КОМПРЕССОРНАЯ СИСТЕМА ДЛЯ СЖАТИЯ ГАЗА Российский патент 2008 года по МПК F04B39/16 

Область применения изобретения

Настоящее изобретение в общем имеет отношение к сжатию газов. Более конкретно, настоящее изобретение имеет отношение к сжатию природного газа и/или водорода, для использования в автомашинах, работающих на газообразном топливе. В частности, оно имеет отношение к созданию устройства и способов удаления парообразной влаги как части процедуры сжатия и отделения удаленной влаги от содержащихся в ней загрязняющих веществ. Настоящее изобретение также имеет отношение к снижению до минимума возбуждаемого электромагнитного излучения.

Предпосылки к созданию изобретения

Известно удаление влаги из газа для того, чтобы хранить такой газ для использования в автомашине (в качестве топлива). Влагу удаляют также из сжатых газов в различных других применениях. Обычно, во время цикла сжатия газа, сжимаемый газ пропускают над слоем десиканта, который удаляет влагу из газа. В конечном счете слой десиканта будет насыщаться. Датчик влаги может быть использован для измерения количества влаги, присутствующей в газе, выходящем из компрессора, чтобы определять, когда измеренное содержание влаги на выходе компрессора превысит допустимое верхнее пороговое значение. Альтернативно, слой осушения может быть использован в течение заданного промежутка времени. В любом случае необходима ступень регенерации для перезарядки слоя десиканта.

Технологии осушения потоков газа хорошо развиты. Они предусматривают использование процессов абсорбции и конденсации и систем мембранной сепарации. Примеры таких технологий, использованных изолированно или совместно, приведены в патентах США N 5034025; 5071451 и 5240472, а также в приведенных в них известных публикациях.

В существующих компрессорах такого типа используют средства осушения газа, которые работают непрерывно, с использованием системы с двумя слоями десиканта. Примеры технологии такого типа приведены в патенте США N 6117211.

Настоящее изобретение направлено на сжатие природного газа с ограниченным количеством влаги, с использованием средства осушения газа, которое работает периодически, с использованием системы с единственным слоем десиканта, причем сжатие газа время от времени прерывают, чтобы произвести регенерацию системы.

При обработке потоков газа за счет процессов удаления влаги получают выделенную воду, которая может содержать следы загрязняющих веществ, содержащихся в основном потоке. В случае природного газа эти загрязняющие вещества содержат сульфид водорода, диоксид серы и меркаптаны. Удаление (сброс в сточные воды) воды, содержащей загрязняющие вещества этого типа, может быть связано с ограничениями, относящимися к борьбе с загрязнением окружающей среды.

Полученная вода не может быть сброшена в местные сточные воды, так как она содержит загрязняющие вещества. Кроме случаев, связанных с непредвиденными обстоятельствами, даже запах органических или сернистых соединений из потока природного газа может подсказывать потребителю, что в компрессорной системе существует утечка.

Первой задачей настоящего изобретения является надлежащее удаление отделенной воды с учетом приведенных выше обстоятельств.

Другой задачей настоящего изобретения является снижение до минимума электромагнитного излучения от работающей компрессорной системы.

Далее сначала будет приведено краткое описание изобретения, а затем его детальная реализация в виде специфических вариантов, приведенных со ссылкой на сопроводительные чертежи. Эти варианты служат для пояснения принципов настоящего изобретения и способа их осуществления.

Краткое изложение изобретения

В соответствии с настоящим изобретением предлагается компрессор для сжатия газа, который нормально работает в цикле сжатия газа, снабженный ступенью осушения газа, которая содержит единственный слой десиканта, расположенный на пути потока газа (последовательно), проходящего через компрессор во время цикла сжатия газа. Указанный компрессор содержит конденсатор, который также расположен по пути прохождения потока газа через компрессор во время цикла сжатия газа, причем указанный конденсатор во время цикла сжатия газа не работает. Температурой слоя десиканта и конденсатора управляют преимущественно при помощи электрических средств. Во время цикла сжатия такие средства контроля температуры преимущественно не работают. Однако при входе в цикл регенерации слой десиканта нагревают, а конденсатор охлаждают.

