RU2347133C1

RU2347133C1 - Thermal compressor (versions)

Info

Publication number: RU2347133C1
Application number: RU2007117662/06A
Authority: RU
Inventors: Владимир Иванович Гореликов (RU); Владимир Иванович Гореликов; Виктор Никитович Банин (RU); Виктор Никитович Банин
Original assignee: Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева"
Priority date: 2007-05-11
Filing date: 2007-05-11
Publication date: 2009-02-20
Also published as: RU2007117662A

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: invention relates to designing and operation of thermal compressors. The proposed thermal compressor comprises a high-pressure gas source with at least one compressor connected thereto, a device intended for thermocycling of the compressors and a heater. The compressors represent the cylinders-compressors, while the thermocycling device represents a thermally insulated vessel filled with a heat carrier and furnished with a heat exchanger and a fluid flow formation device, all previously mentioned components being arranged inside the said vessel in the heat carrier medium. Note that the said heat exchanger inlet communicates with the frost source, while its outlet communicates with atmosphere. Note also that, in compliance with the first version, the heater represents an electrical heater accommodated in a tight casing on the aforesaid part of the vessel. In compliance with the second version, the heater represents a jacket with circulating heat carrier attached onto the vessel casing under thermal insulation. In compliance with the third version the heater represents a jacket made from carbon fabric connected to power supply and attached on the vessel outer surface under thermal insulation.

EFFECT: high purity of gases pumped into consumers' cylinders and higher efficiency.

3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к холодильной технике, а точнее к области проектирования и эксплуатации компрессионных термических установок и устройств (термокомпрессоров), используемых, например, при заполнении газом баллонов высокого давления с соблюдением высоких требований по чистоте как закачиваемого газа, так и внутренних объемов и поверхностей заправляемой системы.The invention relates to refrigeration, and more specifically to the field of design and operation of compression thermal units and devices (thermocompressors) used, for example, when filling high pressure cylinders with gas in compliance with high requirements for the purity of both the injected gas and the internal volumes and surfaces of the refueling system .

Принцип работы компрессионного термического устройства широко известен. Основу его составляет емкость (баллон-компрессор), которую вначале охлаждают, желательно до температуры конденсации газа, и заполняют ее газом из стендовых баллонов. Затем стендовые баллоны отсекают, емкость нагревают, давление газа в ней растет, и он перекачивается в заправляемую емкость. Таких циклов всасывания - нагнетания совершается столько, сколько необходимо для достижения заданного давления в заправляемой емкости.The principle of operation of a compression thermal device is widely known. It is based on a container (cylinder compressor), which is first cooled, preferably to a gas condensation temperature, and filled with gas from bench cylinders. Then the bench cylinders are cut off, the container is heated, the gas pressure in it increases, and it is pumped into the refueling tank. There are as many such suction-discharge cycles as necessary to achieve a given pressure in the refueling tank.

Известны компрессионные устройства каскадных холодильных установок (см., например, авторское свидетельство СССР №1826669, МКИ F25B 7/00 от 20.03.1989 г.), содержащих несколько компрессионных устройств, испарители, теплообменники, газовые баллоны. Сжатие и подачу газа здесь осуществляют, используя компрессоры. Серьезным недостатком каскадных установок являются их сложность и громоздкость (большое количество компрессоров, испарителей, теплообменников).Compression devices of cascade refrigeration units are known (see, for example, USSR author's certificate No. 1826669, MKI F25B 7/00 of 03/20/1989) containing several compression devices, evaporators, heat exchangers, gas cylinders. Compression and gas supply are carried out using compressors. A serious drawback of cascade plants is their complexity and cumbersomeness (a large number of compressors, evaporators, heat exchangers).

