Система утилізації відпрацьованого тепла для насосної системи
Номер патенту: 113060
Опубліковано: 12.12.2016
Автори: Велджерсдік Джефрі Н., Брадволд Марк Дж., Граф Артур Т., Тейзен Метью Р., Штадт Ніколас К., Флоер Кеннет К., Рідженсчейд Грегорі А., Уайнбергер Марк Т., Тікс Джозеф Е., Андерсон Річард Д.
Формула / Реферат
1. Система, яка включає:
двигун внутрішнього згоряння;
генератор, який приводиться в дію двигуном внутрішнього згоряння;
насосний агрегат, який живиться від генератора, причому насосний агрегат включає:
перший насос, сконфігурований для приймання першого флюїдного компонента;
другий насос, сконфігурований для приймання другого флюїдного компонента; та
колектор, сконфігурований для приймання першого та другого флюїдних компонентів з першого та другого насосів; та
розподільник, який приймає перший та другий флюїдні компоненти з колектора, причому розподільник має змішувальну головку, яка змішує перший та другий флюїдні компоненти; та
теплоутилізаційну систему, яка термічно з'єднує двигун внутрішнього згоряння з насосним агрегатом, де теплоутилізаційна система забирає тепло, вироблене двигуном внутрішнього згоряння та передає зібране тепло до насосного агрегату, нагріваючи окремо перший флюїдний компонент та другий флюїдний компонент перед змішуванням першого та другого флюїдних компонентів за допомогою змішувальної головки.
2. Система за п. 1, яка відрізняється тим, що насосний агрегат додатково включає:
електричний двигун, механічно з'єднаний з першим та другим насосами, причому електричний двигун живиться від генератора.
3. Система за п. 2, яка відрізняється тим, що:
двигун внутрішнього згоряння включає радіатор, який приймає підведене тепло від роботи двигуна внутрішнього згоряння.
4. Система за п. 3, яка відрізняється тим, що теплоутилізаційна система включає:
перший теплообмінник у термічному сполученні з першим насосом та радіатором; та
другий теплообмінник у термічному сполученні з другим насосом та радіатором.
5. Система за п. 4, яка відрізняється тим, що радіатор перебуває у гідравлічному сполученні з першим та другим теплообмінниками.
6. Система за п. 4, яка відрізняється тим, що теплоутилізаційна система включає:
міжпетльовий теплообмінник, який включає:
перший контур у гідравлічному сполученні з радіатором; та
другий контур у гідравлічному сполученні з першим та другим теплообмінниками.
7. Система за п. 4, яка відрізняється тим, що додатково включає:
насос, сконфігурований для забезпечення циркуляції теплообмінного середовища через перший та другий теплообмінники.
8. Система за п. 4, яка відрізняється тим, що додатково включає: контрольний модуль для керування електричним двигуном.
9. Система за п. 8, яка відрізняється тим, що додатково включає:
клапани для регулювання потоку теплообмінного середовища через перший та другий теплообмінники, причому клапани регулюються контрольним модулем.
10. Система за п. 8, яка відрізняється тим, що додатково включає: вентилятор для спрямування потоку охолоджувального повітря через радіатор, причому вентилятор регулюється контрольним модулем.
11. Система за п. 1, яка відрізняється тим, що додатково включає: прискорювальний нагрівач у термічному сполученні з насосним агрегатом, причому прискорювальний нагрівач живиться від генератора.
12. Система за п. 1, яка відрізняється тим, що додатково включає:
перший та другий подавальні насоси, сконфігуровані для подачі першого та другого флюїдних компонентів на перший та другий насоси, відповідно; та
компресор, гідравлічно з'єднаний з насосним агрегатом для подачі стиснутого повітря на перший та другий подавальні насоси.
13. Система за п. 1, яка відрізняється тим, що двигун внутрішнього згоряння, генератор, насосний агрегат та теплоутилізаційна система є закріпленими на платформі.
14. Насосна система, яка включає:
двигун внутрішнього згоряння, сконфігурований для вироблення механічної енергії та відпрацьованого тепла;
радіатор для приймання відпрацьованого тепла від двигуна внутрішнього згоряння;
генератор, з'єднаний з двигуном внутрішнього згоряння для перетворення механічної енергії від двигуна внутрішнього згоряння на електричну енергію;
двигун насоса, з'єднаний з генератором для приймання електричної енергії;
насос для першого компонента, з'єднаний з двигуном насоса, для перекачування речовини першого компонента;
першу подавальну лінію для подачі речовини першого компонента до насоса для першого компонента;
теплообмінник першого компонента, з'єднаний з першою подавальною лінією; та
петлю для теплообмінного середовища у термічному сполученні з радіатором та теплообмінником першого компонента.
15. Насосна система за п. 14, яка відрізняється тим, що теплообмінник першого компонента перебуває у прямому гідравлічному сполученні з радіатором.
16. Насосна система за п. 14, яка відрізняється тим, що додатково включає: міжпетльовий теплообмінник, який термічно з'єднує теплообмінник першого компонента з радіатором.
17. Насосна система за п. 16, яка відрізняється тим, що міжпетльовий теплообмінник включає:
контур для першого флюїду, який проходить через радіатор, двигун внутрішнього згоряння та міжпетльовий теплообмінник; та
контур для другого флюїду, який проходить через теплообмінник першого компонента та міжпетльовий теплообмінник.
