Спосіб охолодження компресора і пристрій для його здійснення
F04C29 / 04 - підігрів; охолодження (охолодження машин або двигунів взагалі F01P); теплоізоляція (теплоізоляція взагалі F16L 59/00)
F04C18 / 02 - з дугоподібним контактом, тобто з круговим поступальним рухом взаємодіючих елементів, що мають однакове число зубів або їх еквівалентів
Власники патенту RU 2244853:
Казанський державний технічний університет ім. А.Н. Туполєва (КДТУ ім. О.М. Туполєва) (RU)
Винахід відноситься до області компресоробудування, а конкретно до випарним системам охолодження, наприклад, спіральних компресорів. У способі охолодження компресора, що включає відведення тепла стиснення від робочої зони компресора шляхом випаровування охолоджуючого теплоносія, конденсацію і напрямок сконденсованого теплоносія знову на охолодження при перевищенні необхідної температури робочої зони компресора змінюють температуру кипіння теплоносія і підтримують її нижче необхідної температури охолодження вузлів компресора шляхом зміни тиску в системі охолодження компресора. Компресор містить корпус, контур стиснення, замкнуту систему випарного охолодження, що включає зовнішню сорочку, що охоплює корпус компресора, колектор-конденсатор, розташований вище охолоджуваних поверхонь і повідомлений каналами зі входом теплоносія в сорочку і виходом з неї, а також з пристроєм, що знижує тиск. Підвищується ефективність охолодження компресора і коефіцієнт корисної дії. 2 с. і 6 з.п.ф-ли, 1 мул.
Винахід відноситься до області компресоробудування, а конкретно до випарним системам охолодження, наприклад, спіральних компресорів.
Відомий спосіб охолодження компресора шляхом відведення тепла від робочої зони компресора (SU 414430 A, 15.07.1974, F 04 B 39/06), в якому тепло стиснення відводять при випаровуванні холодоагенту абсорбційної-дифузійної машини, що нагрівається в генераторі газом, стисненим в компресорі. Стиснутий в компресорі газ надходить в нагнітальний трубопровід. Охолоджуючись, газ нагріває в генераторі холодоагент абсорбційної-дифузійної машини, випаровуючись у випарнику, холодоагент відводить тепло стиснення від робочої зони компресора.
В даний час охолодження компресора здійснюється або проточною рідиною (вода, масло) або повітрям як примусове охолодження вільною конвекцією повітря.
Відомо пристрій охолодження герметичного компресора (SU 533750 A, 30.10.1976, F 04 B 39/06), що містить випарник, заповнений робочою рідиною і розміщений в масляній ванні компресора, випарник і конденсатор виконані у вигляді замкнутої петлеобразной трубки.
Пристрій дозволяє гарантовано подавати необхідну кількість масла на зниження тертя і як наслідок на зменшення кількості виділеної теплоти в робочій зоні компресора і на її охолодження. Однак воно не вирішує завдання інтенсифікації теплообміну при охолодженні. Питання інтенсифікації процесу охолодження і підвищення коефіцієнта корисної дії залишається як і раніше актуальним для компресорної техніки, наприклад, для спіральних компресорів.
Відомий компресор і спосіб охолодження, реалізований в ньому (SU 985417A, 30.12.1982, F 04 B 39/06), найближчий за технічною сутністю до заявляється і прийнятий за прототип, в якому компресор містить циліндр з всмоктуючим і нагнітальним клапанами і встановлений в ньому з утворенням камери стиснення поршень, який має внутрішню порожнину, повідомлену з зазором між поршнем і циліндром за допомогою дросельних патрубків, і забезпечений кожухом, що створює з поршнем охолоджуючу порожнину і мають з боку камери стиснення зворотний клапан. При цьому стінки поршня і кожуха, що обмежують охолоджуючу порожнину, забезпечені кільцевими проточками, зміщеними одна щодо іншої в осьовому напрямку і мають в поздовжньому перетині V-подібну форму, і охолоджуюча порожнину частково заповнена рідиною, а кожух в зоні зворотного клапана забезпечений патрубком, повідомленими з внутрішньою порожниною. У цьому пристрої випаровування і конденсація відбувається в одному і тому ж місці, тому при випаровуванні тепло відводиться, а при конденсації виділяється знову. Кипіння охолоджуючої рідини відбувається при одній і тій же температурі і ніяк не залежить від параметрів і роботи компресора, які можуть змінюватися. Це не дозволяє ефективно охолоджувати компресор.