Известно также компрессионное термическое устройство (см., например, патент RU 2044232, F25B 1/00 от 05.06.1991 г.), выбранное в качестве прототипа и содержащее источник высокого давления газа с подключенным к нему одним или более баллонами и устройство для термостатирования баллонов. Это устройство содержит компрессор, обеспечивающий сжатие и подачу газа. Однако механизмы компрессора содержат вращающиеся и перемещающиеся узлы и детали, требующие наличия смазки, что не исключает возможности загрязнения перекачиваемого газа.A compression thermal device is also known (see, for example, patent RU 2044232, F25B 1/00 dated 06/05/1991), selected as a prototype and containing a high pressure gas source with one or more cylinders connected to it and a device for temperature control of cylinders . This device comprises a compressor for compressing and supplying gas. However, the compressor mechanisms contain rotating and moving units and parts requiring lubrication, which does not exclude the possibility of contamination of the pumped gas.

Общими недостатками аналога и прототипа являются невозможность обеспечения высокой чистоты заканчиваемого газа в баллоны потребителя и низкая эффективность устройства.Common disadvantages of the analogue and prototype are the inability to ensure high purity of the gas being finished in consumer cylinders and the low efficiency of the device.

Задачей настоящего изобретения является создание такого компрессионного термического устройства, которое обеспечивало бы высокую чистоту закачиваемого газа в баллоны потребителя и повышение эффективности.The present invention is the creation of such a compression thermal device, which would ensure high purity of the injected gas into consumer cylinders and increase efficiency.

Технический результат по первому варианту достигается тем, что в компрессионном термическом устройстве, содержащем источник высокого давления газа с подключенным(и) к нему компрессором(ами), устройство для термоциклирования компрессоров и нагреватель, в отличие от известного компрессоры выполнены в виде баллонов-компрессоров, а устройство для термоциклирования выполнено в виде заполненной теплоносителем теплоизолированной емкости, снабженной теплообменником и устройством формирования потока жидкости, причем теплообменник, устройство формирования потока жидкости и баллоны-компрессоры расположены внутри емкости в среде теплоносителя, и теплообменник сообщен на входе с источником холода, а на выходе - с атмосферой, при этом нагреватель выполнен в виде электрического обогревателя и расположен в герметичном кожухе на донной части емкости.The technical result according to the first embodiment is achieved by the fact that in a compression thermal device containing a high-pressure gas source with connected compressor (s) to it, a device for thermal cycling of compressors and a heater, in contrast to the known compressors are made in the form of compressor cylinders, and the device for thermal cycling is made in the form of a thermally insulated tank filled with a coolant, equipped with a heat exchanger and a device for forming a fluid flow, moreover, the heat exchanger The liquid flow formation and compressor cylinders are located inside the tank in the coolant medium, and the heat exchanger is connected to the cold source at the inlet and to the atmosphere at the outlet, while the heater is made in the form of an electric heater and is located in a sealed casing on the bottom of the tank.

Технический результат по второму варианту достигается тем, что в компрессионном термическом устройстве, содержащем источник высокого давления газа с подключенным(и) к нему компрессором(ами), устройство для термоциклирования компрессоров и нагреватель, в отличие от известного компрессоры выполнены в виде баллонов-компрессоров, а устройство для термоциклирования выполнено в виде заполненной теплоносителем теплоизолированной емкости, снабженной теплообменником и устройством формирования потока жидкости, причем теплообменник, устройство формирования потока жидкости и баллоны-компрессоры расположены внутри емкости в среде теплоносителя, и теплообменник сообщен на входе с источником холода, а на выходе - с атмосферой, при этом нагреватель выполнен в виде рубашки с циркулирующим теплоносителем, закрепленной на корпусе емкости под теплоизоляцией.The technical result of the second embodiment is achieved by the fact that in a compression thermal device containing a high-pressure gas source with connected compressor (s) to it, a device for thermal cycling of compressors and a heater, unlike the known compressor, are made in the form of compressor cylinders, and the device for thermal cycling is made in the form of a thermally insulated tank filled with a coolant, equipped with a heat exchanger and a device for forming a fluid flow, moreover, the heat exchanger For the formation of the fluid flow and the compressor cylinders are located inside the tank in the coolant medium, and the heat exchanger is communicated at the inlet with a cold source, and at the outlet with the atmosphere, while the heater is made in the form of a jacket with a circulating coolant fixed to the tank body under thermal insulation.