Во время цикла регенерации, который начинается после срабатывания соответствующего клапана, газ, захваченный в компрессоре, слое десиканта и в конденсаторе, направляют с выхода компрессора для циркуляции по замкнутой петле, в качестве потока газа рециркуляции через компрессор, причем по меньшей мере часть такого газа рециркуляции проходит через слой десиканта и конденсатор. Это позволяет переносить выделяющуюся из слоя десиканта влагу при помощи газа рециркуляции в конденсатор, где она конденсируется за счет низкой температуры, поддерживаемой в конденсаторе при помощи средств управления температурой.

Более конкретно, в соответствии с предпочтительным вариантом, выход компрессора соединен, через клапан с электронным управлением, с нагнетательным трубопроводом, по которому сжатый газ поступает в резервуар для хранения во время цикла сжатия. Когда компрессор прекращает работу в цикле сжатия, клапан с электронным управлением переключает поток газа вместо нагнетательного трубопровода на подачу в полость внутреннего объема корпуса компрессора. При этом вход компрессора подключается на всасывание из полости корпуса.

Результирующее падение давления в нагнетательном трубопроводе приводит к закрыванию контрольного клапана во внешнем резервуаре, который содержит газ под высоким давлением. Затем сжатый газ, захваченный в нагнетательном трубопроводе, поступает во внутренний объем корпуса и создает слегка повышенное давление по сравнению с давлением в питающей магистрали, например 30-60 фунтов на квадратный дюйм. При этом закрывается контрольный клапан питающей магистрали, ведущей во внутренний объем, так как давление источника газа составляет ориентировочно только от 0.2 до 0.5 фунта на квадратный дюйм.

Когда выход компрессора подключается к полости корпуса, тогда захваченный газ может циркулировать по замкнутой петле через компрессор, слой десиканта, конденсатор и объем корпуса, причем захваченный газ служит в качестве газа очистки (sweep gas) для регенерации слоя десиканта. Циркуляция газа по этой замкнутой петле осуществляется при низкой скорости протекания газа, так что циркулирующий газ, проходящий через конденсатор, преимущественно полностью охлаждается на выходе из конденсатора. Это позволяет в предпочтительном режиме работы максимально повысить эффективность передачи влаги из слоя десиканта в конденсатор.

Циркуляция при низкой скорости протекания газа может быть осуществлена за счет снижения скорости двигателя компрессора. Альтернативно, одна или несколько байпасных линий с управлением при помощи клапанов могут отклонять часть циркулирующего газа от прохождения через слой десиканта и/или конденсатор, позволяя только ограниченному количеству газа протекать через эти компоненты. Допустимую скорость потока через слой десиканта, которую задают при помощи клапана или другого средства ограничения потока, устанавливают (задают) таким образом, чтобы она соответствовала условию конденсации водяного пара из такого газа. Такое построение позволяет системе работать с двигателем постоянной скорости.

В процессе регенерации влага, которая выделяется из слоя десиканта, повышает содержание влаги в циркулирующем газе. Слой десиканта на этой стадии нагревается для того, чтобы усилить отделение влаги. Выделившаяся влага, в виде водяного пара, затем переносится потоком газа в конденсатор, где она конденсируется, за счет низкой температуры, поддерживаемой в конденсаторе. Циркулирующий газ, выходящий из конденсатора, находится в охлажденном состоянии и содержит насыщенный водяной пар. Однако ко времени, когда циркулирующий газ доходит до нагретого слоя десиканта, его температура повышается и он уже не содержит насыщенный водяной пар. Поэтому нагретый циркулирующий газ может поглощать дополнительную влагу из слоя десиканта, когда он проходит мимо этого слоя.

