Многофункциональное устройство для мембранного сжатия воздуха
Номер инновационного патента: 21804
Опубликовано: 15.10.2009
Формула / Реферат
Солнечное мембранное сжатие воздуха относится к гелиотехнике, теплотехнике и в частности к устройствам для получения сжатого воздуха.
Технический результат изобретения заключается в преобразовании солнечной энергии в энергию сжатого воздуха и его практического применения, для выработки электрической энергии, для создания микроклимата в помещениях и для подъема жидкости.
Для получения сжатого воздуха используются испаритель-конденсатор, герметичный бак с мембранами, охладитель. Под действием солнечной энергии в испарителе-конденсаторе «фреон» испаряется. Пары «фреона» под давлением поступают в мембраны, при этом мембрана прогибается вниз. Воздух, находящийся между мембранами и герметичным баком сжимается, давление повышается и происходит вытеснение сжатого воздуха. В охладителе сжатый воздух охлаждается и поступает в испаритель-конденсатор, где пары «фреона» охлаждаются и конденсируются, тогда объем, давление «фреона» понижается. За счет этого мембрана прогибается вверх и в герметичный бак поступает новая порция воздуха. Затем цикл повторяется.
Использование энергии сжатого воздуха экономит энергетические ресурсы и способствует решению экологических проблем и охраны окружающей среды.
Текст
(51) 24 2/42 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ Для получения сжатого воздуха используются испаритель-конденсатор, герметичный бак с мембранами, охладитель. Под действием солнечной энергии в испарителе-конденсаторе фреон испаряется. Пары фреона под давлением поступают в мембраны, при этом мембрана прогибается вниз. Воздух, находящийся между мембранами и герметичным баком сжимается,давление повышается и происходит вытеснение сжатого воздуха. В охладителе сжатый воздух охлаждается и поступает в испаритель-конденсатор,где пары фреона охлаждаются и конденсируются,тогда объем, давление фреона понижается. За счет этого мембрана прогибается вверх и в герметичный бак поступает новая порция воздуха. Затем цикл повторяется. Использование энергии сжатого воздуха экономит энергетические ресурсы и способствует решению экологических проблем и охраны окружающей среды.(76) Абдикаликов Асаумудин , Абдикаликова Гульжахан Орынтаевна , Абдикаликов Нуржан Асаумудинович(54) МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ МЕМБРАННОГО СЖАТИЯ ВОЗДУХА(57) Солнечное мембранное сжатие воздуха относится к гелиотехнике, теплотехнике и в частности к устройствам для получения сжатого воздуха. Технический результат изобретения заключается в преобразовании солнечной энергии в энергию сжатого воздуха и его практического применения,для выработки электрической энергии, для создания микроклимата в помещениях и для подъема жидкости. 21804 Изобретение относится к гелиотехнике,теплоэнергетике, теплотехнике и в частности к устройствам для получения сжатого воздуха. Цель изобретения - преобразование солнечной энергии в энергию сжатого воздуха и его практического применения. Использование экологически чистой солнечной энергии - актуальная в настоящее время проблема. Область применения изобретения. 1. Для выработки электрической энергии. 2. Для отопления жилых и общественных зданий. 3. Для охлаждения и увлажнения воздуха в жилых и общественных зданиях. 4. Для подъема воды (жидкости). 5. Для теплоснабжения теплично-парниковых хозяйств. 6. Для вентиляции жилых коммунальнобытовых зданий. 7. Для сушки и хранения сельскохозяйственных продуктов. 8. Для создания микроклимата в помещениях животноводческих ферм. В настоящее время известны только следующие устройства, которые являются наиболее близкими к предлагаемому изобретению по совокупности существенных признаков, по технической сущности и достигаемому результату. 1. А.с. СССР 1225928, КЛ, 04, 1/02, 1986 Солнечный водоподъемник. 2. А.с. СССР 832265, КЛ, 24, 3/02, 1981 Солнечное водоподъемное устройство. Они могут являться ближайшим аналогом. Другие аналоги - прототипы в средствах массовой информации, в других авторских свидетельствах,патентах,в специальных учебниках,в библиографических материалах и в Интернете не встречаются. Наиболее близким к предлагаемому изобретению А.с. СССР 1225928, кл, 04, 1/02, 1986 и А.с. СССР 832265, кл, 24, 3/02, 1981 Содержащий испаритель-конденсатор на дне которого находится слой легкокипящей жидкости,соединенного с упругой камерой, размещенного в корпусе воздушного насоса. Солнечная радиация нагревает испаритель-конденсатор, при этом легкокипящая жидкость закипает, давление паров увеличивается, и пары поступают в упругую камеру. Упругая камера расширяется, открывается клапан,вытесненный воздух из корпуса насоса поступает в эрлифт для подъема воды. По водяной трубе эрлифта вода поступает в радиатор охлаждения и к потребителю воды. При прохождении холодной воды через радиатор температура легкокипящей жидкости в испарителе-конденсаторе понижается,пары легкокипящей жидкости конденсируются,упругая камера сжимается, наполняя корпус воздушного насоса новой порцией воздуха. Затем цикл повторяется. Недостатком известных устройств являются низкая производительность,низкая продолжительность рабочего цикла, низкое давление сжатого воздуха, используется только в эрлифте для 2 подъема воды,охлаждение испарителяконденсатора только грунтовой холодной воды,применяется только для подъема воды из скважин и колодцев, неравномерная с порциями подача сжатого воздуха и воды к потребителям, низкий К.П.