[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

RU2801766C1 - Method of operation of reciprocating compressor with regenerative cooling and device for its implementation - Google Patents

Method of operation of reciprocating compressor with regenerative cooling and device for its implementation Download PDF

Info

Publication number
RU2801766C1
RU2801766C1 RU2022126785A RU2022126785A RU2801766C1 RU 2801766 C1 RU2801766 C1 RU 2801766C1 RU 2022126785 A RU2022126785 A RU 2022126785A RU 2022126785 A RU2022126785 A RU 2022126785A RU 2801766 C1 RU2801766 C1 RU 2801766C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cylinder
porous material
compression
sleeve
liquid
Prior art date
Application number
RU2022126785A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виктор Евгеньевич Щерба
Елена Викторовна Ходорева
Александр Павлович Болштянский
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет"
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет"
Application granted granted Critical
Publication of RU2801766C1 publication Critical patent/RU2801766C1/en

Links

Abstract

FIELD: compressor equipment.
SUBSTANCE: method of operation of a reciprocating compressor with regenerative cooling consists in alternately compressing and forcing a liquid and gaseous medium into the working chamber of cylinder 1. Cylinder 1 is alternately connected to sources of liquid and gaseous media. Sleeve 11 of cylinder 1 is made of a porous material. The bottom of piston 2, facing the compression and injection chambers, is covered with a porous material. In the course of compression and injection of liquid, part of it is placed in the porous materials of sleeve 11 and the bottom of piston 2.
EFFECT: improved cooling of parts of the cylinder-piston group and efficiency.
9 cl, 12 dwg

Description

Изобретение относится к области машин объемного действия и, в частности, к поршневым компрессорам, которые работают в сложных климатических условиях, и к компрессорам, к которым предъявляют высокие требования по экономичности при сжатии газов с высоким отношением давлений в одной ступени.The invention relates to the field of positive displacement machines and, in particular, to reciprocating compressors that operate in difficult climatic conditions, and to compressors that are subject to high demands for efficiency when compressing gases with a high pressure ratio in one stage.

Известны способы работы поршневого компрессора с регенеративным охлаждением, заключающиеся в попеременном сжатии и нагнетании в его рабочей камере цилиндра жидкой и газообразной среды путем попеременного соединения цилиндра с источником жидкой и газообразной среды (см., например, авторское свидетельство СССР №1079882 «Газораспределительное устройство поршневого компрессора», опубл. 15.03.84, авторское свидетельство СССР №1019104 «Поршневая машина», опубл. 23.05.83, патент РФ № 2658715 «Способ работы поршневой гибридной энергетической машины и устройство для его осуществления, опубл. 22.06.2008, патент РФ 2763099 «Способ работы системы жидкостного охлаждения машины объемного действия и устройство для его осуществления, опубл. 27.12.2021).Known methods of operation of a reciprocating compressor with regenerative cooling, which consist in alternately compressing and forcing a cylinder of a liquid and gaseous medium in its working chamber by alternately connecting the cylinder to a source of liquid and gaseous medium (see, for example, USSR author's certificate No. 1079882 "Gas distribution device of a piston compressor ", published on 03/15/84, USSR author's certificate No. 1019104 "Piston machine", published on 05/23/83, RF patent No. 2658715 "Method of operation of a piston hybrid power machine and a device for its implementation, publ. 06/22/2008, RF patent 2763099 "Method of operation of the liquid cooling system of a volumetric machine and a device for its implementation, publ. 12/27/2021).

Известна также конструкция поршневого компрессора, содержащего цилиндр с гильзой из пористого материала с размещенным в нем поршнем, соединенным с механизмом возвратно-поступательного движения и образующим с цилиндром и клапанной крышкой камеру сжатия, причем к гильзе из пористого материала подводится охлаждающая жидкость (см. патент Китая на полезную модель CN 216342676 U (45) «Компрессоры и системы цикла сжатия», 2022 г.) Also known is the design of a reciprocating compressor containing a cylinder with a sleeve made of porous material with a piston placed in it, connected to a reciprocating movement mechanism and forming a compression chamber with the cylinder and a valve cover, and coolant is supplied to the sleeve made of porous material (see China patent). for utility model CN 216342676 U (45) "Compressors and compression cycle systems", 2022)

Недостатком этого способа и реализующих его конструкций является низкая эффективность охлаждения цилиндропоршневой группы, нагретой при работе с газом и охлаждаемой при работе с охлаждающей жидкостью. Это происходит из-за того, что охлаждение стенок камеры сжатия идет только за счет теплопроводности материалов, из которых изготовлены стенки камеры сжатия, в результате чего практически температура стенок снижается очень медленно, и компрессор вынужден прокачивать большое количество жидкости, затрачивая значительную работу на ее сжатие и перемещение.The disadvantage of this method and the designs that implement it is the low cooling efficiency of the cylinder-piston group heated when working with gas and cooled when working with coolant. This is due to the fact that the cooling of the walls of the compression chamber occurs only due to the thermal conductivity of the materials from which the walls of the compression chamber are made, as a result of which the temperature of the walls decreases very slowly, and the compressor is forced to pump a large amount of liquid, spending significant work on its compression. and moving.

