RU2005107367A - Способ, устройство и система терморегулирования газообразного рабочего тела и среды (варианты) - Google Patents

Claims (25)

1. Способ терморегулирования газообразного рабочего тела, включающий впуск рабочего тела от источника в расширительную камеру, запирание впущенного рабочего тела в расширительной камере, последующее увеличение объема запертого рабочего тела, осуществляемое с понижением его температуры и давления, удаление рабочего тела из расширительной камеры при достижении максимального объема расширительной камеры, отличающийся тем, что дополнительно осуществляют увеличение объема запертого рабочего тела со снижением его давления до уровня, более низкого, чем давление рабочего тела в источнике, которое выполняют путем принудительного увеличения объема расширительной камеры за счет энергии, подводимой к расширительной камере, после завершения принудительного увеличения объема открывают доступ в расширительную камеру рабочего тела от потребителя, затем образованную в расширительной камере смесь удаляют к потребителю.

2. Способ терморегулирования газообразного рабочего тела по п.1, отличающийся тем, что дополнительное увеличение объема рабочего тела осуществляют путем принудительного увеличения объема расширительной камеры за счет энергии двигателя.

3. Способ терморегулирования газообразного рабочего тела по п.1, отличающийся тем, что дополнительное увеличение объема рабочего тела осуществляют путем принудительного увеличения объема очередной расширительной камеры за счет энергии источника рабочего тела, для чего повышают температуру и давление рабочего тела в источнике, предварительно впускают рабочее тело от источника в расширительную камеру, предшествующую очередной, запирают в ней впущенное рабочее тело, затем увеличивают объем запертого рабочего тела путем увеличения объема содержащей его расширительной камеры за счет использования его внутренней энергии, при этом впускают рабочее тело в очередную расширительную камеру, причем дополнительное увеличение объема размещенного в ней рабочего тела осуществляют как за счет энергии, получаемой в предшествующей расширительной камере, так и кинетической энергии, запасенной движущимися частями расширительного устройства.

4. Способ терморегулирования газообразного рабочего тела по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что при снижении давления рабочего тела в расширительной камере до заданного уровня перепада давления рабочего тела относительно источника, часть рабочего тела от источника перепускают с дросселированием в расширительную камеру.

5. Способ терморегулирования газообразного рабочего тела по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что при достижении расширительной камерой заданного объема, часть рабочего тела от источника перепускают с дросселированием в расширительную камеру.

6. Устройство для осуществления способа по п.1, содержащее источник и потребитель рабочего тела, расширительное устройство, его привод, состоящий из двигателя, снабженного движителем, корпус с полостью, рабочий орган, размещенный в полости, связанный с движителем, расширительную камеру, образованную поверхностями полости, рабочего органа, возможно движителя, сообщенную впускным каналом с источником, а выпускным каналом - с потребителем рабочего тела, газораспределительное устройство, выполненное периодически перекрывающим впускной и выпускной каналы, обеспечивающее сообщение расширительной камеры с впускным каналом при ее увеличении от начального объема до объема впускной камеры, с выпускным каналом при достижении ей максимального объема, снабженное запорными устройствами впускного и выпускного каналов, управляемыми посредством связи с рабочим органом и движителем, при этом впускная камера составляет часть расширительной камеры, которая при минимальном объеме расширительной камеры сообщена впускным каналом с источником рабочего тела, причем максимальный объем впускной камеры задан газораспределительным устройством, отличающееся тем, что запорные устройства выполнены таким образом, что при увеличении объема расширительной камеры от ее начального объема до объема впускной камеры, впускной канал открыт, а выпускной канал закрыт, при увеличении объема расширительной камеры от объема впускной камеры до своего максимального объема, впускной и выпускной каналы закрыты, при уменьшении объема расширительной камеры от ее максимального объема до ее начального объема, выпускной канал открыт, а впускной канал закрыт.

7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что начальное значение объема расширительной камеры равно нулю.

8. Устройство по п.6, отличающееся тем, что начальное значение объема расширительной камеры равно объему впускной камеры.

