Генератор пульсаций жидкости

 

Использование: в системах аварийного отвода тепла. Сущность изобретения: жидкостные полости частично заполненных емкостей связаны между собой каналом. Канал имеет в центральной части цилиндрическую горловину с упорами и двумя рядами отверстий и конфузорно-диффузорные участки, подсоединенные к емкостям. Каждая емкость снабжена форсунками в газовой полости и двумя теплообменниками, установленными под уровень жидкости последовательно по направлению движения жидкости. Теплообменники расположены со стороны конфузорно-диффузорных участков, подключены к источнику тепла, другие - к источнику холода. Пульсирующее устройство выполнено в виде перекачивающего устр-ва и управляющего плавающего полого золотника с буртиками, установленного между упорами в горловине с возможностью попарного перекрытия отверстий, подключенных к перекачивающему устр-ву, входы к-рого подключены к жидкостным полостям, выходы - к форсункам с возможностью поочередной подачи холодной и горячей жидкостей. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. СО с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s F 15 В 21/12

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4846296/29 (22) 04,07,90 (46) 23.07.93, Бюл. ¹ 27 (71) Нижегородский политехнический институт (72) P.Ì.Ëàïøèí и Л.С.Бартенев (56) Авторское свидетельство СССР

¹1406406,,кл. F 15 В 21/12, 1988. (54) ГЕНЕРАТОР ПУЛЬСАЦИЙ ЖИДКОСТИ (57) Использование; в системах аварийного отвода тепла, Сущность изобретения: жидкостные полости частично заполненных емкостей связаны между собой каналом, Канал имеет в центральной части цилиндрическую горловину с упорами и двумя рядами отверстий и конфузорно-диффузорные участки, подсоединенные к емкостям. Каждая емИзобретение относится преимущественно к энергетическому машиностроению, а именно касается устройств создания пульсаций в жидкости и может быть использовано, например, на атомных электростанциях и атомных станциях теплоснабжения в системах аварийного отвода тепла, Цель изобретения — повышение надежности и экономичности устройства за счет создания термомеханического цикла внутри сообщающихся емкостей, Соединение жидкостных полостей емкостей конфузорно-диффузорным каналом с размещением в нем полого золотника и расположение в них под уровнем жидкости теплообменников, подключенных к источникам тепла и холода, позволяет за счет теплопереноса от горячей жидкости к холодной создать

«БЫ 1828960 А1 кость снабжена форсунками в газовой полости и двумя теплообменниками, установленными подуровень жидкости последовательно по направлению движения жидкости. Теплообменники расположены со стороны конфузорно-диффузорных участков, подключены к источнику тепла, другие — к источнику холода. Пульсирующее устройство выполнено в виде перекачивающего устр-ва и управляющего плавающего полого золотника с буртиками, установленного между упорами в горловине с возможностью попарного перекрытия отверстий, подключенных к перекачивающему устр-ву, входы к-рого подключены к жидкостным полостям, выходы — к форсункам с возможностью поочередной подачи холодной и горячей жидкостей, 1 з.п. ф-лы, 1 ил. перемещение жидкости между сосудами.

При этом давление в горловине канала ме- ° няется, что использовано в качестве приво- QQ да мембранных насосов для пооч редной подачи распыленной в форсунках горячей и холодной жидкости с целью интенсификации пульсаций жидкости. В результате этих пульсаций интенсифицируются циркуляция 0 теплоносителя в теплообменниках, которые С» подключены к источнику тепла, что повышает эффективность. экономичность и надеж- 1 у ность генератора. Кроме того, генератор представляет собой замкнутую систему теплообмена, что особенно важно в ядерной энергетике при удовлетворении требований экологии. Выполнение пульсационного устройства генератора из набора однотипных мембранных насосов упрощает изготовление генератора и обеспечивает автоном1828960

55 ность действия генератора пульсаций жидкости как теплового двигателя.

На чертеже изображен предлагаемый генератор.