18. Насосна система за п. 17, яка відрізняється тим, що додатково включає: насос для другого компонента, з'єднаний з двигуном насоса, для перекачування речовини другого компонента;
другу подавальну лінію для подачі речовини другого компонента до насоса для другого компонента; та
теплообмінник другого компонента, з'єднаний з другою подавальною лінією;
причому теплообмінник другого компонента паралельно гідравлічно з'єднаний з теплообмінником першого компонента у контурі для другого флюїду.
19. Насосна система за п. 14, яка відрізняється тим, що додатково включає:
перший подавальний насос, з'єднаний з першою подавальною лінією для подачі до насоса для першого компонента речовини першого компонента;
перший контейнер для зберігання речовини першого компонента, причому перший контейнер гідравлічно з'єднаний з першим подавальним насосом; та
компресор, гідравлічно з'єднаний з першим подавальним насосом.
20. Насосна система за п. 14, яка відрізняється тим, що додатково включає: прискорювальний нагрівач, з'єднаний з першою подавальною лінією, причому прискорювальний нагрівач живиться від генератора.
21. Насосна система за п. 14, яка відрізняється тим, що додатково включає: циркуляційний насос, сконфігурований для забезпечення циркуляції теплообмінного середовища через теплообмінник першого компонента.
22. Насосна система за п. 14, яка відрізняється тим, що додатково включає: клапани для регулювання потоку теплообмінного середовища через теплообмінник першого компонента;
вентилятор для спрямування потоку охолоджувального повітря через радіатор; та
дисплейний модуль, який включає засоби контролю для керування двигуном насоса, клапанами та вентилятором.
23. Насосна система за п. 14, яка відрізняється тим, що двигун внутрішнього згоряння, радіатор, генератор, двигун насоса, насос для першого компонента, перша подавальна лінія, теплообмінник першого компонента та петля для теплообмінного середовища є закріпленими на платформі.
24. Система, яка включає:
двигун внутрішнього згоряння;
генератор, який приводиться в дію двигуном внутрішнього згоряння;
насосний агрегат, який живиться від генератора, причому насосний агрегат включає:
перший насос, сконфігурований для приймання першого флюїдного компонента;
другий насос, сконфігурований для приймання другого флюїдного компонента;
колектор, сконфігурований для приймання першого та другого флюїдних компонентів з першого та другого насосів;
перший та другий подавальні насоси, сконфігуровані для подачі першого та другого флюїдних компонентів на перший та другий насоси, відповідно;
компресор, гідравлічно з'єднаний з насосним агрегатом для подачі стиснутого повітря на перший та другий подавальні насоси; та
теплоутилізаційну систему, яка термічно з'єднує двигун внутрішнього згоряння з насосним агрегатом.
25. Система за п. 24, яка відрізняється тим, що насосний агрегат додатково включає:
електричний двигун, механічно з'єднаний з першим та другим насосами, причому електричний двигун живиться від генератора.
26. Система за п. 24, яка відрізняється тим, що насосний агрегат додатково включає:
розподільник, який приймає перший та другий флюїдні компоненти з колектора, причому розподільник має змішувальну головку, яка змішує перший та другий флюїдні компоненти.
27. Система за п. 25, яка відрізняється тим, що:
двигун внутрішнього згоряння включає радіатор, який приймає підведене тепло від роботи двигуна внутрішнього згоряння.
28. Система за п. 27, яка відрізняється тим, що теплоутилізаційна система включає:
перший теплообмінник у термічному сполученні з першим насосом та радіатором; та
другий теплообмінник у термічному сполученні з другим насосом та радіатором.
29. Система за п. 28, яка відрізняється тим, що радіатор перебуває у гідравлічному сполученні з першим та другим теплообмінниками.
30. Система за п. 28, яка відрізняється тим, що теплоутилізаційна система включає:
міжпетльовий теплообмінник, який включає:
перший контур у гідравлічному сполученні з радіатором; та
другий контур у гідравлічному сполученні з першим та другим теплообмінниками.
31. Система за п. 28, яка відрізняється тим, що додатково включає:
насос, сконфігурований для забезпечення циркуляції теплообмінного середовища через перший та другий теплообмінники.
32. Система за п. 28, яка відрізняється тим, що додатково включає:
контрольний модуль для керування електричним двигуном.
33. Система за п. 32, яка відрізняється тим, що додатково включає:
клапани для регулювання потоку теплообмінного середовища через перший та другий теплообмінники, причому клапани регулюються контрольним модулем.
34. Система за п. 32, яка відрізняється тим, що додатково включає: вентилятор для спрямування потоку охолоджувального повітря через радіатор, причому вентилятор регулюється контрольним модулем.
35. Система за п. 24, яка відрізняється тим, що додатково включає: прискорювальний нагрівач у термічному сполученні з насосним агрегатом, причому прискорювальний нагрівач живиться від генератора.
36. Система за п. 24, яка відрізняється тим, що двигун внутрішнього згоряння, генератор, насосний агрегат та теплоутилізаційна система є закріпленими на платформі.
