CN110017306A - 一种微气泡等温液气压缩机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种微气泡等温液气压缩机，包括转盘、进气管和进水管，转盘顶部连接有进水管和进气管，进水管和进气管相连接并形成一定的角度流体汇合形成混流，混流形成均匀的液气混合体，转盘顶部径向分布有多根压缩管，每根压缩管从转盘中间位置通往转盘边缘；本发明一种微气泡等温液气压缩机，以液体和微气泡混合体为载体，借助液体动力学、机械力和离心力对液气混合体产生高压，再将液体和气体分离从而产生高压气体，由于液体的热比容高，在压缩中随时吸纳了微气泡被压缩过程中产生的热能，所以液气混合体的温度几乎不变，可以视为等温，从而实现了等温压缩，比传统的非等温压缩过程可以大幅度提高能效，降低压缩能耗。
Description
技术领域
本发明涉及气体压缩工业领域，特别涉及一种微气泡等温液气压缩机。
背景技术
气体压缩机在工业中有非常广泛的应用。1.制冷空调行业的核心部件是压缩机；2.空气(及气体如氮气、氧气、氦气等)压缩机用在诸多工业，军工的气动力装置；3.化工行业广泛采用气体压缩机(如氨气等)来实现化学反应；4.气体运输和能源行业广泛采用压缩机，比如液化天然气的应用；5.新能源，如氢气的应用领域的关键环节需要用到压缩机。
传统的气体压缩机都是非等温压缩过程，因为气体压缩过程中自然发热导致温度升高。等温压缩过程保持压缩过程中温度不变，所以压缩能耗更少，是很节能的压缩过程。然而，传统的压缩机，不管是往复活塞式，还是旋转式，螺杆式，乃至金属膜压缩机，都不能保持压缩过程温度不变。
为此，本发明提出一种微气泡等温液气压缩机，采用了全新的气体压缩方式和设计，可以实现气体的等温压缩在工业中的应用。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种微气泡等温液气压缩机，可以有效解决背景技术中的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种微气泡等温液气压缩机，包括转盘、进气管和进水管，所述转盘安装在液气压缩机内部，所述转盘由汽轮机或电动机带动旋转，所述转盘呈圆柱形，所述转盘顶部连接有进水管和进气管，所述进水管和进气管相连接并形成一定的角度流体汇合形成混流，混流形成均匀的液气混合体，所述转盘顶部径向分布有多根压缩管，所述压缩管呈星射状分布，每根所述压缩管从转盘中间位置通往转盘边缘，且所述压缩管与进水管连通，所述转盘底部设置有出气口和出水口，所述转盘的出水口通过管道连接散热装置的进水端，所述散热装置的出水管通连接转盘的进水管，且所述散热装置的出水管上连接有水泵。
优选的，所述压缩管内部设置有压缩通道，所述压缩通道内分布有若干妨碍板，所述压缩管的末端设置有液气分离口，所述液气分离口分叉连接有弯道和缓冲分离腔，所述弯道和缓冲分离腔一体成型于转盘的外壳内部，且所述弯道和缓冲分离腔在空间上相互垂直。
优选的，所述弯道通过气体支管连接出气口，所述缓冲分离腔通过液体支管连接出水口。
优选的，所述缓冲分离腔内部交错分布有多个隔板，所述隔板将缓冲分离腔分隔成曲折的通道。
优选的，所述散热装置包括壳体、进水端、出水管和散热片，所述壳体一端设置有进水端和出水管，所述壳体内部设置有换热管，所述换热管为螺旋管，所述换热管连接进水端，所述换热管的出水端位于壳体内部，且所述换热管的出水端为自由端。
优选的，所述壳体表面分布有若干散热片，所述散热片呈星射状分布在壳体上，所述散热片的一端贯穿至壳体内部。
优选的，所述壳体两端通过螺栓固定或焊接的方式固定在支架上。
