Многоступенчатый термокомпрессор Советский патент 1990 года по МПК F04B19/24 

; Изобретение относится к компрес- с)ростроению и может быть использовано в устройствах для -получения сберхвысоких давлений.

Цель изобретения - повышение КПД.

На фиг. 1 изображен многоступен- .чатый термокомпрессор; на фиг, 2 - клапан в увеличенном масштабе.

Многоступенчатый термокомпрессор содержит последовательно расположенною через общие теплоизолирующие стен Kiji 1 компрессионные камеры 2-6, сообщ нные между собой при помощи отсеч- Hiiix клапанов, выполненных в виде седел 7, закрепленных на теплоизолирующих стенках i и перекрываемых затво- 8, устройство для нагрева и охлаждения сжимаего газа в виде распо- Л(| женных вдоль камер 2-6 коллекторов

9 и 10 для теплоносителя и хладагента и размещенных в них каналов 11 и 1-2, в которых установлены теплопроводящие поршни 13, разделяющие каналы 11 и 12 на полости по числу камер и соединенные с приводным механизмом 14. Термокомпрессор снабжен штоком 15, сйльфонами 16 и системой управления клапанами и перемещением поршней, затворы 8 клапанов закреплены на штоке 15, а их седла установлены на стек ках 1 камер 2-6 через сильфоны 16, п{)ичем сильфоны 16 четных и нечетных 2-6 направлены противоположно. система управления клапанами и пере- мЬщением поршней содержит два биметаллических датчика 17 и 18 темпера- т|уры, пульт 19 управления, два исполнительных органа 20 и 21 и датчик 22 положения .поршней, причем датчики 17 и 18 размещены вблизи охлаждающей и нагревающей стенок камеры 2 .первой ступени, один из исполнительных- органов 20 соединен со штоком 15, второй исполнительный орган 21 и датчик 22 - с приводными механизмом 14, а датчики 17 и 18, исполнительные органы 20 и 21 и датчик 22 подключены к пульту 19 электроприводами 2.3, Пульт 19 получает питание от источника 24 питания.

Многоступенчатый термокомпрессор работает следующим образом.

Камера 2 первой ступени заполняется холодным газом, что приводит к охлаждению датчиков 17 и 18. При это замыкаются контакты датчика 17, находящегося вдали от охлаждающей стенки. Сигнал от датчика 17 по электропроводам 23 поступает в пульт 19, который по этому сигналу при помощи источника 24 питания подает постоянное напряжение определенной номернос- ти на выводы исполнительных органов

20и 21. При этом исполнительный орган 20 с помощью штока 15 открывает

0 нечетные клапаны, а исполнительный орган 21 с помощью привода 14 устанавливает поршни 13 в положение, обеспечивающее, теплообмен между не- четньми кам.ерами- 2, 4 и 6 и теплоно5 сйтелем в коллекторе 9, а также между. четными камерами 3 и 5 и хладагентом в коллекторе 10. При этом тешг.юбмен через теплоизолирующие стенки 1 не происходит. Когда поршни 13 займут

0 крайнее положение в камерах 11 и 12, датчик 22 вьодает команду в пульт 19 на обесточивание исполнительных органов 20 и 21. Все затворы 8 клапанов перекроют седла 7 под действием сил

5 упругости сильфонов 16, шток 15 при

этом занимает промежуточное положение. После этого происходит нагрев

газа в нечетных 2, 4 И 6 и охлаждение в четных 3, 5 камерах. Когда в первой 0 камере 2 газ прогреется на всю глубину камеры, произойдет нагрев биметал- личес.кой пластины датчика 18, находя щегося вдали от нагревающей газ стенки,, что приведет к выдаче сигнала в пульт 19. Пульт 19, получив сигнал подает на исполнительные органы 20 и

21постоянное напряжение с полярностью, обратной полярности для случая, когда сигнал поступил в пульт 19 от датчика 17. Исполнительный орган 20 передвигает шток 15 .влево. Открываются затворы 8 клапанов четных камер . 3, 5, обеспечивающие перетекание части газа из начетных камер 2, 4 и 6

