RU2336434C2 - Gas compression system - Google Patents
Gas compression system Download PDFInfo
- Publication number
- RU2336434C2 RU2336434C2 RU2005113866/06A RU2005113866A RU2336434C2 RU 2336434 C2 RU2336434 C2 RU 2336434C2 RU 2005113866/06 A RU2005113866/06 A RU 2005113866/06A RU 2005113866 A RU2005113866 A RU 2005113866A RU 2336434 C2 RU2336434 C2 RU 2336434C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- compressor
- gas
- condenser
- stage
- desiccant layer
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/26—Drying gases or vapours
- B01D53/261—Drying gases or vapours by adsorption
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B43/00—Engines characterised by operating on gaseous fuels; Plants including such engines
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M21/00—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form
- F02M21/02—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels
- F02M21/0218—Details on the gaseous fuel supply system, e.g. tanks, valves, pipes, pumps, rails, injectors or mixers
- F02M21/0227—Means to treat or clean gaseous fuels or fuel systems, e.g. removal of tar, cracking, reforming or enriching
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B39/00—Component parts, details, or accessories, of pumps or pumping systems specially adapted for elastic fluids, not otherwise provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B37/00
- F04B39/0027—Pulsation and noise damping means
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B39/00—Component parts, details, or accessories, of pumps or pumping systems specially adapted for elastic fluids, not otherwise provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B37/00
- F04B39/06—Cooling; Heating; Prevention of freezing
- F04B39/066—Cooling by ventilation
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B39/00—Component parts, details, or accessories, of pumps or pumping systems specially adapted for elastic fluids, not otherwise provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B37/00
- F04B39/16—Filtration; Moisture separation
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/30—Use of alternative fuels, e.g. biofuels
Abstract
Description
Область применения изобретенияThe scope of the invention
Настоящее изобретение в общем имеет отношение к сжатию газов. Более конкретно, настоящее изобретение имеет отношение к сжатию природного газа и/или водорода, для использования в автомашинах, работающих на газообразном топливе. В частности, оно имеет отношение к созданию устройства и способов удаления парообразной влаги как части процедуры сжатия и отделения удаленной влаги от содержащихся в ней загрязняющих веществ. Настоящее изобретение также имеет отношение к снижению до минимума возбуждаемого электромагнитного излучения.The present invention generally relates to gas compression. More specifically, the present invention relates to the compression of natural gas and / or hydrogen for use in gaseous fuel vehicles. In particular, it relates to the creation of a device and methods for removing vaporous moisture as part of a compression procedure and separating the removed moisture from the contaminants contained therein. The present invention also relates to minimizing the excitation of electromagnetic radiation.
Предпосылки к созданию изобретенияBACKGROUND OF THE INVENTION
Известно удаление влаги из газа для того, чтобы хранить такой газ для использования в автомашине (в качестве топлива). Влагу удаляют также из сжатых газов в различных других применениях. Обычно, во время цикла сжатия газа, сжимаемый газ пропускают над слоем десиканта, который удаляет влагу из газа. В конечном счете слой десиканта будет насыщаться. Датчик влаги может быть использован для измерения количества влаги, присутствующей в газе, выходящем из компрессора, чтобы определять, когда измеренное содержание влаги на выходе компрессора превысит допустимое верхнее пороговое значение. Альтернативно, слой осушения может быть использован в течение заданного промежутка времени. В любом случае необходима ступень регенерации для перезарядки слоя десиканта.It is known to remove moisture from a gas in order to store such gas for use in a car (as fuel). Moisture is also removed from compressed gases in various other applications. Typically, during a gas compression cycle, compressible gas is passed over a layer of desiccant, which removes moisture from the gas. Ultimately, the desiccant layer will be saturated. A moisture sensor can be used to measure the amount of moisture present in the gas leaving the compressor to determine when the measured moisture content at the compressor output exceeds the allowable upper threshold value. Alternatively, a drainage layer may be used for a predetermined period of time. In any case, a regeneration step is necessary to recharge the desiccant layer.
Технологии осушения потоков газа хорошо развиты. Они предусматривают использование процессов абсорбции и конденсации и систем мембранной сепарации. Примеры таких технологий, использованных изолированно или совместно, приведены в патентах США N 5034025; 5071451 и 5240472, а также в приведенных в них известных публикациях.Technologies for drying gas flows are well developed. They include the use of absorption and condensation processes and membrane separation systems. Examples of such technologies, used in isolation or in conjunction, are shown in US patent N 5034025; 5071451 and 5240472, as well as in the well-known publications cited therein.
В существующих компрессорах такого типа используют средства осушения газа, которые работают непрерывно, с использованием системы с двумя слоями десиканта. Примеры технологии такого типа приведены в патенте США N 6117211.Existing compressors of this type use gas dehumidifiers that operate continuously, using a system with two desiccant layers. Examples of this type of technology are given in US Pat. No. 6,117,211.
Настоящее изобретение направлено на сжатие природного газа с ограниченным количеством влаги, с использованием средства осушения газа, которое работает периодически, с использованием системы с единственным слоем десиканта, причем сжатие газа время от времени прерывают, чтобы произвести регенерацию системы.The present invention is directed to compressing natural gas with a limited amount of moisture, using a gas dehumidifier that works intermittently using a single desiccant system, the gas compression being interrupted from time to time to regenerate the system.
При обработке потоков газа за счет процессов удаления влаги получают выделенную воду, которая может содержать следы загрязняющих веществ, содержащихся в основном потоке. В случае природного газа эти загрязняющие вещества содержат сульфид водорода, диоксид серы и меркаптаны. Удаление (сброс в сточные воды) воды, содержащей загрязняющие вещества этого типа, может быть связано с ограничениями, относящимися к борьбе с загрязнением окружающей среды.When processing gas streams due to moisture removal processes, extracted water is obtained, which may contain traces of pollutants contained in the main stream. In the case of natural gas, these pollutants contain hydrogen sulfide, sulfur dioxide and mercaptans. The removal (discharge into wastewater) of water containing pollutants of this type may be due to restrictions related to the fight against environmental pollution.
