Устройство для сжатия холодных газов и паров

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU „„1255754 (51) 4 F 04 С 19 00 F 25 D 1 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

71

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3794054)31-13 (22) 26.09.84 (46) 07.09.86. Бюл. № 33 (71) Московский ордена Трудового Красного Знамени институт химического машиностроения (72) Б. Т. Маринюк, Б. А. Иванов, M. И. Дьячков, В. И. Куприянов, Д. Ю. Шомин и Н. Ю. Хлебникова (53) 621.565 (088.8) (56) Шумский К. П. Вакуумные аппараты и приборы химического машиностроения.

М.: Машиностроение, 1974, с. 351 — 361.

Хлумский В. Ротационные компрессоры и вакуум-насосы. — М.: Машиностроение, 1971, с. 127. (54) (57) УСТРОЛСТВО ДЛЯ СЖАТИЯ

ХОЛОДНЫХ ГАЗОВ И ПАРОВ, содержащее двустенный цилиндрический корпус, выполненные в нем окна, сообщенные с всасывающим и нагнетательным патрубками, и эксцентрично установленный в корпусе ротор с лопатками, отличающееся тем, что, с целью снижения расхода энергии на сжатие и повышения безопасности при работе с пожаро- и взрывоопасными газами и парами, оно снабжено сетчатым барабаном, установленным в корпусе с образованием кольцевого зазора, и теплопроводным элементом, размещенным между стенками корпуса с обеспечением теплового контакта с внутренней стенкой, при этом в роторе выполнены радиальные пазы, а лопатки установлены в них одними концами с возможностью перемещения, другие концы лопаток жестко связаны с сетчатым барабаном.

1255754

Составитель И. Шабалина

Техред И. Верее Корректор A. Зимокосов

Тираж 586 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР ио делам изобретений и 01крытий

113035, Москва, Ж- — 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор A. Шишкина

Заказ 4798/35

Изобретение относится к криогенно-вакуумной технике и может быть использовано для сжатия холодных газов и паров в различных технологических циклах и при откачке холодных газов и паров криогенных жидкостей при их переохлаждении.

Цель изобретения — снижение расхода энергии на сжатие и повышение безопасности при работе с пожаро- и взрывоопасными газами и парами.

На чертеже изображено устройство для сжатия холодных газов и паров.

Предлагаемое устройство содержит двустенный цилиндрический корпус 1, выполненные в нем окна 2 и 3, сообщенные со всасывающим 4 и нагнетательным 5 патрубками и эксцентрично установленный в корпусе 1 ротор 6 с лопатками 7. Устройство имеет сетчатый барабан 8, установленный в корпусе 1 с образованием кольцевого зазора 9 между их стенками, и подсоединяемый к тепловому источнику (не показан) теплопроводный элемент 10, размещенный между стенками корпуса 1 с обеспечением теплового контакта с внутренней стенкой. В роторе 6 выполнены радиальные пазы 11 и лопатки 7 установлены в них одними концами с возможностью перемещения, а другие концы лопаток 7 жестко связаны с сетчатым барабаном 8.

В качестве теплопроводного элемента 10 может быть использована, например, тепловая труба, впадины которой выполняют роль конденсационных зон, а верши ны испарительных зон.

В качестве энергоносителя в такой тепловой трубе используют холодильный агент температурой испарения, близкой к температуре окружающей среды 20 С Конденсация холодильного агента происходит при тем пер атуре около 4 С, что обеспечивает подвод к внутренней стенке корпуса 1 высоких тепловых потоков при низких положительных температурах. Это не слишком отепляет воду, содержащуюся в корпусе, и гарантирует предотвращение ее замерзания.

Для поддержания интенсивности процесса подвода тепла к водяному кольцу испарительные зоны гибкой тепловой трубы (вершины ее) могут подогреваться проточной водой, имеющей ту же температуру, что и окружающий воздух, т.е. 20 С.

Работу с предлагаемым устройством осуществляют следующим образом.

Перед началом работы корпус 1 заливают порцией воды и через теплонроводный элемент 10 соединяют с тепловым источником. При вращении ротора 6 лопатки 7 делят все серповидное пространство на ряд ячеек, в каждой из которой на периферии формируется водяной слой равной толщины, соединяющийся в единое водяное кольцо. Так как ячейки правой части увеличивают свой объем, а ячейки левой части уменьшают, холодный газ из всасывающего патрубка 4 через всасывающее окно 2 поступает на всасывание ячеек правой половины и по мере их уменьшения происходит сжатие газа. Сжатый и холодный газ отводится через нагнетательные окно 3 и патрубок 5. Одновременно в результате охлаждения поверхности водяного кольца изнутри холодным газом оно промерзает на толщину, обеспечивающую армирование образованного ледяного кольца сетчатым барабаном 8. Ледяное кольцо вращается вместе с сетчатым барабаном 8 и лопатками 7 в водяном кольце, которое, являясь гидрозатвором, не создает значительного сопротивления вращению ротора 6 с лопатками 7, поскольку лопатки 7 не погружены в воду и не перемешивают ее. Водяное кольцо выполняет роль смазочной среды для системы ротор †лопатки †сетч барабан. Водяное кольцо не замерзает от контакта со льдом из-за наличия теплопритока по теплопроводному элементу 10 и подачи свежих порций воды.

Предлагаемое устройство позволяет вести откачку газов и паров, находящихся при низких тем пературах, вплоть до криогенных, из-за отсутствия мест трения можно сжимать горючие, взрывоопасные газы и газы, склонные к распаду, при повышении безопасности работы с ними.

Обеспечивается снижение расхода энер< ии, поскольку перемешивание рабочей жидкости лопатками отсутствует, а вращение ледяного кольца с гладкой поверхностью в воде потребует затраты энергии примерно на порядок меньше, ибо расход энергии здесь определяется только потерями на трение. В случае перемешивания воды лопатками кроме потерь с трением добавляются потери гидродинамические и механические, которые превышают потери на трение.

Как при работе в режиме вакуумного насоса, так и при работе в режиме компрессора предлагаемое устройство не имеет изнашивающихся узлов и деталей.