Способ работы теплоиспользующего компрессора Советский патент 1987 года по МПК F04B19/24 F25B9/00 

1359478

зобретение относится к компрессо ресж ум ра ва ги ш ос п ст а э в п о

ростроению и касается теплоиспользую- щих компрессоров.

Целью изобретения является увели-

чение степени сжатия теплоиспользующих компрессоров (без дополнительных затрат механической энергии).

На чертеже изображен компрессор, реализующий предлагаемьш способ.

Компрессор состоит из цилиндра 1, в котором установлен вытеснитель, состоящий из стаканов 2 и 3 и прос- тавки 4, установленных коаксиально .друг другу и образующих замкнутые объемы 5 и 6. Вытесйитель делит объем цилиндра на горячую 7 и хо лодную 8 . полости, сообщенные между собой через холодильник 9, регенератор 10 и нагреватель 11. В холодной полости 8 установлены всасывающий и нагнетательный клапаны, соединяющие компрессор с всасывающим и нагнетательным трубопроводами (не показаны). Стаканы

2 и 3 и проставка 4 связаны с поршня--25 открыв при помощи управляющего

ника 16 гидроцилиндр 12 подают пространство над его поршнем 1 росмесь. В результате поршень г цилиндра 12 также начинает движ вниз и стаканы 3 и 2 и простав движутся в одном направлении. нитель компрессора перемещается При движении вытеснителя вниз перемещается из холодной полос в горячуй полость 7 через холод ник 9, регенератор 10 и нагрев 11. При этом в нагревателе 11 подводится тепло и температура повышается его давление в раб полостях растет. При достижени

ми гидроцилиндров 12, 13 и 14 соответственно, установленных в картере компрессора, являющемся одновременно дополнительной емкостью 15. Гидроцилиндры 12, 13 и 14 снабжены управляю- щими золотниками 16, 17, 18 и необходимой гидроарматурой (не показана), .а также содержит поршни 19, .20 и 21.

Холодная полость 8 соединена с дополнительной емкостью 15 при помощи газ ораспреддлительного устройства 22.

Компрессор работает следующим образом. - .

В начальньй момент времени вытес- нитель находится в крайнем верхнем положении, а дополнительная емкость 15 разобщена с рабочими полостями 7 и 8 компрессора при помощи газораспределительного устройства 22. Тогда весь газ находится под вытеснителем в холодной полости 8 при-температуре, равной температуре холодильнику 9 (Т). В начальный момент времени давление 1 газа в рабочей полости 8 равно давлению газа в дополнительной емкости 15, давление газа в объеме 5 больше давления газа в полости 8 и

емкости 15 в раз: , где 2 - отношение температуры нагревателя 11 к температуре холодильника 9, а давление газа в объеме 6 в С раз меньше, чем давление газа в полости 8 и емкости 15: .

В первой фазе рабочего цикла, перед нагревом газа, производят его сжатие в рабочих полостях 7, 8 путем уменьшения их объема. При помощи управляющих золотников. 18 и 17 открывают гидроцилиндры 14 и 13 и подают гидросмесь в пространство над их поршнями, а гидроцилиндр 12 при этом оставляют закрытым. При движении поршней 20, 21 в гидроцилиндрах про- ставка 4 и стакан 3 движутся вниз, а стакан 2 остается неподвижным. При этом давление газа в рабочих полостях 8 и 7 увеличивается, а в объеме 5 - уменьшается. Движение поршней 20, 21 в гидроцилиндрах осуществляют до тех пор, пока давление в рабочих полостях 8 и 7 не сравняется с давлением в объеме 5.

Во второй фазе цикла, после вьфав- ннвания давлений в полостях 8 и 7 и объеме 5, производят нагрев газа в рабочих полостях 8 и 7. Для этого.

5 открыв при помощи управляющего

о

5

0

5

0

5

золотника 16 гидроцилиндр 12 подают в пространство над его поршнем 19 гидросмесь. В результате поршень гидроцилиндра 12 также начинает движение вниз и стаканы 3 и 2 и проставка 4 движутся в одном направлении. Вытеснитель компрессора перемещается вниз. При движении вытеснителя вниз газ перемещается из холодной полости 8 в горячуй полость 7 через холодильник 9, регенератор 10 и нагреватель 11. При этом в нагревателе 11 к нему подводится тепло и температура газа повышается его давление в рабочих полостях растет. При достижении вы- .

теснителем нижнего положения весь газ оказывается в горячей полости 7 и его давление достигает своего максимального значения.

Далее,, в третьей фазе, производят расширение газа путем увеличения объема рабочих полостей 7,8. Для этого в нижнем положении вытеснителя управляющими золотниками 17, 18 закрывают гидроцилиндры 13 и 14, а гидроцилиндр 12 -оставляют открытым. В результате стакан 3 и проставка 4 остаются на месте, а стакан 2 продолжает движение вниз. При этом объем 5 уменьшается, а суммарньй рабочий объем полостей 8 и 7 увеличивается. Давление ra.a в полостях 8 и 7 уменьшается, а в объеме 5 увеличивается. Изменение объема 5 производят до тех пор, пока

10

15

31359478

авление газа в рабочих полостях 8 и 7 не сравняется с давлением газа в объеме 5, Затем закрьшают гидроцииндр 12.

