Транспортний генератор азоту
Власники патенту UA 2306160:
Недоліком відомих аналогів є їх низький коефіцієнт корисної дії ККД внаслідок того, що повітря, збагачене киснем, після газоподільного блоку викидається в атмосферу і надалі не використовується.
Технічною задачею пропонованого до патентування винаходу є підвищення коефіцієнта корисної дії /ККД/транспортного генератора азоту.
Поставлене технічне завдання вирішується новою сукупністю суттєвих ознак, що дозволяють отримати новий технічний результат, за рахунок того, що генератор, що включає багатоступінчастий компресор, охолоджуючий теплообмінник з контуром охолодження, систему очищення від парів і краплинної вологи з фільтром, регулятор витрати охолоджувальної рідини згідно винаходу забезпечений двигуном внутрішнього згоряння, з'єднаним з одного боку через муфту з багатоступінчастим компресором, а з боку впускного колектора за допомогою трубопроводу кисню з'єднаний з виходом газорозподільника, вхід якого з'єднаний з газорозподільним блоком, а з боку випускного колектора двигун внутрішнього згоряння з'єднаний з входом , інший вхід якого з'єднаний з газорозділювальним блоком за допомогою трубопроводу кисню, при цьому трубопровід кисню, приєднаний до двигуна внутрішнього згоряння з обох сторін від впускного і випускного колекторів, утворює зв'язуючу ланку між підмембранним простором газорозділювального блоку, впускним і випускним колекторами, встановлений у випускному колекторі 18, а впускного колектора приєднаний газорозподільник.
На кресленні показано схему транспортного генератора азоту.
Генератормістить багатоступінчастий компресор 1, двигун внутрішнього згоряння 2, муфту 3, охолодний теплообмінник 4 з контуром 5 охолодження, в якому встановлений регулятор 6 витрати охолоджувальної рідини, систему 7 очищення від парів і краплинної вологи, фільтр 8, повітряний трубопровід 9 газоаналізатор 11 вимірювання концентрації кисню, блок 12 порівняння поточного рівня концентрації кисню, електричний зв'язок 20, трубопровід 13 кисню, трубопровід 14 азоту, газорозподільник 15, впускний колектор 16, каталітичний нейтралізатор 17, випускний колектор 19 і кр .
До багатоступінчастого компресора 1, до передостанньої щаблі через охолоджуючий теплообмінник 4, систему 7 очищення парів і крапельної вологи, фільтр 8, за допомогою повітряного трубопроводу 9 під'єднаний газоподільний блок 10, надмембранний простір якого через газоаналізатор 11 і трубопровід 14 азоту .
Розташований на трубопроводі 14 азоту газоаналізатор 11 вимірювання концентрації кисню з'єднаний за допомогою електричного зв'язку 20 з блоком 12 порівняння поточного рівня концентрації кисню і з регулятором витрати 6 охолоджуючої рідини, розташованим на охолодному теплообміннику 4.
Двигун внутрішнього згоряння 2 з'єднаний з одного боку через муфту 3 з багатоступінчастим компресором 1, з боку впускного колектора 16 за допомогою трубопроводу 13 кисню з'єднаний з виходом газорозподільника 15, вхід останнього з'єднаний з газорозділювальним блоком 10, а з боку випускного колектора 1 з входом каталітичного нейтралізатора 17, інший вхід каталітичного нейтралізатора 17 з'єднаний згазорозподільним блоком 10 за допомогою трубопроводу 13 кисню. Трубопровід 13 кисню, приєднаний до двигуна внутрішнього згоряння 2 з його обох сторін від впускного колектора 16 і випускним колектором 16 і випускним колектором 16 і випускним колектором 18 а до впускного колектора 16 приєднаний газорозподільник 15.
Працює генератор у такий спосіб.
Включають двигун внутрішнього згоряння 2 і через сполучну муфту 3 двигун приводить в дію багатоступінчастий компресор 1, який засмоктує і одночасно стискає атмосферне повітря. Повітря, стиснене після передостаннього ступеня багатоступінчастого компресора 1 до 0,2-6 МПа (2-60 атм), через охолодний теплообмінник 4 по повітряному трубопроводу 9 направляється в систему 7 очищення від парів і краплинної вологи, де через фільтр 8 очищається і надходить газороздільний блок 10.