Полученная вода не может быть сброшена в местные сточные воды, так как она содержит загрязняющие вещества. Кроме случаев, связанных с непредвиденными обстоятельствами, даже запах органических или сернистых соединений из потока природного газа может подсказывать потребителю, что в компрессорной системе существует утечка.The resulting water cannot be discharged into local wastewater, as it contains pollutants. Except in unforeseen circumstances, even the smell of organic or sulfur compounds from a natural gas stream can tell the consumer that there is a leak in the compressor system.
Первой задачей настоящего изобретения является надлежащее удаление отделенной воды с учетом приведенных выше обстоятельств.The first objective of the present invention is the proper removal of the separated water, taking into account the above circumstances.
Другой задачей настоящего изобретения является снижение до минимума электромагнитного излучения от работающей компрессорной системы.Another objective of the present invention is to minimize electromagnetic radiation from a running compressor system.
Далее сначала будет приведено краткое описание изобретения, а затем его детальная реализация в виде специфических вариантов, приведенных со ссылкой на сопроводительные чертежи. Эти варианты служат для пояснения принципов настоящего изобретения и способа их осуществления.Next, a brief description of the invention will first be given, and then its detailed implementation in the form of specific options given with reference to the accompanying drawings. These options serve to explain the principles of the present invention and how to implement them.
Краткое изложение изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION
В соответствии с настоящим изобретением предлагается компрессор для сжатия газа, который нормально работает в цикле сжатия газа, снабженный ступенью осушения газа, которая содержит единственный слой десиканта, расположенный на пути потока газа (последовательно), проходящего через компрессор во время цикла сжатия газа. Указанный компрессор содержит конденсатор, который также расположен по пути прохождения потока газа через компрессор во время цикла сжатия газа, причем указанный конденсатор во время цикла сжатия газа не работает. Температурой слоя десиканта и конденсатора управляют преимущественно при помощи электрических средств. Во время цикла сжатия такие средства контроля температуры преимущественно не работают. Однако при входе в цикл регенерации слой десиканта нагревают, а конденсатор охлаждают.In accordance with the present invention, there is provided a compressor for compressing a gas that normally operates in a gas compression cycle equipped with a gas dehumidification step that contains a single desiccant layer located on the gas flow path (sequentially) passing through the compressor during the gas compression cycle. The specified compressor contains a condenser, which is also located along the path of gas flow through the compressor during the gas compression cycle, and the specified condenser during the gas compression cycle does not work. The temperature of the desiccant layer and the condenser is controlled mainly by electrical means. During the compression cycle, such temperature control devices mainly do not work. However, upon entering the regeneration cycle, the desiccant layer is heated, and the condenser is cooled.
Во время цикла регенерации, который начинается после срабатывания соответствующего клапана, газ, захваченный в компрессоре, слое десиканта и в конденсаторе, направляют с выхода компрессора для циркуляции по замкнутой петле, в качестве потока газа рециркуляции через компрессор, причем по меньшей мере часть такого газа рециркуляции проходит через слой десиканта и конденсатор. Это позволяет переносить выделяющуюся из слоя десиканта влагу при помощи газа рециркуляции в конденсатор, где она конденсируется за счет низкой температуры, поддерживаемой в конденсаторе при помощи средств управления температурой.During the regeneration cycle that begins after the corresponding valve has been activated, the gas trapped in the compressor, the desiccant layer and in the condenser is sent from the compressor outlet for circulation in a closed loop, as a recycle gas stream through the compressor, with at least a portion of such recirculation gas passes through a desiccant layer and capacitor. This makes it possible to transfer the moisture released from the desiccant layer by means of a recirculation gas to the condenser, where it condenses due to the low temperature maintained in the condenser by means of temperature control.
Более конкретно, в соответствии с предпочтительным вариантом, выход компрессора соединен, через клапан с электронным управлением, с нагнетательным трубопроводом, по которому сжатый газ поступает в резервуар для хранения во время цикла сжатия. Когда компрессор прекращает работу в цикле сжатия, клапан с электронным управлением переключает поток газа вместо нагнетательного трубопровода на подачу в полость внутреннего объема корпуса компрессора. При этом вход компрессора подключается на всасывание из полости корпуса.More specifically, in a preferred embodiment, the compressor outlet is connected, via an electronically controlled valve, to a discharge pipe through which compressed gas enters the storage tank during the compression cycle. When the compressor stops operating in the compression cycle, the electronically controlled valve switches the gas flow instead of the discharge pipe to the internal volume of the compressor housing. In this case, the compressor input is connected to the suction from the body cavity.
Результирующее падение давления в нагнетательном трубопроводе приводит к закрыванию контрольного клапана во внешнем резервуаре, который содержит газ под высоким давлением. Затем сжатый газ, захваченный в нагнетательном трубопроводе, поступает во внутренний объем корпуса и создает слегка повышенное давление по сравнению с давлением в питающей магистрали, например 30-60 фунтов на квадратный дюйм. При этом закрывается контрольный клапан питающей магистрали, ведущей во внутренний объем, так как давление источника газа составляет ориентировочно только от 0.2 до 0.5 фунта на квадратный дюйм.The resulting pressure drop in the discharge pipe closes the control valve in the external reservoir, which contains high pressure gas. Then, the compressed gas trapped in the discharge pipe enters the internal volume of the housing and creates a slightly higher pressure compared to the pressure in the supply line, for example 30-60 psi. At the same time, the control valve of the supply line leading to the internal volume is closed, since the pressure of the gas source is approximately only from 0.2 to 0.5 psi.