Д., так как разность температур невысокая(температура грунтовой воды плюсовая). Сходные существенные признаки между известными устройствами и заявляемого изобретения расположение испарителяконденсатора внутри солнечного устройства греющий ящик, использование легкокипящей жидкости фреона, кипение и испарение легкокипящей жидкости фреона, охлаждение и конденсация легкокипящей жидкости фреона и использование силового элемента (эластичные камеры и упругие мембраны размещены внутри герметичного бака). Существуют отличительные признаки между известными устройствами и заявляемым изобретением 1. В известных устройствах сжатый воздух применяется только для подъема воды из скважин,колодцев на поверхность земли. В заявляемом изобретении сжатый воздух применяется для выработки электрической энергии, для отопления помещений, для охлаждения и увлажнения воздуха в помещении, для подъема воды (жидкости). 2. В известных устройствах вода из под земли(скважин,колодцев) охлаждает испарительконденсатор, затем поступает к потребителю. В заявляемом изобретении сжатый воздух охлаждает испаритель-конденсатор, затем поступает в ресивер и далее к потребителю. 3. В известных устройствах легкокипящая жидкость в испарителе-конденсаторе охлаждается холодной водой. В заявляемом изобретении легкокипящая жидкость в испарителе-конденсаторе охлаждается холодным сжатым воздухом. 4. В известных устройствах предусмотрены одна эластичная камера, размещенная в одном герметичном баке и один испаритель-конденсатор. В заявляемом изобретении предусмотрены четыре упругие мембраны, размещенные в четырех герметичных баках и четыре испарителяконденсатора. Рабочий цикл происходит в четырех вариантах сжатия воздуха. 5. В известных устройствах в качестве охладителя используется только холодная грунтовая вода,что способствует ограничению его применения и понижению К.П.Д. Взаявляемом изобретении в качестве охладителя используется смесь льда с солью или смесь льда с хлористым кальцием, что способствует применению его в различных отраслях народного хозяйства и повышению К.П.Д. Стоит обратить внимание на работу и конструкцию терморегулирующего вентиля,который применяется в холодильных установках. Литература И.Х.Зеликовский,Л.Г.Каплан Справочник Малые холодильные машины и установки. Москва, В.О. Агропромиздат 1989. Принцип действия терморегулирующего вентиля. 21804 Он состоит из термопатрона, капиллярной трубки и мембраны заполненных фреоном. Когда повышается температура, увеличивается давление фреона в термопатроне, это давление Задачей изобретения является разработка многофункционального устройства для мембранного сжатия воздуха позволяющей с наибольшей эффективностью получать сжатый воздух и использования энергии сжатого воздуха для практического применения в различных отраслях народного хозяйства. Поставленная задача решается тем, что в устройстве дополнительно содержится четыре герметичных бака с упругими мембранами, четыре испарителя - конденсатора и четыре охладителя. Технический результат от использования изобретения заключается в повышении производительности,К.П.Д,увеличении продолжительности рабочего цикла и практического применения его для выработки электрической энергии, для отопления зданий, для охлаждения и увлажнения воздуха в зданиях и для подъема воды(жидкости). Для достижения технического результата предлагаемое изобретение включает четыре идентичных агрегата для сжатия воздуха,последовательно подключенных друг к другу. Существенным признаком для достижения технического результата является использование солнечной энергии и температуры окружающего воздуха для получения сжатого воздуха и преобразование энергии сжатого воздуха в другие виды энергии и их практического применения. Использование экологически чистой энергии(сжатый воздух) - актуальная в настоящее время проблема, так как изобретение экономит энергию,не требует электрическую,механическую,тепловую, ветровую и.т. энергию. Использование изобретения там где нет электрической энергии (в горной местности, в лесах, в песках и на полях) дополнительно обеспечивает получение технического результата. Использование изобретения экономит энергетические ресурсы,способствует решению экологических,энергетических проблем и охране окружающей среды. Достоинство и преимущество рассматриваемого изобретения имеет следующие положительные качества простота конструкции, надежность в работе, отсутствие вращающихся частей, не требует смазки, невысокая стоимость, работает без подвода энергии, низкая изнашиваемость, полностью безопасный при обращении, экологический чистый,простота эксплуатации. Данное изобретение возможно изготовить в промышленных условиях с использованием современного оборудования и технологических процессов. Солнечное мембранное сжатие воздуха состоит из солнечного устройства греющий ящик где расположены испарители конденсаторы и теплоизоляционного корпуса где расположены герметичный бак с мембранами и охладителями. Устройство содержит четыре испарителя конденсатора, четыре герметичных бака с упругими мембранами и четыре охладителя. Предлагаемое устройство включает четыре идентичных агрегата для сжатия воздуха,последовательно подключенных друг к другу. В каждом устройстве один конец испарителя - конденсатора соединен охладителем, а другой через общий ресиверы с потребителями сжатого воздуха. Для получения сжатого воздуха устройство работает следующим образом. Под действием солнечной энерегии и температуры окружающего воздуха в испарители - конденсаторе фреон испаряется. Пары фреона под давлением поступают в мембраны, при этом мембрана прогибается вниз. Воздух,находящийся междумембранами и герметичным баком сжимается, давление повышается и происходит вытеснение сжатого воздуха. В охладителе сжатый воздух охлаждается и поступает в испаритель конденсатор, где пары фреона охлаждаются и конденсируются, тогда объем, давление фреона понижается. За счет этого мембрана прогибается вверх и в герметичный бак поступает новая порция воздуха. Затем цикл повторяется. Полученный сжатый воздух поступает в ресиверы и далее направляется к потребителям. Потребителями сжатого воздуха являются 1. Солнечная воздушная турбина. 