Текст
Реферат: Винахід належить до насосних систем. Насосна система включає двигун внутрішнього згоряння, генератор, насосний агрегат та теплоутилізаційну систему. Генератор приводиться в дію двигуном внутрішнього згоряння. Насосний агрегат живиться від генератора. Теплоутилізаційна система термічно з'єднує двигун внутрішнього згоряння з насосним агрегатом. UA 113060 C2 (12) UA 113060 C2 UA 113060 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Даний винахід в цілому стосується насосних систем для флюїдів, зокрема, систем нагрівання для двокомпонентних дозаторів. Дозатори флюїдів включають розподільні системи, які приймають окремі компоненти інертних флюїдів, змішують компоненти у заданому співвідношенні, а потім розподіляють компоненти як активовану сполуку. Наприклад, дозатори флюїдів застосовують для розподілу поліуретанів або полісечовин, які тверднуть після змішування смоляного компонента та активуючого матеріалу, які окремо є інертними. Однак після змішування починається безпосередня хімічна реакція, в результаті якої утворюється збільшена в об'ємі жорстка або піддатлива полімерна піна або гнучке, затвердле покриття суміші з термопластичної полісечовини. Таким чином, два компоненти окремо спрямовуються у дозатор, таким чином, щоб залишатися розділеними якомога довше. Колектор приймає кожен компонент після його окремого закачування і подає компоненти до розпилювача, який включає змішувальну головку, яка може приводитись у дію оператором. Таким чином, компоненти залишаються розділеними до досягнення розпилювача, де вони одночасно змішуються й розподіляються, що мінімізує можливість забруднення компонентів. Типовий дозатор для флюїдів включає пару насосів прямого витіснення для компонентів, які окремо втягують флюїдний компонент з окремих контейнерів для флюїдів, іноді за допомогою подавальних насосів, і закачують стиснути флюїдні компоненти до колектора. Насоси для компонентів зазвичай приводяться в дію синхронно спільним гідравлічним або електричним двигуном. Подавальні насоси зазвичай приводяться в дію джерелом стиснутого повітря. Подавальні насоси та насоси для компонентів доставляють матеріали компонентів до колектора у стані, готовому до змішування та роздачі з розпилювача. Зокрема, для належного започаткування хімічної реакції, яка затверджує змішані матеріали компонентів, компоненти часто нагрівають до підвищеної температури для зменшення й врівноваження в'язкості флюїдів для забезпечення належного зшивання. Як правило, компоненти нагрівають за допомогою електронагрівачів. які нагрівають матеріалу певному місці між насосами для компонентів та колектором. Такі нагрівачі вимагають подачі зовнішньої енергії, а отже, знижують енергетичну ефективність системи. Двокомпонентні дозатори іноді виконуються у переносних конфігураціях, наприклад, у вантажному просторі вантажного автомобіля для виконання великомасштабних робіт на віддалених робочих ділянках. Подібним чином ці двокомпонентні дозатори можуть бути встановлені у трейлерах, які причіплюються до транспортних засобів. У таких конфігураціях система дозатора може бути встановлена таким чином, щоб використовувати ресурси двигуна вантажного автомобіля. Наприклад, теплоносій з двигуна може використовуватися замість електронагрівача для нагрівання матеріалів компонентів. Так само електрична система двигуна вантажного автомобіля може застосовуватися для живлення компонентів дозатора. В альтернативному варіанті може застосовуватися відбір потужності від двигуна вантажного автомобіля для механічного живлення різних компонентів. Однак такі варіанти втілення вимагають безперервної роботи двигуна вантажного автомобіля під час операцій розпилювання. Однак двигун вантажного автомобіля має надмірну продуктивність порівняно з необхідною для системи дозатора, як щодо потоку теплоносія, що забезпечується двигуном, так і щодо механічної енергії, яка виробляється для перекачування теплоносія або вироблення електроенергії. Як такі, ці системи є менш ефективними за електронагрівачі. Таким чином, існує потреба у більш ефективній системі нагрівання матеріалів компонентів, зокрема, для застосування з переносними системами дозаторів. КОРОТКИЙ ОПИС ВИНАХОДУ Даний винахід стосується насосних систем, таких, як двокомпонентні системи дозаторів. Насосна система включає двигун внутрішнього згоряння, генератор, насосний агрегат та теплоутилізаційну систему. Генератор приводиться в дію двигуном внутрішнього згоряння. Насосний агрегат живиться від генератора. Теплоутилізаційна система термічно з'єднує двигун внутрішнього згоряння з насосним агрегатом. КОРОТКИЙ ОПИС ФІГУР Фіг. 1 показує переносну двокомпонентну систему дозатора, яка має насосний агрегат, генератор та теплоутилізаційну систему згідно з даним винаходом. Фіг. 2 показує схему першого варіанта втілення переносної двокомпонентної системи дозатора з фіг. 1, яка має теплоутилізаційну систему з непрямою вторинною петлею. Фіг. 3 показує схему другого варіанта втілення переносної двокомпонентної системи дозатора з фіг. 1, яка має теплоутилізаційну систему з прямою петлею двигуна. ДЕТАЛЬНИЙ ОПИС ВИНАХОДУ 1 UA 113060 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Фіг. 1 показує двокомпонентну систему дозатора 10, яка має насосний агрегат 12, контейнери 14А та 14В для матеріалів компонентів, роздавальний пристрій 16 та генераторний агрегат 18. Насосний агрегат 12 включає контрольний / дисплейний модуль 20, флюїдний колектор 22, насос 24А для першого компонента, насос 24В для другого компонента та електричний двигун 26. Генераторний агрегат 18 включає двигун внутрішнього згоряння 28 та електричний генератор 