Термосорбционный компрессор

 

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

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН 1Я

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4911452/29 (22) 13.02.91 (46) 07,12.92. Бюл. М 45 (71) Самарский филиал Научно-исследовательского института технологии и органиэации производства двигателей (72) С.Л.Александров, Э,С.Голев и Д,В,Комаров (56) Патент Франции

N 2610999, кл. F 04 В 37/02, 1988. (54) ТЕРМОСОРБЦИОННЫЙ КОМПРЕССОР (57) Использование: в криогенной технике.

Сущность изобретения: каждая иэ двух камер с каналами всасывания и нагнетания газа заполнена сорбентом рабочего вещестИзобретение 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

RJ. 17797?2 А1 (я)5 F 04 В 19/24; F 25 В 17/08 ва. 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. механического перекрытия соответствующих каналов циркуляции, в результате чего неизбежен износ указанных средств, Наиболее близким техническим реыением, 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 термосорбционного компрессора являются недостаточная эффективность и значительная потеря энергии, связанные с тем, что вся

1779772

50 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, Термосорбцион н ый комп рессор (фиг.,) 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

40 свооодных 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 сильфонов, Компрессор работает следующим образом.

Сначала включают нагреватель 5 камеры 1, осуществляя десорбцию рабочего вещества в каналы нагнетания 4, при этом управляющий сорбер полости 7 камеры 1 находится в холодном состоянии и вакуумирует полость 7. Управляющий сорбер 10 полости 7 камеры 2 находится в нагретом состоянии, теплопередающее вещество из сорбера 10 выделено в полость 7 камеры 2, что дает возможность осуществлять теплообмен между камерой 2 и радиатором 6 и охлаждать последнюю.

При охлаждении камеоы 2 рабочее вещество через каналы всасывания 3 поступает в камеру 2 и поглощается сорбентом. При этом дополнительный управляющий сорбер

13 находится в холодном состоянии, вакуумирует 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

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 подают теплопередающее вещество в полость

11, обеспечивая теплообмен между камерами 1 и 2 до выравнивания их температур, при этом осуществляется утилизация тепга камеры 1 на нагрев камеры 2 и холода камеры 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 рабочего 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 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 про1779772 должение ее нагрева. При этом камерой 1 всасывается рабочее веще" тво. 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 величинутермосопротивлений 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.3).

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, со-. держащий по меньшей мере две камеры с каналами всасывания и нагнетания газа. каждая из которых заполнена сорбентом рабочего вещества, источник холода, установленный относительно камер с образова5 нием герметичных полостей, управляющие сорберы теплопередающего вещества, соединенные каналами с герметичными полостями, отличающийся тем, что. с целью повышения .эффективности работы путем

10 снижения потерь энергии нагрева, он снабжен дополнительным управляющим сорбером, камеры выполнены плоскими и установлены одна относительно другой с образованием дополнительной герметич15 ной полости, связанной посредством канала с дополнительHûì управляющим сорбером, при этом источник холода выполнен в виде плоских элементов, установленных со стороны свободных поверхностей

20 каждой из камер, 2. Компрессор по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что камеры выполнены в виде диска.

3. Компрессор по п.1, о т л и ч а ю щ и й25 с я тем, что камеры выполнены в виде колец.

4. Компрессор по п,2 или 3, о т л и ч а юшийся тем, что герметичные полости между источником холода и камерами обра30 зованы термосопротивлением в виде кольцевых сильфонов, расположенных соосно камерам.

5. Компрессор по п.2 или 3, о тл и ч а юшийся тем, что герметичные полости

35 между источником холода и камерами образованы термосопротивлением, выполненным в виде кольцевых сильфонов, расположенных параллельно камерам, 1779772

Составитель Д. Комаров

Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор Е. Папп

Редактор Л. Волкова

Производственно-издательский комбинат "Патент". г. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 4421 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ; СССР

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