Технический результат по третьему варианту достигается тем, что в компрессионном термическом устройстве, содержащем источник высокого давления газа с подключенным(и) к нему компрессором(ами), устройство для термоциклирования компрессоров и нагреватель, в отличие от известного компрессоры выполнены в виде баллонов-компрессоров, а устройство для термоциклирования выполнено в виде заполненной теплоносителем теплоизолированной емкости, снабженной теплообменником и устройством формирования потока жидкости, причем теплообменник, устройство формирования потока жидкости и баллоны-компрессоры расположены внутри емкости в среде теплоносителя, и теплообменник сообщен на входе с источником холода, а на выходе - с атмосферой, при этом нагреватель выполнен в виде рубашки из угольной ткани, подключенной к источнику электропитания и закрепленной на внешней поверхности корпуса емкости под теплоизоляцией.The technical result according to the third embodiment is achieved by the fact that in a compression thermal device containing a high-pressure gas source with connected compressor (s) to it, a device for thermal cycling of compressors and a heater, in contrast to the known compressors are made in the form of compressor cylinders, and the device for thermal cycling is made in the form of a thermally insulated tank filled with a coolant, equipped with a heat exchanger and a device for forming a fluid flow, moreover, a heat exchanger, a device For the formation of a fluid flow and compressor cylinders are located inside the tank in the coolant medium, and the heat exchanger communicates at the inlet with a cold source, and at the outlet with the atmosphere, while the heater is made in the form of a jacket made of carbon cloth connected to a power source and fixed to an external the surface of the container body under thermal insulation.

Технический результат достигается за счет того, что компрессионное термическое устройство использует принцип термоциклирования баллона-компрессора, заполняемого газом, а устройство для термоциклирования баллонов-компрессоров выполнено в виде теплоизолированной емкости, заполненной теплоносителем. В среде теплоносителя расположены теплообменник, элемент формирования потока жидкости и баллоны-компрессоры. Теплообменник подключен к источнику холода, а нагреватель, выполненный в виде рубашки с прокачкой теплоносителя, в качестве которого может быть применена горячая вода, используется при наличии источника с горячим теплоносителем, например, на стенде, снабженном системой отопления помещения, от которой подают горячую воду, подключив рубашку емкости к системе отопления. Использование сопутствующей системы отопления помещения позволит исключить потребление электроэнергии на обогрев емкости, при этом, исключив пожароопасность, например, при применении в качестве заполняемого емкость теплоносителя - этилового спирта, а также повысив экономичность.The technical result is achieved due to the fact that the compression thermal device uses the principle of thermal cycling of the compressor cylinder filled with gas, and the device for the thermal cycling of compressor cylinders is made in the form of a thermally insulated container filled with coolant. A heat exchanger, an element for forming a fluid flow, and cylinder compressors are located in the medium of the coolant. The heat exchanger is connected to a source of cold, and the heater, made in the form of a jacket with pumping coolant, which can be used as hot water, is used if there is a source with hot coolant, for example, on a stand equipped with a heating system for the room from which hot water is supplied, by connecting the jacket of the tank to the heating system. The use of an accompanying room heating system will eliminate the energy consumption for heating the tank, while eliminating the fire hazard, for example, when using heat-transfer agent - ethyl alcohol as the tank being filled, as well as increasing efficiency.

Вариант с электронагревателем используют при отсутствии сопутствующего источника горячего теплоносителя, например в условиях заправки ксеноном баллонов потребителя непосредственно на технической позиции, где есть только источник электроэнергии, например передвижная электростанция. В данном случае в устройстве для термоциклирования баллонов-компрессоров применяют емкость, снабженную электронагревателем, выполненным, например, в виде электрокипятильника (или набора электрокипятильников), погруженного(ых) или прикрепленного(ых) к донной части емкости. Такой вариант нагревателя позволяет регулировать температуру нагрева теплоносителя в емкости и погруженных в теплоноситель баллонов-компрессоров в разных интервалах температур.The option with an electric heater is used in the absence of an accompanying source of hot coolant, for example, when xenon refills consumer cylinders directly at a technical position, where there is only an electric power source, for example a mobile power station. In this case, a container equipped with an electric heater, made, for example, in the form of an electric boiler (or a set of electric boiler), immersed (s) or attached to the bottom of the tank, is used in the device for thermal cycling of compressor cylinders. This version of the heater allows you to adjust the heating temperature of the coolant in the tank and cylinder-compressors immersed in the coolant in different temperature ranges.

