Термосорбционный компрессор Советский патент 1992 года по МПК F04B19/24 F25B17/08 

Изобретение относится к криогенной и холодильной технике и может быть использовано при создании сорбционных компрессоров,

Известен компрессор, использующий принцип сорбции-десорбции, имеющий нагреватель, размещенный внутри камеры с сорбентом и герметичную полость, предназначенную для охлаждения камеры (Патент США №4505120), причем компрессор может содержать два и более камеры с сорбентом.

Недостатком известного компрессора является низкая надежность и конструктивная сложность, обусловленные наличием контура циркуляции охладителя, средств управления и переключения потоков охладителя, работающих по принципу

механического перекрытия соответствующих каналов циркуляции, в результате чего неизбежен износ указанных средств.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является термосорбционный компрессор, содержащий камеру с каналами всасывания и нагнетания, заполненную сорбентом рабочего вещества, снабженную источниками тепла и холода и размещенную с зазором относительно источника холода, образуя герметичную полость, соединенную каналами с управляющим сорбером теплопередающего вещества 1.

Недостатками известного термосорб- ционного компрессора являются недостаточная эффективность и значительная потеря энергии, связанные с тем, что вся

4 О 4 v4 ГО

энергия, получаемая сорбентом от источника тепла сбрасывается на источник холода.

Целью изобретения является повышение эффективности и снижение потерь энергии за счет утилизации тепла компрессора.

Указанная цель достигается тем, что термосорбционный компрессор содержит по меньшей мере две камеры с каналами всасывания и нагнетания газа, каждая из которых заполнена сорбентом рабочего вещества, источник холода, установленный относительно камер с образованием герметичных полостей, управляющие сорберы теплопередающего вещества, соединенные каналами с герметичными полостями, причем компрессор снабжен дополнительным управляющим сорбером, камеры выполнены плоскими и установлены одна относительно другой с образованием дополнительной герметичной полости, связанной посредством канала с дополнительным управляющим сорбером, при этом источник холода выполнен в виде плоских элементов, установленных со стороны свободных поверхностей каждой из камер. Для упрощения конструкции и технологического процесса изготовления, камеры с сорбентом рабочего вещества выполнены в виде диска или кольца, а герметичные полости между источником холода и камерами образованы термосопротивлениями в виде осевых или радиальных сильфонов.

На фиг.1 показана конструктивная схема термосорбционного компрессора; на фиг.2 и 3 изображены варианты образования герметичных полостей между источником холода и камерами с сорбентом термосопротивлениями в виде осевых и радиальных кольцевых сильфонов соответственно.

Термосорбционный компрессор (фиг.1) содержит по крайней мере две камеры 1 и 2 с каналами всасывания 3 и нагнетания 4, каждая из которых заполнена сорбентом рабочего вещества, снабжена источниками тепла в виде электронагревателя 5 и холода в виде радиаторов 6 и размещена с зазором относительно радиаторов 6. образуя герметичную полость 7, соединенную каналами 8 с управляющими сорберами 9 и 10 теплопередающего вещества, причем камеры 1 и 2 выполнены плоскими, размещены одной из своих поверхностей с зазором одна относительно другой, образуя герметичную полость 11, соединенную каналами 12 с дополнительным управляющим сорбером 13 теплопередающего вещества, а источник холода в виде радиаторов 6 выполнен плоским и расположен снаружи относительно

свободных поверхностей каждой из камер 1 и 2.

Камеры 1 и 2 с сорбентом рабочего вещества могут быть выполнены в виде диска

или кольца, а герметичные полости между источником холода в виде радиаторов 6 и камерами 1 и 2 могут быть образованы термосопротивлениями в виде осевых 14(фиг.2) или радиальных 15 (фиг.З) кольцевых силь0 фонов.

Компрессор работает следующим образом.

Сначала включают нагреватель 5 камеры 1, осуществляя десорбцию рабочего ве5 щества в каналы нагнетания 4, при этом управляющий сорбер полости 7 камеры 1 находится в холодном состоянии и вакууми- рует полость 7. Управляющий сорбер 10 полости 7 камеры 2 находится в нагретом

0 состоянии, теплопередающее вещество из сорбера 10 выделено в полость 7 камеры 2, что дает возможность осуществлять теплообмен между камерой 2 и радиатором б и охлаждать последнюю.

