PL221638B1 - Urządzenie wyporowe z intensywną wymianą ciepła, zwłaszcza do maszyn cieplnych - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie wyporowe z intensywną wymianą ciepła, zwłaszcza do maszyn cieplnych.

Znane są dotychczas maszyny wyporowe, których proces sprężania lub rozprężania odbywa się dzięki współpracy dwóch elementów w kształcie spirali Archimedesa. Jedna spirala jest nieruchoma, natomiast druga porusza się ruchem mimośrodowym. Zastosowanie takich maszyn umożliwia realizację przemian adiabatycznych, które wchodzą w skład obiegów termodynamicznych, np. obieg Braytona realizowany w chłodziarkach, pompach ciepła lub silnikach cieplnych wykorzystujących źródła ciepła o małej temperaturze, przetwarzające energię geotermalną, słoneczną lub ciepło odpadowe pochodzące z procesów technologicznych i silników spalinowych. Istnieją też obiegi cieplne, w których proces sprężania i rozprężania zachodzi przy stałej temperaturze czynnika, np. obieg Stirlinga, jednakże w rzeczywistym urządzeniu nie jest możliwe zrealizowanie przemiany izotermicznej.

Z amerykańskiego opisu patentowego nr 7124585 znana jest sprężarka spiralna realizująca obieg Ericssona wyposażona w układ grzewczy spirali nieruchomej. Płytę mocującą spirali nieruchomej autorzy zgłoszenia rozbudowują o zewnętrzne użebrowanie. Przez użebrowanie przepływa powietrze odbierające bądź dostarczające ciepło do lub z użebrowania a tym samym ze spirali zewnętrznej. Proponowane rozwiązanie nie wymaga modyfikacji roboczych elementów urządzenia. Jednakże wielkość strumienia ciepła odprowadzonego lub doprowadzonego do czynnika roboczego jest ograniczona ze względu na długą drogę przepływu ciepła przez ścianki. Utrudnia to znacznie utrzymanie temperatury sprężanego lub rozprężanego czynnika na stałym poziomie. Problem wymiany ciepła rośnie po zastosowaniu spirali o wysokich i cienkich łopatkach oraz wraz ze wzrostem prędkości obrotowej wirnika maszyny.

Istotą urządzenia wyporowego z intensywną wymianą ciepła, zwłaszcza do maszyn cieplnych składającego się ze spirali nieruchomej, zintegrowanej z obudową oraz spirali ruchomej, pomiędzy którymi następuje proces sprężania lub rozprężania czynnika roboczego, zaś spirala ruchoma i nier uchoma umieszczone są w obudowie, w ten sposób, że spirala ruchoma porusza się mimośrodowo względem spirali nieruchomej, zaś w spirali nieruchomej znajduje się kanał, przez który przepływa płyn wymieniający ciepło ze spiralą nieruchomą, jest to, że płyn doprowadzany jest do kanału spirali nieruchomej poprzez wlot, zaś odprowadzany jest z kanału poprzez wylot na spirali nieruchomej. W spirali ruchomej znajduje się kanał, przez który przepływa płyn wymieniając ciepło ze spiralą r uchomą, zaś w obudowie znajduje się kanał, przez który przepływa płyn wymieniając ciepło z obudową, przy czym płyn doprowadzany jest przez wylot do kanału, natomiast przez wlot płyn odprowadzany jest do spirali nieruchomej.

Zastosowanie wynalazku umożliwia realizację przemian izotermicznych w maszynach cieplnych, co znacznie pozwala poprawiać sprawność przetwarzania energii w tych maszynach.

Urządzenie według wynalazku zostało bliżej objaśnione na podstawie przykładu realizacji na którym fig. 1 - przedstawia w przekrój poprzeczny urządzenia, fig. 2 - przekrój wzdłużny urządzenia a fig. 3 - widok ogólny urządzenia.

Urządzenie wyporowe z intensywną wymianą ciepła, zwłaszcza do maszyn cieplnych składa się ze spirali 1 nieruchomej zintegrowanej z obudową 2 oraz spirali 3 ruchomej. Pomiędzy spiralami 1 nieruchomą i 3 ruchomą następuje proces sprężania lub rozprężania czynnika roboczego. Spirala 3 ruchoma 1 spirala i nieruchoma umieszczone są w obudowie 2, w ten sposób, że spirala 3 ruchoma porusza się mimośrodowo względem spirali 1 nieruchomej. W spirali 1 nieruchomej znajduje się kanał 4, przez który przepływa płyn wymieniający ciepło ze spiralą 1 nieruchomą. Płyn doprowadzany jest do kanału 4 poprzez wlot 5 znajdujący się na początku spirali 1 nieruchomej. Odprowadzenie płynu z kanału 4 odbywa się poprzez wylot 6 na spirali 1 nieruchomej.

Claims (4)

1. Urządzenie wyporowe z intensywną wymianą ciepła, zwłaszcza do maszyn cieplnych składające się ze spirali nieruchomej zintegrowanej z obudową oraz spirali ruchomej, pomiędzy którymi n astępuje proces sprężania lub rozprężania czynnika roboczego, zaś spirala ruchoma i nieruchoma umieszczone są w obudowie, w ten sposób, że spirala ruchoma porusza się mimośrodowo względem spirali nieruchomej, zaś w spirali nieruchomej znajduje się kanał, przez który przepływa płyn wymiePL 221 638 B1 niający ciepło ze spiralą nieruchomą, znamienne tym, że płyn doprowadzany jest do kanału (4) poprzez wlot (5) do spirali (1) nieruchomej, zaś odprowadzany jest z kanału (4) poprzez wylot (6) na spirali (1) nieruchomej,

2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że w spirali (3) ruchomej znajduje się kanał (7), przez który przepływa płyn wymieniając ciepło ze spiralą (3) ruchomą.

3. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że w obudowie (2) znajduje się kanał (8), przez który przepływa płyn wymieniając ciepło z obudową (2).

4. Urządzenie według zastrz. 1, 2 i 3, znamienne tym, że płyn doprowadzany jest przez wylot (6) do kanału (4), natomiast przez wlot (5) płyn odprowadzany jest do spirali (1) nieruchomej.