Вариант нагревателя в виде рубашки из угольной ткани, подключенной к источнику тока, позволяет обеспечить равномерный нагрев по всей поверхности емкости, более экономичен и менее инерционен при разогреве теплоносителя в емкости, что повышает эффективность его использования по сравнению с электронагревателем по второму варианту, обеспечивающим местный нагрев, за счет возможности обогрева внешней поверхности емкости, а также упрощает конструкцию изделия.The option of a heater in the form of a shirt made of carbon cloth connected to a current source allows for uniform heating over the entire surface of the tank, is more economical and less inertia when heating the coolant in the tank, which increases its efficiency compared to the electric heater according to the second option, providing local heating , due to the possibility of heating the outer surface of the tank, and also simplifies the design of the product.

Предлагаемое техническое решение позволяет обеспечить высокую чистоту закачиваемого газа в баллоны потребителя и повысить эффективность устройства, что подтверждено испытаниями опытных образцов, изготовленных с использованием предлагаемого технического решения.The proposed technical solution allows to ensure high purity of the injected gas into consumer cylinders and increase the efficiency of the device, which is confirmed by tests of prototypes made using the proposed technical solution.

Использование предлагаемого компрессионного термического устройства, например, при заправке устанавливаемых на космических аппаратах баллонов ксеноном, который применяется в качестве рабочего компонента в электрореактивных двигателях на космических летательных аппаратах типа «Ямал», «Белка» и др., позволит дать значительный экономический эффект за счет обеспечения высокой чистоты закачиваемого ксенона в бортовые штатные баллоны и повышения эффективности устройства.The use of the proposed compression thermal device, for example, when refueling xenon cylinders installed on spacecraft, which is used as a working component in electric propulsion engines on Yamal, Belka, and other spacecraft, will provide a significant economic effect by providing high purity of injected xenon in the on-board standard cylinders and increase the efficiency of the device.

Сущность изобретения поясняется чертежами:The invention is illustrated by drawings:

фиг.1 - общий вид компрессионного термического устройства с расположением и креплением нагревателя на корпусе емкости (первый вариант);figure 1 is a General view of a compression thermal device with the location and mounting of the heater on the tank body (first option);

фиг.2 - узел расположения и крепления нагревателя на корпусе емкости (второй вариант);figure 2 - the location and mounting of the heater on the tank body (second option);

фиг.3 - узел расположения и крепления нагревателя на корпусе емкости (третий вариант).figure 3 - the location and mounting of the heater on the tank body (third option).

Компрессионное термическое устройство состоит из следующих основных узлов и агрегатов: источника высокого давления газа 1, например стендовых баллонов высокого давления, с подключенными к нему одним или несколькими баллонами-компрессорами 2, и устройства для термоциклирования 3 баллонов-компрессоров. Устройство для термоциклирования 3 баллонов-компрессоров выполнено в виде заполненной теплоносителем 4, например этиловым спиртом, теплоизолированной емкости 5, снабженной теплообменником 6, мешалкой 7, выполненной, например, в виде шнека погружного типа, установленного вертикально в центре, и нагревателем 8. Теплообменник 6, мешалка 7 и баллоны-компрессоры 2 расположены внутри емкости 5 в среде теплоносителя 4. Теплообменник 6 посредством теплоизолированного трубопровода с вентилем 21 сообщен на входе 9 с источником холода 10, например с сосудом Дьюара, заполненным жидким азотом, а на выходе 11 с атмосферой.A compression thermal device consists of the following main units and assemblies: a high pressure gas source 1, for example, high pressure bench cylinders with one or more compressor cylinders 2 connected to it, and devices for thermal cycling 3 compressor cylinders. A device for thermocycling 3 compressor cylinders is made in the form of a heat carrier 4, for example ethyl alcohol, a thermally insulated tank 5, equipped with a heat exchanger 6, a stirrer 7, made, for example, in the form of an immersion screw installed vertically in the center, and a heater 8. Heat exchanger 6 , the mixer 7 and the compressor cylinders 2 are located inside the tank 5 in the medium of the coolant 4. The heat exchanger 6 through the insulated pipe with valve 21 is communicated at the inlet 9 with a source of cold 10, for example from a vessel m dewar filled with liquid nitrogen, and the outlet 11 to the atmosphere.