Генератор 1 содержит две частично заполненные жидкостью емкости 2 и 3, жидкостные полости 4 и 5 которых связаны между собой каналом 6, и пульсирующее устройство 7. Канал 6 имеет в центральной части цилиндрическую горловину 8 с упорами 9, двумя рядами отверстий 10 и конфузорнодиффузорные участки 11, подсоединенные к емкостям 2 и 3. Каждая емкость 2 и 3 снабжена форсунками 12, 13, 14, 15, размещенными в газовых полостях 16 и 17 и двумя теплообмен никами 18, 19, 20. 21, установленными под уровень жидкости 22 последовательно по направлению движения жидкости, причем теплообменники 18 и 19, расположенные со стороны конфузорно-диффузорных участков 11, подключены к источнику тепла 23, а другие — к источнику холода 24, пульсирующее устройство 7 выполнено в виде перекачивающего устройства 25 и управляющего плавающего полого золотника

26 с буртиками 27, установленного между упорами 9 в горловине 8 канала 6, Золотник имеет возможность попарного перекрытия отверстий 10, подключенных к перекачивающему устройству 25, входы которого подключены к жидкостным полостям 4 и 5 емкостей 2 и 3, а выходы к форсункам 12, 13, 14, 15 с возможностью поочередной подачи холодной и горячей воды, Перекачивающее устройство 25 выполнено в виде двух пар поршневых насосов 28, 29, 30, 31 двустороннего действия с мембранными двигателями 32, 33, 34, 35, приводные камеры которых 36, 37, 38, 39 подключены к отверстиям 10 в горловине 8 канала 6. Входы одних насосных камер 36, 37 через всасывающие клапаны подключены попарно к конфузорно-диффузорным участкам 11 канала 6, входы других насосных камер 38, 39 через всасывающие клапаны подключены попарно к жидкостным полостям 4 и 5 перед теплообменниками 20, 18 и 21, 19. Выходы насосных камер одной пары насосов 28, 29 через нагнетательные клапаны подключены к форсункам горячей жидкости 12, 13, а выходы насосных камер другой пары насосов 30, 31 через нагнетательные клапаны — к форсункам холодной жидкости 14, 15, В газовой полости 16 размещен пусковой нагреватель 40, Генератор работает следующим образом, При включении нагревателя 40 газ в полости 16 нагревается, его давление возрастает и за счет разности давлений в газовых

45 полостях 16 и 17 жидкость из емкости перетекает по каналу 6 в емкость 3, Динами. ческое воздействие жидкости в горловине 1 на плавающий полый золотник 26 заставля. ет его перемещаться по потоку до контакт буртика 27 с упором 9, открывая один ряг отверстий 10 и закрывая другой. Вследствие течения жидкости через конфузорно-диффузорные участки 11 и горловину 8 давление в последней снижается, заставляя прогибаться мембраны и перемещаться жестко связанные с ними поршни насосов 29, 31. Это вызывает подачу холодной жидкости от насоса 29 к форсунке 14 и горячей жидкости от насоса 31 к форсунке 13, Распыление горячей жидкости в газовой полости 16 и холодной жидкости в газовой полости 17 увеличивает перепад давлений между жидкостными полостями 4, 5 и интенсифицирует течение жидкости в горловине 8. После полного прогрева и охлаждения газа в 16 и

17 разность давлений в них уравновешивается разностью уровней 22 в сообщающихся емкостях 3 и 2 и течение жидкости по каналу

6 прекращается. В состоянии покоя жидкости в канале 6 пульсирующего устройства 7 разрежение в горловине 8 исчезает, мембраны в приводных камерах 37 и 39, и связанные с ними поршни насосов 29, 31 перемещаются в обратном направлении, Это вызывает подачи холодной жидкости от насоса 31 через форсунку 15 в газовую полость 16, а горячей от насоса 29 через форсунку 12 в газовую полость 16, что за счет изменения температуры газа нарушает равновесие жидкости в сосудах 3 и 2 генератора пульсаций жидкости 1, В полости 5 давление повышается, а в полости 4 — понижается и в канале 6 возникает течение жидкости в обратном (на рисунке слева направо) направлении. При этом золотник 26 перемещается вправо до упора, открывая ранее закрытый один ряд отверстий 10 и открывая другой, что прекращает движение поршней насосов 29 и 31.