Технической задачей изобретения является повышение эффективности охлаждения деталей цилиндропоршневой группы при прокачке через нее охлаждающей жидкости, и за счет этого - снижение удельных затрат энергии и повышение КПД компрессора.The technical objective of the invention is to increase the cooling efficiency of the parts of the cylinder-piston group when pumping coolant through it, and thereby reduce the specific energy consumption and increase the efficiency of the compressor.

Указанная задача решается тем, что в способе работы поршневого компрессора с регенеративным охлаждением, заключающемся в попеременном сжатии и нагнетании в его рабочей камере цилиндра жидкой и газообразной среды путем попеременного соединения цилиндра с источником жидкой и газообразной среды, согласно изобретению на ходе сжатия жидкости ее часть размещают в материале станок камеры сжатия, а днище поршня, обращённое в сторону камеры сжатия и нагнетания покрыто пористым материалом.This problem is solved by the fact that in the method of operation of a reciprocating compressor with regenerative cooling, which consists in alternately compressing and forcing a cylinder of a liquid and gaseous medium in its working chamber by alternately connecting the cylinder to a source of liquid and gaseous medium, according to the invention, a part of the liquid is placed on the course of compression of the liquid in the material of the machine is a compression chamber, and the bottom of the piston facing the compression and discharge chamber is covered with a porous material.

При этом в поршневом компрессоре с регенеративным охлаждением, содержащим цилиндр с гильзой из пористого материала с размещенным в нем поршнем, соединенным с механизмом возвратно-поступательного движения и образующим с цилиндром и клапанной крышкой камеру сжатия, которая через распределительное устройство, попеременно соединяющим эту камеру через обратные самодействующие клапаны, размещенные в клапанной крышке цилиндра, с источником газа и жидкости, согласно изобретению днище поршня, обращенное в сторону камеры сжатия, покрыто пористым материалом.At the same time, in a reciprocating compressor with regenerative cooling, containing a cylinder with a sleeve made of porous material with a piston placed in it, connected to the reciprocating motion mechanism and forming a compression chamber with the cylinder and the valve cover, which, through the distributor, alternately connecting this chamber through the return self-acting valves located in the valve cover of the cylinder, with a source of gas and liquid, according to the invention, the bottom of the piston, facing the compression chamber, is covered with a porous material.

В качестве пористого материала могут использоваться пористые адсорбенты, например, силикагели или цеолиты.Porous adsorbents, such as silica gels or zeolites, can be used as the porous material.

Пористый материал гильзы может быть выполнен в виде пакета сжатых вдоль оси цилиндра дисков с шероховатыми торцовыми поверхностями, образующими при контакте капилляры.The porous material of the sleeve can be made in the form of a package of discs compressed along the axis of the cylinder with rough end surfaces that form capillaries upon contact.

Пористый материал гильзы может быть выполнен в виде пружины сжатия, витки которой имеют форму прямоугольника, причем на поверхности прямоугольника, перпендикулярные оси пружины, нанесена шероховатость, и эта пружина в установленном в цилиндре состоянии сжата в осевом направлении до соприкосновения вышеупомянутых шероховатых поверхностей, при контакте которых образуются капилляры.The porous material of the sleeve can be made in the form of a compression spring, the coils of which have the shape of a rectangle, and on the surface of the rectangle, perpendicular to the axis of the spring, roughness is applied, and this spring, in the state installed in the cylinder, is compressed in the axial direction until the aforementioned rough surfaces come into contact, upon contact of which capillaries are formed.

На днище поршня могут быть неподвижно установлены напрессованные друг на друга концентричные кольца, внутренняя и наружная цилиндрическая поверхность которых имеет шероховатости, образующие при контакте капилляры, или установлен диск из пористого материала, который может быть образован из проволочной путанки или из пружин сжатия путем их прессования в форме диска.On the bottom of the piston, concentric rings pressed on each other can be fixedly mounted, the inner and outer cylindrical surfaces of which have roughness that form capillaries upon contact, or a disc of porous material can be installed, which can be formed from a wire tangle or from compression springs by pressing them into disk shape.

Сущность изобретения поясняется чертежами.The essence of the invention is illustrated by drawings.

На фиг 1 показана общая схема поршневого компрессора с регенеративным охлаждением в процессе работы с газом, а на фиг. 2 - с жидкостью.Fig. 1 shows a general diagram of a reciprocating compressor with regenerative cooling in the process of working with gas, and Fig. 2 - with liquid.

На фиг. 3 показана схема цилиндра, в котором пористый материал гильзы выполнен в виде пакета сжатых вдоль оси цилиндра дисков с шероховатыми торцовыми поверхностями, образующими при контакте капилляры, а на фиг. 4 - изображен такой диск.In FIG. 3 shows a diagram of a cylinder in which the porous material of the sleeve is made in the form of a package of disks compressed along the axis of the cylinder with rough end surfaces that form capillaries upon contact, and in Fig. 4 shows such a disk.

На фиг. 5 показана схема цилиндра, в котором пористый материал гильзы выполнен в виде пружины сжатия, витки которой имеют форму прямоугольника, а на фиг. 6 - этот же вид, при котором в процессе сжатия жидкости витки пружины размыкаются.In FIG. 5 shows a diagram of a cylinder in which the porous material of the sleeve is made in the form of a compression spring, the coils of which have the shape of a rectangle, and in Fig. 6 - the same view, in which the coils of the spring open during the compression of the liquid.