Для удаления конденсированной воды из конденсатора такую воду можно просто накапливать. Однако для обеспечения долговременной автономной работы, конденсированную воду направляют, преимущественно самотеком, в контакт с полупроницаемой мембраной, которая позволяет воде испаряться. В это время ароматические соединения, присутствующие в конденсате, удерживаются за счет мембраны в конденсаторе. Для повышения скорости испарения и протекания воды через полупроницаемую мембрану может быть использован внешний вентилятор и, возможно, нагревательный элемент, что позволяет производить циркуляцию теплого воздуха мимо поверхности мембраны.

Важно отметить, что конденсатор, в соответствии с настоящим изобретением, расположен на пути потока газа (последовательно) во время цикла сжатия. Это позволяет воздействовать на конденсатор и полупроницаемую мембрану повышенному давлению. В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения компрессор представляет собой многоступенчатый компрессор, причем слой десиканта и конденсатор расположены последовательно между последовательными ступенями компрессора, а преимущественно между первой и второй ступенями компрессора. Таким образом, несмотря на то, что конденсатор подвергается воздействию повышенного давления, это давление не является окончательным, максимальным давлением, создаваемым компрессором. Это скорее промежуточное давление, возникающее после только одной ступени сжатия.

Это ограничение давления, воздействующего на конденсатор, является особенно существенным в предпочтительном варианте изобретения, в котором конденсатор непосредственно соединен с полупроницаемой мембраной, через которую конденсированная вода может испаряться в окружающую среду. Такие мембраны могут выдерживать только умеренную разность давлений. В случае многоступенчатого компрессора давление, развиваемое между первой и второй ступенями, не является настолько высоким, чтобы не позволить использовать такую полупроницаемую мембрану в качестве средства удаления водяного конденсата. Предпочтительной формой мембраны является гигроскопическая ионообменная мембрана в форме трубки.

Таким образом, в соответствии с этим предпочтительным вариантом, конденсированная вода, которая накапливается в конденсаторе, непосредственно (сразу) или в конце концов (со временем), удаляется в окружающую среду, преимущественно через полупроницаемую мембрану. Использование такой мембраны обеспечивает отделение и удержание комплексных молекул, имеющих запах, так что только чистая вода выводится в окружающую среду.

После перезарядки слоя десиканта нагревание слоя прекращают. Кроме того, охлаждение конденсатора и нагревание полупроницаемой мембраны, если ее используют, также прекращают. После этого включают клапан для подключения выходной ступени компрессора к нагнетательному трубопроводу. Затем повышают скорость двигателя компрессора для возобновления цикла сжатия, если эта скорость ранее была снижена, причем впуск нагнетательного трубопровода автоматически открывается. Альтернативно, если используют двигатель постоянной скорости, байпасные линии закрывают, позволяя возобновить нормальный цикл сжатия.

В соответствии с другим предпочтительным вариантом компрессор заключен в герметичном металлическом корпусе. Питающий газ поступает во внутренний объем этого корпуса через контрольный клапан и всасывается в компрессор из коленчатого участка этого внутреннего объема. В этом корпусе также содержится двигатель, а преимущественно двигатель переменной скорости, а также преимущественно содержится схема управления для подачи тока на двигатель. В соответствии с этим предпочтительным вариантом двигатель представляет собой асинхронный двигатель переменного тока, причем в таком случае схема управления создает сигнал переменного тока с регулируемой частотой, в результате чего скорость вращения двигателя изменяется в соответствии с требованиями системы.

В соответствии с еще одним предпочтительным вариантом изобретения не только электрический двигатель, приводящий в действие механизм компрессора, содержится в том же самом корпусе, что и компрессор, но также и схема управления двигателем заключена в том же самом корпусе. Преимущество такого построения заключается в том, что электромагнитное излучение, возникающее за счет протекания тока от схемы управления двигателем к двигателю, не выходит за пределы металлического корпуса.

