КОМПРЕССОР Российский патент 1995 года по МПК F25B17/10 

Изобретение относится к криогенной и холодильной технике.

Известен компрессор, содержащий по крайней мере два адсорбера, каждый из которых имеет камеру с сорбентом, снабженную источником нагрева, каналами всасывания и нагнетания рабочего тела, и размещен с зазором в охлажденном корпусе, причем зазор между первым адсорбером и охлаждаемым корпусом соединен посредством канала с камерой второго адсорбера, зазор между вторым адсорбером и охлажденным корпусом соединен посредством другого канала с камерой первого адсорбера. Каждый из адсорберов содержит дополнительную камеру с сорбентом, соединен- ную посредством канала с полостью зазора охлаждаемого корпуса парного адсорбера, а основные камеры соединены с каналами всасывания и нагнетания рабочего тела. Дополнительные камеры адсорберов заполнены сорбентом, по крайней мере один из которых отличается от сорбента основной камеры адсорбера.

Недостатками известного компрессора являются плохие эксплуатационные характеристики, обусловленные значительным временем выхода компрессора на расчетный режим работы в связи с увеличением массы сорбента в основной и дополнительных камерах адсорбера и поступлением в полость зазора охлаждаемого корпуса нагретого рабочего тела, а также низкий КПД, связанный со значительными потерями энергии на нагрев и охлаждение сорбента дополнительных камер.

Известно также, что рабочее тело, которое десорбируется из сорбента основной камеры, имеет повышенную температуру. В криогенной и холодильной технике это тепло является паразитным и сбрасывается на предварительном теплообменнике.

Целью изобретения является улучшение эксплуатационных характеристик за счет сокращения времени выхода на расчетный режим работы, а также повышение КПД компрессора за счет снижения потерь энергии на нагрев и охлаждение сорбента.

Это достигается тем, что в компрессоре каждая из дополнительных камер снабжена дополнительным источником нагрева сорбента, причем для нагрева и охлаждения последнего в дополнительных камерах размещено устройство теплообмена между рабочим телом компрессора и сорбентом дополнительных камер, выполненное в виде каналов, размещенных в сорбенте дополнительных камер и сообщенных с одной стороны с основной камерой соpбера, а с другой - каналами всасывания и нагнетания рабочего тела.

На чертеже показан предлагаемый компрессор.

Компрессор содержит по крайней мере два адсорбера 1 и 2, заполненных сорбентом, размещенных с зазором в охлаждаемом корпусе 3, снабженных нагревателями 4 и 5, каналами всасывания и нагнетания 6 и 7 с обратными клапанами 8-11. Адсорберы 1 и 2 состоят из основных камер 12 и 13 и дополнительных камер 14 и 15, которые соединены каналами 16 и 17 с зазорами 18 и 19. Каждая из камер 14 и 15 может быть снабжена дополнительным источником нагрева сорбента. Для нагрева и охлаждения сорбента от рабочего тела компрессора в дополнительных камерах 14 и 15 размещено устройство теплообмена между рабочим телом и сорбентом, выполненное в виде каналов 20 и 21, размещенных в сорбенте камер 14 и 15 и сообщенных с одной стороны с основными камерами 12 и 13 сорбера, а с другой - через обратные клапаны 8-11 с каналами 6 и 7 всасывания и нагнетания рабочего тела.

Компрессор работает следующим образом.

Блок управления включает нагреватель 4 адсорбера 1, при этом осуществляется десорбция рабочего вещества, поглощенного раннее сорбентом, давление в каналах 20 адсорбера 1 повышается, по достижении перепада давления, соответствующего настройке, обратный клапан 8 открывается и рабочее тело поступает в канал 7 нагнетания для дальнейшего использования в криогенной или холодильной системе. Рабочее тело, выделяющееся из сорбента основной камеры 12 адсорбера 1, имеет повышенную температуру, поэтому, проходя через устройство теплообмена в виде каналов 20, передает тепло сорбенту дополнительной камеры 14, что приводит к выделению сорбата, который поступает по каналу 16 в зазор 19 и создает тепловой контакт между адсорбером 2 и охлаждаемым корпусом 3.

