ТЕПЛОИСПОЛЬЗУЮЩИЙ КОМПРЕССОР

ТЕПЛОИСПОЛЬЗУЮЩИЙ КОМПРЕССОР


RU (11) 2184269 (13) C1

(51) 7 F04B19/24 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 13.11.2007 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 2001103194/06 
(22) Дата подачи заявки: 2001.02.05 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2001.02.05 
(45) Опубликовано: 2002.06.27 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: SU 1359478 А1, 15.12.1987. SU 1670173 А1, 15.08.1991. SU 1262099 А1, 07.10.1986. GB 1206264, 23.09.1970. US 4416587, 22.11.1983. DE 3744487 А1, 13.07.1989. 
(71) Заявитель(и): Военный инженерно-технический университет 
(72) Автор(ы): Савчук А.Д. 
(73) Патентообладатель(и): Военный инженерно-технический университет 
Адрес для переписки: 191185, Санкт-Петербург, ул. Захарьевская, 22, ВИТУ, бюро по изобретательству и патентной работе 

(54) ТЕПЛОИСПОЛЬЗУЮЩИЙ КОМПРЕССОР 

Изобретение может использоваться в самых различных областях техники для получения сжатого газа от минимального перепада давлений до сверхвысоких давлений. В виду использования в качестве источника энергии источников тепла и холода может использовать вторичные тепловые ресурсы и экологически чистое тепло солнца, термальных вод и др., применяется как в атмосфере, так и в воздушном пространстве для обеспечения упрощения конструкции, повышения ее надежности, ресурса работ и экономичности. Теплоиспользующий компрессор содержит последовательно соединенные между собой трубопроводами реверсивный двигатель-вентилятор, теплообменник-охладитель, регенератор, теплообменник-нагреватель, емкость. К трубопроводу между теплообменником-охладителем и реверсивным двигателем-вентилятором подсоединены впускной и выпускной самодействующие обратные (отсечные) клапаны. Многоступенчатый вариант устройства объединяет в пакеты соответственно теплообменники-охладители и теплообменники-нагреватели, а емкости располагаются соосно друг в друге с индивидуальными входами и выходами, причем между ступенями установлены отсечные межступенчатые клапаны. Все трубопроводы и внутренние поверхности емкостей покрыты тонким слоем теплоизоляции. Для автономной работы устройства его двигатели-вентиляторы снабжены автономной системой управления, причем источником электрического тока последней и двигателей-вентиляторов служит один термоэлектрический генератор, имеющий тепловой контакт с теплообменником-нагревателем и теплообменником-охладителем. 5 з.п.ф-лы, 4 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к компрессоростроению и может быть использовано как источник сжатого газа.

Известен термический насос [1], содержащий систему специально расположенных трубок, заполненных нагнетаемой жидкостью, впускной и выпускной клапаны и вспомогательное оборудование.

Недостатком известного устройства является то, что, оно предназначено только для перекачивания жидкостей и не может быть применено для сжатия и нагнетания газов.

Известно устройство для создания сверхвысоких давлений [2], содержащее герметичную емкость с впускным и выпускным клапанами, внутри которой расположен нагреватель.

Недостатком известного устройства являются его низкий КПД и очень большое время периода цикла.

Известен многоступенчатый термокомпрессор [3], содержащий расположенные через общие теплоизоляционные стенки с отсечными клапанами компрессионные камеры в виде пакета торообразных полостей, коллекторы теплоносителя и хладагента и теплоподводящие и теплоотводящие поршни из теплопроводного материала.

Недостатком известного термокомпрессора являются его низкий КПД и большое время длительности одного цикла.

Известен термокомпрессор [4] , содержащий компрессионную камеру, на торцах которой расположены коллекторы /теплообменники/ теплоносителя и хладагента, помещенный в камеру регенератор, снабженный пористыми насадками и штоком осевого перемещения, трубопровод с отсечными (обратными) клапанами, причем насадки размещены на торцах регенератора и его шток соединен с механическим приводом через двухсторонний пружинный компенсатор осевого движения.