Відомий спосіб охолодження і пристрої для його реалізації не забезпечують ефективне охолодження компресора, що призводить до перегріву вузлів і, отже, до зниження к.к.д. компресора.
Технічний результат, на досягнення якого спрямована пропоноване винахід, полягає в підвищенні ефективності охолодження компресора і підвищенні його коефіцієнта корисної дії.
Технічний результат досягається в способі охолодження компресора в замкнутій системі охолодження, що включає відведення тепла стиснення від робочої зони компресора шляхом випаровування охолоджуючого теплоносія, конденсацію і напрямок сконденсованого теплоносія знову на охолодження, при перевищенні необхідної температури робочої зони компресора змінюють температуру кипіння теплоносія і підтримують її нижче необхідної температури охолодження вузлів компресора шляхом зміни тиску в системі охолодження компресора.
Крім того, конденсацію охолоджуючого теплоносія здійснюють поза робочої зони компресора і вище її.
Крім того, температуру кипіння теплоносія підтримують нижче необхідної температури охолодження вузлів компресора на 10-15К.
Крім того, рух рідкої фази охолоджуючого теплоносія і його парів в замкнутій системі охолодження здійснюють природною циркуляцією.
Технічний результат також досягається в компресорі, що містить корпус, контур стиснення, замкнуту систему випарного охолодження, при цьому замкнута система випарного охолодження включає зовнішню сорочку, що охоплює корпус компресора, колектор-конденсатор, розташований вище охолоджуваних поверхонь і повідомлений каналами зі входом теплоносія в сорочку і виходом з неї, а також з пристроєм, що знижує тиск.
Крім того, система охолодження містить теплообмінник для конденсації парової фази охолоджуючого теплоносія.
Крім того, колектор-конденсатор виконаний у вигляді тора, що охоплює корпус компресора.
Крім того, колектор-конденсатор повідомлений з пристроєм, що знижує тиск, наприклад, з системою компресора, що має тиск нижче атмосферного.
На кресленні представлений поздовжній розріз охолоджувальної частини компресора і система його охолодження.
У способі охолодження компресора, що включає відведення тепла стиснення від робочої зони компресора шляхом випаровування охолоджуючого теплоносія і конденсації його в замкнутій системі охолодження для підтримки заданої температури робочої поверхні при зміні, наприклад, режимних параметрів або умов навколишнього середовища, змінюють температуру кипіння теплоносія, підтримуючи її нижче необхідної температури охолодження вузлів компресора на 10-15К шляхом зміни тиску в системі охолодження компресора, при цьому конденсацію парової фази осу ествляют поза робочої зони компресора і вище неї, тобто рух охолоджуючої рідини і її пари в замкнутій системі охолодження здійснюють природною циркуляцією.
Компресор містить корпус 1, контур стиснення 2, замкнуту систему випарного охолодження, яка включає зовнішню сорочку 3, що охоплює корпус 1, колектор-конденсатор 4, розташовані вище охолоджуваних поверхонь і повідомлені каналами 6 і 7 відповідно, зі входом теплоносія в сорочку 3 і виходом з неї. Система охолодження містить додатковий теплообмінник 8 для конденсації парової фази охолоджуючого теплоносія. Колектор-конденсатор 4 виконаний у вигляді тора, що охоплює корпус 1 компресора, і повідомлений з пристроєм, що знижує тиск, наприклад, з системою компресора, де тиск нижче атмосферного (не показана).
