испарителем 12 заполняются жидкостью, а образовавшийся в процессе захолаживания пар отводится из цилиндра 2 и испарителя 12 через вентиль 17 и трубопровод 16 в атмосферу или в паровую зону сосуда 5, а из охлаждающей рубашки 10 по трубопроводу 11.Процесс захолаживания заканчивается. когда цилиндр 2, испаритель 12, охлаждающая рубашка 10 полностью заполнены жидкостью,Пуск. По окончании процесса заколаживания, о чем можно судить по времени процесса захолаживания, определяемом экспериментально,и по появлению устойчивой струи жидкости из трубопровода 16, вентиль 17 закрывают, при этом клапан 3 закрывается, и снимают с испарителя 12 теплоизолирующую рубашку 18, давая доступ теплу от окружающей среды, например, атмосферы к испарителю 12. Под действием тепла, поступающего к испарителю 12, происходит вскипэние жидкости в испарителе.Установившийся режим работы. Пар, образующийся над зеркалом жидкости при ее кипении, увеличивает давление в испарителе 12 и цилиндре 2. При этом происходит частичное вытеснение жидкости через клапан 7 в паровую зону сосуда 5 или испарители подъема давления сосуда 5 (условно не показано) по трубопроводу 11. Когда давление в испарителе 12 и цилиндре 2 увеличится до давления нагнетания, клапан выпуска б открывается и зеркало жидкости паром вытесняется из цилиндра 2 через клапан выпуска 6 в охлаждающую рубашку 10 и из нее в трубопровод 11 отвода жидкости. Клапан 6 закрывается и пар, заполняющий цилиндр 2 через клапан 7 под перепадом давлений, равным разности давлений нагнетания и давления в паровой зоне сосуда 5, дросселируется до тех пор, пока вся жидкость в зоне "В" испарителя 12 не испарится. После испарения всей жидкости в испарителе 12.при дросселировании газа в цилиндре 2 происходит частичное его ожижение, уменьшение температуры и давления до давления всасывания, Клапан 3 открывается и жидкость из сосуда 5 поступает в цилиндр 2. При этом происходит дальнейшая конденсация паоа в цилиндре 2, чему способствуют охлаждающая рубашка 10 и жидкость, поступающая в цилиндр 2 через клапан 3, Это привалит к лэльнейшему падению давления в цилиндр 2 и зэпол1807231 Составитель В. СлободянюкТехред М.Моргентал КорректорМ. Петрова Редактор Н. Козлова Заказ 1368 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина. 101 нению его и испарителя 12 жидкостью. Заполнение испарителя 12 жидкостью происходит иэ цилиндра 2 через зазор "Н", После заполнения цилиндра 2 и испарителя 12 жидкостью процесс повторяется.Останов, Прекращают процесс нагнетания жидкости, открывая вентиль 17 или надевая на испаритель 12 теплоизолирующую рубацку 18, или понижая давление в резервуаре 5. Останов процесса нагнетания также происходит автоматически при увеличении давления в трубопроводе 11 отвода жидкости до критического давления насыщения паров.Ф о р мул а изобретения Термический наСос, содержащий корпус, испаритель, цилиндр с каналами подвода и отвода жидкости с образованием верхней теплой и нижней холодной поло стей, последняя размещена в охлаждающей рубашке и сообщена с ней посредством выпускного клапана, а также нагнетательный трубопровод с установленным в нем регули руемым гидравлическим сопротивлением.о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности и упрощения конструкции, насос снабжен съемной теплоизолирующей рубашкой, охватывающей 10 испаритель, последний выполнен в видекольца, соосно установленного в верхней части цилиндра с образованием между верхними кромками цилиндра и испарителя эа зора и зоны испарения, при этом в холоднойполости цилиндра установлен дополнительный выпускной клапан и нагнетательный трубопровод,