На фиг. 7 показана схема поршня, у которого днище, обращенное в сторону камеры сжатия, покрыто пористым материалом в виде напрессованных друг на друга концентричных колец, внутренняя и наружная цилиндрическая поверхность которых выполнена шероховатой, причем шероховатости при контакте образуют капилляры, а на фиг. 8 показано такое кольцо.In FIG. 7 shows a diagram of a piston whose bottom, facing the compression chamber, is covered with a porous material in the form of concentric rings pressed on each other, the inner and outer cylindrical surfaces of which are made rough, and the roughness forms capillaries upon contact, and Fig. 8 shows such a ring.

На фиг. 9 показан поршень, на днище которого установлен диск из пористого материала, а сам диск показан на фиг. 10.In FIG. 9 shows a piston on the bottom of which a disk of porous material is mounted, and the disk itself is shown in FIG. 10.

На фиг. 11 и 12 показан процесс формирования диска из пористого материала, который образуется путем прессования в форме диска пружин сжатия.In FIG. 11 and 12 show the process of forming a porous material disc, which is formed by pressing compression springs into a disc shape.

Поршневой компрессор с регенеративным охлаждением (фиг 1 и 2) содержит цилиндр 1 с размещенным в нем поршнем 2, соединенным с механизмом возвратно-поступательного движения 3 и образующим с цилиндром 1 и клапанной крышкой 4 камеру сжатия 5, которая через распределительное устройство 6, попеременно соединяющее эту камеру через обратные самодействующие клапаны 7 (всасывающий) и 8 (нагнетательный), размещенные в клапанной крышке 4 цилиндра 1, соединяется с источником газа и жидкости 9, находящейся в баке 10. A reciprocating compressor with regenerative cooling (Figs 1 and 2) contains a cylinder 1 with a piston 2 placed in it, connected to a reciprocating motion mechanism 3 and forming a compression chamber 5 with the cylinder 1 and the valve cover 4, which, through the distributor 6, alternately connecting this chamber through self-acting check valves 7 (suction) and 8 (discharge) placed in the valve cover 4 of the cylinder 1, is connected to a source of gas and liquid 9 in the tank 10.

Цилиндр 1 содержит гильзу 11, изготовленную из пористого материала, например, из пористого дюралюминия. В качестве пористого материала могут использоваться пористые адсорбенты, например, силикагели или цеолиты.The cylinder 1 contains a sleeve 11 made of a porous material, for example, porous duralumin. Porous adsorbents, such as silica gels or zeolites, can be used as the porous material.

Распределительный механизм 6 содержит шток 12, являющийся одновременно якорем электромагнита 13 с обмоткой 14. подключенной к источнику питания 15 через тепловое реле 16. Шток 12 имеет выточки 17 и 18, служащие для соединения отверстий 19 и 20 с каналами 21, 22, 23 и 24, служащими для всасывания и нагнетания газа и жидкости. На канале 24 установлен регулируемый дроссель 25 и теплообменник 26.The distribution mechanism 6 contains a rod 12, which is simultaneously the armature of the electromagnet 13 with the winding 14 connected to the power source 15 through a thermal relay 16. The rod 12 has recesses 17 and 18, which serve to connect holes 19 and 20 with channels 21, 22, 23 and 24 , serving for suction and injection of gas and liquid. An adjustable throttle 25 and a heat exchanger 26 are installed on channel 24.

Шток 12 поджат пружиной 27 вправо и фиксируется в двух положениях фиксатором 28 с помощью выточек 29 и 30.Rod 12 is pressed by spring 27 to the right and is fixed in two positions by retainer 28 using grooves 29 and 30.

Днище поршня, обращенное в сторону камеры сжатия 5, покрыто пористым материалом в виде диска 31.The bottom of the piston facing the compression chamber 5 is covered with a porous material in the form of a disc 31.

На фиг. 3 показан фрагмент цилиндропоршневой пары, в которой пористый материал гильзы 11 выполнен в виде пакета сжатых вдоль оси цилиндра 1 дисков 40 с шероховатыми торцовыми поверхностями 41, которые при контакте друг с другом образуют капилляры (фиг. 4).In FIG. Figure 3 shows a fragment of a cylinder-piston pair, in which the porous material of the sleeve 11 is made in the form of a package of disks 40 compressed along the axis of the cylinder 1 with rough end surfaces 41, which form capillaries upon contact with each other (Fig. 4).

Шероховатости могут быть нанесены на одном торце, или на обоих различными способами: лезвийная обработка (подрезание торцов резцом с треугольным профилем режущей части), фрезерованием по плоскости торцовой фрезой; шлифованием; методами давления (обкаткой и виброобкаткой); пескоструйной обработкой; обработкой лазерным лучом и др.Roughnesses can be applied on one end, or on both in various ways: blade processing (cutting the ends with a cutter with a triangular profile of the cutting part), milling along the plane with a face mill; grinding; pressure methods (running in and vibration running in); sandblasting; laser processing, etc.