Недостатками известного термокомпрессора являются:

- наличие уплотнительного узла штока, что приведет особенно при высоких рабочих давлениях к утечкам газа и затратам энергии на преодоление сил трения в уплотнительном узле;

- удары насадок при работе термокомпрессора, которые снижают надежность устройства в целом;

- недостаточная поверхность теплообмена торцевых стенок корпуса для передачи необходимого количества тепла, что приводит к увеличению температурного перепада между соответственно теплоносителем и рабочим телом в горячей полости и хладагентом (средой для отвода тепла) и рабочим телом в холодной полости, а это, в свою очередь, ведет к большей необратимости процессов теплообмена и снижению КПД.

Известна установка для кондиционирования воздуха [5], содержащая контур хладагента с компрессором и теплообменниками, внешние вентиляторы, служащие для обдува воздухом теплообменников.

В этом известном устройстве (как и в других) вентиляторы используются для обдува теплообменников и не используются для передвижения рабочей среды по замкнутому контуру с целью изменения давления в самом замкнутом контуре.

Прототипом предлагаемого изобретения является теплоиспользующий компрессор [6] , содержащий последовательно соединенные между собой трубопроводами теплообменник-охладитель, регенератор, теплообменник-нагреватель и цилиндрическую емкость с впускным и выпускным клапанами и с системой перемещения газа, выполненной в виде расположенного в цилиндрической емкости сложного комбинированного вытеснителя с гидравлическим приводом.

Недостатками известного теплоиспользующего компрессора являются:

- наличие уплотнительного узла штока, что приведет особенно при высоких рабочих давлениях к утечкам газа и затратам энергии на преодоление сил трения в уплотнительном узле;

- затраты энергии на преодоление сил трения между вытеснителем и стенками цилиндра;

- наличие источника механической энергии, а также системы преобразования ее в возвратно-поступательное движение для привода штока вытеснителя, что в свою очередь значительно усложняет конструкцию теплоиспользующего компрессора, особенно многоступенчатого.

Все эти недостатки снижают эффективность системы в целом, в том числе ее надежность, ресурс работы и экономичность.

Указанные недостатки ставят задачу повышения эффективности теплоиспользующего компрессора, а именно упрощение конструкции, повышение ее надежности, ресурса работы и экономичности.

Указанная задача достигается тем, что в теплоиспользующем компрессоре, содержащем последовательно соединенные между собой трубопроводами теплообменник-охладитель, регенератор, теплообменник-нагреватель и цилиндрическую емкость с впускным и выпускным самодействующими клапанами и с системой перемещения газа, система перемещения газа выполнена в виде герметичного реверсивного двигателя-вентилятора, установленного на трубопроводе между емкостью и теплообменником- охладителем, внутренние поверхности (полости) емкости и соединительных трубопроводов покрыты слоем теплоизоляции, впускной и выпускной самодействующие клапаны подсоединены к трубопроводу, соединяющему реверсивный двигатель-вентилятор и теплообменник-охладитель.

Теплоиспользующий компрессор может быть выполнен многоступенчатым, при этом его емкости выполнены в виде расположенных друг в друге соосных труб с заглушками, внутренние поверхности (полости) емкостей и соединительных трубопроводов покрыты слоем теплоизоляции, теплообменники-охладители и теплообменники-нагреватели каждой ступени объединены соответственно в пакеты с общим подводом и отводом тепла, а трубопроводы, соединяющие реверсивные двигатели-вентиляторы с теплообменниками-охладителями, соединены между собой межступенчатыми самодействующими обратными клапанами, при этом входной самодействующий клапан подсоединен к трубопроводу первой ступени, а выходной самодействующий клапан подсоединен к последней ступени.