Блок управления может создавать постоянный ток напряжением 360 В, поступающий через герметичный ввод в стенке корпуса. Схема управления двигателем может создавать переменный ток с частотой около 60 Гц, имеющий множество гармоник. В типичном случае на двигатель подают ток силой от 8 до 10 А. В проводах, идущих от схемы управления к двигателю, при протекании такого тока на такой частоте возникает электромагнитное излучение. При размещении этих проводов в металлическом корпусе электромагнитное излучение экранируется и не выходит в окружающую среду.

Низкая скорость при запуске двигателя позволяет снизить высокий пусковой ток, отбираемый от системы электропитания. Это позволяет блоку работать от стандартной бытовой электросети, например, с напряжением 110-120 В, с предохранителями, рассчитанными на умеренный ток. После запуска начальное сжатие газа может быть проведено на высокой скорости двигателя. После того, как получено высокое давление в топливном резервуаре автомашины или в другом приемном устройстве, скорость двигателя снижают для того, чтобы снизить износ колец (компрессора) и ограничить потребление энергии. Эта процедура особенно хорошо подходит для компрессоров без смазки маслом, так как скорость износа уплотнительных колец цилиндров компрессора таких блоков возрастает, когда компрессорная система работает при высокой скорости и с высоким противодавлением.

Кроме того, в случае использования непрерывно регулируемого двигателя с переменной скоростью вращения скоростью двигателя можно управлять так, чтобы избежать собственных резонансных частот механических компонентов, возникающих за счет колебаний механических компонентов двигателя, которые в противном случае повышают шум и вибрации, генерируемые блоком.

Выше были вкратце приведены основные характеристики изобретения и описаны некоторые его возможные аспекты. Далее будут описаны предпочтительные варианты со ссылкой на чертежи.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 показана автомашина на газообразном топливе, припаркованная в гараже, имеющем бытовое устройство для заправки горючим в соответствии с настоящим изобретением, установленное на внутренней стене гаража.

На фиг.2 схематично показаны основные компоненты бытового устройства, где можно видеть, кроме двигателя и компрессора, слой десиканта, главный логический контроллер, схему управления двигателем и различные датчики.

На фиг.3 схематично показан вариант фиг.2, где можно видеть поток газа во время цикла сжатия.

На фиг.4 схематично показано бытовое устройство фиг.2 во время цикла регенерации, в котором перезаряжают слой десиканта и регулируют скорость двигателя.

На фиг.5 показан вид сбоку в сечении блока компрессор/двигатель в его внутреннем корпусе и с компонентами сушилки. В корпусе компрессора заключен двигатель, объем продувки и схема управления двигателем. Показан также дополнительный внешний кожух или колпак вентиляции, ограничивающий поток охлаждающего воздуха.

На фиг.6 схематично показан в деталях вид спереди в сечении участков сушилки, конденсатора и полупроницаемой мембраны фиг.2, причем полупроницаемая мембрана имеет форму трубки, через которую водяной конденсат проходит самотеком.

На фиг.6А показан вид спереди в сечении участков сушилки, конденсатора и полупроницаемой мембраны фиг.6, где можно видеть полупроницаемую мембрану в форме трубки, через которую водяной конденсат испаряется в присутствии нагретого воздушного потока, созданного вентилятором.

На фиг.7 показан в деталях вид сбоку в сечении крупным планом полупроницаемой мембраны фиг.5 и 6а, где можно видеть воздушный поток вокруг витой трубки.

На фиг.8А и 8В схематично показано бытовое устройств фиг.2 во время цикла регенерации, в котором скорость двигателя является постоянной и блок сушилка-конденсатор имеет байпасную линию, которая может отводить поток от протекания через блок сушилка-конденсатор за счет переключения потока в петлю циркуляции или в полость корпуса, или в оба этих места, чтобы поток газа с пониженной скоростью протекал через конденсатор.

Описание предпочтительного варианта

На фиг.1 показано бытовое устройство 1 для заправки горючим, установленное (закрепленное) на стене гаража и снабженное нагнетательным шлангом 2 высокого давления, подключенным к автомашине, впускным шлангом 3, подключенным к источнику газа 6, и электрическим шнуром 4 с вилкой, вставленной в стандартную бытовую розетку.