По первому варианту (см. фиг.1) нагреватель 8 выполнен в виде электрического обогревателя, например электроплитки-конфорки, размещенной в герметичном корпусе, или стандартного кипятильника, расположенного на донной части 12 емкости 5.According to the first embodiment (see Fig. 1), the heater 8 is made in the form of an electric heater, for example, a hot plate, located in a sealed enclosure, or a standard boiler, located on the bottom 12 of the tank 5.

По второму варианту (см. фиг.2) нагреватель 8 выполнен в виде рубашки 13 с циркулирующим (прокачиваемым) в ней теплоносителем, например этиловым спиртом, подогретым до 100°С. Рубашка 13 может быть выполнена в виде кольцеобразной емкости с внутренними спиральными перегородками 14, образующими спиральные каналы вокруг емкости 5 для прокачки теплоносителя. Такую рубашку выполняют за одно целое с корпусом 15 емкости 5.According to the second option (see figure 2), the heater 8 is made in the form of a jacket 13 with a coolant circulating (pumped) in it, for example ethanol, heated to 100 ° C. The shirt 13 can be made in the form of an annular tank with internal spiral partitions 14 forming spiral channels around the tank 5 for pumping coolant. Such a shirt is performed in one piece with the housing 15 of the tank 5.

По третьему варианту (см. фиг.3) нагреватель 8 выполнен в виде рубашки 16 из угольной ткани, в качестве которой используют ткань ТУ 1916-155-05763346-95. Нагреватель 8 из угольной ткани подключен к источнику электропитания и закреплен на внешней поверхности корпуса 15 емкости 5.According to the third option (see figure 3), the heater 8 is made in the form of a shirt 16 of coal fabric, which is used as a fabric TU 1916-155-05763346-95. The carbon fabric heater 8 is connected to a power source and mounted on the outer surface of the housing 15 of the container 5.

В качестве теплообменника 6 используют, например, высокоэффективный змеевик с бифилярной намоткой, изготовленный из оребренной или гладкой трубки, а в качестве тепла изоляции 17, размещенной снаружи емкости 5, используют, например, пенопласт марки ПСБ или рипор, при этом нагреватель 8 расположен под теплоизоляцией 17 - между корпусом 15 емкости 5 и теплоизоляцией 17, кроме первого варианта, когда нагреватель 8 может быть выполнен в виде стандартного кипятильника, погруженного в теплоноситель 4 и расположенного в герметичном кожухе, преимущественно на донной части 12 емкости 5. Баллоны-компрессоры 2 подключены к стендовым баллонам 1 посредством трубопровода с вентилем 18, а к баллонам потребителя 20 подключены посредством трубопровода с вентилем 19. Сосуд Дьюара 10 снабжен предохранительным клапаном 22.As a heat exchanger 6, for example, a high-efficiency coil with bifilar winding made of a finned or smooth tube is used, and for the heat of insulation 17 placed outside the tank 5, for example, foam plastic of the PSB brand or ripor is used, while the heater 8 is located under the thermal insulation 17 - between the housing 15 of the tank 5 and the insulation 17, except for the first option, when the heater 8 can be made in the form of a standard boiler immersed in the coolant 4 and located in a sealed casing, the advantage but on the bottom portion 12 of the container 5. compressors cylinders 2 cylinders are connected to the bench 1 by means of conduit 18 with a valve and a consumer cylinders 20 are connected via a conduit with a valve 19. The Dewar vessel 10 is provided with a safety valve 22.

