Способ вторичного использования сжатого воздуха в производственном процессе

Авторы патента:

F15B21/14 - средства рекуперации энергии (для транспортных средств B60T 1/10)

Владельцы патента RU 2710109:

Данилов Сергей Яковлевич (RU)

Изобретение относится к средствам рекуперации энергии, в частности энергии сжатого воздуха для ее последующего повторного использования, и может найти применение в различных технологических процессах, в которых используется сжатый воздух, например при производстве ПЭТ-бутылок, при проверке сжатым воздухом герметичности сосудов и т.п. Способ вторичного использования сжатого воздуха использует сжатый воздух, в котором определенное количество сжатого воздуха доступно для рециркуляции. В способе используется устройство управления, имеющее компрессор высокого давления, соединенный с ресивером высокого давления, из которого оборудование использует сжатый воздух. Часть использованного сжатого воздуха из оборудования выпускается в дополнительный ресивер низкого давления до момента выравнивания давления с оборудованием. Воздух из ресивера низкого давления подается в полость механизма, использующего такты всасывания и сжатия воздуха, и сжимается механизмом для подачи воздуха в ресивер высокого давления. Оставшаяся часть воздуха из оборудования всасывается в резервуар, воздух из которого удаляется механизмом при такте всасывания воздуха. Снижаются энергозатраты на производство сжатого воздуха. Увеличивается количество использованного вторичного сжатого воздуха, повышается экономия энергии для производства первичного сжатого воздуха. 1 ил.

Область техники

Изобретение относится к средствам рекуперации энергии, в частности энергии сжатого воздуха для ее последующего повторного использования и может найти применение в различных технологических процессах, в которых используется сжатый воздух, например при производстве ПЭТ-бутылок, при проверке сжатым воздухом герметичности сосудов и т.п.

Уровень техники

Существует ряд технологических процессов, в которых используется энергия сжатого воздуха. Подготовка сжатого воздуха для технологического процесса производится в зависимости от требуемых значений рабочего давления сжатого воздуха за счет использования компрессоров высокого давления или последовательно установленных через ресивер низкого давления компрессоров низкого и высокого давления. При этом, как правило, сжатый воздух выводится из технологического процесса в атмосферу.

Известен способ вторичного использования сжатого воздуха в многоступенчатом поршневом компрессоре для сжатия газа, в частности воздуха, в котором, по меньшей мере, одна соединительная линия между двумя ступенями компрессора в многоступенчатом поршневом компрессоре подключена, по меньшей мере, к одной линии подачи или выпуска газа, а также к датчику давления для определения давления газа на выходе газов из многоступенчатого поршневого компрессора, и для компенсации подачи газа в линию подачи или выпуска. Предусмотрены средства компенсации, в частности нагнетатель с регулируемым объемом, которые управляются в зависимости от давления газа, обнаруженного датчиком, таким образом, что давление на выходе газа поддерживается практически постоянным (EP1600630 (A2) ― 2005-11-30).

Причины, по которым нельзя достичь технический результат является то, что многоступенчатый поршневой компрессор использует не весь сжатый воздух, используемый в оборудовании и значительная часть выбрасывается в атмосферу. Для использования вторичного воздуха применяются дополнительные ступени компрессора, что является энергозатратным способом.

В известных технологических процессах, например выдува ПЭТ-бутылок, в которых используется сжатый воздух, способ обеспечения технологического процесса сжатым воздухом содержит источник сжатого воздуха, включающий компрессор с ресивером связанный с технологическим оборудованием, оснащенным устройством сброса отработанного сжатого воздуха. Компания PET Technologies разработала и внедрила систему рекуперации сжатого воздуха, в автоматическое выдувное оборудование собственного производства. Способ работы системы заключается в повторном использовании сжатого до 4,0 МПа воздуха, подаваемого в пресс-форму для формования бутылки. После выдува часть воздуха передается не в атмосферу, а через систему рекуперации в магистраль низкого давления и приводит в движение пневматическую часть автомата выдува. Данная экономия позволяет значительно облегчить работу компрессорной станции и уменьшить ее электропотребление.

Причины, по которым нельзя достичь технический результат является то, что сжатый воздух используется не полностью и значительная его часть выбрасывается в атмосферу.

