Термогидравлический способ повышения давления различных рабочих текучих сред и его применение

Авторы патента:

F15B21/04 - меры воздействия на свойства текучей среды, например для аэрации, компенсации изменения вязкости, охлаждения, фильтрации, предотвращения коагуляции

Владельцы патента RU 2496031:

РЕРУМ СОГНИТИО ФОРШУНГСЦЕНТРУМ ГМБХ (DE)

Изобретение относится к термогидравлическому способу повышения давления и его применению, в области регулирования потребления энергии, в машиностроении и химической промышленности. В гидравлической системе для достижения повышения давления используется гидравлический насос, который приводится электродвигателем, невыгодно требующим высококачественных видов энергии, таких, как электрическая энергия, дизельное топливо или бензин. Если специфические для конкретного материала давление и температуру системы можно отрегулировать под гидравлический процесс, сбросное тепло можно использовать для работы с изменением объема. Рабочую текучую среду и масло для гидравлических систем разделяют в двойном цилиндре поршнем (10). Масло (6) для гидравлических систем размещают в нижней части двойного цилиндра (5). Рабочую текучую среду размещают в верхней части двойного цилиндра (5). Посредством фазы охлаждения рабочей текучей среды поршень (10) смещают обратно в исходное положение путем уменьшения объема и низкого давления гидравлической системы, и в этом положении процесс начинают заново. Узел, содержащий теплообменник (3) и двойной цилиндр (5), полностью изолируют. Способ осуществляют в несколько циклов с регенерацией. Достигается работа устройств посредством сбросного тепла в термическом процессе и применение указанной работы в гидравлическом процессе, для привода прессов или генераторов в стационарных промышленных системах. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Предпосылки изобретения

Настоящее изобретение относится к термогидравлическому способу повышения давления и его применению. Техническое решение этого типа требуется, в основном, в области регулирования потребления энергии, в машиностроении и производстве химических предприятий. В гидравлической системе повышение давления осуществляется известным способом гидравлическим насосом, который приводится электродвигателем.

Для этой цели требуются высококачественные виды энергии, такие, как электрическая энергия, дизельное топливо или бензин. Компоненты гидравлической системы являются стандартными на рынке, используются повсюду в технике и находятся на высоком уровне разработки. Использование высококачественных видов приводной энергии является невыгодным. При повышении температуры некоторые рабочие текучие среды значительно изменяют свою плотность возле критической точки и выше ее и при подводе дополнительной энергии переходят в газообразное состояние без скачков плотности при температурах намного ниже 100°C и при высоком давлении в несколько раз увеличиваются в объеме. Если специфические для конкретного материала давление и температуру системы можно адаптировать к гидравлическому процессу, создается вариант для использования сбросного тепла для работы с изменением объема.

В качестве ближайшего аналога настоящего изобретения был взят патент США №2005/0155347 (A1), 21.07.2005 (LEWELLIN RICHARD). Данный патент описывает способ преобразования тепловой энергии в накапливаемую гидравлическую энергию. Нагревающая жидкость происходит через спирали теплообменника через двунаправленный клапан и нагревает рабочую текучую среду. Расширение рабочей текучей среды, происходящее в связи с нагреванием, приводит к движению поршня вверх, при этом, соответствующий поршень в камере сжатия также двигается вверх, сжимая накапливаемую текучую среду. Когда накапливаемая рабочая среда сжимается поршнем, она попадает в накопитель для использования для выполнения работы. Для возврата поршней обратно в исходное положение цикла предусмотрен специальный механизм возврата поршня, вместо которого также может быть использована пружина.

Однако указанное решение не обеспечивает регенерацию большого количества тепла, чтобы приводить прессы или генераторы в стационарных промышленных установках.

Таким образом, целью настоящего изобретения является достижение работы с изменением объема посредством сбросного тепла в термическом процессе, передача ее в гидравлический процесс, а также с регенерацией большого количества тепла, чтобы приводить, например, прессы или генераторы в стационарных промышленных установках.

