Термокомпрессор Советский патент 1992 года по МПК F04B19/24 

сл С

Использование, для получения сверхвысоких давлений Сущность изобретения: нагреватель и охладитель выполнены в виде диаметриально-противоположных стенок цилиндрического корпуса Разделитель установлен на валу в корпусе при помощи спиц с возможностью вращения. В торцевых крышках корпуса размещены всасывающий и нагнетательный патрубки с обратными клапанами.Разделитель выполнен в виде трубы с продольным вырезом.Разделитель и крышки выполнены из теплоизоляционного материала. Площадь продольного выреза равна площади нагревателя и охладителя В разделителе выполнены радиальные сверления, в корпусе - отверстие, соосное сверлениям в крайних положениях разделителя. Постоянные магниты размещены в сверлениях, сердечник с катушкой индуктивности - в отверстии. 2 з.п. ф-лы, 1 ил

Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к компрессоростроению, и может быть использовано для получения сверхвысоких давлений

Известен термокомпрессор, содержащий пакет компрессорных камер, разделенный общими теплоизолирующими стенками и включающий теплоподводящую и теплоот- водящую стенки, расположенные одна против другой, причем нагрев рабочей среды осуществляется через теплоподводящую стенку, а охлаждение - через теплоотводя- щую 1}.

Прототипом изобретения можно считать термокомпрессор, содержащий цилиндрический корпус со всасывающим и нагнетательным патрубками, нагреватель, охладитель и вытеснитель в виде цилиндрического ротора с продольными вырезами на боковой поверхности, причем корпус состоит из четырех продольных элементов, из которых два диаметрально противоположных выполнены из теплоизолирующего материала, а нагреватель й бхл адител ь виде двух других элементов 2

Недостатком известного термокомпрессора является недостаточно высокий КПД, поскольку длительность процессов нагрева и охлаждения (порядка 5-10 мин) не позволяет обеспечить полной герметичности уплотнения между рабочими полостями высокого и низкого давления (как известно, величина утечек прямо пропорциональна времени) А это приведет к снижению КПД.

Цель изобретения -- повышение КПД путем исключения перетечек.

Указанная цель достигается тем, что в предложенном устройстве исключаются перетечки рабочей среды в процессе ее нагрева и охлаждения. Так, в термокомпрессоре, содержащем цилиндрический корпус из теплоизоляционного материала, нагреватель и охладитель выполнены в виде диаметрально противоположных стенок корпуса,

сл о о

разделитель, установленный на валу в корпусе с возможностью вращения, торцевые крышки корпуса, всасывающий и нагнетательный патрубки с обратными клапанами, разделитель выполнен в виде трубы с продольным вырезом, разделитель и торцевые крышки выполнены из теплоизоляционного материала, при этом установлен на валу посредством спиц, а патрубки подвода, отвода подключены к торцевым крышкам. Кроме того, площадь продольного выреза в разделителе может быть равна площади нагревателя и охладителя и совпадать с их площадью в крайних положениях разделителя.

Помимо этого, термокомпрессор может быть снабжен магнитами и электромагнитным сердечником с катушкой индуктивности, при этом в разделителе выполнены тангенциальные сверления, а в корпусе отверстие,.соосное сверлениям в крайних положениях разделителя, причем магниты установлены в сверлениях, а сердечники в отверстии.

На фиг. 1 показана схема устройства термокомпрессора; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1;

Термокомпрессор содержит составной цилиндрический немагнитный герметичный , корпус 1 из четырех продольных элементов, причем диаметрально расположенные элементы 2 и 3 выполнены из теплоизолирующего материала, а нагреватель 4 и охладитель 5 - в виде двух других элементов Корпус 1 с торцов закрыт торцевыми крышками 6 и 7, в которых размещены всасывающий и нагревательный патрубки 8 и 9 с отсечными . клапанами 10 и 11, а также подшипники 12 и 13. Внутри корпуса 1 установлен разделитель 14 из теплоизолирующего материала в виде цилиндрической трубы с продольным вырезом, соответствующим по размеру нагревателю 4 и охладителю 5. Разделитель 14 крепится к валу 15 спицами 16, Вал 15установлен в подшипниках 12 и 13. В разделителе в тангенциальных сверлениях установлены постоянные магниты 17 и 18, а в отверстии корпуса 1. соос- ном сверлением в крайних положениях разделителя 14 - сердечник 19 с катушкой индуктивности.

Работает термокомпрессор следующим образом.

