Термокомпрессор

 

ТЕРМОКОМПРЕССОР, содержащий корпус, регенератор, размещенный в корпусе вытеснитель, разделяющий его на теплую и холодную полости, сообщенные между собой при помощи регенератора, причем корпус со стороны .холодной полости снабжен цилиндром с расположенным в нем порщнем, связанным с вытеснителем, отличающийся тем, что, с целью повыщения надежности и КПД, термокомпрессор снабжен вспомогательным регенератором, а корпус со стороны теплой полости снабжен дополнительным цилиндром с размещенным в нем плунжером, связанным с вытеснителем, и оба цилиндра сообщены между собой при помощи вспомогательного регенератора.(Л^со оО5 СО

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ 1079969 д(5в Е 25 В 9/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3458922/25-06 (22) 25.06.82 (46) 15.03.84. Бюл. № 10 (72) Ю. B. Синявский, Ю. В. Подметухов и И. В. Качалова (71) Московский ордена Ленина и ордена

Октябрьской Революции энергетический институт (53) 621.512 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 244544, кл. F 04 В 29/00, 1967.

2. Бродянский В. М. Двигатели Стирлинга. М., «Мир», с. 363, фиг. 5. (54) (57) ТЕРМОКОМПРЕССОР. содержащий корпус, регенератор, размещенный в корпусе вытеснитель, разделяющий его на теплую и холодную полости, сообщенные между собой при помощи регенератора, причем корпус со стороны колодной полости снабжен цилиндром с расположенным в нем поршнем, связанным с вытеснителем, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и КПД, термокомпрессор снабжен вспомогательным регенератором, а корпус со стороны теплой полости снабжен дополнительным цилиндром с размещенным в нем плунжером, связанным с вытеснителем, и оба цилиндра сообщены между собой при помощи вспомогательного регенератора.

1079969

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в устройствах термического действия для повышения давления и нагнетания газов и жидкостей.

Известен термокомпрессор, содержащий корпус, регенератор и вытеснитель с электромеханическим приводом (1).

Однако в таком термокомпрессоре значительны затраты электрической мощности, в то время как повышение давления в нагнетателе осуществляется вследствие подвода тепла, а электромеханический привод при малой передаваемой мощности имеет относительно большие габариты и низкую эффекти в ность.

Известен также термокомпрессор, содержащий корпус, регенератор, размещенный в корпусе вытеснитель, разделяющий его на теплую и холодную полости, сообщенные между собой при помощи регенератора, причем корпус со стороны холодной полости снабжен цилиндром с расположенным в нем 20 поршнем, связа нным с вытеснителем (2) .

Однако в таком термокомпрессоре перепуск газа между полостями привода и термокомпрессора сопровождается необратимым процессом смещения потоков рабочего тела с различными давлениями, что приводит к снижению его эффективности, а работа привода термокомпрессора требует наличия аккумулятора механической энергии, что приводит к снижению надежности работы привода, а следовательно, и всего термоком- зп прессора.

Цель изобретения — повышение надежности и КПД термокомпрессора.

Поставленная цель достигается тем, что термокомпрессор, содержащий корпус, регенератор, размещенный в корпусе вытесни- 35 тель, разделяющий его на теплую и холодную полости, сообщенные между собой при помощи регенератора, причем корпус со стороны холодной полости снабжен цилиндром с расположенным в нем поршнем, связанным с вытеснителем, снабжен вспомогательным регенератором, а корпус со стороны теплой полости снабжен дополнительным цилиндром с размещенным в нем плунжером, связанным с вытеснителем, и оба цилиндра сообщены между собой при помощи вспо- 4s могательного регенератора.

На чертеже изображен термокомпрессор.

Термокомпрессор содержит корпус 1, регенератор 2, размещенный в корпусе 1 вытеснитель 3, разделяющий его на теплую и холодную полости 4 и 5, сообщенные между собой при помощи регенератора 2, причем корпус со стороны холодной полости 5 снабжен цилиндром 6 с расположенным в нем поршнем 7, связанным с вытеснителем 3.

Термокомпрессор снабжен вспомогательным регенератором 8, а корпус 1 со стороны теплой полости 4 снабжен дополнительным цилиндром 9 с размещенным в нем плунжером

10, связанным с вытеснителем 3, и оба цилиндра 6 и 9 сообщены между собой при помощи вспомогательного регенератора 8.

К цилиндру 6 подключена регулировочная емкость 11 посредством трубопровода 12 и вентиля 13. Холодная полость 5 имеет всасывающий клапан 14 и нагнетательный клапан 15.

Термокомпрессор работает следующим образом.

Первая фаза. Условно вытеснитель 3 находится в крайнем верхнем положении. Давление в полостях 4 и 5 равно давлению всасывания. Начальное давление в цилиндрах

9 и 6 устанавливают меньше давления всасывания на некоторую величину.

