Изобретение относится к тепловым компрессорам, может быть использовано для теплового компримирования газов и решает задачу повышения эффективности и надежности. Термокомпрессор содержит сферический корпус и размещенные в нем на опорном диске со сквозными отверстиями в канавках полусферические термобатареи с образованием рабочих камер, причем в каждую камеру обращены одноименные полюса термобатареи с возможностью периодического изменения полярности питающего тока, обратные клапаны вынесены из корпуса и соединены с рабочими камерами при помощи трубопроводов, подсоединенных к радиальным отверстиям магистралей, проходящих в плоскости опорного диска к соответствующим рабочим камерам, причем трубопроводы выполнены в виде теплообменников. 2 ил.
Изобретение относится к области компрессоростроения, а именно к тепловым компрессорам, и может быть применен для теплового компримирования газов.
Известен нагнетатель объемного действия [1], содержащий рабочую камеру с газораспределительными клапанами и электроприводом, выполненным в виде термоэлектрической батареи, работающей в режиме периодического изменения полярности питающего напряжения.
Недостатками данного нагнетателя являются большие потери в окружающую среду и низкий КПД. Кроме того, для получения высоких давлений требуется последовательное соединение нагнетателей с пропорционально уменьшающимися объемами рабочих камер, что не позволяет рационально использовать рабочий объем, занимаемый устройством, и уменьшает его надежность.
Прототипом предлагаемого изобретения является термокомпрессор [2], содержащий сферический корпус и опорный диск, выполненные из теплоизоляционного материала, внутри сферического корпуса с двух сторон на опорном диске закреплены полусферические термобатареи с образованием между ними сферических рабочих камер, в каждую из которых обращены одноименные полюса полусферических термобатарей с возможностью периодического изменения полярности питающего их электрического тока, причем полусферы соединены между собой сквозными отверстиями в опорном диске, а рабочие камеры соединены между собой через обратные клапаны, размещенные внутри рабочих камер.
Недостатком известного термокомпрессора является его низкая надежность из-за размещения обратных клапанов, имеющих наиболее низкую надежность в устройстве, внутри рабочих камер термокомпрессора, что заставляет обратные клапаны работать в резко меняющихся температурных условиях. Кроме того, термокомпрессор обладает низкой эффективностью из-за того, что перекачиваемый из одной рабочей камеры в другую газ не охлаждается и находится при высокой температуре, а это в свою очередь значительно уменьшает КПД термокомпрессора в целом.
Указанные недостатки ставят задачу повышения эффективности и надежности работы устройства.
Поставленная задача решается тем, что в термокомпрессоре, содержащим сферический корпус и опорный диск, выполненные из теплоизоляционного материала, внутри сферического корпуса с двух сторон на опорном диске закреплены полусферические термобатареи с образованием между ними сферических рабочих камер, в каждую из которых обращены одноименные полюса полусферических термобатарей с возможностью периодического изменения полярности питающего их электрического тока, причем полусферы соединены между собой сквозными отверстиями в опорном диске, а рабочие камеры соединены между собой через обратные клапаны, причем обратные клапаны вынесены из корпуса и соединены с рабочими камерами при помощи трубопроводов, подсоединенных к диаметральным отверстиям магистралей, проходящих в плоскости опорного диска, к соответствующим рабочим камерам, причем трубопроводы за пределами опорного диска выполнены изогнутыми в виде теплообменников (взаимодействующими с окружающей средой) и могут иметь оребрение, а полусферические термобатареи закреплены в концентрических канавках опорного диска.
Вынесение обратных клапанов из корпуса термокомпрессора необходимо для обеспечения им сравнительно нормальных условий работы, так как они будут интенсивно охлаждаться окружающей средой, и их температура будет небольшой. Кроме того, вынесенные из сферического корпуса обратные клапаны можно будет при выходе их из строя легко заменить или отремонтировать и проводить техническое обслуживание.
Видео:Тепловые насосы - описание и фиаскоСкачать
Выполнение в полости опорного диска магистралей, соединяющих рабочие камеры с радиальными отверстиями, к которым подсоединены трубопроводы, необходимо для упрощения конструкции термокомпрессора, исключения из его корпуса каких-либо трубопроводов, повышения надежности термокомпрессора в целом и повышения его технологичности.
