МЕМБРАННЫЙ КОМПРЕССОР Российский патент 2010 года по МПК F04B45/04 

Предлагаемое изобретение относится к области машиностроения, преимущественно к области средств перекачки дорогих и редких газов высокой чистоты с одновременным повышением их давления.

Известны мембранные компрессоры с гладкими мембранами: одно-, двух- и многослойные, колебательные движения мембран в которых происходят под действием механического или механико-гидравлического привода или поочередной подачи сжатого рабочего газа или жидкости под мембрану и сброса их из-под мембраны в дренаж. При этом происходит сжатие газа высокой чистоты и выдача его потребителю (см. А.К.Михайлов, В.П.Ворошилов. Компрессорные машины. Москва. Энергоатомиздат. 1989. Стр.11, 20, 21, 73-76).

Недостатками мембранных компрессоров с гладкими мембранами являются следующие:

1. Малый прогиб мембран, определяемый конструктивно из условия прочности и долговечности, вследствие чего для получения приемлемой степени сжатия мембраны должны изготавливаться относительно больших диаметров, что в свою очередь ведет к росту размеров и массы самих компрессоров и к увеличению количества их ступеней. В известных компрессорах отношение радиуса мембраны к ее допустимому прогибу принимается не менее 56.

2. Невозможность оперативно и точно определить момент разгерметизации мембраны и проникновения рабочих газа или жидкости в сжимаемый газ высокой чистоты. Обнаруживается этот факт только при отрицательных результатах анализа чистоты сжатого газа, вышедшего из компрессора, что ведет к невозможности его использования по назначению или к необходимости дополнительной очистки, что не всегда выполнимо.

Применение гофрированных мембран позволяет увеличить их допустимый прогиб в 5-8 раз, что позволяет устранить недостаток №1 из приведенных выше двух с соответствующим уменьшением габаритов и массы компрессора и количества его ступеней.

Наиболее близким решением к предлагаемому мембранному компрессору с гофрированной мембраной является устройство с приводом механико-гидравлического типа, которое состоит из корпуса и крышки, от которых отходят трубки входа газа низкого давления, выхода газа высокого давления, подачи и сброса рабочих газа или жидкости, между которыми установлена гофрированная мембрана, стыки которой с корпусом и крышкой уплотнены резиновыми кольцами и применена однослойная гофрированная мембрана (RU 2350782 C2, 20.10.2008).

Однако это устройство мембранного компрессора имеет такой же недостаток, как и указанный выше недостаток №2 для гладких мембран, т.е. при выполнении этого устройства сохраняется невозможность оперативного и точного определения момента разгерметизации мембраны.

Задачей изобретения является устройство мембранного компрессора, которое позволяет устранить этот недостаток, т.е. оперативно и точно определять момент разгерметизации мембраны и не допустить указанных выше отрицательных последствий такой разгерметизации при сохранении всех преимуществ применения гофрированных мембран перед гладкими.

Эта задача решается тем, что в мембранном компрессоре, состоящим из корпуса и крышки, от которых отходят трубки входа газа низкого давления, выхода газа высокого давления, подачи и сброса рабочих газа или жидкости, между которыми установлена гофрированная мембрана, стыки которой с корпусом и крышкой уплотнены резиновыми кольцами, гофрированная мембрана выполнена из двух однослойных адекватных мембран, герметично соединенных между собой по контуру прилегания, так что между ними остается воздушная полость, причем в центральной части одной из мембран выполнено отверстие, на которое устанавливается переходный диск, также имеющий отверстие в центре, к которому присоединяется сигнальная трубка, выполненная в виде спирали, второй конец которой присоединен к штуцеру, герметизированному с крышкой с помощью резинового кольца и к которому с помощью трубопровода присоединен двухпозиционный переключатель.

Пока ни одна из мембран в составе сдвоенной не потеряла герметичность, двухпозиционный переключатель находится в выключенном состоянии. Когда же происходит разгерметизация какой-либо мембраны из состава сдвоенной, в воздушную полость между мембранами попадает давление особо чистого или рабочего газа или жидкости, которые по сигнальной трубке, штуцеру, трубопроводу достигают двухпозиционного переключателя и включают его.

При этом выдаются звуковой и световой сигналы, которые и указывают на факт разгерметизации. Возможность одновременной разгерметизации обоих слоев сдвоенной мембраны в течение времени от разгерметизации одного из слоев до появления сигнала об этой разгерметизации (примерно, в течение нескольких секунд), ничтожно мало и может не учитываться.

