КОМПРЕССОР С ЖИДКОСТНЫМ ПОРШНЕМ

Полезная модель относится к компрессоростроению, в частности к поршневым компрессорам с жидкостными поршнями.
Наиболее близким аналогом, принятым за прототип, является компрессор с жидкостным поршнем, содержащий два резервуара и подсоединенный к ним в нижней части трубопровод, на котором установлен насос с приводом, привод снабжен электрически соединенными между собой переключателями направления вращения с контактами, а в трубопроводе по обе стороны от насоса установлены датчики, взаимодействующие с контактами переключателей, в резервуарах установлены клапаны, (изобретение SU 1153109, МПК F04B 35/04, опубликовано 30.04.1985 г.) Недостатком известных компрессоров является отсутствие охлаждения сжимаемого газа. В случае большой степени сжатия, в процессе сжатия температура газа значительно возрастает и может вызвать кипение или воспламенение жидкости.
Задачей заявляемой полезной модели является повышение надежности работы в условиях большой степени сжатия.
Для решения поставленной задачи предлагается Компрессор с жидкостным поршнем, содержащий два резервуара и подсоединенный к ним в нижней части трубопровод, на котором установлен насос с приводом, снабженным электрически соединенными между собой переключателями направления вращения с контактами, установленные в трубопроводе по обе стороны от насоса датчики, а в каждом резервуаре - теплообменник охладитель.
На чертеже представлена схема заявляемого устройства.
Заявляемый Компрессор с жидкостным поршнем состоит из двух резервуаров 1 и 2, соединенных в нижней части гидролинией с жидкостным насосом 3. Резервуары заполнены жидкостью с таким расчетом, что при полном заполнении одного из резервуаров количество жидкости было достаточным чтобы «всплыли» магнитные поплавки 15 и 16, в то же время другой резервуар остается пустым. В верхнебоковой части резервуаров расположены впускные «затопленные» клапана 4 и 5, через которые всасывается газ в резервуары. В верхней крышке резервуаров 1 и 2 расположены выпускные клапаны 6 и 7. Магнитные поплавки 8 и 9 при всплытии замыкают магнитные герконы 10 и 11. Выпускные клапаны 6 и 7 соединены трубопроводом с отделителем жидкости 12, из которого жидкость возвращается в линию всасывания. В верхней части резервуаров 1 и 2 расположены теплообменники охладители 13 и 14, для отвода тепла от газа в процессе сжатия.
Устройство работает следующим образом. Жидкостный насос 3 перекачивает жидкость из одного резервуара в другой, например, из резервуара 1 в резервуар 2. Тогда в резервуаре 1 создается разрежение, выпускной клапан 6 закрыт, в резервуар 1 поступает газ сквозь впускной клапан 4. В резервуаре 2, напротив, происходит сжатие газа, плотность и температура газа повышаются и теплообмен (охлаждение газа) через теплообменник 14 становится более интенсивным. Сжатие газа в резервуаре 2 происходит с более низкой температурой, чем при адиабатном сжатии. Когда давление газа достигает давления в линии нагнетания, открывается выпускной клапан 7 и газ вытесняется из резервуара в отделитель жидкости 12. Жидкость, поднимаясь, омывает теплообменник 14 и также охлаждается. Уровень жидкости поднимается до магнитного поплавка 9, который всплывает и замыкает магнитный геркон 11. Цепь магнитного геркона сообщает контроллеру управления насосом, что необходимо сменить направление перекачивания жидкости. Контроллер меняет направление перекачивания жидкости на противоположное, теперь насос 3 перекачивает жидкость из резервуара 2 в резервуар 1. В резервуаре 2 создается разрежение, выпускной клапан 7 закрывается и газ всасывается через впускной клапан 5. В резервуаре 1 давление повышается, впускной клапан 4 закрыт, температура газа растет, теплообменник 13 охлаждает газ в процессе сжатия. Далее с ростом давления открывается выпускной клапан 6, газ вытесняется в отделитель жидкости 12. В отделителе жидкости, жидкость оседает и возвращается в линию всасывания. Уровень жидкости в резервуаре 1 достигает магнитного поплавка 8 и поднимает его. Магнитный поплавок 8 замыкает магнитный геркон 11, цепь которого сообщает контроллеру управления насосом, о необходимости сменить направление перекачивания жидкости насосом 3.
Конструкция впускных клапанов 4 и 5, с уклоном впускного патрубка в сторону клапанов позволяет жидкости «затопить» впускные клапаны. При «затоплении» клапанов жидкостью, утечки сквозь неплотности снижаются. Вязкость жидкости значительно превосходит вязкость газа, поэтому сквозь клапаны протечет незначительное количество жидкости.
Расстояние от геркона до магнитного поплавка настраивается таким образом, чтобы геркон срабатывал, когда уровень жидкости достигнет выпускного клапана. Цель такой настройки в уменьшении «мертвого» (вредного) объема. Когда уровень жидкости достигает выпускного клапана, объем газа в резервуаре стремится к нулю.
Назначение магнитных поплавков 15 и 16 - контроль объема жидкости. Объема жидкости, циркулирующего в системе, должно быть достаточным для заполнения резервуара до выпускного клапана, при этом магнитные поплавки 15 и 16 также должны быть в жидкости. В процессе работы компрессора происходит потеря жидкости, из-за выноса вместе с газом через линию нагнетания. Когда объем жидкости уменьшится настолько, что магнитный поплавок 15 или 16 останется без жидкости, то магнитные герконы 17 или 18 замкнут цепь и сообщат контроллеру управления насосом о нехватке жидкости в системе. При нехватке жидкости работоспособность будет нарушена, в жидкостный насос 3 попадет газ и начнется его интенсивный износ. Уровень жидкости не сможет подняться до управляющих магнитных поплавков 8 и 9 и автоматическая смена направление перекачивания жидкости не произойдет. Таким образом, при сигнале от геркона 17 или 18 о нехватке жидкости контроллер управления насосом незамедлительно должен остановить работу жидкостного насоса 3.
Теплообменники 13 и 14 охлаждают газ и жидкость при сжатии. Циркуляция охладителя в теплообменниках 13 и 14 рассчитывается таким образом, чтобы в процессе сжатия не произошло переохлаждение сжимаемого газа, и не начался процесс конденсации газа. Применение теплообменника позволяет в целом повысить КПД и предотвратить перегрев газа. При охлаждении газа во время сжатия, процесс сжатия газа от адиабатного стремится к изотермическому, что позволит уменьшить общее энергопотребление.
Таким образом, заявляемая полезная модель повышает надежность работы компрессора с жидкостным поршнем в условиях большой степени сжатия и позволяет повысить коэффициент полезного действия компрессора.