Описание изобретения

При реализации способа в соответствии с изобретением, жидкую рабочую текучую среду (1) в начале цикла изохорически нагревают с помощью теплообменника (3) в резервуаре давления (2) посредством сбросного тепла (4), тем самым повышая в результате давление и температуру. Резервуар высокого давления (2) непосредственно сообщается с двойным цилиндром (5), у которого вторая сторона наполнена маслом (6) для гидравлических систем. Узел, содержащий теплообменник (3) и двойной цилиндр (5), полностью изолируют, а также теплообменник (3) и двойной цилиндр (5) располагают вертикально, чтобы добиться оптимальной термической стратификации при смещении масс. Вначале поршень (10) находится вверху (высокая плотность). Нагнетательный клапан (8) не открывается, пока внутреннее давление в резервуаре давления (2) и верхней части двойного цилиндра (5) не превысит гидравлическое давление. После этого масло для гидравлических систем протекает в резервуар высокого давления (11) и может использоваться для выполнения работы (12). После того, масло для гидравлических систем протекает в резервуар высокого давления (11) и может использоваться для выполнения работы (12). После того как нагнетательный клапан (8) открылся, дальнейшее нагревание рабочей текучей среды происходит изобарически (верхнее гидравлическое давление), пока в двойном цилиндре (5) не будет достигнута нижняя мертвая точка (низкая плотность). По мере охлаждения объем снова уменьшается, давление падает, и низкое давление гидравлической системы (13) выталкивает поршень обратно снова в верхнее исходное положение. Поскольку нагревание и охлаждение рабочей текучей среды происходит с постоянным ростом и падением, соответственно, большую часть тепла можно регенерировать. Фиг.2 и 3 иллюстрируют один случай применения, в котором, например, между собой сообщаются 12 термогидравлических цилиндров. В данном случае 5 термогидравлических цилиндров сообщаются для регенерации в один цикл: один нагревается, и один охлаждается. Посредством регулирования назначение подключения для следующего цикла изменяется, в результате чего за цикл всасывания и нагнетания может быть осуществлен один полный такт. Для повышения эффективности, способ осуществляют в несколько циклов с регенерацией.

Перечень обозначений

1 Рабочие текучие среды

2 Резервуар давления, рабочая текучая среда

3 Теплообменник

4 Сбросное тепло

5 Двойной цилиндр

6 Масло для гидравлических систем

7 Всасывающий клапан

8 Нагнетательный клапан

9 Гидравлическая система

10 Поршень

11 Резервуар высокого давления масла для гидравлических систем

12 Гидравлический двигатель с генератором

13 Резервуар низкого давления масла для гидравлических систем.

1. Способ повышения давления термогидравлически, в котором:
- подходящую жидкую рабочую текучую среду (1), которую адаптировали к гидравлическому процессу, вначале изохорически нагревают в резервуаре давления (2) встроенным теплообменником (3) посредством сбросного тепла (4) и непосредственно подключенного двойного цилиндра (5) до достижения гидравлического рабочего давления,
- управляют всасывающим клапаном (7) и нагнетательным клапаном (8) посредством разности давлений в гидравлической системе,
- после достижения гидравлического рабочего давления масло выдавливают из двойного цилиндра (5), и нагревание осуществляют изобарически до нижней мертвой точки, отличающийся тем, что:
- что рабочую текучую среду и масло для гидравлических систем разделяют в двойном цилиндре поршнем (10), при этом масло (6) для гидравлических систем размещают в нижней части двойного цилиндра (5), а рабочую текучую среду размещают в верхней части двойного цилиндра (5), посредством фазы охлаждения рабочей текучей среды поршень (10) смещают обратно в исходное положение путем уменьшения объема и низкого давления гидравлической системы, и в этом положении процесс начинают заново;
- узел, содержащий теплообменник (3) и двойной цилиндр (5) полностью изолируют;
- способ осуществляют в несколько циклов с регенерацией.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что теплообменник (3) и двойной цилиндр (5) располагают вертикально, чтобы добиться оптимальной термической стратификации при смещении масс.

Устройство для очистки масла гидросистем // 2487276

Изобретение относится к гидравлической технике, в частности к устройствам для очистки масла гидросистем гидропривода. .

Управляющий блок с масляным каналом для регулирования температуры // 2463488

Изобретение относится к управляющему блоку, содержащему множество элементов (2, 4, 6, 8, 10, 12), в каждом из которых выполнено клапанное устройство (14, 18, 21, 22, 54) для управления соответствующим гидравлическим потребителем (А1, В1; A3, В3; А9, В9).

Устройство для очистки масла гидросистем // 2435078

Устройство ослабления пульсаций гидравлической жидкости в гидравлической системе // 2429389

Изобретение относится к устройству ослабления пульсаций гидравлической жидкости в гидравлической системе, в частности в гидравлической системе летательного аппарата.

Гидравлическая навесная система сельскохозяйственного трактора // 2418203

Изобретение относится к машиностроительной гидравлике и может быть использовано в гидросистемах сельскохозяйственных тракторов и других мобильных машин. .