В многоступенчатом теплоиспользующем компрессоре емкости могут быть выполнены в виде совмещенных друг в друге сфер с индивидуальными входами и выходами.

Реверсивные двигатели-вентиляторы теплоиспользующего компрессора снабжены системой управления, состоящей из источника электрического тока, электромагнитного реле с четырьмя группами переключающих контактов, резистора и установленного в одной из емкостей датчика, представляющего собой установленный между двумя неподвижными контактами на биметаллической пластине подвижный контакт, причем один полюс источника электрического тока соединен с одним контактом обмотки электромагнитного реле, с нормально разомкнутым контактом второй группы и с управляемым контактом четвертой группы, другой полюс источника электрического тока соединен с подвижным контактом температурного датчика, установленным на биметаллической пластине, и с управляемыми контактами первой и третьей групп, контакт температурного датчика, которого касается его подвижный контакт при нагреве, соединен через резистор с управляемым контактом второй группы, а контакт температурного датчика, которого касается его подвижной контакт при охлаждении, соединен с другим контактом обмотки электромагнитного реле и с нормально разомкнутым контактом первой группы, один полюс реверсивного двигателя-вентилятора подсоединен к нормально замкнутому контакту четвертой группы и нормально разомкнутому контакту третьей группы, а другой полюс подсоединен к нормально замкнутому контакту третьей группы и нормально разомкнутые контакту четвертой группы.

В многоступенчатом теплоиспользующем компрессоре реверсивные двигатели-вентиляторы последующих ступеней параллельно соединены своими разными полюсами (одинаковыми полюсами попарно через ступень), один контакт параллельного соединения реверсивных двигателей-вентиляторов подсоединен к нормально замкнутому контакту четвертой группы и нормально разомкнутому контакту третьей группы, а другой контакт подсоединен к нормально замкнутому контакту третьей группы и нормально разомкнутому контакту четвертой группы.

Источник электрического тока теплоиспользующего компрессора выполнен в виде термоэлектрической батареи, имеющей тепловой контакт с теплообменником-охладителем и теплообменником-нагревателем.

Выполнение системы перемещения газа в виде герметичного реверсивного двигателя-вентилятора необходимо для исключения утечек компремируемого газа и снижения потерь на трение. Так как система перемещения компремируемой среды (газа) расположена в замкнутом контуре теплоиспользующего компрессора, то полностью исключены утечки компремируемого газа, а также значительно уменьшены (сведены к минимуму) потери на трение между элементами конструкции (трение будет только в подшипниках двигателя), а следовательно, повысится в целом эффективность, в частности надежность и ресурс работы. Как известно, ресурс работы (без обслуживания) двигателей-вентиляторов составляет несколько лет.

Размещение герметичного реверсивного двигателя-вентилятора на трубопроводе между емкостью и теплообменником-охладителем необходимо для создания его нормального температурного режима работы (температура газа в этом месте будет близка к температуре хладагента).

Покрытие внутренних поверхностей (полостей) емкости и соединительных трубопроводов слоем теплоизоляции необходимо для уменьшения потерь тепла в окружающую среду, а также для уменьшения их тепловой инерционности (как известно из работы теплоиспользующего компрессора - его рабочая среда поочередно нагревается и охлаждается, поэтому теплоизоляция необходима для исключения (уменьшения) периодического нагрева и охлаждения элементов конструкции). Выполнение на внутренних поверхностях (стенках) емкостей и соединительных трубопроводов слоя теплоизоляции необходимо также и для снижения потерь тепла теплопроводностью по элементам конструкции теплоиспользующего компрессора.

Подсоединение впускного и выпускного самодействующих клапанов к трубопроводу, соединяющему реверсивный двигатель-вентилятор и теплообменник-охладитель, необходимо для всасывания и нагнетания газа с температурой, близкой к температуре теплообменника-холодильника (обычно равной температуре окружающей среды), что обычно необходимо для потребителя, а также для межступенчатого охлаждения перекачиваемого компремируемого газа. При этом облегчается температурный режим работы клапанов.