9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что источник рабочего тела совпадает с его потребителем, впускной канал совмещен с выпускным каналом, запорные устройства выполнены как общие элементы для впускного и выпускного каналов.

10. Устройство по п.9, отличающееся тем, что расширительное устройство рабочего тела снабжено дополнительной расширительной камерой, газораспределительное устройство выполнено обеспечивающим поочередное сообщение каждой расширительной камеры с впускным каналом при ее увеличении от начального объема до объема впускной камеры, с выпускным каналом при ее уменьшении от максимального объема до начального объема.

11. Устройство по п.10, отличающееся тем, что газораспределительное устройство снабжено перепускным каналом, выход которого сообщен с расширительной камерой, а его вход сообщен с источником рабочего тела, дроссельным устройством, установленным в перепускном канале, выход перепускного канала выполнен в стенке расширительной камеры за пределами впускной камеры.

12. Устройство по п.11, отличающееся тем, что газораспределительное устройство снабжено клапаном перепада давления, перекрывающим перепускной канал, оборудованным датчиками давления, причем вход одного датчика давления сообщен с расширительной камерой, вход другого датчика давления сообщен с источником рабочего тела.

13. Устройство по п.11, отличающееся тем, что размещение выхода перепускного канала выполнено обеспечивающим его сообщение с расширительной камерой при заданном объеме расширительной камеры.

14. Устройство по п.13, отличающееся тем, что перепускное устройство снабжено газовым коммутатором, выполненным соединяющим его входное отверстие с одним из его выходных отверстий, оборудованным ответвлениями перепускного канала, при этом входное отверстие газового коммутатора сообщено с перепускным каналом, каждое входное отверстие его ответвлений сообщено с соответствующим выходным отверстием газового коммутатора, а выходные отверстия его ответвлений сообщены с расширительной камерой.

15. Устройство по п.14, отличающееся тем, что двигатель расширительного устройства выполнен в виде преобразователя энергии, его движитель выполнен в виде механического преобразователя энергии двигателя, например, толкателя (штока), ротора или вала с кривошипно-шатунным механизмом.

16. Устройство по п.14, отличающееся тем, что двигатель расширительного устройства выполнен в виде нагнетательного устройства для рабочего тела, снабженного двигателем, при этом вход нагнетательного устройства сообщен с источником рабочего тела, а выход сообщен с впускным каналом расширительного устройства.

17. Устройство по п.16, отличающееся тем, что нагнетательное устройство для рабочего тела выполнено в виде компрессора.

18. Устройство по п.16, отличающееся тем, что нагнетательное устройство для рабочего тела выполнено в виде центробежного уплотнителя, содержащего корпус с полостью, снабженной входным каналом, соединительным каналом, сообщающим полость уплотнителя с потребителем уплотненной газообразной среды, рабочей камерой, коллектором, образованным зазором между камерой и стенкой полости корпуса уплотнителя, сообщенным с соединительным каналом полости корпуса уплотнителя, при этом рабочая камера выполнена в виде полой оболочки, установлена на валу, размещена в полости корпуса с возможностью вращения относительно оси вала, снабжена входным каналом, выполненным в ее приосевой части, выходными отверстиями, выполненными в ее периферийной части, внутренними перегородками, образующими каналы, сообщенные с входным каналом и выходными отверстиями рабочей камеры, причем площадь поперечного сечения впускного канала рабочей камеры превышает суммарную площадь поперечного сечения выпускных отверстий.

19. Устройство по п.18, отличающееся тем, что нагнетательное устройство для рабочего тела снабжено пусковым устройством, при этом двигатель нагнетательного устройства выполнен в виде газовой турбины, установленной на одном валу с рабочей камерой центробежного уплотнителя, снабженной впускным каналом, сообщенным с выходом соединительного канала центробежного уплотнителя и выходным каналом пускового устройства.