Компания «PET Technologies» внедрила собственную систему рекуперации сжатого воздуха в выдувное оборудование. Найдена 15.04.2019 г., новость опубликована 15.04.2011, Интернет https://news.unipack.ru/34233/.

Известен способ вторичного использования сжатого воздуха в производственном процессе, содержащий источник сжатого воздуха включающий, по меньшей мере, один компрессор низкого давления с по меньшей мере одним ресивером низкого давления и по меньшей мере один компрессор высокого давления с по меньшей мере одним ресивером высокого давления, а устройство сброса отработанного сжатого воздуха выполнено в виде двух клапанов, один из которых связан воздуховодом с ресивером низкого давления.

Причины, по которым нельзя достичь технический результат является то, что способ регулирует более точно давления между оборудованием и ресиверами, но не исключает полностью выброс сжатого воздуха в атмосферу. Большая часть сжатого воздуха выбрасывается в атмосферу (BY 5096 U, 2009.02.28).

Известен способ обеспечения сжатым воздухом оборудования, использующего этот сжатый воздух, в котором часть воздуха выбрасывается в атмосферу, а часть доступна для повторного использования. Это устройство содержит основной компрессор и дополнительный компрессор, каждый из которых связан с ресивером сжатого воздуха, из которого оборудование получает сжатый воздух по меньшей мере первого определенного давления. Дополнительный компрессор связан с оборудованием и приспособлен для получения от этого оборудования сжатого воздуха для повторного использования со средним давлением меньшим, чем первое определенное давление (WO2007118275 (A1) ― 2007-10-25).

Причины, по которым нельзя достичь технический результат является то, что содержится наличие основного и дополнительного компрессора, что приводит энергозатратным производством сжатого воздуха, при этом часть сжатого воздуха все равно выбрасывается в атмосферу. Описанный способ был принят в качестве прототипа для заявляемого изобретения.

Раскрытие сущности изобретения

Технической проблемой изобретения является создание способа использования вторичного сжатого воздуха, который обеспечил бы возможность повторного использования «отработанного» сжатого воздуха, и как следствие снижении энергозатрат на производство сжатого воздуха.

Технический результат направлен увеличение количества использования вторичного сжатого воздуха и повышение экономии энергии для производства первичного сжатого воздуха.

Технический результат достигается тем, что способ вторичного использования сжатого воздуха в производственном процессе, через устройство управления для подачи сжатого воздуха к оборудованию, использующему сжатый воздух, в котором определенное количество сжатого воздуха доступно для рециркуляции, причем указанный способ через устройство управления имеет компрессор высокого давления соединенный с ресивером высокого давления, из которого указанное оборудование использует сжатый воздух, причем часть использованного сжатого воздуха из оборудования выпускается в дополнительный ресивер низкого давления, до момента выравнивания давления с оборудованием, при этом воздух из ресивера низкого давления подается в полость механизма, использующего такты всасывания и сжатия воздуха, и сжимается механизмом для подачи воздуха в ресивер высокого давления, а оставшаяся часть воздуха из оборудования всасывается в резервуар, воздух из которого, удаляется механизмом при такте всасывания воздуха.

Описание чертежей

На фиг. 1 показан способ вторичного использования сжатого воздуха, где:

1. оборудование;

2. ресивер высокого давления;

3. устройство управления;

4. компрессор высокого давления;

5. ресивер низкого давления;

6. резервуар;

7. механизм.

На фиг. 1 представлена схема способа вторичного использования сжатого воздуха в производственных процессах, заявленная схема работает следующим образом.

Для сжатия воздуха необходимого для производственного процесса в оборудование 1 до высокого давления и подачи его в ресивер 2 высокого давления, используется устройство управления 3 с компрессором высокого давления 4. В ходе производственного процесса воздух из ресивера 2 высокого давления поступает в оборудование 1. Затем часть использованного сжатого воздуха из оборудования 1 поступает в ресивер 5 низкого давления, до выравнивания давления с оборудованием 1. Потом оставшаяся часть сжатого воздуха из оборудования 1 всасывается в резервуар 6, воздух из которого удален механизмом 7, использующим такты всасывания и сжатия воздуха. Затем воздух из ресивера 5 низкого давления подается в механизм 7 перед тактом сжатия для заполнения полости механизма 7. Воздух при такте сжатия в механизме 7 сжимается и подается в ресивер 2 высокого давления для использования в дальнейшем в оборудовании 1. При последующем такте всасывания механизм 7 удаляет воздух из резервуара 6. Цикл работы способа вторичного использования сжатого воздуха повторяется.