优选的，所述液气压缩机可以采用多个液气压缩机进行多级串联，形成多级液气混合压缩机，低一级的所述转盘的出气口接通高一级转盘的进气管。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1)、该种微气泡等温液气压缩机，其原理是以液体和微气泡混合体为载体，借助液体动力学、机械力和离心力对液气混合体产生高压，经过机械力和离心力的压力处理后，气泡中的气体被等温压缩成高压微气泡，再将液体和气体分离从而产生高压气体的等温压缩过程；在混合压缩过程中，由于液体(主要场景是水)的热比容高，在压缩中随时吸纳了微气泡被压缩过程中产生的热能，所以液气混合体的温度几乎不变，可以视为等温，从而实现了等温压缩；等温压缩过程是非常节能的压缩方式，比传统的非等温压缩过程可以大幅度提高能效，降低压缩能耗。
2)、该种液气等温压缩机的设计比传统的机械压缩机的结构更简单，避免了复杂精密的气缸类机械加工，结构简单体积更小更节能。
3)、通过散热装置的设置，液气分离后，液体循环散热回流利用，有利于节约水资源，而且散热装置的散热片一端位于壳体内部，一端位于空气中，有利于将液体的热量散发到空气中，同时，螺旋状的换热管的设置，使得液体进入散热装置后可以利用壳体内部的液体起到初步降温作用，接着汇入到壳体内部利用散热片进行再次散热，从而有利于提高散热效率。
4)、液气等温压缩机可以利用多个转盘串联生成多级压力，流量大，性能平稳，结构紧凑，适合自动化和大型化生产。
附图说明
图1为本发明所述一种微气泡等温液气压缩机核心的侧视图；
图2为本发明所述一种微气泡等温液气压缩机核心的俯视图；
图3为本发明所述一种微气泡等温液气压缩机核心的剖视图；
图4为本发明所述一种微气泡等温液气压缩机连接示意图；
图5为本发明所述一种微气泡等温液气压缩机的散热装置示意图；
图6为本发明所述一种微气泡等温液气压缩机的多级液气混合压缩机示意图。
图中：1、转盘；2、进水管；3、进气管；4、出水口；5、出气口；6、水泵；7、压缩通道；8、弯道；9、缓冲分离腔；10、压缩管；11、气体支管；12、隔板；13、液体支管；14、进水端；15、出水管；16、壳体；17、散热片；18、支架；19、换热管；20、出水端；21、妨碍板。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
参照图1-2，一种微气泡等温液气压缩机，包括转盘1、进气管3和进水管2，转盘1安装在液气压缩机内部，转盘1由汽轮机或电动机带动旋转，转盘1呈圆柱形，转盘1顶部连接有进水管2和进气管3，进水管2和进气管3相连接并形成一定的角度流体汇合形成混流，混流形成均匀的液气混合体，转盘1顶部径向分布有多根压缩管10，压缩管10呈星射状分布，每根压缩管10从转盘1中间位置通往转盘1边缘，且压缩管10与进水管2连通，转盘1底部设置有出气口5和出水口4，转盘1的出水口4通过管道连接散热装置的进水端14，散热装置的出水管15通连接转盘1的进水管2，且散热装置的出水管15上连接有水泵6。
气体与液体在进水管2和进气管3的输入口汇合处根据液体和气体的流体动力原理形成混流产生包含大量微气泡的液气混合体，气体和液体的输入口结构设计根据实际需要的位置、形状、角度和流速的搭配形成液气的有效混合，混流形成大量微气泡混合于液体的液气混合体，混合体进入压缩机内整体被机械方式的离心力加压，在液气分离口处液体与气体重新分离，并输出液体和高压气体；
混合体压缩方式是以液体间接压缩大量微气泡的液气混合压缩方式，转速越高，离中轴越远，液气混合体受到的压力就越大，液体的压力传送给微气泡，使微气泡里的气体受到压缩变小，而不是传统压缩机的气体直接压缩方式(以机械空间形成的气缸气室直接整体压缩隔离区气体为特征)。