20. Устройство по п.19, отличающееся тем, что расширительное устройство выполнено в виде роторной машины, полость ее корпуса выполнена в виде цилиндра, снабжена впускным устройством, имеющим впускной канал, а также выпускным устройством, имеющим выпускной канал, движитель привода выполнен в виде цилиндрического ротора, который размещен в полости корпуса с возможностью вращения относительно своей продольной оси, смещен в радиальном направлении до касания с поверхностью полости корпуса, снабжен пазами, выполненными по периферии ротора в его осевых плоскостях и расположенными по окружности, рабочий орган представляет собой заслонку, которая выполнена в виде прямоугольной пластины, подпружинена и установлена в пазу ротора, расширительная камера образована поверхностями полости, заслонки и ротора, запорное устройство впускного канала выполнено в виде золотникового устройства, образованного кромками углубления в роторе, которое сообщает расширительную камеру с впускным каналом, запорное устройство выпускного канала выполнено в виде золотникового устройства, образованного кромками заслонки и окна в стенке полости, которое сообщает расширительную камеру с выпускным каналом, при этом впускная камера снабжена углублением, имеющим объем, равный начальному объему впускной камеры, выполненным на поверхности ротора примыкающим к его пазу, сообщаемым с впускным каналом посредством золотникового устройства, причем полость корпуса снабжена уплотнительным устройством, размещенным около линии ее касания с ротором.

21. Устройство по п.19, отличающееся тем, что расширительное устройство рабочего тела выполнено в виде поршневой машины, полость ее корпуса выполнена в виде цилиндра, снабжена впускным устройством, имеющим впускной канал, а также выпускным устройством, имеющим выпускной канал, движитель привода выполнен в виде вала с кривошипно-шатунным механизмом, размещенного в полости корпуса с возможностью вращения относительно своей продольной оси, рабочий орган представляет собой поршень, связанный с валом посредством его кривошипно-шатунного механизма, расширительная камера образована поверхностями полости и поршня, запорное устройство впускного канала выполнено в виде золотникового или клапанного устройства, которое сообщает расширительную камеру с впускным каналом, запорное устройство выпускного канала выполнено в виде золотникового или клапанного устройства, которое сообщает расширительную камеру с выпускным каналом, при этом впускная камера снабжена углублением, имеющим объем, равный начальному объему расширительной камеры, выполненным на ее поверхности, сообщаемым с впускным каналом посредством его запорного устройства.

22. Система терморегулирования среды, содержащая устройство терморегулирования рабочего тела, термокамеру, которая содержит терморегулируемую газообразную среду, сообщена каналом с окружающей средой, отличающаяся тем, что устройство терморегулирования рабочего тела выполнено в виде устройства по одному из пп.6-21, у которого источником рабочего тела является окружающая среда, потребителем рабочего тела является термокамера.

23. Система терморегулирования среды, содержащая устройство терморегулирования рабочего тела, термокамеру, которая содержит терморегулируемую газообразную среду, отличающаяся тем, что устройство терморегулирования рабочего тела выполнено в виде устройства по одному из пп.6-21, у которого источником и потребителем рабочего тела является термокамера, которая снабжена обратным каналом, выход которого сообщен с входом нагнетательного устройства рабочего тела.

24. Система терморегулирования среды, содержащая устройство терморегулирования рабочего тела, теплообменное устройство, которое размещено в термокамере, содержащей терморегулируемую газообразную или жидкую среду, отличающаяся тем, что устройство терморегулирования рабочего тела выполнено в виде устройства по одному из пп.6-21, у которого источником и потребителем рабочего тела является теплообменное устройство, снабжено обратным каналом, выход которого сообщен с входом нагнетательного устройства, а вход сообщен с выходом выпускного канала расширительного устройства рабочего тела.

25. Устройство по п.20, отличающееся тем, что уплотнительное устройство полости корпуса выполнено в виде волнообразного выступа, расположенного на цилиндрической поверхности полости корпуса и направленного от линии ее касания с ротором в сторону вращения ротора, который отстоит от поверхности ротора на величину зазора.