При передаче тепла сорбенту дополнительной камеры 14 осуществляется утилизация тепла рабочего тела компрессора, а в каналы 7 нагнетания поступает рабочее тело более низкой температуры, чем она имеет место в основной камере 12 адсорбера 1, что повышает КПД компрессора и создает более благоприятные условия работы криогенной или холодильной системы.

В результате охлаждения сорбента в основной камере 13 адсорбера 2 давление рабочего тела в каналах 2 понижается, при достижении перепада давления, соответствующего настройке, обратный клапан 10 открывается и рабочее тело из канала 6 всасывания поступает в основную камеру 13 адсорбера 2, где осуществляется процесс сорбции. Одновременно с охлаждением сорбента основной камеры 13 от охлаждаемого корпуса 3 охлаждается сорбент дополнительной камеры 15, что приводит к всасыванию сорбента из зазора 18 между охлаждаемым корпусом 3 и адсорбером 1 через каналы 17. Зазор 18 вакуумируется и теплообмен между адсорбером 1 и корпусом 3 отсутствует. Кроме того, через каналы 6 всасывается рабочее тело, поступающее от криогенной или холодильной системы, что предполагает всасывание в адсорбер 2 рабочего тела с пониженной температурой по сравнению с температурой сорбента камеры 13. При проходе рабочего тела по каналам 21 осуществляется теплообмен между рабочим телом пониженной температуры и сорбентом дополнительной камеры 15, что позволяет произвести более быстро охлаждение сорбента камеры 15 и вакуумирование зазора 18. Это позволяет уменьшить потери тепла от адсорбера 1 через зазор 18 к охлаждаемому корпусу 3.

Стадии десорбции адсорбера 1 и сорбции адсорбера 2 продолжаются до тех пор, пока рабочее тело создает перепад давлений, необходимый для открытия обратных клапанов 8 и 10. После завершения стадий десорбции адсорбера 1 и сорбции адсорбера 2 нагреватель 4 отключается и включается нагреватель 5, что приводит к повторению цикла в обратном порядке, а именно к десорбции рабочего тела в адсорбере 2 и сорбции рабочего тела в адсорбере 1.

Таким образом, процесс нагрева и охлаждения сорбента дополнительных камер осуществляется с использованием рабочего тела компрессора.

Увеличение количества и других адсорберов в компрессоре улучшает непрерывность потока рабочего тела в криогенной или холодильной системах.

Такое выполнение компрессора позволяет улучшить эксплуатационные характеристики компрессора, сократить время выхода компрессора на расчетный режим, повысить КПД компрессора, снизить потери энергии на нагрев и охлаждение сорбента, утилизировать тепло рабочего тела компрессора.

Использование: в криогенной и холодильной технике. Сущность изобретения: компрессор содержит по крайней мере два адсорбера 1 и 2, заполненных сорбентом, размещенных с зазором в охлажденном корпусе 3. Они снабжены нагревателями 4 и 5, каналами 6 и 7 всасывания и нагнетания рабочего тела с обратными клапанами 8 - 11. Адсорберы 12 состоят из основных камер 12 и 13 и дополнительных камер 14 и 15. Дополнительные камеры соединены каналами 16 и 17 с зазорами 18 и 19. Каждая из камер 14 и 15 может быть снабжена дополнительным источником нагрева сорбента. В этих камерах для нагрева и охлаждения сорбента от рабочего тела компрессора размещено устройство теплообмена между рабочим телом и сорбентом, выполненное в виде каналов 20 и 21, сообщенных с одной стороны с камерами 12 и 13, а с другой - через обратные клапаны 8 - 11 с каналами 6 и 7. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. КОМПРЕССОР, содержащий абсорберы, каждый из которых включает основную камеру с сорбентом, снабженную источником нагрева, каналами всасывания и нагнетания рабочего тела, и дополнительную камеру с сорбентом, отличающийся тем, что, с целью улучшения эксплуатационных характеристик за счет выхода на расчетный режим работы, каждая дополнительная камера снабжена дополнительным источником нагрева сорбента. 2. Компрессор по п.1, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД за счет снижения потерь энергии на нагрев и охлаждение сорбента, в дополнительных камерах размещено дополнительное устройство теплообмена между рабочим телом компрессора и сорбентом дополнительных камер, выполненное в виде каналов, размещенных в сорбенте дополнительных камер и сообщенных с одной стороны с основной камерой сорбента, а с другой - с каналами всасывания и нагнетания рабочего тела.