29. Генераторний агрегат 18 та насосний агрегат 12 є взаємно зв'язаними з теплоутилізаційною системою 30 згідно з даним винаходом. Роздавальний пристрій 16 включає розподільну головку 32 і з'єднується з насосом 24А для першого компонента та насосом 24В для другого компонента шлангами 34А та 34В, відповідно. Шланги 38А та 38В з'єднують подавальні насоси 36А та 36В з насосами 24А та 24В для компонентів, відповідно. Стиснуте повітря з компресора (не показано на фіг. 1) надходить до подавальних насосів 36А та 36В і роздавального пристрою 16 через повітряні шланги 40А та 40В, відповідно. Рециркуляційні шланги 41А та 41В з'єднують флюїдний колектор 22 з подавальними насосами 36А та 36В, відповідно. Контейнери 14А та 14В для матеріалів компонентів включають циліндричні вмістища для першого та другого в'язких матеріалів, які після змішування утворюють затвердлу структуру. Наприклад, перший компонент, який включає смоляний матеріал, такий як змішана поліольна смола, зберігається у контейнері 14А для матеріалу компонента, і другий компонент, який включає матеріал каталізатора, що забезпечує затверднення смоляного матеріалу, такий, як полімерний МДІ (метилендифенілдіізоціанат), зберігається у контейнері 14В для матеріалу компонента. Двокомпонентна насосна система 10 в обговорюваному варіанті втілення є сконфігурованою для закріплення компактному транспортабельному пакеті. В одному варіанті насосну систему 10 застосовують для розпилення ізоляції з поліуретанової піни на стінні конструкції та дахи конструкцій. Двокомпонентна насосна система 10 включає платформу 42, на якій можуть закріплюватись або зберігатись усі компоненти системи 10 за винятком контейнерів 14А та 14В, які розташовуються окремо від платформи 42. Подавальні насоси 36А та 36В простягаються на відстані від платформи 42 та насосної системи 10 через шланги 40А - 41В. Платформа 42 та контейнери 14А та 14В можуть закріплюватись або зберігатись у вантажному просторі або на борту вантажного автомобіля для транспортування до різних виробничих майданчиків. Платформа 42 включає прорізи 43, в які можуть вставлятися зубці вилчастого навантажувача для переміщення насосної системи 10. За винятком контейнерів 14Ата 14В, які потребують періодичного знімання з вантажного автомобіля для заміни, двокомпонентну насосну систему 10 закріплюють на платформі 42 для створення цілком автономної робочої системи. Завдяки додаванню повітряного компресора, двигун внутрішнього згоряння 28 забезпечує всю механічну та електричну енергію, необхідну для системи 10, яка є незалежною від роботи вантажного автомобіля, на якому закріплена система 10. Зокрема, двигун внутрішнього згоряння 28 подає електричну енергію на електричний двигун 26 і підводить тепло до матеріалів компонентів з контейнерів 14А та 14В на шляху до колектора 22. Електрична енергія подається на насосний агрегат 12 генераторним агрегатом 18, який потім передає енергію на модуль 44. Модуль 44 живить енергією електричний двигун 26, який застосовують для приведення в дію насосів 24А та 24В для компонентів. Модуль 44 також живить енергією інші компоненти системи 10, такі, як вищезгаданий повітряний компресор, вентилятор для радіатора двигуна внутрішнього згоряння 28, клапани для контролювання потоку теплообмінного середовища через теплоутилізаційну систему 30 та прискорювальний нагрівач, які обговорюються з посиланням на фіг. 2. Стиснуте повітря з вищезгаданого компресора подається на контрольний / дисплейний модуль 20, який передає стиснуте повітря на подавальні насоси 36А та 36В через шланги 40А та 40В для забезпечення потоків першого та другого матеріалів компонентів до насосів 24А та 24В для компонентів, відповідно. Насоси 24А та 24В для компонентів працюють від електричного двигуна 26, який контролюється оператором через контрольний / дисплейний модуль 20. Тепло, вироблене двигуном внутрішнього згоряння 28, забирається теплоутилізаційною системою 30 і вводиться у потік матеріалів компонентів. В обговорюваному варіанті втілення тепло вводиться у матеріали компонентів між подавальними насосами 36А та 36В і насосами 24А та 24В для компонентів. Коли користувач керує роздавальним пристроєм 16, стиснуті матеріали компонентів, які подаються до колектора 22 насосом 24А та насосом 24В, під дією сили спрямовуються до змішувальної головки 32. Змішувальна головка 32 зміщує перший та другий матеріали компонентів для започаткування процесу затверднення, який завершується при розпиленні змішаних матеріалів компонентів. 2 UA 113060 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Оператор може контролювати введення матеріалів компонентів до роздавального пристрою 16 шляхом контролювання подавальних насосів 36А та 36В і насосів 24А та 24В для компонентів на контрольному / дисплейному модулі 20. Контрольний / дисплейний модуль 20 включає екран для показу інформації операторові системи 10. Контрольний / дисплейний модуль 20 також включає органи керування, які дозволяють отримувати виведені дані контрольованої системи 10. Наприклад, оператор двокомпонентної насосної системи 10 може вказати на вході контрольного / дисплейного модуля 20, що насосний агрегат 12 працює для забезпечення незмінного тиску першого та другого матеріалів компонентів у колектору 22 та незмінної температури матеріалів компонентів у колекторі 22. Відповідно, контрольний / дисплейний модуль 20 контролює електричну енергію, яка подається на насоси 24А та 24В, стиснуте повітря, що подається на подавальні насоси 36А та 36В та розпилювач 16, і контролює швидкість теплопередачі від теплоутилізаційної системи 30 до насосної системи 12. Крім того, такі самі