При контакте шероховатой поверхности с гладкой или с шероховатой же поверхностью в зоне контакта образуются капилляры, аналогичные капиллярам пористого материала. When a rough surface comes into contact with a smooth or rough surface, capillaries are formed in the contact zone, similar to the capillaries of a porous material.

На фиг. 5 показан фрагмент конструкции, в которой пористый материал гильзы 11 выполнен в виде пружины сжатия 50, витки которой имеют форму прямоугольника, причем на поверхности прямоугольника, перпендикулярные оси пружины, нанесена шероховатость. Пружина 50 в установленном в цилиндре 1 состоянии сжата в осевом направлении до соприкосновения вышеупомянутых шероховатых поверхностей. При этом в зоне контакта данных поверхностей образуются капилляры, как и в случае с шероховатыми дисками 40.In FIG. 5 shows a fragment of the construction, in which the porous material of the sleeve 11 is made in the form of a compression spring 50, the coils of which are in the form of a rectangle, and on the surface of the rectangle, perpendicular to the axis of the spring, roughness is applied. The spring 50, when installed in the cylinder 1, is compressed in the axial direction until the aforementioned rough surfaces come into contact. In this case, capillaries are formed in the contact zone of these surfaces, as in the case of rough discs 40.

Сжатие пружины 50 до соприкосновения ее витков осуществляется длинными упругими резьбовыми стяжками 51, а герметичность камеры сжатия 5 в данном варианте обеспечивается уплотнением 52, которое дает возможность клапанной крышке 4 перемещаться в осевом направлении без потери герметичности. Резьбовое соединение 53 обеспечивает установку цилиндра 1 на картере 54. Реле 16 на данном чертеже условно не показано.The compression of the spring 50 until its coils touch is carried out by long elastic threaded ties 51, and the tightness of the compression chamber 5 in this embodiment is ensured by the seal 52, which allows the valve cover 4 to move in the axial direction without loss of tightness. The threaded connection 53 provides the installation of the cylinder 1 on the crankcase 54. The relay 16 is not conventionally shown in this drawing.

На фиг. 6 показана эта же конструкция в момент, когда в рабочей камере 5 происходит сжатие жидкости до давления, существенно превышающего давление нагнетаемого газа. При этом упругие стяжки 51 под действием силы этого давления удлиняются настолько, что между верхним торцом цилиндра 1 и клапанной крышкой 4 возникает зазор Δ, а между витками пружины 50 появляется зазор δ. In FIG. 6 shows the same design at the moment when the liquid is compressed in the working chamber 5 to a pressure significantly higher than the pressure of the injected gas. In this case, the elastic ties 51 under the action of the force of this pressure are elongated so that a gap Δ appears between the upper end of the cylinder 1 and the valve cover 4, and a gap δ appears between the coils of the spring 50.

Так, например, если стяжки 51 удлинились на 0,2 мм, а пружина 50 содержит 50 витков, то между плоскостью витков появится расстояние 0,004 мм, или 4 мкм в дополнение к среднему зазору, образовавшемуся при соприкосновении шероховатых поверхностей витков пружины.So, for example, if the ties 51 are extended by 0.2 mm, and the spring 50 contains 50 turns, then a distance of 0.004 mm, or 4 microns, will appear between the plane of the turns, in addition to the average gap formed when the rough surfaces of the spring turns come into contact.

Величина, на которую поднимается клапанная крышка 4, регулируется изменением гидравлического сопротивления дросселя 25 - чем выше его сопротивление, тем выше давление в камере 5 в процессе сжатия жидкости, тем большая сила действует на крышку 4, и тем набольшую величину она поднимается при данной упругости (жесткости) стяжек 51.The amount by which the valve cover 4 rises is regulated by changing the hydraulic resistance of the throttle 25 - the higher its resistance, the higher the pressure in the chamber 5 in the process of fluid compression, the greater the force acting on the cover 4, and the greater the amount it rises with a given elasticity ( stiffness) of screeds 51.

На фиг. 7 показан поршень 2, с днищем, обращенным в сторону камеры сжатия 5, покрытым пористым материалом, который в данном примере образован неподвижно установленными на выступе 71, напрессованными друг на друга концентричными кольцами 72, внутренняя 73 и наружная 74 цилиндрическая поверхность которых выполнена шероховатой (см. также фиг. 8). При напрессовке колец между их шероховатыми цилиндрическими поверхностями 73 и 74 образуются капилляры.In FIG. 7 shows the piston 2, with the bottom facing the compression chamber 5, covered with a porous material, which in this example is formed by concentric rings 72 fixedly mounted on the ledge 71, pressed onto each other, the inner 73 and outer 74 cylindrical surfaces of which are rough (see Fig. also Fig. 8). When the rings are pressed, capillaries are formed between their rough cylindrical surfaces 73 and 74.

На фиг. 9 показано сечение поршня 2, у которого на днище в выемке 91 неподвижно установлен диск 92 из пористого материала (см. также фиг. 10), который зафиксирован на поршне перфорированной отверстиями 93 крышкой 94 и винтом 95.In FIG. 9 shows a section of piston 2, in which a disk 92 made of porous material is fixedly mounted on the bottom in the recess 91 (see also Fig. 10), which is fixed on the piston by a cover 94 perforated with holes 93 and a screw 95.

