пульсационный охладитель газа

Формула изобретения

ПУЛЬСАЦИОННЫЙ ОХЛАДИТЕЛЬ ГАЗА вертикального типа, содержащий корпус с отводящим патрубком и подводящим патрубком, сопряженным с горловиной днища корпуса, в которую установлен с возможностью вращения газораспределитель с радиальными соплами, сообщенными с приемными трубками, выполненными в виде отдельных элементов с уплотнениями между ними, при этом входные участки трубок соосны с соплами, отличающийся тем, что корпус снабжен цилиндрической обечайкой и крышкой, сопряженной с отводящим патрубком, и образует герметичную оболочку, снабженную дополнительными патрубками подвода и отвода отепленного газа низкого давления, внутри корпуса коаксиально наружной обечайке установлена внутренняя цилиндрическая обечайка, разделяющая корпус на две полости, причем внешняя полость, образованная кольцевым зазором между обечайками, сообщена с патрубками подвода и отвода отепленного газа, приемные трубки выполнены в виде заглушенных на концах змеевиков, установлены во внешней полости корпуса и прикреплены к наружной стенке внутренней обечайки, а во внутренней полости корпуса дополнительно установлен коллектор, трубы которого соединены с отводящим патрубком, и привод вращения.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится преимущественно к холодильной технике, газовому хозяйству, энергетике и предназначено для производства холода и утилизации тепла.

Известен пульсационный охладитель газа, содержащий корпус с подводящим и отводящим патрубками, встроенные в корпус приемные трубки, расположенные радиально в одной плоскости, а также газораспределитель с соплами, размещенными в плоскости трубок, причем последние выполнены разной длины, самая короткая из которых имеет длину, составляющую 0,7-0,9 длины самой длинной [1]

Недостатком такой конструкции является то, что из-за ее негерметичности она не пригодна для охлаждения взрывоопасных и горючих газов, кроме того, в ней не используется тепло, выделяемое в аппарате.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является пульсационный охладитель газа [2] содержащий корпус с подводящими и отводящими патрубками и установленный в нем с возможностью вращения газораспределитель с радиальными соплами, сообщенными с введенными в корпус приемными трубками, участки которых выполнены в виде отдельных элементов с уплотнениями между ними, входные участки трубок соосны соплам, центральные параллельные оси газораспределителя, а выходные сообщены с концевой емкостью, корпус снабжен кольцевой камерой, образованной двумя коаксиальными усеченными конусами, в которой размещены входные участки трубок, при этом их центральные участки прикреплены одной стороной к корпусу, а другой к концевой емкости, а выходные участки введены в последнюю. Концевая емкость выполнена в виде жестко соединенных между собой эллиптического днища и двух трубных решеток, к одной из них прикреплены центральные участки трубок, к другой их выходные участки.

Недостатком этого устройства является то, что, поскольку в нем не решены все вопросы герметизации, оно также не приспособлено для работы с горючими и взрывоопасными веществами, а, кроме того, не позволяет эффективно отводить тепло, выделяемое в аппарате, и полезно использовать его.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является расширение пределов применимости устройства для работы на взрыво- и пожароопасных газах с обеспечением возможности полного использования высокопотенциального тепла, выделяемого в нем.

Этот технический результат достигается тем, что в пульсационном охладителе газа вертикального типа, содержащем корпус с отводящим патрубком и подводящим патрубком, сопряженным с горловиной днища корпуса, в которую установлен с возможностью вращения газораспределитель с радиальными соплами, сообщенными с приемными трубками, выполненными в виде отдельных элементов с уплотнениями между ними, при этом входные участки трубок соосны соплам, корпус снабжен цилиндрической обечайкой и крышкой, сопряженной с отводящим патрубком, и образует герметичную оболочку, снабженную дополнительными патрубками подвода и отвода отепленного газа низкого давления, внутри корпуса коаксиально наружной обечайке установлена внутренняя цилиндрическая обечайка, разделяющая корпус на две полости, причем внешняя полость, образованная кольцевым зазором между обечайками, сообщена с патрубками подвода и отвода отепленного газа, приемные трубки выполнены в виде заглушенных на концах змеевиков, установлены во внешней полости корпуса и прикреплены к наружной стенке внутренней обечайки, а во внутренней полости корпуса дополнительно установлен коллектор, трубы которого соединены с отводящим патрубком, и привод вращения.

