Индивидуальный тепловой пункт с мембранным насосом

Полезная модель относиться к области теплоэнергетики и может быть использована в схемном решении индивидуального теплового пункта для организации в нем импульсного режима течения с применением мембранного насоса для смешения теплоносителя.
Наиболее близким техническим решением является схема индивидуального теплового пункта с применением импульсного течения теплоносителя, содержащая регулируемые вентили В1 и В2; мембранные насосы соединенные жестким штоком для смешения теплоносителя МН1 и МН2; механический механизм переключения ударных клапанов МП; ударные клапана УК1 и УК2; отопительный прибор в виде пластинчатого теплообменника ОП (статья Лапин Е.С., Кудашева О.В., Схемное решение индивидуального теплового пункта с импульсной циркуляцией теплоносителя // сборнике трудов конференции. - Саранск: Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва (Саранск), 2017. - С. 481-483)
Недостатком известного устройства является сложность системы управления регулируемыми вентилями и низкая надежность системы.
Технический результат заключается в совершенствовании системы управления распределения потока теплоносителя, повышении надежности системы и увеличении теплопередачи отопительного прибора.
Технический результат достигается за счет того, индивидуальный тепловой пункт с мембранным насосом содержит подающий и обратный трубопроводы, два односекционных мембранных насоса, состоящие из насосной и рабочей камер, соединенные жестким штоком и являющихся левой и правой секциями мембранного насоса. Механический механизм переключения ударных клапанов с одной стороны соединен с жестким штоком, а с другой стороны – с правым и левым ударными клапанами. Отопительный прибор в виде пластинчатого теплообменника. На входе индивидуального теплового пункта установлен импульсный распределитель потока, включающий правый и левый клапаны импульсного распределителя потока, правый и левый штоки импульсного распределителя потока, кулачек импульсного распределителя потока, соединенный не жестко с электроприводом. К входу импульсного распределителя потока подключен подающий трубопровод, а его выходы соединены с рабочими камерами левой и правой секции мембранного насоса через подающие патрубки. Дополнительно введен второй отопительный прибор в виде пластинчатого теплообменника. Каждая секция мембранного насоса связана только со своим отопительным прибором. К правой секции мембранного насоса подключен отопительный прибор правой секции. К левой секции мембранного насоса - отопительный прибор левой секции. Вход отопительного прибора правой секции подключен одновременно к рабочей камере правой секции мембранного насоса через правый ударный клапан и насосной камере правой секции мембранного насоса через нагнетательный обратный клапан правой секции. Вход отопительного прибора левой секции подключен одновременно к рабочей камере левой секции мембранного насоса через левый ударный клапан и насосной камере левой секции мембранного насоса через нагнетательный обратный клапан левой секции. Выходы отопительных приборов подключены одновременно к обратному трубопроводу и соответственно к насосным камерам правой или левой секциям мембранного насоса через нагнетательные обратные клапаны рециркуляции и всасывающие обратные клапаны правой или левой секций.
На фиг.1 представлена схема индивидуального теплового пункта с мембранным насосом; на фиг.2- временная диаграмма работы клапанов.
Индивидуальный тепловой пункт с мембранным насосом (фиг.1) состоит из подающего трубопровода 1 и обратного трубопровода 2, из левой секции 3 мембранного насоса и правой секции 4 мембранного насоса. Импульсный распределитель потока 5 включает правый клапан импульсного распределителя потока 6, левый клапан импульсного распределителя потока 7, правый шток импульсного распределителя потока 8, левый шток импульсного распределителя потока 9, кулачек импульсного распределителя потока 10, соединенный с электроприводом 11. К входу импульсного распределителя потока 5 подключен подающий трубопровод 1, а его выходы соединены с левой рабочей камерой 12 левой секции 3 мембранного насоса и с правой рабочей камерой 13 правой секции 4 мембранного насоса через подающий патрубок левой секции мембранного насоса 14 и подающий патрубок правой секции мембранного насоса 15. Левая секция мембранного насоса 3 и правая секция мембранного насоса 4 соединены жестко штоком 16. Механический механизм переключения ударных клапанов 17 с одной стороны соединен с жестким штоком 16, а с другой стороны – с левым 18 и правым 19 ударными клапанами. Отопительный прибор правой секции 20 и отопительный прибор левой секции 21 представлены виде пластинчатого теплообменника. Каждая секция 3 и 4 мембранного насоса связана только со своим отопительным прибором 20 и 21. К правой секции мембранного насоса 4 подключен отопительный прибор правой секции 20. К левой секции мембранного насоса 3 - отопительный прибор левой секции 21. Вход отопительного прибора правой секции 20 подключен одновременно к рабочей камере 13 правой секции мембранного насоса 4 через правый ударный клапан 19 и насосной камере 22 правой секции мембранного насоса 4 через нагнетательный обратный клапан правой секции 23. Вход отопительного прибора левой секции 21 подключен одновременно к левой рабочей камере 12 левой секции мембранного насоса 3 через левый ударный клапан 18 и к левой насосной камере 24 левой секции мембранного насоса 3 через нагнетательный обратный клапан левой секции 25. Выходы отопительных приборов 20, 21 подключены одновременно к обратному трубопроводу 2 и соответственно к левой насосной камере 24 и правой насосной камере 22 правой 4 или левой 3 секциям мембранного насоса через нагнетательные обратные клапаны рециркуляции 26, 27 и всасывающие обратные клапаны 28, 29 правой 4 или левой 3 секций.
