Термический насос

 

Изобретение относится к криогенной технике и может быть использовано для перекачивания криогенных жидкостей. Цель - упрощение конструкции и повышение надежности . Термический насос содержит корпус 1, испаритель 12 с вентилем 17, цилиндр 2 с образованием верхней теплой и нижней холодной полостей, съемную теплоизолирующую рубашку 18, охватывающую испаритель, выполненный в виде кольца, соосно установленного в верхней части цилиндра с образованием зоны испарения . Насос работает следующим образом. Для захолаживания открывают вентиль 17 и заполняют жидкостью цилиндр 2 через клапан 3, а охлаждающую рубашку 10 через клапан 6. После окончания захолаживания вентиль 17 закрывают и с испарителя 12 снимают теплоизолирующую рубашку 18, открывая доступ теплоокружающей среды к испарителю 12, где жидкость закипает и испаряется , а в цилиндре 2 повышается давление , под действием которого происходит вытеснение жидкости через клапан 6 в охлаждающую рубашку 10 и через трубопровод 11 к потребителю/После этого пар дросселируется через клапан 7 и дроссель 8, понижая давление и температуру в цилиндре 2, а также происходит снижение температуры из-за теплообмена с охлаждающей рубаш- ; кой 10. В результате происходит заполнение цилиндра 2 и испарителя 12 жидкостью; ,; Далее процесс повторяется. Останов работы насоса происходит либо при открытии вентиля 17, либо надеваг. на испаритель 12 теплоизолирующую рубашку 18. 1 ил. ел С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 F 04 В 15/08

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

CQ

О 4

6ä

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4859223/29 (22) 04.06.90 (46) 07.04.93, Бюл. N. 13 (71) Омское научно-производственное объединение микрокриогенной техники (72) В.А.Слободянюк (56) Авторское свидетельство СССР

N- 495449, кл. Г 04 В 15/08, 1975. (54) ТЕРМИЧЕСКИЙ НАСОС (57) Изобретение относится к криогенной технике и может быть использовано для перекачивания криогенных жидкостей. Цель— упрощение конструкции и повышение надежности. Термический насос содержит корпус 1, испаритель 12 с вентилем 17, цилиндр 2 с образованием верхней теплой и нижней холодной полостей, съемную теплоизолчрующую рубашку 18, охватывающую испаритель, выполненный в виде кольца, соосно установленного в верхней части цилиндра с образованием эоны испарения. Насос работает следующим образом.

1 0

„„5U ÄÄ 1807231 А1

Для эахолаживания открывают вентиль 17 и заполняют жидкостью цилиндр 2 через клапан 3, а охлаждающую рубашку 10 через клапан 6, После окончания захолаживания вентиль 17 закрывают и с испарителя 12 снимают теплоиэолирующую рубашку 18, открывая доступ теплоокружающей среды к испарителю 12, где жидкость закипает и испаряется, а в цилиндре 2 повышается давление, под действием которого происходит вытеснение жидкости через клапан 6 в охлаж-! дающую рубашку 10 и через трубопровод

17 к потребителю, После этого пар дросселируется.через клапан 7 и дроссель 8, понижая давление и температуру в цилиндре 2, а также происходит снижение температуры из-за теплообмена с охлаждающей рубаш- . кой 10. В результате происходит заполнение цилиндра 2 и испарителя 12 жидкостью.

Далее процесс повторяется, Останов работы. насоса происходит либо при открытии вентиля 17, либо надевая на испаритель 12 теплоизолирующую рубашку 18. 1 ил.

1807231

25

35

Изобретение относится 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 в нем теплой "А" и холодной "Б" полостями, открытый в верхней части цилиндра 2. В холодной полости "Б" цилиндра 2 размещен клапан 3 впуска жидкости, к которому подключен канал 4 подвода жидкости, соединенный с сосудом 5, клапан 6 выпуска жидкости и дополнительный клапан выпуска 7 малой пропускной способности, что показано гидравлическим сопротивлением

8, подключенным к нагнетательному трубопроводу 9.

Нагнетательный трубопровод 9 может быть подключен, например, к паровой зоне или испарителям подъема давления (условно не показано) опорожняемого сосуда 5.

Клапан 6 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, а 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 давления 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 вскипание жидкости в испарителе.

Установившийся режим работы. Пар, образующийся над зеркалом жидкости при ее кипении, увегичивает 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

6 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 приводит к дальнейшему падению давления в цилиндр<. 2 и запол1007231

Составитель В. Слободянюк

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор М. Петрова

Редактор Н. Козлова

Заказ 1368 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, 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 рубац ку 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.

Формула 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 регули5 руемым гидравлическим сопротивлением. отличающийся тем, что. с целью повышения надежности и упрощения конструкции, насос снабжен съемной теплоизолирующей рубашкой, охватывающей

10 испаритель, последний выполнен в виде кольца, соосно установленного в верхней части цилиндра с образованием между верхними кромками цилиндра и испарителя эа15 зора и зоны испарения, при этом в холодной полости цилиндра установлен дополнительный выпускной клапан и нагнетательный трубопровод.