Осуществление изобретения

Способ вторичного использования сжатого воздуха в производственном процессе, через устройство управления для подачи сжатого воздуха к оборудованию 1, использующему сжатый воздух, в котором определенное количество сжатого воздуха доступно для рециркуляции, причем указанный способ, через устройство управления 3 имеет компрессор высокого давления 4 соединенный с ресивером высокого давления 2, из которого указанное оборудование использует сжатый воздух, причем часть использованного сжатого воздуха из оборудования выпускается в дополнительный ресивер низкого давления 5, до момента выравнивания давления с оборудованием, при этом воздух из ресивера низкого давления 5 подается в полость механизма 7, использующего такты всасывания и сжатия воздуха, и сжимается механизмом для подачи воздуха в ресивер высокого давления 2, а оставшаяся часть воздуха из оборудования всасывается в резервуар 6, воздух из которого, удаляется механизмом 7 при такте всасывания воздуха.

Способ вторичного использования сжатого воздуха в производственном процессе через устройство управления для подачи сжатого воздуха к оборудованию, использующему сжатый воздух, в котором определенное количество сжатого воздуха доступно для рециркуляции, причем указанный способ через устройство управления имеет компрессор высокого давления, соединенный с ресивером высокого давления, из которого указанное оборудование использует сжатый воздух, отличающийся тем, что часть использованного сжатого воздуха из оборудования выпускается в дополнительный ресивер низкого давления до момента выравнивания давления с оборудованием, при этом воздух из ресивера низкого давления подается в полость механизма, использующего такты всасывания и сжатия воздуха, и сжимается механизмом для подачи воздуха в ресивер высокого давления, а оставшаяся часть воздуха из оборудования всасывается в резервуар, воздух из которого удаляется механизмом при такте всасывания воздуха.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в различных гидроприводах грузоподъемных как стационарных, так и мобильных сельскохозяйственных, строительно-дорожных машин и оборудовании, а также в станкостроении, нефтяной и горнодобывающей промышленности.

Гидравлический блок рекуперации энергии // 2688130

Блок предназначен для гидропривода машин и агрегатов, периодически работающих с попутной нагрузкой на выходном звене их гидродвигателя. Блок 1 содержит регулируемый насос 2 с пропорциональным электрическим управлением и регулируемый гидромотор 3 с пропорциональным электрическим управлением, валы которых соединены с валом приводящего электродвигателя 4, гидравлический аккумулятор 6, гидробак 11, гидрораспределители 7, 8 и 9, обратные 13, 16, 17 и предохранительный 21 клапаны, краны 14, 15, 18, напорные гидролинии 12 и 19, возвратную гидролинию 20.

Способ и система со средой, находящейся под давлением с контроллером // 2647932

Способ и система со средой под давлением, включающая: по меньшей мере один гидроусилитель (23) или гидроусилительный блок, посредством которого генерируются суммарные усилия (Fcyl), действующие на указанную нагрузку; по меньшей мере одну рабочую камеру (19, 20, 21, 22), работающую по принципу вытеснения и расположенную в указанном гидроусилителе или гидроусилительном блоке; по меньшей мере один контур подпитки высокого давления (HPi, HPia), являющийся источником гидравлической мощности; по меньшей мере один контур подпитки низкого давления (LPi, LPia), являющийся источником гидравлической мощности; управляющий контур (40), посредством которого по меньшей мере к одной из рабочих камер (19, 20, 21, 22) могут быть по очереди подключены по меньшей мере по одному из вышеупомянутых контуров подпитки высокого (HPi, HPia) и низкого (LPi, LPia) давления; причем каждая рабочая камера (19, 20, 21, 22) способна генерировать силовые составляющие (FA, FB, FC, FD), которые соответствуют давлениям контуров подпитки (HPi, HPia, LPi, LPia), подключаемых к указанной рабочей камере, а каждая силовая составляющая создает по меньшей мере одну из вышеупомянутых суммарных сил отдельно или совместно с силовыми составляющими, вырабатываемыми другими рабочими камерами указанного гидроусилителя или гидроусилительного блока.