Система охолодження компресора працює наступним чином. Систему охолодження заповнюють, наприклад, легкозакипаючої рідиною (масло, розчини спиртів та ін.), Температура кипіння якої нижче необхідної температури охолодження (робочої температури) вузлів компресора на 10-15К. При кипінні спостерігається максимальний коефіцієнт тепловіддачі, що істотно інтенсифікує теплообмін. Процес кипіння є ізотермічним і таким чином на охолодження компресора не впливає температура навколишнього середовища. Парожідкостная суміш з сорочки 3 піднімається по каналу 7 в колектор-конденсатор 4, виконаний у вигляді тора, що охоплює корпус компресора, розташованого вище його робочої зони. У колекторі-конденсаторі 4 теплоносій сепарується на рідку і парову (газову) фази. Тут же парова фаза конденсується. Якщо всю парову фазу не вдається скондесувати в колекторі-конденсаторі 4, то вона надходить в додатковий теплообмінник 8, в якому відбувається її повна конденсація. Сконденсована рідина по каналу 6 подається за рахунок природної циркуляції до охолоджуваних вузлів компресора. Для зменшення температури кипіння і, отже, температури конденсації колектор-конденсатор 4 приєднаний до пристрою, понижувального тиск. Пристроєм, призначеним для зниження тиску, може бути цей же компресор, якщо колектор-конденсатор 4 через систему трубопроводів з запірною або регулюючої арматурою під'єднати до його всмоктуючому патрубку, де тиск нижче атмосферного, або, якщо колектор-конденсатор 4 також через систему трубопроводів з запірною або регулюючої арматурою підключити до ділянки повітряного (газового) тракту компресора, де швидкість руху стискання газу максимальна. Наприклад, зменшуючи витрати всмоктується в компресор газу за допомогою регулюючої арматури, розташованої на всмоктуючому патрубку, можна знизити тиск газу на ділянці каналу між компресором і регулюючою арматурою, куди приєднаний колектор-конденсатор 4. При зниженні тиску в системі охолодження знижується температура кипіння рідини, використовуваної в як теплоносія, що охолоджує компресор, при цьому зберігається висока інтенсивність теплообміну. Зменшення величини температури кипіння призводить до збільшення різниці температур між охолоджуваними частинами компресора і киплячої охолоджувальною рідиною. Зміна тиску здійснюється шляхом зміни витрати газу у всмоктуючому патрубку компресора з використанням запірної або регулюючої арматури.
Таким чином, зміна температури кипіння теплоносія і підтримання її нижче необхідної температури охолодження вузлів компресора шляхом зміни тиску в системі охолодження дозволяє підвищити ефективність охолодження компресора і, отже, коефіцієнт його корисної дії, при цьому підвищується економічність і надійність роботи компресора.
Теплота, що виділяється при конденсації в колекторі-конденсаторі 4, може бути використана для підігріву води в системах гарячого водопостачання, наприклад польових госпіталів, або для опалення приміщень, в яких встановлено компресор.
1. Спосіб охолодження компресора в замкнутій системі охолодження, що включає відведення тепла стиснення від робочої зони компресора шляхом випаровування охолоджуючого теплоносія, конденсацію і напрямок сконденсованого теплоносія знову на охолодження, що відрізняється тим, що при перевищенні необхідної температури робочої зони компресора змінюють температуру кипіння теплоносія і підтримують її нижче необхідної температури охолодження вузлів компресора шляхом зміни тиску в системі охолодження компресора.
2. Спосіб охолодження компресора по п.1, що відрізняється тим, що конденсацію охолоджуючого теплоносія здійснюють поза робочої зони компресора і вище її.
3. Спосіб охолодження компресора по п.1 або 2, який відрізняється тим, що температуру кипіння теплоносія підтримують нижче необхідної температури охолодження вузлів компресора на 10-15 К.
4. Спосіб охолодження компресора по п.1 або 2, або 3, який відрізняється тим, що рух рідкої фази охолоджуючого теплоносія і його парів в замкнутій системі охолодження здійснюють природною циркуляцією.
5. Компресор, що містить корпус, контур стиснення, замкнуту систему випарного охолодження, що відрізняється тим, що замкнута система випарного охолодження включає зовнішню сорочку, що охоплює корпус компресора, колектор-конденсатор, розташований вище охолоджуваних поверхонь і повідомлений каналами зі входом теплоносія в сорочку і виходом з неї, а також з пристроєм, що знижує тиск.
6. Компресор по п.5, що відрізняється тим, що система охолодження містить теплообмінник для конденсації парової фази охолоджуючого теплоносія.
7. Компресор по п.5 або 6, який відрізняється тим, що колектор-конденсатор виконаний у вигляді тора, що охоплює корпус компресора.
8. Компресор по п.5, що відрізняється тим, що колектор-конденсатор повідомлений з пристроєм, що знижує тиск, наприклад з системою компресора, що має тиск нижче атмосферного.