Выполнение теплоиспользующего компрессора многоступенчатым, так, что "его емкости выполнены в виде расположенных друг в друге соосных труб с заглушками, теплообменники-охладители и теплообменники-нагреватели каждой ступени объединены соответственно в пакеты с общим подводом и отводом тепла, а трубопроводы, соединяющие реверсивные двигатели-вентиляторы с теплообменниками-охладителями, соединены между собой межступенчатыми самодействующими обратными клапанами, при этом входной самодействующий клапан подсоединен к трубопроводу первой ступени, а выходной самодействующий клапан подсоединен к последней ступени" необходимо для повышения степени сжатия (конечной степени сжатия и нагнетания) при сохранении компактности его конструкции.

Выполнение емкостей в виде расположенных друг в друге соосных труб с заглушками необходимо для снижения напряжения в емкостях ступеней от внутреннего избыточного давления, а также повышения компактности. Так, на центральную емкость (последняя ступень) будет действовать ее внутреннее давление и его будет частично уравновешивать давление предыдущей ступени и т.д., что в свою очередь позволяет снизить массовые характеристики емкостей, кроме того, повышается компактность и уменьшаются габаритные размеры многоступенчатого теплового компрессора. Наряду с этим цилиндрические емкости оказывают малое гидравлическое сопротивление движущемуся по ним газу.

Объединение (совмещение) соответственно теплообменников-охладителей и теплообменников-нагревателей каждой ступени в пакеты с общим подводом и отводом тепла необходимо для повышения компактности, уменьшения потерь тепла в окружающую среду (по сравнению с множеством отдельных теплообменников).

Выполнение емкостей многоступенчатого теплоиспользующего компрессора в виде совмещенных друг в друге сфер с индивидуальными входами и выходами необходимо для максимального снижения массогабаритных характеристик и максимального увеличения компактности.

Выполнение системы управления реверсивных двигателей-вентиляторов теплоиспользующего компрессора в виде электромагнитного реле с четырьмя группами переключающих контактов, резистора и установленного в одной из емкостей датчика, представляющего собой установленный между двумя неподвижными контактами на биметаллической пластине подвижный контакт, причем один полюс источника электрического тока соединен с одним контактом обмотки электромагнитного реле, с нормально разомкнутым контактом второй группы и с управляемым контактом четвертой группы, другой полюс источника электрического тока соединен с подвижным контактом температурного датчика, установленным на биметаллической пластине, и с управляемыми контактами первой и третьей групп, контакт температурного датчика, которого касается его подвижный контакт при нагреве, соединен через резистор с управляемым контактом второй группы, а контакт температурного датчика, которого касается его подвижной контакт при охлаждении, соединен с другим контактом обмотки электромагнитного реле и с нормально разомкнутым контактом первой группы, один полюс реверсивного двигателя-вентилятора подсоединен к нормально замкнутому контакту четвертой группы и нормально разомкнутому контакту третьей группы, а другой полюс подсоединен к нормально замкнутому контакту третьей группы и нормально разомкнутому контакту четвертой группы, необходимо для автономной работы теплоиспользующего компрессора, то есть самоуправляемой от температурного датчика, выполненного в виде биметаллической пластины. Режимы нагрева и охлаждения газа автономно переключаются в зависимости от температуры газа в одной полости теплоиспользующего компрессора, где установлен температурный датчик.

Подсоединение в многоступенчатом теплоиспользующем компрессоре реверсивных двигателей-вентиляторов теплоиспользующего компрессора в системе управления так, что реверсивные двигатели-вентиляторы последующих ступеней параллельно соединены своими разными полюсами (одинаковыми полюсами попарно через ступень), один контакт параллельного соединения реверсивных двигателей-вентиляторов подсоединен к нормально замкнутому контакту четвертой группы и нормально разомкнутому контакту третьей группы, а другой контакт подсоединен к нормально замкнутому контакту третьей группы и нормально разомкнутому контакту четвертой группы, необходимо для использования одной системы управления для управления всеми реверсивными двигателями-вентиляторами ступеней теплоиспользующего компрессора.