засоби контролю в альтернативному варіанті можуть бути доступними через дистанційне керування 46. Хоча теплоутилізаційну систему 30 було описано з посиланням на насосну систему двокомпонентного дозатора, яка приводиться в дію безпосередньо електричним двигуном, винахід може застосовуватися й до інших типів насосних систем. Наприклад, насоси 24А та 24В для компонентів можуть приводитись у дію гідравлічною енергією, яка циркулює за допомогою електричного двигуна, як описано у заявці РСТ US2010/003120 від імені Graco Minnesota Inc. Крім того, в інших типах насосних систем, у яких використовується тепло для кондиціонування матеріалу для закачування, підведення або розподілу, можуть застосовуватися системи та способи згідно зданим винаходом. Фіг. 2 показує схему першого варіанта втілення двокомпонентної системи дозатора 10 з фіг. 1, яка має теплоутилізаційну систему 30 з первинною петлею 51 для двигуна та непрямою, вторинною петлею 50. Насосний агрегат 12, який включає насоси 24А та 24В для компонентів та електричний двигун 26, з'єднується з роздавальним пристроєм 16 та подавальними насосами 36А та 36В. Подавальні насоси 36А та 36В приймають матеріал компонента з контейнерів 14А та 14В, відповідно. Генераторний агрегат 18 включає двигун внутрішнього згоряння 28, електричний генератор 29, радіатор 52, водний насос 54 та вентилятор 56. Теплоутилізаційна система 30 включає міжпетльовий теплообмінник 58, циркуляційний насос 60, теплообмінник 62А для першого компонента, теплообмінник 62В для другого компонента, клапани 64А, 64В та 64С та трубопроводи 66А, 66В та 66С. Насосна система 10 також може включати електричний прискорювальний нагрівач 68 та компресор 69. Двигун внутрішнього згоряння 28, який в одному варіанті втілення включає дизельний двигун, спалює пальне для створення потужності на обертальному валу, що приводить у дію електричний генератор 29. Зокрема, в одному варіанті втілення двигун внутрішнього згоряння 28 включає дизельний двигун на 30 кінських сил (~22,4 кВт). Система 10 може включати паливний бак, закріплений на платформі 42 (фіг. 1), або двигун внутрішнього згоряння 28 може бути сконфігурований для приймання пального з віддаленого паливного бака, закріпленого у вантажному просторі або на борту вантажного автомобіля, в якому розміщується система 10. Двигун внутрішнього згоряння 28 працює незалежно від будь-якого двигуна та паливної системи, яка застосовується для живлення вантажного автомобіля, на якому закріплюється або може бути закріплена система 10. Відповідно, система 10 може працювати у стаціонарному середовищі, наприклад, у стаціонарній установці на виробництві або у тимчасовій установці на будівельному об'єкті. Двигун внутрішнього згоряння 28 забезпечує механічний вплив на електричний генератор 29. В одному варіанті втілення електричний генератор 29 включає ємність 22 кВт. Електроенергія, вироблена електричним генератором 29, подається на насосний агрегат 12 через проводку 70 з метою живлення контрольного /дисплейного модуля 20 (фіг. 1) та електричного двигуна 26. Інші електричні компоненти системи 10, такі, як циркуляційний насос 60, вентилятор 56, прискорювальний нагрівач 68 та клапани 64А - 64С, також оснащено проводкою (для спрощення не показано) для приймання електричної енергії від електричного генератора 29. Подавальні насоси 36А та 36В мають пневматичний привід для приймання матеріалів компонентів з контейнерів 14А та 14В, наприклад, завдяки впускній трубі, зануреній у матеріал компонента, і для доставлення матеріалу компонента до насосної системи 12 через шланги 38А та 38В, відповідно. В описаному варіанті втілення подавальні насоси 36А та 36В приводяться в дію стиснутим повітрям, яке регулюється контрольним / дисплейним модулем 20 (фіг. 1) насосного агрегату 12. Насосний агрегат 12 приймає стиснуте повітря від компресора 69, який може бути закріплений у вантажному просторі або на борту вантажного автомобіля, в якому розміщується система 10, або на платформі 42 (фіг. 1). У будь-якому з варіантів втілення 3 UA 113060 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 компресор 69 живиться електричною енергією від електричного генератора 29 й доставляє стиснуте повітря на контрольний / дисплейний модуль 20. Приведені в дію генератором 29 через електричний двигун 26, насоси 24А та 24В для компонентів переносять матеріали компонентів з контейнерів 14А та 14В до колектора 22, з якого вони подаються на роздавальний пристрій 16. Двигун внутрішнього згоряння 28 генерує тепло від процесу згоряння. Відповідно, двигун внутрішнього згоряння 28 забезпечується теплоносієм у первинній петлі 51 для двигуна. Насос 54 петлі 51 для двигуна у циркуляційному режимі перекачує теплоносій від радіатора 52 через нагріті компоненти у двигуні внутрішнього згоряння 28. В одному варіанті втілення петля 51 для двигуна включає рідинно-рідинний пластинчастий теплообмінник. Вентилятор 56 є сконфігурованим для забезпечення конвективного охолодження для теплоносія у радіаторі 52 і є сконфігурованим таким чином, щоб періодично керуватися контрольним / дисплейним модулем 20. Потік теплоносія у петлі 51 для двигуна також тече через міжпетльовий теплообмінник 58. Міжпетльовий теплообмінник 58 також з'єднується з потоком теплоносія у вторинній петлі 50, що забезпечується трубопроводом 66С. Циркуляційний насос 60 та трубопровід 66С забезпечують безперервний рециркуляційний потік флюїду через міжпетльовий теплообмінник 58 при відкритому клапані 64С. Міжпетльовий теплообмінник 58, який в одному варіанті втілення включає рідинно-рідинний пластинчастий теплообмінник, переносить тепло між петлею 51 для