Трубопровод-насос

(56) Авторское свидетельство СССРМ 1038569, кл. Г 04 В 47/06, 1982.(57) Использование: для водоподьемаконапорных локальных системах орои пастбищного водоснабжения. Сущизобретения. перегородки располождлине трубообразного корпуса и в ниновлены .последовательно чередую в низшения ность ны по х уста- щиеся Изобретение относится к насосам с тепловым приводом и может быть использовано для водоподъема в низконапорных локальных системах орошения и пастбищного водоснабжения.Известна гелионагревательная система, содержащая гелиоиспаритель, расположенный над ним бачок-дозатор . и находящийся под ними конденсатор, сообщенный подводящим трубопроводом с гелиоиспарителем, а отводящим трубопроводом через конденсатосборник и обратный клапан - с бачком-дозатором. Конденсатор выполнен в виде насоса с отдельной мембранной герметичной газовой полостью и снабжен дополнительным обратным клапаном, установленным в отводящем трубопроводе конденсатора, а верхние точки гелиоиспарителя и бачка-дозатора сообщены дополнительным трубопроводом.Недостатком этой системы является сложность конструкции и низкая проиэвоГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) 15 Г 04 В 19/24, 43/12, Г 17 О 1/12 впускные клапаны. Упругоэластичный элемент закреплен между перегородками с образованием приводной камеры со стенкой корпуса и рабочей камеры - в полости размещения клапанов. Приводная камера заполнена термочувствительным рабочимтелом. Упруго-,.эластичная стенка закреплена на внутренней стенке корпуса с образованием герметичных отсеков приводной камеры, расположенных последовательно по длине трубопровода. Упругоэластичньй элемент выполнен трубчатым или в виде двух пластин, расположенных параллельно, .2 з,п. ф-лы, 5 ил. дительность при работе на энергии изменяющейся во времени температуры среды, окружающей ее.Известен объемный волновой насос, содержащий приводну 1 о и рабочую камеру,имеющие общую неподвижну 1 о и подвиж- СОную жесткие стенки. Подвижная стенка ка- (Дмеры приводного устройства выполнена в двиде теплообменника, частично заполнен- рного термочувствительным рабочим телом.Полость теплообменника соединена с полостью камеры приводного устройства отверстиями. К рабочей камере со сторонынеподвижной стенки подсоединены напорный и всасывающий трубопроводы с соо ветствующими клапанами,Недостаток насоса - сложность его конструкции и низкая производительность прииспользовании для его привода тепловойэнергии.Наиболее близким по технической сущности к заявленному устройству являетсядиафрагменный насос, содержащий корпус,перегородки, расположенные по длине корпуса с установленными в них последовательно-чередующимися впускными ивыпускными клапанами, эластичный элемент, закрепленный между перегородкамис образованием приводной камеры со стен. кой корпуса и рабочей камеры в полости.размещения клапанов. Причем приводнаякамера посредством трубопровода гидравлически связана с гидропульсатором, а врабочей камере установлена перфорированная опорная труба,Наличие опорной трубы в рабочей каме 20 30 35 выполнен трубчатым или в виде двух пластин, расположенных параллельно.Выполнение упругоэластичной стенки, 40 45 50 ре ограничивает ее рабочий объем, подача перекачиваемой жйдкости и из рабочей камеры через отверстия в этой трубе приводит к-йепрбизводительным потерям энергии, а размещение приводного устройства вне приводной камеры-и наличие трубопровода, подсоединяющего его к приводйой камере, увеличивает ее непроизводительный объем, в котором теряется энергия при изменении давления газа. Этов совокупностиснижаетпроизводительность насоса,Недостаток насоса - его низкая производительность при использовании для его привода тепловой энергии.Цель достигается тем, что упругоэластичная стенка закреплена на внутренней стенке корпуса с образованием герметичных отсеков. приводной камеры, заполненной термочувствительным рабочим телом,причем отсеки приводной камеры расположены последовательно по длине трубопровода Кроме того, упругоэластичный элемент закрепленной на внутренней стенке корпуса с образованием герметичных отсеков приводной камеры, является необходимым условием для обеспеченйя требуемого изменения давления в отсеках, обеспечивающего достижение поставленной цели.