Выполнение соединительных трубопроводов изогнутыми в виде теплообменников необходимо для дополнительного межступенчатого охлаждения перекачиваемого газа окружающей среды, что повышает термодинамическую эффективность термокомпрессора в целом.
Выполнение на опорном диске с обеих его сторон концентрических канавок для установки в них полусферических термобатарей необходимо для более эффективного закрепления последних и обеспечения термокомпрессору требуемой прочности и надежности.
Выполнение термокомпрессора в совокупности с вышеизложенными признаками (отличительными признаками формулы изобретения) является новым для термокомпрессоров и, следовательно, соответствует критерию «новизна».
Вышеприведенная совокупность отличительных признаков не известна на данном уровне развития техники и не следует из общеизвестных правил конструирования термокомпрессоров и их вспомогательного оборудования, что доказывает соответствие критерию «изобретательский уровень».
Конструктивная реализация термокомпрессора с указанной совокупностью существенных признаков не представляет никаких конструктивно-технических и технологических трудностей, откуда следует соответствие критерию «промышленная применимость».
На фиг.1 схематично изображен чертеж термокомпрессора.
На фиг.2 изображен разрез по А-А на фиг.1 с магистралями опорного диска, соединительными трубопроводами и обратными клапанами.
Термокомпрессор состоит из корпуса 1, опорного диска 2, выполненных из термоизоляционного материала. В опорном диске 2 с обеих его сторон имеются кольцеобразные канавки 3, в которых закреплены полусферические термобатареи 4, подключенные к периодически меняющему полярность источнику постоянного тока (на фиг.1 и фиг.2 не показан).
Читайте также: Машинист технологических компрессоров окпдтр
Видео:Устройство и принцип работы винтового компрессораСкачать
Опорный диск 2 имеет между кольцеобразными канавками сквозные отверстия 5, соединяющие полости с обеих сторон опорного диска 2.
В полости диска 2 расположены магистрали 6, которые соединены со сквозным отверстием 8 опорного диска 2. К отверстиям 7 подсоединены трубопроводы 9, выполненные в виде теплообменников и подсоединенные к обратным межступенчатым клапанам.
Представленное на фиг.1 и фиг.2 устройство является трехступенчатым термокомпрессором, у которого полость рабочей камеры между корпусом 1 и внешней стороной сферической термобатареи 4 большого радиуса является 1-ой ступенью. Полость рабочей камеры между сферическими термобатареями 4 — II ступенью и полость рабочей камеры внутри сферической термобатареи 4 меньшего радиуса — III ступенью. Соответственно подходящие к ним магистрали диска 2 в полости рабочих камер будут магистралями I-й, II-й, III-й ступеней, а также соответственно и трубопроводы 9 I-й, II-й, III-й ступеней. Трубопроводы 9 выполнены из материала с большой теплопроводностью и могут иметь оребрение.
Работает термокомпрессор следующим образом. Первоначально газ через обратные клапаны 10, трубопроводы 9, магистрали 6 заполняет рабочие камеры трех ступеней. На фиг. 2 обратные клапаны 10 1-4 для краткости обозначим (слева направо) OK1, OK2, ОК3 и ОК4. После подключения термобатареи к источнику тока (например, так что в I-й и III-й ступени будет идти охлаждение газа, а во II-й — нагрев), порция газа через OK1 поступает в рабочую камеру I-й ступени, в то же время порция сжатого газа из рабочей камеры II-й ступени через ОК3 попадает в рабочую камеру III-й ступени. При этом ОК2 и ОК4 закрыты. При изменении полярности питающего тока будут закрыты OK1 и ОК3, а порция газа, сжимаясь и поступая из рабочей камеры I-й ступени, через ОК2 попадает в рабочую камеру II-й ступени, в то же время порция сжатого газа рабочей камеры из III-й ступени через ОК4 подается потребителю. Далее процесс изменяется циклически.
При расчете термокомпрессора следует иметь в виду, что степень сжатия газа в рабочей камере — ступени термокомпрессора — пропорциональна перепаду температур в рабочей камере ступени за цикл. Если степень сжатия газа в рабочих камерах всех ступеней одинакова, то каждая рабочая камера последующей ступени по объему своей полости должна быть на величину степени сжатия меньше предыдущей.
