Поршневой бесклапанный детандер

Авторы патента:

F25B11/00 - Компрессионные машины, установки и системы с турбинами, например газовыми

Владельцы патента RU 2611170:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Калининградский государственный технический университет" (RU)

Поршневой бесклапанный детандер содержит цилиндр, в открытой части которого расположены окна для восполнения утечек газа из полости сжатия и сообщены с охлаждаемым объемом газа. В цилиндре установлен поршень с возможностью возвратно-поступательного перемещения с помощью штока для сжатия газа в закрытой части цилиндра, которая окружена полостью с прокачиваемой охлаждаемой жидкостью. Цилиндр по длине разделен на две части теплоизолирующей перегородкой. Технический результат данной конструкции - уменьшение тепловых потерь через стенки цилиндра и повышение эффективности работы устройства. 1 ил.

Область техники, к которой относится изобретение.

Предлагаемое решение относится к холодильной технике. Предлагается устройство для охлаждения воздуха или других газов.

Уровень техники.

Известны поршневые бесклапанные детандеры А.С. №322572, 269938, 265903 [1-3], в которых предлагаются различные конструкции, реализующие принципы обратного термодинамического цикла для получения холода. В заявленных конструкциях с помощью газораспределительных золотников, вращающихся валов сделана попытка устранить клапанное распределение, однако они достаточно сложны как конструктивно, так и технологически.

Известны поршневые детандеры, имеющие цилиндр с движущимся в нем поршнем и систему принудительного газораспределения, когда впускной и выпускной клапаны открываются механически под действием кулачковых механизмов, привод которых связан с основным приводом движения поршня.

Существенными недостатками этих детандеров являются высокая конструктивная сложность и низкая эксплуатационная надежность, обусловленная большим количеством подвижных элементов газораспределительного механизма. В другой наиболее близкой конструкции поршневого бесклапанного детандера (А.С. №269938) [2], взятой за прототип, сделана попытка для ее упрощения применить выпускные окна, но используется впускной клапан.

Сущность изобретения.

В предлагаемом способе получения холода используется известный принцип необратимости реальных термодинамических процессов и предлагается для реализации конструкция достаточно простого бесклапанного поршневого детандера (Рис. 1).

Детандер представлен цилиндром 2, в открытой части которого расположены окна 3, они служат для восполнения утечек газа из полости сжатия. Открытая часть цилиндра и окна сообщаются с охлаждаемым объемом газа 1. В цилиндре установлен поршень с возможностью возвратно-поступательного перемещения с помощью штока 6. Сжатие газа осуществляется в закрытой части цилиндра, примыкающей к штоку 6. Эта закрытая часть цилиндра окружена полостью 7 с прокачиваемой охлаждаемой жидкостью. Для уменьшения теплообмена между нагреваемой и охлаждаемой частями стенок цилиндр разделен по длине на две части теплоизолирующей перегородкой 4. В результате сжатия газа за счет движения поршня 5 в закрытой части цилиндра его температура повышается и передается стенкам той части цилиндра, которая примыкает к штоку. Тепло, переданное стенкам, отводится в охлаждающую жидкость, прокачиваемую через полость 7. При обратном движении поршня происходит быстрое расширение газа с падением давления и снижением его температуры ниже той, при которой газ начинал сжиматься. Пониженная температура газа воспринимается той частью цилиндра, которая сообщается с охлаждаемым объемом газа 1, что при циклическом движении поршня приводит к постепенному снижению уровня температур газа в этом объеме.

Технический результат данной конструкции - уменьшение тепловых потерь через стенки цилиндра и повышение эффективности работы устройства.

Источники информации

1. Свободнопоршневой детандер. Авторское свидетельство СССР №322572, МПК⁶ F24B 9/00, F25B 9/00, F04B 31/00, 01.01.1971.

2. Поршневой прямоточный детандер. Авторское свидетельство СССР №269938, МПК⁶ F25B 3/00, F25B 9/00, F25B 9/06, 01.01.1970.

3. Бесклапанный поршневой детандер. Авторское свидетельство СССР №265903, МПК⁶ F25B 9/00, F25B 9/06, 01.01.1970.

4. Нащокин В.В. Техническая термодинамика и теплопередача. - М.: Высшая шк., 1980 - 469 с.