Выполнение источника электрического тока в виде термоэлектрической батареи, имеющей тепловой контакт с теплообменником-охладителем и теплообменником-нагревателем, необходимо для автономной работы теплоиспользующего компрессора, имеющего лишь один источник и один приемник тепла.

Введение совокупности указанных выше новых отличительных признаков (новых элементов и новых связей) обеспечивает достижение поставленной задачи: повышение эффективности теплоизолирующего компрессора.

Выполнение теплоиспользующего компрессора в совокупности с вышеизложенными признаками (отличительными признаками формулы изобретения) является новым для теплоиспользующих компрессоров и, следовательно, соответствует критерию "новизна".

Вышеприведенная совокупность отличительных признаков не известна на данном уровне развития техники и не следует из общеизвестных правил конструирования теплоиспользующих компрессоров и их вспомогательного оборудования, что доказывает соответствие критерию "изобретательский уровень".

Конструктивная реализация теплоиспользующего компрессора с указанной совокупностью существенных признаков не представляет никаких конструктивно-технических и технологических трудностей, откуда следует соответствие критерию "промышленная применимость".

Таким образом, каждый из отличительных признаков и все они в совокупности направлены на достижение поставленной задачи - повышения эффективности теплоиспользующего компрессора.

На фиг.1 представлена схема ступени теплоиспользующего компрессора.

На фиг.2 - схема трехступенчатого теплоиспользующего компрессора.

На фиг. 3 - возможная компоновка емкостей (компрессионных камер) в виде сферических оболочек с индивидуальными входами и выходами.

На фиг. 4 а) - принципиальная электрическая схема автономной системы привода и управления одноступенчатого теплоиспользующего компрессора, а на фиг.4 б) - многоступенчатого.

Теплоизолирующий компрессор состоит (см. фиг.1) из холодильника-охладителя 1, регенератора 2, теплообменника-нагревателя 3, емкости 4, реверсного двигателя-вентилятора 5 в герметическом корпусе, впускного 6 и выпускного 7 отсечных клапанов.

Многоступенчатый теплоиспользующий компрессор состоит из (см. фиг.2) пакета холодильников-охладителей 1, регенераторов ступеней 2, пакета холодильников-нагревателей 3, емкостей 4, реверсивных двигателей-вентиляторов 5, заключенных в герметичные кожухи, впускного 6, межступенчатых 7 и выпускного 8 отсечных клапанов.

Возможно выполнение емкостей 4 сферическими (см. фиг.3).

На фиг. 4 представлена принципиальная схема (электрическая) автономной системы привода и управления, которая содержит термоэлектрический генератор (ТЭГ), к которому подводится тепло Q1 и отводится тепло Q2, электромагнитное реле ЭР с четырьмя группами переключающих контактов К1, К2, К3, К4, резистора и установленного в одной из емкостей температурного датчика (Тд), представляющего собой размещенный между двумя неподвижными "холодным" Х (нижний по фиг.4) и "горячим" Г (верхний по фиг.4) контактами, установленный на биметаллической пластине подвижный (центральный) Ц контакт, подключенный к одному полюсу ТЭГ и управляемым контактам групп К1 и К3, другой полюс ТЭГ подсоединен к управляемому контакту группы К4, нормально разомкнутому контакту группы К2 и к одному выходу катушки реле ЭР, другой выход которой подключен к нормально разомкнутому контакту группы К1 и центральному контакту температурного датчика, верхний контакт которого подсоединен через резистор R к управляемому контакту группы К2.