Число ступеней термокомпрессора при заданной степени повышения давления газа в рабочих камерах каждой ступени зависит от начального давления газа и требуемого конечного давления.
Таким образом, вынесение обратных клапанов из термокомпрессора и подсоединение их с помощью трубопроводов, выполненных в виде теплообменников и магистралей внутри полости диска, а также выполнение на обеих сторонах опорного диска кольцеобразных каналов позволит повысить эффективность термокомпрессора в целом. В частности повысить его кпд, надежность, технологичность, ремонтопригодность, что делает возможным его скорейшее внедрение и возможное применение в самых различных отраслях народного хозяйства. Данный термокомпрессор можно будет использовать везде, где требуется сжатый газ с высокой чистотой при высоких давлениях и малых расходах.
Источники информации 1. Авторское свидетельство СССР 488933, кл. F 04 В 35/04, 1973 г.
2. Авторское свидетельство СССР 1657734, кл. F 04 В 19/24, 1991 г. — прототип.
Термокомпрессор, содержащий сферический корпус и опорный диск, выполненные из теплоизоляционного материала, внутри сферического корпуса с двух сторон на опорном диске закреплены полусферические термобатареи с образованием между ними сферических рабочих камер, в каждую из которых обращены одноименные полюса полусферических термобатарей с возможностью периодического изменения полярности питающего их электрического тока, причем полусферы соединены между собой сквозными отверстиями в опорном диске, а рабочие камеры соединены между собой через обратные клапаны, отличающийся тем, что обратные клапаны вынесены из корпуса и соединены с рабочими камерами при помощи трубопроводов, подсоединенных к диаметральным отверстиям магистралей, проходящих в плоскости опорного диска к соответствующим рабочим камерам, причем трубопроводы за пределами опорного диска выполнены изогнутыми в виде теплообменников и могут иметь оребрение, а полусферические термобатареи закреплены в концентрических канавках опорного диска.
Видео:Тепловой насос: устройство и принцип работыСкачать
Тепловой компрессор
Компрессор предназначен для использования в различных областях техники для сжатия и перекачки газа. Компрессор содержит цилиндр, вытеснитель со встроенным генератором и радиально наклоненными отверстиями для соединения регенератора, соответственно, с холодной и горячей полостями цилиндра. Вытеснитель приводится в действие электроприводом с ротором, расположенным на внешней стороне вытеснителя, и статором, расположенным на цилиндре. Цилиндр содержит ребристый теплообменник, теплообменник теплоносителя с теплоизоляцией и теплообменник хладагента, газовую магистраль с впускным и выпускным клапанами. Вытеснитель имеет торцевые заглушки. Со стороны холодной полости в заглушке выполнена кольцеобразная торцевая осевая выточка с установленной в ней пружиной прямоугольного сечения. Пружина с одной стороны закреплена на торце цилиндра в его холодной полости, а с другой стороны на дне кольцеобразной торцевой осевой выточки так, что пружина может работать в режиме сжатия — растяжения. Повышается надежность теплового компрессора, упрощается конструкция. 1 ил.
Изобретение относится к компрессоростроению, а именно к теплоиспользующим компрессорам, и может быть использовано в самых различных областях техники для компримирования (сжатия) и нагнетания газов.
Читайте также: Марки компрессоров кондиционеров автомобилей
Известен компрессор [1] — /Авторское свидетельство СССР №1605110, кл. F 25 В 9/00, 1990 г./, содержащий установленный в полости цилиндра с возможностью осевого перемещения вытеснитель, с расположенным в нем регенератором и наклонными каналами, разделяющий полость цилиндра на теплую и холодную полости, теплообменники теплоносителя и хладагента, расположенные на торцах цилиндра, электропривод, статор которого расположенный на внешней стороне цилиндрического корпуса, а ротор — на корпусе вытеснителя, а также впускные и выпускные клапаны.
