Насос с тепловым приводом

Насос с тепловым приводом

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к насостроёнию и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства и при работе в условиях невесомости. Насос с тепловым приводом содержит корпус, гибкий разделитель, выполненный в виде сильфона, образующий приводную и насосную камеры, стержень-испаритель, имеющий охлаждаемую стенку, в котором установлена тепловая труба, электронагреватель, магнит, установленный на стержне-испарителе, магнитолровод, размещенный в центральной части гибкого разделителя, всасывающий и нагнетательный клапаны. При подводе тепла к тепловой трубе электронагревателем часть тепла идет на испарение легкокипящей жидкости на стержне-испарителе, при этом в приводной камере повышается давление паров и при определенном перепаде давлений между приводной и насосной камерами разрывается контакт между магнитом стержня-испарителя и магнитопроводом центральной части гибкого разделителя и происходит нагнетание через клапан. После отключения электронагревателя в приводной камере уменьшается давление и происходит всасывание через клапан. Изобретение расширяет функциональные возможности и повышает эффективность работы за счет упрощения запуска и стабильности воспроизведения циклов. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.слсVI^ юИзобретение относится к насосостроению, в частности к насосам с тепловым приводом, и может найти применение в различных областях народного хозяйства для прокачивания предварительно подогретых текучих сред. •''^Известны насосы с тепловым приводом, содержащие корпус, в котором с образованием приводной и насосной камер установлен гибкий разделитель, а в приводной камере, заполненной легкокипящей средой, установлены нагреватель и холодильник. Работа этих насосов основана на использовании разности тепла перекачиваемых сред или перекачиваемой жидкости и окружающей среды.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 F 04 В 43/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4799893/29 (22) 06,03.90 (46) 23,02.92. Бюл. N 7 (71) Красноярский институт космической техники (завод-ВТУЗ) (72) А.С.Астафуров, Ю.M.ÃoëoaàíoB, О.В.3агар, В.Э.Иванов, Ю.К.Исаичев, М.В.Краев, B.Â.Íèêèòèí и Н.Н,Чернобаев ° (53) 621.658(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1177532, кл. Е 04 В 17/04, F 04 В 43/00, 1985.

Авторское свидетельство СССР №

1139884, кл. F 04 В 19/24, F 04 В43/00, F 03 G 7/06, 1985. (54) НАСОС С ТЕПЛОВЫМ ПРИВОДОМ (57) Изобретение относится к насостроению и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства и при работе в условиях невесомости. Насос с тепловым приводом содержит корпус, гибкий разделитель, выполненный в виде сильфона, образующий приводную и насосную камеры, стержень-испаритель, имеющий охлаждаеИзобретение относится к насосостроению, в частности к насосам с тепловым приводом, и может найти применение в различных областях народного хозяйства для прокачивания предварительно подогретых текучих сред..

Известны насосы с тепловым приводом, содержащие корпус. в котором с образова„„ Ц„„1714191 А1 мую стенку, в котором установлена тепловая труба, электронагреватель, магнит, устаHQBëåííûé на стержне-испарителе, магнитопровод, размещенный в центральной части гибкого разделителя; всасывающий и нагнетательный клапаны. При подводе тепла к тепловой трубе электронагревателем часть тепла идет на испарение легкокипящей жидкости на стержне-испарителе, при этом в приводной камере повышается давление паров и при определенном перепаде давлений между приводной и насосной камерами разрывается контакт между магнитом стержня-испарителя и магнитопроводом центральной части гибкого разделителя и происходит нагнетание через клапан. После отключения электронагревателя в приводной камере уменьшается давление и происходит всасывание через клапан. Изобретение расширяет функциональные возможности и повышает эффективность работы за счет упрощения запуска и стабильности воспроизведения циклов. 1 з,п. ф-лы, 1 ил. нием приводной и насосной камер установлен гибкий разделитель, а в приводной камере, заполненной легкокипящей средой, установлены нагреватель и холодильник.

Работа этих насосов основана на использовании разности тепла перекачиваемых сред или перекачиваемой жидкости и окружающей среды.