2. Солнечное отопление. 3. Солнечное охлаждение и увлажнение воздуха. 4. Солнечная водоподъемная установка водоподъемник, душ, фонтан, барбатер. Перечень фигур чертежей. 1. На фиг. 1 изображена схема расположения элементов Солнечное мембранное сжатие воздуха. 2. На фиг. 2 изображено расположение элементов Солнечное мембранное сжатие воздуха. 3. На фиг. 3 изображено Солнечное мембранное сжатие воздуха. 4. На фиг. 4 изображена Солнечная воздушная турбина. 5. На фиг. 5 изображено Солнечное отопление. 6. На фиг. 6 изображено Солнечное охлаждение и увлажнение воздуха. 7. На фиг. 7 изображена Солнечная водоподъемная установка. Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения. Описание конструкции в статическом состоянии. Данное изобретение Солнечное мембранное сжатие воздуха выполнено из четырех вариантного сжатия воздуха. Все варианты сжатия воздуха имеют одинаковую конструкцию и принцип работы. На фиг. 1 показана схема расположении элементов Солнечное мембранное сжатие воздуха. Расположение элементов конструкции состоит из четырех вариантного сжатия воздуха. 3 21804 Первый вариант сжатия воздуха 1 состоит из испарителя-конденсатора Х-, герметичного бака с мембранами - и охладителя -. Второй вариант сжатия воздуха 2 состоит из испарителя-конденсатора -, герметичного бака с мембранами - и охладителя -. Третий вариант сжатия воздуха 3 состоит из испарителя-конденсатора Х-, герметичного бака с мембранами - и охладителя -. Четвертый вариант сжатия воздуха 4 состоит из испарителя-конденсатора Х-, герметичного бака с мембранами - и охладителя -. Наружный воздух очищается через фильтр. Полученный сжатый воздух поступает в ресиверы б,в,г. Для нагрева сжатого воздуха предусмотрены трубчатые змеевики -. Все элементы конструкции соединены меду собой трубками. На фиг. 2 показано расположение элементов Солнечное мембранное сжатие воздуха. Расположение элементов конструкции состоит из солнечного устройства греющий ящик А и теплоизоляционного корпуса Б. Греющий ящик А и теплоизоляционный корпус Б имеют форму четырехгранной герметичной коробки, обе части смонтированы в одной коробке и направлены на юг. Внутри греющего ящика А расположены четыре испарителя-конденсатора Х-, -, ХП-, и в нижней части имеется место для трубчатых змеевиков -. Внутри теплоизоляционного корпуса Б расположены четыре герметичных бака с мембранами -, -, -, - и четыре охладителя -,-, -, -. Номера позиций основных элементов конструкции На фиг. 1 и 2 соответствуют. На фиг. 3 показано Солнечное мембранное сжатие воздуха. Рассмотрим описание конструкции в статическом состоянии первого варианта сжатия воздуха и второго варианта сжатия воздуха совместно, так как они имеют одинаковые конструкции и принцип работы. На фиг. 3 в главном виде в разрезе А-А показаны только два испарителяконденсатора 2 и 31, а остальные два испарителяконденсатора не показаны, так как они находятся за секущей плоскостью А-А. В разрезе В-В показано расположение всех четырех испарителейконденсаторов. Так же в разрезе А-А показаны два герметичных бака 11 и 20 с мембранами и два охладителя 16 и 25, а остальные два герметичных бака с мембранами и два охладителя не показаны,так как они находятся за секущей плоскостью А-А. В разрезе Б-Б показано расположение всех четырех герметичных баков с мембранами и охладители. Солнечное мембранное сжатие воздуха состоит из двух частей солнечного устройства греющий ящик 1,где расположены испарителиконденсаторы 2 и 31, и теплоизоляционного корпуса 10, где расположены герметичные баки 11,20 с мембранами 12,23,24 и охладителем 16,25. Обе части смонтированы в одном корпусе. Греющий ящик 1 предназначен для преобразования солнечной энергии в тепловую. Устройство и принцип работы греющего ящика известны и распространены. Греющий ящик 1 4 имеет прямоугольную форму, верхние, передние и боковые стенки изготовлены из трехслойных пластиковых стекол. Трехслойные пластиковые стекла защищают нагреваемую поверхность от воздушных потоков, то конвективный теплообмен и теплопроводность воздушной прослойки между поверхностью и стеклом также мала. Задние стенки греющего ящика 1 соприкасаются с теплоизоляционным корпусом 10 и тщательно изолированы тепловой изоляцией, покрашены черной краской для аккумулирования солнечного излучения и покрыты зеркальными стеклами для отражения солнечной энергии. Дно греющего ящика 1 теплоизолировано. На дно греющего ящика 1 насыпан слой песка и щебеня, для аккумулирования теплоты и для нагрева нижних трубчатых змеевиков 29. Внутри греющего ящика 1 установлено четыре испарителя-конденсатора,все они имеют одинаковую конструкцию и принцип работы. Испарители-конденсаторы 2 и 31 представляют собой прямоугольную форму с двойной стенкой рубашкой 7 и 32, изготовлены из пластиковых стекол и герметизированы. Испарителиконденсаторы 2 и 31 предназначены для быстрого испарения и охлаждения легкокипящей жидкости фреона. Внутри испарителя-конденсатора 2 и 31 установлено множество пластиковых или стеклянных трубок 4,6, 34,37, они имеют форму типа труба в трубе и состоят из наружной трубки 4 и 34 и внутренней трубки 6 и 37. Концы наружных трубок и внутренних трубок соединены между собой герметично. Внутренние трубки 6 и 37 соединены двойной стенкой рубашкой 7 и 32 испарителя-конденсатора 2 и 31, для охлаждения паров фреона холодным сжатым воздухом. В наружных трубках 4 и 34, на дне находится частично заполненный слой легкокипящей жидкости фреона 9 и 38. В качестве рабочего тела используется фреон-12. Фреон-12 при атмосферном давлении кипит при температуре минус 30 С, а