В то же время вследствие течения жидкости через 11 и 8 давление в последней, снижается, вызывая разрежение в приводных камерах 36 и 38 мембранных двигателей 32 и 34, перемещение мембран и поршней насосов 28 и 30, Это вызывает подачу насосом

28 горячей жидкости к форсунке 12 и насосом 30 холодной жидкости к форсунке 15, а следовательно, после ее распыления нагрев и охлаждение газа в полостях 17 и 16, т.е, увеличение давления жидкости в полости 5 и снижение давления в полости 4, усиливая течение жидкости в горловине 8, После полного прогрева и охлаждения газа в 17 и 16 разность давлений жидкости в сообщающихся емкостях 2 и 3 и течение жидкости в

1828960 канале 6 в направлении слева направо прекращается. В состоянии покоя жидкости в канале 6 пульсирующего устройства 7 разрежение в горловине 8 отсутствует и мембраны двигателей 32, 34 начинают перемещаться в обратном направлении вместе с поршнями насосов 28, 30, Это вызывает подачу холодной жидкости через форсунки 14 в газовую полость 17 и горячей через форсунку 15 в газовую полость 16, нарушая установившееся в полостях 4 и 5 равновесие, т.к. давление в полости 5 повышается, а в полости 4 понижается. В результате генератор возвращается в исходное состояние, термомеханический цикл повторяется, а двукратное прохождение жидкости по каналу 6 через полый золотник 26 интенсифицирует теплоотвод от источника тепла 23 к источнику холода 24 за счет усиления циркуляции жидкости между теплообменниками горячей среды 18, 19 и теплообменниками холодной среды 20, 21, Таким образом применение предлагаемого генератора позволяет создавать и усиливать пульсации жидкости в сообщающихся сосудах за счет термомеханического цикла в них без внешних источников энергии, что повышает надежность и экономичность генератора.

Наибольшая эффективность устройства достигается в ядерной энергетике в системах отвода тепла, поскольку источник тепла не только расхолаживается за счет теплопереноса от горячей жидкости к холодной, но и интенсифицирует этот процесс усилением пульсаций жидкости в сообщающихся сосудах, что повышает экономичность и надежность предлагаемого технического решения.

Кроме того, перемещение жидкости в сообщающихся сосудах носит автоколебательный характер и нагревателем 40 оно только инициируется, что также повышает экономичность и надежность генератора.

Теплообмен осуществляется посредством закрытых теплообменников, что повышает надежность охраны окружающей среды и удовлетворяет требованиям экологии.

Экономический эффект от внедрения предлагаемого технического решения на момент составления заявки не определен, 5

Формула изобретения

1. Генератор пульсаций жидкости, содержащий две частично заполненные жидкостью емкости, жидкостные полости которых связаны между собой каналом, и пульсирующее устройство, отл и чаю щи йся тем,что, с целью повышения надежности и экономичности за счет создания термомеханического цикла внутри сообщающихся емкостей, канал имеет в центральной части цилиндрическую горловину с упорами и двумя рядами отверстий и конфузорно-диффузорные участки, подсоединенные к емкостям, каждая емкость снабжена форсунками в газовой полости и двумя теплообменниками, установленными под уровень жидкости последовательно по направлению движения жидкости, причем теплообменники, расположенные со стороны конфузорно-диффузорн ых участков, подключены к источнику тепла, а другие — к источнику холода, пульсирующее устройство выполнено в виде перекачивающего устройства и управляющего плавающего полого золотника с буртиками, установленного между упорами в горловине канала с возможностью попарного перекрытия отверстий, подключенных к перекачивающему устройству, входы которого подключены к жидкостным полостям емкостей, а выходы— к форсункам с возможностью поочередной подачи холодной и горячей жидкости.

2. Генератор по п,1, отличающийся тем, что перекачивающее устройство выполнено в виде двух пар поршневых насосов двухстороннего действия с мембранными двигателями, приводные камеры которых подключены к отверстиям в горловине канала, входы одних насосных камер через всасывающие клапаны подключены попарно к конфузорно-диффузорным участкам канала, входы других насосных камер через всасывающие клапаны подключены попарно к жидкостным полостям перед теплообменниками, выходы насосных камер одной пары насосов через нагнетательные клапаны подключены к форсункам горячей жидкости, а выходы насосных камер другой пары насосов через нагнетательные клапаны — к форсункам холодной жидкости.

Соста"; ель Р.Лапшин

Техред г. ., .1оргентал Корректор Л.Филь

Редактор

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

Заказ 2472 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитет по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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