На фиг.2 схематично показан блок, работающий в режиме сжатия. На фиг.2 показана газовая магистраль 6, которая может содержать загрязняющие вещества 8, входящая во внутренний объем 14 корпуса 26, откуда газ поступает в первую из четырех последовательных ступеней сжатия 28, 32, 33, 34 компрессора 5. Газ в магистрали 6, который обычно имеет давление от 0.2 до 0.5 фунта на квадратный дюйм, всасывается во внутренний объем 14 за счет всасывания, создаваемого за счет первой ступени сжатия 28. Датчик 21 давления анализирует давление в газовой магистрали и подает сигнал на главный логический контроллер 46.

С выхода первой ступени 28 газ 6 проходит через слой десиканта 7, который содержится в абсорбционной камере 29. Слой десиканта 7, который состоит из такого материала, как активированный оксид алюминия или неолит, поглощает влагу из газа 6, в том числе по меньшей мере и некоторые загрязняющие вещества 8. С выхода абсорбционной камеры 29 осушенный газ поступает в объем конденсатора 30, который, на этой стадии работы, является пассивным. После выхода из конденсатора 30 через трубопровод 55 газ 6 поступает на следующую, вторую ступень 32 компрессора 5. Поток газа в этом цикле сжатия показан на фиг.3.

Как это показано на фиг.4, а более подробно на фиг.6 и 6А, десикант 7 регенерируется за счет воздействия газа очистки 13, происходящего из потока газа, захваченного компрессором 5, двигателем 27, слоем десиканта 7 и конденсатором 30, когда цикл сжатия заканчивается. Как это показано на фиг.4, газ очистки 13 всасывается при пониженном расходе через слой абсорбента 7, возможно, при низкой скорости работы двигателя 27. Поддерживаются условия для испарения влаги из слоя абсорбента 7 в газ очистки 13 за счет его сухого состояния, что обсуждается далее более подробно, за счет давления в слое абсорбента 7 и дополнительного подвода теплоты к нему.

С выхода слоя 7 газ втекает в конденсатор 30, который содержит поверхность теплообмена. Эту поверхность теплообмена преимущественно охлаждают при помощи блока охлаждения 53, работающего на электротермическом эффекте Пельтье.

Охлажденный циркулирующий газ очистки 13, который был осушен в конденсаторе 30, затем поступает в возвратный трубопровод 55, который ведет ко второй ступени 32 компрессора. Медленная работа двигателя 27 и компрессора 5 приводит к тому, что газ очистки 13 может циркулировать до бесконечности, пока не закончится цикл регенерации.

Для ускорения процесса регенерации и содействия последующему отбору воды используют термостатически управляемый электрический элемент 52, который нагревает десикант 7. Нагретый, увлажненный газ очистки более эффективно выделяет влагу, когда он проходит через конденсатор 30.

Как это показано на фиг.2 и 6, образовавшаяся из пара вода 54 накапливается на дне конденсатора 30 в виде конденсата, ниже уровня обратного трубопровода 55 в конденсаторе. Конденсированная вода 54 содержит некоторые остаточные загрязняющие вещества 8а. Этот водяной конденсат 54, содержащий остаточные загрязняющие вещества 8а, может просто накапливаться или может быть направлен в разделительную камеру, преимущественно выполненную в виде трубки 31, стенки которой образованы из полупроницаемой мембраны 61. Полупроницаемая мембрана 61 допускает только проникновение воды в виде пермеата. На другой стороне мембраны 61 диффундирующая через нее вода испаряется. Этот процесс может быть ускорен при помощи потока воздуха, создаваемого вентилятором 42. В этом случае колпак (оболочка) 43 служит в качестве короба, создающего постоянный поток воздуха поверх мембраны 61. При необходимости, поток воздуха в непосредственной близости от мембраны может быть подогрет при помощи нагревателя 56 мембраны.

Циркулирующий воздушный поток 60 от вентилятора 42 может быть также использован для охлаждения конденсатора 30, преимущественно с использованием отдельного короба (не показан).

