Термодинамический насос

ОПИСАНИЕ РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ Н 9 д ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУНАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНтР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОИ СОБСТВЕННОСТИ03 3 0 Заявитель Учреждение образования Брестский государственный технический университет 033 3 003 2 0 Автор Северянин Виталий Степанович 0 В 3 003 3 0 Патентообладатель Учреждение образования Брестский государственный технический университет 033 3 0Термодинамический насос. содержащий воздушную и водяную емкости. связанные трубчатым рычагом. установленным с возможностью поворота вокруг оси. расположенной между емкостями. солнечный нагреватель в виде зеркальной поверхности. облучаюЩей воздушную емкость. сосуд с водой. установленный под воздушной емкостью. отличающийся тем. что водяная емкость снабжена впускным клапаном. связанным со скважиной. и выпускным клапаном. связанным с сифоном. расположенным над воздушной емкостью. а трубчатый рычаг снабжен механизмом задержки колебаний.Термодинамический насос относится К промышленной. коммунальной. сельскохозяйственной теплоэнергетике и может быть использован для перемещения жидких сред. в частности для подъема грунтовых и артезианских вод без затрат электроэнергии и топлива. в системах орошения. полива. водоснабжения промышленных. коммунальных. сельскохозяйственнь 1 х объектовИзвестны поршневые насосы 7 7. в которых движение поршня осуществляется через систему шатунно-кривошипного механизма. воспринимающего движение поршня двигателя внутреннего сгорания. движущегося. в свою очередь. за счет повышения давления при сгорании топлива. Такой насос состоит из цилиндра поршня. впускного и выпускного клапанов. вала муфты. Источник энергии - двигатель внутреннего сгорания Недостаток аналога - сложность конструкции. эксплуатации. высокие требования к элементам конструкции по точности. прочности. химической и механической стойкости. потребление топлива.Известно устройство 72 7. содержащее испаритель и конденсатор. заполняемые низкокипящей жидкостью Попеременное охлаждение и нагрев солнцем этой жидкости возбуждает колебания системы. что передается поршневому насосу Недостаток прототипа сложность конструкции и действия. необходимость наличия вспомогательной жидкости.Задача на решение которой направлено данное изобретение. состоит в создании машины. сочетающей тепловой двигатель и насос объемного типа. использующей солнечную энергию для нагрева воздушного рабочего тела. а для охлаждения - низкую температуру перемешиваемой воды. с целью упрощения конструкции вместо поршня. использующей поверхность контакта воды и рабочего тела.Технический результат при этом заключается в безтопливном водоснабжении недорогими термодинамическими насосами без электропривода за счет солнечного излучения.Указанная задача решается тем. что термодинамический насос содержит воздушную и водяную емкости. связанные трубчатым рычагом. установленным с возможностью поворота вокруг оси. расположенной между емкостями. солнечный нагреватель в виде зеркальной поверхности. облучающей воздушную емкость. сосуд с водой. установленный под воздушной емкостью. при этом водяная емкость снабжена впускным клапаном. связанным со скважиной. и выпускным клапаном. связанным с сифоном. расположенным над воздушной емкостью. а трубчатый рычаг снабжен механизмом задержки колебаний.На чертеже представлена принципиальная конструкция предлагаемого термодинамического насоса. где обозначено воздушная емкость - 7 . верхняя крышка - 2 . водяная емкость- 7 . впускной клапан - 7 . выпускной клапан - 5 . трубчатый рычаг- 6 . ось- 7 . сосуд с водой - 7 . слив - 9 . всасывающий трубопровод - 7 77 . напорный трубопровод - 7 7 . механизм задержки колебаний- 7 2 . сифон- 7 7 . солнечный нагреватель- 7 7 . зеркальная поверхность 7 5 . вспомогательный насос- 7 6 . скважина- 7 7 .Термодинамический насос состоит из воздушной емкости 7 . представляющей плоскую полость в виде сплюснутого диска или параллелепипеда верхняя крышка 2 которой вь 1 полнена гофрированной и оребренной снизу и имеет повышенную степень черноты. является нагревателем и 7 или) охладителем. в зависимости от расположения воздушной емкости 7 . Водяная емкость 7 снизу оборудована выпускным 7 и впускным 5 клапанами и соединена с воздушной емкостью 7 трубчатым рычагом 6 . имеющим ось 7 . опирающуюся на подшипники Ось 7 расположена в центре тяжести системы воздушная емкость 7 на плаву) - водяная емкость 7 . При пустой водяной емкости 7 трубчатый рычаг 6 наклонен влево воздушная емкость 7 внизу). при заполненной водой водяной емкости 7 рычаг 6 наклонен вправо 7 воздушная емкость 7 наверху. см. пунктирное изображение).Под воздушной емкостью 7 расположен сосуд с водой 7 со сливной трубой в виде слива 9 . верхний конец которого обусловливает уровень воды в сосуде с водой 7 .К впускному клапану 7 водяной емкости 7 подведен всасывающий трубопровод 7 77 . к выпускному клапану 5 - напорный трубопровод 7 7 . Так как система 7 -7 подвижна. всась 1 вающий трубопровод 7 77 должен быть гибким.