двигуна та вторинною петлею 50. Під час роботи насосної системи 10 тепло переноситься від теплоносія у петлі 51 для двигуна до флюїду в трубопроводі 66С. Флюїд у трубопроводі 66С може включати будь-яке прийнятне теплообмінне середовище, таке, як вода, етиленгліколь, мінеральна олія, кремнійорганічна олія і т. ін. Нагрітий флюїд у трубопроводі 66С тече у трубопроводи 66А та 66В, коли клапан 64С є закритим, і клапани 64А та 64В є відкритими. Клапани 64А, 64В та 64С включають контрольні клапани з активним керуванням, які регулюються контрольним / дисплейним модулем 20 для контролю температури матеріалу компонента у шлангах 72А та 72В, які проходять між теплообмінниками 62А та 62В і насосами 24А та 24В, відповідно. Трубопровід 66А проходить від нагнітальної сторони трубопроводу 66С через клапан 64А, через теплообмінник 62А для першого компонента і назад до усмоктувальної сторони трубопроводу 66С. Подібним чином трубопровід 66В проходить від нагнітальної сторони трубопроводу 66С, через клапан 64В, через теплообмінник 62В для другого компонента і назад до усмоктувальної сторони трубопроводу 66С. Теплообмінники 62А та 62В включають рідинно-рідинні теплообмінники, які переносять тепло між трубопроводами 66А та 66В до шлангів 72А та 72В для матеріалу, відповідно. Під час роботи насосної системи 10 тепло переноситься від теплоносія у трубопроводах 66А та 66В до матеріалів компонентів у шлангах 72А та 72В. В обговорюваному варіанті втілення теплообмінники 62А та 62В нагрівають матеріал компонента до першої температури, наприклад, приблизно 140° F (~60,0° С). Якщо для нагрівання матеріалу компонента вимагається підвищення температури до рівня, вищого за той, що може забезпечуватися теплообмінниками 62А та 62В, електричний прискорювальний нагрівач 68 приводиться в дію контрольним / дисплейним модулем 20. Прискорювальний нагрівач 68 вводить додаткове тепло у матеріал компонента між насосами 24А та 24В та колектором 22. В одному варіанті втілення електричні прискорювальні нагрівачі включають нагрівачі на2000 Вт, по одному для кожного з насосів 24А та 24В, які нагрівають матеріал компонента до приблизно 180° F (~82.2° С). Фіг. 3 показує схему другого варіанта втілення переносної двокомпонентної системи дозатора 10 з фіг. 1, яка має теплоутилізаційну систему 30 з прямою петлею двигуна. Теплоутилізаційна система 30 з фіг. 3 включає такі самі компоненти, що й у варіанті втілення з фіг. 2, за винятком міжпетльового теплообмінника 58. У такому варіанті втілення водний насос 54 двигуна прямо з'єднується з трубопроводом 66С, таким чином, прямо вводячи тепло у теплообмінники 62 А та 62В. Таким чином, усувається потреба у петлі 51 для двигуна. Пряма утилізація тепла у петлі забезпечує можливість більш ефективної теплопередачі між двигуном 28 та теплообмінниками 62А та 62В. Однак спосіб прямої утилізації тепла у петлі є більш обмеженим щодо контролювання температури теплообмінників 62А та 62В. Наприклад, потік теплоносія через трубопровід 66С обмежується водним насосом 54 двигуна внутрішнього згоряння 28. Циркуляційний насос 60 може підтримувати насос 54, але він обмежується продуктивністю насоса 54. Водночас представлений на фіг. 2 спосіб з застосуванням вторинної петлі передбачає, що циркуляція теплоносія через трубопровід 66С може вільно регулюватися швидкістю та продуктивністю лише циркуляційного насоса 60. Для того, щоб спосіб прямого охолодження у петлі з фіг. 3 дозволяв краще контролювати температуру, у трубопроводі 66С передбачено резервуар 76. Резервуар 76 дозволяє зберігати додаткове теплообмінне 4 UA 113060 C2 5 10 15 20 середовище у теплоутилізаційній системі 30 для забезпечення додаткової змінної у контролюванні температури у межах теплоутилізаційної системи 30. Теплоутилізаційна система згідно з даним винаходом дозволяє спрямовувати тепло, яке за інших умов було б втрачене, до потрібного місця: матеріалів компонентів, які мають затверджуватися при підвищених температурах, або затверднення яких при низьких температурах слід уникати. Відпрацьоване тепло, яке за інших умов було в витіснене в атмосферу, переноситься до теплообмінного середовища, яке перебуває у тепловій взаємодії через теплообмінник з матеріалом компонента насосної системи. Даний винахід є особливо придатним для застосування з переносними насосними системами, які є автономними. Наприклад, автономна насосна система включає двигун внутрішнього згоряння, який генерує всю механічну енергію, необхідну для роботи електричної, пневматичної та механічної систем насосної системи, незалежно від роботи будь-яких зовнішніх двигунів або джерел енергії. Відповідно, тепло від необхідної автономної роботи двигуна внутрішнього згоряння утилізується й ефективно переноситься до матеріалу компонента. Теплоутилізаційна система згідно з даним винаходом є більш ефективною порівняно з попередніми системами, які потребують зовнішньої енергетичної установки для забезпечення нагрівання та електричного входу. Наприклад, типовий дизельний двигун, який забезпечує рушійну силу для вантажного автомобіля, в якому закріплюється система 10 згідно з даним винаходом, забезпечує у багато разів більше кінських сил, електричної потужності та тепла, ніж вимагається системою 10. Хоча даний винахід було описано з посиланням на оптимальні варіанти втілення, спеціалістам у даній галузі стане зрозумілою можливість змін у формі та деталях без відхилення від сутності та обсягу винаходу. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 25 30 35 40 45 50 55 60 1. Система, яка включає: двигун внутрішнього згоряння; генератор, який приводиться в дію двигуном внутрішнього згоряння; насосний агрегат, який живиться від генератора, причому насосний агрегат включає: перший насос, сконфігурований для приймання першого флюїдного компонента; другий насос, сконфігурований для приймання другого флюїдного компонента; та колектор, сконфігурований для приймання першого та другого флюїдних компонентів з першого та другого насосів; та розподільник, який приймає перший та другий флюїдні компоненти з колектора, причому розподільник має змішувальну головку, яка змішує перший та другий флюїдні компоненти; та теплоутилізаційну систему, яка термічно з'єднує двигун внутрішнього згоряння з насосним агрегатом, де теплоутилізаційна система забирає тепло, вироблене двигуном внутрішнього згоряння та передає зібране тепло до насосного агрегату, нагріваючи окремо перший флюїдний компонент та другий флюїдний компонент перед змішуванням першого та другого флюїдних компонентів за допомогою змішувальної головки. 2. Система за п. 1, яка відрізняється тим, що насосний агрегат додатково включає: електричний двигун, механічно з'єднаний з першим та другим насосами, причому електричний двигун живиться від генератора. 3. Система за п. 2, яка відрізняється тим, що: двигун внутрішнього згоряння включає радіатор, який приймає підведене тепло від роботи двигуна внутрішнього згоряння. 4. Система за п. 3, яка відрізняється тим, що теплоутилізаційна система включає: перший теплообмінник у термічному сполученні з першим насосом та радіатором; та другий теплообмінник у термічному сполученні з другим насосом та радіатором. 5. Система за п. 4, яка відрізняється тим, що радіатор перебуває у гідравлічному сполученні з першим та другим теплообмінниками. 6. Система за п. 4, яка відрізняється тим, що теплоутилізаційна система включає: міжпетльовий теплообмінник, який включає: перший контур у гідравлічному сполученні з радіатором; та другий контур у гідравлічному сполученні з першим та другим теплообмінниками. 7. Система за п. 4, яка відрізняється тим, що додатково включає: насос, сконфігурований для забезпечення циркуляції теплообмінного середовища через перший та другий теплообмінники. 8. Система за п. 4, яка відрізняється тим, що додатково включає: контрольний модуль для керування електричним двигуном. 5 UA 113060 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 9. Система за п. 8, яка відрізняється тим, що додатково включає: клапани для регулювання потоку теплообмінного середовища через перший та другий теплообмінники, причому клапани регулюються контрольним модулем. 10. Система за п. 8, яка відрізняється тим, що додатково включає: вентилятор для спрямування потоку охолоджувального повітря через радіатор, причому вентилятор регулюється контрольним модулем. 11. Система за п. 1, яка відрізняється тим, що додатково включає: прискорювальний нагрівач у термічному сполученні з насосним агрегатом, причому прискорювальний нагрівач живиться від генератора. 12. Система за п. 1, яка відрізняється тим, що додатково включає: перший та другий подавальні насоси, сконфігуровані для подачі першого та другого флюїдних компонентів на перший та другий насоси, відповідно; та компресор, гідравлічно з'єднаний з насосним агрегатом для подачі стиснутого повітря на перший та другий подавальні насоси. 13. Система за п. 1, яка відрізняється тим, що двигун внутрішнього згоряння, генератор, насосний агрегат та теплоутилізаційна система є закріпленими на платформі. 14. Насосна система, яка включає: двигун внутрішнього згоряння, сконфігурований для вироблення механічної енергії та відпрацьованого тепла; радіатор для приймання відпрацьованого тепла від двигуна внутрішнього згоряння; генератор, з'єднаний з двигуном внутрішнього згоряння для перетворення механічної енергії від двигуна внутрішнього згоряння на електричну енергію; двигун насоса, з'єднаний з генератором для приймання електричної енергії; насос для першого компонента, з'єднаний з двигуном насоса, для перекачування речовини першого компонента; першу подавальну лінію для подачі речовини першого компонента до насоса для першого компонента; теплообмінник першого компонента, з'єднаний з першою подавальною лінією; та петлю для теплообмінного середовища у термічному сполученні з радіатором та теплообмінником першого компонента. 15. Насосна система за п. 14, яка відрізняється тим, що теплообмінник першого компонента перебуває у прямому гідравлічному сполученні з радіатором. 16. Насосна система за п. 14, яка відрізняється тим, що додатково включає: міжпетльовий теплообмінник, який термічно з'єднує теплообмінник першого компонента з радіатором. 17. Насосна система за п. 16, яка відрізняється тим, що міжпетльовий теплообмінник включає: контур для першого флюїду, який проходить через радіатор, двигун внутрішнього згоряння та міжпетльовий теплообмінник; та контур для другого флюїду, який проходить через теплообмінник першого компонента та міжпетльовий теплообмінник. 18. Насосна система за п. 17, яка відрізняється тим, що додатково включає: насос для другого компонента, з'єднаний з двигуном насоса, для перекачування речовини другого компонента; другу подавальну лінію для подачі речовини другого компонента до насоса для другого компонента; та теплообмінник другого компонента, з'єднаний з другою подавальною лінією; причому теплообмінник другого компонента паралельно гідравлічно з'єднаний з теплообмінником першого компонента у контурі для другого флюїду. 19. Насосна система за п. 14, яка відрізняється тим, що додатково включає: перший подавальний насос, з'єднаний з першою подавальною лінією для подачі до насоса для першого компонента речовини першого компонента; перший контейнер для зберігання речовини першого компонента, причому перший контейнер гідравлічно з'єднаний з першим подавальним насосом; та компресор, гідравлічно з'єднаний з першим подавальним насосом. 