КОМПРЕССОР Российский патент 1997 года по МПК F25B1/00 

Изобретение относится к технике компремирования газов, а более конкретно к компрессорами для сжатия паров хладагента и газов, с высокими конечными температурами конца сжатия, и предназначенными для работы в составе промышленных компрессорных цехов во всех областях использования искусственного холода и компремирования воздуха и других газов.

Известен компрессор, содержащий корпус с камерами сжатия, компремирующие элементы, всасывающий и нагнетательный патрубки, элементы внешнего охлаждения камер сжатия, и привод.

Компрессор предназначен для компремирования паров (газа) хладагента, и обеспечивает осуществление политропного сжатия, со значительным превышением температуры пара (газа) в конце сжатия относительно температуры внешней охлаждающей среды.

К недостаткам известного компрессора следует отнести значительные потери энергии в форме теплоты при охлаждении высокотемпературного пара (газа) элементами внешнего охлаждения компрессора, а также потери энергии в форме низкопотенциальной теплоты, отводимой от компремированного пара (газа) в конденсаторе или теплообменнике.

Для сокращения энергозатрат на сжатие газа в компрессоре путем приближения процесса сжатия к изотермическому вследствие отвода теплоты сжатия непосредственно из полостей сжатия газа и использования ее для выработки электроэнергии вследствие имеющейся разности температур между полостями сжатия и холодным источником теплоты, в качестве которого предусматривается окружающая компрессор внешняя охлаждающая среда (вода, воздух), предлагается компрессор, содержащий корпус с камерами сжатия, компремирующими элементами, всасывающим и нагнетательным патрубками, элементами внешнего охлаждения, и привод, в котором в камерах сжатия дополнительно установлены экраны, выполненные соответственно конфигурации камер сжатия и частью своей поверхности жестко прикрепленные к стенкам этих камер, причем экраны выполнены двухслойными, при этом внутренние слои, прилегающие к стенкам камер сжатия, выполнены составным из электроизолирующего материала, а внешние слои выполнены составными из последовательно расположенных полос, изготовленных из материалов с различными величинами коэффициентов термо-э.д.с. и размещены в полостях внутреннего слоя; при этом полосы с обеих сторон экрана выведены из камер сжатия через корпус, причем полосы с одной стороны подсоединены соответственно величинам коэффициентов термо-э.д.с. к клеммам трансформатора, подсоединенного к линии электрического тока, а с другой стороны полосы с различными величинами коэффициентов термо-э.д.с. жестко соединены между собой и это соединение введено в контакт с элементами внешнего охлаждения корпуса компрессора.

Дополнительное размещение в камерах сжатия экранов, выполненных соответственно конфигурации камер сжатия, не нарушает условий протекания газа и особенностей осуществления процесса сжатия газа в полостях сжатия компрессора; жесткое крепление части экранов поверхности экранов к полостям сжатия обеспечивает фиксированное положение экранов относительно потока перемещающегося через полость сжатия газа; выполнение экранов двухслойными, в которых внутренние слои, примыкающие к стенкам камер сжатия, выполнены из электроизолирующего материала, исключает утечки электрического тока через корпус компрессора; выполнение внешних слоев из материалов с различными величинами коэффициентов термо-э. д.с. в виде полос, одни концы которых выведены через корпус и последовательно подсоединены (соответственно величинам термо-э.д.с. ) к клеммам трансформатора, а другие концы полос выведены через корпус компрессора, жестко соединены между собой и это соединение введено в контакт с элементами внешнего охлаждения корпуса компрессора, обеспечивает выработку электрического тока, который через трансформатор поступает в линию электрического тока и может быть использован в любых потребных случаях, так как является универсальной формой энергии.

Размещение полос в полостях внутреннего слоя обеспечивает электроизоляцию полос из различных материалов друг от друга, что исключает поперечное их перемещение дырок и электронов в полосах, и обеспечивает направленное продольное перемещение.

На фиг. 1 приведена принципиальная компоновка компрессора с дополнительно установленным экраном и коммутацией полос; на фиг. 2 экран видом по А, развертка, с коммутацией полос; на фиг. 3 сечение экрана по B-B; на фиг. 4 - процессы в T-S диаграмме, отображающие сжатие газа в полости сжатия при вводе в полость дополнительного экрана; на фиг. 5 пример выполнения компрессора с дополнительно установленным экраном применительно к объемному компрессору с цилиндрической камерой сжатия и поршнем.