температура конденсации плюс 30 С. Множество наружных трубок 4 и 34 и паросборник 3 и 35 соединены через множество капиллярных пластиковых или стеклянных трубок 5 и 33. Паросборники 3 и 35 предназначены для сбора паров фреона 8 и 36, изготовлены из листовой легированной стали, и представляют собой прямоугольную форму,герметизированы. Паросборники 3 и 35 через медные трубки соединены с пространством над упругой мембраной 12 и 23 и под упругой мембраной 13 и 34. Упругие мембраны 12,13 и 23,24 изготовлены из бериллиевой бронзы толщиной около 1 мм. Для увеличения гибкости на поверхность мембраны нанесены кольцевые гофры. Упругие мембраны 12,13 и 23,24 расположены внутри герметичных баков 11 и 20. Герметичные баки 11 и 20 представляют собой цилиндрическую форму, изготовленных из листовой легированной стали, изолированы тепловой изоляцией и находятся внутри теплоизоляционного корпуса 10. 21804 Теплоизоляционный корпус 10 имеет прямоугольную форму. Внутри теплоизоляционного корпуса 10 установлено четыре герметичных бака с мембранами и четыре охладителя. Все они имеют одинаковую конструкцию и принцип работы. В герметичном баке 11 расположены верхние упругие мембраны 12 и нижние упругие мембраны 13. Соответственно, в герметичном баке 20 расположены верхняя упругая мембрана 23 и нижняя упругая мембрана 24. Герметичные баки 11,20 с упругими мембранами 12,13 и 23,24 предназначены для получения сжатого воздуха. Для повышения К.П.Д, и производительности сжатого воздуха использованы две мембраны в одном герметичном баке. Герметичные баки 11,20 имеют по два обратных клапана 14,15 и 21,22 расположенные в боковой части. Обратные клапаны 14 и 21 предназначены для всасывания наружного воздуха через фильтр 19. Они соединены через трубки, изготовленные из легированной стали. Обратные клапаны 15 и 22 предназначены для нагнетания сжатого воздуха в охладителях 16 и 25. Они соединены через трубки,изготовленные из легированной стали. Охладители 16 и 25 предназначены для охлаждения сжатого воздуха. Охладители 16 и 25 представляют собой прямоугольную форму,изготовлены из листовой легированной стали,теплоизолированы и герметизированы. Они находятся внутри теплоизоляционного корпуса 10. Внутри охладителей 16 и 25 установлены змеевики 17 и 26 изготовленные из легированной стали, а также находятся охлаждающие смеси 18 и 27. В качестве охлаждающей смеси 18 и 27 используется смесь льда с солью. 3 части льда и 1 часть соли, при этом температура понижается до минус 20 С или 1 часть льда и 1 часть хлористого кальция, при этом температура понижается до минус 50 С. Более низкую температуру до минус 60 С получают используя спирт и углекислоту. Термический К.П.Д. будет тем выше, чем больше интервал температур,при котором он осуществляется (второй закон термодинамики, цикл Карно). Литература Х.Кухлинг Справочник по физике, Москва Мир 1982. стр.167. При образовании растворов указанных в таблице веществ можно достичь следующих температур. Справочная таблица. Охлаждающая смесь Лед (100 гр.)поваренная соль (31 гр.) Лед (100 гр.)хлорид кальция (143 гр.) Лед (100 гр.)сульфат аммония (100 гр.) Литература Н.И.Итинская Лабораторные работы по топливу и смазочным материалам, Москва 1962,стр.72-75 и стр.179. Смеси для понижения температуры. Состав смеси 3 части снега или льда и 1 часть соли 1 часть снега и хлористый аммоний 1 часть снега и 1 часть хлористого кальция А также в качестве охлаждающей смеси можно использовать холодную ледяную воду, углекислоту,масло и раствор солей. Охладители 16 и 25 и испарители-конденсаторы 2 и 31 соединены трубками, изготовленные из легированной стали. Из охладителя 16 и 25 холодный сжатый воздух по трубке поступает в испаритель-конденсатор 2 и 31. Холодный сжатый воздух проходит через двойные стенки рубашки 7 и 32, внутренние трубки 6 и 37 и обмывают наружные трубки 4 и 34, капиллярные трубки 5 и 33, паросборники 3 и 35. Из испарителяконденсатора 2 и 31 выходит сжатый воздух и по трубке поступает в нагнетательный трубопровод 41. В нагнетательной трубе установлены два обратных клапана 39 и 40. Нагнетательный трубопровод 41 соединен трубками с ресиверами 43,45,47. Ресиверы 43,45,47 снабжены вентилями 42,44,46. Из ресивера 43,45,47 сжатый воздух поступает к потребителям. Ресиверы 43,45,47 предназначены для хранения,накопления сжатого воздуха и обеспечивают равномерную подачу сжатого воздуха. Ресиверы представляют собой цилиндрическую форму,изготовлены из листовой легированной стали,теплоизолированы. Для нагрева сжатого воздуха предусмотрены верхние и нижние трубчатые змеевики 28 и 29. Верхний трубчатый змеевик 28 нагревается от температуры воздуха греющего ящика 1, а нижний трубчатый змеевик 29 находится внутри песка и щебеня 30 и дополнительно нагревается от температуры песка и щебеня 30. Трубчатые змеевики 28,29 изготовлены из легированной стали и покрашены черной краской для поглощения солнечной энергии. Описание конструкции в статическом состоянии третьего варианта сжатия воздуха и четвертого варианта сжатия воздуха подобны и отражены в описании в статическом состоянии первого варианта сжатия воздуха и второго варианта сжатия воздуха. Описание конструкции в работе. Солнечное мембранное сжатие воздуха работает следующим образом. На фиг. 3 изображено Солнечное мембранное сжатие воздуха. Данное изобретение Солнечное мембранное сжатие воздуха выполнено из четырех вариантного 5 21804 сжатия воздуха. Все варианты сжатия воздуха имеют одинаковую конструкцию и принцип работы. На фиг. 3 в главном виде в разрезе А-А показаны первый и второй варианты сжатия воздуха, а третий и четвертый варианты сжатия воздуха в разрезе А-А не показаны, так как они находятся за секущей плоскостью А-А. В разрезах Б-Б и В-В показано расположение всех