Заполнение отсеков приводной камеры термочувствительным рабочим телом обеспечивает изменение их объема с изменением температуры рабочего тела и исключает непроизводительные затраты энергии на изменение давления в дополнительных емкостях, Расположение отсеков последовательно по длине трубопровода позволяет последовательно по длине трубопровода изменять температуру рабочего тела в них также в зависимости от температуры перекачиваемой жидкости, а следовательно, аналогично изменять объемы приводной камеры, чем приводить в действие рабочую камеру, а в результате повысить производительность насоса.Выполнение упругоэластичного элемента трубчатым дает возможность повы-сить производительность трубопровода - насоса при равномерном по поверхности трубопровода теплообмене с окружающей средой, а в виде двух пластин - при неравномерном теплообмене по периметру трубопровода, а также - расширяет возможности регулирования давления в рабочей камере, что позволяет расширить диапазон, в пределах которого возможно достижение поставленной цели.На фиг.1 приводится трубопровод-насос при положении упругоэластичной стенки с охлажденным рабочим телом, поперечный разрез; на фиг.2 - то же, при.подогретом рабочем теле; на фиг.3 - разрез А-А на фиг,1 (при упругоэластичной стенке, выполненной по всему периметру корпуса насоса); на фиг.4 - то же, при упруго-эластичной стенке, охватывающей половину . периметра при охлажденном рабочем теле; на фиг.5 - то же, при нагретомрабочем теле.Трубопровод-насос содержит трубообразный корпус 1, стенка 2 которого образует герметичную приводную камеру 3 с упруго- эластичной стенкой 4, которая через интервал по длине корпуса 1 закреплена на внутренней его стенке с образованием герметичных отсеков камеры 3. Стенка 4 и торцовые жесткие перегородки 5 образуют рабочую камеру б, Одна торцовая перегородка 5 имеет обратный клапан 7, а вторая - клапан 8, Клапаны 7 и 8 выполнены пропускающими жидкость 9 в корпусе 1 в одном направлении, Приводные камеры 3, заполненные термочувствительным рабочим те-.лом 10, имеют трубки 11 с вентилями.Внешняя поверхность стенки 2 выполнена поглощающей солнечные лучи, например, имеющей черный цвет. В случае перекачивания жидкости без изменения ее температуры упругоэластйчная стенка 4 выполнена теплоизолирующей, а для перекачивания с изменением ее температуры - теплопроводной. Упругоэластичная стенка 4 может охватывать также частично стенку 2 корпуса 1 по ее периметру, как показано на фиг,4 и 5.Трубопровод-насос работает следующим образом.При изменении температуры воздухаили интенсивности солнечного облучения 5 стенки 2 она изменяет свою температуру,при этом изменяется температура термочувствительного рабочего тела 10, например, водного раствора аммиака, в отсеках приводной камеры 3. Так, при нагревании рабочего тела 10, его обьем и давление увеличиваются, соответственно возрастаетобьем отсеков приводной камеры 3. Приэтом давление тела 10 передают через упруго-эластичную стенку 4 на перекачиваемуюжидкость 9, которую выдавливают через 5клапан 8 в отводящий трубопровод потребителю. При уменьшении температуры сре. ды; в которой находится корпус 1, или егооблучения лучами. солнца, температурастенки 2 и рабочего тела уменьшается, давление тела 10 падает и объем отсеков приводной камеры 3 сокращается. В результатедавление в рабочей камере 6 падаети жидкость через клапан 7 всасывается в камеру6 из подводящего трубопровода. При возрастании температуры рабочего тела происходит снова процесс нагнетания и т.д.Температура воздуха и интенсивностьсолнечной радиации непрерывно изменяются во времени. В годовом и суточном раэрезе существуют определенные циклыизменения температур во времени, на которые накладываются вероятностные изменения температур, зависящих от целого рядаобстоятельств. Такое изменение температуры воздуха и солнечной радиации во времени, носящее в осреднении циклическийхарактер, является повсеместно распространенным и имеющим энергетический потенциал, приемлемый для практического 30использования для удовлетворения нуждпотребителей в целом ряде случаев, особенно при отсутствии других видов энергии.Подбором содержания аммиака в еговодном растворе можно в достаточно широких пределах подобрать такой диапазон изменения давления в отсеках приводнойкамеры 3, который обеспечил бы требуемыйнапор нагнетания и всасывания в рабочейкамере 6 в пределах энергетических возможностей источника, Так, при содержаниив каждом грамме. раствора Я = 0,350 г амми-ака, которым заполнена приводная камера3, при температуре рабочего тела 10, равной, например, в ночные часы 10 С,давление в приводной камере 3 будет равно около0,8 атм, Близкое к этому давление будет врабочей камере 6. В этом случае может бытьосуществлено всасывание воды в рабочуюкамеру 6 на высоту до 2 метров. Если днем 50температура рабочего тела 10 достигнет,30 С, то на высоту 5 метров можно поднятьна каждый 1 г раствора объем водыЯ - Ьф-Р-Р - р55где Р - давление,Р, - атмосФерное давление,р-удельная плотность аммиака при Ро = 1 атм иТ = 30 С; Я 1 - содержание аммиака в 1 траствора при Р = 1,5 атм и Т = 30 С,В рассматриваемом случае0,3 О - 0,3321,01 1й 17,5 см /г. (2) Отсюда следует, что если в отсеках приводной камеры 3 при температуре 10 С содержится 50 литров водного аммиака, то при температуре 30 С при достаточно малой силе упругости стенки 4 приводная камера 3 будет иметь обьем при давлении в ней 1,5.