ТЕРМОСТАТИЧЕСКИЙ НАСОС
THERMOSTATIC PUMP

Изобретение относится к насосной технике, использующей для работы разность температур окружающей среды и перекачиваемой жидкости.
Известны Гелионасос (а.с. 832265 F24J 3/02) и "Насос, работающий сам по себе" (патент РФ 2184279), использующие упомянутый принцип. Обоим насосам характерен общий недостаток - относительно низкая производительность, обусловленная, в частности, эрлифтовым способом подъема жидкости. Суть недостатка состоит в следующем:
- вместе с жидкостью, далее для простоты - водой, перекачивается и уходит в атмосферу используемый для ее вытеснения воздух;
- значительная часть подаваемого в эрлифтовый приемник воздуха вырывается из приемника в окружающую водную среду, т.к. его давление больше давления среды, и еще и выдавливает в окружающую среду из приемника часть находящейся в нем воды;
- после завершения цикла подъема воды в течение цикла нагревания легкокипящей жидкости давление воды в подающем ее шланге падает и оставшаяся в нем водная эмульсия стекает в приемник и из него - в окружающую среду.
В какой-то степени этот недостаток уменьшен, но не устранен в насосе по пат. 2184279, к тому же в нем эрлифтовое устройство весьма сложно и, следовательно, дорогое.
Насос по патенту 2184279 можно принять за прототип. Однако его название, как и название насоса по а.с. 832265, неточно отражает их физическую основу. Поэтому предлагается название "Термостатический насос".
Цель настоящего изобретения состоит в повышении производительности термостатического насоса.
Указанная цель достигается тем, что в термостатическом насосе, содержащем испаритель с легкокипящей жидкостью, жесткую емкость с размещенной внутри нее упругой емкостью, водозаборник, водоприемник и соединительные шланги, водозаборник выполнен в виде сосуда с впускным и выпускным клапанами и размещенным внутри него упругим баллоном, внутреннее пространство упругого баллона сообщается с внутренним пространством жесткой емкости, внутреннее пространство сосуда сообщается через выпускной клапан с водоприемником и через впускной клапан - с окружающей средой.
На чертеже представлена схема предлагаемого насоса. Насос состоит из испарителя - 1 с легкокипящей жидкостью, размещенного в водоприемнике - 2, жесткой емкости - 3 с размещенной внутри нее упругой емкостью - 4 и водозаборника - 5, выполненного в виде закрытого сосуда с размещенным внутри него упругим баллоном - 6. Внутреннее пространство баллона - 6 сообщается через шланг - 7 с внутренней полостью жесткой емкости. Испаритель - 1 шлангом - 8 соединен с упругой емкостью - 4. Внутреннее пространство сосуда - 5 через впускной клапан - 9 сообщается с окружающей средой и через выпускной клапан - 11 и шланг - 10 сообщается с водоприемником - 2.
Работает предлагаемый насос следующим образом. В исходном состоянии легкокипящая жидкость частично заполняет испаритель - 1, упругая емкость - 4 и баллон - 6 сжаты силами собственной упругости, воздух заполняет внутреннее пространство емкости - 3, клапан - 9 открыт и вода под действием давления ее столба f от поверхности до впускного клапана заполнила внутреннее пространство сосуда - 5, шланг - 10 заполнен водой, под действием давления столба h от входа в водоприемник до выпускного клапана - 11 клапан - 11 закрыт, водоприемник - 2 пуст. Под действием положительной температуры окружающей среды находящаяся в испарителе легкокипящая жидкость нагревается и испаряется. Ее пар по шлангу 8 поступает в упругую емкость - 4 и, преодолевая силу ее упругости и давление воздуха в емкости - 3, заполняет емкость - 4, расширяя ее. Расширяющаяся емкость - 4 вытесняет воздух из емкости - 3 через шланг - 7 в упругий баллон - 6. Последний, расширяясь, давит на находящуюся внутри сосуда - 5 воду. Под действием возрастающего давления воды внутри сосуда - 5 клапан - 9 закрывается, клапан - 11 открывается и вода из сосуда - 5 вытесняется по шлангу - 10 в водоприемник - 2, заполняя его и охлаждая испаритель - 1. В охлажденном испарителе пары легкокипящей жидкости конденсируются, их давление в емкости - 4 падает, и она сжимается силой собственной упругости, создавая разрежение внутри емкости - 3. В разреженное пространство устремляется из баллона - 6 воздух, находящийся под действием силы упругости баллона. Баллон - 6, сжимаясь, создает разрежение внутри сосуда - 5. Давление столба воды f в шланге - 10 закрывает клапан - 11, а давление столба воды h открывает клапан - 9, в результате вода полностью заполняет сосуд - 5, вытесняя воздух из баллона - 6 в емкость - 3. Поступление воды в водоприемник - 2 прекращается, и она сливается из него под действием силы собственного веса. Испаритель - 1 обнажается и начинает нагреваться теплом окружающей среды. Цикл работы насоса повторяется.
Как видно из вышеизложенного, вода поступает в водоприемник без примеси воздуха, воздух и вода из водозаборника не вытесняются в окружающую среду, следовательно, рабочее тело - легкокипящая жидкость - на вытеснение воздуха из шланга - 10 и заполнение шланга водой не расходуется, следовательно, цикл работы насоса сокращается. Совокупность этих факторов приводит к повышению производительности предлагаемого насоса по сравнению с производительностью насоса-прототипа.
Принципиально возможно обойтись без емкостей - 3 и 4, а соединить испаритель - 1 напрямую с баллоном - 6. Однако в этом случае ухудшаются надежность, производительность и экологические показатели по сравнению с таковыми для вышеизложенного решения.