четырех вариантов сжатия воздуха. Первый вариант сжатия воздуха работает следующим образом. На фиг. 3 показано Солнечное мембранное сжатие воздуха. Солнечное устройство греющий ящик 1 имеет прямоугольную форму, верхние,передние и боковые стенки изготовлены из стекла,задние и нижние стенки изолированы тепловой изоляцией. Внутри греющего ящика 1 установлен испаритель-конденсатор 2. Испаритель-конденсатор 2 имеет прямоугольную форму с двойной стенкой рубашкой 7, изготовлен из пластика или стекла,герметизирован. Внутри испарителя-конденсатора 2 установлено множество пластиковых или стеклянных трубок 4,6,они имеют форму типа труба в трубе и состоят из наружной трубки 4 и внутренней трубки 6. Концы наружной трубки 4 и внутренней трубки 6 соединены между собой герметично. Внутренние трубки 6 соединены с двойной стенкой рубашкой 7 испарителя-конденсатора 2. В наружной трубке 4 на дне находится частично заполненная легкокипящая жидкость фреон 9. Множество трубок 4 соединены с паросборником 3 через множество капиллярных,пластиковых или стеклянных трубок 5. Паросборник фреона имеет прямоугольную форму, изготовлен из листовой легированной стали,герметизирован. Под действием солнечных лучей и температуры окружающего воздуха фреон 9 в наружной трубке 4 интенсивно кипит, испаряется, фреон превращается в пар, при этом давление, температура и объем фреона резко повышается. Фреон 12 при атмосферном давлении кипит при температуре минус 30 С, а температура конденсации плюс 30 С. Пары фреона через капиллярные трубки 5 поступают в паросборник 3. Далее пары фреона 8 под давлением поступают через медные трубки в пространство над упругой мембраной 12 и под упругой мембраной 13. Упругие мембраны 12,13 расположены внутри герметичного бака 11. Герметичный бак 11 имеет цилиндрическую форму,изготовлен из листовой легированной стали,герметизирован и находится внутри теплоизоляционного корпуса 10. Внутри герметичного бака 11 расположены две упругих мембраны 12,13, верхняя упругая мембрана 12 и нижняя упругая мембрана 13 для повышения К.П.Д. и производительности сжатого воздуха. Мембраны 12,13 изготовлены из бронзы толщиной около 1 мм. Для увеличения гибкости на поверхность мембраны нанесены кольцевые гофры. Под давлением, пары фреона 8 поступают в пространство над упругой мембраной 12 и под упругой мембраной 13. Под 6 давлением паров фреона 8 верхняя упругая мембрана 12 прогибается вниз, нижняя упругая мембрана 13 прогибается вверх. Чем больше прогиб упругой мембраны 12,13, тем больше сжимается воздух, находящийся между упругими мембранами 12,13. При этом воздух, находящийся между упругими мембранами 12,13 сжимается, давление воздуха повышается, благодаря этому получается сжатый воздух. Под давлением сжатого воздуха обратный клапан 14 закрывается, при этом доступ наружного воздуха через фильтр 19 в герметичный бак 11 прекращается. Под давлением сжатого воздуха обратный клапан 15 открывается и полученный сжатый воздух по трубке поступает в охладитель 16. Охладитель 16 имеет прямоугольную форму, изготовлен из листовой легированной стали,герметизирован и находится внутри теплоизоляционного корпуса 10. В охладителе 16 сжатый воздух, проходя через змеевик 17 охлаждается от температуры охлаждающей смеси 18. В качестве охлаждающей смеси 18 используется смесь льда с солью. 3 части льда и 1 часть соли, при этом температура понижается до минус 20 С или 1 часть льда и 1 часть хлористого кальция, при этом температура понижается до минус 50 С. Термический К.П.Д. будет тем выше, чем больше интервал температуры при котором он осуществляется (второй закон термодинамики, цикл Карно). Холодный сжатый воздух из охладителя 16 по трубке поступает в испаритель-конденсатор 2. Холодный сжатый воздух охлаждает двойные стенки рубашки 7, внутренние стеклянные трубки 6 и обмывают наружные трубки 4, капиллярные стеклянные трубки 5 и паросборник 3. При этом пары фреона охлаждаются, конденсируются,происходит понижение температуры, объема и давления фреона. За счет этого верхняя упругая мембрана 12 прогибается вверх, а нижняя мембрана 13 прогибается вниз. Тогда между упругими мембранами 12,13 давление воздуха понижается,образуется разрежение воздуха и под атмосферным давлением обратный клапан 14 открывается. Через обратный клапан 14 в герметичный бак 11 поступает наружный воздух через фильтр 19. При этом герметичный бак 11 вновь заполняется новой порцией воздуха. Затем цикл повторяется снова и снова. Далее из испарителя-конденсатора 2 выходит сжатый воздух и по трубке поступает в нагнетательный трубопровод 41 через обратный клапан 39. По нагнетательному трубопроводу 41 сжатый воздух поступает в ресиверы 43,45,47. Из ресивера 43,45,47 сжатый воздух направляется к потребителям. Ресиверы снабжены вентилями 42,44,46. Ресиверы 43,45,47 предназначены для хранения, накопления и создания запаса сжатого воздуха, обеспечивающие равномерную подачу сжатого воздуха. Для нагрева сжатого воздуха предусмотрены верхние и нижние трубчатые змеевики 28,29. По нагнетательному трубопроводу 41 сжатый воздух поступает в верхний трубчатый змеевик 28 и нагревается от температуры воздуха греющего 21804 ящика 1, затем нагретый сжатый воздух поступает в нижний трубчатый змеевик 29, вторично нагревается от температуры песка и щебеня 30. Нагретый, горячий сжатый воздух выходит из греющего ящика 1 и по трубке поступает в ресивер 43 через вентиль 42 и далее направляется к потребителям. Второй вариант сжатия воздуха работает следующим образом. На фиг. 3 показано Солнечное мембранное сжатие воздуха. Внутри греющего ящика 1 установлен испаритель-конденсатор 31 с двойной стенкой рубашкой 32. Внутри испарителяконденсатора 31 установлено множество пластиковых или стеклянных трубок 34,37, они имеют