СОЛНЕЧНЫЙ НАСОС

СОЛНЕЧНЫЙ НАСОС


RU (11) 2062355 (13) C1

(51) 6 F03G6/00, F04F1/04 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 26.12.2007 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 93011234/06 
(22) Дата подачи заявки: 1993.03.01 
(45) Опубликовано: 1996.06.20 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: PCT, патент Норвегии N84/00584, кл. F 03 G 7/02, 1984. Патент США N4720978, кл. F 03 G 7/02, 1988. 
(71) Заявитель(и): Государственный Сибирский научно-исследовательский институт авиации им.С.А.Чаплыгина 
(72) Автор(ы): Алферов В.И.; Воробьева В.С.; Клещин Э.В. 
(73) Патентообладатель(и): Государственный Сибирский научно-исследовательский институт авиации им.С.А.Чаплыгина 

(54) СОЛНЕЧНЫЙ НАСОС 

Использование: в теплотехнике, в частности в устройствах для преобразования солнечной энергии в механическую и может применяться для перекачивания жидкостей из водоемов и артезианских скважин в районах, удаленных от традиционных источников энергии. Сущность изобретения: насос содержит источник нагреваемого рабочего тела в виде бака-аккумулятора, который через распределительный механизм соединен с главным цилиндром двухстороннего действия и конденсатором, установленным внутри бака для сбора конденсата. Поршень главного цилиндра жестко соединен штоком с поршнем насоса, подающим перекачиваемую жидкость потребителю. Для уменьшения утечек рабочего тела предусмотрено устройство герметичного кожуха, соединенного с баком для сбора конденсата и охватывающего распределительный механизм и главный цилиндр. Распределительный механизм выполнен в виде четырехходового двухпозиционного распределителя, переключаемого кулачком, установленным на одном валу с крыльчаткой. 1 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к гелиотехнике, в частности к устройствам для преобразования солнечной энергии в механическую, и может быть использовано для перекачивания жидкостей из водоемов и артезианских скважин в районах, удаленных от традиционных источников энергии.

Известен солнечный двигатель, содержащий коллектор с нагреваемой в нем жидкостью, главный цилиндр одностороннего действия с поршнем, поршни двух насосов, связанные штоком между собой и с поршнем главного цилиндра, конденсатор, соединенный с одной стороны с баком для перекачиваемой жидкости, а с другой с двумя последовательно установленными теплообменниками, и механизм управления производительностью двигателя (РСТ, патент N WO /00584, кл. F 03G 7/02, 1984).

Причиной, препятствующей получению требуемого технического результата - повышение КПД устройства за счет обеспечения самотечного возврата рабочего тела и совмещения функции испарителя и коллектора в одном баке-аккумуляторе без использования при этом дополнительной нагреваемой жидкости является потеря энергии в источнике нагреваемого рабочего тела за счет дополнительного нагрева жидкости, циркулирующей в коллекторе, и потеря энергии на преодоление жесткости пружины поршня главного цилиндра и на непрерывный возврат рабочего тела из коллектора в испаритель.

Наиболее близким по совокупности признаков к изобретению является "Поршневой двигатель с циклом Ранкина, приводимый в действие солнечной энергией" ( US патент N 4720978, кл. F 03G 7/02, 1988).

В этом поршневом двигателе передача солнечной энергии рабочему телу осуществляется также в испарителе через нагреваемую жидкость в коллекторе. Двигатель состоит из главного цилиндра двухстороннего действия с поршнем, жестко связанным штоком с поршнем насоса для перекачивания жидкости и с поршнем насоса для непрерывного возврата рабочего тела в испаритель, двух последовательно установленных рекуперативных теплообменников, соединенных между собой, с главным цилиндром, с конденсатором, с цилиндром насоса, перекачивающим рабочее тело, и с испарителем, конденсатора, соединенного по перекачиваемой жидкости с ее источником и баком, двух трехходовых клапанов и одного двухпозиционного клапана, установленных между главным цилиндром и испарителем, предназначенным для регулирования работы двигателя, и устройств минимизации утечек рабочего тела. Двигатель совершает полезную работу за счет энергии пара рабочего тела, подаваемого попеременно из испарителя в соответствующие полости главного цилиндра. Управление подачей пара осуществляется электрическим устройством, работающим от аккумулятора, заряжаемого солнечной энергией.