Недостатками известного аналога являются:
— недостаточная поверхность теплообмена торцевых и боковых стенок цилиндрического 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;
— наличие большого мертвого объема из-за необходимости недопущения ударов вытеснителя о торцевые стенки цилиндрического корпуса, которые могут привести к поломке компрессора;
— большая масса вытеснителя с встроенными регенератором и ротором электрического двигателя приведет к большим инерционным силам (на средних и больших частотах), для компенсации которых придется значительно увеличить мощность, а следовательно, и массу линейного двигателя, что приведет к сравнительно большим затратам электрической энергии для привода вытеснителя, а это совсем нежелательно для любых устройств;
— низкая надежность и ресурс теплового компрессора из-за размещения клапанов в его рабочей полости, особенно в теплой зоне;
Видео:Кондиционер. Тепловой насос Общий принцип работыСкачать
— холодный газ, поступающий в теплую зону, необходимо предварительно охлаждать, а это дополнительные затраты энергии;
— для нормальной работы регенератора требуется обеспечить поддержание заданных значений температур на его торцах, а это условие в результате разных путей движения газа (по зазору и по центральному каналу и организации входа и выхода компримируемого газа с разных торцов цилиндра) обеспечивается плохо, что снижает эффективность регенератора и теплового компрессора в целом.
Прототипом предлагаемого устройства является тепловой компрессор [2] — /Патент России №2183767, кл. F 04 В 19/24, F 25 В 9/00, опубл. 20.06.2002 г., Бюл. №17/, содержащий установленный в полости цилиндра с возможностью осевого перемещения вытеснитель, с каналами и регенератором, разделяющим полость цилиндра на холодную и горячую полости, теплоизолированный теплообменник теплоносителя и теплообменник хладагента, расположенные на торцах цилиндра, впускной и выпускной клапаны, расположенные на внешней магистрали, подсоединенной через теплообменник хладагента к холодной полости цилиндра в его торце, электропривод, смещенный в сторону холодной полости, статор которого расположен на внешней стороне цилиндра, а ротор — на корпусе вытеснителя, ребристый теплообменник, расположенный на внешней стороне цилиндра между статором и теплообменником теплоносителя, вытеснитель закрыт торцевыми профильными заглушками, в кольцеобразных торцевых осевых выточках которых установлены пружины прямоугольного сечения, которыми вытеснитель подпружинен от торцевых внутренних стенок цилиндра, внутренние приторцевые участки которого и приторцевые внешние участки вытеснителя содержат резьбу (оребрения) с образованием зазоров (резьба в зазорах выполнена для повышения коэффициента теплопередачи).
Недостатком прототипа является то, что находящая в горячей полости пружина сжатия работает в экстремальных (предельных) условиях и обладает низкой надежностью, в результате чего снижается надежность всего теплового компрессора.
Указанный недостаток ставит задачу повышения надежности теплоиспользующего компрессора и упрощения его конструкции.
Эта задача достигается тем, что в тепловом компрессоре, содержащем установленный в полости цилиндра с возможностью осевого перемещения подпружиненный вытеснитель, с каналами и регенератором, разделяющим полость цилиндра на холодную и горячую полости, теплоизолированный теплообменник теплоносителя и теплообменник хладагента, расположенные на торцах цилиндра, впускной и выпускной клапаны, расположенные на внешней магистрали, подсоединенной через теплообменник хладагента к холодной полости цилиндра в его торце, электропривод, смещенный в сторону холодной полости, статор которого расположен на внешней стороне цилиндра, а ротор — на корпусе вытеснителя, ребристый теплообменник, расположенный на внешней стороне цилиндра между статором и теплообменником теплоносителя, вытеснитель закрыт торцевыми профильными заглушками, в кольцеобразных торцевых осевых выточках которых установлены пружины прямоугольного сечения, внутренние приторцевые участки цилиндра и приторцевые внешние участки вытеснителя содержат резьбу (оребрения), с образованием зазоров, в горячей полости торцевая заглушка выполнена плоской (и без установленной пружины), а в холодной полости пружина закреплена возможностью работы в режиме сжатия — растяжения.
Закрепление в холодной полости пружины с возможностью работы в режиме сжатия — растяжения необходимо для исключения пружины из горячей полости и для обеспечения вытеснителю автоколебательного движения. При этом пружина должна быть по сравнению с пружиной прототипа в два раза большей жесткости для восприятия двойной нагрузки при тех же параметрах движения вытеснителя.