1714191

Недостатком указанных насосов является невозможность работы в условиях невесомости.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является насос с тепловым приводом, содержащий корпус, в котором с образованием приводной и насосной камер установлен гибкий разделитель, а в приводной камере, имеющей охлаждаемую стенку и частично заполненной легкокипящей приводной средой, размещен стержень-испаритель, закрепленный на центральной части разделителя, выполненного из материала с высокой теплопроводностью.

В известном насосе охлаждаемой частью является стенка, которая имеет ограниченные размеры и интенсивность теплоотвода, т.е, расход насоса мал, Причем конденсация легкокипящей жидкости происходит на холодной стенке и частично на стенках разделителя, откуда жидкость также стекает на холодную стенку, Поэтому насос может работать только в условиях воздействия гравитации. Для запуска такого насоса требуется система предварительного нагнетания или прокачивания горячей среды через рабочую камеру. В зависимости от температуры прокачиваемой жидкости и температуры окружающей среды ход центральной части гибкого разделителя различен, т.е. происходит нестабильное воспроизведение циклов, приводящее к переменному расходу за один цикл.

Недостатком данного насоса с тепловым приводом является невозможность работы насоса в условиях невесомости и, как следствие, низкая функциональная возможность насоса, а также переменный расход насоса за один цикл в зависимости от температуры прокачиваемой среды и температуры окружающей среды.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей насоса и повышение эффективности работы путем увеличения интенсивности теплообмена в приводной камере.

Цель достигается тем, что в насосе с тепловым приводом, содержащем корпус, в котором с образованием приводной, и насосной камер установлен гибкий разделитель с центральной частью, выполненной из материала с высокой теплопроводностью и, размещенный в приводной камере, частично заполненной легкокипящей средой, стержень-испаритель, выполненный из ка- пиллярно-пористого материала, стерженьиспаритель снабжен тепловой трубой, размещенной с образованием зоны испарения легкокипящей среды. В тепловой трубе установлен нагреватель. Стержень-испаритель снабжен постоянным магнитом и вставкой из магнитопроводящего материала, при этом магнит установлен в верхней части стержня-испарителя, а вставка — в центральной части гибкого разделителя.

На чертеже изображен насос с тепловым приводом, продольный разрез.

Насос содержит корпус 1, в котором с образованием приводной 2 и насосной 3 камер установлен гибкий разделитель, выполненный в виде сильфона 4. В приводной камере 2, частично заполненной легкокипящей приводной средой, тепловая труба 5, 5

1 0 пиллярно-пористого материала, образует зону испарения легкокипящей среды, Стержень-испаритель 6 содержит постоянный магнит 7. B тепловой трубе 5 установлен электронагреватель 8, Центральная часть 9 гибкого разделителя (сильфона 4) выполнена из материала с высокой теплопроводностью и снабжена постоянным магнитом 10.

Насосная камера 3 снабжена-всасывающим

11 и нагнетательным 12 клапанами, Корпус

1 снаружи изолирован теплоизоляционным покрытием 13.

Насос работает следующим, образом, В первоначальный момент в приводной камере 2 создается разре>кение за счет того, что тепловая труба 5 отводит тепло в окружающуюю среду до тех пор, пОка температура капиллярно-пористого стержня-испарителя

6 не выравнивается с температурой окружающей среды и весь пар не сконденсируется

35 в камере и центральная часть гибкого разделителя не сядет на стержень-испаритель б (состояние насоса при этом изображено на правой половине чертежа). Выполнение охлаждаемой стенки в виде испарительной зоны тепловой трубы позволяет резко увеличить интенсивность охлаждения путем увеличения поверхности конденсаторной зоны тепловой трубы. Для регулирования теплоотброса от насоса используют регули40

45 руемую (в частности газорегулируемую) тепловую трубу, Установка охлаждаемой стенки (поверхности) внутри стержня-испарителя позволяет проводить процесс конденсации легкокипящей жидкости на

50 капиллярно-пористой структуре, что дает возможность насосу работать в условиях невесомости или любом расположении относительно сил гравитации, т,е. накопление