К нагревателю 4 подводится тепло, он нагревается. От охладителя 5 отводится тепло, он охлаждается. Разделитель 14 повернут таким образом, что его продольный вырез находится напротив охладителя 5. В полости разделителя 14 находится некоторое количество рабочей среды (газа) при

температуре начала сжатия (т.е. при температуре охладителя 5). В таком состоянии термокомпрессор готов к работе. При подаче на катушку индуктивности на некоторое

время постоянного напряжения (назовем его прямым) таким образом, что ближние полюса постоянного магнита 17 и сердечника 19 становятся одноименными, возникает магнитная сила их взаимного отталкивания.

0 Эта сила приводит к крутящему моменту, приложенному к разделителю 14. Последний начинает вращаться, поворачиваясь своим продольным вырезом в сторону нагревателя 4. При снятии прямого напряже5 ния с катушки индуктивности исчезает и сила взаимного отталкивания магнита 17 и сердечника 19. Однако разделитель 14 в силу своей инерции и небольшого момента трения в подшипниках 12 и 13 продолжает

0 свое вращение в сторону нагревателя 4. При повороте разделителя 14 на 180 градусов от первоначального положения (т.е. при совмещении продольного выреза с нагревателем 4) на катушку индуктивности снова подается

5 импульс прямого напряжения. В этот момент ближние полюса магнита 18 и сердечника 19 становятся разноименными, возникает магнитная сила взаимного притяжения магнита 18 и сердечника 19,приводя0 щая к крутящему моменту, равному по величине и обратному по направлению первоначальному моменту. В результате разде- литель 14 остановится в положении вырезом к нагревателю и закроет охлади5 тель 5. Тепло от нагревателя 4 передается рабочей среде (газу), давление ее растет. При достижении в полости разделителя 14 давления нагнетания открывается отсечной клапан 11, и сжатая рабочая среда (газ) по0 дается по нагнетательному патрубку 9 потребителю. Отсечной клапан 11 закрывается.

После этого на катушку индуктивности подается импульс обратного напряжения.

5 Ближние полюса магнита 18 и сердечника 19 становятся разноименными. Разделитель 14 начинает вращение вырезом в сторону от нагревателя 4 к охладителю 5. При . достижении разделителем 14 угла по0 ворота 360 градусов от первоначального положения (180 градусов от предшествующего положения) на катушку индуктивности подается вторичный импульс обратного напряжения. Разделитель 14 останавливается в

5 этом положении (вырезом к охладителю), полностью закрыв нагреватель 4. Тепло от рабочей среды (газа) передается охладителю 5, давление в полости разделителя 14 падает, открывается отсечной клапан 10, и по впускному патрубку 8 поступает новая

порция рабочей среды (газа). Далее цикл повторяется.

В предлагаемом изобретении отсутствуют уплотнения движущих частей. Единст- венные узлы трения - подшипники - работают в условиях низкой нагрузки и небольшой частоты вращения. Поэтому по сравнению с прототипом значительно повышается надежность и ресурс термокомпрессора. Помимо тбго, отсутствие уплотнений позволяет снять ограничения по максимальной температуре цикла, т.е. повысить ее и вместе с тем повысить производительность и степень повышения давления термокомпрессора.

Формула изобретения Термокомпрессор, содержащий цилиндрический корпус из теплоизоляционного материала, нагреватель и охладитель, выполненные в виде диаметрально противоположных стенок корпуса, разделитель, установленный на валу в корпусе с возможностью вращения, торцевые крышки корпуса, и всасывающий и нагнетательный патрубки с обратными клапанами, отлии

К

7

чающийся тем, что. с целью повышения КПД путем исключения перетечек, распределитель выполнен в виде трубы с продольным вырезом, разделитель выполнен в виде

5 трубы с продольным вырезом, разделитель и торцевые крышки выполнены из теплоизоляционного материала, при этом разделитель установлен на валу посредством спиц, а патрубки подвода, отвода подключены к

10 торцевым крышкам.

15 площадью в крайних положениях разделителях.

3 Термокомпрессор по п. 1 или п. 2, о т- личающийся тем, что он снабжен постоянными магнитами и электромагнит20 ным сердечником с катушкой индуктивности, при этом в разделителе выполнены радиальные отверстия, а в корпусе - отверстие, соосное сверлениям в крайних положениях разделителя, причем магниты 25 установлены в сверлениях, а сердечник - в отверстии.

Йп.2