Устройство для удаления воздуха и гидравлическая система, содержащая такое устройство для удаления воздуха // 2391564

Гидравлическая система // 2387888

Изобретение относится к машиностроительной гидравлике и может быть использовано в гидравлических системах транспортных средств, работающих на открытом воздухе. .

Устройство для очистки масла гидросистем // 2367830

Изобретение относится к гидравлической технике, в частности, к устройствам для счистки масла гидросистем гидропривода. .

Гидроцилиндр // 2351810

Изобретение относится к машиностроению, а именно к гидроприводу машин, работающих в полевых условиях, в частности к гидроцилиндрам. .

Линейный привод // 2499163

Изобретение относится к приводной технике и может быть использовано при создании термосорбционных приводов. Линейный привод выполнен в виде цилиндра, внутри которого установлен поршень со штоком, совмещенный с блоком генераторов-сорберов, объединенных термоэлектрическим модулем, кабели электропитания которого герметично выведены наружу цилиндра через шток. Изобретение направлено на повышение надежности, уменьшение значений габаритно-массовых характеристик и упрощение конструкции термосорбционного линейного привода. 4 ил.

Способ создания высоких и сверхвысоких давлений и устройство для его осуществления // 2502894

Изобретение относится к области создания высоких и сверхвысоких статических давлений в больших объемах и может быть использовано для испытания различных узлов и агрегатов перспективных авиационных гидросистем высокого давления, а также для исследования свойств новых конструкционных материалов и создания устойчивых кристаллических структур. Способ создания высоких и сверхвысоких давлений включает заполнение водой компрессионной камеры и охлаждение ее ниже температуры фазового перехода, при этом охлаждение компрессионной камеры производится участками, начиная с крайнего, причем охлаждение каждого последующего участка производится после заморозки предыдущего. Устройство для создания высоких и сверхвысоких давлений состоит из корпуса, рабочей камеры и каналов для циркуляции хладагента. Корпус выполнен в виде двух или более коаксиальных цилиндров, вставленных друг в друга с зазорами, заполненными водой и закрытыми с торцов заглушками, при этом каналы для циркуляции хладагента выполнены кольцевыми и установлены на корпусе с возможностью термического контакта. Технический результат - упрощение конструкции устройства. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Многоканальная система жидкостного охлаждения мобильного объекта // 2548215

Система предназначена для жидкостного охлаждения антенной фазированной решетки мобильной радиолокационной станции. В системе каждый ее охлаждающий модуль выдвигается из контейнера методом подъема поворотом на горизонтальных соосных осях посредством многозвенного рычажно-кулачкового механизма, приводимого в движение электромеханизмом, шток которого совершает возвратно-поступательное перемещение, с обеспечением поочередного движения его звеньев, что позволяет в конечных точках поворота фиксировать этот блок после завершения движения и сначала расфиксировать блок, после чего перемещать его в противоположное крайнее положение с последующей фиксацией в нем. Технический результат - улучшен теплообмен за счет увеличения количества принудительных вентиляторов и теплообменников с улучшением эффективности их работы за счет расположения рядом друг с другом и вне контейнера, что дает возможность проводить техническое обслуживание и ремонт блоков после окончания работы. 4 з.п. ф-лы, 14 ил.

Система локальной тепловой подготовки объемного гидропривода строительной машины при использовании бортового напряжения // 2550215

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к эксплуатации строительной и дорожной техники, оснащенной объемным гидроприводом. Система содержит нагревательный элемент, выполненный в виде матерчатого полотна с нитями углеродоволокна, закрепленного на гидроцилиндре при помощи ленточного крепежа и работающего от сети 24 В, слой, предотвращающий отвод тепла в окружающую среду, и слой влагогрязезащиты, также закрепленных на гидроцилиндре при помощи внешних застежек. Технический результат - увеличение ресурса объемного гидропривода. 2 ил.

Система локальной тепловой подготовки объемного гидропривода строительной машины при использовании напряжения 220 в // 2550222

Система предназначена для тепловой подготовки объемного гидропривода строительной машины. Система содержит гидроцилиндр и нагревательный элемент в виде ленточного кабеля, расположенный на гидроцилиндре. Дополнительно содержит слой, предотвращающий отвод тепла в окружающую среду, слой влаго-грязезащиты, защищающей от попадания посторонних объектов, и при этом нагревательный элемент выполнен в виде ленточного кабеля, работающего от сети 220 В, и закреплен на гидроцилиндре при помощи ленточного крепежа. Технический результат - увеличение ресурса объемного гидропривода. 2 ил.