Когда выход компрессора подключается к полости корпуса, тогда захваченный газ может циркулировать по замкнутой петле через компрессор, слой десиканта, конденсатор и объем корпуса, причем захваченный газ служит в качестве газа очистки (sweep gas) для регенерации слоя десиканта. Циркуляция газа по этой замкнутой петле осуществляется при низкой скорости протекания газа, так что циркулирующий газ, проходящий через конденсатор, преимущественно полностью охлаждается на выходе из конденсатора. Это позволяет в предпочтительном режиме работы максимально повысить эффективность передачи влаги из слоя десиканта в конденсатор.When the compressor output is connected to the body cavity, then the trapped gas can be circulated in a closed loop through the compressor, the desiccant layer, the condenser and the body volume, and the trapped gas serves as a sweep gas to regenerate the desiccant layer. The gas is circulated through this closed loop at a low gas flow rate, so that the circulating gas passing through the condenser is predominantly completely cooled at the outlet of the condenser. This allows in a preferred mode of operation to maximize the efficiency of moisture transfer from the desiccant layer to the condenser.
Циркуляция при низкой скорости протекания газа может быть осуществлена за счет снижения скорости двигателя компрессора. Альтернативно, одна или несколько байпасных линий с управлением при помощи клапанов могут отклонять часть циркулирующего газа от прохождения через слой десиканта и/или конденсатор, позволяя только ограниченному количеству газа протекать через эти компоненты. Допустимую скорость потока через слой десиканта, которую задают при помощи клапана или другого средства ограничения потока, устанавливают (задают) таким образом, чтобы она соответствовала условию конденсации водяного пара из такого газа. Такое построение позволяет системе работать с двигателем постоянной скорости.Circulation at a low gas flow rate can be achieved by reducing the speed of the compressor motor. Alternatively, one or more valve-controlled bypass lines may deflect a portion of the circulating gas from passing through the desiccant layer and / or condenser, allowing only a limited amount of gas to flow through these components. The permissible flow rate through the desiccant layer, which is set by means of a valve or other means of flow restriction, is set (set) in such a way that it meets the condition for condensation of water vapor from such a gas. Such a construction allows the system to work with a constant speed engine.
В процессе регенерации влага, которая выделяется из слоя десиканта, повышает содержание влаги в циркулирующем газе. Слой десиканта на этой стадии нагревается для того, чтобы усилить отделение влаги. Выделившаяся влага, в виде водяного пара, затем переносится потоком газа в конденсатор, где она конденсируется, за счет низкой температуры, поддерживаемой в конденсаторе. Циркулирующий газ, выходящий из конденсатора, находится в охлажденном состоянии и содержит насыщенный водяной пар. Однако ко времени, когда циркулирующий газ доходит до нагретого слоя десиканта, его температура повышается и он уже не содержит насыщенный водяной пар. Поэтому нагретый циркулирующий газ может поглощать дополнительную влагу из слоя десиканта, когда он проходит мимо этого слоя.During the regeneration process, the moisture that is released from the desiccant layer increases the moisture content in the circulating gas. The desiccant layer is heated at this stage in order to enhance the separation of moisture. The released moisture, in the form of water vapor, is then transferred by a gas stream to the condenser, where it condenses due to the low temperature maintained in the condenser. The circulating gas leaving the condenser is in a cooled state and contains saturated water vapor. However, by the time the circulating gas reaches the heated desiccant layer, its temperature rises and it no longer contains saturated water vapor. Therefore, the heated circulating gas can absorb additional moisture from the desiccant layer as it passes by this layer.
Для удаления конденсированной воды из конденсатора такую воду можно просто накапливать. Однако для обеспечения долговременной автономной работы, конденсированную воду направляют, преимущественно самотеком, в контакт с полупроницаемой мембраной, которая позволяет воде испаряться. В это время ароматические соединения, присутствующие в конденсате, удерживаются за счет мембраны в конденсаторе. Для повышения скорости испарения и протекания воды через полупроницаемую мембрану может быть использован внешний вентилятор и, возможно, нагревательный элемент, что позволяет производить циркуляцию теплого воздуха мимо поверхности мембраны.To remove condensed water from the condenser, such water can simply be accumulated. However, to ensure long-term autonomous operation, condensed water is directed, mainly by gravity, into contact with a semipermeable membrane, which allows water to evaporate. At this time, aromatic compounds present in the condensate are retained by the membrane in the condenser. To increase the rate of evaporation and water flow through a semipermeable membrane, an external fan and, possibly, a heating element can be used, which allows the circulation of warm air past the membrane surface.
Важно отметить, что конденсатор, в соответствии с настоящим изобретением, расположен на пути потока газа (последовательно) во время цикла сжатия. Это позволяет воздействовать на конденсатор и полупроницаемую мембрану повышенному давлению. В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения компрессор представляет собой многоступенчатый компрессор, причем слой десиканта и конденсатор расположены последовательно между последовательными ступенями компрессора, а преимущественно между первой и второй ступенями компрессора. Таким образом, несмотря на то, что конденсатор подвергается воздействию повышенного давления, это давление не является окончательным, максимальным давлением, создаваемым компрессором. Это скорее промежуточное давление, возникающее после только одной ступени сжатия.It is important to note that the condenser, in accordance with the present invention, is located in the path of the gas flow (sequentially) during the compression cycle. This allows you to act on the capacitor and semipermeable membrane high pressure. According to a preferred embodiment of the present invention, the compressor is a multi-stage compressor, wherein the desiccant layer and the condenser are arranged in series between successive stages of the compressor, and preferably between the first and second stages of the compressor. Thus, despite the fact that the condenser is subjected to high pressure, this pressure is not the final, maximum pressure created by the compressor. Rather, it is an intermediate pressure that occurs after only one compression stage.