К оси 7 примыкает механизм задержки колебаний 7 2 . Он состоит из прикрепленного К оси 7 рычага. конец которого может скользить по дуговой пластине. в которой имеется отверстие. из которого выступает шарик. прижатый регулируемой пружиной. Конец рь 1 чага может пройти шарик. вдавив его в отверстие. только при определенном усилии со стороны трубчатого рычага 6 . Усилие подбирается степенью сжатия 7 винтом 7 пружины шарикаВыше верхнего положения воздушной емкости 7 закреплен сифон 77. это бачок. имеющий изогнутую сливную трубу. верхний конец ее возле дна бачка. нижний - снаружиниже дна бачка Верх бачка сифона 7 7 имеет такую величину и конфигурацию. чтобы при любом положении системы 7 -7 конец напорного трубопровода 7 7 находился над бачком Верхнее колено сливной трубы влияет на объем налитой в бачок воды и последующий ее быстрый сливНад всем устройством установлен солнечный нагреватель 7 7 из зеркальной поверхности 7 5 . Солнечный нагреватель 7 7 может поворачиваться при помощи шарнирного закрепления и тяги. связанной с трубчатым рычагом 6 .Термодинамический насос укомплектован вспомогательным насосом 7 6 для первичного заполнения водой и располагается у скважины 7 7 7Работает термодинамический насос следующим образом. Из скважины 7 7 при закрь 1 том вентиле на всасывающем трубопроводе 7 77 насосом 7 6 заполняется водяная емкость 7(она находится наверху). при этом используются вентили. расположенные на сливе после вспомогательного насоса 7 6. на всасывающем трубопроводе 7 77. на водяной емкости 7 Водяная емкость 7 вследствие ее заполнения водой опускается. воздушная емкость 7 поднимается. т.к 7 трубчатый рычаг 6 поворачивается на оси 7 . солнечный нагреватель 7 7 поворачивается так. что солнечные лучи от зеркальной поверхности 75 направляются на верхнюю крышку 2 воздушной емкости 7 . Кран на сливе вспомогательного насоса 7 6 закрывается. на водяной емкости 7 закрывается. на всасывающем трубопроводе 7 77 открываетсяВоздух в воздушной емкости 7 нагревается от солнечного нагревателя 7 7 до5 77 .7 77 77 С. его давление возрастает. через внутреннюю полость трубчатого рычага 6 давление передается на поверхность воды 7 она играет роль поршня) в водяной емкости 7 . и вода через выпускной клапан 5 и напорный трубопровод 7 7 вытекает в сифон 7 7 . Водяная емкость 7 становится легче. но поворот вокруг оси 7 пока задерживается механизмом за 1держки колебаний 7 2 до тех пор. пока уровень воды в сифоне 7 7 не поднимется до колена сливной трубы 7 уточнятся при наладке 7 После этого вода из сифона 7 7 быстро вытекает на верхнюю крышку 2 воздушной емкости 7 . механизм задержки 7 2 срабатывает 7 разрешает поворот вокруг оси 7 . т.к 7 благодаря увеличенному моменту рычаг механизма продавливает шарик). Воздушная емкость 7 опускается на уровень воды в сосуде с водой 7(вода там была предварительно налита до уровня. обусловленного сливом 9 7. и воздух в воздушной емкости 7 интенсивно охлаждается сверху от верхней крышки 2 . ставшей охладителем. слитой из сифона 7 7 водой Солнечный нагреватель 7 7 поворачивается так. что отводит лучи солнца от воздушной емкости 7 . Давление в воздушной емкости 7 снижается. в ней развивается разрежение. которое по полости трубчатого рычага 6 передается в водяную емкость 7 . и засасывается вода через впускной клапан 7 и всасывающий трубопровод 7 77 из скважины 7 7 .Водяная емкость 7 заполняется водой. ее вес увеличивается. и при достижении определенной массы воды механизм задержки колебаний 7 2 срабатывает водяная емкость 7 опускается вниз. воздушная емкость 7 поднимается вверх. солнечные лучи направляются на верхнюю крышку 2 воздушной емкости 7. которая вновь становится нагревателем Процессу задержки способствует некоторое усилие отрыва воздушной емкости 7 от поверхности воды в сливной емкости 6 7 это обусловлено поверхностным натяжением) Та КИМ ПОрЯДКОМ термодинамический ЦИКЛ ПОВТОРЯВТСЯС рабочее ТСЛО машины - ВОЗДУХ ВУ 7181 С 12995.96.39нагревается солнцем. жидкий поршень - вода - в водяной емкости 1 производит механическую работу перекачивания. затем рабочее тело охлаждается поднятой из скважины водой(ее температура 5 1 9 С. т.е. достаточно низкая для данного цикла).Согласно второму закону термодинамики. в окружающую среду выбрасывается часть теплоты цикла. т.е. поднятая из земли вода нагревается Это обычно положительный фактор для сельскохозяйственного водоснабженияПотребителю вода подается из слива 9 . ее расход периодический. обусловлен работой сифона 1 3 . Мощность и эффективность установки зависит от соотношения максимальной и минимальной температур воздуха в воздушной 1 и водяной 3 емкостей. от потерь на трение. люфты. изгибы. от скорости нагрева и охлаждения воздуха в воздушной емкости 1 .Технико-экономический эффект заключается в организации водоснабжения без затрат топлива или электроэнергии за счет солнечного излучения. особенно для полива растений.когда вода требуется как раз при усиленной инсоляции1 Политехнический словарь Главный редактор А.Ю Ишлинский. - М г Советская энциклопедия. 1 9 В 9 . - С 1 5 3 .2 . А.с. СССР Не В 6 В 1 9 . Водоподъемное устройство. использующее солнечную энергию 99 БИЛ 936 м 19 Е 12-С 120.Национальный центр интеллектуальной собственности. 2 2 0 0 3 9 . г Минск. ул Козлова. 2 0 .