Устройство для очистки рабочей жидкости гидравлической системы // 2554176

Изобретение относится к гидравлическим исполнительным механизмам, а именно к конструктивным элементам, предназначенным для воздействия на свойства текучей среды, в частности путем фильтрации. Устройство содержит исполнительный механизм 2, бак 6 и гидронасос 1, гидравлически соединенные между собой, включает гидрораспределитель 4 и блок управления гидрораспределителем 3, снабженный датчиком 7 контроля чистоты жидкости, согласно решению устройство содержит блок дополнительной очистки 5, датчик 7 контроля чистоты жидкости установлен на выходе исполнительного механизма 2, гидрораспределитель 4 имеет вход и два выхода, причем вход гидравлически соединен с выходом исполнительного механизма 2, первый выход гидравлически соединен с входом в бак 6, второй выход гидравлически соединен с входом блока дополнительной очистки 5, при этом выход блока дополнительной очистки соединен с входом в бак 6. Технический результат заключается в повышении надежности поддержания требуемого уровня чистоты рабочей жидкости. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

Гидроцилиндр с подвижной частью поршня // 2555095

Изобретение относится к машиностроению, а именно к гидроприводу машин, работающих в полевых условиях, в частности к гидроцилиндрам. Гидроцилиндр содержит корпус, штоковую и бесштоковую полости, которые образуются посредством соединенных поршня и штока. Двойной поршень разбит на подвижную и неподвижную части и имеет проходные отверстия в каждой части. В шток гидроцилиндра встроен дистанционный электромагнитный поворотный механизм, воздействующий на подвижную часть поршня. В открытом положении проходные отверстия подвижной части поршня совпадают с проходными отверстиями неподвижной части поршня путем срабатывания поворотного механизма. В закрытом положении подвижная часть поворачивается на такой угол, чтобы перекрыть проходные отверстия неподвижной части, одновременно с этим проходные отверстия подвижной части перекрываются неподвижной частью двойного поршня. Технический результат - сокращение времени тепловой подготовки гидропривода. 3 ил.

Способ дегазации жидкости и устройство для его осуществления // 2556937

Изобретения относятся к технологии гидравлических испытаний электрогидромеханических систем и могут быть использованы для дегазации рабочей жидкости в технических устройствах, использующих в своих конструктивных решениях проточные гидробаки открытого типа. Способ предусматривает дегазацию рабочей жидкости на сетке в проточном гидробаке, придание сетке низкочастотной поперечной вибрации, а на входе сетки методом барботажа создают газожидкостной слой с высокочастотным пульсирующим давлением низкой интенсивности. Проточный гидробак открытого типа (1) содержит крышку (2), разделительные перегородки (3,4), сетку (5), патрубки слива (6) и забора (15) рабочей жидкости, сливную (7), промежуточную (18), заборную (14) полости и предусматривает установку сетки (5) на упругих опорах (8). Внизу сетки (5) со стороны выхода потока в полость (18) установлен пневматический динамический вибратор (9) с модулированной фазой колебания газа, выходное сопло (10) которого установлено на сетке (5). Изобретения обеспечивают повышение эффективности дегазации жидкости, интенсификацию процесса дегазации, что позволяет улучшить и расширить показатели качества электрогидромеханических систем и их агрегатов. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Корпус для гидравлического агрегата // 2556949

Корпус предназначен для гидравлического агрегата высокого давления. Корпус (100) содержит замкнутую со всех сторон стенку (101) корпуса, в которой расположены по меньшей мере одно входное отверстие (110) и по меньшей мере один вентилятор (121) с независимым от гидравлического агрегата (400) приводом. Технический результат - увеличение срока службы агрегата. 8 з.п. ф-лы, 2 ил.

Резервуар для жидкости, выполненный с возможностью удаления воздуха, вовлеченного в жидкость // 2565120

Настоящее изобретение относится к резервуару для жидкости, который содержит средство удаления вовлеченного воздуха. Средство удаления вовлеченного воздуха способствует объединению мелких пузырьков воздуха, вовлеченных в жидкость, в более крупные пузырьки, так что пузырьки воздуха приобретают достаточную подъемную силу и могут вырваться из потока жидкости. Средство удаления вовлеченного воздуха может быть выполнено в виде множества пилообразных прорезей, которые связывают между собой различные камеры в пределах резервуара жидкости. Резервуар для жидкости может быть сформирован и так, чтобы направлять поток жидкости к боковым стенкам резервуара по мере того, как жидкость поступает из одной камеры в другую, что способствует отведению тепла от резервуара и исключает застаивание жидкости в резервуаре, которая будет выполнять роль теплоизолятора. Технический результат - повышение надежности работы гидрооборудования. 3 н. и 23 з.п. ф-лы, 6 ил.