Причиной, препятствующей получению требуемого технического результата - повышение КПД солнечного насоса за счет устройства самотечного возврата рабочего тела и совмещения функций испарителя и коллектора в одном баке-аккумуляторе без использования при этом дополнительной нагреваемой жидкости является потеря энергии в устройстве непрерывного возврата рабочего тела в испаритель и потеря энергии в источнике нагреваемого рабочего тела. Причем устройство непрерывного возврата рабочего тела должно включать дополнительный насос, приводимый в действие поршнем главного цилиндра, и два последовательно установленных дополнительных рекуперативных теплообменника, а источник нагреваемого рабочего тела должен включать дополнительный теплообменник и коллектор с нагреваемой циркулирующей в нем дополнительной жидкостью.

Помимо перечисленных недостатков следует отметить сложное электрическое устройство для управления распределением подачи рабочего тела, снижающее надежность работы двигателя, а также использование указанных дополнительных агрегатов, устройств и элементов в конструкции, что увеличивает трудоемкость и повышает затраты на изготовление.

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в обеспечении требуемой производительности насоса, перекачивающего жидкость до момента полной выработки рабочего тела из бака-аккумулятора с последующим возвратом этого рабочего тела в бак-аккумулятор самотечным сливом.

При осуществлении изобретения может быть получен следующий технический результат:

Повышение КПД и надежности работы солнечного насоса за счет организации самотечного слива рабочего тела и упрощения устройства распределения подачи рабочего тела, а также упрощение конструкции источника нагреваемого рабочего тела;

Минимизация утечек рабочего тела, снижение трудоемкости и стоимости изготовления из-за уменьшения количества используемых агрегатов, устройств и элементов.

Требуемый технический результат достигается за счет того, что в солнечном насосе, содержащем источник нагреваемого рабочего тела, соединенный через распределительный механизм с главным цилиндром двухстороннего действия и конденсатором, поршень главного цилиндра, жестко соединенный штоком с поршнем насоса, подающим перекачиваемую жидкость через конденсатор потребителю, и устройство для минимизации утечек рабочего тела, источник нагреваемого рабочего тела выполнен в виде бака-аккумулятора, а распределительный механизм в виде четырехходового двухпозиционного распределителя, переключаемого кулачком, установленным на одном валу с крыльчаткой, кроме того; установлен бак для сбора конднесата с расположенным внутри него конденсатором, соединенный с баком-аккумулятором, а устройство для минимизации утечек рабочего тела выполнено в виде герметичного кожуха, соединенного с баком для сбора конденсата и охватывающего распределительный механизм и главный цилиндр.

Выполнение в солнечном насосе источника нагреваемого рабочего тела в виде бака-аккумулятора и установка бака для сбора конденсата позволяет осуществить работу за счет непосредственного нагрева и испарения рабочего тела в баке-аккумуляторе и обеспечить соответствующим выбором объемов этого бака и бака для сбора конденсата непрерывную работу в течение светового дня, что ведет к повышению КПД солнечного насоса и к упрощению его конструкции. Введение бака для сбора конденсата, соединенного с баком-аккумулятором и герметичным кожухом, дает возможность сбора конденсата после выравнивания давлений (температур), а введение герметичного кожуха позволяет полностью исключить утечки рабочего тела в атмосферу и уменьшить их утечки в полость герметичного кожуха в процессе работы.

Кроме того, использование в солнечном насосе распределительного механизма в виде четырехходового двухпозиционного распределителя, переключаемого кулачком, установленным на одном валу с крыльчаткой, позволяет исключить из устройства электрический источник энергии и тем самым повысить надежность работы солнечного насоса.

Предложенное устройство солнечного насоса отличается простотой в связи с этим меньшей трудоемкостью и стоимостью изготовления. Изобретение поясняется чертежом.