форму типа труба в трубе и состоит из наружной трубки 34 и внутренней трубки 37. Внутренние трубки 37 соединены с двойной стенкой рубашкой 32 испарителя-конденсатора 31. В наружной трубке 34 на дне находится частично заполненная легкокипящая жидкость фреон 38. Трубки 34 соединены с паросборником 35 через множество капиллярных пластиковых или стеклянных трубок 33. Под действием солнечных лучей и температуры окружающего воздуха, фреон 38 в наружной трубке 34 интенсивно кипит,испаряется, фреон превращается в пар, при этом давление, температура и объем фреона резко повышается. Пары фреона через капиллярные трубки 33 поступают в паросборник 35. Далее пары фреона 36 под давлением поступают через медные трубки в пространство над упругой мембраной 23 и под упругой мембраной 24. Упругие мембраны 23,24 расположены внутри герметичного бака 20. Под давлением паров фреона 36 верхняя упругая мембрана 23 прогибается вниз, а нижняя упругая мембрана 24 прогибается вверх. При этом воздух,находящийся между упругими мембранами 23,24 сжимается,давление воздуха повышается,благодаря этому получается сжатый воздух. Чем больше прогиб упругой мембраны 23,24, тем больше сжимается воздух, находящийся между упругими мембранами 23,24. Под давлением сжатого воздуха обратный клапан 21 закрывается,при этом доступ наружного воздуха через фильтр 19 в герметичный бак 20 прекращается. Под давлением сжатого воздуха обратный клапан 22 открывается и полученный сжатый воздух по трубке поступает в охладитель 25. В охладителе 25 сжатый воздух,проходя через змеевик 26 охлаждается от температуры охлаждающей смеси 27. В качестве охлаждающей смеси 27 используется смесь льда с солью. Холодный сжатый воздух из охладителя 25 по трубке поступает в испаритель-конденсатор 31. Холодный сжатый воздух охлаждает двойные стенки рубашки 32, внутренние трубки 37 и обмывает наружные трубки 34, капиллярные трубки 33, паросборник 35. При этом пары фреона охлаждаются,конденсируются,происходит понижение температуры, объема и давления фреона. За счет этого верхняя упругая мембрана 23 прогибается вверх, а нижняя упругая мембрана 24 прогибается вниз. Тогда между упругими мембранами 23,24 давление воздуха понижается,образуется разрежение воздуха и под атмосферным давлением обратный клапан 21 открывается. Через обратный клапан 21 в герметичный бак 20 поступает наружный воздух через фильтр 19. При этом герметичный бак 20 вновь заполняется новой порцией воздуха. Затем цикл повторяется снова и снова. Далее из испарителя-конденсатора 31 выходит сжатый воздух и по трубке поступает в нагнетательный трубопровод 41 через обратный клапан 40. По нагнетательному трубопроводу 41 сжатый воздух поступает в ресиверы 43,45,47. Из ресивера 43,45,47 сжатый воздух направляется к потребителям. Ресиверы снабжены вентилями 42,44,46. Для нагрева сжатого воздуха предусмотрены верхние и нижние трубчатые змеевики 28,29. По нагнетательному трубопроводу 41 сжатый воздух поступает в верхний трубчатый змеевик 28 и нагревается от температуры воздуха греющего ящика 1, затем нагретый сжатый воздух поступает в нижний трубчатый змеевик 29,вторично нагревается от температуры песка и щебеня 30. Нагретый, горячий сжатый воздух выходит из греющего ящика 1 и по трубке поступает в ресивер 43 через вентиль 42 и далее направляется к потребителям. Описание работы конструкции третьего варианта сжатия воздуха и четвертого варианта сжатия воздуха подобны и отражены в описании работы конструкции первого варианта сжатия воздуха и второго варианта сжатия воздуха. Описание конструкции в статическом состоянии. 1. На фиг. 4 показана Солнечная воздушная турбина. В солнечной воздушной турбине происходит преобразование энергии сжатого воздуха в электрическую энергию. В воздушной турбине сжатый воздух используется в качестве рабочего тела. Солнечная воздушная турбина содержит ресивер 43, воздушную турбину 45,электрический генератор 46. Воздушная турбина 45 представляет собой роторный лопаточный двигатель, в котором энергия давления воздуха сначала в соплах преобразуется в кинетическую энергию, а на рабочих лопатках ротора - в механическую энергию вращения вала, с помощью электрических генераторов в электрическую энергию. Основной частью воздушной турбины является ротор, состоящий из вала с насаженным на нем рабочим колесом, на котором укреплены рабочие лопатки. Перед лопатками имеется сопло, из которого сжатый воздух поступает на рабочие лопатки турбины. Струя сжатого воздуха, воздействуя на рабочие лопатки, вращает рабочее колесо и вал, совершая при этом механическую работу, а затем с помощью электрических генераторов - в электрическую энергию. Электрический генератор 46 предназначен для преобразования механической энергии в электрическую. Вращающая часть генератора ротор, неподвижная часть - стартор. 2. На фиг. 5 показано Солнечное отопление. Солнечное отопление состоит из ресивера 43 и 7 21804 отопительного радиатора 45. Отопительный радиатор - это теплообменники, применяемые для воздушного отопления помещения. Отопительный радиатор представляет собой прямоугольную форму, изготовленный из тонкой листовой легированной стали. Отопительный радиатор содержит множество трубок 47, трансформаторное масло 46, нижние коробки 50, верхние коробки 48,трубки к потребителям 49. Внутри отопительного радиатора установлено несколько рядов четырехгранных или цилиндрических трубок 47,соединенных с нижней коробкой и верхней коробкой 48, по которым движется теплоноситель,горячий сжатый воздух. Нижняя коробка 50 соединена с ресивером 43, а верхняя коробка 48 соединена с трубками 49 с потребителями(отапливаемое помещение). Между трубками 47 и корпусом радиатора 45 находится не полностью заполненное трансформаторное масло 46, концы которых герметично закрыты. Таким образом, для отопления помещения используется тепло горячего сжатого воздуха и тепло трансформаторного масла. 