Вследствие разности давлений, а также неравенства поперечных сечений поршня 7 и плунжера 10 возникает сила, направленная сверху вниз и вызывающая перемещение вытеснителя 3 из верхнего положения в нижнее.

B процессе перемещения вытеснителя 3 вниз газ переталкивается из полости 5 через регенератор 2 в полость 4, а из цилиндра

6 через регенератор 8 в цилиндр 9. Газ при этом нагревается вследствие подвода к нему тепла в регенераторах и от стенок полости 4 и цилиндра 9. Однако темп роста давления в полостях 4, 5 и цилиндров 9 и 6 различен.

Если в полостях 4 и 5 (при конкретном отношении температур теплой и холодной зон) он определяется соотношением объемов этих полостей, а также внутренним объемом регенератора 2, то в цилиндрах 9 и 6 темп роста зависит как от соотношения их объемов, объема регенератора 8, так и объема регулировочной емкости 11. Поэтому темпом роста давления в цилиндрах 9 и 6 можно варьировать. Fro делают таким, чтобы давление в полостях 4 и 5 возрастало быстрее, чем давление в цилиндрах 9 и 6.

Вследствие этого разность давлений между полостями 4 и 5 и цилиндрами 9 и 6 постепенно растет и, следовательно, увеличивается сила, вызывающая движение .вытеснителя вниз. При достижении в полостях 4 и 5 давления нагнетания открывается нагнетательный клапан 15 и осуществляется процесс нагнетания.

Всторая фаза. В процессе нагнетания давление в полостях 4 и 5 остается неизменным и равным давлению в цилиндре 6. Давление же в цилиндрах 9 и 6 продолжает нарастать вследствие подвода тепла к газу, переталкиваемому из цилиндра 6 в цилиндр 9.

Это приводит к тому, что разность давлений в полостях 4 и 5 и цилиндрах 9 и 6 начинает уменьшаться и, следовательно, уменьшается сила, действующая на вытеснитель вниз. Наступает момент, когда эта разность давлений уменьшается до нуля, а затем меняет знак, т.е. величина давления

1079969

Составитель В. Лазуткин

Редактор Л. Авраменко Техред И. Верес Корректор О. Билак

Заказ 1317/40 Тираж 514 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП «Патент>, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 в цилиндрах 9 и 6 становится больше, чем в полостях 4 и 5. Возникает сила,обусловленная разностью давлений и направленная против движения вытеснителя, по мере дальнейшего движения вытеснителя эта сила растет. Вытеснитель 3 продолжает некоторое время перемещаться к крайнему нижнему положению под действием силы инерции до тех пор, пока указанные силы (от разности давлений и инерции) станут равны. После этого осуществляется реверс движения вытесни тел я.

Третья фаза. Исходное положение: вытеснитель 3 находится в крайнем нижнем положении в момент реверса. Давление газа в полостях 4 и 5 равно давлению нагнетания. Давление газа в цилиндрах 9 и 6 больше давления нагнетания. Вследствие разности давлений на вытеснитель 3 действует сила, направленная вверх и вызывающая перемещение вытеснителя к крайнему верхнему положению. В процессе движения вытеснителя газ переталкивается через регенератор 2 из полости 4 в полость 5 и через регенератор 8 из цилиндра 9 в цилиндр 6.

При этом газ охлаждается вследствие отвода тепла в регенераторах и к стенкам корпуса 1. Давление как в полостях 4 и 5, так и в цилиндрах 9 и 6 уменьшается. Однако как и в процессе повышения давления (первая фаза) темп снижения давления в полостях 4 и 5 выше, чем темп снижения давления в цилиндрах 9 и 6.

Это приводит к постепенному увеличению разности давлений в полостях 4 и 5 и цилиндрах 9 и 6, а следовательно, и силы, действующей на вытеснитель. После того, как в полостях 4 и 5 компрессора давление становится равным давлению всасывания, открывается всасывающий клапан 14 и начинается процесс всасывания.

Четвертая фаза. В процессе всасывания давление в полостях 4 и 5 остается неизменным. Давление в цилиндрах 9 и 6 продолжает уменьшаться, что приводит к уменьшению силы, действующей на вытеснитель 3.

В некоторый момент разность давлений в полостях 4 и 5 и цилиндрах 9 и 6 становится равной нулю, а при дальнейшем движении вытеснителя давление в цилиндрах

9 и 6 начинает превышать величину давления всасывания, т.е. вновь возникает сила, но направленная против движения вытеснителя. Вытеснитель 3 по инерции продол20 жает движение вверх до тех пор, пока сила инерции не уравновесится силой от разности давлений. Этот момент соответствует крайнему верхнему положению вытеснителя 3.

Таким образом, такое выполнение термокомпрессора не требует ни внешнего привода (электромеханического, пневматического и т.д.), ни специального аккумулятора механической энергии. Это позволяет повысить

его надежность и КПД.