Для одноступенчатого теплоиспользующего компрессора (для простоты изображены двигатели-вентиляторы постоянного тока, см. фиг.4а) один полюс двигателя подключен к нормально замкнутому контакту группы К3 и нормально разомкнутому контакту группы К4, а другой полюс - к нормально разомкнутому контакту группы К3 и нормально замкнутому контакту группы К4.

Для многоступенчатого теплоиспользующего компрессора двигатели-вентиляторы объединены по ступеням в две группы, подключение параллельно четных в одну, а нечетных в другую сторону по питающему напряжению. Группы двигателей-вентиляторов в свою очередь соединены параллельно, но с обратной полярностью и подсоединены к контактам ЭР так же, как и в одноступенчатом теплоиспользующем компрессоре.

Работает предложенный теплоиспользующий компрессор следующим образом. Первоначально зададим условия: в теплообменнике-охладителе температура - Тх, в теплообменнике-нагревателе - Tг, в регенераторе - установившееся распределение температур, и все полости теплоиспользующего компрессора заполнены газом. При включении реверсивного двигателя-вентилятора 5, например, по часовой стрелке он перекачивает газ в одну сторону, например, через теплообменник-холодильник 1, регенератор 2, теплообменник-нагреватель 3 и емкость 4, из которой снова в теплообменник-холодильник 1. Газ, проходя через регенератор 2, нагревается и в дальнейшем подогревается в теплообменнике-нагревателе и попадает в емкость 4, из которой вентилятор 5 всасывает холодный компремируемый (сжимаемый) газ. Так будет до тех пор, пока нагреваясь и расширяясь (при этом растет давление газа и происходит его нагнетание потребителю или в следующую ступень) не достигнет максимальной температуры.

Порция газа m будет нагнетаться через впускной отсечный клапан ступени при определенном давлении Pнаг = Pначк, где Рнач - начальное давление газа; к - степень повышения давления ступени, подается потребителю или в последующую ступень для ее дальнейшего сжатия.

После этого двигатель-вентилятор 5 включается в обратную сторону, и газ идет в обратном направлении: от вентилятора 5 в емкость 4, из которой и теплообменник-нагреватель 3 далее в регенератор 2, в котором газ охлаждается и в дальнейшем подогревается в теплообменнике-охладителе 1. При этом газ будет охлаждаться, и его давление будет падать до тех пор, пока не станет меньше Рнач и не откроется впускной отсечный самодействующий клапан ступени и новая порция газа m не поступит на сжатие в ступень. После этого цикл повторяется.

В многоступенчатом теплоиспользующем компрессоре двигатели-вентиляторы четных и нечетных ступеней работают в противофазе, т.е. когда в четных идет нагрев, то в нечетных - охлаждение и наоборот.

Автономная система управления работает следующим образом: первоначально (при запуске), например, газ находится в емкости, где установлен температурный датчик Тд холодный и его центральный контакт Ц замкнут на контакт X. При подаче в теплообменники соответственно теплоносителя и хладагента в ТЭГ начнет вырабатываться электрический ток, под действием которого срабатывает электромагнитное реле ЭР. При этом оно группой контактов К1 заблокирует себя и включит двигатель-вентилятор на нагрев газа (см. выше описание работы). При достижении газом температуры, близкой к температуре теплоносителя (максимальной температуре), биметаллический центральный Ц контакт Тд коснется контакта Г, в результате чего через резистор R и контакт К2 пройдет большой ток и оно отключится, одновременно разблокирует себя контактами К1 и заодно контактами К2 отключит шунтирующее сопротивление R и при этом контактами К3 и К4 изменит полярность включения реверсного двигателя-вентилятора, который начнет прогонять газ в обратную сторону - происходит охлаждение газа и его всасывание в ступень. При охлаждении газа в емкости 4 биметаллический контакт Тд выгнется в обратную сторону и коснется контакта Х и весь процесс повторится. Для остановки теплоиспользующего компрессора необходимо проверить подвод и отвод тепла, при этом ТЭГ перестанет выдавать электрический ток и реверсные двигатели-вентиляторы остановятся. Степень повышения давления в одной ступени определяется из уравнения: pV=RT, где р - давление; V - объем; R - универсальная газовая постоянная; Т - температура.