3. На фиг. 6 показано Солнечное охлаждение и увлажнение воздуха. Для охлаждения и увлажнения воздуха в помещении данное устройство состоит из ресивера 45, охладителя 48 и увлажнителя 59. Охладитель 48, увлажнитель 59 предназначен для регулирования параметров воздуха в помещении (температура, влажность) и обеспечивает охлаждение, увлажнение и осушение воздуха. Охладитель представляет собой прямоугольную форму, изготовленный из листовой легированной стали, нижние и боковые стенки теплоизолированы,а верхняя часть не теплоизолирована для прохода через стенки температуры охлаждающей смеси. В охладителе 48 находятся охлаждающая смесь 49 и трубчатый змеевик 50. В качестве охлаждающей смеси 49 используют смесь льда с солью. Трубчатый змеевик 50 изготовленный из легированной стали,соединен трубкой с одной стороны с ресивером 45, с другой - с трубкой 51 с потребителями. Увлажнитель 59 представляет собой прямоугольную форму, изготовленную из листовой легированной стали. Верхние и боковые стенки изолированы тепловой изоляцией, а нижняя стенка не теплоизолирована для охлаждения воды 52 от температуры охлаждающей смеси 49. В увлажнителе 59 на дне находится холодная вода 52,которая охлаждается от температуры охлаждающей смеси 49. Внутри холодной воды 52 установлено множество гигроскопических материалов 58,расположенных в шахматном порядке и закреплены,верхняя часть на проволоке 57, а нижняя часть к трубке 54. Дополнительно в трубке 54 установлен распылитель 53, расположенный в шахматном порядке с таким расчетом, чтобы внутренняя часть увлажнителя 59 камера орошения была полностью заполнена капельками воды, для образования в камере орошения мелкодисперсный распыл воды и для увлажнения гигроскопических материалов 58. Гигроскопические материалы 58 постоянно впитывают холодную воду 52 и 8 увлажняются распылителем 53,происходит втягивание холодной воды вверх через узкие каналы(капилляры). При этом холодная вода поднимается по капилляру вверх. Примером служит поднятие керосина по фитилю в керосиновой лампе. В камере орошения имеется каплеотделитель-сепаратор 56,предназначен для отделения каплей воды во влажном воздухе. Увлажнитель 59 с одной стороны соединен с ресивером 45, с другой стороны соединен с трубкой 55 с потребителями. Охладители и увлажнители устанавливают в оконных проемах или внутри помещения. Устройство похоже на кондиционирования воздуха в кондиционере. 4. На фиг. 7 показана Солнечная водоподъемная установка. Устройство содержит ресивер 47 соединенный с баком 60 с водой, который погружен в сосуд 59 с водой водоем. В нижней боковой стенке бака 60 имеется заливной клапан 48 для заполнения бака 60 водой из сосуда 59, по принципу сообщающихся сосудов. Бак 60 с водой соединен с водоподъемником А,который содержит водоподъемную трубку 52 направленную в приемный бак 54, далее к потребителю воды 53. Бак 60 с водой соединен с душем Б, который содержит водоподъемную трубку 56, направленный в слив для душа 55. Бак 60 с водой соединен с фонтаном В,который содержит водоподъемную трубку 58 направленный в распылитель 57 с мелкими отверстиями для разбрызгивания воды. Дополнительно ресивер 47 соединен с барбатером Г. Барбатер Г содержит стеклянную трубу 66 с водой заполненную не полностью. Оба конца стеклянной трубы 66 закрыты пробками 63,68. В нижней части стеклянной трубы 66 установлена форсунка 65 соединенная с ресивером 47. Барбатер создает комфорт в помещениях, украшает помещение и оказывает благоприятное действие на человека. Все элементы установки расположены на горизонтальной поверхности и соединены между собой трубками. Описание конструкции в работе. 1. Солнечная воздушная турбина работает следующим образом. На фиг. 4 изображена Солнечная воздушная турбина. Из ресивера 43 сжатый воздух по трубке через вентиль 44 поступает в сопло воздушной турбины 45. Истечение сжатого воздуха через сопло происходит с большой скоростью. Из сопла сжатый воздух поступает на рабочие лопатки воздушной турбины 45. Струя сжатого воздуха, воздействуя на рабочие лопатки, вращает рабочее колесо и вал воздушной турбины 45. На валу воздушной турбины 45 посажен электрический генератор 46, где вырабатывается электрическая энергия. Отработавший сжатый воздух 47 выходит из воздушной турбины 45 в атмосферу или к потребителям. В воздушной турбине 45 сжатый воздух используется в качестве рабочего тела. Конструкции и принцип работы турбины известны и описаны во всех литературах, где рассматривают теплоэлектроцентрали Т.Э.Ц.,тепловые электрические станции Т.Э.С., 21804 паротурбинные установки,газотурбинные установки, атомные электростанции. Примечание Конструкции и принцип работы турбины и генератора не изменены. 2. Солнечное отопление работает следующим образом. На фиг. 5 показано Солнечное отопление. Для отопления помещения горячим сжатым воздухом используют ресивер 43 и отопительный радиатор 45. Теплоноситель, горячий сжатый воздух из ресивера 43 по трубке через вентиль 44 поступает в нижнюю коробку 50 отопительного радиатора 45. Теплоноситель, горячий сжатый воздух проходит по трубкам 47, нагревая трансформаторное масло 46,затем горячий сжатый воздух поступает в верхнюю коробку 48 и выходит по трубке 49 к потребителям(для отопления помещения). Нагретое трансформаторное масло 46 передает тепло через стенки в отапливаемое помещение. Таким образом,для отопления помещения используется тепло горячего сжатого воздуха и тепло трансформаторного масла. 