В четвертой фазе производят расшиение газа в рабочих полостях 7, 8 пуем выпуска части сжатого газа из рабочих полостей 7, 8 в дополнительную емкость 15 при помощи газораспределительного устройства 22.

Питой фазой цикла производят расширение газа в полостях 8 и 7 путем увеличения их объема. Для этого при помощи управляющих золотников 16, 18 открывают гидроцилиндры 12 и 14 и подают гидросмесь в пространство над их порщнями 19, 21, а гидроцилиндр 13 при этом оставляют закрытым. За счет движения поршней 19,21 в гидроцилиндрах 12, 14 проставка 4 и стакан 2 движутся вниз, а стакан 3 остается неподвижным. При этом объем 6 уменьшается, а суммарный рабочий объем полостей 7 и 8 увеличивается. Давление газа в рабочих полостях 7 и 8 меньшается, а в объеме 6 увеличиваться . Изменение объемов .прекращают тогда, когда давление в рабочих полостях 7 и 8 сравняется с давлением в объеме 6. После этого закрывают гидоцилиндры 12 и 14.

га ше ющ ци ст ро ми ги дв 2 ли по га а об ле ня Да

во 7, ем пу 15 ус по

30 Ф

20

25

ко ши

В шестой фазе производят охлаждение газа в рабочих полостях 7, 8. Для этого вытеснитель перемещают, вверх, открыв управлянщими золотниками 16,17,18 все гидроцилиндры 12,13, 14 и подав гидросмесь в пространство под их поршнями 19,20,21. При движе-т НИИ вытеснителя вверх газ перемещается из горячей полости 7 в холодную полость 8 через нагреватель 11, регенератор 10, холодильник 9. При этом . в холодильнике 9 газ охлаждается и температура его понижается. За счет изменения температуры газа его давление в рабочих полостях 7 и 8 падает. При достижении вытеснителем верхнего .положения весь газ оказывается в холодной полости 8 и его давление достигает своего минимального значения. После этого все гидроцидиндры 12,13 и 14 закрывают.

ВНИИПИ Заказ 6131/35

Тираж 571

Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, г.- Ужгород, ул. Проектная, 4

0

5

Седьмой фазой производят сжатие газа в рабочих объемах путем их уменьшения. Для этого при помощи управляющего золотника 17 открывают гидро- цили.здр 13 и подают гидросмесь в пространство над его поршнем 20, а гидроцилиндры 12 и 14 оставляют закрытыми. За счет движения поршня 20 в гидроцилиндре 13 вниз стакан 3 также движется вниз, а проставка 4 и стакан 2 остаются неподвижными. Объем 6 увеличивается, а суммарный рабочий объем полостей 7 и 8 уменьшается. Давление газа в полостях 7 и 8 увеличивается, а в объеме 6 уменьшается. Изменение объемов прекращают.тогда, когда давление в рабочих полостях 7 и 8 сравняется с давлением газа в объеме 6. Далее гидроцилиндр 13 закрьшают.

В восьмой, последней,.фазе производят сжатие газа в рабочих полостях 7, 8 путем впуска из дополнительной емкости в компрессор газа, ранее вы- пущенного в дополнительную емкость 15, при помощи газораспределительного устройства 22. Далее все процессы повторяются.

0

5

30 Ф о р м у л а . и 3 о б., р е т е н и я

Способ работы теплоиспользукяцего компрессора путем нагрева газа, расширения сжатого газа при выпуске его

части из рабочих полостей компрессора в дополнительную ёмкость, охлаждения оставшегося в рабочих полостях газа и сжатия его при впуске в компрессор газа из дополнительной емкости, о т личающийся тем, что, с целью увеличения степени сжатия, пе

ред нагревом газа производят его сжатие в рабочих полостях компрессора путем уменьшения их объема, после

нагрева - его расширение увеличением объема рабочих полостей до исходного, а перед и после охлаждения производят соответственно расширение и сжатие газа в рабочих полостях изменением

их объема, причем каждьй раз .сжатие , или расширение газа, при изменении объема рабочих полостей производят пропорционально изменению давления в процессах нагрева или охлаждения.

Тираж 571

Подписное

Изобретение относится к компрес- соростроению и позволяет увеличить степень сжатия теплоиспользующего компрессора. Для этого перед нагревом газа производят его сжатие в рабочих полостях 7, 8 путем уменьшения их объема. Затем газ нагревают в нагревателе 11. Далее производят расширение газа путем увеличения объема рабочих полостей 7 и 8 до исходного. Перед охлаждением газа в холодильнике 9 и после охлаждения производят расширение и сжатие газа в рабочих полостях 7 и 8 изменением их объема. Сжатие или расширение газа при изменении объема полостей 7 и 8 производят пропорционально изменению давления в процессе нагрева или охлаждения. 1 ил. ш