参照图2-3，压缩管10内部设置有压缩通道7，压缩通道7内分布有若干妨碍板21，压缩管10的末端设置有液气分离口，液气分离口分叉连接有弯道8和缓冲分离腔9，弯道8和缓冲分离腔9一体成型于转盘1的外壳内部，且弯道8和缓冲分离腔9在空间上相互垂直。
液气混合体依靠机械旋转离心力形成液气混合体的高压力，促使微气泡内的气体在液体中被压缩形成高压力；在每一个径向压缩通道7里，在旋转离心力的作用下，液气混合体从中间流向边缘并加压液气混合体，实现一个压缩过程，随着液气混合体从中央区流向边缘区的过程中，离心力逐渐增大，因而压力持续增大，导致液气混合体中的大量微气泡内的气体被压缩，液气混合体在边缘的时候，压力达到最大，微气泡内形成高压气体。
液气混合体从离心转盘1中间位置往边缘流动过程中压力逐步升高，因为微气泡与水充分接触，气体压缩过程中产生的热量实时传导给了液体，液体水的热比容很高，因而水的温度可以接近于等温，从而实现了气体的等温压缩，节约了压缩能耗；液气混合体压缩机包含多个径向压缩通道7结构，多通道并行压缩提高效率；
在转盘1的边缘带，每个压缩通道7内的液气混合体的压力达到最大值，压缩通道7的尽头也就是转盘1边缘带的液气分离口含弯道8壁腔和缓冲分离腔9，根据液体与气泡的重力比重不同和速度的差异使气体与液气形成分离，将液体和气体自动分离开来，气泡汇聚一起形成高压气体，并从高压出气口5输出，用于工业用途，比如制冷、动力、加氢等，分离口流出的水也汇聚后从出水口4离开离心转盘1，流往散热装置，然后回流到进水管2循环使用。
参照图3，弯道8通过气体支管11连接出气口5，缓冲分离腔9通过液体支管13连接出水口4。
参照图3，缓冲分离腔9内部交错分布有多个隔板12，隔板12将缓冲分离腔9分隔成曲折的通道。
液气混合体被高压压缩后，在压缩通道7结构设计中，混合气体与妨碍板21或隔板12冲撞后，混合气体根据液气和气体的比重和惯性不同实现自然分离，分离成高压气体和高压液体分别输出。
参照图4-5，散热装置包括壳体16、进水端14、出水管15和散热片17，壳体16一端设置有进水端14和出水管15，壳体16内部设置有换热管19，换热管19为螺旋管，换热管19连接进水端14，换热管19的出水端20位于壳体16内部，且换热管19的出水端20为自由端。
参照图5，壳体16表面分布有若干散热片17，散热片17呈星射状分布在壳体16上，散热片17的一端贯穿至壳体16内部。
参照图4，壳体16两端通过螺栓固定或焊接的方式固定在支架18上。
压缩过程中吸收的热量经液体到压缩机外通过散热装置散发，保持液体温度基本不变，液体形成闭环可反复使用。
散热装置含散热片17，将水吸收的热量散发到空气中去。和液体分别汇聚由出气口5和出水口4分别输出高压气体和高压液体。
参照图6，为达到更高压力，液气压缩机可以采用多个液气压缩机进行多级串联，形成多级液气混合压缩机，低一级的转盘1的出气口5接通高一级转盘1的进气管3。
为了达到更高的气体压力，可以将多个离心转盘1串联形成多级加压。低一级的转盘1的出气口5接通高一级转盘1的进气口，将气体逐级加压，可以达到需要的压力。
需要说明的是，本发明为一种微气泡等温液气压缩机，在使用时，进水管2和进气管3形成一定的角度流体汇合形成混流，混流形成均匀的液气混合体；转盘1由汽轮机或电动机带动，带动液气混合体产生离心压力，转速越高，离中轴越远，液气混合体受到的压力就越大；液体的压力传送给微气泡，使微气泡里的气体受到压缩变小，在旋转离心力的作用下，液气混合体从中间流向边缘并加压，液气混合体在边缘的时候，压力达到最大，微气泡内形成高压气体；因为微气泡与水充分接触，气体压缩过程中产生的热量实时传导给了液体，液体水的热比容很高，因而水的温度可以接近于等温，从而实现了气体的等温压缩，节约了压缩耗能耗。