Работает компрессионное термическое устройство следующим образом.The compression thermal device operates as follows.

Для закачки (заправки) газа, например ксенона, в баллоны потребителя 20, устанавливаемые на борту космических летательных аппаратов типа «Ямал», используют компрессионное термическое устройство, в котором необходимое для заправки давление ксенона достигается в баллоне-компрессоре 2 по изохорическому процессу. Необходимость применения данного устройства, использующего принцип термокомпрессора, объясняется требованиями по чистоте как самого ксенона, так и внутренних объемов и поверхностей заправляемой системы.To inject (refuel) gas, such as xenon, into consumer cylinders 20 installed on board Yamal type spacecraft, a compression thermal device is used in which the xenon pressure necessary for refueling is achieved in the cylinder-compressor 2 by an isochoric process. The necessity of using this device using the principle of a thermal compressor is explained by the requirements for the purity of both xenon itself and the internal volumes and surfaces of the refueling system.

Ксенон - газ, имеющий наибольший удельный вес 5,85 кг/м по ГОСТ 10219-77, на космических летательных аппаратах используют в качестве рабочего компонента в электрореактивных двигателях и по техническим условиям в ксеноне должно быть кислорода не более 6·10^-6, а водяных паров не более 6·10^-6 объемных долей, и тем более недопустимо загрязнение ксенона парами масла (смазки), используемого для смазки механических компрессоров (поршневых, турбинных и даже мембранных), особенно, если учесть очень высокую стоимость ксенона.Xenon is a gas having the largest specific gravity of 5.85 kg / m according to GOST 10219-77; on spacecraft, they are used as a working component in electric propulsion engines and, according to technical conditions, xenon should have no more than 6 · 10 ^-6 oxygen, and water vapor not more than 6 · 10 ^-6 volume fractions, and the more unacceptable is the pollution of xenon with oil vapor (grease) used to lubricate mechanical compressors (reciprocating, turbine and even membrane), especially considering the very high cost of xenon.

Перед заправкой ксеноном штатных баллонов потребителя 20 производят очистку заправляемой системы, включая баллоны-компрессоры 2 и баллоны потребителя 20, для чего используют процесс вакуумирования с последующим наддувом сухим ксеноном.Before refueling with xenon regular consumer 20 cylinders, the refueling system is cleaned, including compressor cylinders 2 and consumer 20 cylinders, for which the vacuum process is used, followed by pressurization with dry xenon.

Заправку (закачку) баллонов потребителя 20 ксеноном осуществляют следующим образом: для ускорения процесса теплообмена между теплоносителем 4 и баллонами-компрессорами 2 включают мешалку 7, открывают вентиль 21 и из сосуда Дьюара 10 жидкий азот пропускают через теплообменник 6 с дренажом паров азота в атмосферу, при этом, охлаждая теплоноситель 4 до температуры порядка -80°С, производят захолаживание баллонов-компрессоров 2, после чего открывают вентиль 18 и заполняют ксеноном баллоны-компрессоры 2 от стендового баллона 1, имеющего давление порядка 20 кг/см². При охлаждении баллонов-компрессоров 2 происходит всасывание ксенона из стендового баллона 1 за счет конденсации ксенона в баллонах-компрессорах 2. После заполнения баллонов-компрессоров 2 ксеноном закрывают вентили 18 и 21 и включают нагреватель 8, разогревая теплоноситель 4 до температуры порядка +90°С, при этом открывают вентиль 19 и производят заправку баллонов потребителя 20 ксеноном. При нагревании баллонов-компрессоров 2 идет закачивание (процесс нагнетания) ксенона в баллоны потребителя 20 за счет испарения в баллонах-компрессорах 2 ксенона, сконденсированного при всасывании (давление ксенона в баллонах-компрессорах 2 растет за счет нагрева).Refueling (injection) of consumer cylinders 20 with xenon is carried out as follows: to accelerate the heat transfer process between heat carrier 4 and compressor cylinders 2, include a stirrer 7, open valve 21, and from nitrogen Dewar 10, liquid nitrogen is passed through heat exchanger 6 with drainage of nitrogen vapor into the atmosphere, this, cooling the coolant 4 to a temperature of about -80 ° C, perform cooling of the compressor cylinders 2, then open the valve 18 and fill the compressor cylinders 2 with xenon from the bench cylinder 1 having pore pressure dca 20 kg / cm ² . When cooling the compressor cylinders 2, xenon is sucked from the bench cylinder 1 due to the condensation of xenon in the compressor cylinders 2. After filling the compressor cylinders 2 with xenon, close valves 18 and 21 and turn on heater 8, warming the coolant 4 to a temperature of about + 90 ° С while opening the valve 19 and refueling consumer cylinders 20 with xenon. When heating the compressor cylinders 2, xenon is pumped (injection process) into consumer cylinders 20 due to the evaporation of xenon condensed during absorption in the compressor cylinders 2 (the xenon pressure in the compressor cylinders 2 increases due to heating).