20. Насосна система за п. 14, яка відрізняється тим, що додатково включає: прискорювальний нагрівач, з'єднаний з першою подавальною лінією, причому прискорювальний нагрівач живиться від генератора. 21. Насосна система за п. 14, яка відрізняється тим, що додатково включає: циркуляційний насос, сконфігурований для забезпечення циркуляції теплообмінного середовища через теплообмінник першого компонента. 22. Насосна система за п. 14, яка відрізняється тим, що додатково включає: клапани для регулювання потоку теплообмінного середовища через теплообмінник першого компонента; 6 UA 113060 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 вентилятор для спрямування потоку охолоджувального повітря через радіатор; та дисплейний модуль, який включає засоби контролю для керування двигуном насоса, клапанами та вентилятором. 23. Насосна система за п. 14, яка відрізняється тим, що двигун внутрішнього згоряння, радіатор, генератор, двигун насоса, насос для першого компонента, перша подавальна лінія, теплообмінник першого компонента та петля для теплообмінного середовища є закріпленими на платформі. 24. Система, яка включає: двигун внутрішнього згоряння; генератор, який приводиться в дію двигуном внутрішнього згоряння; насосний агрегат, який живиться від генератора, причому насосний агрегат включає: перший насос, сконфігурований для приймання першого флюїдного компонента; другий насос, сконфігурований для приймання другого флюїдного компонента; колектор, сконфігурований для приймання першого та другого флюїдних компонентів з першого та другого насосів; перший та другий подавальні насоси, сконфігуровані для подачі першого та другого флюїдних компонентів на перший та другий насоси, відповідно; компресор, гідравлічно з'єднаний з насосним агрегатом для подачі стиснутого повітря на перший та другий подавальні насоси; та теплоутилізаційну систему, яка термічно з'єднує двигун внутрішнього згоряння з насосним агрегатом. 25. Система за п. 24, яка відрізняється тим, що насосний агрегат додатково включає: електричний двигун, механічно з'єднаний з першим та другим насосами, причому електричний двигун живиться від генератора. 26. Система за п. 24, яка відрізняється тим, що насосний агрегат додатково включає: розподільник, який приймає перший та другий флюїдні компоненти з колектора, причому розподільник має змішувальну головку, яка змішує перший та другий флюїдні компоненти. 27. Система за п. 25, яка відрізняється тим, що: двигун внутрішнього згоряння включає радіатор, який приймає підведене тепло від роботи двигуна внутрішнього згоряння. 28. Система за п. 27, яка відрізняється тим, що теплоутилізаційна система включає: перший теплообмінник у термічному сполученні з першим насосом та радіатором; та другий теплообмінник у термічному сполученні з другим насосом та радіатором. 29. Система за п. 28, яка відрізняється тим, що радіатор перебуває у гідравлічному сполученні з першим та другим теплообмінниками. 30. Система за п. 28, яка відрізняється тим, що теплоутилізаційна система включає: міжпетльовий теплообмінник, який включає: перший контур у гідравлічному сполученні з радіатором; та другий контур у гідравлічному сполученні з першим та другим теплообмінниками. 31. Система за п. 28, яка відрізняється тим, що додатково включає: насос, сконфігурований для забезпечення циркуляції теплообмінного середовища через перший та другий теплообмінники. 32. Система за п. 28, яка відрізняється тим, що додатково включає: контрольний модуль для керування електричним двигуном. 33. Система за п. 32, яка відрізняється тим, що додатково включає: клапани для регулювання потоку теплообмінного середовища через перший та другий теплообмінники, причому клапани регулюються контрольним модулем. 34. Система за п. 32, яка відрізняється тим, що додатково включає: вентилятор для спрямування потоку охолоджувального повітря через радіатор, причому вентилятор регулюється контрольним модулем. 35. Система за п. 24, яка відрізняється тим, що додатково включає: прискорювальний нагрівач у термічному сполученні з насосним агрегатом, причому прискорювальний нагрівач живиться від генератора. 36. Система за п. 24, яка відрізняється тим, що двигун внутрішнього згоряння, генератор, насосний агрегат та теплоутилізаційна система є закріпленими на платформі. 7 UA 113060 C2 8 UA 113060 C2 Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 9
ДивитисяДодаткова інформація
Назва патенту англійськоюWaste heat recovery system for pubping system
Автори англійськоюTix, Joseph E., Weinberger, Mark, T., Anderson, Richard, D., Velgersdyk, Jeffrey, N., Studt, Nicholas, K., Regenscheid, Gregory, A., Theisen, Matthew, R., Floer, Kenneth, C., Brudevold, Mark, J., Graf, Arthur, T.
Автори російськоюТикс Джозеф Э., Уайнбергер Марк Т., Андерсон Ричард Д., Велджерсдик Джефри Н., Штадт Николас К., Ридженсчейд Грэгори А., Тейзен Мэтью Р., Флоер Кэннет К., Брадволд Марк Дж., Граф Артур Т.
МПК / Мітки
МПК: F01P 3/18, F02B 63/04, F02G 5/04, F04D 25/06
Мітки: система, системі, тепла, утилізації, відпрацьованого, насосної
Код посилання
<a href="https://ua.patents.su/11-113060-sistema-utilizaci-vidpracovanogo-tepla-dlya-nasosno-sistemi.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Система утилізації відпрацьованого тепла для насосної системи</a>
Попередній патент: Протимікробна композиція на основі штамів lactobacillus rhamnosus, lactobacillus paracasei
Наступний патент: Система доставки лікарського засобу
Випадковий патент: Змішувач