Это ограничение давления, воздействующего на конденсатор, является особенно существенным в предпочтительном варианте изобретения, в котором конденсатор непосредственно соединен с полупроницаемой мембраной, через которую конденсированная вода может испаряться в окружающую среду. Такие мембраны могут выдерживать только умеренную разность давлений. В случае многоступенчатого компрессора давление, развиваемое между первой и второй ступенями, не является настолько высоким, чтобы не позволить использовать такую полупроницаемую мембрану в качестве средства удаления водяного конденсата. Предпочтительной формой мембраны является гигроскопическая ионообменная мембрана в форме трубки.This limitation of the pressure acting on the condenser is particularly significant in the preferred embodiment of the invention, in which the condenser is directly connected to a semipermeable membrane through which condensed water can evaporate into the environment. Such membranes can withstand only a moderate pressure difference. In the case of a multi-stage compressor, the pressure developed between the first and second stages is not so high as to prevent the use of such a semi-permeable membrane as a means of removing water condensate. A preferred membrane form is a tube-shaped hygroscopic ion-exchange membrane.
Таким образом, в соответствии с этим предпочтительным вариантом, конденсированная вода, которая накапливается в конденсаторе, непосредственно (сразу) или в конце концов (со временем), удаляется в окружающую среду, преимущественно через полупроницаемую мембрану. Использование такой мембраны обеспечивает отделение и удержание комплексных молекул, имеющих запах, так что только чистая вода выводится в окружающую среду.Thus, in accordance with this preferred embodiment, the condensed water that accumulates in the condenser, directly (immediately) or finally (over time), is removed into the environment, mainly through a semi-permeable membrane. The use of such a membrane ensures the separation and retention of complex molecules that have an odor, so that only pure water is released into the environment.
После перезарядки слоя десиканта нагревание слоя прекращают. Кроме того, охлаждение конденсатора и нагревание полупроницаемой мембраны, если ее используют, также прекращают. После этого включают клапан для подключения выходной ступени компрессора к нагнетательному трубопроводу. Затем повышают скорость двигателя компрессора для возобновления цикла сжатия, если эта скорость ранее была снижена, причем впуск нагнетательного трубопровода автоматически открывается. Альтернативно, если используют двигатель постоянной скорости, байпасные линии закрывают, позволяя возобновить нормальный цикл сжатия.After recharging the desiccant layer, the heating of the layer is stopped. In addition, cooling of the condenser and heating of the semipermeable membrane, if used, are also stopped. Then turn on the valve to connect the output stage of the compressor to the discharge pipe. Then increase the speed of the compressor motor to resume the compression cycle if this speed has been previously reduced, and the inlet of the discharge pipe automatically opens. Alternatively, if a constant speed motor is used, the bypass lines are closed, allowing a normal compression cycle to resume.
В соответствии с другим предпочтительным вариантом компрессор заключен в герметичном металлическом корпусе. Питающий газ поступает во внутренний объем этого корпуса через контрольный клапан и всасывается в компрессор из коленчатого участка этого внутреннего объема. В этом корпусе также содержится двигатель, а преимущественно двигатель переменной скорости, а также преимущественно содержится схема управления для подачи тока на двигатель. В соответствии с этим предпочтительным вариантом двигатель представляет собой асинхронный двигатель переменного тока, причем в таком случае схема управления создает сигнал переменного тока с регулируемой частотой, в результате чего скорость вращения двигателя изменяется в соответствии с требованиями системы.In another preferred embodiment, the compressor is enclosed in a sealed metal housing. The supply gas enters the internal volume of this housing through a control valve and is sucked into the compressor from the crankshaft portion of this internal volume. This housing also contains a motor, and preferably a variable speed motor, and also contains a control circuit for supplying current to the motor. According to this preferred embodiment, the motor is an AC induction motor, in which case the control circuit generates an alternating current signal with an adjustable frequency, as a result of which the rotational speed of the motor is changed in accordance with the requirements of the system.
В соответствии с еще одним предпочтительным вариантом изобретения не только электрический двигатель, приводящий в действие механизм компрессора, содержится в том же самом корпусе, что и компрессор, но также и схема управления двигателем заключена в том же самом корпусе. Преимущество такого построения заключается в том, что электромагнитное излучение, возникающее за счет протекания тока от схемы управления двигателем к двигателю, не выходит за пределы металлического корпуса.According to another preferred embodiment of the invention, not only the electric motor driving the compressor mechanism is contained in the same housing as the compressor, but also the motor control circuit is enclosed in the same housing. The advantage of this construction is that the electromagnetic radiation arising from the flow of current from the engine control circuit to the engine does not extend beyond the metal casing.
Блок управления может создавать постоянный ток напряжением 360 В, поступающий через герметичный ввод в стенке корпуса. Схема управления двигателем может создавать переменный ток с частотой около 60 Гц, имеющий множество гармоник. В типичном случае на двигатель подают ток силой от 8 до 10 А. В проводах, идущих от схемы управления к двигателю, при протекании такого тока на такой частоте возникает электромагнитное излучение. При размещении этих проводов в металлическом корпусе электромагнитное излучение экранируется и не выходит в окружающую среду.The control unit can create a direct current voltage of 360 V, supplied through a sealed input in the wall of the housing. The motor control circuit can create alternating current with a frequency of about 60 Hz, which has many harmonics. In a typical case, a current of 8 to 10 A is supplied to the motor. In the wires going from the control circuit to the motor, when such a current flows at such a frequency, electromagnetic radiation occurs. When these wires are placed in a metal casing, electromagnetic radiation is shielded and does not enter the environment.