Привод газораспределителя, в качестве которого может быть использован электродвигатель, установлен на горловине днища, верхняя часть горловины, заключенная внутри герметичной оболочки корпуса, снабжена отверстиями, соединяющими внутреннюю полость горловины с внешней полостью корпуса, при этом корпус снабжен герметичными токовводами, а выходные участки уплотнений вала привода выведены во внутреннюю полость корпуса.

На чертеже показан пульсационный охладитель газа.

Охладитель содержит корпус 1 с подводящим 2 и отводящим 3 патрубками и днищем 4 с горловиной 5, газораспределитель 6 с радиальными соплами 7, приемные трубки 8, выполненные в виде отдельных участков входных 9 и выходных 10, соединенных с концевыми емкостями 11. Между участками установлены уплотнения 12. Корпус снабжен крышкой 13 и цилиндрической обечайкой 14. Внутри корпуса коаксиально наружной обечайке установлена внутренняя цилиндрическая обечайка 15, которая делит корпус на две полости. Внешняя полость 16 заполнена приемными трубками, выполненными в виде змеевиков, и снабжена патрубками подвода 17 и отвода 18 отепленного газа низкого давления. Во внутреннюю полость 19 помещены трубы коллектора 20 охлажденного газа, электродвигатель 21, служащий приводом газораспределителя, и выведены выходные участки уплотнений 22 вала привода. В верхней части горловины, заключенной внутри герметичной оболочки корпуса, выполнены отверстия 23. Корпус снабжен герметичными токовводами 24 и фланцевым разъемом 25.

Охладитель работает следующим образом.

Газ, подлежащий охлаждению, по патрубку 2 направляется к соплам 7 газораспределителя 6, где часть внутренней энергии сжатого газа преобразуется в кинетическую энергию. В результате вращения газораспределителя осуществляется периодическая подача газа в приемные трубки 8. Поступающий газ совершает работу по сжатию газа, находящегося в приемных трубках 8 и концевых емкостях 11. Тепло, выделяемое при сжатии, через стенки приемных трубок, уложенных в виде змеевиков в кольцевом зазоре между обечайками 14 и 15, отдается отепленному газу низкого давления, который подается в эту полость в качестве обратного потока через патрубок 17. Охлажденный газ, вытекающий из отверстия приемных трубок, собирается в трубы коллектора 20 и отводится через отводящий патрубок 3. Протечки газа, образующиеся в узле сопряжения входного патрубка и газораспределителя, направляются на охлаждение подшипников и выводятся далее через отверстия 23 во внешнюю полость корпуса, куда поступает отепленный газ. Протечки газа из выходных участков уплотнений 22 вала привода направляются на охлаждение электродвигателя.

Причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков заявляемого устройства и достигаемым при его использовании техническим результатом состоит в следующем. Размещение всех узлов устройства внутри герметичного кожуха позволяет избежать протечек газа в окружающую среду и полностью использовать тепло, выделяемое при сжатии, например для нагрева газа, направляемого потребителю. Размещение электродвигателя в полости, заполненной рабочим газом, исключающее проникновение атмосферного кислорода, позволяет понизить требования по взрывозащищенности привода. Создание с помощью внутренней обечайки, установленной в корпусе коаксиально наружной кольцевой полости, заполненной приемными трубками, выполненными в виде змеевиков, обеспечивает условия для эффективной передачи тепла от приемных трубок к обратному потоку газа. Кроме того, выделение в аппарате двух полостей позволяет разделить его на "холодную" и "теплую" зоны и за счет этого уменьшить хладо- и теплопотери. Использование протечек для целей охлаждения электродвигателя и узла подшипников, а также принятые меры по разделению отепленных протечек и холодного потока газа позволяют повысить эффективность аппарата.