Устройство для сжатия газа посредством жидкого рабочего тела

Авторы патента:

Полезная модель относится к устройствам для сжатия и перемещения газообразных сред и может быть использовано в различных отраслях для производства и нагнетания газа.

Технической задачей предлагаемой полезной модели является повышение надежности работы в процессе сжатия газа в результате устранения возможности разрушения поршня в виде разрыва пленки из ферромагнитной жидкости по мере возрастания давления путем увеличения толщины поршня при перемещении от всасывания к нагнетанию.

Технический результат достигается тем, что устройство для сжатия газа посредством жидкого рабочего тела, содержащее поршень в виде пленки из ферромагнитной жидкости, распылитель магнитной жидкости, формирователь поршня, на внешней поверхности корпуса размещены индукционные катушки, подключенные к источнику импульсного напряжения, причем, поршень, в виде пленки из ферромагнитной жидкости, расположен с увеличивающейся толщиной от всасывания к нагнетанию.

Известно устройство для сжатия газа посредством струйного компрессора (см. патент РФ 2184280, МПК F04F 5/54. Опуб. 2002 г.), включающего соосно расположенные входной патрубок с выходным соплом подвода рабочего тела, приемную камеру с боковым патрубком ввода газа и камеру смешения с диффузором, емкость с жидким рабочим телом и газом и сепаратор для отделения жидкого рабочего тела от газа, причем в качестве жидкого рабочего тела выбрана жидкость с удельным весом не ниже единицы. Однако малая производительность струйных компрессоров и низкий КПД, а также неудовлетворенная работа на переменных режимах не позволяют широкого использования данных компрессоров.

Известно устройство для сжатия газа посредством жидкого рабочего тела (см. патент РФ 2359153, МПК F04В 35/04. Опуб. 20.06.2009 г. Бюл.17), содержащее поршень в виде пленки из ферромагнитной жидкости, набор последовательно расположенных пластин, имеющих соосно расположенные внутренние отверстия переменного сечения, уменьшающиеся от всасывания к нагнетанию, распылитель магнитной жидкости, формирователь поршня, на наружных поверхностях пластин размещены индукционные катушки, подключенные к источнику импульсного напряжения.

Недостатком является низкая надежность работы вследствие разрушения поршня посредством прорыва пленки из ферромагнитной жидкости по мере возрастания давления при сжатии газа от всасывания к нагнетанию из-за постоянства толщины образовавшегося поршня из ферромагнитной жидкости на стадии всасывания.

Технический результат достигается тем, что устройство для сжатия газа посредством жидкого рабочего тела, содержащее поршень в виде пленки из ферромагнитной жидкости, распылитель магнитной жидкости, формирователь поршня, на наружных поверхностях пластин размещены индукционные катушки, подключенные к источнику импульсного напряжения, причем, поршень, в виде пленки из ферромагнитной жидкости, расположен с увеличивающейся толщиной от всасывания к нагнетанию.

На фиг.1. представлен общий вид устройства для сжатия газа посредством жидкого рабочего тела.

Внутри корпуса 1 выполнен канал 2 переменного сечения с наибольшим сечением 3 со стороны зоны всасывания 4 газа (воздуха) и наименьшим сечением 5 со стороны зоны нагнетания 6 к потребителю 7. При этом в корпусе 1 перед зоной всасывания 4 расположен распылитель 8 ферромагнитной жидкости (ФМЖ), а в качестве формирователя 9 поршня 10 в виде пленки из ФМЖ использована катушка индуктивности на внешней поверхности корпуса 1 с заданным профилем намотки, изменяющимся в направлении от зоны всасывания 4 к зоне нагнетания 6, и подключенной к источнику импульсного напряжения (на фиг. не показан).

Устройство для сжатия посредством жидкого рабочего тела работает следующим образом.

После подачи на формирователь 9, представляющий собой катушку индуктивности с заданным напряжением, к распылителю 8, расположенному на торце корпуса 1 в зоне всасывания 4 подводится ФМЖ, при этом в центре канала 1 в зоне всасывания 4 образуется поршень 10 в виде пленки из ферромагнитной жидкости с наибольшим сечением 3, который отделяет воздух поступающий в зону всасывания 4 от распылителя 8 ФМЖ. Импульс напряжения передается по формирователю 9, представляющим катушку индуктивности с заданным профилем намотки на внешней поверхности корпуса 1, причем, количество витков намотки возрастает в направлении от зоны всасывания 4 к зоне нагнетания 6 (принцип бегущей волны) и поршня 10 с объемом газа (воздуха), определяемый зоной всасывания 4, перемещается по каналу 2 переменного сечения до зоны нагнетания 6. При этом вследствие плавного уменьшения площади канала 1 давление воздуха перед перемещающимся поршнем 10 из пленки ферромагнитной жидкости увеличивается пропорционально расстоянию от зоны всасывания 4 к зоне нагнетания 6.

Возрастание воздействия магнитного поля формирователя 9 по мере перемещения сжимаемого потока газа (воздуха) увеличивает толщину поршня 10 в виде пленки из ФМЖ, что устраняет вероятность разрыва пленки под воздействием избыточного давления, получаемого в процессе сжатия, т.е. обеспечивается надежная длительность эксплуатации устройства. В зоне нагнетания 6 сжатый газ (воздух) до заданного уровня давления отбрасывается потребителю 7, импульсно снимается напряжение с формирователя 9 поршня 10 и ФМЖ по наклонной внутренней поверхности канала 2 из зоны нагнетания 6 стекает в зону всасывания 4 и далее к распылителю 8 ФМЖ.

Оригинальность предлагаемой полезной модели заключается как в устранении недостатков поршневых компрессоров (пульсаций газа или воздуха и наличие колебательных сил, действующих на фундамент, а также излишний шум и вибрации), так и отсутствие необходимости отделения газа от распыляемой в зоне нагнетания ФМЖ, перед поступлением газа к потребителю, что снижает затраты на сжатие газа (воздуха), т.к. часть ФМЖ с потоком газа (воздуха) поступает к потребителю даже после отделения. И это значительно удорожает устройство.

Устройство для сжатия газа посредством жидкого рабочего тела, содержащее поршень в виде пленки из ферромагнитной жидкости, распылитель магнитной жидкости, формирователь поршня, на внешней поверхности корпуса размещены индукционные катушки, подключенные к источнику импульсного напряжения, отличающееся тем, что поршень в виде пленки из ферромагнитной жидкости расположен с увеличивающейся толщиной от зоны всасывания к зоне нагнетания, кроме того, и количество витков намотки индукционных катушек возрастает в направлении от зоны всасывания к зоне нагнетания.