Низкая скорость при запуске двигателя позволяет снизить высокий пусковой ток, отбираемый от системы электропитания. Это позволяет блоку работать от стандартной бытовой электросети, например, с напряжением 110-120 В, с предохранителями, рассчитанными на умеренный ток. После запуска начальное сжатие газа может быть проведено на высокой скорости двигателя. После того, как получено высокое давление в топливном резервуаре автомашины или в другом приемном устройстве, скорость двигателя снижают для того, чтобы снизить износ колец (компрессора) и ограничить потребление энергии. Эта процедура особенно хорошо подходит для компрессоров без смазки маслом, так как скорость износа уплотнительных колец цилиндров компрессора таких блоков возрастает, когда компрессорная система работает при высокой скорости и с высоким противодавлением.The low speed when starting the engine reduces the high inrush current drawn from the power supply system. This allows the unit to work from a standard household electrical network, for example, with a voltage of 110-120 V, with fuses designed for moderate current. After starting, the initial gas compression can be carried out at a high engine speed. After a high pressure is obtained in the fuel tank of the car or in another receiving device, the engine speed is reduced in order to reduce wear of the rings (compressor) and to limit energy consumption. This procedure is particularly suitable for compressors without oil lubrication, since the wear rate of the compressor cylinder o-rings in these units increases when the compressor system is operating at high speed and with high back pressure.
Кроме того, в случае использования непрерывно регулируемого двигателя с переменной скоростью вращения скоростью двигателя можно управлять так, чтобы избежать собственных резонансных частот механических компонентов, возникающих за счет колебаний механических компонентов двигателя, которые в противном случае повышают шум и вибрации, генерируемые блоком.In addition, in the case of using a continuously adjustable engine with a variable rotational speed, the engine speed can be controlled so as to avoid the natural resonant frequencies of the mechanical components resulting from vibrations of the mechanical components of the engine, which otherwise increase the noise and vibration generated by the unit.
Выше были вкратце приведены основные характеристики изобретения и описаны некоторые его возможные аспекты. Далее будут описаны предпочтительные варианты со ссылкой на чертежи.Above were summarized the main characteristics of the invention and described some of its possible aspects. Next, preferred embodiments will be described with reference to the drawings.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
На фиг.1 показана автомашина на газообразном топливе, припаркованная в гараже, имеющем бытовое устройство для заправки горючим в соответствии с настоящим изобретением, установленное на внутренней стене гаража.Figure 1 shows a gaseous fuel vehicle parked in a garage having a domestic fueling device in accordance with the present invention mounted on an inner wall of the garage.
На фиг.2 схематично показаны основные компоненты бытового устройства, где можно видеть, кроме двигателя и компрессора, слой десиканта, главный логический контроллер, схему управления двигателем и различные датчики.Figure 2 schematically shows the main components of a household device, where you can see, in addition to the engine and compressor, a layer of desiccant, the main logic controller, the engine control circuit and various sensors.
На фиг.3 схематично показан вариант фиг.2, где можно видеть поток газа во время цикла сжатия.Figure 3 schematically shows a variant of figure 2, where you can see the gas flow during the compression cycle.
На фиг.4 схематично показано бытовое устройство фиг.2 во время цикла регенерации, в котором перезаряжают слой десиканта и регулируют скорость двигателя.Figure 4 schematically shows the household device of figure 2 during a regeneration cycle in which the desiccant layer is recharged and the engine speed is regulated.
На фиг.5 показан вид сбоку в сечении блока компрессор/двигатель в его внутреннем корпусе и с компонентами сушилки. В корпусе компрессора заключен двигатель, объем продувки и схема управления двигателем. Показан также дополнительный внешний кожух или колпак вентиляции, ограничивающий поток охлаждающего воздуха.Figure 5 shows a side cross-sectional view of the compressor / engine unit in its inner housing and with dryer components. An engine, a purge volume and an engine control circuit are enclosed in a compressor housing. Also shown is an additional outer casing or ventilation cap restricting the flow of cooling air.
На фиг.6 схематично показан в деталях вид спереди в сечении участков сушилки, конденсатора и полупроницаемой мембраны фиг.2, причем полупроницаемая мембрана имеет форму трубки, через которую водяной конденсат проходит самотеком.Figure 6 schematically shows in detail a front view in section of sections of the dryer, condenser, and semipermeable membrane of Fig. 2, the semipermeable membrane having the shape of a tube through which water condensate flows by gravity.
На фиг.6А показан вид спереди в сечении участков сушилки, конденсатора и полупроницаемой мембраны фиг.6, где можно видеть полупроницаемую мембрану в форме трубки, через которую водяной конденсат испаряется в присутствии нагретого воздушного потока, созданного вентилятором.On figa shows a front view in section of sections of the dryer, condenser and semipermeable membrane of Fig.6, where you can see the semipermeable membrane in the form of a tube through which the water condensate evaporates in the presence of a heated air stream created by the fan.
На фиг.7 показан в деталях вид сбоку в сечении крупным планом полупроницаемой мембраны фиг.5 и 6а, где можно видеть воздушный поток вокруг витой трубки.Figure 7 shows in detail a side sectional view in close-up of the semipermeable membrane of figures 5 and 6a, where air flow around a twisted tube can be seen.
На фиг.8А и 8В схематично показано бытовое устройств фиг.2 во время цикла регенерации, в котором скорость двигателя является постоянной и блок сушилка-конденсатор имеет байпасную линию, которая может отводить поток от протекания через блок сушилка-конденсатор за счет переключения потока в петлю циркуляции или в полость корпуса, или в оба этих места, чтобы поток газа с пониженной скоростью протекал через конденсатор.FIGS. 8A and 8B schematically show the household devices of FIG. 2 during a regeneration cycle in which the engine speed is constant and the dryer-condenser unit has a bypass line that can divert the flow from flowing through the dryer-condenser unit by switching the flow to the loop circulation either into the cavity of the housing, or in both of these places, so that the gas flow at a reduced speed flows through the condenser.
