Устройство для пульсирующей циркуляции рабочей среды в замкнутом контуре

Изобретение относится к области перекачки жидкостей и газов и может найти применение в системах тепло- и газоснабжения, а также может быть использовано в системах жидкостного охлаждения силовых полупроводниковых приборов для интенсификации в них процесса теплообмена.

Известен таран гидравлический, содержащий водоподъемную ступень, включающую подводящую трубу с ударным клапаном, напорный колпак, содержащий штуцер с золотником, и размещенным внутри него полым демпфером, выполненным в виде полой резиновой камеры, впускной и перепускной клапаны, а также трубу, соединяющую напорный колпак с водонапорной емкостью, полый демпфер включен между впускным и перепускным клапанами с возможностью заполнения его внутренней полости рабочей средой, при этом наружная сторона демпфера обращена во внутреннюю полость напорного колпака, которая посредством штуцера сообщена с атмосферой (RU №144214, МПК F04F 7/02, опубл. 10.08.2014 г.).

Среди недостатков данной конструкции следует отметить тот факт, что техническое решение не предназначено для работы с двумя несмешиваемыми жидкостями и не может быть использовано для перекачки первого вида рабочей среды в замкнутом контуре за счет кинетической энергии движения рабочей жидкости второго вида.

Наиболее близким техническим решением по совокупности существенных признаков является водоподъемное устройство, включающее питательную трубу с установленными на ней ударным клапаном и эластичной диафрагмой, а также обратные клапаны входа и выхода, вентиль, сильфон и нагнетатель, соединенный с одной стороны с питательной трубой через эластичную диафрагму, а с другой с обратными клапанами входа и выхода, при этом вентиль установлен на выходе ударного клапана и механически связан с сильфоном, гидравлически соединенным с питательной трубой, а между эластичной диафрагмой и нагнетателем установлена пружина (RU №99553, МПК F04F 7/00, опубл. 20.11.2010 г.). Названная конструкция выбрана за прототип.

Среди недостатков прототипа следует отметить необходимый слив рабочей среды первого вида через ударный клапан за пределы гидравлической системы, а также тот факт, что техническое устройство не предназначено для организации пульсирующей циркуляции нагнетатемой рабочей среды второго вида в замкнутом контуре.

Технической задачей изобретения является создание конструкции устройства для организации пульсирующей циркуляцией рабочей среды первого вида в замкнутом контуре за счет использования кинетической энергии рабочей жидкости второго вида, исключающей их смешивание.

Технический результат достигается за счет того, что устройство для пульсирующей циркуляции рабочей среды в замкнутом контуре, содержащее питательную трубу с установленными на ней ударным клапаном, на выходе которого установлен вентиль, и нагнетателем с обратными клапанами входа и выхода, в котором установлена диафрагма, гидравлически отделяющая их от питательной трубы, дополнительно содержит насос, гидравлический аккумулятор и дополнительный вентиль, причем выход вентиля соединен с входом питательной трубы через насос, обратные клапаны входа и выхода нагнетателя объединены замкнутым гидравлическим контуром, к которому через дополнительный вентиль подключен гидравлический аккумулятор.

Предлагаемый вариант конструкции устройства для пульсирующей циркуляции рабочей среды в замкнутом контуре представлен на чертеже.

Устройство включает питательную трубу 1, ударный клапан 2, вентиль 3, нагнетатель 4, обратный клапан входа 5, обратный клапан выхода 6, диафрагму 7, насос 8, гидравлический аккумулятор 9, дополнительный вентиль 10, замкнутый гидравлический контур 11.

Устройство для пульсирующей циркуляции рабочей среды в замкнутом контуре работает следующим образом. Сначала замкнутый гидравлический контур 11 заполняется рабочей средой первого вида (например, диэлектрической жидкостью), а питательная труба 1 заполняется рабочей средой второго вида (например, водой) до полного удаления из них воздуха. При помощи вентиля 3 настраивается ударный клапан 2 таким образом, чтобы при установившейся скорости истечения через него рабочей среды второго вида он автоматически закрывался, а под статическим давлением в питательной трубе 1 - автоматически открывался. После предварительной настройки через питательную трубу 1, ударный клапан 2 и вентиль 3 посредством насоса 8 организуется циркуляция рабочей среды второго вида. В определенный момент времени ударный клапан 2 автоматически, под действием динамического давления движущейся рабочей среды второго вида, закроется и возникнет гидравлический удар. Положительная волна его распространения обеспечит перемещение диафрагмы 7 нагнетателя 4 вверх. При этом рабочая среда первого вида, находящаяся в нагнетателе 4 над диафрагмой 7 будет вытеснена через обратный клапан выхода 6 и дополнительный вентиль 10 в гидравлический аккумулятор 9. После того, как ударный клапан 2 автоматически откроется, диафрагма 7 под действием избыточного давления, создаваемого гидравлическим аккумулятором 9, возвратится в нижнее положение нагнетателя 4. При этом в пространство нагнетателя 4 над эластичной диафрагмой 7 через обратный клапан входа 5 из гидравлического аккумулятора 9 поступит порция рабочей среды первого вида, а в замкнутом гидравлическом контуре 11 будет обеспечена ее пульсирующая циркуляция. После этого процесс повторится в описанной выше последовательности и будет продолжаться до тех пор, пока будет присутствовать циркуляция рабочей среды второго вида в питательной трубе 1, осуществляемая насосом 8.

Вентиль 3 предназначен для регулирования частоты работы ударного клапана 2 посредством изменения через него расхода рабочей среды второго вида, чем также достигается изменение частоты хода диафрагмы 7 и расхода рабочей среды первого вида в замкнутом гидравлическом контуре 11. Дополнительный вентиль 10 обеспечивает возможность регулирования степени повышения давления в импульсе (в момент гидравлического удара) рабочей среды первого вида, циркулирующей в замкнутом гидравлическом контуре 11.

В результате применения данного технического решения в замкнутом гидравлическом контуре обеспечивается возможность пульсирующей циркуляции рабочей среды первого вида от использования кинетической энергии рабочей среды второго вида, движущейся в питательной трубе, что может быть использовано для интенсификации теплообмена рабочей среды первого вида, а также для сжатия ее газообразной фазы в этом контуре.