По мере диффузии воды через мембрану 61 некоторые загрязняющие вещества 8а могут накапливаться на внутренней поверхности мембраны 61. Со временем скорость диффузии может снижаться до уровня, при котором необходимо произвести очистку или замену мембраны 61.

В проведенном описании речь идет о полупроницаемой мембране 61, которая может иметь форму пластины, образующей часть стенки разделительной камеры. На фиг.6 и 7 показан предпочтительный вариант, в котором полупроницаемая мембрана выполнена в виде трубки 31. Эта трубка 31 имеет стенку, преимущественно образованную из полупроницаемого гигроскопического ионообменного мембранного материала. Было обнаружено, что мембраны в форме трубок, изготовленные из модифицированного тефлона (ТМ), подходят для данного применения и имеют достаточный срок службы для практического использования.

Следует иметь в виду, что абсорбционная камера 29 и конденсатор 30 находятся в зоне высокого давления компрессора 5, между первой ступенью 28 и второй ступенью 32. Давление в этой зоне составляет только около 200 фунтов на квадратный дюйм во время цикла сжатия. Следует иметь в виду, что такой уровень давления повышает эффективность осушения газа. Было обнаружено, что при таких уровнях давления полупроницаемая мембрана 61 в виде трубки может быть выведена наружу из зоны повышенного давления, если использовать надежные элементы соединения 57, обеспечивающие герметичное соединение между трубкой 31 и конденсаторной камерой 30. Такое построение особенно просто осуществить при использовании многоступенчатого компрессора.

Другие показанные на фиг.2 компоненты включают в себя входной фильтр 22, датчик высокого давления 24, клапан сброса давления 25, подключенный к вентиляционному отверстию 50, разрывной диск 35 в четвертой ступени 34 для сброса чрезмерного избыточного давления, последовательный отделяемый соединитель 36, соединительную горловина автомашины 38, датчик 39 утечки газа, датчик 40 воздушного потока и датчик 41 температуры окружающего воздуха.

На фиг.8А и 8В показан вариант с двигателем постоянной скорости, в котором байпасная линия 60 или 60А открывается при срабатывании клапана 61, при поступлении сигнала от главного логического контроллера 46, во время регенерации. За счет этой байпасной линии газ очистки 13 может проходить через материал десиканта 7 и конденсатор 30 при предпочтительной скорости течения. Количество газа очистки 13, пропускаемого клапаном 61 через эту ветвь регенерации, зависит от средства ограничения потока, которое установлено таким образом, чтобы обеспечить максимальную эффективность процесса испарения и конденсации пара. Рециркулирующий газ 13 отводится во вторую ступень 32 через байпасную линию 60, или отводится в объем корпуса 14 через байпасную линию 60А, или же проходит через обе эти байпасные линии.

Вновь обратимся к рассмотрению фиг.2, на которой показано, что компрессор 5, двигатель 27 и схема 45 управления двигателем все расположены в корпусе 26 (если считать блок компрессора частью корпуса), который, в свою очередь, окружен внешней оболочкой 43. В соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения электронная схема 45 управления двигателем, которая подает ток на электрический двигатель 27, преимущественно находится полностью в объеме блока двигатель/компрессор. Такой герметичный объем создан при помощи того же самого металлического корпуса 26, который окружает детали двигателя и компрессора. Схема 45 управления двигателем расположена, в частности, в объеме продувки 14, полностью герметизированном внутри корпуса 26. Металлическая стенка корпуса 26 действует в качестве радиатора для отвода теплоты, выделяемой схемой 45 управления двигателем, и в качестве экрана для испускаемого электромагнитного излучения от схемы соединений между двигателем 27 и схемой 45 управления двигателем.