Описание предпочтительного вариантаDescription of Preferred Option
На фиг.1 показано бытовое устройство 1 для заправки горючим, установленное (закрепленное) на стене гаража и снабженное нагнетательным шлангом 2 высокого давления, подключенным к автомашине, впускным шлангом 3, подключенным к источнику газа 6, и электрическим шнуром 4 с вилкой, вставленной в стандартную бытовую розетку.Figure 1 shows a
На фиг.2 схематично показан блок, работающий в режиме сжатия. На фиг.2 показана газовая магистраль 6, которая может содержать загрязняющие вещества 8, входящая во внутренний объем 14 корпуса 26, откуда газ поступает в первую из четырех последовательных ступеней сжатия 28, 32, 33, 34 компрессора 5. Газ в магистрали 6, который обычно имеет давление от 0.2 до 0.5 фунта на квадратный дюйм, всасывается во внутренний объем 14 за счет всасывания, создаваемого за счет первой ступени сжатия 28. Датчик 21 давления анализирует давление в газовой магистрали и подает сигнал на главный логический контроллер 46.Figure 2 schematically shows a block operating in compression mode. Figure 2 shows the
С выхода первой ступени 28 газ 6 проходит через слой десиканта 7, который содержится в абсорбционной камере 29. Слой десиканта 7, который состоит из такого материала, как активированный оксид алюминия или неолит, поглощает влагу из газа 6, в том числе по меньшей мере и некоторые загрязняющие вещества 8. С выхода абсорбционной камеры 29 осушенный газ поступает в объем конденсатора 30, который, на этой стадии работы, является пассивным. После выхода из конденсатора 30 через трубопровод 55 газ 6 поступает на следующую, вторую ступень 32 компрессора 5. Поток газа в этом цикле сжатия показан на фиг.3.From the exit of the
Как это показано на фиг.4, а более подробно на фиг.6 и 6А, десикант 7 регенерируется за счет воздействия газа очистки 13, происходящего из потока газа, захваченного компрессором 5, двигателем 27, слоем десиканта 7 и конденсатором 30, когда цикл сжатия заканчивается. Как это показано на фиг.4, газ очистки 13 всасывается при пониженном расходе через слой абсорбента 7, возможно, при низкой скорости работы двигателя 27. Поддерживаются условия для испарения влаги из слоя абсорбента 7 в газ очистки 13 за счет его сухого состояния, что обсуждается далее более подробно, за счет давления в слое абсорбента 7 и дополнительного подвода теплоты к нему.As shown in Fig. 4, and in more detail in Figs. 6 and 6A,
С выхода слоя 7 газ втекает в конденсатор 30, который содержит поверхность теплообмена. Эту поверхность теплообмена преимущественно охлаждают при помощи блока охлаждения 53, работающего на электротермическом эффекте Пельтье.From the output of
Охлажденный циркулирующий газ очистки 13, который был осушен в конденсаторе 30, затем поступает в возвратный трубопровод 55, который ведет ко второй ступени 32 компрессора. Медленная работа двигателя 27 и компрессора 5 приводит к тому, что газ очистки 13 может циркулировать до бесконечности, пока не закончится цикл регенерации.The cooled circulating
Для ускорения процесса регенерации и содействия последующему отбору воды используют термостатически управляемый электрический элемент 52, который нагревает десикант 7. Нагретый, увлажненный газ очистки более эффективно выделяет влагу, когда он проходит через конденсатор 30.To accelerate the regeneration process and facilitate subsequent water withdrawal, a thermostatically controlled
Как это показано на фиг.2 и 6, образовавшаяся из пара вода 54 накапливается на дне конденсатора 30 в виде конденсата, ниже уровня обратного трубопровода 55 в конденсаторе. Конденсированная вода 54 содержит некоторые остаточные загрязняющие вещества 8а. Этот водяной конденсат 54, содержащий остаточные загрязняющие вещества 8а, может просто накапливаться или может быть направлен в разделительную камеру, преимущественно выполненную в виде трубки 31, стенки которой образованы из полупроницаемой мембраны 61. Полупроницаемая мембрана 61 допускает только проникновение воды в виде пермеата. На другой стороне мембраны 61 диффундирующая через нее вода испаряется. Этот процесс может быть ускорен при помощи потока воздуха, создаваемого вентилятором 42. В этом случае колпак (оболочка) 43 служит в качестве короба, создающего постоянный поток воздуха поверх мембраны 61. При необходимости, поток воздуха в непосредственной близости от мембраны может быть подогрет при помощи нагревателя 56 мембраны.As shown in FIGS. 2 and 6,
Циркулирующий воздушный поток 60 от вентилятора 42 может быть также использован для охлаждения конденсатора 30, преимущественно с использованием отдельного короба (не показан).The circulating
По мере диффузии воды через мембрану 61 некоторые загрязняющие вещества 8а могут накапливаться на внутренней поверхности мембраны 61. Со временем скорость диффузии может снижаться до уровня, при котором необходимо произвести очистку или замену мембраны 61.As water diffuses through the