В качестве пористого материала может использоваться пористый дюралюминий, пористая бронза, выпускаемые промышленностью шарики диаметром от 1,5 до 8 мм и гранулы с размером частиц от 0,3 до 1,5 мм активированного оксида алюминия, пакеты латунных сеток (минимальный размер ячейки 0,04 мм, ГОСТ 6613-86) и др.As a porous material, porous duralumin, porous bronze, commercially available balls with a diameter of 1.5 to 8 mm and granules with a particle size of 0.3 to 1.5 mm of activated alumina, brass mesh packages (minimum mesh size 0, 04 mm, GOST 6613-86), etc.

Диск может быть также сформирован путем прессования в форме диска тонкой упругой путаной проволоки, а также путем прессования отрезков цилиндрических витых пружин. Процесс прессования показан на фиг. 11 и 12.The disc can also be formed by pressing thin elastic tangled wire in the form of a disc, as well as by pressing sections of cylindrical coiled springs. The pressing process is shown in Fig. 11 and 12.

На фиг. 11 показана форма 101, в которую загружены без какой-либо предварительной ориентации отрезки цилиндрических витых пружин 102. Стержень 103 необходим для получения центрального крепежного отверстия в готовом диске. Над формой 101 показан пуансон 104 с отверстием 105 под проход стержня 103 в процессе прессования.In FIG. 11 shows a mold 101 in which lengths of coiled coil springs 102 are loaded without any prior orientation. The rod 103 is needed to obtain a central fixing hole in the finished disk. Above the mold 101 is shown the punch 104 with the hole 105 for the passage of the rod 103 during the pressing process.

На фиг. 12 показано положение пуансона 104 в момент окончания процесса прессования, когда сжатые пружины 102 образовали пористый диск 106. In FIG. 12 shows the position of the punch 104 at the end of the pressing process, when the compressed springs 102 have formed the porous disk 106.

Компрессор работает следующим образом.The compressor works as follows.

При нормальной температуре стенок цилиндра 1 контакты реле разомкнуты, электромагнит 13 обесточен, и пружина 27 удерживает шток 12 в положении, показанном на фиг. 1. При этом выточка 17 соединяет всасывающий клапан 7 с источником газа, а выточка 18 соединяет нагнетательный клапан 8 с потребителем газа.At normal temperature of the walls of the cylinder 1, the relay contacts are open, the electromagnet 13 is de-energized, and the spring 27 holds the rod 12 in the position shown in FIG. 1. In this case, recess 17 connects the suction valve 7 to the gas source, and recess 18 connects the discharge valve 8 to the gas consumer.

При возвратно-поступательном движении поршня 2 рабочая полость 5 компрессора изменяет свой объем, при увеличении которого происходит всасывание газа через клапан 7, а при уменьшении - сжатие и нагнетание газа через клапан 8.With the reciprocating movement of the piston 2, the working cavity 5 of the compressor changes its volume, with an increase in which gas is sucked through valve 7, and with a decrease, gas is compressed and injected through valve 8.

При сжатии газа происходит его нагрев, который тем сильнее, чем выше отношение давления нагнетания к давлению всасывания. При этом происходит передача теплоты сжатия стенкам, окружающим камеру сжатия 5, и они нагреваются, подогревая всасываемый газ, в результате чего газ еще сильнее нагревается при сжатии, что ухудшает КПД компрессора.When the gas is compressed, it heats up, which is the stronger, the higher the ratio of discharge pressure to suction pressure. In this case, the heat of compression is transferred to the walls surrounding the compression chamber 5, and they heat up, heating the suction gas, as a result of which the gas heats up even more during compression, which worsens the efficiency of the compressor.

Как только температура стенок превышает величину, заданную настройкой реле 16, его контакты замыкаются, электрический ток от источника 15 поступает на обмотку 14 электромагнита 13, и он втягивает шток 12, смещая его влево по чертежу (см. фиг. 2). При этом выточка 17 соединяет канал 21 подвода жидкости 9 из бака 10 со всасывающим клапаном 7, а выточка 18 соединяет нагнетательный клапан 8 с каналом 24, в котором расположены дроссель 25 и теплообменник 26. Каналы 22 и 23, связанные с источником и потребителем газа, при этом отсечены от клапанов 7 и 8 и, следовательно, от рабочей камеры 5.As soon as the wall temperature exceeds the value specified by the setting of the relay 16, its contacts are closed, the electric current from the source 15 is supplied to the winding 14 of the electromagnet 13, and it draws the rod 12, shifting it to the left according to the drawing (see Fig. 2). In this case, recess 17 connects channel 21 for supplying liquid 9 from tank 10 with suction valve 7, and recess 18 connects discharge valve 8 with channel 24, in which throttle 25 and heat exchanger 26 are located. Channels 22 and 23, connected with the source and consumer of gas, at the same time, they are cut off from valves 7 and 8 and, consequently, from the working chamber 5.