在离心转盘1边缘，压缩管10的末端，是液气分离口，借助分离口的弯道8和缓冲分离腔9，液体与气泡的重力比重不同和速度的差异使气体与液气形成分离，气泡汇聚一起形成高压气体，高压气体形成后，通过高压出气口5输出，同样，分离口流出的水也汇聚后从出水口4离开离心转盘1，流往散热装置，然后回流到进水管2循环使用；散热装置含散热片17，将水吸收的热量散发到空气中去。
为了达到更高的气体压力，可以将多个转盘1串联形成多级加压，低一级的转盘1的出气口5接通高一级转盘1的进气管3，将气体逐级加压，可以达到需要的压力。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (8)
1.一种微气泡等温液气压缩机，包括转盘(1)、进气管(3)和进水管(2)，所述转盘(1)安装在液气压缩机内部，所述转盘(1)由汽轮机或电动机带动旋转，其特征在于，所述转盘(1)呈圆柱形，所述转盘(1)顶部连接有进水管(2)和进气管(3)，所述进水管(2)和进气管(3)相连接并形成一定的角度流体汇合形成混流，混流形成均匀的液气混合体，所述转盘(1)顶部径向分布有多根压缩管(10)，所述压缩管(10)呈星射状分布，每根所述压缩管(10)从转盘(1)中间位置通往转盘(1)边缘，且所述压缩管(10)与进水管(2)连通，所述转盘(1)底部设置有出气口(5)和出水口(4)，所述转盘(1)的出水口(4)通过管道连接散热装置的进水端(14)，所述散热装置的出水管(15)通连接转盘(1)的进水管(2)，且所述散热装置的出水管(15)上连接有水泵(6)。
2.根据权利要求1所述的一种微气泡等温液气压缩机，其特征在于，所述压缩管(10)内部设置有压缩通道(7)，所述压缩通道(7)内分布有若干妨碍板(21)，所述压缩管(10)的末端设置有液气分离口，所述液气分离口分叉连接有弯道(8)和缓冲分离腔(9)，所述弯道(8)和缓冲分离腔(9)一体成型于转盘(1)的外壳内部，且所述弯道(8)和缓冲分离腔(9)在空间上相互垂直。
3.根据权利要求2所述的一种微气泡等温液气压缩机，其特征在于，所述弯道(8)通过气体支管(11)连接出气口(5)，所述缓冲分离腔(9)通过液体支管(13)连接出水口(4)。
4.根据权利要求2所述的一种微气泡等温液气压缩机，其特征在于，所述缓冲分离腔(9)内部交错分布有多个隔板(12)，所述隔板(12)将缓冲分离腔(9)分隔成曲折的通道。
5.根据权利要求1所述的一种微气泡等温液气压缩机，其特征在于，所述散热装置包括壳体(16)、进水端(14)、出水管(15)和散热片(17)，所述壳体(16)一端设置有进水端(14)和出水管(15)，所述壳体(16)内部设置有换热管(19)，所述换热管(19)为螺旋管，所述换热管(19)连接进水端(14)，所述换热管(19)的出水端(20)位于壳体(16)内部，且所述换热管(19)的出水端(20)为自由端。
6.根据权利要求5所述的一种微气泡等温液气压缩机，其特征在于，所述壳体(16)表面分布有若干散热片(17)，所述散热片(17)呈星射状分布在壳体(16)上，所述散热片(17)的一端贯穿至壳体(16)内部。
7.根据权利要求5所述的一种微气泡等温液气压缩机，其特征在于，所述壳体(16)两端通过螺栓固定或焊接的方式固定在支架(18)上。
8.根据权利要求1所述的一种微气泡等温液气压缩机，其特征在于，所述液气压缩机可以采用多个液气压缩机进行多级串联，形成多级液气混合压缩机，低一级的所述转盘(1)的出气口(5)接通高一级转盘(1)的进气管(3)。
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