В проведенном описании речь идет о полупроницаемой мембране 61, которая может иметь форму пластины, образующей часть стенки разделительной камеры. На фиг.6 и 7 показан предпочтительный вариант, в котором полупроницаемая мембрана выполнена в виде трубки 31. Эта трубка 31 имеет стенку, преимущественно образованную из полупроницаемого гигроскопического ионообменного мембранного материала. Было обнаружено, что мембраны в форме трубок, изготовленные из модифицированного тефлона (ТМ), подходят для данного применения и имеют достаточный срок службы для практического использования.In the description, we are talking about a
Следует иметь в виду, что абсорбционная камера 29 и конденсатор 30 находятся в зоне высокого давления компрессора 5, между первой ступенью 28 и второй ступенью 32. Давление в этой зоне составляет только около 200 фунтов на квадратный дюйм во время цикла сжатия. Следует иметь в виду, что такой уровень давления повышает эффективность осушения газа. Было обнаружено, что при таких уровнях давления полупроницаемая мембрана 61 в виде трубки может быть выведена наружу из зоны повышенного давления, если использовать надежные элементы соединения 57, обеспечивающие герметичное соединение между трубкой 31 и конденсаторной камерой 30. Такое построение особенно просто осуществить при использовании многоступенчатого компрессора.It should be borne in mind that the
Другие показанные на фиг.2 компоненты включают в себя входной фильтр 22, датчик высокого давления 24, клапан сброса давления 25, подключенный к вентиляционному отверстию 50, разрывной диск 35 в четвертой ступени 34 для сброса чрезмерного избыточного давления, последовательный отделяемый соединитель 36, соединительную горловина автомашины 38, датчик 39 утечки газа, датчик 40 воздушного потока и датчик 41 температуры окружающего воздуха.Other components shown in FIG. 2 include an
На фиг.8А и 8В показан вариант с двигателем постоянной скорости, в котором байпасная линия 60 или 60А открывается при срабатывании клапана 61, при поступлении сигнала от главного логического контроллера 46, во время регенерации. За счет этой байпасной линии газ очистки 13 может проходить через материал десиканта 7 и конденсатор 30 при предпочтительной скорости течения. Количество газа очистки 13, пропускаемого клапаном 61 через эту ветвь регенерации, зависит от средства ограничения потока, которое установлено таким образом, чтобы обеспечить максимальную эффективность процесса испарения и конденсации пара. Рециркулирующий газ 13 отводится во вторую ступень 32 через байпасную линию 60, или отводится в объем корпуса 14 через байпасную линию 60А, или же проходит через обе эти байпасные линии.On figa and 8B shows a variant with a constant speed motor, in which the
Вновь обратимся к рассмотрению фиг.2, на которой показано, что компрессор 5, двигатель 27 и схема 45 управления двигателем все расположены в корпусе 26 (если считать блок компрессора частью корпуса), который, в свою очередь, окружен внешней оболочкой 43. В соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения электронная схема 45 управления двигателем, которая подает ток на электрический двигатель 27, преимущественно находится полностью в объеме блока двигатель/компрессор. Такой герметичный объем создан при помощи того же самого металлического корпуса 26, который окружает детали двигателя и компрессора. Схема 45 управления двигателем расположена, в частности, в объеме продувки 14, полностью герметизированном внутри корпуса 26. Металлическая стенка корпуса 26 действует в качестве радиатора для отвода теплоты, выделяемой схемой 45 управления двигателем, и в качестве экрана для испускаемого электромагнитного излучения от схемы соединений между двигателем 27 и схемой 45 управления двигателем.Referring again to FIG. 2, it is shown that the
Как это показано на фиг.2, главный логический контроллер 46, получающий питание от источника питания 47, позволяет включать двигатель 27 и управлять его скоростью в варианте двигателя с переменной скоростью вращения через схему 45 управления двигателем. Сигналы между главным логическим контроллером 46 и схемой 45 управления двигателем проходят через герметичный вход 44 корпуса 26. Логика управления контроллера 46 посылает команды и принимает данные при помощи цифровых кодированных сигналов, передаваемых по оптическим волокнам. Это позволяет снизить до минимума протекание электрического тока во внутреннее пространство 14 полости металлического корпуса 26, которая содержит природный газ при небольшом повышенном давлении.As shown in figure 2, the
Несмотря на то, что были описаны специфические варианты осуществления изобретения, совершенно ясно, что они приведены только для примера и в изобретение специалистами в данной области могут быть внесены изменения и дополнения, которые не выходят однако за рамки формулы изобретения.Despite the fact that specific embodiments of the invention have been described, it is clear that they are given by way of example only and changes and additions may be made to the invention by experts in the field, which do not, however, go beyond the scope of the claims.