Поршневой бесклапанный детандер содержит цилиндр, в открытой части которого расположены окна для восполнения утечек газа из полости сжатия и сообщены с охлаждаемым объемом газа, также в цилиндре установлен поршень с возможностью возвратно-поступательного перемещения с помощью штока для сжатия газа в закрытой части цилиндра, окруженной полостью с прокачиваемой охлаждаемой жидкостью, отличающийся тем, что цилиндр по длине разделен на две части с помощью теплоизолирующей перегородки.

Похожие патенты:

Газотурбогенератор // 2566197

Изобретение может использоваться для утилизации избыточной энергии газа. Газотурбогенератор содержит турбину, асинхронный генератор, датчик частоты вращения турбины, проходные изоляторы, трехфазное устройство подогрева газа, датчик температуры, блок управления, контактор.

Способ охлаждения газовой смеси // 2563564

Изобретение относится к технологии раздельного извлечения компонент газовых смесей, в частности очистки гексафторида урана от легколетучих примесей. Способ охлаждения газовой смеси включает предварительную очистку сжатого атмосферного воздуха, предварительное захолаживание сжатого атмосферного воздуха, охлаждение сжатого атмосферного воздуха в турбодетандере до заданной температуры, отвод работы, затраченной на расширение, регулирование холодопроизводительности.

Энергетическая газотурбодетандерная установка собственных нужд компрессорных станций магистральных газопроводов // 2541080

Использование: энергетические газотурбодетандерные установки с использованием избыточного давления топливного газа могут быть применены для электроснабжения компрессорных станций (КС) магистральных газопроводов.

Пневматический детандер-генераторный агрегат // 2525027

Изобретение относится к газоредуцирующему оборудованию. Пневматический детандер-генераторный агрегат включает приводной пневмодвигатель.

Способ производства холода в криогенной компрессорно-детандерной установке разделения воздуха // 2498176

Изобретение относится к области криогенной техники. Способ включает сжатие атмосферного воздуха до давления ниже критического, предварительное охлаждение сжатого воздуха, комплексную очистку, разделение сжатого очищенного воздуха на прямые детандерный и технологический потоки, охлаждение сжатых прямых потоков холодом обратных потоков, адиабатическое расширение прямого детандерного потока воздуха, ожижение, дросселирование прямого технологического потока воздуха.

Способ получения электроэнергии, холода и диоксида углерода из дымовых газов // 2482406

Изобретение относится к отраслям промышленности, использующим ископаемое топливо, например электроэнергетике, химии, нефтехимии, металлургии, коксохимии. .

Устройство для отбора энергии из потока сжатого газа // 2472946

Агрегат детандер-генераторный // 2424475

Изобретение относится к машиностроению, а именно к детандер-генераторным агрегатам (ДГА), и предназначено для утилизации тепловой энергии, содержащейся в транспортируемом по магистралям природном газе.

Турбодетандерный агрегат // 2422735

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к комбинированным системам нагрева и охлаждения. .

Детандер-генераторный агрегат // 2422734

Изобретение относится к машиностроению, а именно к детандер-генераторным агрегатам (ДГА), и предназначено для утилизации тепловой энергии, содержащейся а транспортируемом по магистралям природном газе.

Газораспределительная станция // 2623015

Изобретение относится к газовой технике, в частности к газораспределительным станциям для снижения давления газа в газопроводе. Газораспределительная станция содержит блок управления, технологический блок с газопроводом высокого и низкого давления, емкость сбора конденсата, эжектор, вихревую трубу, теплообменник, блок управления снабжен датчиком температуры наружного воздуха и регулятором расхода горячего потока вихревой трубы, наружная поверхность емкости сбора конденсата покрыта теплоизолирующим и теплоаккумулирующим материалом, при этом конденсатоотводчик включает корпус с крышкой и коническое днище, соединенное с емкостью сбора конденсата, и снабжен отражательной перегородкой, которая выполнена с покрытием, полученным ионно-плазменным методом, стеклоподобной нанообразной пленкой из оксида тантала со стороны патрубка ввода холодного потока из вихревой трубы, кроме того, отражательная перегородка соединена с крышкой и расположена между патрубками ввода и вывода холодного потока. Изобретение направлено на повышение эффективности работы станции при длительной эксплуатации. 4 ил.