3. Солнечное охлаждение и увлажнение воздуха работает следующим образом. На фиг. 6 показано Солнечное охлаждение и увлажнение воздуха. Данное устройство состоит из ресивера 45, охладителя 48 и увлажнителя 59. Для охлаждения помещений холодным сжатым воздухом открывают вентиль 47, тогда сжатый воздух из ресивера 45 поступает в охладитель 48. В охладителе 48 внутри находится охлаждающая смесь 49 и трубчатый змеевик 50. Сжатый воздух,проходя через трубчатый змеевик 50, охлаждается от температуры охлаждающей смеси 49. Полученный холодный сжатый воздух по трубке 51 поступает к потребителям (для охлаждения помещения). В качестве охлаждающей смеси используют смесь льда с солью. Для увлажнения воздуха в помещении открывают вентиль 46, тогда сжатый воздух из ресивера 45 поступает в увлажнитель 59. В увлажнителе 59 на дне находится холодная вода 52,которая охлаждается от температуры охлаждающей смеси 49 через нижние стенки, так как нижние стенки увлажнителя 59 не теплоизолированы. Внутри холодной воды 52 установлено множество распылителей 53, расположенные в шахматном порядке с таким расчетом, чтобы внутренняя часть увлажнителя 59 (камера орошения) полностью была заполнена капельками воды, для образования в камере орошения мелкодисперсный распыл воды. С ресивера 45 через вентиль 46 сжатый воздух поступает в трубки 54. В трубке 54 установлены распылители 53, тогда внутри холодной воды 52 образуются пузырьки воздуха, они поднимаются вверх за счет разности плотности. Пузырьки влажного воздуха поднимаясь вверх, выносят в камеру орошения капельки воды и влажный воздух. Распылители 53 предназначены для образования в камере орошения мелкодисперсный распыл воды и для увлажнения гигроскопических материалов 58. Внутри увлажнителя 59 установлено несколько рядов гигроскопических материалов 58, расположенных в шахматном порядке и закрепленных, верхняя часть на проволоке 57, а нижняя часть к трубке 54. Гигроскопические материалы 58 постоянно впитывают холодную воду 52 и увлажняются распылителем 53. При помощи гигроскопических материалов 58 происходит втягивание холодной воды 52 через узкие каналы(капилляры), при этом холодная вода поднимается по капилляру вверх. Примером служит поднятие керосина по фитилю в керосиновой лампе. Сжатый воздух в камере орошения проходя между гигроскопическими материалами 58 постоянно их осушает и увлажняясь выходит по трубке 55 к потребителям(для увлажнения воздуха в помещении). В каплеотделителе-сепараторе 56 происходит отделение каплей воды во влажном воздухе. 4. Солнечная водоподъемная установка работает следующим образом. На фиг. 7 изображена Солнечная водоподъемная установка. Бак 60 погружен в сосуд 59 с водой водоем. Сосуд 59 с водой сообщен с атмосферой. Заполнение и вытеснение воды из бака 60 осуществляется ручным путем при соответствующем положении крана 61. Кран 61 имеет два положения. Для заполнения бака 60 водой необходимо поворотом крана 61 (первое положение) сообщить бак 60 с атмосферой. Тогда заливной клапан 48 открывается, происходит заполнение водой бака 60 из сосуда 59 по принципу сообщающихся сосудов. После заполнения бака 60 водой поворотом крана 61 (второе положение) открывают каналы для сжатого воздуха, тогда сжатый воздух из ресивера 47 поступает в бак 60,создавая избыточное давление над водой в баке 60. При этом заливной клапан 48 закрывается за счет давления воды в баке 60 и начинается процесс нагнетания. Под давлением сжатого воздуха, вода вытесняется из бака 60 и поступает в водоподъемник А, в душ Б, в фонтан В. После вытеснения всей воды из бака 60 поворотом крана 61 сообщается с атмосферой, вода снова заполняет бак 60 по принципу сообщающихся сосудов и цикл повторяется. Поворот крана 61 может быть осуществлен автоматически, так как они имеются на производстве. 1. Водоподъемник А работает следующим образом. Открывают вентиль 51, вода под давлением поднимается по водоподъемной трубе 52 и поступает в приемный бак 54, далее к потребителю 53. 2. Душ Б работает следующим образом. Открывают вентиль 50, вода под давлением поднимается по водоподъемной трубе 56 и поступает в душ 55. 3. Фонтан В работает следующим образом. Открывают вентиль 49, вода под давлением поднимается по водоподъемной трубе 58 и поступает в распылитель 57 с мелкими отверстиями для разбрызгивания воды. 4. Барбатер Г состоит из стеклянной трубы 66,оба конца стеклянной трубы 66 закрыты пробками 63,68. Стеклянная труба 66 установлена 9 21804 вертикально, заполнена водой 64 не полностью. В нижней части стеклянной трубы 66 установлена форсунка 65 для подачи сжатого воздуха в воду 64,при этом образуются пузырьки воздуха 67 в воде 64. Эти пузырьки воздуха 67 поднимаются вверх по стеклянной трубе 66 беспорядочно и лопаются,подходя к верхнему уровню воды. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Многофункциональное устройство для мембранного сжатия воздуха, содержащее агрегат, 10 включающий испаритель конденсатор,соединенный с упругими мембранами,размещенными в корпусе герметичного бака,соединенные через охладитель к испарителю конденсатору, отличающееся тем, что устройство дополнительно содержит три идентичных агрегата,последовательно подключенных друг к другу, в каждом агрегате один конец испарителя конденсатора соединен с охлаждающей смесью льда с солью, а другой через ресиверы с потребителями сжатого воздуха.
МПК / Метки
МПК: F24J 2/42
Метки: многофункциональное, сжатия, воздуха, мембранного, устройство
Код ссылки
<a href="https://kz.patents.su/15-ip21804-mnogofunkcionalnoe-ustrojjstvo-dlya-membrannogo-szhatiya-vozduha.html" rel="bookmark" title="База патентов Казахстана">Многофункциональное устройство для мембранного сжатия воздуха</a>
Предыдущий патент: Многофункциональное устройство для сильфонного сжатия воздуха
Следующий патент: Способ и устройство привязки трех лазерных датчиков М5/Laser к одному центру
Случайный патент: Способ лечения переломов костей голени