Солнечный насос выполнен следующим образом. Бак-аккумулятор 1 с легкокипящим рабочим телом установлен ниже нижнего уровня бака 2 для сбора конденсата и при отсутствии облачности должен быть подвержен воздействию солнечных лучей в течение светового дня. Бак 2 для сбора конденсата установлен ниже нижнего уровня герметичного кожуха 3, в котором размещены крыльчатка 4, кулачок 5 с жестким валом 6, установленным в трех подшипниках 7, четырехходовой двухпозиционный распределитель 8, главный цилиндр 9 двухстороннего действия с поршнем 10, шток 11 с поршнем 12 насоса 13 с впускным и выпускным клапанами 14, 15. Кулачок 5 распределительного механизма 16 через толкатель 17 связан с четырехходовым двухпозиционным распределителем 8. Трубчатый конденсатор 18 установлен в баке 2 для сбора конденсата. В паровом трубопроводе 19 между баком-аккумулятором 1 в крыльчаткой 4 установлен регулирующий вентиль 20, а в жидкостном трубопроводе 21 между баком-аккумулятором 1 и баком 2 для сбора конденсата запорный вентиль 22. Бак 2 для сбора конденсата связан с герметичным кожухом 3 дренажным трубопроводом 27. Для регистрации давления в баке-аккумуляторе 1 и баке 2 для сбора конденсата установлены в паровых полостях манометры 28 и 29. Установка содержит ручной подкачивающий насос 26.

Солнечный насос работает следующим образом. Бак-аккумулятор 1 заправляется легкокипящим рабочим телом (например, аммиаком). Перед включением солнечного насоса производится подкачивание ручным насосом 26 и заполнение перекачиваемой жидкостью трубок конденсатора 18. При достижении необходимого перепада давлений, фиксируемого манометрами 28 и 29, открываются вентили 20 и 25, установленные на паровом трубопроводе 19 и трубопроводе перекачиваемой жидкости 24 соответственно. Вентиль 20 устанавливается в положение, обеспечивающее требуемую производительность насоса 13. Насос 13 приводится в движение энергией пара высокого давления, поступающего из нагреваемого солнцем бака-аккумулятора 1 попеременно в ту или иную полость подпоршневого пространства поршня 10 главного цилиндра 9 двухстороннего действия, связанного штоком 1 с поршнем 12 насоса 13.

Распределение пара высокого давления осуществляется в распределительном механизме 16 с помощью четырехходового двухпозиционного распределителя 8 через толкатель 17 кулачком 5, вращаемым валом 6, установленным в подшипниках 7, жестко связаным с крыльчаткой 4, приводимой в движение частью энергии пара высокого давления. Отработанный пар поступает в конденсатор 18, установленный в баке 2 для сбора конденсата и защищенный от воздействия солнечных лучей устройством 23, где пар конденсируется в межтрубном пространстве при давлении более низком, чем давление в баке-аккумуляторе 1. После выработки всего объема рабочего тела из бака-аккумулятора 1 насос прекращает подачу жидкости потребителю, которая осуществляется с помощью впускного и выпускного клапанов 14, 15. Утечки пара через неплотности в подвижных соединениях крыльчатки 4, четырехходового двухпозиционного распределителя 8 и главного цилиндра 9 двухстороннего действия поступают в герметичный кожух 3, создавая в нем противодавление и противодействие дальнейшим утечкам. Выработанное рабочее тело вновь может быть возвращено в бак-аккумулятор 1 из бака 2 для сбора конденсата при выравнивании температур (давлений) в них и герметичном кожухе 3. Перелив рабочего тела из бака 2 для сбора конденсата производится самотеком при открытии запорного вентиля 22, установленного в жидкостном трубопроводе 21. Перелив сконденсированного рабочего тела из герметичного кожуха 3 в бак 2 для сбора конденсата осуществляется также самотеком через дренажный трубопровод 27. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



Солнечный насос, содержащий источник нагреваемого рабочего тела, соединенный через распределительный механизм с главным цилиндром двухстороннего действия и конденсатором, поршень главного цилиндра, жестко соединенный штоком с поршнем насоса, подающим перекачиваемую жидкость через конденсатор потребителю, и устройство для минимизации утечек рабочего тела, отличающийся тем, что источник нагреваемого рабочего тела выполнен в виде бака-аккумулятора, а распределительный механизм в виде четырехходового двухпозиционного распределителя, переключаемого кулачком, установленным на одном валу с крыльчаткой, причем насос снабжен баком для сбора конденсата с расположенным внутри него конденсатором, соединенным с баком-аккумулятором, а устройство для минимизации утечек рабочего тела выполнено в виде герметичного кожуха, соединенного с баком для сбора конденсата и охватывающего распределительный механизм и главный цилиндр.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал
Насосы и компрессорное оборудование






СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+центробежный -насос".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "насос" будут найдены слова "насосы", "насосом" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("насос!").



Рейтинг@Mail.ru