55 конденсата происходит в капиллярно-пористой структуре. Так как стержень-испаритель (стержень-конденсатор) расположен внутри гибкого разделителя и не касается стенок разделителя, конденсация на стенках разделителя практически отсутствует и

15 размещенная в стержне-испарителе 6 из ка1714191

20

35

50

55 конденсация происходит только на стержне-испарителе (стержне-конденсаторе), так как последний имеет самую низкую температуру, Для запуска насоса подводится тепло к тепловой трубе 5 электронагревателем 8, находящимся под теплоизоляцией 13 для уменьшения утечек тепла (с этой целью может использоваться также газорегулируемая тепловая труба). Часть тепла от нагревателя 8 сбрасывается в окружающую среду, а часть тепла идет на. испарение легкокипящей жидкости в стержнй-испарителе

6. В приводной камере 2 повышается давление паров, и при определенном перепаде давлений между приводной 2 и насосной 3 камерами разрывается контакт между центральной частью 9 разделителя 4 и стержнем-испарителем 6 (перепад давлений обеспечивается магнитной системой).

Установка на стержень-испаритель постоянного магнита, силовые линии которого замыкаются через вставку из магнитопроводящего материала, размещенную в центральной части гибкого разделителя (при подходе вставки к стержню-испарителю), обеспечивает стабильность воспроизведения циклов, т.е. контакт между центральной частью гибкого разделителя in стержнем-испарителем нарушается при определенном перепаде давления между приводной и насосной камерами, достаточном для достижения центральной частью гибкого разделителя верхней точки насоса. Магнитный элемент обеспечивает также. хороший контакт между высокотеплопроводной центральной частью гибкого разделителя и стержнем-испарителем, что уменьшает тепловое контактное сопротивление, следова тельно, улучшает процесс испарения и увеличивает расход насоса. В момент разрыва контакта электронагреватель 8 может быть отключен (положение насоса при этомизображено на левой половине чертежа).

Перепад давлений между приводной 2 и насосной 3 камерами (в момент нарушения контакта) обеспечивает вытеснение рабочей среды любой температуры через нагнетательный клапан 12. После отключения электронагревателя 8 подвод тепла к стержню-испарителю 6 прекращается, и за счет отвода тепла от испарительной зоны тепловой трубы 5 начинается конденсация паров легкокипящей жидкости, давление в приводной камере 2 падает и создается разрежение. В результате разделитель 4 сжимается и происходит всасывание предварительно подогретой среды через всасывающий клапан 11 в рабочую камеру

3. Центральная часть 9 гибкого разделителя

4 садится на стержень-испаритель, т.е. насос приходит в первоначальное положение.

Процесс повторяется с тем отличием, что тепло для испарителя легкокипящей жидкости подводится не со стороны тепловой тру бы 6; а через высокотеплопроводный

15 материал центральной части 9 гибкого разделителя 4, Таким образом, .функциональные возможности предлагаемого насоса расширяются за счет обеспечения работоспособности в условиях невесомости путем улучшения эксплуатационных характеристик.

Формула изобретения

1. Насос с тепловым приводом, содержагций корпус, установленный в нем с образованием приводной и насосной камер гибкий разделитель, центральная часть которого выполнена из материала с высокой

30 теплопроводностью, и стержень-испаритель, выполненный из капиллярно-пористого материала и размещенный в приводной камере, частично заполненной легкокипящей средой, отл и ч а ю щи и с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повышения эффективности работы путем увеличения интенсивности теплообмена в приводной камере, .насос снабжен тепловой, трубой, размещенной в стержне-испарителе с образованием зоны испарения легкокипящей среды.

2. Насос по п.1, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности работы, он снабжен постоянным магнитом и вставкой из магнитопроводящего материала, при этом магнит установлен в верхней части стержня-испарителя, а вставка — в центральной части гибкого разделителя.

3. Насос по пп.1 или 2, о тл и ч а ю щ и йс я тем, что он снабжен электронагревателем, размещенным в тепловой трубе.

1714191

Составитель А.Астафуров

Техред М.Моргентэл Корректор М. Шароши

Редактор О,Хрипта

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 674 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5