в четные 3, 5. Данный процесс сопровождается эффектом выхлопа, что приводит к дополнительному охлаждению перетекающей части газа. В это же время исполнительный орган 21 с помощью привода 14 передвигает поршни 13 в положение, обеспечивающее теплообмен между чётными камерами 3, 5 и теплоносителем в коллекторе 9, а также Между нечетными камерами 2, 4 и 6 и хладагентом в камере 10. Когда поршни,13 займут крайнее положение, датчик 22 выдаст сигнал в пульт 19, который обесточит исполнительные органы 20- и 21. Шток 15 при этом зай5

0

5

0

5

мет среднее положение, обеспечиваю- щее перекрытие всех седел 7 затвора- ми 8. После охлаждения нечетных 2, 4 и 6 и нагрева четных 3, 4 камер сис- тейа управления передвинет поршни 13 в другое крайнее положение. При этом в компрессор поступит новая порция газа. По заполнении газом всех камер термокомпрессоря начинается процесс его сжатия и выдача потребителю. Выполнение каналов управляемыми обеспечивает изохорньй нагрев газа в камерах и дополнительное охлаждение газа, выходящего из нагретых камер, что увеличивает КПД и быстродействие компрессора.

Формула изобретения

1. Многоступенчатый термокомпрессор, содержащий последовательно расположенные через общие теплоизолирующие стенки компрессионные камеры, сообщенные между собой при помощи отсечных клапанов, выполненных в виде седел, закрепленных на теплоизолирую- пщх стенках и перекрываемьк затворами и, устройство для нагрева и охлаждения сжимаемого газа в виде расположенных вдоль камер коллекторов для теплоносителя и хладагента и выпол0

5

0

5

0

ненных в них каналов, в которых установлены теплопроводящие поршни, разделяющие каналы на полости по числу камер и соединенные с приводным механизмом, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД, термокомпрессор снабжен штоком, сильфо- нами и системой управления клапанами и перемещением поршней, затворы клапанов закреплены на штоке, а их седла установлены на стенках камер через сильфоны, причем сильфоны четных и нечетных камер направлены противоположно.

2. Термокомпрессор по п. 1, о т- личающийся тем, что система управления камерами и перемещением поршней содержит два биметаллических датчика температуры, пульт управления, два исполнительных органа и датчик положения поршней, причем биме-. таллические датчики размещены вблизи охлаждающей и нагрейакицей стенок камеры первой ступени, один из исполни . тельиых органов соединен со штоком, второй исполнительный орган и датчик перемещения.поршней - с приводным механизмом, а биметаллические датчики-, исполнительные органы и датчики перемещения подключены к пульту управления электропроводами.

Фиг. г

Изобретение может быть использовано в устройствах для получения сверхвысоких давлений. Компрессионные камеры 2 - 6 сообщены между собой отсечными клапанами с затворами, закрепленными на общем штоке 15 и перекрывающими седла. Седла закреплены на стенках 1 через сильфоны, установленные в соседних камерах противоположно. Камеры 2 - 6 могут нагреваться от коллектора 9 с теплоносителем или охлаждаться от коллектора 10 с хладагентом через теплопроводящие поршни 13, соединение с приводным механизмом 14. Отсечные клапаны через шток 15, а также поршни 13 перемещаются под действием системы управления, включающей датчики температуры (ДТ) 17, 18, пульт управления (ПУ) 19, исполнительные органы (ИО) 20, 21, датчик положения поршней (ДПП) 22. По сигналу от ДТ 17 или 18 ПУ 19 подает команду на ИО 20, 21 и клапаны в нечетных и четных камерах соответственно закрываются или открываются, а теплопроводящие поршни 13, перемещаясь, приводят к нагреву или охлаждению камер. При крайних положениях поршней 13 ДПП 22 обесточивает ИО 20, 21, все клапаны под действием сильфонов закрываются. Выполнение клапанов управляемыми обеспечивает проходный нагрев газа в камерах и дополнительное охлаждение газа, выходящего из нагретых камер, что увеличивает КПД и быстродействие. 2 ил.

Редактор М.Товтин

Составитель В.Савушкин

Техред М.Ходанич Корректор О.Цйпле

Заказ 3130

Тираж 500

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Подписное