Как это показано на фиг.2, главный логический контроллер 46, получающий питание от источника питания 47, позволяет включать двигатель 27 и управлять его скоростью в варианте двигателя с переменной скоростью вращения через схему 45 управления двигателем. Сигналы между главным логическим контроллером 46 и схемой 45 управления двигателем проходят через герметичный вход 44 корпуса 26. Логика управления контроллера 46 посылает команды и принимает данные при помощи цифровых кодированных сигналов, передаваемых по оптическим волокнам. Это позволяет снизить до минимума протекание электрического тока во внутреннее пространство 14 полости металлического корпуса 26, которая содержит природный газ при небольшом повышенном давлении.

Несмотря на то, что были описаны специфические варианты осуществления изобретения, совершенно ясно, что они приведены только для примера и в изобретение специалистами в данной области могут быть внесены изменения и дополнения, которые не выходят однако за рамки формулы изобретения.

Устройство имеет отношение к сжатию природного газа и/или водорода и предназначено для использования в автомашинах, работающих на газообразном топливе. Блок компрессора содержит единственный слой десиканта газа и конденсатор (который во время цикла сжатия газа не работает), введенные в тракт протекания газа в цикле сжатия. В случае многоступенчатого компрессора единственный слой десиканта преимущественно введен между первой и второй ступенями компрессора. Влага, абсорбируемая указанным слоем, периодически удаляется за счет проведения цикла регенерации. Использованный цикл регенерации основан на рециркуляции по замкнутой петле собственно газа, имеющегося в компрессоре и в слое десиканта, так же как, и других газов, имеющихся в петле рециркуляции, когда блок прекращает поставку сжатого газа. Влага, удаляемая из слоя десиканта, конденсируется и преимущественно испаряется в окружающую среду через полупрозрачную мембрану. Двигатель и схема управления двигателем расположены в общем корпусе с компрессором, что позволяет снизить до минимума электромагнитное излучение. Происходит надлежащее удаление отделенной воды. 12 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Компрессорная система для сжатия газа, которая включает в себя: компрессор с приводом от двигателя, имеющий, по меньшей мере, первую ступень и вход подачи газа, через которую проходит поток сжимаемого газа, поступающий на вход компрессора от источника газа; выход компрессора для подачи газа из компрессора в нагнетательный трубопровод; ступень осушения газа, которая содержит слой десиканта, расположенный по пути прохождения потока газа через компрессор во время цикла сжатия газа; конденсатор, который расположен ниже слоя десиканта по пути прохождения потока газа через компрессор во время цикла сжатия газа, причем указанный конденсатор отделяет воду от газа во время цикла регенерации и во время цикла сжатия газа не работает, средство контроля температуры для управления температурой слоя десиканта и конденсатора, которое во время цикла сжатия газа не работает, а при входе в цикл регенерации включается для того, чтобы нагревать слой десиканта и охлаждать конденсатор; и клапан для переключения потока газа с выхода компрессора для рециркуляции через компрессор, за счет чего во время цикла регенерации, возникающего при срабатывании клапана, газ, захваченный в компрессоре, слое десиканта и конденсаторе, направляют с выхода компрессора для циркуляции по замкнутой петле в качестве потока газа рециркуляции через компрессор, причем, по меньшей мере, часть такого потока газа рециркуляции проходит через слой десиканта и конденсатор, что позволяет отводить выделяющуюся влагу из слоя десиканта при помощи газа рециркуляции в конденсатор, где она конденсируется за счет низкой температуры, поддерживаемой в конденсаторе при помощи средства контроля температуры.2. Компрессорная система по п.1, в которой компрессор представляет собой многоступенчатый компрессор, имеющий, по меньшей мере, первую и вторую ступени, причем слой десиканта и конденсатор установлены последовательно между ступенями компрессора.3. Компрессорная система по п.2, отличающаяся тем, что десикант и конденсатор установлены между первой и второй ступенями компрессора.4. Компрессорная система по пп.1-3, в которой конденсатор производит воду в виде конденсата и которая дополнительно содержит полупроницаемую мембрану, через которую конденсированная вода может испаряться в окружающую