Индивидуальный тепловой пункт с мембранным насосом работает следующим образом. Механический механизм переключения ударных клапанов 17 срабатывает только в крайних положениях штока 16, предположим левый ударный клапан 18 закрыт, а правый ударный клапан 19 открыт, кулачек импульсного распределителя потока 10 занимает положение I (фиг.2), при котором  правый клапан импульсного распределителя потока 6 открыт, а левый клапан импульсного распределителя потока 7 закрыт. При подаче теплоносителя в подающий трубопровод 1 он начнет двигаться по цепи: подающий трубопровод 1,  импульсный распределитель потока 5, подающий парубок правой секции мембранного насоса 15, правая рабочая камера 13 правой секции 4 мембранного насоса, правый ударный клапан 19, отопительный прибор правой секции 20 и далее в обратный трубопровод 2. При достижении установившейся скорости теплоносителя включается электропривод 11, который начнет поворачивать кулачок импульсного распределителя потока 10 и левый шток импульсного распределителя потока 9 соскакивает в прорезь кулачка импульсного распределителя потока 10, что приведет к последующему резкому закрытию левого клапана импульсного распределителя потока 7, а правый шток импульсного распределителя потока 8 будет набегать на кулачок и плавно открывать правый клапан импульсного распределителя потока 6. При дальнейшем повороте кулачка левый клапан импульсного распределителя потока 7 будет закрытым на протяжении 180 градусов, а правый клапан импульсного распределителя потока 6 некоторое время будет открываться, а затем будет открытым до положения кулачка II. В момент полного открытия правого клапана импульсного распределителя потока 6 шток 16 займет левое крайнее положение, сработает механический механизм переключения ударных клапанов 17, что переведет к резкому переключению ударных клапанов: правый ударный клапан 19 закроется, а левый ударный клапан 18 откроется. При резком закрытии правого ударного клапана 19 произойдет гидроудар в линии: подающий парубок правой  секции мембранного насоса 15 правая секция мембранного насоса 4 правый ударный клапан 19, обратная волна которого создаст  импульс давления, который воспринимается правая рабочая камера 13 правой  секцией мембранного насоса 4, что придаст ускорение в начале перемещения штока 16. Дальнейшее движение штока будет происходить  под действием разности давлений  прямого и обратного трубопровода 2. Диафрагма правой секции мембранного насоса 4 будет смещаться слева направо, увлекая за собой шток 16, а теплоноситель из насосной камеры 22 правой секции мембранного насоса 4, через нагнетательный обратный клапан правой секции 23 поступит в отопительный прибор правой секции 20 и далее в обратный трубопровод 2. При прохождении теплоносителя через отопительный прибор правой секции 20 передается вторичное тепло теплоносителя и аккумулированное первичное тепло теплоносителя окружающему воздуху. В это время теплоноситель из левой рабочей камеры 12 левой секции мембранного насоса 3 через нагнетательный обратный клапан рециркуляции левой секции 26 и всасывающий обратный клапан левой секции 28 будет перетекать через открытый ударный клапан 18 и  отопительный прибор левой секции 21 в левую насосную камеру  24 левой секции мембранного насоса 3, под действием разности давлений в них. При прохождении теплоносителя через отопительный прибор левой секции 21 будет накопление и передача тепловой энергии.
При переходе кулачка импульсного распределителя потока 10 в положение II произойдет переключение клапанов импульсного распределителя потока, правый шток импульсного распределителя потока 8 соскакивает в прорезь кулачка импульсного распределителя потока 10, что приведет к последующему резкому закрытию правого клапана импульсного распределителя потока 7, а левый шток импульсного распределителя потока 9 будет набегать на кулачок и плавно открывать левый клапан импульсного распределителя потока 7. При дальнем повороте кулачка правый клапан импульсного распределителя потока 6 будет закрытым на протяжении 180 градусов, а  левый клапан импульсного распределителя потока 7 некоторое время будет открываться, а затем будет открытым до положения кулачка I. В момент полного открытия левого клапана импульсного распределителя потока 7 шток 16 займет правое крайнее положение, сработает механический механизм переключения ударных клапанов 17, что переведет к резкому переключению ударных клапанов: правый ударный клапан 19 откроется, а левый ударный клапан 18 закроется. При резком закрытии левого ударного клапана 18 произойдет гидроудар в линии: подающий парубок левой секции мембранного насоса 14 левая рабочая камера 12 левый ударный клапан 18, обратная волна которого создаст  импульс давления, который воспринимается левой рабочей камерой 12 левой секции мембранного насоса 3, что придаст ускорение в начале перемещения штока 16 справа налево. Диафрагма левой секции мембранного насоса 3 будет смещаться  справа налево, увлекая за собой шток 16, а теплоноситель из левой насосной камеры 24 левой секции мембранного насоса 3, через нагнетательный обратный клапан левой секции 25 поступит в отопительный прибор левой секции 21 и далее в обратный трубопровод 2. При прохождении теплоносителя через отопительный прибор левой секции 21 передается вторичное тепло теплоносителя и аккумулированное первичное тепло теплоносителя окружающему воздуху. В это время теплоноситель из правой рабочей камеры 13 правой секции мембранного насоса 4 через нагнетательный обратный клапан рециркуляции 27 и всасывающий обратный клапан правой секции 29 будет перетекать через открытый правый ударный клапан 19 и  отопительный прибор правой  секции 20 в насосную камеру 22 под действием разности давлений в них. При прохождении теплоносителя через отопительный прибор правой секции 20 будет накопление и передача тепловой энергии.
Надежная работа устройства обеспечивается при частоте прерывания потока теплоносителя от 0,4 до 0,8 Гц. Причем с увеличением частоты  прерывания потока расход теплоносителя снижается до 30 %. Коэффициент смешения первичного и вторичного теплоносителя равен 2.
По сравнению с известным решением, предполагаемое позволяет  совершенствовать систему управления распределения потока теплоносителя, повысить надежность системы и увеличить теплопередачу отопительного прибора.