У газорозділювальному блоці 10 за рахунок різної проникності полімерної мембрани, тобто. при створенні перепаду тиску на мембрані газоподільного блоку, відбувається поділ повітря: над мембраною газоподільного блоку 10 формується повітря, збагачений азотом, а під мембраною газорозділювального блоку 10 повітря, збагачений киснем. Потім з газоподільного блоку 10 через трубопровід 14 азоту азот надходить в останню ступінь багатоступеневого компресора 1, де азот стискається до тиску 15-25 МПа (150-250 атм) і через вихід багатоступеневого компресора 1 подається споживачеві. Чистота азоту на виході з газоподільного блоку 10 контролюється газоаналізатором 11 вимірювання концентрації кисню, при цьому показаннягазоаналізатора вимірювання концентрації кисню порівнюються блоком порівняння 12 з допустимими значеннями концентрації кисню.
При перевищенні заданого рівня концентрації подається сигнал на регулятор 6 витрати охолоджувальної рідини, і через охолодний теплообмінник 4 знижують витрату охолоджувальної рідини, що призводить до підвищення температури повітря, що надходить в газороздільний блок 10, при цьому потік повітря, що дифузує через напівпроникну мембрану газорозділювача підмембрану його порожнину, зростає, що призводить до зниження парціального тиску кисню на виході з надмембранної порожнини газоподільного блоку 10 і підвищує чистоту азоту на виході з газоподільного блоку.
Одночасно повітря, збагачене киснем, з газоподільного блоку 10 подається по трубопроводу 13 кисню в каталітичний нейтралізатор 17, де за рахунок наявності додаткового окислювача відбувається догоряння незгорілого палива і шкідливих речовин, що містяться у вихлопних газах, що так само покращує екологічні.
Одночасно через газорозподільник 15 впускний колектор двигуна 16 внутрішнього згоряння 2 подається повітря, збагачений киснем, і використовується як основний або як додатковий окислювач для згоряння палива на певних режимах.
Газорозподільником 15 регулюється напрямок потоку кисню, залежно від режимів та умов роботи двигуна внутрішнього згоряння, що впливає на економічні та екологічні показники роботи двигуна внутрішнього згоряння 2.
Транспортний генератор азоту працює в автономному режимі, що дозволяє переміщати його до місця експлуатації будь-яким видом транспорту та приводити в дію з мінімальними витратамичасу на розгортання установки.
За рахунок використання повітря, збагаченого киснем, в транспортному генераторі азоту, що заявляється, найбільш ефективно застосована інтеграція процесу газоподілу з робочим процесом двигуна внутрішнього згоряння 2.
Пропонований до патентування транспортний генератор азоту, порівняно з описаними вище аналогами, забезпечує високий коефіцієнт корисної дії і високі екологічні показники за рахунок зменшення шкідливих речовин у вихлопних газах двигуна внутрішнього згоряння.
Транспортний генератор азоту, що включає багатоступінчастий компресор, охолодний теплообмінник з контуром охолодження, систему очищення від парів і краплинної вологи, фільтр, регулятор витрати рідини, що охолоджується, і блок порівняння, який відрізняється тим, що він забезпечений двигуном внутрішнього згоряння, з'єднаним з одного боку через компресором, а з боку впускного колектора за допомогою трубопроводу кисню з'єднаний з виходом газорозподільника, вхід якого з'єднаний з газорозподільним блоком, а з боку випускного колектора двигун внутрішнього згоряння з'єднаний з входом каталітичного нейтралізатора, інший вхід останнього з'єднаний з газорозділювальним блоком за допомогою трубопроводу кисню кисню, приєднаний до двигуна внутрішнього згоряння з обох сторін від впускного і випускного колекторів, утворює зв'язуючу ланку між підмембранним простором газорозділювального блоку, впускним і випускним колекторами, при цьому каталітичний нейтралізатор встановлений у випускному колекторі, а до впускного колектора.