Теперь возвратно-поступательное движение поршня 2 приводит к переходу компрессора в режим насоса, и жидкость 9 начинает циркулировать по замкнутому контуру (бак 9) → (камера сжатия 5) → (дроссель 25) → (теплообменник 26) →(бак 9). Now the reciprocating movement of the piston 2 leads to the transition of the compressor to the pump mode, and the fluid 9 begins to circulate in a closed circuit (tank 9) → (compression chamber 5) → (throttle 25) → (heat exchanger 26) → (tank 9).

Давление жидкости в процессе всасывания зависит от параметров всасывающего тракта и близко к атмосферному. Давление сжатия и нагнетания определяется в основном гидравлическим сопротивлением дросселя 25 и теплообменника 26. Оно может быть отрегулировано путем изменения проходного сечения дросселя до такой величины, при которой жидкость в процессе сжатия-нагнетания начинает активно заполнять поры гильзы 11 и диска 31 и охлаждать их, охлаждая, таким образом, стенки камеры сжатия 5. The liquid pressure during suction depends on the parameters of the suction tract and is close to atmospheric pressure. The compression and discharge pressure is determined mainly by the hydraulic resistance of the throttle 25 and the heat exchanger 26. It can be adjusted by changing the flow area of the throttle to such a value at which the liquid in the compression-discharge process begins to actively fill the pores of the sleeve 11 and disk 31 and cool them, cooling , thus, the walls of the compression chamber 5.

Учитывая, что удельная теплоемкость, например, воды (при использовании ее в качестве охлаждающей жидкости) равна 4,2 кДж/кг·К, а удельная теплоемкость большинства металлов, из которых может быть сделана пористая гильза и пористый диск равна всего лишь около 0,3-0,4 кДж/кг·К, охлаждение гильзы 11 и диска 31 происходит очень быстро.Considering that the specific heat capacity of, for example, water (when used as a coolant) is 4.2 kJ / kg K, and the specific heat capacity of most metals from which a porous sleeve and a porous disk can be made is only about 0, 3-0.4 kJ/kg·K, the cooling of the sleeve 11 and the disc 31 is very fast.

При достижении температуры стенок камеры сжатия 5 величины, которая определяется настройкой реле 16, оно отключает электромагнит 13 от источника электрического тока 15, и стержень 12 передвигается вправо по рисунку, занимая положение, показанное на фиг. 1, устройство снова переходит в режим работы компрессора. When the temperature of the walls of the compression chamber 5 reaches the value determined by the setting of the relay 16, it disconnects the electromagnet 13 from the electric current source 15, and the rod 12 moves to the right in the figure, taking the position shown in Fig. 1, the device switches back to the compressor mode.

При этом в пористом материале гильзы 11 и диска 31 остается охлаждающая жидкость, количество которой зависит от пористости материала, из которых они изготовлены, и в процессе сжатия, когда температура газа имеет высокое значение, жидкость активно испаряется, отнимая теплоту испарения у материала гильзы и диска, что продлевает работу компрессора при нормальной температуре стенок камеры сжатия 5.At the same time, coolant remains in the porous material of the sleeve 11 and disk 31, the amount of which depends on the porosity of the material from which they are made, and during compression, when the gas temperature is high, the liquid actively evaporates, taking away the heat of evaporation from the material of the sleeve and disk , which prolongs the operation of the compressor at normal temperature of the walls of the compression chamber 5.

В том случае, если пористый материал гильзы и диска имеет свойства адсорбента, и во время работы компрессора адсорбировал жидкость, то после перехода в режим компрессора, начинается процесс десорбции, который также идет с поглощением теплоты и усиливает процесс охлаждения материала гильзы 11 и диска 31, продлевая работу компрессора в нормальном тепловом режиме.In the event that the porous material of the sleeve and disk has the properties of an adsorbent, and during the operation of the compressor adsorbed liquid, then after switching to the compressor mode, the desorption process begins, which also goes with the absorption of heat and enhances the cooling process of the material of the sleeve 11 and disk 31, prolonging the operation of the compressor in normal thermal conditions.

Работа компрессора, цилиндропоршневая группа которого показана на фиг. 3, предполагает использование в качестве пористого материала гильзы обычных конструкционных материалов, в том числе имеющих свойства, которых лишены пористые конструкции. Одно из этих свойств - возможность механической обработки внутренней поверхности гильзы после сборки ее с цилиндром без закупорки каналов, что позволяет получать пары поршень-цилиндр высокой точности. Кроме того, такую гильзу можно после извлечения из цилиндра разобрать и промыть во время планово-предупредительного ремонта, что продлевает общий ресурс работы компрессора.The operation of the compressor, the cylinder-piston group of which is shown in Fig. 3 assumes the use of ordinary structural materials as the porous material of the sleeve, including those having properties that porous structures are deprived of. One of these properties is the possibility of machining the inner surface of the sleeve after assembling it with the cylinder without clogging the channels, which makes it possible to obtain high-precision piston-cylinder pairs. In addition, after removal from the cylinder, such a sleeve can be disassembled and washed during scheduled preventive maintenance, which prolongs the overall life of the compressor.

