термогидравлический способ повышения давления различных рабочих текучих сред и его применение

Формула изобретения

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.

Описание изобретения к патенту

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.