Компрессор по фиг. 1, 2, 3 содержит корпус 1 с камерами сжатия 2 и компремирующими элементами 3, всасывающий 4 и нагнетательный 5 патрубки, элементы внешнего охлаждения 6, привод 7. В камере сжатия 2 установлен экран 8 с креплением 9 для жесткого закрепления к стенке камеры 2; экран 8 состоит из внутреннего слоя 10, выполненного из электроизолирующего материала, и внешнего слоя из полос 11 и 12, изготовленных из материалов с различными значениями величин коэффициентов термо-э.д.с. которые размещены в полостях 13 внутреннего слоя 10. Концы полос 12 с одной стороны связаны соединением 14, с другой соединением 15, концы полос 11 связаны соответственно соединениями 16 и 17. Соединения 14 и 16 подсоединены соответственно к клеммам 18 трансформатора 19, который подсоединен к линии электротока 20. Соединения 15 и 17 закреплены жестко в соединении 21, которое введено в контакт с элементами внешнего охлаждения 6 корпуса компрессора.

Заявляемый компрессор, согласно фиг. 1, 2, 3 работает следующим образом (см. также фиг. 4).

Газ через всасывающий патрубок 5 поступает в камеру 2 и сжимается компремирующим элементов 3, после чего выводится через патрубок 4. В процессе сжатия давление и температура газа возрастают, вследствие затрат внешней энергии в приводе компрессора 7. При превышении температуры газа выше температуры охлаждающей корпус компрессора внешней окружающей среды T_о.с., вследствие различия величин коэффициентов термо-э. д.с. полос 11 и 12, в цепи, составленной из трансформатора 19, соединений 14, полос 12, соединения 15, жесткого соединения 21, соединения 17, полос 11, соединения 16 и трансформатора 19, возникает электрический ток. Наличие разности температур T_г T_о.с. обеспечивает выработку электротока и возврат его в электросеть 20.

Если в неохлаждаемом компрессоре идеальный процесс сжатия осуществляется по адиабате (процесс 1- 2S), то в охлаждаемом компрессоре процесс сжатия протекает по политропе 1-2, с показателем политропы близким к показателю изотермы. Таким образом, количество теплоты, эквивалентное площади 1-2S-2-1, может быть отведено из камеры сжатия компрессора и трансформировано, с учетом всех видов потерь в реальном процессе, в универсальную форму энергии в электрический ток. В отличие от низкопотенциальной теплоты, возможности утилизации которой существенно ограничены, и которая в подавляющем большинстве случаев не утилизируется и выводится в окружающую среду, использование предлагаемого дополнительного экрана обеспечит возможность частичной регенерации затраченной на компремирование газа внешней энергии.

Заявляемый компрессор В.М. Шляховецкого найдет применение в компрессорных цехах промышленных предприятий и на компрессорных станциях магистральных газопроводов.

Использование: изобретение относится к компрессорам для сжатия газов и паров с высокими конечными температурами конца сжатия, в частности - к компрессорам, работающим в составе промышленных компрессорных цехов промышленных предприятий, в горной промышленности, заводов ожижения воздуха и других газов, на компрессорных станциях газопроводов. Сущность изобретения: компрессор содержит корпус с камерами сжатия 2, компремирующими элементами 3, всасывающим и нагнетательным патрубками 4, 5, элементами внешнего охлаждения 6, и привод 7, при этом в камерах сжатия 2 установлены экраны 8, имеющие форму камер сжатия 2, частью своей поверхности жестко прикрепленные к стенках этих камер 2, причем экраны 8 выполнены двухслойными - внутренний слой 10, примыкающий к станке камеры сжатия 2, выполнен из электроизолирующего материала, а внешний - из последовательно расположенных в полостях внутреннего слоя полос 11, 12, выполненных из материалов с различными величинами коэффициентов термо-э.д.с., полосы с обеих сторон экрана выведены из камеры сжатия 2 через корпус 1, полосы с одной стороны подсоединены соответственно величинам коэффициентов термо-э. д. с. к клеммам 18 трансформатора 19, подсоединенного в линию 20 электротока, полосы с другой стороны жестко соединены между собой и это соединение введено в контакт с элементами внешнего охлаждения корпуса 1 компрессора. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Компрессор, содержащий корпус с камерами сжатия, компремирующими элементами, всасывающим и нагнетательным патрубками, элементами внешнего охлаждения, и привод, отличающийся тем, что в камерах сжатия дополнительно установлены экраны, выполненные соответственно конфигурации камер сжатия и частью своей поверхности жестко прикрепленные к стенкам этих камер, причем экраны выполнены двухслойными, при этом внутренние слои, прилегающие к стенкам камер сжатия, выполнены из электроизолирующего материала, а внешние слои выполнены составными из последовательно расположенных полос, изготовленных из материалов с различными величинами коэффициентов термоэлектродвижущей силы и размещенных в полостях внутреннего слоя. 2. Компрессор по п.1, отличающийся тем, что полосы с обеих сторон экрана выведены из камеры сжатия через корпус, причем полосы с одной стороны подсоединены соответственно величинам коэффициентов термоэлектродвижущей силы к клеммам трансформатора, подсоединенного к линии электрического тока, а с другой стороны полосы с различными величинами коэффициентов термоэлектродвижущей силы жестко соединены между собой и это соединение введено в контакт с элементами внешнего охлаждения корпуса компрессора.