То же самое можно сказать о конструкции, изображенной на фиг. 5. Ее преимуществом является практически невозможность засорения каналов, по которым жидкость «пропитывает» материал гильзы, поскольку каждый ход сжатия-нагнетания жидкости сопровождается раскрытием стыков между элементами (витками), образующими капиллярные каналы. При этом помимо эффекта активного охлаждения гильзы 5 происходит «промывка» шероховатых поверхностей.The same can be said about the structure shown in Fig. 5. Its advantage is the almost impossibility of clogging the channels through which the liquid "impregnates" the material of the sleeve, since each compression-injection stroke of the liquid is accompanied by the opening of the joints between the elements (coils) that form the capillary channels. In this case, in addition to the effect of active cooling of the sleeve 5, there is a “washing” of rough surfaces.

Снабжение днища поршня пористыми дисками различной конструкции (фиг. 7, 9) позволяет увеличить площадь камеры сжатия 5, снабженную слоем пористого материала и улучить охлаждение цилиндропоршневой группы.The supply of the piston bottom with porous discs of various designs (Fig. 7, 9) allows you to increase the area of the compression chamber 5, provided with a layer of porous material and improve the cooling of the cylinder-piston group.

Изготовление пористого материала из проволочной путанки и отрезков пружин (отходы при производстве пружин различной конструкции) дают возможность удешевить производство компрессоров данной конструкции.The production of porous material from a wire tangle and sections of springs (waste in the production of springs of various designs) makes it possible to reduce the cost of production of compressors of this design.

Таким образом, предложенный способ работы и устройства поршневого компрессора с регенеративным охлаждением позволяют существенно сократить время, необходимое для охлаждения его цилиндропоршневой группы, снизить затраты энергии на осуществление этого процесса, т.е. повысить эффективность охлаждения деталей цилиндропоршневой группы, снизить удельные затраты энергии и повысить КПД компрессора.Thus, the proposed method of operation and the arrangement of a reciprocating compressor with regenerative cooling can significantly reduce the time required for cooling its cylinder-piston group, reduce energy costs for this process, i.e. increase the cooling efficiency of the parts of the cylinder-piston group, reduce the specific energy consumption and increase the efficiency of the compressor.

Поэтому следует считать, что поставленная техническая задача полностью выполнена.Therefore, it should be considered that the set technical task is fully completed.

Claims (9)

1. Способ работы поршневого компрессора с регенеративным охлаждением, заключающийся в том, что попеременно сжимают и нагнетают в рабочую камеру цилиндра жидкую и газообразную среду, при этом попеременно соединяют цилиндр с источниками жидкой и газообразной среды, а гильзу цилиндра выполняют из пористого материала, отличающийся тем, что днище поршня, обращённое в сторону камеры сжатия и нагнетания, покрывают пористым материалом, при этом на ходе сжатия и нагнетания жидкости ее часть размещают в пористых материалах гильзы и днища поршня.1. The method of operation of a reciprocating compressor with regenerative cooling, which consists in alternately compressing and injecting a liquid and gaseous medium into the working chamber of the cylinder, while alternately connecting the cylinder to sources of liquid and gaseous medium, and the cylinder liner is made of a porous material, characterized in that that the piston head, facing the compression and discharge chamber, is covered with a porous material, while during the compression and injection of the liquid, part of it is placed in the porous materials of the sleeve and the piston head. 2. Поршневой компрессор для осуществления способа по п. 1, содержащий цилиндр с гильзой из пористого материала с размещенным в нем поршнем, соединенным с механизмом возвратно-поступательного движения и образующим с цилиндром и клапанной крышкой камеру сжатия, которая через распределительное устройство, попеременно соединяющее эту камеру через обратные самодействующие клапаны, размещенные в клапанной крышке цилиндра, с источником газа и жидкости, отличающийся тем, что днище поршня, обращенное в сторону камеры сжатия, покрыто пористым материалом, при этом пористые материалы гильзы и поршня выполнены с возможностью размещения в них жидкости на ходе её сжатия и нагнетания.2. A piston compressor for implementing the method according to claim 1, containing a cylinder with a sleeve made of porous material with a piston placed in it, connected to the reciprocating movement mechanism and forming a compression chamber with the cylinder and the valve cover, which, through a distributor, alternately connecting this chamber through self-acting check valves located in the valve cover of the cylinder, with a source of gas and liquid, characterized in that the piston head facing the compression chamber is covered with a porous material, while the porous materials of the sleeve and piston are made with the possibility of placing liquid in them on during its compression and injection. 3. Компрессор по п. 2, отличающийся тем, что в качестве пористого материала используются пористые адсорбенты, например силикагели или цеолиты.3. The compressor according to claim 2, characterized in that porous adsorbents, such as silica gels or zeolites, are used as porous material. 4. Компрессор по п. 2, отличающийся тем, что пористый материал гильзы образован пакетом сжатых вдоль оси цилиндра дисков с шероховатыми торцовыми поверхностями, образующими при контакте капилляры.4. Compressor according to claim 2, characterized in that the porous material of the sleeve is formed by a package of discs compressed along the axis of the cylinder with rough end surfaces that form capillaries upon contact. 5. Компрессор по п. 2, отличающийся тем, что пористый материал гильзы образован пружиной сжатия, витки которой имеют форму прямоугольника, причем на поверхности прямоугольника, перпендикулярные оси пружины, нанесена шероховатость, и эта пружина в установленном в цилиндре состоянии сжата в осевом направлении до соприкосновения вышеупомянутых шероховатых поверхностей, при контакте которых образуются капилляры.5. The compressor according to claim 2, characterized in that the porous material of the sleeve is formed by a compression spring, the coils of which are in the form of a rectangle, and on the surface of the rectangle, perpendicular to the axis of the spring, roughness is applied, and this spring, in the state installed in the cylinder, is compressed in the axial direction to contact of the aforementioned rough surfaces, upon contact of which capillaries are formed. 6. Компрессор по п. 2, отличающийся тем, что пористый материал днища образован неподвижно установленными напрессованными друг на друга концентричными кольцами, внутренняя и наружная цилиндрическая поверхность которых имеет шероховатости, образующие при контакте капилляры.6. Compressor according to claim. 2, characterized in that the porous material of the bottom is formed by fixed concentric rings pressed on each other, the inner and outer cylindrical surfaces of which have roughness, forming capillaries upon contact. 7. Компрессор по п. 2, отличающийся тем, что пористый материал днища образован неподвижно установленным диском. 7. Compressor according to claim. 2, characterized in that the porous material of the bottom is formed by a fixed disc. 8. Компрессор по п. 7, отличающийся тем, что диск выполнен из проволочной путанки путем ее прессования в форме диска.8. Compressor according to claim 7, characterized in that the disk is made of a wire tangle by pressing it in the form of a disk. 9. Компрессор по п. 7, отличающийся тем, что диск выполнен из пружин сжатия путем их прессования в форме.9. Compressor according to claim 7, characterized in that the disk is made of compression springs by pressing them into a mold.
RU2022126785A 2022-10-14 Method of operation of reciprocating compressor with regenerative cooling and device for its implementation RU2801766C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2801766C1 true RU2801766C1 (en) 2023-08-15

