RU2021129103A - Гибридный термодинамический компрессор - Google Patents

Claims (20)

1. Гибридный термодинамический компрессор (8) для сжатия рабочей среды, при этом компрессор по меньшей мере содержит

объемный цилиндр (1) и термический цилиндр (2), соединенные между собой механически через шатунно-кривошипную систему (5) и пневматически через соединительный контур (12),

реверсивную электрическую машину (6), соединенную с шатунно-кривошипной системой (5),

при этом объемный цилиндр содержит цилиндрический корпус с первым поршнем (81), который отделяет первую камеру (Ch1) от второй камеры (Ch2),

при этом термический цилиндр содержит цилиндрический корпус с вторым поршнем (82), который отделяет третью камеру (Ch3), называемую холодной камерой, от четвертой камеры (Ch4), которая может входить в термический контакт с источником (21) тепла, становясь горячей камерой и создавая, таким образом, циклическое движение в термическом цилиндре, при этом соединительный контур (12) соединяет вторую камеру с третьей камерой,

и, что касается шатунно-кривошипной системы (5), то первый поршень соединен с ротором (52) через первый шатунно-кривошипный механизм (91), а второй поршень соединен напрямую или опосредованно с указанным ротором через второй шатунно-кривошипный механизм (92) с заранее определенным угловым смещением (θd), создаваемым шатунно-кривошипной системой между циклом первого поршня и циклом второго поршня,

при этом объемный цилиндр оснащен впускным каналом с первым обратным клапаном (61) и выпускным каналом с вторым обратным клапаном (62) для подачи рабочей среды с вторым давлением (Pout),

при этом мощность, производимая в термическом цилиндре, передается в объемный цилиндр в основном через соединительный контур, а не через шатунно-кривошипную систему.

2. Гибридный термодинамический компрессор по п. 1, в котором используют одну и ту же рабочую среду в термическом цилиндре и в объемном цилиндре, предпочтительно, но не ограничительно, СО2.

3. Гибридный термодинамический компрессор по одному из пп. 1-2, в котором предусмотрены

электрический режим сжатия, в котором источник тепла отключен, и электрическая машина работает в режиме двигателя,

термический режим сжатия, в котором активируют источник тепла, задающий импульсный цикл возвратно-поступательного движения в термическом цилиндре, при этом движение первого поршня обеспечивается возвратно-поступательным движением рабочей среды в соединительном контуре, и электрическая машина работает в режиме генератора.

4. Гибридный термодинамический компрессор по п. 3, в котором предусмотрен также смешанный режим, в котором движение первого поршня в объемном цилиндре создается за счет теплового цикла в первой камере и электрической машиной, работающей в режиме двигателя.

5. Гибридный термодинамический компрессор по одному из пп. 1-4, в котором заранее определенный сдвиг фазы (θd) составляет от 80° до 120°, предпочтительно около 95°, при этом объемный цикл запаздывает на этот заранее определенный сдвиг фазы по отношению к термическому цилиндру.

6. Гибридный термодинамический компрессор по одному из пп. 1-5, в котором ось (Y1) объемного цилиндра и ось (Y2) термического цилиндра расположены по существу перпендикулярно друг к другу, при этом предусмотрено дополнительное смещение, благодаря положению соответствующих соединительных шатунных шеек первого шатунно-кривошипного механизма (91) и второго шатунно-кривошипного механизма (92).

7. Гибридный термодинамический компрессор по одному из пп. 1-6, в котором объемный цилиндр используют с простым действием, и в котором для всасывания и нагнетания используют только первую камеру (Ch1), тогда как вторая камера работает только в возвратно-поступательном режиме с третьей камерой через соединительный контур (12), при этом впускной канал с первым обратным клапаном (61) и выпускной канал с вторым обратным клапаном (62) соединены с первой камерой.

8. Гибридный термодинамический компрессор по одному из пп. 1-6, в котором объемный цилиндр используют с двойным действием с соединительным контуром (12), который в этом случае селективно соединяет через вентиль (4) вторую камеру с третьей камерой, и в котором предусмотрен переход (7) из первой камеры во вторую камеру, при этом первая камера оснащена впускным каналом с первым обратным клапаном (61) для впуска рабочей среды при первом давлении (Pin),

при этом переход содержит буферный объем (3) с третьим обратным клапаном (63) между первой камерой (Ch1) и буферным объемом и с четвертым обратным клапаном (64) между буферным объемом и второй камерой (Ch2), при этом выпускной канал с вторым обратным клапаном (62) соединен с второй камерой.

9. Термодинамический котел для подачи/удаления калорий в/из соответствующего помещения, содержащий гибридный термический компрессор (8) по одному из предыдущих пунктов, при этом термический компрессор обеспечивает функцию сжатия в контуре типа реверсивного теплового насоса, содержащего по меньшей мере один общий контур рабочей среды, редуктор и по меньшей мере одно внешнее устройство.

10. Термодинамический котел по п. 9 в комбинации с п. 3, при этом указанный котел представляет собой когенерационную машину с производством электричества.