атмЯп = 50 + 17,5 50 = 925 литров(3) Из соотношения (3) следует, что в этом случае объем рабочей камеры увеличится на обьемЯр = 925 - 50 = 875 литров,т,е. 875 литров воды могут быть подняты на высоту до 5 метров.При уменьшении температуры воздуха в следующую ночь до 15 С начнется процесс всасывания, В случае, если перекачивается подземная вода, имеющая температуру порядка 8 ОС, и стенка 4 выполнена теплопроводной, то произойдет дальнейшее охлаждение рабочего тела 10, при достижении температуры которым в 10 С стенка 4 возвращается в первоначальное положение, а следовательно, и всасывание 875 литров воды в рабочую камеру 6 при условии, что общий объем рабочей камеры позволяет такое изменение своего обьема. Затем процессы повторяются с изменением температуры во времени рабочего тела 10 под тепловым воздействием окружающей его среды.Выполнение стенки 4 упругоэластичной позволяет регулировать давление в рабочей камере по зависимостиРп+Ру = Рр, (4) где Рп-давление рабочего тела 10 на стенку 4 со стороны приводной камеры; Ру - давление сил упругости стенки 4, направленные против давления Рп при растянутой стенке 4; Рр - давление в рабочей камере 6.Так как значение Ру зависит от степени растяжения стенки 4, то подбором значения Ру можно обеспечить процесс всасывания при изменениях Рп в пределах выше атмосферного давления.В случае выполнения стенки 4, охватывающей часть корпуса 1 по его периметру, как это показано на фиг.4 и 5, значение меняет свой знак в вогнутом полокении стечки 4. Это расширяет возможности регулирования давления в рабочей камере 6 с помощью сил упругости стенки 4.Заправку отсеков камеры 3 осуществляют через трубки 11 с вентилем,При отсутствии необходимости в водоподьеме заявляемый трубопровод-насосможно испольэовать для провода жидкости с одном направлении, как трубопровод. Для этого удаляют рабочее тело 10 из отсеков камеры 3 через трубки 11.Изобретение целесообразно использовать в системах низконапорного водоснабжения и орошения прежде всего в случаях отсутствия других"источников энергии или удаленности от них. Оно является экологически чистым по источнику энергии, который является возобновляемым, В случае утечки аммиака из приводной камеры в рабочую камеру при использований воды на орошение, негативные экологические последствия также практически исключаются, так как аммиак является удобрением, широко используемым в этом качестве в сельском .хозяйстве.Существенным преимуществом изобретения является также подача воды при высокйх температурах воздуха для локального подпочвенного орошения, когда растения испытывают недостаток воды в ней.Формула изобретения 1. Трубопровод-насос, содержащий трубообразный корпус, перегородки, расположенные по длине корпуса сустановленными в них последовательно-чередующимися опускными и выпускными клапанами, упругоэластичный элемент, закрепленный меж ду перегородками с образованиемприводной камеры со стенкой корпуса и рабочей камеры - в полости размещения клапанов, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения производительности при ис пользовании для привода тепловой энергии, приводная камера заполнена термочувствительным рабочим телом; а упругоэластичная стенка закреплена на внутренней стенке корпуса с образованием 15 герметичных отсеков приводной камеры,расположенных последовательно по длине трубопровода.2. Трубопровод-насос по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что упругоэластичныйэлемент выполнен трубчатым.3. Трубопровод-насос по п.1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что упругоэластичный 25 элемент выполнен в виде двух пластин, расположенных параллельно.1783148 А-А Составитель Э.КоваленкоТехред М.Моргентал Корректор А,Козориз Редактор А.Пупряк Зэка Тираж Подписноеенного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С 13035. Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 НИИПИ Го Про одственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина. 101