волновой детандер-компрессор

Формула изобретения

Волновой детандер-компрессор, содержащий корпус с установленным внутри него на валу ротором с энергообменными каналами, соединяющимися при вращении ротора с патрубками подвода и отвода газа через сопла подвода, и диффузоры отвода газа соответствующих газораспределителей, отличающийся тем, что корпус выполнен в виде статора с электрической обмоткой, ротор с энергообменными каналами снабжен короткозамкнутой обмоткой, стержни которой расположены между наружной поверхностью ротора и его энергообменными каналами.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к волновым детандерам-компрессорам и может быть использовано в компрессионных системах и установках, в которых применяются расширительные машины.

Наиболее близким аналогом к предлагаемому устройству является волновой детандер-компрессор, содержащий корпус с установленным внутри него на валу ротором с энергообменными каналами, соединяющимися при вращении ротора с патрубками подвода и отвода газа через сопла подвода и диффузоры отвода газа соответствующих газораспределителей, при этом ротор приводится в действие электродвигателем через магнитные полумуфты, между которыми установлен распределительный колпак, обеспечивающий герметичность устройства (см. Бобров Д.М. и др. Вклад ВНИИГАЗа в создание и совершенствование расширительных холодильных машин с волновым рабочим процессом, кн. Этапы развития газоперерабатывающей подотрасли. М., 1998, с.183-198).

Недостатком данного устройства является сложность конструкции, заключающаяся в соединении вала ротора с электродвигателем через муфту и необходимости разделительного колпака для обеспечения герметичности волнового детандера-компрессора.

Задачей данного технического решения является упрощение конструкции волнового детандера-компрессора.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в волновом детандере-компрессоре, содержащем корпус с установленным внутри него на валу ротором с энергообменными каналами, соединяющимися при вращении ротора с патрубками подвода и отвода газа через сопла подвода и диффузоры отвода газа соответствующих газораспределителей, корпус выполнен в виде статора с электрической обмоткой, ротор с энергообменными каналами снабжен короткозамкнутой обмоткой, стержни которой расположены между наружной поверхностью ротора и его энергообменными каналами.

На фиг.1 изображен продольный разрез волнового детандера-компрессора, а на фиг.2 - его поперечный разрез (по линии А-А).

Волновой детандер-компрессор содержит корпус 1, выполненный в виде статора с электрической обмоткой 2, и установленный внутри корпуса 1 на валу 3 ротор 4. Ротор снабжен короткозамкнутой обмоткой, стержни 5 которой размещены в теле ротора 4 и замкнуты с двух сторон кольцами 6. В теле ротора 4 выполнены энергообменные каналы 7, оси которых параллельны оси ротора 4. Вал 3 ротора 4 расположен в подшипниках 8, размещенных в соответствующих полостях газораспределителей 9, которые содержат сопла 10 подвода и диффузоры 11 отвода газа. Газораспределители 9 укреплены между корпусом 1 и первой крышкой 12 с патрубками подвода 13 и отвода 14 газа, предназначенными для активного газа, и второй крышкой 12 с патрубками подвода 15 и отвода 16 газа - для пассивного газа. Корпус 1, газораспределители 9 и крышки 12 стягиваются между собой с помощью шпилек 17, проходящих через сквозные отверстия в обеих крышках, обоих газораспределителях и корпусе.

Волновой детандер-компрессор работает следующим образом. При подаче электрического тока в электрическую обмотку 2, расположенную в корпусе 1, представляющем собой статор, возникает вращающееся магнитное поле, которое, взаимодействуя с короткозамкнутой обмоткой ротора 4, наводит в ней ЭДС. При этом в стержнях 5 обмотки ротора 4 появляются токи. В результате взаимодействия этих токов с вращающимся магнитным полем на роторе 4 возникают электромагнитные силы, результирующая сила которых создает электромагнитный вращающий момент. Вследствие этого ротор 4 приходит во вращение с определенной частотой в сторону вращения поля статора. Эксперименты показали, что в оптимальном режиме установленный на валу 3 ротор 4 вращается с частотой, значение которой находится в диапазоне от 2500 об/мин до 6000 об/мин.

При вращении ротора 4 в энергообменные каналы 7 через патрубки крышек 12 и газораспределители 9 в определенной последовательности поступают и удаляются потоки активного газа по патрубкам 13 и 14 и пассивного газа - по патрубкам 15 и 16. В процессе их взаимодействия происходит снижение давления и температуры активного газа, т.к. от него отводится энергия, и повышение давления и температуры пассивного газа. В результате этого активный газ расширяется и охлаждается, а пассивный газ (до 40% от расхода активного газа) сжимается. За один оборот ротора 4 с энергообменными каналами 7 может осуществляться несколько рабочих циклов устройства. Для оптимизации рабочего цикла необходимо согласование моментов достижения волнами стенок газораспределителей 9 с временем открытия или закрытия сопел 10 и диффузоров 11. При этом конструктивные характеристики газораспределителей 9 определяются значительным числом факторов, в том числе термодинамическими параметрами активного и пассивного газов на входе и выходе из устройства, геометрическими характеристиками ротора 4, частотой его вращения.

Использование изобретения позволяет упростить конструкцию волнового детандера-компрессора.