Claims (15)
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US10/265,096 US7011118B2 (en) | 2002-10-04 | 2002-10-04 | Residential compressor for refueling motor vehicles that operate on gaseous fuels |
US10/265,096 | 2002-10-04 | ||
CA2,440,255 | 2003-09-09 | ||
CA002440255A CA2440255A1 (en) | 2003-09-09 | 2003-09-09 | Gas compressor with drier and radio emission controls |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2005113866A RU2005113866A (en) | 2005-10-10 |
RU2336434C2 true RU2336434C2 (en) | 2008-10-20 |
Family
ID=32070534
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005113866/06A RU2336434C2 (en) | 2002-10-04 | 2003-10-06 | Gas compression system |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP1558365A2 (en) |
JP (1) | JP4499659B2 (en) |
AU (1) | AU2003273657A1 (en) |
BR (1) | BR0315044B1 (en) |
MX (1) | MXPA05003602A (en) |
RU (1) | RU2336434C2 (en) |
WO (1) | WO2004030794A2 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2014116260A1 (en) * | 2013-01-28 | 2014-07-31 | Gas Technology Energy Concepts Llc | Fueling module |
WO2020109846A1 (en) * | 2018-11-29 | 2020-06-04 | Хайджен, Сиа | Device for ensuring safe filling of a vehicle with lighter-than-air compressed gas fuel and method for filling a vehicle |
RU2799995C1 (en) * | 2019-06-13 | 2023-07-14 | Атлас Копко Эрпауэр, Намлозе Веннотсхап | Static dryer |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8167863B2 (en) * | 2006-10-16 | 2012-05-01 | Carefusion 303, Inc. | Vented vial adapter with filter for aerosol retention |
JP4952452B2 (en) * | 2007-09-04 | 2012-06-13 | トヨタ自動車株式会社 | Working gas circulation hydrogen engine |
US20190145677A1 (en) * | 2017-11-16 | 2019-05-16 | Multisorb Technologies, Inc. | Air-conditioning system with integrated sorbent body |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01176426A (en) * | 1987-06-29 | 1989-07-12 | Kobe Steel Ltd | Regeneration of dry dehumidifier and dry dehumidifier with regeneration air flow passage used as circulation path |
DE3873653D1 (en) * | 1987-07-23 | 1992-09-17 | Sulzer Ag | DEVICE FOR REFUELING A GAS FUEL TANK. |
NZ229839A (en) * | 1988-08-15 | 1992-01-29 | Sulzer Ag | Cng refueller with temperature and pressure cut-offs |
NZ242143A (en) * | 1991-05-30 | 1994-03-25 | Sulzer Ag | Apparatus for refuelling gas fuel tank; part of pressurised gas tank is load-bearing part for compressor housing |
CA2116089C (en) * | 1994-02-21 | 2004-05-04 | Fuelmaker Corporation | Method and apparatus for dewatering gas stream resulting in a clean water effluent |
BE1010132A3 (en) * | 1996-04-02 | 1998-01-06 | Atlas Copco Airpower Nv | Method and device for drying by a compressor compressed gas. |
US6221130B1 (en) * | 1999-08-09 | 2001-04-24 | Cooper Turbocompressor, Inc. | Method of compressing and drying a gas and apparatus for use therein |
US6220052B1 (en) * | 1999-08-17 | 2001-04-24 | Liberty Fuels, Inc. | Apparatus and method for liquefying natural gas for vehicular use |
BE1013389A3 (en) * | 2000-04-13 | 2001-12-04 | Atlas Copco Airpower Nv | Compressor installation with a dry device. |
-
2003
- 2003-10-06 MX MXPA05003602A patent/MXPA05003602A/en unknown
- 2003-10-06 AU AU2003273657A patent/AU2003273657A1/en not_active Abandoned
- 2003-10-06 EP EP03757569A patent/EP1558365A2/en not_active Withdrawn
- 2003-10-06 WO PCT/CA2003/001474 patent/WO2004030794A2/en active Application Filing
- 2003-10-06 RU RU2005113866/06A patent/RU2336434C2/en not_active IP Right Cessation
- 2003-10-06 JP JP2005500010A patent/JP4499659B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2003-10-06 BR BRPI0315044-5A patent/BR0315044B1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2014116260A1 (en) * | 2013-01-28 | 2014-07-31 | Gas Technology Energy Concepts Llc | Fueling module |
WO2020109846A1 (en) * | 2018-11-29 | 2020-06-04 | Хайджен, Сиа | Device for ensuring safe filling of a vehicle with lighter-than-air compressed gas fuel and method for filling a vehicle |
RU2799995C1 (en) * | 2019-06-13 | 2023-07-14 | Атлас Копко Эрпауэр, Намлозе Веннотсхап | Static dryer |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
BR0315044A (en) | 2005-09-06 |
AU2003273657A8 (en) | 2004-04-23 |
JP2006502374A (en) | 2006-01-19 |
WO2004030794A2 (en) | 2004-04-15 |
AU2003273657A1 (en) | 2004-04-23 |
WO2004030794A3 (en) | 2004-06-17 |
MXPA05003602A (en) | 2006-04-05 |
JP4499659B2 (en) | 2010-07-07 |
EP1558365A2 (en) | 2005-08-03 |
BR0315044B1 (en) | 2011-08-23 |
RU2005113866A (en) | 2005-10-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6843836B2 (en) | Integrated compressor drier apparatus | |
US5632802A (en) | Apparatus and method of regenerating adsorbers for drying air | |
KR101250769B1 (en) | Hybrid air conditioning system | |
RU2516636C2 (en) | Gas drier | |
CN1720090B (en) | Compressor | |
US20060144226A1 (en) | Method and device for discharging and dehumidifying air in a cooking area | |
RU2336434C2 (en) | Gas compression system | |
US8016570B2 (en) | Gas compressor with drier and radio emission controls | |
JP3970731B2 (en) | Drying system | |
RU2733843C1 (en) | Device and method of wet compressed gas drying and compressor plant containing such device | |
JPH11343976A (en) | Oil separating system | |
CA2500915C (en) | Gas compressor with drier and radio emission controls | |
JP2004181373A (en) | Air dryer | |
JP7222643B2 (en) | Structure of drain processing part of oil-refrigerated compressor | |
KR20210086563A (en) | Freeze-Dryer comprising Plurality of Vacuum Pump And Method of Controlling the Same | |
JP6203506B2 (en) | Exhaust mist capture device for air dryer equipment | |
JP2008514390A (en) | Liquid regeneration unit including a filter unit and a heating unit | |
RU2190458C1 (en) | Plant for adsorption drying of gases | |
KR200336292Y1 (en) | dehumidifier for air compressor | |
JP2003154355A (en) | Device for treating drain and oil cooled type air compressor | |
CN108917022A (en) | It is a kind of to recycle the air purifier that dries | |
RU2200680C2 (en) | Vehicle air supply system | |
JPH1030566A (en) | Air compressor and pre-processing air dryer | |
KR100773500B1 (en) | High efficiency air-water separation apparatus of wet air purifiers using of cooling system with the function of thermostats | |
KR101967891B1 (en) | Cooling tower capable for white smoke eliminating |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20110530 |
|
PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20110707 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20121007 |