Откуда



где Рконечное (Ркон) - конечное давление (максимальное);

Рначальное (Рнач) - начальное давление (входа в ступень),

Tг - температура источника тепла (горячая);

Тх - температура хладагента или окружающей среды (холодная).

Максимальная степень повышения давления будет:

.

Но при где m - порция перекачиваемого газа и, наоборот, при m _ mmax к_ 1.

Поэтому при реальной работе теплоиспользующего компрессора 

Если обозначить степень повышения давления многоступенчатого компрессора, содержащего N ступеней, через X, то будем иметь:

X = Nк,

где к - степень повышения давления в одной ступени многоступенчатого теплоиспользующего компрессора.

При заданной степени повышения давления в одной ступени к можно найти соотношение объемов всех ступеней.

При T = const



где Рнагн - давление нагнетания ступени;

Рначал - начальное давление (давление, при котором газ поступает в ступень);

V1, V2, V3, . . .,VN - объемы соответственно 1-ой, 2-ой, 3-й,..., N-ой ступеней.

А так как





Для нахождения объема первой ступени составляется система уравнений нагрева газа в замкнутом объеме:

РначалV1=m1RTx;

PнагнV1 = (m1-m)RTг,

где m1 - масса газа в первой ступени;

m - необходимая порция перекачиваемого газа.

Из системы уравнений следует:

;



и далее

.

Откуда



Зная объем V1, к и конечную степень повышения давления X, можно найти число ступеней.

Таким образом, рассчитывается конструкция теплоиспользующего компрессора.

N округляют до целого числа.



где Тx и Тг задаются по требуемым условиям.

Тепловой расчет и расчет на эффективность рассчитываются по известным методикам с учетом регенерации и выбранных конструктивных параметров теплоиспользующего компрессора.

Технико-экономическое обоснование и преимущество предложенного устройства следующие: поскольку предлагаемое устройство обладает минимальными потерями на трение (только в подшипниковых узлах двигателя-вентилятора), то значительно повышены его надежность и ресурс работы, сохраняя при этом эффективность регенеративных тепловых компрессоров с вынужденным перемещением рабочей среды. В виду того что предложенный теплоиспользующий компрессор полностью герметичен, это дает возможность его применения в различных закрытых, загазированных системах, а также и в безвоздушном пространстве.

Предложенное устройство обладает очень большой экономичностью в связи с тем, что можно использовать бросовое тепло или вторичные тепловые ресурсы, при этом для привода реверсивных двигателей-вентиляторов необходима небольшая мощность (порядка нескольких Вт), что делает возможным их питание от небольшого термоэлектрического генератора, что в свою очередь позволяет выполнить теплоиспользующий компрессор полностью автономным с предложенной системой автоматического переключения.

Так как ресурс работы всех сравнительно очень велик, то будет велик и ресурс устройства в целом - порядка нескольких лет полностью автономной работы без обслуживания. В зависимости от числа ступеней и диапазона рабочих температур теплоиспользующий компрессор может компримировать (сжимать) газы под практически любым давлением и использоваться в самых различных областях техники, особенно выгодно его использовать в автономных системах.

Источники информации

1. Патент СССР 51321, класс 4д, 37; 59 с., 1, 1937 г.

2. Авторское свидетельство СССР 127353, кл. F 04 В 19/24, 1953 г.

3. Авторское свидетельство СССР 1262099, кл. F 04 В 19/24, 1986 г.

4. Авторское свидетельство СССР 1670173, кл. F 04 В 19/24, F 25 В 29/00, 1991 г.

5. Авторское свидетельство СССР 1211531, кл. F 24 В 1/00, 1986 г.