Таких циклов всасывания - нагнетания совершается столько, сколько необходимо для закачки ксенона в баллоны потребителя 20 до заданного давления при температуре окружающей среды. Выполнение устройства для термоциклирования 3 баллонов-компрессоров с нагревателем 8 в виде электрического обогревателя, расположенного на донной части 12 емкости 5 (по первому варианту, см. фиг.1), например конфорки для электроплиты типа ЭКЧ - 220, 2 кВт, размещенной в герметичном корпусе (кожухе) (для исключения образования конденсата на электронагревательном элементе) и закрепленной на донной части 12 емкости 5 с тепловым контактом, обеспечивает компактность, простоту в изготовлении и повышает эффективность нагрева теплоносителя 4, а в сочетании с перемешиванием последнего посредством мешалки 7 обеспечивает эффективный теплообмен с баллонами-компрессорами 2, что ускоряет процесс их нагрева.There are as many such suction-discharge cycles as necessary to pump xenon into consumer cylinders 20 to a predetermined pressure at ambient temperature. The implementation of the device for thermocycling 3 compressor cylinders with a heater 8 in the form of an electric heater located on the bottom 12 of the tank 5 (according to the first embodiment, see figure 1), for example, burners for an electric cooker type ECC - 220, 2 kW, placed in a sealed the housing (casing) (to prevent the formation of condensate on the electric heating element) and the tank 5 with a thermal contact fixed to the bottom 12 provides compactness, ease of manufacture and increases the efficiency of heating of the coolant 4, and in combination uu last with stirring by the stirrer 7 provides an efficient heat exchange with the cylinders 2-compressor, which accelerates the process of heating.