Family

ID=

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007098993A1 (en) * 2006-02-28 2007-09-07 BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH Linear compressor with sintered bearing bush
WO2007126230A1 (en) * 2006-05-02 2007-11-08 Samsung Gwangju Electronics Co., Ltd. Hermetic compressor
CN111947345A (en) * 2020-07-17 2020-11-17 浙江吉成新材股份有限公司 Water refrigeration method and water refrigeration device using porous material
RU2736555C1 (en) * 2020-04-09 2020-11-18 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" (ОмГТУ) Operating method of hydropneumatic unit and device for its implementation
RU2763099C1 (en) * 2021-03-18 2021-12-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" (ОмГТУ) Method for operation of the liquid cooling system of the positive displacement machine and the device for its implementation
CN216342676U (en) * 2021-07-21 2022-04-19 中国科学院理化技术研究所 Compressor and compression cycle system

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007098993A1 (en) * 2006-02-28 2007-09-07 BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH Linear compressor with sintered bearing bush
WO2007126230A1 (en) * 2006-05-02 2007-11-08 Samsung Gwangju Electronics Co., Ltd. Hermetic compressor
RU2736555C1 (en) * 2020-04-09 2020-11-18 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" (ОмГТУ) Operating method of hydropneumatic unit and device for its implementation
CN111947345A (en) * 2020-07-17 2020-11-17 浙江吉成新材股份有限公司 Water refrigeration method and water refrigeration device using porous material
RU2763099C1 (en) * 2021-03-18 2021-12-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" (ОмГТУ) Method for operation of the liquid cooling system of the positive displacement machine and the device for its implementation
CN216342676U (en) * 2021-07-21 2022-04-19 中国科学院理化技术研究所 Compressor and compression cycle system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101395373B (en) Linear compressor or refrigerating unit comprising a discharge device for fluid condensate
EP1418366B1 (en) Fluid cooled diaphragm
KR101397083B1 (en) Reciprocating motor and reciprocating compressor having the same
CN101535643A (en) Linear compressor and gas thrust bearing therefor
RU2648180C2 (en) Device for thermal compression of a gaseous fluid
US20100229717A1 (en) Linear Compressor With Sintered Bearing Bush
RU2801766C1 (en) Method of operation of reciprocating compressor with regenerative cooling and device for its implementation
JP6126110B2 (en) Piston and cylinder assembly and linear compressor
CN113819672A (en) Stirling refrigerator
KR20050052961A (en) Regenerator and stirling refrigerator with this
CN106968997A (en) A kind of reciprocating compressor novel high speed magnetic valve and its assembly method
CN101551176A (en) Split type Stirling refrigerating machine
KR101892257B1 (en) Reciprocating compressor
CN206449036U (en) A kind of reciprocating compressor novel high speed magnetic valve
RU172973U1 (en) STIRLING ENGINE PISTON PISTON
CN103511233A (en) Diaphragm compressor
CN210738983U (en) High-frequency rodless coupling power cylinder
CN116829835A (en) Piston compressor, in particular for a heat pump
CN207945336U (en) A kind of miniature high-speed digital valve
RU2298690C1 (en) Heat compressor
CN117927529B (en) Heat dissipation type oil cylinder utilizing heat exchange
CN201363951Y (en) Split-type Stirling cryocooler
CN111175000B (en) Dual cooling system suitable for large-displacement electro-hydraulic servo actuator
CN215983307U (en) Piston for Stirling refrigerator
CN220828340U (en) Pump body structure of compressor and compressor