Гидравлическая система с накопителем кинетической энергии // 2621408

Изобретение относится к системам накопления энергии и к применению таких систем в гидравлической системе грузоподъемных машин. Гидравлическая система содержит гидравлическую жидкость, гидравлическую машину (142), гидравлический контур для подачи жидкости в гидравлический исполнительный механизм (103А, 103В).

Способ рекуперации энергии гидропривода поворотной платформы экскаватора // 2618154

Изобретение относится к области энергосбережения и предназначено для рекуперации энергии элементов гидропривода поворотной платформы одноковшовых экскаваторов.

Комбинированные закрытый замкнутый гидравлический контур и система накопления гидравлической энергии // 2605514

Изобретение относится к гидравлической системе управления, содержащей комбинированный замкнутый закрытый гидравлический контур для управления двумя или более гидравлическими приводами и систему накопления гидравлической энергии, содержащую один или два аккумулятора.

Рекуперативная генераторная система для электрического погрузчика // 2603811

Рекуперативная генераторная система для электрического погрузчика содержит подъемный цилиндр (9). Выходной трубопровод подъемного цилиндра (9) снабжен блоком (1) датчика давления и направляющим распределителем (2).

Подъемное устройство и способ подъема стрелы строительной машины, и строительная машина с таким подъемным устройством // 2558712

Устройство предназначено для подъема стрелы эксплуатируемой машины. Устройство содержит цилиндр (4) и аккумулятор (7), причем цилиндр (4) содержит верхнюю камеру (4a) и нижнюю камеру (4b), а также шток (2) поршня цилиндра, соединенный со стрелой (1), причем верхняя часть аккумулятора (7) заполнена газом, а нижняя часть аккумулятора (7) заполнена гидравлической жидкостью (19) и сообщена с нижней камерой (4b) цилиндра; регулировочный цилиндр (12), содержащий верхнюю камеру (12a) и нижнюю камеру (12b), а также шток (23) поршня, соединенный со стрелой (1); гидравлический насос (9), с помощью которого, при подаче гидравлической жидкости в верхнюю камеру (12a) регулировочного цилиндра, стрела (1) опускается таким образом, что вес стрелы давит на шток (2) поршня цилиндра для выдавливания гидравлической жидкости из нижней камеры (4b) цилиндра в нижнюю часть аккумулятора, для сжимания газа, находящегося в верхней части аккумулятора для регенерирования потенциальной энергии, а при подаче гидравлическим насосом гидравлической жидкости в нижнюю камеру (12b) регулировочного цилиндра стрела (1) поднимается, и при этом поднимается шток (2) поршня цилиндра таким образом, что сжатый газ из верхней части аккумулятора выдавливает гидравлическую жидкость (19) из нижней части аккумулятора в нижнюю камеру (4b) цилиндра, для высвобождения регенерированной потенциальной энергии, таким образом, выталкивая шток (2) поршня цилиндра для подъема стрелы.

Моторно-трансмиссионная установка рабочей машины // 2558416

Изобретение относится к самоходным рабочим машинам, в частности. Моторно-транс-миссионная установка (МТУ) содержит ДВС, один генератор или гидронасос, соединенный с ДВС, один электромотор или гидромотор привода хода и бортовые редукторы, связанные с ведущими колесами или гусеницами машины.

Землеройно-транспортная машина с гидростатической трансмиссией // 2537434

Изобретение относится к землеройно-транспортным машинам (ЗТМ) с гидростатической трансмиссий (ГСТ, ГОТ). ЗТМ содержит ДВС, гидронасосы и гидромоторы трансмиссии с бортовыми редукторами, гидропривод рабочего оборудования, а также электрический или гидравлический накопитель энергии, который через регулирующий гидроаппарат или электронное коммутирующее устройство подключен соответственно к гидролиниям трансмиссии или рабочего оборудования либо к электрическим цепям, по меньшей мере, одного электромотора, электрогенератора или электромотора-генератора.