Выполнение в горячей полости торцевой заглушки плоской необходимо из-за ненадобностью профильной осевой кольцеобразной выточки.
Выполнение теплового компрессора в совокупности с вышеизложенными признаками (признаками формулы изобретения) является новым для тепловых компрессоров и, следовательно, соответствует критерию “новизна”.
Вышеприведенная совокупность отличительных признаков не известна на данном уровне развития техники и не следует из общеизвестных правил конструирования тепловых компрессоров и их вспомогательного оборудования, что доказывает соответствие критерию “изобретательский уровень”.
Видео:Тепловой насос. Всё что нужно знать перед покупкойСкачать
Читайте также: Почему в конденсате компрессора масло
Конструктивная реализация теплового компрессора с указанной совокупностью существенных признаков не представляет никаких конструктивно-технических и технологических трудностей, откуда следует соответствие критерию “промышленная применимость”.
На чертеже схематично представлена конструкция теплового компрессора.
Тепловой компрессор содержит цилиндр 1, вытеснитель 2 с регенератором 3 и радиально наклоненными отверстиями 4 и 5, соответственно направленными в стороны холодной полости 6 и горячей полости 7, для рабочего тела, которым служит перекачиваемый газ. Вытеснитель 2 с внешней своей стороны имеет установленный в него ротор 8 электропривода, статор 9 которого расположен на внешней поверхности цилиндра 1. Цилиндр 1 снабжен соответственно со стороны горячей полости 7 теплообменником теплоносителя 11, который теплоизолирован от окружающей среды слоем теплоизоляции 12, и со стороны холодной полости 6 теплообменником хладагента 10, через который подходит газовая магистраль 13, с установленными на ней впускным 14 и выпускным 15 клапанами для перекачиваемого газа. Вытеснитель 2 со стороны холодной 6 и теплой 7 полостей цилиндра 1 имеет соответственно торцевые заглушки. Со стороны холодной полости в заглушке выполнена кольцеобразная торцевая осевая выточка 16 с установленной в ней пружиной 17 прямоугольного сечения. Пружина 17 с одной стороны закреплена на торце цилиндра 1 в его холодной полости, а с другой стороны — на дне кольцеобразной торцевой осевой выточки 16, так что пружина 17 может работать в режиме сжатия — растяжения. На внешних приторцевых участках вытеснителя 2, выполненных меньшим радиусом, чем его средняя часть, находятся резьбовые участки 18, а на внутренней поверхности приторцевых участках цилиндра 1 — резьбовые участки 19 с образованием кольцевых зазоров 20, расположенных в холодной 6 и горячей 7 полостях цилиндра 1. На внешней стороне цилиндра 1 между теплоизоляцией 12 теплообменника-теплоносителя 11 и статором 9 электропривода расположен ребристый радиатор (теплообменник) 21.
Работает предложенный тепловой компрессор следующим образом.
В установившемся режиме вытеснитель 2 движется возвратно-поступательно по цилиндру 1 под действием усилий пружины 17, установленной в выточке 16, и совершает автоколебательное движение, поддерживаемое электроприводом, состоящим из статора 9 и ротора 8. При этом мощность линейного электродвигателя расходуется только на поддержание автоколебательного возвратно-поступательного движения вытеснителя, то есть на преодоление сил трения и гидравлического сопротивления. При движении вытеснителя 2 в сторону теплой полости 7 горячий газ проходит по зазору 20 (горячей полости), отверстия 5, регенератор 3, сообщая ему недостающее тепло недорекуперации, охлаждается и, проходя через отверстия 4 и зазор 20 (холодной полости), дополнительно подохлаждаясь, попадает в полость 6. По мере охлаждения газа давление во всем объеме корпуса 1 падает и становится меньше, чем на входе в компрессор, в результате чего открывается впускной клапан 14, и в компрессор поступает очередная порция газа на сжатие. При движении вытеснителя 2 в сторону холодной полости 6 холодный газ проходит по зазору 20 (холодной полости), отверстия 4, регенератор 3, нагревается в нем, и, проходя через отверстия 5 и зазор 20 (горячей полости), дополнительно подогреваясь, попадает в горячую полость 7. По мере нагрева газа давление во всем объеме цилиндра 1 растет и становится больше, чем на входе в компрессор, в результате чего открывается выпускной клапан 15, и из теплового компрессора поступает очередная порция сжатого газа потребителю. После начала движения вытеснителя 2 в сторону холодной полости 6 весь цикл повторяется. Ребристый теплообменник 21 предотвращает чрезмерный нагрев стартера 9 теплом теплоносителя, поступающего теплопроводностью от теплообменника по стенке корпуса 1.
