Устройство для сжатия холодных газов и паров Советский патент 1986 года по МПК F04C19/00 F25D1/00 

Изобретение относится к криогенно-ва- куумной технике и может быть использовано для сжатия холодных газов и паров в различных технологических циклах и при откачке холодных газов и паров криогенных жидкостей при их переохлаждении.

Цель изобретения - снижение расхода энергии на сжатие и повышение безопасности при работе с ножаро- и взрывоопасными газами и парами.

На чертеже изображено устройство для сжатия холодных газов и паров.

Предлагаемое устройство содержит двустенный цилиндрический корпус 1, выполненные в нем окна 2 и 3, сообщенные со всасывающим 4 и нагнетательным 5 патрубками и эксцентрично установленный в корпусе 1 ротор 6 с лопатками 7. Устройство имеет сетчатый барабан 8, установленный в корпусе 1 с образованием кольцевого зазора 9 между их стенками, и подсоединяемый к тепловому источнику (не показан) теплопроводный элемент 10, размещенный между стенками корпуса 1 с обеспечением теплового контакта с внутренней стенкой. В роторе 6 выполнены радиальные пазы 11 и лопатки 7 установлены в них одними концами с возможностью перемещения, а другие концы лопаток 7 жестко связаны с сетчатым барабаном 8.

В качестве теплопроводного элемента 10 может быть использована, например, тепловая труба, впадины которой выполняют роль конденсационных зон, а вершины - испарительных зон.

В качестве энергоносителя в такой тепловой трубе используют холодильный агент температурой испарения, близкой к температуре окружающей среды 20°С. Конденсация холодильного агента происходит при температуре около 4°С, что обеспечивает подвод к внутренней стенке корпуса 1 высоких тепловых потоков при низких положительных температурах. Это не слишком отепляет воду, содержащуюся в корпусе, и гарантирует предотвращение ее замерзания. Для поддержания интенсивности процесса подвода тепла к водяному кольцу испарительные зоны гибкой тепловой трубы (вершины ее) могут подогреваться проточной водой, имеющей ту же температуру, что и окружающий воздух, т.е. 20°С.

Работу с предлагаемым устройством осуществляют следующим образом.

Перед началом работы корпус 1 заливают порцией воды и через теплопроводный

Составитель И. Шебалина

Редактор .. ШишкинаТехред И. ВересКорректор А. Зимокосов

Заказ 4798/35Тираж 586Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

элемент 10 соединяют с тепловым источником. При вращении ротора 6 лопатки 7 делят все серповидное пространство на ряд ячеек, в каждой из которой на периферии

формируется водяной слой равной толщины, соединяющийся в единое водяное кольцо. Так как ячейки правой части увеличивают свой объем, а ячейки левой части - уменьшают, холодный газ из всасывающего патрубка 4 через всасывающее окно 2 поступает на всасывание ячеек правой половины и по мере их уменьшения происходит сжатие газа. Сжатый и холодный газ отводится через нагнетательные окно 3 и патрубок 5. Одновременно в результате охлаждения поверхности водяного кольца изнутри холодным газом оно промерзает на толщину, обеспечивающую армирование образованного ледяного кольца сетчатым барабаном 8. Ледяное кольцо вращается вместе с сетчатым барабаном 8 и лопатками 7 в водяном кольце, которое, являясь гидрозатвором, не создает значительного сопротивления вращению ротора 6 с лопатками 7, поскольку лопатки 7 не погружены в воду и не перемешивают ее. Водяное кольцо выполняет роль смазочной среды для системы ротор-лопатки-сетчатый барабан. Водяное кольцо не замерзает от контакта со льдом из-за наличия теплопритока по теплопроводному элементу 10 и подачи свежих порций воды.

Предлагаемое устройство позволяет вести откачку газов и паров, находящихся при низких температурах, вплоть до криогенных, из-за отсутствия мест трения можно сжимать горючие, взрывоопасные газы и га- зы, склонные к распаду, при повышении безопасности работы с ними.

Обеспечивается снижение расхода энергии, поскольку перемешивание рабочей жидкости лопатками отсутствует, а вращение ледяного кольца с гладкой поверхностью в воде потребует затраты энергии примерно на порядок меньше, ибо расход энергии здесь определяется только потерями на трение. В случае перемешивания воды лопатками кроме потерь с трением добавляются потери гидродинамические и .механические, которые превышают потери на трение.

Как при работе в режиме вакуумного насоса, так и при работе в режиме комнрессора предлагаемое устройство не имеет изнашивающихся узлов и деталей.