6. Авторское свидетельство СССР 1359478, кл. F 04 В 19/24, F 25 В 9/00, 1980 г. - прототип. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. Теплоиспользующий компрессор, содержащий последовательно соединенные между собой трубопроводами теплообменник-охладитель, регенератор, теплообменник-нагреватель и цилиндрическую емкость с впускным и выпускным самодействующими клапанами и с системой перемещения газа, отличающийся тем, что система перемещения газа выполнена в виде герметичного реверсивного двигателя-вентилятора, установленного на трубопроводе между емкостью и теплообменником-охладителем, внутренние поверхности (полости) емкости и соединительных трубопроводов покрыты слоем теплоизоляции, впускной и выпускной самодействующие клапаны подсоединены к трубопроводу, соединяющему реверсивный двигатель-вентилятор и теплообменник-охладитель.

2. Теплоиспользующий компрессор по п. 1, отличающийся тем, что он выполнен многоступенчатым, его емкости - в виде расположенных друг в друге соосных труб с заглушками, теплообменники-охладители и теплообменники-нагреватели каждой ступени объединены соответственно в пакеты с общим подводом и отводом тепла, а трубопроводы, соединяющие реверсивные двигатели-вентиляторы с теплообменниками-охладителями, соединены между собой межступенчатыми самодействующими обратными клапанами, при этом входной самодействующий клапан подсоединен к трубопроводу первой ступени, а выходной самодействующий клапан подсоединен к последней ступени.

3. Теплоиспользующий компрессор по п. 1, отличающийся тем, что емкости выполнены в виде совмещенных одна в другой сфер с индивидуальными входами и выходами.

4. Теплоиспользующий компрессор по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что реверсивные двигатели-вентиляторы снабжены системой управления, состоящей из источника электрического тока, электромагнитного реле с четырьмя группами переключающих контактов, резистора и установленного в одной из емкостей датчика, представляющего собой установленный между двумя неподвижными контактами на биметаллической пластине подвижный контакт, причем один полюс источника электрического тока соединен с одним контактом обмотки электромагнитного реле, с нормально разомкнутым контактом второй группы и с управляемым контактом четвертой группы, другой полюс источника электрического тока соединен с подвижным контактом температурного датчика, установленным на биметаллической пластине, и с управляемыми контактами первой и третьей групп, контакт температурного датчика, которого касается его подвижный контакт при нагреве, соединен через резистор с управляемым контактом второй группы, а контакт температурного датчика, которого касается его подвижной контакт при охлаждении, соединен с другим контактом обмотки электромагнитного реле и с нормально разомкнутым контактом первой группы, один полюс реверсивного двигателя-вентилятора подсоединен к нормально замкнутому контакту четвертой группы и нормально разомкнутому контакту третьей группы, а другой полюс подсоединен к нормально замкнутому контакту третьей группы и нормально разомкнутому контакту четвертой группы.

5. Теплоиспользующий компрессор по п. 4, отличающийся тем, что во многоступенчатом теплоиспользующем компрессоре реверсивные двигатели-вентиляторы последующих ступеней параллельно соединены своими разными полюсами (одинаковыми полюсами попарно через ступень), один контакт параллельного соединения реверсивных двигателей-вентиляторов подсоединен к нормально замкнутому контакту четвертой группы и нормально разомкнутому контакту третьей группы, а другой контакт подсоединен к нормально замкнутому контакту третьей группы и нормально разомкнутому контакту четвертой группы.

6. Теплоиспользующий компрессор по пп. 4 и 5, отличающийся тем, что источник электрического тока выполнен в виде термоэлектрической батареи, имеющей тепловой контакт с теплообменником-охладителем и теплообменником-нагревателем.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал
Насосы и компрессорное оборудование






СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+центробежный -насос".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "насос" будут найдены слова "насосы", "насосом" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("насос!").



Рейтинг@Mail.ru