Предлагаемое изобретение решает задачу повышения надежности теплового компрессора, так как из его конструкции убрана первоначально находящаяся в горячей полости пружина сжатия, работающая в экстремальных (предельных) условиях и обладающая низкой надежностью. Закрепленная с возможностью работы в режиме сжатия — растяжения в холодной полости пружина обеспечивает вытеснителю автоколебательное движение. Пружина должна быть по сравнению с пружиной прототипа в два раза большей жесткости для восприятия двойной нагрузки при тех же параметрах движения вытеснителя.
1. Авторское свидетельство СССР №1605110, кл. F 25 В 9/00, 1990 г.
2. Патент России №2183767, кл. F 04 В 19/24, F 25 В 9/00, опубл. 20.06.2002г., Бюл. №17 — прототип.
Тепловой компрессор, содержащий установленный в полости цилиндра с возможностью осевого перемещения подпружиненный вытеснитель с каналами и регенератором, разделяющим полость цилиндра на холодную и горячую полости, теплоизолированный теплообменник теплоносителя и теплообменник хладагента, расположенные на торцах цилиндра, впускной и выпускной клапаны, расположенные на внешней магистрали, подсоединенной через теплообменник хладагента к холодной полости цилиндра в его торце, электропривод, смещенный в сторону холодной полости, статор которого расположен на внешней стороне цилиндра, а ротор — на корпусе вытеснителя, ребристый теплообменник, расположенный на внешней стороне цилиндра между статором и теплообменником теплоносителя, вытеснитель закрыт торцевыми заглушками, в кольцеобразных торцевых осевых выточках которых установлены пружины прямоугольного сечения, внутренние приторцевые участки цилиндра и приторцевые внешние участки вытеснителя содержат резьбу (оребрения) с образованием зазоров, отличающийся тем, что в горячей полости торцевая заглушка выполнена плоской (и без установленной пружины), а в холодной полости пружина закреплена с возможностью работы в режиме сжатия — растяжения.
Видео:Теперь ты знаешь! Сможет ли Тепловой Насос Воздух-Воздух мощностью 10 кВт обогревать дом 100 м²Скачать
- Свежие записи
- Чем отличается двухтактный мотор от четырехтактного
- Сколько масла заливать в редуктор мотоблока
- Какие моторы бывают у стиральных машин
- Какие валы отсутствуют в двухвальной кпп
- Как снять стопорную шайбу с вала
🌟 Видео
💡 Принцип роботи теплового насосу. Повітряний тепловий насос! 🌬️🔥Скачать
Тепловой насос для загородного дома. | Эффективность теплового насоса. | Тепловой насос отзывы !!!Скачать
Вся Правда про Тепловой Насос для БассейнаСкачать
Тепловой насос воздух-вода. 3 основных правилаСкачать
Принцип работы геотермальных тепловых насосовСкачать
Как выбрать компрессор для гаража или строительства?Скачать
🔥Геотермальное отопление дома: ✅ПЛЮСЫ ❌МИНУСЫ💲СТОИМОСТЬ. Тепловой насос: устройство, принцип работы.Скачать
Тепловой насос - сомнительная выгода.Скачать
Компрессор ремонт срабатывания теплового реле РесантаСкачать
4 зимы с тепловым насосом воздух - вода.Скачать
Отопление дома воздушный тепловой насос (воздух-вода).Скачать
ТУРБИНА И КОМПРЕССОР. Устройство, анимация, советы эксплуатации.Скачать
Тепловой насос : выбираем компрессор и отчего зависит СОРСкачать
Центробежный компрессорСкачать