5При охлаждении камеры 2 рабочее вещество через каналы всасывания 3 поступает в камеру 2 и поглощается сорбентом. При этом дополнительный управляющий сорбер 13 находится в холодном состоянии, вакуу0 мирует полость 11, исключая возможность теплообмена между камерами 1 и 2. После завершения циклов выделения рабочего вещества из камеры 1 и поглощения рабочего вещества в камеру 2, нагреватель 5 камеры

5 1 выключают, сорбер 10 охлаждают, осуществляя вакуумирование полости 7 камеры, обеспечивая тепловую изоляцию камер 1 и 2 от радиаторов 6. Затем дополнительный управляющий сорбер 13 нагревают и под0 ают теплопередающее вещество в полость 11, обеспечивая теплообмен между камерами 1 и 2 до выравнивания их температур, при этом осуществляется утилизация тепла камеры 1 на нагрев камеры 2 и холода каме5 ры 2 на охлаждение камеры 1.

При теплообмене камера 1 охлаждается, что приводит к всасыванию рабочего вещества через каналы 3, а камера 2 - нагревается, что приводит к выделению ра0 бочего вещества через каналы 4. Этот процесс продолжается до выравнивания температур камер 1 и 2. После этого дополнительный управляющий сорбер 13 охлаждают и вакуумируют полость 11, прекращая

5 теплообмен между камерами 1 и 2, нагревают управляющий сорбер 9, обеспечивая выделение теплопередающего вещества в полость 7 камеры 1 и продолжение охлаждения последней от радиатора 6. включают нагреватель 5 камеры 2. обеспечивая продолжение ее нагрева. При этом камерой 1 всасывается рабочее вещество, а камерой 2 рабочее вещество выделяется до полного завершения цикла. Таким образом достигается непрерывность процессов всасывания и нагнетания рабочего тела при использовании тепла и холода, накопленных камерами 1 и 2 при завершении цикла, обеспечивая утилизацию этой энергии.

Эффективность работы компрессора достигается установкой между источником холода и камерами термосопротивлений, конструкция которых определяется величиной допустимых утечек тепла и холода, Наиболее просто заданную величину термосопротивлений можно обеспечить при образовании герметичных полостей 7 и 11 сильфонами, которые имеют высокую надежность при эксплуатации и хорошую технологичность при изготовлении. Для этого камеры 1 и 2 с сорбентом рабочего вещества выполняются в виде диска или кольца, а сильфоны могут быть как осевыми 14 (фиг.2), так и радиальными 15 (фиг.З).

В компрессоре может быть предусмотрено несколько пар камер с сорбентом рабочего вещества, а управляющие сорберы размещены на источнике холода между основными камерами.

Такое выполнение компрессора позволяет повысить эффективность работы при заданной мощности источников тепла и холода, снизить потери энергии, повысить надежность работы при обеспечении простоты конструкции.

Формула изобретения

1. Термосорбционный компрессор, содержащий по меньшей мере две камеры с

каналами всасывания и нагнетания газ.ч каждая из которых заполнена сорбентом рабочего вещества, источник холода, установленный относительно камер с образованием герметичных полостей, управляющие сорберы теплопередающего вещества, соединенные каналами с герметичными полостями, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности работы путем

снижения потерь энергии нагрева, он снабжен дополнительным управляющим сорбе- ром, камеры выполнены плоскими и установлены одна относительно другой с образованием дополнительной герметичной полости, связанной посредством канала с дополнительным управляющим сорбером, при этом источник холода выполнен в виде плоских элементов, установленных со стороны свободных поверхностей

каждой из камер.

2.Компрессор по п.1, о т л и ч а го- щи и с я тем, что камеры выполнены в виде диска.

3.Компрессор поп.1,отличающий- с я тем, что камеры выполнены в виде колец.

4.Компрессор по п.2 или 3, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что герметичные полости между источником холода и камерами образованы термосопротивлением в виде кольцевых сильфонов, расположенных соосно камерам.

5.Компрессор по п.2 или 3, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что герметичные полости

между источником холода и камерами образованы термосопротивлением, выполненным в виде кольцевых сильфонов, расположенных параллельно камерам,

Использование: в криогенной технике. Сущность изобретения: каждая из двух камер с каналами всасывания и нагнетания газа заполнена сорбентом рабочего вещества. Источник холода установлен относительно камер с образованием герметичных полостей. Управляющие сорберы теплопередающего вещества соединены каналами с полостями. Камеры выполнены плоскими и установлены одна относительно другой с образованием дополнительной герметичной полости, связанной каналом с дополнительным управляющим сорбером. Источник холода выполнен в виде плоских элементов, установленных со стороны свободных поверхностей каждой из камер. Камеры м.б. выполнены в виде диска или в виде колец. Полости образованы термосопротивлением в виде кольцевых сильфонов, расположенных соосно камерам или параллельно камерам. 4 з.п. ф-лы, 3 ил

Фиг. I

Редактор Л. Волкова

Составитель Д. Комаров Техред М.Моргентал

Корректор Е. Папп