На фиг.1 изображен мембранный компрессор, на фиг.2 - вид А фиг.1

Устройство состоит из крышки 1, корпуса 2, сдвоенной гофрированной мембраны 3, состоящей из двух адекватных мембран, герметично соединенных между собой по контуру прилегания, так, что между ними образуется воздушная полость Б, переходного диска 4, который присоединен герметично к верхней мембране из состава сдвоенной, так, что отверстие в его центре оказывается совмещенным одной стороной с отверстием в верхней мембране, резиновых уплотнительных колец 5, служащих для герметизации стыка крышки 1 и корпуса 2, сигнальной трубки 6, представляющей из себя спираль, имеющую возможность многократно упруго перемещаться вдоль своей оси в соответствии с перемещением центра мембраны и герметично присоединенной к переходному диску 4, штуцера 7, к которому герметично присоединена сигнальная трубка 6 и выход которого из крышки 1 герметизирован резиновым уплотнительным кольцом 8, трубки входа газа низкого давления 9, трубки выхода газа высокого давления 10, трубки подачи и сброса рабочих газа или жидкости 11, крепежных деталей 12, соединяющих между собой крышку 1 и корпус 2, трубопровода 13, соединяющего штуцер 7 с двухпозиционным переключателем 14.

Работает компрессор следующим образом.

Через трубку входа газа низкого давления 9 подается газ низкого давления от источника, при этом крышка 1 и корпус 2 совместно с крепежными деталями 12 удерживают этот газ, обеспечивая прочность всего компрессора, а уплотнительные кольца 5 обеспечивают герметичность стыков мембраны 3 с крышкой 1 и корпусом 2. Мембрана 3 перемещается вниз и прижимается к корпусу 2, рабочие газ или жидкость выдавливаются в дренаж через трубку подачи и сброса рабочих газа или жидкости 11.

Далее прекращается подача газа низкого давления через трубку входа газа низкого давления 9, начинается подача рабочих газа или жидкости через трубку подачи и сброса рабочих газа или жидкости 11, мембрана 3 перемещается вверх и прижимается к крышке 1, при этом газ низкого давления сжимается, давление его повышается, он выдавливается в трубку выхода газа высокого давления 10 и поступает к потребителю. После этого работа компрессора повторяется.

В случае разгерметизации любой из адекватных мембран из состава сдвоенной, в воздушную полость Б между мембранами попадает давление особо чистого газа или рабочих газа или жидкости, которые по переходному диску 4, сигнальной трубке 6, штуцеру 7, герметизированному с крышкой 1 резиновым уплотнительным кольцом 8, трубопроводу 13 достигают двухпозиционного переключателя 14 и включают его. При этом выдаются звуковой и световой сигналы, которые и указывают на факт разгерметизации.

В промышленности предлагаемый изобретением мембранный компрессор может применяться для сжатия редких и особо чистых газов на давления от нескольких атмосфер до нескольких сотен атмосфер, с практически стопроцентной гарантией оперативного и точного определения момента разгерметизации любой из адекватных мембран, составляющих двухслойную мембрану.

Устройство предназначено для использования в области машиностроения, преимущественно для перекачивания дорогих и редких газов высокой чистоты с одновременным повышением их давления. Мембранный компрессор состоит из корпуса и крышки, от которых отходят трубки входа газа низкого давления, выхода газа высокого давления и входа-выхода рабочих газа или жидкости. Между крышкой и корпусом установлена гофрированная мембрана, стыки которой с корпусом и крышкой уплотнены резиновыми кольцами. Гофрированная мембрана выполнена из двух адекватных мембран, соединенных между собой по контуру прилегания герметично, так что между ними образуется воздушная полость. Одна из двух адекватных мембран имеет в центре отверстие. К нему герметично присоединен переходный диск, также имеющий в центре отверстие, одна сторона которого совмещена с отверстием в мембране, а в противоположную сторону этого отверстия герметично установлена сигнальная трубка, выполненная в виде спирали, имеющей возможность многократно упруго перемещаться вдоль своей оси в соответствии с перемещением центра мембраны. Другая сторона сигнальной трубки присоединяется к штуцеру, соединенному через герметизирующую прокладку с крышкой компрессора и выходящему на его наружную поверхность. К этому штуцеру через трубопровод присоединяется двухпозиционный переключатель. Позволит оперативно определить разгерметизацию мембран. 2 ил.

Мембранный компрессор, состоящий из корпуса и крышки, от которых отходят трубки входа газа низкого давления, выхода газа высокого давления, подачи и сброса рабочих газа или жидкости и между которыми установлена гофрированная мембрана, стыки которой с корпусом и крышкой уплотнены резиновыми кольцами, отличающийся тем, что гофрированная мембрана выполнена из двух однослойных адекватных мембран, герметично соединенных между собой по контуру прилегания, так что между ними остается воздушная полость, причем в центральной части одной из мембран выполнено отверстие, на которое устанавливается переходный диск, также имеющий отверстие в центре, к которому присоединяется сигнальная трубка, выполненная в виде спирали, второй конец которой присоединен к штуцеру, герметизированному с крышкой с помощью резинового кольца и к которому с помощью трубопровода присоединен двухпозиционный переключатель.