Выполнение устройства для термоциклирования 3 баллонов-компрессоров с нагревателем 8 в виде рубашки с циркулирующим теплоносителем, закрепленной на корпусе 15 емкости 5 (по второму варианту, см. фиг.2), например в виде кольцеобразной емкости, внутренними спиральными перегородками 14, образующими спиралеобразные каналы вокруг корпуса 15 емкости 5 для прокачки теплоносителя, подогретого до 100°С, обеспечивает экономичность и повышает эффективность нагрева теплоносителя 4, а в сочетании с перемешиванием последнего посредством мешалки 7 обеспечивает эффективный теплообмен с баллонами-компрессорами 2, что ускоряет процесс их нагрева. Выполнение устройства для термоциклирования 3 баллонов-компрессоров с нагревателем 8 в виде рубашки из угольной ткани, подключенной к источнику электропитания и закрепленной на внешней поверхности корпуса 15 емкости 5 (по третьему варианту, см. фиг.3), например из углеродной ткани ТУ 1916-155-05763346-95, обеспечивает компактность, простоту в изготовлении и повышает эффективность нагрева теплоносителя 4 через эффективность нагрева теплоносителя 4 через стенку корпуса 15 емкости 5, обогреваемую по всей поверхности рубашкой (электронагревателем) 8, а в сочетании с перемешиванием теплоносителя 4 посредством мешалки 7 обеспечивается эффективный теплообмен с баллонами-компрессорами 2, что ускоряет процесс их нагрева.The implementation of the device for thermal cycling 3 compressor cylinders with a heater 8 in the form of a jacket with a circulating coolant, mounted on the housing 15 of the tank 5 (according to the second embodiment, see figure 2), for example in the form of an annular tank, internal spiral partitions 14 forming spiral channels around the housing 15 of the tank 5 for pumping the coolant, heated to 100 ° C, provides efficiency and increases the heating efficiency of the coolant 4, and in combination with mixing the latter by means of a mixer 7 provide AET efficient heat transfer cylinders, compressors 2, which speeds up the process of heating. The implementation of the device for thermal cycling 3 compressor cylinders with a heater 8 in the form of a shirt made of carbon cloth connected to a power source and mounted on the outer surface of the housing 15 of the tank 5 (according to the third option, see figure 3), for example, from carbon fabric TU 1916- 155-05763346-95, provides compactness, ease of manufacture and increases the efficiency of heating the coolant 4 through the heating efficiency of the coolant 4 through the wall of the housing 15 of the tank 5, heated over the entire surface by a jacket (electric heater) 8, and in By combining the coolant 4 with the mixer through the mixer 7, efficient heat exchange with the compressor cylinders 2 is ensured, which speeds up the process of heating them.

Таким образом, все три варианта компрессионного термического устройства имеют оригинальные исполнения, как конструкции устройства для термоциклирования 3 с нагревателями 8, так и их работы при термоциклировании баллонов-компрессоров 2, при этом обеспечивается заполнение (заправка) баллонов потребителя 20 газом высокой чистоты до необходимого (заданного) давления, что выполняет поставленную задачу.Thus, all three variants of the compression thermal device have original designs, both the design of the device for thermal cycling 3 with heaters 8, and their work during thermal cycling of compressor cylinders 2, while filling (filling) consumer cylinders 20 with high-purity gas to the required ( preset) pressure, which performs the task.

Claims

1. Compression thermal device containing a high pressure gas source with connected compressor (s), a device for thermal cycling of compressors and a heater, characterized in that the compressors are in the form of compressor cylinders, and the thermal cycling device is filled a heat carrier of a heat-insulated tank equipped with a heat exchanger and a device for forming a fluid flow, moreover, the heat exchanger, the device for forming a fluid flow and compressor cylinders are located They are inside the tank in the coolant medium, and the heat exchanger is communicated at the inlet with the cold source and at the outlet with the atmosphere, and the heater is made in the form of an electric heater and is located in a sealed casing on the bottom of the tank.

2. Compression thermal device containing a high pressure gas source with connected compressor (s), a device for thermal cycling of compressors and a heater, characterized in that the compressors are made in the form of compressor cylinders, and the thermal cycling device is filled a heat carrier of a heat-insulated tank equipped with a heat exchanger and a device for forming a fluid flow, moreover, the heat exchanger, the device for forming a fluid flow and compressor cylinders are located They are inside the tank in the coolant medium, and the heat exchanger is communicated at the inlet with the source of cold, and at the outlet with the atmosphere, and the heater is made in the form of a jacket with a circulating coolant fixed to the tank body under thermal insulation.

3. Compression thermal device containing a high pressure gas source with connected compressor (s), a device for thermal cycling of compressors and a heater, characterized in that the compressors are made in the form of compressor cylinders, and the thermal cycling device is filled a heat carrier of a heat-insulated tank equipped with a heat exchanger and a device for forming a fluid flow, moreover, the heat exchanger, the device for forming a fluid flow and compressor cylinders are located They are inside the tank in the coolant medium, and the heat exchanger is communicated at the inlet with a cold source, and at the outlet with the atmosphere, while the heater is made in the form of a carbon fabric jacket connected to a power source and mounted on the outer surface of the tank body under thermal insulation.