среду.5. Компрессорная система по п.4, в которой мембрана выполнена в виде трубки, заполняемой конденсированной водой самотеком.6. Компрессорная система по п.1, в которой компрессор имеет герметичный металлический корпус с внутренним объемом, соединенным с указанным входом подачи газа и с первой ступенью компрессора, причем внутренний объем дополнительно содержит двигатель для привода указанного компрессора и питающий клапан на входе подачи газа, который закрывается, когда клапан переключает поток газа на рециркуляцию через компрессор, и открывается, когда сжатый газ пропускают в нагнетательный трубопровод, за счет чего, в соответствии с состоянием включения клапана, газ может всасываться во внутренний объем корпуса при помощи первой ступени компрессора либо с указанного входа подачи газа, либо с указанного выхода компрессора.7. Компрессорная система по п.6, которая дополнительно содержит главный логический контроллер, подключенный к схеме управления двигателем для осуществления регулирования скорости вращения двигателя, чтобы двигатель и компрессор работали на пониженной скорости, причем указанную скорость регулируют во время регенерации таким образом, что ограничивается поток газа рециркуляции, проходящий через конденсатор, что позволяет охлаждать поток газа, когда он выходит из конденсатора, за счет чего осуществляется передача влаги из слоя десиканта в конденсатор.8. Компрессорная система по п.7, в которой двигатель представляет собой асинхронный электродвигатель переменного тока, а схема управления двигателем создает сигнал переменного тока с изменяющейся частотой, за счет чего скорость двигателя изменяется в соответствии с указанной изменяющейся частотой.9. Компрессорная система по пп.6-8, которая содержит установленную в корпусе схему управления двигателем, предназначенную для подвода тока к двигателю, причем указанная схема соединена с двигателем при помощи проводов, которые экранированы за счет указанного корпуса, в результате чего электромагнитное излучение, возникающее при протекании тока от схемы управления двигателем к двигателю, не передается на внешнюю сторону металлического корпуса.10. Компрессорная система по п.1, которая содержит главный логический контроллер, подключенный к байпасному клапану в байпасной линии, которая пропускает газ рециркуляции, так что он отклоняется и не проходит через указанный слой десиканта и конденсатор, в результате чего во время регенерации ограничивается поток газа рециркуляции, проходящий через конденсатор, что позволяет охлаждать поток газа, когда он выходит из конденсатора, за счет чего осуществляется передача влаги из слоя десиканта в конденсатор.11. Компрессорная система по п.10, в которой первая ступень компрессора имеет вход первой ступени компрессора, слой десиканта и конденсатор расположены по пути прохождения потока газа после первой ступени компрессора и байпасная линия отводит газ рециркуляции к входу первой ступени компрессора.12. Компрессорная система по п.10 или 11, отличающаяся наличием герметичного металлического корпуса с внутренним объемом, соединенным с указанным входом подачи газа и с входом первой ступени компрессора, а байпасная линия отводит газ рециркуляции во внутренний объем герметичного металлического корпуса.13. Компрессорная система по п.1, отличающаяся тем, что компрессор представляет собой многоступенчатый компрессор, имеющий, по меньшей мере, первую и вторую ступени, причем слой десиканта и конденсатор расположены по пути прохождения потока газа от первой ступени ко второй ступени во время цикла сжатия газа, причем компрессорная система включает герметичный металлический корпус с внутренним объемом, соединенным с указанным входом первой ступени компрессора и с указанным входом подачи газа, первую байпасную линию, которая отводит газ рециркуляции во внутренний объем герметичного металлического корпуса, вторую байпасную линию, которая отводит газ рециркуляции во вторую ступень, и клапаны, предназначенные для отвода газа в первую и вторую байпасные линии, за счет чего во время цикла регенерации клапана могут срабатывать для отвода газа рециркуляции от прохождения через указанный слой десиканта и конденсатор как в первую, так и во вторую байпасные линии, с тем, чтобы во время регенерации ограничить поток газа рециркуляции, проходящего через конденсатор, давая возможность потоку газа охладиться внутри конденсатора, за счет чего осуществляется перемещение влаги из слоя десиканта в конденсатор.

Приоритет по пунктам: