Газотурбінна установка

1 Газотурбинная установка, предназначенная для регенерации тепла, поступающего от источни ка тепла, содержащая газовую турбин у, теплообменное средство для подогре вания сжатого газа теплом источника тепла, средство для подачи подогретого сжатого газа из теплообменного средства непосредственно в турбин у для расши рения подогретого сжатого газа без сжигания та ким образом, что температура газа на вы ходе га зовой тур бины была ниже , чем температура по догретого сжатого газа на входе газовой турбины, газовый компрессор для получения сжатого газа, включающий камеру сжатия для помещения газа, предназначенного для сжатия, поршень сжатия, приводное средство для приведения в движение поршня в камеру сжатия газа и клапанное средст во для обеспе чения всасывания сжато го газа из камеры сжатия, отличающаяся тем, что она включает средство для образования струи распы ленной жидкости в камере сжатия для охлаждения газа при его сжатии в ней, соединительные сред ства, связанные с поршнем газового компрессора' для обеспечения подачи энергии к поршню, и средство для удаления жидкости из хо лодно го сжатого газа, выпущенного непосредственно из камеры сжатия, при этом газовый компрессор вы полнен изотермического сжатия для получения холодного сжатого газа. 2. Газотурбинная установка по п.1, отличающая ся тем, что она содержит дополните льную газо вую турбин у и средство для подачи горячего вы хлопного газа низкого давления из газовой турби ны в теплообменное средство для подогревания холо дного сжато го газа из изо термического ком прессора. 3. Газотурбинная установка по п.2, отличающая ся тем, что она дополнительно содержит магист ральный нагреватель для генерирования горячего газа высокого давления из части подогретого сжатого газа, поступающего из теплообменного средства, и средство для подачи горячего газа высокого давления для приведения в действие турбины 4. Газотурбинная установка по п.З, отличающая ся тем, что магистральный нагреватель содержит камеру сгорания, сжигающую топливо в подогре том сжатом газе и производя щую дымовой газ в качестве горячего газа высокого давления 5. Газотурбинная установка по п 3 , о тличающая ся тем, что магистральный нагреватель содержит внешний источник нагрева. 6. Газотурбинная установка по любому из пп 3-5, отли чающая ся тем, что она содержи т средство для подачи части холодного сжатого газа на лопа сти газовой турбины для их о хлаждения 7 Газотурбинная установка по любому из пп. 3-6, отличающаяся тем , что о на содержи т тр еть ю газовую тур бин у, второе теп лообменное средство для подогревания части холодно го сжато го газа горя чим газом низкого давления, вы хо дящим из упомян утой дополни те льной газо вой тур бины , и ср едство для подачи по до гре то го сжатого газа из второго теплообменного средства для приве дения в дей ствие тре тьей газо вой турбины 8. Газотурбинная установка по п.7, отличающаяся тем, что тр^іья газовая турбина является воздушной турбиной 9. Газотурбинная установка по любому из пп. 1-8, от личающаяся тем, что она содержит компрессор для подачи горячего сжатого газа для приведения е дей ствие изотермического компрессора. 10. Газотурбинная установка по любому из пп. 1-9, отличающаяся тем, что изотермический газовый компрессор дополнительно содержит вторую камеру и второй поршень, косвенно механически связанный с поршнем сжатия. 11. Газотурбинная установка по п.10, отличающаяся тем, что она включает коленчатый вал для соедине ния поршня сжатия и второго поршня между собой. 12. Газотурбинная установка по п.10 или п 11. отли чающаяся тем, что приводное средство содержит средство для подачи горючей топливной смеси во вторую камеру, посредством чего ее сгорание подво дит в движение второй поршень из второй камеры. 13. Газотурбинная установка по любому из пп. 1012, отличающа яся те м, что дополни тельно со 4 кутної пластини менш 0,2 перерозподіл тепла між верхньою частиною електроду І його нижньою частиною буде неповним, що підвищує газовиділення. При зазначенному співвідношенні більш 0,3 знижується ефективна площа електроду, підвищується густота струму, що підвищує температуру електроду тобто порождує погіршення енергетичних характеристик акумулятора. В результаті досліджень відомих в науці і техниці рішень сукупність існуючих ознак повністю або частково, що збігається з заявленою та дозволяюча вирішити поставлену винахідницьку задачу, не була виявлена. Отже, передбачуваний винахід відповідає критерію новизна". Сутність заявленого винаходу не виникаєдля фахівця явним чином з відомого рівня техніки. Сукупність ознак, що характеризують відомий електрод, не забеспечує нових властивостей та тільки наявність відзначаючих ознак дозволяє одержати новий технічний резуль тат. Отже, винахід, що пропонується, відповідає критерію "винахідницький рівень". В сукупності зазначені відмінці ознаки в конструкції електроду для свинцевого акумулятора в зрівнянні з прототипом дозволяють підвищити експлуатаційну надійність та енергоємність свинцевих акумуляторів , в яких використовується зазначений електрод, що розширює область використання таких акумуляторів Запропоноване технічне рішення може бути використано у якості важливого елемента конструкції стартерних акумуляторних батарей в транспортних засобах з особливо важкими умовами експлуатації' (для запуску танкових двигунів і живлення електроустаткування танку, двигунів бойової машини піхоти, бронетранспортеров і інших спеціальних машин, що відносяться до групп 1 10-1.11 категорії А ГОСТ В 20 39.304). На фіг 1 ,2 зображено два варіанта запропонованої конструкції електроду для свинцевого акумулятора з різноманітно розміщеними укладками, вид зверху і вид спереду. Електрод для свинцевого акумулятора, що містить прямокутну ґратчасту пластину 1 із струмопровідною планкою 2 і приєднувальною шиною З, активну масу 4, укладки 5, 6 із теплопровідного діелектричного матеріалу з наскрізними отвірами 7 кільцевої форми. Укладки 5, 6 прямокутної або трапецієподібної форми розміщені з обох сторон пластини 1 в шарах активної маси 4, при цьому отвіри в укладках заповнені активною масою 4. Укладки виконуються із корундів, алундів (окисли алюмінію) або Із 27494 средство для подогревания холодного сжатого газа из изотермического компрессора. Кроме того, газотурбинная установка дополнительно содержит магистральный нагреватель для генерирования горячего газа высокого давления из части подогретого сжатого газа, поступающего из теплообыенного средства, и средство для подачи горячего газа высокого давления для приведения в действие турбины. Кроме того, магистральный нагреватель газотурбинной установки содержит камеру сгорания, сжигающую топливо в подогретом сжатом газе и производящую дымовой газ в качестве горячего газа высокого давления. Кроме того, магистральный нагреватель содержит внешний источник нагрева Кроме' того, газотурбинная установка содержит средство для подачи части холодного сжатого газа на лопасти газовой турбины для их охлаждения. Кроме того, газотурбинная установка содержит третью газовую турбину, второе теплообменное средство для подогревания части холодного сжатого из горячего газа низкого давления, выходя щего из упомянутой дополнительной газовой турбины, и средство для подачи подогретого сжатого газа из второго те плообм енного средства для приведения в действие третьей газовой турбины, Кроме того, третья газовая турбина является воздушной турбиной. Кроме того, газотурбинная установка содержит компрессор для подачи горячего сжатого газа для приведения в действие изотермического компрессора Кроме того, изотермический газовый компрессор газотурбинной установки дополнительно содержит втор ую камеру и второй поршень, косвенно механически связанный с поршнем сжатия. Кроме того, газотурбинная установка включает коленчатый вал для соединения поршня сжатия и второго поршня между собой. Кроме того, приводное средство газотурбинной установки содержит средство для подачи горючей топливной смеси во втор ую камеру, посредством чего ее сгорание подводит в движение второй поршень из второй камеры Кроме того, газотурбинная установка дополнительно содержит средство для подачи сжатого, газа из камеры сжатия во вторую камеру. Кроме того, газотурбинная установка включает теплообменное средство, разделенное с возможностью подогрева сжатого газа из камеры сжатия газом из второй камеры Кроме того, газотурбинная установка включает теплообменное средство, разделенное с возможностью подогрева сжатого газа из камеры сжатия теплом от конца и/или стенки второй камеры. Кроме того, средство для удаления жидкости в газотурбинной установке содержит влагоотделитель. Согласно одному из аспектов настоящего изобретения создан газовый компрессор, содержащий камеру для сжатия содержащегося в ней газа, поршень в камере и средства для введения поршня в камеру для сжатия газа, средства для образования брызг или струи жидкости а камере с цепью охлаждения сжимаемого в ней газа и кла панные средства для обеспечения вывода сжатого газа из камеры, при этом упомянутые средства для приведения в движение поршня включают средство для подачи или питания возбуждающей энергии, накопленной в жидкости, непосредственно на поршень. Таким образом, изобретение обеспечивает полезный источник сжатого газа, в котором температура газа регулируется стр уёй жидкости. Теплота сжатия передается капелькам в струе, так что в процессе сжатия температура газа может регулироваться с тем, чтобы ее можно было поддерживать постоянной или снижать. Если температуру газа поддерживают постоянной, энергия, требуемая для сжатия, намного меньше, чем в том случае, когда температура газа может возрастать. Преимущественно, поршень приводится в движение за счет энергии, накопленной в жидкости, которая может быть энергией, накопленной в сжатом газе или в горючей смеси топливо/воздух, или потенциальной энергией жидкости. Это дает возможность запускать изотермическое сжатие непосредственно от высокотемпературного источника тепла, в то время как тепло в системе отводится при самых низких температурах, цикла Поршень обеспечивает возможность высвобождения из жидкости огромной энергии и очень эффективного преобразования ее в энергию сжатия газа, а также обеспечивает благоприятную возможность временного накопления энергии, высвобождаемой из жидкости в виде кинетической энергии, с тем, чтобы поршню могла быть передана огромная энергия, в результате чего могут быть сжаты огромные объемы газа, при этом скорость, с которой поршень перемещается в камере, может регулироваться за счет инерции поршня, так что процесс сжатия настолько близок к изотермическому, насколько это возможно Изобретение также обеспечивает благоприятную возможность утилизации избыточного тепла, высвобождаемого из жидкости, для предварительного подогрева изотермически сжимаемого газа Кроме того, поскольку поршень приводится в движение непосредственно, не требуется более сложное механическое оборудование, включающее такие вращающиеся детали, как коленчатые валы. В предпочтительном варианте компрессор содержит средства накопления кинетической энергии, соединенные с поршнем, которому может быть сообщена или придана кинетическая энергия, достаточная для того, чтобы поршень мог сжимать газ. Преимущественно, средства накопления кинетической энергии могут иметь массу, приспособленную перемещаться в фазе с поршнем, и а предпочтительном варианте массу может иметь и собственно поршень Преимущественно, средства накопления кинетической энергии могут иметь большую инерцию для регулирования скорости сжатия для того, чтобы да ть достаточное время для передачи теплоты сжатия струе с тем, чтобы сжатие было изотермическим Средства накопления кинетической энергии могут иметь закрепленную с возможностью вращения массу, например, маховик, который соединен с поршнем таким образом, что энергия вращения массы преобразуется в энергию сжатия газа посредством поршня. Вращающаяся масса может быть приспо 27494 собпена к реверсированию направления с поршнем или вращению только в одном направлении, независимо от направления перемещения поршня. В первом случае поршень может быть закреплен на вращающемся диске, перемещение поршня в камере происходит вдоль дуги, получаемой при вращении диска вдоль линейной траектории, при этом поршень может поворачиваться относительно диска. Альтернативно с поршнем может быть связана зубчатая рейка, которая приспособлена приводить в движение шестерню, которая либо обеспечивает вращающуюся массу, либо с которой соединена вращающаяся масса. В последнем случае поршень может быть связан с вращающейся массой посредством коленчатого вала Преимущественно, компрессор может* включать соединительные средства, связанные с поршнем, для обеспечения отведения энергии от или подачи ее непосредственно поршню. Отдача на выходе поршня может быть испопьзована для приведения в действие, например, клапанов или инжекционных насосов для распыления жидкости, связанных с компрессором и механических компрессоров, подающих горячий сжатый газ для приведения в действие компрессора Энергия поршня может быть извлечена посредством любого механического соединения В предпочтительном варианте компрессор имеет средства для сообщения кинетической энергии средствам накопления кинетической энергии Если средства накопления кинетической энергии обеспечиваются за счет массы поршня, то средства для сообщения или придания кинетической энергии могут быть приспособлены для того, чтобы сообщать кинетическую энергию непосредственно поршню Компрессор может иметь средства для преобразования кинетической энергии, испопьзуемой для придания поршню движения в одном направлении, в кинетическую энергию для придания поршню движения в другом направлении Средства для преобразования дают возможность сообщать кинетическую энергию средствам накопления кинетической энергии таким образом, что поршень выдвигае тся из камеры сжатия, и затем так, что поршень перемещается в компрессорную камеру для сжатия газа Альтернативно средства для преобразования могут использоваться для преобразования кинетической энергии, испопьзуемой для введения поршня в камеру и сжатия газа, для того, чтобы перемещать поршень в другом направпении из камеры Средства для преобразования могут иметь средство для преобразования кинетической энергии, используемой для придания поршню движения, в потенциальную энергию. Например, кинетическая энергия может быть преобразована в потенциальную энергию за счет обеспечения вертикального перемещения массы при перемещении поршня. Это может быть отдельная масса или массу может иметь собственно поршень. В предпочтительном варианте компрессор имеет вторую камеру и второй поршень, каждый из которых распопожен таким образом, что при движении поршня внутрь камеры второй поршень вы ходи т из второй камеры. Первый и второй поршни могут быть косвенно механически связаны друг с др угом, например, посредством коленчатого вапа Такое соединение может быть приспособпено к тому, чтобы поршни могли бы ть заранее установлены под любым фазовым углом друг относительно друга Альтернативно первый и второй поршни могут быть непосредственно связаны друг с другом и могут иметь единое тело, т е. быть выполнены в виде единого поршня Средства накоплений кинетической энергии могут быть обеспечены за счет массы второго поршня, либо только ее одной, либо объединенной с массой первого поршня В одном из вариантов средства преобразования включают теппо или массу газа, находящегося во второй камере Следовательно, кинетическая энергия, накопленная, например, в массе первого и второго поршней, может поглощаться за счет адиабатического сжатия газа во второй камере и затем обеспечить адиабатическое расширение относительно горячего сжатого газа для сообщения кинетической энергии поршням в другом направлении, приводя в движение первый поршень в первой камере для сжатия газа в ней В одном из вариантов газовый компрессор имеет контейнерное средство или резервуар для помещения в него жидкости и включает канал для образования поршня. Контейнерное средство может быть выполнено, как правило, в виде Uобразного канала с камерой, выполненной в одном ответвлении канала, и второй камерой (если она имеется), выполненной или образованной в другом отве твлении. Преимущественно, жидкость в жидкостном поршне создает прекрасное уплотнение между поршнем и стенками камеры Эта форма компрессора может включать поршень, содержащий твердый материал, расположенный в канале между жидким поршнем и камерой. Другой поршень, содержащий твердый материал, также может быть расположен в канале с другой стороны жидкого поршня в стороне от камеры Каждый из тверды х поршней может иметь массу, бо льшую, чем ппотность жидкости в жидком поршне с тем, чтобы, преимущественнее, размер составного поршня, содержащего твердые и жидкие составпяющие, можно было уменьшить для данной массы Кроме того, использование твердых поршней раньше жидкого поршня предотвращает прямой контакт между жидкостью и газом и теми частями камеры, которые могут бы ть относитепьно горячими Твердые поршни также предотвращают граничные межфазные возмущения у поверхности жидкости и проникновение жидкости в газ. В другом варианте поршень содержит твердый материал, при этом конструкция ипи устройство поршня может включать множество различных тверды х материа лов и может заключа ть в себе, как часть объемной массы, жидкий материал Поршень и камера могут бы ть расположены таким образом, что перемещение поршня в камере происходит, по существу, в вертикапьной плоскости или, по существу, в горизонтальной плоскости . В последнем случае для поддерживания поршня могут быть предусмотрены низкофрикционные опорные средства для облегчения движения поршня относительно камеры. Преимущественно, если поршень распопожен так, что дви гается вертикально или пинейно, не требуется ника 27494 рая часть подогретого сжатого газа, вы ходя ще го из теплообменника, может использоваться для приведения в действие газовой турбины Использование части холодного сжатого газа для приведения в действие турбины особенно выгодно, если в горячем расширившемся газе, выходящем из второй камеры, имеется больше тепла, чем необходимо для подогрева объема холодного сжатого газа, требуемого для приведения в действие компрессора Компрессор может быть сконструирован таким образом, чтобы производить дополнительное количество холодного сжатого газа, используемого для извлечения этого избыточного тепла Таким образом можно извлекать излишнее тепло, которое может быть преобразовано в полезную энергию Компрессор может иметь третью камеру для сжима емого газа и тре тий пор шень для сжа тия газа за сче т движения тре тье го пор шня и включать дополнительное клапанное средство для обеспечения вы ведения сжато го газа из тре тьей камеры Тре тья камера и тре тий пор шень могут быть расположены таким образом, что при вы тягивании второго поршня из второй камеры третий поршень втяги вае тся в тре тью камер у Таким об разом процессы, которые вытяги вают второй поршень из второй камеры, могут использоваться для зап уска компре ссии газа в тре тье й каме ре Когда компрессор имее т U-о бразный кана л, содержащий жидкий поршень, образующий первый и второй поршни, третий поршень может быть образован, например, за сче т расположения тре тьей камеры в той же ве тви канала, что и первая камера Поршень, содержащий твердый материал, может быть расположен между третьим поршнем и тре тьей камерой Если в первой камере до жидкого поршня предусмотрен твердый поршень, твердый поршень может быть устроен так, чтобы дви га ться неза висимо о т любого др уго го и в со единении с другим и, например, может иметь единое тело Когда первый , второй и третий поршни все содержат твердый материал все поршни могут быть выполнены или могут образовывать единое тело и коллективно служить в качестве средства накопления кинетической энергии Газ в тр е тьей каме ре може т сжима ться а ди аба ти че ски, при этом сжатый газ может использо ва ться для п ри ве де ни я в де й ствие газ о во й тур бин ы Если для из влечения избыто чного тепла горяче го расшири вше го ся газа о т п роце сса во второй камере исп ольз уе тся о тде льная газ овая турби н а , о тхо дя щи й или вы хлоп но й га з о т это й о тдельно й тур бины , ко то рый може т бы ть е ще о тносите льно горя чим, использ уе тся для подогрева некоторого количества холодного сжатого га за из п ер вой кам ер ы , н апр имер , в те плоо бме ннике , и это т по до гр е тый сжа тый га з може т быть и спользован для зап уска газо вой турбины, приводимой в движение а диаба ти чески сжа тым газом из тре тьей камеры, а ль терна ти вно а диаба ти че ски сжа тый газ из тре ть ей камер ы и по догре тый сжатый газ, и спольз уемые для из вле чения избы то чн ого тепла о тхо дя ще го газа , могут бы ть о ба напра влены к о дной един ственн ой тур би не , в р ез уль та те че го , преим уще ственн о, и ск лючае тся по тре бно сть в бо ле е , чем о дно й турбине. В альтернативном варианте вторая камера и второй поршень могут быть расположены таким образом, что при движении первого и третьего поршней в соответствующие камеры второй поршень входит во вторую камеру Процесс во второй камере затем выводит первый, второй и третий поршни из соответствующи х им камер, сообщая кинетическую энергию средств накопления кинетической энергии, которое, преимущественно, может являться объединенной массой поршней. Предусмотрено средство для преобразования кинетической энергии в кинетическую энергию для введения поршней обратно в соответствующие им камеры, которое может включать камеру адиабатического сжатия/расширения, содержащую тепло или массу газа, и связанный с ней поршень, соединенный с другими поршнями тяким образом, что при движении второго поршня из второй камеры дополнительный поршень вдвигается в камеру адиабатическото сжатия/расширения В другом варианте вторая камера и второй поршень расположены таким образом, что при движении первого и третьего поршней в соответствующие им камеры второй поршень выдвигается из второй камеры Газовый компрессор может иметь четвертую камеру и четвертый поршень, расположенные таким образом, что при движении второго поршня во вторую камеру четвертый поршень выдвигается из четвертой камеры В дополнение к двигающей (или движительной) энергии, получаемой за счет процесса во второй камере, для введения первого и третьего поршней в соответствующие им камеры и сжатия газа в них процесс, включающий любые вышеупомянутые соединения со второй камерой и происходящий в четвертой камере, может быть приспособлен для обеспечения вдвигания второго поршня обратно во вторую камеру и последующего выдвигания первого и третьего поршней из соответствующи х им камер Газовый компрессор может дополнительно иметь пятую камеру и пятый поршень для сжатия находящегося в пятой камере газа посредством вдви гания пято го поршня в пятую камеру, при этом пятый поршень и пятая камера устроены таким образом, что при движении второго поршня во вторую камеру пятый поршень вдвигается в пятую камеру, при этом компрессор имеет допопнительное клапанное средство для выпуска сжатого газа из пятой камеры Пятая камера может использоваться для адиабатического сжатия газа, который затем используется для приведения в действие газовой тур бины, которая может быть той самой газовой турбиной, которая приводится в действие адиабатически сжатым газом из третьей камеры Адиабатическое сжатие в пятой камере запускается процессом в четвертой камере Кроме того, компрессор может иметь шестой поршень и шестую камеру для сжатия находящегося в ней газа посредством вдвигания шестого поршня в шестую камеру, при этом шестой поршень и шестая камера устроены таким образом, что при вдвигании второго поршня во вторую камеру шестой поршень вдвигается в шестую камеру, причем компрессор имеет дополнительное средство для создания струи жидкости в шестой камере, о хлаждающей газ в процессе сжатия в 27494 ней, и дополнительное клапанное средство для выпуска сжатого газа из шестой камеры Шестая камера, следовательно, является второй камерой изотермического сжатия для производства охлажденного сжатого газа Изотермическое сжатие в шестой камере также запускается процессом в четвертой камере Следовательно, в этом типе компрессора процесс во второй камере запускает процессы изотермического и адиабатического сжатия в первой и третьей камерах, соответственно, в течение первой половины цикла, и процесс в четвертой камере запускает процессы адиабатического и изотермического сжатии в пятой и шестой камерах, соответственно, в течение второй половины цикла Средство для подачи двигающей (или движительной) энергии может дополнительно включать средство для подачи сжатого газа из шестой камеры во вторую и/или че твертую камеры и может дополнительно включать теплообменное средство для подогрева сжатого газа из шестой камеры газом из второй и/или четвертой камер Теплообменное средство может быть тем же теплообменным средством, которое приспособлено для подогрева сжатого газа из первой камеры газом из второй камеры Тепло, которое не требуется для подогрева холодного сжатого газа из шестой камеры и требуемое для запуска процесса во второй и/или четвертой камерах, может извлекаться посредством пропускания колодного сжатого газа из первой и/или шестой камер через теплообменное средство, после чего избыточное тепло используется для подогрева дополнительного сжатого газа, а затем этот газ может использоваться для запуска газовой турбины В любом из выше упомянутых вариантов два или более поршней могут бы ть расположены тандемом или, например, взаимосвязаны посредством одного или более уплотненных валов, проходящи х из одной камеры в следующую Альтернативно, любые два или более поршней могут быть установлены с интервалом вдоль и х направления движения в или из соответствующи х им камер Когда для запуска компрессора используется горячий сжатый газ, газ можно получать от обычного механического компрессора или от самого изотермического компрессора, производящего охлажденный сжатый газ, который затем подогревается горячим расширившимся газом из второй и/или четвертой камер посредством теплообменника, и который затем дополнительно нагревается в основном нагревателе, например, за счет сжигания топлива В основном полученный горячий сжатый газ будет иметь намного более высокую температуру, чем газ, производимый механическим компрессором Очень горячий сжатый газ затем вводится во вторую и/или четвертую камеры, в которых он расширяется для запуска компрессора Преимущественно, горячий сжатый газ, введенный во вторую и/или четвертую камеры, запускает компрессор за счет простого адиабатического расширения, и поэтому этот процесс является намного более чистым, чем сжигание или газификация В другом варианте компрессор может иметь в дополнение к первой камере и второй камере, если она имеется, дополнительную камеру для сжатия газа и дополнительный поршень для сжа тия газа посредством вдвигания дополнительного поршня в дополнительную камеру, клапанное средство для обеспечения выпуска сжатого воздуха из дополнительной камеры и средство для подачи сжатого воздуха из дополнительной камеры в первую и/или зторую камеры Дополнительный поршень является независимым от первого поршня, и компрессор может иметь второе средство накопления кинетической энергии, связанное с дополнительным поршнем, которому может быть сообщено достаточное количество кинетической энергии для того, чтобы дополнительный поршень мог сжимать газ в дополнительной камере Второе средство накопления кинетической энергии может иметь массу, приспособленную к движению в фазе с дополнительным поршнем, и масса обычно может обеспечиваться дополнительным поршнем Газ. находящийся в дополнительной камере, сжимается адиабатически и может использоваться для запуска процесса изотермического сжатия в первой камере и во второй камере (если она есть) Адиабатически сжатый газ также может использоваться для приведения в действие газовой турбины Этот вид компрессора может дополнительно иметь средство для сообщения кинетической энергии второму средству накопления кинетической энергии и также может включать средство для преобразования кинетической энергии, используемой для придания дополните льному поршню движения в одном направлении, в кинетическую энергию для придания дополнительному поршню движения в другом направлении Средство для преобразования может включать средство для преобразования кинетической энергии, используемой для придания поршню движения, в потенциальную энергию, например, посредством обеспечения массы, приспособленной перемещаться вертикально при движении дополнительного поршня, что может быть обеспечено массой собственно дополнительного поршня Компрессор также может иметь четвертую камеру и четвертый поршень, устроенные таким образом, что при вдвигании дополнительного поршня в дополнительн ую камеру четвертый поршень выдвигается из четвертой камеры и дополнительный и четвертый поршни могут вместе иметь единую массу Хотя в этом варианте может не быть второй камеры и второго поршня, четвертая камера и четвертый поршень обозначены так же с целью различения одной камеры и поршня от другой Средство для преобразования кинетической энергии, используемой для придания дополнительному поршню движения, может включать тепло или массу газа, находя щегося в четвертой камере, которая попеременно сжимается и расширяется адиабатически для вдвигания дополнительного поршнч в дополнительную камеру и сжатия газа Это является особенно выгодным, когда средство для сообщения кинетической энергии второму средству накопления кинетической энергии включает процесс в дополнительной камере Например, средство для подачи двигающей (или движительной) энергии дополнительному поршню и сообщения кинетической энергии второму средству накопления кинетической энергии может включать средство для введения горячей топлив 27494 ной смеси в дополнительную камеру, в результате горения которой сообщается кинетическая энергия Альтернативно средство для сообщения кинетической энергии второму средству накопления кинетической энергии может включать средство для впуска сжатого газа в дополнитепьную камеру и дополнительное средство образования струи горячей жидкости для нагрева газа в дополнительной камере В другом варианте средство для подачи двигающей (движительной) энергии дополнительному поршню включает средство для впуска производящей газ среды вместе с реакционным газом для газификации в дополнительной камере, и в другом варианте средство для подачи двигающей (движительной энергии) дополнительному поршню может включать клапанное средство для впуска сжатого газа в дополнительную камеру Следовательно, в любом из вышеупомянутых вариантов адиабатическое сжатие в дополнительной камере запускается процессом, происходящим в той же самой камере В результате этого процесса горячий газ в дополнительной камере расширяется и выдвигает дополнительный поршень из дополнительной камеры Может быть предусмотрено клапанное средство, действующее после расширения газа в дополнительной камере, для всасывания газа в камеру, который затем подвергается адиаба тическому сжатию Клапанное средство может быть расположено таким образом, что газ всасывается непосредственно над поршнем В этом варианте компрессор дополнительно имеет клапанное средство, действующее после всасывания газа в дополнительную камеру для того, чтобы обеспечить вытеснение горячего расширившегося газа из камеры при вдвигании поршня в дополнительную камеру Клапанное средство срабатывает после выталкивания горячего расширившегося газа из камеры для прекращения всасываний в камеру газа после процесса расширения и его сжатия Кинетическая энергия, сообщаемая второму средству накопления кинетической энергии за счет процесса в дополнительной камере, может быть преобразована в кинетическую энергию для придания дополнительному поршню движения в дополнительную камеру за счет а диабати ческого сжа тия и расширения газа в четвертой камере В другом варианте четвертая камера может включать любые описанные выше для дополнитель ной камеры характеристики для того, чтобы процесс в четвертой камере запускал адиабатическое сжатие в дополнительной камере и процесс в дополнительной камере запускал адиабатическое сжатие в четвертой камере Преимущественно, этот вариант производит адиабатически сжатый газ дважды в течение одного полного операционного цикла Разделение газа, подвергаемого адиабатическому сжатию, и технологического газа в дополнительной камере и четвертой камере осуществляется посредством естественной температурной стратификации В другом варианте адиабатическое сжатие и процесс запуска адиабатического сжатия могут происходить в раздельных камерах Таким образом, адиабатическое сжатие может осуществляться только в дополнительной камере, а процесс запуска адиабатического сжатия может осуществляться в четвертой камере В другом варианте четвертая камера и четвертый поршень могут быть устроены таким образом, что при вдвигании дополнительного поршня в дополнительную камеру четвертый поршень вдвигается в четвертую камеру Далее дополнительный поршень и дополнительная камера будут упоминаться как третий поршень и третья камера, несмотря на то, что второго поршня и второй камеры может не быть Аналогичным образом термины четвертый пятый и шестой отличают один поршень или камеру от др уги х, несмотря на то , что может не бы ть второй камеры Компрессор может дополнительно иметь пятую камеру и пятый поршень каждый из которых устроен так. что при вдвигании третьего поршня в третью камеру пятый поршень выдвигается из пятой камеры В этом варианте средство для сообщения кинетической энергии второму средству накопления кинетической энергии может включать процесс в четвертой камере, который приводит в движение пятый поршень в пятой камере Пятая камера может содержать тепло или массу газа, которая преобразует кинетическую энергию в кинетическую энергию для придания пятому поршню движения с тем, чтобы ввести третий поршень в третью хамеру для сжатия газа, находящегося в ней В другом варианте газовый компрессор может иметь средства для проведения процесса в пятой камере с тем, чтобы сообщить энергию второму средству накопления кинетической энергии, в результате чего ввести дополнительный поршень в дополнительную камеру для сжатия газа в ней Поэтому средство для сообщения кинетической энергии второму средству накопления кинетической энергии может включать средство для подведения горючей топливной смеси, в результа те сгорания которой сообщается кинетическая энергия Альтернативно средство накопления кинетической энергии может включать средство для впуска сжатого газа в пятую камеру и дополните льное средство для образо вания струи горячей жидкости для нагрева газа в пятой камере В другом варианте средство для сообщения кинетической энергии второму средству накопления кинетической энергии может включать средство для вп уска производящей газ среды вместе с реакционным газом для газификации в пятой камере В другом варианте средство для сообщения кинетической энергии второму средству накопления кинетической энергии может включать клапанное средство, срабатывающее для впуска горячего сжатого газа в пятую камеру Газовый компрессор может дополнительно иметь шестую камеру для содержания подлежащего сжатию газа, шестой поршень, расположенный в шестой камере таким образом, что при введении пятого поршня в пятую камеру шестой поршень вдвигается в шестую камеру, и может дополнительно включать клапанное средство для впуска сжатого газа из шестой камеры Поэтому в этом варианте адиабатическое сжатие осуществляется в двух камерах и процесс запуска сжатия осуществляется в двух др уги х камерах Процесс в пятой камере запускает сжатие в третьей камере, и процесс в четвертой камере запускает адиабатическое сжатие в шестой камере Таким образом, преимущественно а диабати чески сжатый газ со 27494 храняется совершенно отдельно от технологического газа Кроме того этот вариант является симметричным и производит адиабатически сжатый газ дважды за цикл Адиаба ти чески сжатый газ от третьей и шестой камер может использоваться для запуска изотермического сжатия в первой камере (и второй, если она есть) и может также использоваться для приведения в движение газовой турбины В предпочтительном варианте средство для сообщения кинетической энергии второму средству накопления кинетической энергии дополнительно включает средство подачи сжатого газа от первой и/или второй камер в третью, четвертую и пятую камеры, когда это необходимо для запуска процесса в них Предпочтительнее, предусмотрено теплообменное средство для подогрева сжатого газа из первой и/или второй камер теплом горячего расширившегося технологического газа, выходяще го из любой третьей четвертой или пятой камер В другом варианте компрессора энергия, необходимая для изотермического сжатия, может обеспечива ться за счет резервуара жидкости Один из видов приводимого в действие жидкостью газового компрессора включает канал и дополнительный поршень, расположенный в нем и двигающийся вдоль канала для введения первого поршня в первую камеру и сжатия газа в ней Резервуар для жидкости соединен с одним концом канала, при этом компрессор дополнительно включает основной расходный клапан, действующий для регулирования потока жидкости из резервуара в канал для движения дополнительного клапана вдоль канала, и выпускное клапанное средство, срабатывающее после сжатия газа в первой камере для обеспечения выпуска жидкости из канала Дополнительный поршень может включать жидкий или твердый поршень или их комбинацию и может быть выполнен в виде единого целого с первым пор шнем Компрессор может иметь множество камер для подлежащего сжатию газа и поршней для сжатия газа в каждой камере, при этом каждый поршень приводится в движение независимо посредством связанного дополнительного поршня, каждый из которых двигается вдоль отдельного канала, один конец которого соединен с общим резервуаром Компрессор, предпочтительнее, включает средство для возврата жидкости, выпущенной через каждый выпускной клапан в резервуар, причем средство для возврата может включать насос Когда компрессор имеет множество каналов и связанных с ними поршней, запускающих процессы сжатия во множестве камер, основные расходные клапаны и выпускные клапаны могут быть синхронизированы для функционирования таким образом, чтобы жидкость возвращалась в резервуар в то же самое время, когда она выпускается из него, так что запас резервуара поддерживается по существу постоянным В предпочтительном варианте компрессор дополнительно включает средство для герметизации жидкости в резервуаре под давлением Резервуар может включать камеру с заключенным в ней телом или массой газа под давлением, расположенную над жидкостью Ко гда средство для возврата жидкости имеет насос, понятно, что за счет установки главного расходного клапанного средства на каждом канале для управления поршнями и обеспечения их работы в разных фазах, насос может действовать непрерывно и с оптимальной эффективностью поскольку это необходимо для обеспечения непрерывной подачи жидкости в резервуар Обычно, когда компрессор имеет жидкий поршень он может включать средство для подачи или средство для формирования каждой распыленной струи, при этом в качестве жидкости для распыления используется жидкость поршня Предпочтительнее компрессор имеет охлаждающее средство для охлаждения жидкости, используемой в распыленном виде Компрессор, предпочтительнее, также включает средство для регулирования размера капелек в распыленной струе Средство для образования распыленной струи может иметь насос, действие которого приурочено только к тому моменту, когда газ в камере уже сжат Средство для образования распылённой струи предпочтительнее приспособлено для обеспечения распыления струи с постоянной скоростью потока ( т е с постоянным расходом), когда газ в одной или в каждой камере подвергается сжатию, при этом средство для образования распыленной струи может включать насос с позитивным смещением Один из вариантов может включать средство для механического соединения поршня с распылительным насосом Такое механическое соединение, преимущественно, может облегчить синхронизацию инжектирования распыляемойжидкости и обеспечить передачу механической энергии от поршня насосу и наоборот Ме ханическое соединение может включать, например, коленчатый вал, приводимый в движение поршнем или зубча той рейкой соединенной с поршнем и приводящей в движение шестерню Вращение коленчатого вала или шестерни может использоваться для приведения в действие вращательного ротационного насоса или может преобразовываться в возвратно-поступательное движение для приведения в действие насоса с возвратнопоступательным движением поршня В некоторых случаях распыляемая жидкость всасывается из камеры сжатия со сжатым газом Такая жидкость находится под относительно высоким давлением и может для части цикла находиться под более высоким давлением, чем необходимо для инжектиро вания распы ляемой жидкости в камер у В этом случае насос может производить позитивную мощность которая может быть использована для приведения в движение поршня Альтернативно, компрессор может быть сконструирован без механического насоса, при этом давление или напор для инжектирования распыляемой струи обеспечивается самим поршнем Альтернативно, насос может приводиться в действие электричеством или любыми другими средствами Если насос обеспечивает полезную выходн ую мощность, он .может быть соответствующим образом соединен с насосом для приведения в движение генератора В предпочтительном варианте компрессор включает средство для извлечения жидкости из сжатого газа, вып ускаемого из одной или каждой камеры, если они е сть , и может включа ть влага 27494 отделитель Предпочтительнее, компрессор также включает средство для подачи жидкости из средства для извлечения в одно или каждое средство для образования распыленной струи (т е. средство распыления) Поэтому распыляемая жидкость, преимущественно, извлекается после изотермического сжатия (или в некоторых вариантах после изотермического расширения) и непрерывно рециркулируется. Компрессор может включать средство для управления любым одним или более клапанным средством, открывая или запирая их в зависимости от любого одного или более из множества параметров, как, например, положения поршня в соответствующей камере, давления газа в одной из камер, временной зависимости, или когда заданная масса или объем газа поступила или выпущена из камеры. Такие параметры могут быть замерены или определены с помощью датчиков, выдающих соответствующие выходные сигналы, используемые для управления клапанами, например, гидравлически, электромагнитными средствами или механически. Датчик или датчики могут быть, например, электромагнитными и индуктивными, емкостными, электроконтактными, ультразвуковыми или пьезоэлектрическими. Для обработки и интерпретирования выходных сигналов от датчиков могут использоваться микропроцессоры ипи другие типы компьютеров. В одном из вариантов один или более клапанов могут быть механически соединены с одним или более поршнями с тем, чтобы поршень запускал клапан или клапанное средство , открывая и/или запирая его. Соответствующее механическое соединение может быть обеспечено за счет зубчатой рейки, соединенной с поршнем, который двигает шестерню, закрепленную, например, на стенке или основании камеры. Шестерня может быть приспособлена к тому, чтобы вращать кулачок или приводить в движение кулачковый вал, который открывает и/или запирает один или более клапанов в соответствующий момент. Когда компрессор имеет жидкий поршень, всплывающий твердый материал может плавать как поплавок на поверхности жидкого поршня, по крайней мере, в одной из камер. Поплавок может быть либо жестким, либо гибким и обеспечивает подавление турбулен тно сти на повер хно сти поршня и проникновение жидкости в газ над жидким поршнем, каждое из которых является механизмом потенциальных потерь. Преимущественно, поплавок может быть выполнен из пористого материала для облегчения распыления жидкости и объединения ее с жидкостью в жидком поршне. В некоторых обстоятельствах желательно охлаждение стенок камеры в зависимости от тепла, генерируемого различными процессами, происходящими в камерах. Стенки камеры могут о хлаждаться охлажденным сжатым газом из одной или более камер изотермического сжатия. В стенках камеры может быть выполнено множество отверстий для того, чтобы охлаждающий газ после отбора тепла от стенок камеры мог проходить через камеру и расширяться вместе с другим расширяющимся в камере газом Альтернативно нагретый сжатый охлаждающий газ может быть пропущен и расширятьсяв турбине. Любой из этих спо собов дает возможность о тбирать избы точное тепло от стенок камеры с тем, чтобы преобразовать его в полезную механическую мощность. Когда компрессор имеет теплообменное средство для охлаждения отходя щего газа от процесса в одной из камер охлажденным сжатым газом из камеры изотермического сжатия, может быть желательным снабдить его влагоотделяющим средством для удаления жидкости из холодного отходящего газа, вы ходящего из теплообменного средства. Такое устройство может включать второе теплообменное средство для охлаждения отходящего газа из первого теплообменного средства, средство для удаления влаги (т.е . влагоотделитель) из более холодного отходящего газа, выходя щего из второго теплообменного средства, охладитель для снижения температуры более холодного отходящего газа, выходящего из влагоотделителя, второй влагоотделитель для удаления влаги из холодного газа, выходящего из охладителя, и средство для подачи холодного отходя щего газа из второго влагоотделителя во второй теплоооменник, в котором он нагревается холодным отходящим газом, выходящим из первого теплообменника Другой аспект настоящего изобретения предусматривает создание газотурбинной установки, содержащей газовую турбину, изотермический компрессор, производящий холодный сжатый газ, средство для подогрева холодного сжатого газа, магистральный или главный нагреватель для генерирования горячего газа высокого давления из подогретого сжатого газа и средство подачи горячего газа высокого давления для приведения в действие турбины. Предпочтительнее, средство для подогрева включает теплообменник для подогрева холодного сжатого газа из покидающего турбину горячего газа низкого давления. В одном из вариантов этого аспекта настоящего изобретения магистральный или главный нагреватель имеет камеру сгорания для сжигания топлива в подогретом газе, находящемся под давлением и получения горючего газа в качестве горячего газа высокого давления. В одном из вариантов настоящего изобретения главный нагреватель имеет внешний источник тепла. Этим внешним источником тепла может быть, например, угле- или нефтесжигающая печь, химический или производственный процесс, ядерный реактор или солнечная печь. Преимущественно газотурбинная установка может включать средство для подачи части холодного сжатого газа на лопасти газовой турбины для их охлаждения. Это дает возможность увеличить любой верхний температурный предел внутри турбины, установленный для лопастей турбины. В одном из вариантов газотурбинная установка может включать дополнительную газовую турбину и средство подачи части горячего сжатого газа из теплообменника для приведения в движение дополнительной газовой турбины. Это особенно выгодно, когда в теплообменнике осуществляется теплообмен между более холодным газом, имеющим более высокую удельную теплоемкость, и более горячим газом, имеющим более низкую уде льн ую теплоемкость, так что для по 10 27494 вышения температуры более холодного газа необходимо не все тепло более горячего газа Оставшееся тепло может обычно использоваться для нагрева части холодного газа из компрессора для приведения в действие дополнительной газовой турбины Вышеупомянутые варианты могут включать третью газовую турбин у, второй теплообменник для подогрева части холодного сжатого газа из холодного газа низкого давления, покидающего дополнительную газовую турбин у, и средство подачи подогретого газа для приведения в действие третьей газовой турбины Предпочтительнее, изотермический компрессор запускается одной из газовых турбин Изотермический компрессор может включать газовый компрессор или любой из вышеупомянутых вариантов. В другом варианте этого аспекта настоящего изобретения газотурбинная установка может дополнительно включать сосуд или резервуар для накопления холодного сжатого газа из изотермического компрессора и средство для извлечения накопленного сжатого газа для приведения в действие турбины, когда это необходимо Согласно другому аспекту настоящего изобретения предусмотрена установка накопления энергии, включающая изотермический газовый компрессор, описанный выше и заявленный в формуле изобретения, накопительный резервуар для накопления и хранения холодно го сжато го газа из компрессора и средство подачи газа из компрессора в накопительный резервуар Предпочтительнее, установка накопления энергии включает изотермический экспандер, имеющий камеру для содержания подлежащего расширению газа, поршень, обеспечивающий расширение газа за счет выдвигания поршня из камеры, средство для образования распыленно)-" стр уи (распыли тель) в камере для нагрева газа при расширении в камере и клапанное средство для впуска сжатого газа в камеру из накопительного резервуара. Изотермический экспандер может дополнительно иметь вторую' камеру и клапанное средство для выпуска сжатого газа из второй камеры Преимущественно для приведения в действие газовой турбины может использоваться горячий сжатый газ, который может быть воздухом. Газовый компрессор согласно различным аспектам настоящего изобретения может быть запущен в реверсе как изотермический экспандер, различие заключается в том, что холодный сжатый газ вводится в камеру и может расширяться за счет выдвигания поршня из камеры, и средство для образования распыленной струи жидкости в к а м е р е п е р е д а е т т е п ло г а з у в п р о це с се.расширения таким образом, что расширение может быть близким к изотермическому. Энергия, сообщаемая через посредство поршня, может использоваться для адиабатического сжатия расширившегося газа в камере или, если имеется вторая камера, для адиабатического сжатия газа во второй камере. Адиабатически сжатый газ затем может использоваться для приведения в действие газовой турбины, например, воздушной турбин ы Так им о бра зом , газо вый к омпре ссор/экспандер обеспечивает средство для преоб разования холодного сжатого газа, накопленного в накопительном резервуаре, в полезную энергию. Согласно другому аспекту настоящего изобретения предусмотрен газовый компрессор, имеющий камеру для содержания в ней подлежаще го сжатию газа, поршень для сжатия газа за счет вдвигания поршня в камеру, клапанное средство для вып уска сжатого газа из камеры, при этом масса поршня доста точна для то го, чтобы вся энергия, необходимая для сжатия газа, накапливалась в поршне Кинетическая энергия обычно должна сообщаться поршню за счет нескольких процессов, которые включают расширение газа Энергия, высвобождаемая в процессе, может непрерывно изменяться со временем Преимущественно за счет выполнения массивного поршня вся энергия, высвобождаемая в течение процесса, передается кинетической энергии поршня Кроме того, вследствие того, что поршень является достаточно массивным для накопления кинетической энергии, высвобождаемой в процессе, нет необходимости в маховом колесе, что исключает механические связи и соединения, которые подвержены износу Согласно другому аспекту настоящего изобретения, предусмотрен газовый компрессор, содержащий поршень, средство для образования камеры для сжатия находящегося в ней газа за счет движения камеры над поршнем, средство для образования распыленной струи жидкости в камере для охлаждения газа при сжатии и клапанное средство для выпуска сжатого газа из камеры. В этом аспекте настоящего изобретения поршень приспособлен оставаться стационарным относительно движения камеры. Специалистам понятно, что различные варианты, описанные для компрессора, имеющего подвижный поршень и стационарную камеру, могут быть модифицированы, так что движение придается либо одной, либо каждой ^камере, а поршень остается стационарным. Термины "горячий" и "охлажденный" или "холодный" используются в описании и пунктах формулы в относительном смысле для различения того газа, который находится при более высокой температуре, от того, который имеет более низкую температуру, и не предназначены для ограничения температур любыми частными значениями или диапазоном Поэтому термин "горячий" относится к температурам, которые обычно считаются холодными, и термин "холодный" относится к температурам, которые обычно считаются горячими Далее описаны примеры вариантов настоящего изобретения со ссылками на чертежи, на которыхфигура 1 изображает вариант компрессора с пневматическим приводом, имеющего жидкостный поршень; фигура 2 изображает другой вариант компрессора с пневматическим приводом, включающего и твердый, и жидкостной поршни; фигура 3 изображает третий вариант компрессора с пневматическим приводом, имеющего твердый поршень; фигура 4 изображает четвертый вариант компрессора с пневматическим приводом, имею щего твердый поршень; - ' 11 27494 фигура 5 изображает пятый вариант компрессора с пневматическим приводом, имеющего твердый поршень, фигура 6 изображает шестой вариант компрессора с пневматическим приводом, имеющего твердый поршень, фигура 7 изображает седьмой вариант компрессора с пневматическим приводом, имеющего твердый поршень, фигура 8 изображает вариант компрессора с гидравпичесхим приводом, имеющего жидкостной поршень. фигура 9 изображает блок-схему варианта газотурбинной установки, включающей изотермический компрессор, фигура 10 изображает блок-схему другого варианта газотурбинной установки, объединенной с изотермическим компрессором, фигура 11 изображает вариант установки, отапливаемой углем или другим топливом и объединяющей изотермический компрессор и воздушную турбину, фигура 12 изображает блок-диаграмму другого варианта газотурбинной установки, включающей и газовую и воздушную турбины. Фигура 13 изображает устройство для накопления и хранения холодного сжатого газа; фигура 13а изображает устройство для извлечения накопленного сжатого газа для генерирования энергии, фигура 14 изображает блок-схему, иллюстрирующую два устройства для накопления энергии; фигура 15 изображает вариант термокомпрессора и дополнительной установки для генерирования энергии, фигура 16 изображает другой вариант термокомпрессора и дополнительной установки для генерирования энергии, фигура 17 показывает еще один вариант термокомпрессора вместе с дополнительной установкой для генерирования энергии; фигура 18 показывает другой вариант термокомпрессора и дополнительной установки для генерирования энергии, фигура 19 показывает другой вариант термокомпрессора и дополнительной установки для генерирования энергии; фигура 20 изображает блок-схему системы для отбора пара из выхлопного газа, фигура 21 изображает блок-схему варианта газотурбинной установки с замкнутым циклом, включающей термокомпрессор; фигура 22 изображает блок-диаграмму варианта установки для генерирования энергии, включающей термокомпрессор и вторую воздушную турбину для отбора избыточного тепла; фигура 23 изображает варианты термокомпрессоров с замкнутым и открытым циклом, в которые тепло подается посредством инжектирования горячей жидкости; фигура 24 изображает вариант термокомпрессора, включенного в цикл генерирования энергии и газификации, фигура 25 изображает вариант компрессора с пневматическим приводом, включенного в цикл генерирования энергии и газификации, фигура 26 изображает вариант термокомпрессора, включающего два альтернативных устройства для накопления энергии Компре ссор с п не вма ти че ским пр и водом с жи дкостн ым п ор шнем Симме тр и чный Согласно фигуре 1 изотермический компрессор с жидкостным поршнем, обозначенный позицией 1, содержит длинный, обычно U-обраэный трубопровод или трубу 2, имеющий удлиненную линейную среднюю часть 3, и почти горизонтальную, и две ветви 4 и 5, которые поднимаются вертикально вверх Тр убопровод 2 частично заполнен водой или какой-нибудь другой жидкостью, образующей жидкий поршень 6 Трубопровод 2 имеет достаточную длину и диаметр для того, чтобы жидкий поршень имел требуемую массу для регулирования скорости сжатия Камеры 7 и 8 образованы в , вертикальных ветвя х 4 и 5 Каждая камера имеет множество входны х и выходны х отверстий или каналов для регулирования входа и вы хода газа в или из каждой камеры. Отверстия 9 и 10 имеют клапаны 11 и 12 для обеспечения выпуска холодного сжатого газа из каждой камеры Каждое из отвер стий 13 и 14 имеют клапаны 15 и 16 для впуска регулир уемой массы горячего сжатого газа в каждую камеру, и отверстия 17 и 18 регулир уются клапанами 19 и 20 для впуска дополнительной массы газа в каждую камеру В каждой камере 7 и 8 предусмотрены дополнительные отверстия 21 и 22 для обеспечения ижектирования в каждую камеру распыляемой струи жидкости Распылительные инжекционные насосы 23, 24 соединены с соответствующими отверстиями для инжеюгирования распылением 21 и 22. В средней части 3 тр убопровода 2 выполнено выпускное отверстие 25, соединенное с каждым насосом 23 и 24 для подачи жидкости из жидкого поршня в отверстия 21 и 22 для распыления В этом варианте каждый насос является насосом с позитивным смещением, в котором жидкость всасывается в камеру насоса 26, 27 посредством уравновеши вающего поплавка 28, 29 в течение всего периода операционного цикла компрессора, в котором жидкий поршень выдвигае тся из камеры 7, 8, и в котором жидкость непрерывно вытесняется из камеры насоса 26, 27 уравновеши вающим поплавком 28, 29 при сжатии газа в камере 7, 8 за счет движения жидкого поршня в камеру 7, 8 Между выпускным отверстием 25 и насосами 23, 24 присоединен охладитель 30 для охлаждения жидкости, высасываемой из жидкого поршня, перед инжектированием этой жидкости в каждую камеру 7 и 8 в виде распыленной струи. Для замены жидкости, теряющейся во влагоотделителях 31, 32, и поддержания запаса жидкости в жидком поршне постоянным в течение эксплуа тации предусмотрен резервуар или емкость 33 жидкости, используемой для распыления Жидкость, собранная влагоотделителями 31, 32 может быть возвращена в жидкий поршень или в распылители через емкость 33, когда это необходимо. Емкость 33 жидкости также обеспечивает жидкость для распыления при запуске компрессора. Поплавки 34 и 35 могут плавать на поверхности жидких поршней и каждой камере 7, 8 и мо 12 27494 гут содержать пористый или волокнистый материал, через который может диффундировать жидкость, используемая в жидком поршне Поплавки могут быть жесткими или гибкими Поплавки подавляют волны на поверхности поршня и проникновение жидкости в отверстия, через которые вытягивается охлажденный сжатый газ Кроме того, пористая природа поплавков 34, 35 способствуе т рекомбинации жидкости из водяной пыли с жидкостью в поршне При работе некоторое количество горячего сжатого газа от внешнего источника, например, обычного ротационного компрессора, инжектируется в камеру 7 через отверстие 13 В этот момент клапаны 11 и 19 уже заперты, и жидкий поршень 6 находится в вер хней точке его хода в камере 7 Горячий сжатый газ расширяется в камере 7, заставляя жидкий поршень б разгоняться в направлении к противоположному концу длинной трубы 2 Так как при расширении газ охлаждается, то и энергия давления или напора газа и тепловая энергия газа преобразуются в кинетическую энергию поршня 6 Когда давление газа падает до атмосферного давления {или до некоторого друго го давления, при котором имеется в наличии дополнительный относительно не под давлением газ), клапан 19 открывается и обеспечивает поступление дополнительного объема газа через отверстие 17 Жидкий поршень 6 продолжает свое движение, втягивая газ в расширившийся объем камеры 7 В момент, когда жидкий поршень 6 находился в верхней точке своего хода в камере 7, камера 8 содержит объем газа, включающий некоторое количество охлажденного расширившегося газа, введенного ранее, как и некоторое количество горячего сжатого газа, через отверстие 14, и дополнительное количество относительно не под давлением газа, введенного через отверстие 18 Когда жидкий поршень 6 выдвигается из камеры 7 в камеру 8, газ в камере 8 сжимается Когда газ сжат, в камере 8 распыляется жидкость в виде маленьких капелек для поддержания газа почти при постоянной температуре Жидкость в виде водяной пыли опускается через газовое пространство и смешивается с жидкостью, образующей жидкий поршень 6 В этом варианте распыленная жидкость вытягивается из жидкости в трубе 2 и нагнетается обратно насосами 23 и 24 через холодильник 30 к входным отверстиям для распыления 21 и 22 На некотором этапе сжатия газ в камере 8 достигает желаемого давления, в этот момент инжектирование жидкости прекращается, и клапан 12 открывается для обеспечения выпуска газа из камеры Для удаления жидкости, попавшей в газ, предусмотрены сепараторы 31 и 32 Когда жидкий поршень 6 в камере 8 доходит до верхней точки своего хода выпускной клапан 12 закрывается, и клапан 36 открывается, инжектируя некоторое количество горячего сжатого газа в камеру 8 для того, чтобы поршень 6 двигался к другому концу трубы 2 Одновременно клапан 19 запирается, и объем газа в камере 7, содержащий охлажденный расширившийся газ, введенный через отверстие 13, и дополнительное количество газа, введенное через отверстие 17, сжимается в камере 7 Когда газ сжимается, в камере 7 распыляется жидкость в виде капелек для поддержания газа при температуре, близкой к постоянной Жидкость в виде водяной пыли опускается через газовое пространство и смешивается с жидкостью, образующей жидкий поршень 6 На определенном этапе сжатия газ достигнет желаемого значения, в этот момент клапан 11 открывается для обеспечения выпуска газа из камеры Газ проходит через сепаратор 31 для удаления любой жидкости, попавшей в него Вып ускной клапан 9 запирается, когда жидкий поршень достигает вер хней точки его хода в камере 7, и другая порция горячего сжатого газа инжектируется в небольшой остаточный объем, оставшийся в камере 7 Этот газ двигает жидкий поршень 6 назад к другому концу трубы 2. и цикл повторяется При установившемся режиме впускные клапаны горячего сжатого газа 15 и 36 синхронизированы таким образом что открываются, когда уровень жидкости достигает верхней точки его хода в камерах 7 и 8 Они закрываются снова, когда заданный объем газа впускается в одн у из камер Это может быть, когда жидкий поршень опускается на заданное расстояние Выпускные клапаны охлажденного сжатого газа 11 и 12 открываются только в течение части цикла, когда жидкий поршень вдвигается в одну из камер 7 и 8 Клапаны открываются когда давление в системе превышает рабочее давление выпускной трубы, но запираются прежде, чем открываются клапаны 15 и 36 для впуска горячего газа Могут быть использованы невозвратные (стопорные) клапаны для того, чтобы они функционировали только тогда, когда жидкий поршень двигает ся вверх в этой камере Впускные клапаны газа низкого давления 19 и 20 открываются, когда давление в соответствующей камере 7 или 8 опускается ниже давления источника газа низкого давления Для этой цели могут быть использованы невозвратные (стопорные) клапаны Работа клапанов может быть детерминирована давлением и изменением уровня воды Что касается давления, то может испопьзоваться внутренняя механическая система, обычно используемая для запорных клапанов Альтернативно, могут быть использованы датчики давления для получения электрического сигнала, который может использоваться в триггерной схеме возбуждения клапана Что касается уровня жидкости, то хотя можно использовать механическую систему, в практике чаще применяются датчики выдающие электрический сигнал Датчик уро вня жидкости может функционировать различным образом, например, посредством обнаружения плавучести поплавка, ипи используя измеритель проводимости или емкости, оптический способ или ультразвуковой способ. Клапаны могут быть самовозбуждагащимися (т е приводиться в движение) электрически или приводиться в движение сжатым воздухом Система распыления жидкости предназначена для получения множества капелек определенного размера, которые увеличивают до максимума теплопередачу между жидкостью и газом и в то же время снижают до минимума потребление энергии для образования водяной пыли Также важно, чтобы капельки не были слишком маленькими с точки зрения сепарации их (т е капелек от 13 27494 газа) либо под действием силы тяжести, либо посредством сепараторов 31 и 32. Сепараторы удаляют любые капельки жидкости, которые выносятся вверх в газоотводную тр убу с др угой стороны вып ускных о тверстий 9 и 10 Сепараторы могут быть различных типов, например, инерционные или центробежные сепараторы, или может быть использована их комбинация. Распылительные насосы 23 и 24 вынуждают воду циркулировать из трубы 2 через внешний холодильник 30 и инжекционные распылители 21 и 22 обратно в трубу 2. Для этой цели может быть использован насос с позитивным смещением для того, чтобы поддерживать постоянную скорость потока в то время, как перепад давления в камерах 7 или 8 изменяется. Насосом с позитивным смешением может быть насос поршневого типа, который согласован по времени для работы в одинаковой фазе с движением жидкого поршня 6 с тем, чтобы инжектирование происходило только пока газ сжимается. В этом случае нет необходимости иметь клапаны для регулирования инжектирования водяной пыли. Альтернативно, если используются центробежный насос или насос смешанного потока, которые работают непрерывно, то распылительные клапаны необходимы. Внешний холодильник 30 отводит тепло, которое поглощается распыляемой жидкостью. Снижение температуры распыления уменьшает энергию, необходим ую для сжатия заданной массы газа. Для того, чтобы обеспечить самую низкую возможную температуру распыления, жидкость для распыления пропускают через холодильник непосредственно перед инжектированием. Охлаждение может осуществляться путем принудительного воздушного охлаждения, либо используя башенные холодильники, или посредством рециркулирования воды из озера, реки или моря. Поплавки 34 и 35, плавающие на поверхности жидкого поршня в каждой камере, подавляют еопны и проникновение жидкости в отверстия, через которые втягивается сжатый газ. Преимущество введения поплавка состоит в том, что подавление проникновения жидкости обеспечивает осуществление большего количества циклов в заданное время. В результате это увеличивает выход холодного сжатого газа при данном размере установки. Компре ссор с пне вма ти че ским п ри во дом с жи дкостн ым/тве рдым пор шнем В дополнение к жидкости, обеспечивающей основную массу жидкого поршня, масса может содержать твердый материал При этом может быть выбран такой материал, который имеет большую пло тность, чем жидкость в жидком поршне, преимущественно для того, чтобы можно было намного уменьшить размеры компрессора Поршень может полностью состоять из твердого материала или представлять комбинацию из множества твердых и жидких поршней. Пример газового компрессора, имеющего и твердый, и жидкий поршни, представлен на фигуре 2. Согласно фигуре 2, компрессор 1 содержит обычно U-образный трубопровод 2, частично заполненный жидкостью, образующей жидкий поршень 6 Твердые поршни 37 и 38 поддерживаются жидким поршнем в каждой ветви 4 и 5 тр убопро ^. Каждая ветвь 4 и 5 выполнены продолговатыми и линейными и расположены так, что твердые поршни 37 и 38 могут свободно выполнять вертикальное линейное движение в и из камер 7 и 8. Плотность твердых поршней 37 и 38 больше, чем плотность жидкости в жидком поршне б для того, чтобы общий размер составного поршня, включающего е го твердый и жидкий компоненты, мог быть относительно компактным. Уплотнения 39 и 40 для уплотнения зазора между твердыми поршнями 37, 38 и ветвями 4, 5 трубопровода 2, расположены на дне и вблизи дна твердых поршней 37 и 38 Хотя назначением уплотнений 39 и 40 является предотвращение выпуска жидкости изпод твердых поршней 37 и 38, какие-то протечки неизбежно будут происходить, в этом случае возникнет необходимость заменить или возместить потери жидкости. Это может быть сделано путем накачивания жидкости непосредственно в часть тр убопровода, содержащую жидкий поршень. Твердые поршни 37 и 38 обычно подавляют граничные межфазные возмущения у поверхности жидкого поршня 6 и также предотвращают проникновение жидкости от поверхности жидкости в газ. Однако твердые поршни 37 и 38 и соответствующие им уплотнения также будут предотвращать соединение жидкости, используемой для распыления водяной пыли, с жидкостью в жидком поршне. Поэтому жидкость для распыления подается из отдельного источника, а не из собственно поршня, как это описано для предыдущего варианта. В настоящем варианте жидкость помещена в емкость или резервуар 33, из которого жидкость подается к распылительным инжекционным насосам 23 и 24. Распыляемая жидкость удаляется из камер 7 и 8 посредством воздействия твердых поршней 37 и 38, которые просто выталкивают жидкость через соответствующие выпускные отверстия для выпуска сжатого газа 9 и 10 вместе с изотермически сжатым газом. Жидкость затем отделяется от сжатого газа во внешнем влагоотделителе 31. Отсепарированная жидкость из влагоотделителя 31 возвращается в емкость 33 через один или более холодильников 30 для рециркуляции. Не считая способа, с помощью которого распыленная жидкость удаляется из камер, работа газового компрессора, изображенного на фигуре 2, по существу, такая же, как и работа компрессора, описанного ранее со ссылкой на фигуру 1 Компрессоры, описанные до сих пор, по существу, являются симметричными, при этом все они имеют поршень, который вдвигается взад и вперед между двумя камерами, в каждой из которых происходят те же самые процессы, а именно, попеременное расширение и сжатие газа Однако в альтернативных вариантах сжатие может осуществляться с одной стороны поршня только, когда это сжатие осуществляется за счет перемещения поршня только в одном направлении Аналогичным образом, расширение горячего сжатого газа для сообщения кинетической энергия поршню для сжатия газа может осуществляться только с одной стороны поршня, т.е. с той же стороны, что и сжатие ипи на противоположной стороне. Такие варианты могут рассматриваться как асимметрич 14 27494 ные В асимметричных компрессорах, имеющих жидкий поршень, труба может быть выполнена в форме "U", как изображено на фигурах 1 и 2, или в форме "V Одна ветвь тр убы должна содержать камеру сжа тия, то гда как др угая ве твь может иметь открытый конец, подверженный воздействию атмосферного давления, или может быть выполнена закрытой и иметь газовое пространство для газа, заключенного в нем При работе порцию горячего сжатого газа инжектируют в камеру, где он расширяется и охлаждается, заставляя поршень дви гаться к др угому концу тр убы Давление и тепловая энергия газа преобразуются в кинетическую энергию жидкого поршня, и при движении жидкого поршня в камеру впускается порция газа относительно низкого давления Когда поршень поднимается в верхний конец трубы, кинетическая энергия преобразуется в потенциальную вследствие высоты поршня е трубе, если труба открыта с одного конца, или в комбинацию потенциальной энергии в результате высоты жидкого поршня и давления и тепловой энергии газа, сжатого над жидким поршнем, если конец трубы закрыт Последний выбор может быть предпочтительным, поскольку ветвь трубы не должна быть слишком высокой Потенциальная энергия затем преобразуется в кинетическую энергию поршня в направлении камеры сжатия Если газ на конце закрытой трубы сжимается адиабатически, то потенциальная энергия газа будет преобразовываться обратно в кинетическую энергию, когда жидкий поршень реверсируется и входит в камеру сжатия для сжатия объема газ, газ сжимается изотермически за счет активирования распыления жидкости Компрессор с п не вматиче ским при водом с твердым по р шнем Асимме тр ичная вер сия Как упоминалось выше, может оказаться полезным использование твердого поршня, выполненного из высоко плотного материала для уменьшения размера компрессора На фигуре 3 изображен вариант компрессора, имеющего единственный твердый поршень, предназначенного для работы в асимметричном режиме Согласно фигуре 3 газовый компрессор содержит верхнюю камеру 41 для помещения в нее подлежащего сжатию газа, расположенную, по существу, вертикально над нижней камерой 42 Поршень 43, содержащий твердый материал, свободно двигается вверх и вниз, в и из верхней и нижней камер 41 и 42 Верхняя камера 41 имеет отверстие для впуска газа 17, регулируемое впускным газовым клапаном 19, и отверстие для выпуска сжатого газа 9, регулируемое выпускным газовым клапаном 11 Отверстие для инжектирования распыляемой жидкости 21 выполнено в верхней камере 41 для инжектирования распыляемой жидкости Нижняя камера 42 имеет отверстие для впуска газа 14, регулируемое впускным газовым клапаном 36, и отверстие для вып уска газа 44, регулируемое выпускным газовым клапаном 17. Далее описывается типичный цикл работы компрессора, начинающийся, когда поршень находится в состоянии покоя и поддерживается или подпирается упругим пружинящим действием сжатого газа как раз над основанием нижней камеры 42 В этот момент верхняя камера 41 содержит свежую порцию подлежащего сжатию газа, при этом и газовый впускной и газовый выпускной клапаны заперты Порция горячего сжатого газа от подходящего источника, например, обычного компрессора, инжектируется в нижнюю камеру 42 через отверстие для впуска газа 14 Горячий сжатый газ расширяется, сообщая кинетическую энергию поршню и заставляя поршень 43 двигаться вверх в верхнюю камеру 41 Когда поршень 43 вдвигается в верхнюю камеру 41, газ в верхней камере 41 сжимается Во время процесса сжатия в верхней камере 41 через отверстия для инжектирования распылением 21 распыляется жидкость для охлаждения газа с тем, чтобы сжатие газа было близким к изотермическому В тот же самый момент во время движения вверх поршня 43 впускной газовый клапан 36 в нижней камере 42 запирается, и газ в нижней камере расширяется адиабатически Когда газ в верхней камере 41 достигает определенного значения, выпускной газовый клапан для выпуска сжатого газа 11 открывается, распыление жидкости прекращается, и сжатый газ вместе с распыляемой жидкостью высасывается из камеры через выпускное газовое отверстие 9 Когда поршень 43 достигает верхней точки своего хода в верхней камере 41, выпускной газовый клапан для выпуска сжатого газа 11 запирается, и весь оставшийся в верхней камере 41 газ может служить для поглощения кинетической энергии твердого поршня, прежде чем он придет в состояние покоя у верха камеры Этот остаточный газ сжимается адиабатически, так что энер гия, накопленная в нем, может высвобождаться за счет того, что газ может расширяться адиабатически, в результате чего поршню 43 сообщается кинетическая энергия в другом направлении из верхней камеры Когда поршень 43 реверсировал направление, выпускной газовый клапан 16 в нижней камере 42 открывается и относительно холодный расширившийся газ в нижней камере выпускается через выпускное отверстие для выпуска газа 44 Когда давление в вер хней камере падает до впускного давления газа, впускной газовый клапан 19 в верхней камере 41 открывается и газ относительно низкого давления всасывается в верхнюю камеру при движении поршня 43 вниз из камеры Когда поршень 43 достигает основания нижней камеры 42, выпускной газовый клапан 16 запирается и оставшийся в нижней камере газ адиабатически сжимается, замедляя движение поршня в нисходящем направлении и служа в качестве упругой подушки между поршнем 43 и основанием камеры Согласование по времени запирания выпускного газового клапана 16 может быть таким, чтобы давление газа в нижней камере в момент реверсирования поршня равнялось впускному давлению горячего сжатого газа Когда поршень приходит в состояние покоя и останавливается в нижней части камеры, впускное отверстие для впуска сжатого газа 36 открывается, в нижнюю камеру инжектируется свежая порция горячего сжатого газа, и цикл повторяется В этом варианте только сила тяжести может обеспечить средства преобразования кинетической энергии поршня в одном направлении в потенциальн ую энерги ю для сообщения кинетиче 15 27494 ской энер гии пор шня в др угом направлении В этом случае рабочая частота компрессора будет ограничена гравитационной замедляющей силой Однако частота может быть увеличена путем обеспечения средствами поглощения и сообщения кинетической энергии поршня с большей скоростью, чем за счет гравитации, например, за счет обеспечения газового кармана над поршнем, который сжимается и расширяется во время реверсирования движения поршня в вер хней камере, как упоминалось выше Компре ссор с пне вма тическим при водом с твердым по р шнем Симме тр и чная вер сия В другом варианте газового компрессора, в котором твердый поршень приспособлен двигаться вертикально и линейно, могут быть также предусмотрены средства для инжектирования горячего сжатого газа в вер хнюю камеру, а также в нижнюю камеру с тем чтобы энергия сообща лась поршню в обоих направлениях за счет инжектирования и расширения газа Компрессор также может быть адаптирован таким образом, что изотермически сжатый газ производится в нижней камере, а также в вер хней камере Кроме того, компрессор может быть приспособлен к тому, что в каждую камеру после расширения горячего сжатого газа всасывается дополнительная масса газа относительно низкого давления, в связи с чем компрессор производит большую массу сжатого газа, чем необходимо для приведения его в действие Такой компрессор является симметричным в том смысле, что одни и те же процессы происходят по обеим сторонам поршня, но асимметричным в том смысле, что приводящие в движение и замедляющие силы смещены из-за силы тяжести Пример такого вида газового компрессора изображен на фигуре 4 Согласно фигуре 4 газовый компрессор 1 содержит верхнюю камеру 7, расположенную, по существу, вертикально над нижней камерой 8, и твердый поршень 43, который свободно двигается вверх и вниз, в и из верхней и нижней камер Уппотнитепьные средства 45 расположены между поршнем 43 и стенками камеры для предотвращения утечки газа из каждой камеры В каждой камере 7 и 8 выполнены впускные отверстия для впуска горячего сжатого газа 13 и 14, регулируемые вп ускными клапанами для вп уска сжато го газа 15 и 36 для введения порции горячего сжатого газа в камеру выпускные отверстия для выпуска сжатого газа 9 и 10, регулируемые выпускными клапанами для выпуска сжатого газа 11 и 12 для обеспечения вытягивания охлажденного сжатого газа из камеры, впускные газовые отверстия 17 и 18, регулируемые впускными газовыми клапанами 19 и 20 для впуска дополнительной массы газа в камеру, и отверстия для инжектирования распыляемой жидкости 21 и 22 для введения в камеру распыляемой в процессе сжатия жидкости Жидкость, распыляемая в каждой камере сжатия, извлекается и рециркупируется Система извлечения жидкости включает вла гоотделитель 31 и 32 соединенный с каждым выпускным отверстием для выпуска сжатого газа 9 и 10 для о тделения распыляемой жидкости от охлажденного сжатого газа, систем у о хлаждения 30, соединен ную с каждым впагоотделителем 31, 32 для охлаждения распыляемой жидкости, и отдельные насосы 23 и 24, присоединенные между системой охлаждения и каждым инжекционным отверстием для распыления жидкости 21, 22 для прокачивания жидкости из впагоотделителей 31, 32 через систему о хлаждения 30 в камеры сжатия 7 и 8 Насосы, предпочтительнее, сконструированы для нагнетания распыляемой жидкости в камеры с постоянной скоростью, так как давление в камерах сжатия в процессе сжатия увеличивается Предусмотрена коллекторная емкость 33 для замены и пополнения той жидкости, которая не извлечена или утеряна из системы извлечения Типичный рабочий цикл газового компрессора представлен на фигуре 4, который осуществляется, начинаясь в момент, когда твердый поршень мгновенно останавливается как раз над основанием нижней камеры 8 и поддерживается упругой подушкой сжатого газа В этот момент все газовые впускные и выпускные клапаны в обеих камерах, вер хней и нижней 7 и 8, заперты, и в верхней камере находится масса газа, предварительно введенного через впускное отверстие для впуска горячего сжатого газа 13, вместе с дополнительной массой газа, предварительно введенной через газовое впускное отверстие 17 Когда поршень 43 останавливается в нижней камере 8, газовый впускной клапан для впуска горячего газа 36 открывается, и порция горячего сжатого газа вводится в нижнюю камеру Через заданный промежуток времени впускной клапан запирается Затем газ адиабатически расширяется, заставляя поршень 43 двигаться из нижней камеры 8 в верхнюю камеру 7 Поэтому энергия расширения горячего сжатого газа преобразуется в кинетическую энергию массивного твердого поршня, который выталкивается вверх и приобретает потенциальную энергию В свою очередь кинетическая энергия поршня преобразуется частично в энергию сжатия сжатого газа в верхней камере 7 Когда поршень 43 вдвигается в верхнюю камеру 7, газ в верхней камере сжимается, при этом в верхнюю камеру 7 инжектируется охлажденная распыляемая жидкость для предотвращения нагревания газа с тем, чтобы сжатие могло быть близким к изотермическому В нижней камере 8 адиабатическое расширение введенного 9 нее горячего сжатого газа сообщает достаточную кинетическую энергию поршню 43 в направлении верхней камеры 7, так что когда толчок вверх, осуществляемый расширяющимся газом в камере 8 и воздействующий на поршень 43, становится меньше, чем направленная вниз сила, действующая на поршень (вследствие его массы, высоты и давления газа в верхней камере), поршень 43, в силу его большой инерции, будет продолжать его движение вверх в вер хнюю камеру 7 Когда давление газа в нижней камере падает ниже, чем давление подачи дополнительного газа, газовый впускной клапан 20 в нижней камере открывается и дополнительная масса газа всасывается в нижнюю камеру, когда поршень продолжает двигаться вверх Когда давление газа в вер хней камере достигает определенного значения, выпускной клапан для выпуска сжатого газа 11 открывается и охлажденный сжатый газ вместе с распыляемой жид 16 27494 костью вытягивается из верхней камеры через выпускное отверстие для выпуска сжатого газа 9 Сжатый газ проходит через влагоотделитель 31, в котором из сжатого газа удаляется распыляемая жидкость, и извлеченная жидкость пропускается через холодильник 30, в котором она охлаждается прежде, чем она вновь используется в качестве распыляемой жидкости Когда поршень 43 достигает предела его перемещения в верхней камере 7, выпускной клапан для выпуска сжатого газа 11 запирается, и остаточный газ, сохранившийся в верхней камере, будет останавливать поршень 43 Предпочтительнее, синхронизация запирания газового выпускного клапана 11 такова, что в момент реверсирования поршня в верхней камере 7 давление газа в камере равно впускному давлению горячего сжатого газа. Ко гда поршень останавливается, газовый впускной клапан 20 в нижней камере запирается, так что в этот момент все газовые впускные и выпускные клапаны в нижней камере 8 заперты. Затем открывается впускное отверстие для впуска горячего сжатого газа 15, и порция горячего сжатого газа вводится в верхнюю камеру через впускное отверстие для вп уска горячего сжатого газа 13. Через заданный промежуток времени газовый впускной клапан запирается, и тогда газ адиабатически расширяется, заставляя поршень 43 двигаться из верхней камеры 7 в нижнюю камеру 8. Таким образом, энергия расширения газа в верхней камере преобразуется в кинетическую энергию поршня в направлении нижней камеры Потенциальная энергия поршня вследствие его массы и высоты также прообразуется в кинетическую энергию. Газ в нижней камере (который включает массу охлажденного расширившегося газа, введенного предварительно через впускное отверстие для впуска горячего сжатого газа 14, и массу дополнительного газа, введенного через газовое впускное отверстие 18) сжимается при движении поршня 43 в нижнюю камеру 8, и в нижнюю камеру инжектируется жидкость для распыления, поглощающая теплоту сжатия газа, в результате чего предотвращается увеличение температуры газа и процесс сжатия может быть близок к изотермическому. Таким образом, кинетическая энергия поршня преобразуется в энергию сжатия газа в нижней камере 8. Когда давление газа в вер хней камере,, опускается ниже давления подачи дополнительного газа, газовый впускной клапан 19 открывается и дополнительная масса газа всасывается в вер хнюю камеру 7 в то время, когда поршень продолжает свое движение вниз из вер хней камеры 7. Когда давление газа в нижней камере дос тигае т требуемого значения, выпускной клапан для выпуска сжатого газа 12 открывается и сжа тый газ вместе с распыляемой жидкостью выса сывается из нижней камеры через выпускное отверстие для выпуска сжатого газа 10. Сжатый газ и распыленная жидкость пропускаются через влагоо тдели тель 32, в котором распыленная жидкость удаляется из сжатого газа, и жидкость затем пропускается через холодильник 30, преж де чем она вно вь используе тся в каче стве жид кости для распыления. ;*„, г • Как раз перед тем, как поршень 43 достигает предела его перемещения в нижней камере 8, выпускной клапан для выпуска сжатого газа 12 запирается, запирая сжатый газ, оставшийся в нижней камере, который служит для остановки поршня. Запирание газового выпускного клапана, предпочтительнее, синхронизировано таким образом, что давление газа в нижней камере в момент реверсирования поршня равно впускному давлению горячего сжатого газа Когда поршень оста-* навливается, газовый впускной клапан 19 в верхг ней камере запирается, так что асе газовые впускные и выпускные клапаны в вер хней камере 7 заперты. Впускной клапан для впуска горячего сжатого газа 36 открывается, впуская свежую порцию горячего сжатого газа в нижнюю камеру. Цикл затем повторяется Как упоминалось выше, вертикальный линейный газовый компрессор, изображенный на фигуре 4, является только близким к асимметричному вследствие веса поршня, который смещает замедляющие усилия в направлении нижней камеры Обычно может быть желательным, чтобы выпускное давление сжатого газа было одинаковым в обеих камерах, и верхней, и нижней, с тем, чтобы сжатый газ мог подаваться при постоянном давлении в течение всего цикла. Кроме того, также может быть желательным, чтобы впускное давление горячего сжатого газа в обе камеры, и в верхнюю, и в нижнюю, также было одинаковым Каждая из вышеупомянутых целей может быть достигн ута за счет подачи в вер хнюю и нижнюю камеры газовых потоков с различной массой Про пускная способность по газу в вер хней и нижней камерах может регулироваться в соответствии с размером газовых впускных и выпускных отверстий и/или периодом времени, в течение которого газовые впускные и выпускные клапаны открыты. Из-за конечного зазора, который всегда остается между поршнем и верхом верхней камеры при остановке поршня, не вся распыпяемая жидкость в верхней камере будет вытесняться, и немного жидкости всегда остается в верхней камере. Однако остаточная жидкость, как предполагают, не оказывает серьезного воздействия на производительность компрессора. Немного жидкости может также оставаться в нижней камере после каждого цикла сжатия, но удалению распыленной жидкости может способствовать, например, профилирование основания камеры и распопожение газовых впускных и вып ускных отверстий таким образом, чтобы жидкость могла вытягиваться и сливаться из камеры. Компре ссор с п не вма ти че ским пр иводом и твер дым пор шнем Асимме три чная моди фикация На фигуре 5 изображена газотурбинная установка, включающая другой вариант газового компрессора с линейно и вертикально двигающимся твердым поршнем. В этом варианте охлажденный, сжатый газ производится в верхней камере, w в этом отношении компрессор подобен вариантам, изображенным на фигура х 3 и 4. Однако, в противоположность предыдущим вариантам, нижняя камера замкнута и вмещает тело газа, который служит в качестве пр ужины для погло щения кинети ческой энер гии пор шня при его 17 27404 15 открывается, вводя порцию горячего сжатого газа в верхнюю камеру. Через заданный промежуток времени впускной клапан для впуска горячего сжатого газа 15 запирается, и горячий сжатый газ адиабатически расширяется, двигая поршень 43 ениэ из верхней камеры Когда поршень 43 вдвигается в нижнюю камеру 8, газ в нижней камере адиабатически сжимается, так что кинетическая энергия, сообщаемая поршню 43 в направлении нижней камеры, поглощается как энергией давления газа, так и тепловой энергией газа Последнее выражается в соответствующем увеличении температуры газа Когда давление расширяющегося газа в верхней камере опускается до впускного давления подачи дополнительного газа, газовый впускной клапан 19 открывается, и дополнительная масса газа всасы вается в вер хнюю камер у при продолжающемся движении в нисходящем направлении поршня 43 Когда вся кинетическая энергия порціня поглощена газом в нижней камере, поршень кратковременно останавливается, и газовый впускной клапан 19 в верхней камере запирается. Теперь горячий сжатый газ в нижней камере адиабатически расширяется, сообщая кинетическую энергию поршню 43 в направлении верхней камеры 7 Когда поршень вдвигается обратно в верхнюю камеру 7, газ в верхней камере, который включает массу газа, предварительно введенного, как горячий сжатый газ, через газовое вп ускное отверстие 9 и дополнительную массу газа относительно низкого давления, введенного через газовое впускное отверстие 17, сжимается. При сжатии газа в верхней камере в форме маленьких капелек распыляется жидкость для поглощения теплоты сжатия из газа так, чтобы процесс сжатия был близок к изотермическому. Начало инжектирования водяной пыли может быть синхронизировано с моментом, когда температура газа в верхней камере достигнет значения температуры распыляемой жидкости. Когда давление газа в верхней камере 7 достигает желаемого значения, выпускной клапан для выпуска сжатого газа 11 открывается и охлажденный сжатый газ вместе с распыленной жидкостью высасывается из верхней камеры через выпускное газовое отверстие 9. Сжатый газ и распыленная жидкость пропускаются через влагоотделитель 31, в котором распыленная жидкость удаляется из газа Перед тем, как поршень достигает предела его перемещения в верхней камере, выпускной клапан сжатого газа 11 запирается, и газ, оставшийся в верхней камере, способствует остановке поршня. Когда поршень останавливается, вп ускной клапан горячего сжатого газа 15 открывается и свежая порция горячего сжатого газа вводится в верхнюю камеру 7 через впускное газовое отверстие 13 для повторения цикла Так как этот вариант имеет только одну камеру для производства о хлажденного сжато го газа, сжатый газ производится только один раз за цикл. Для получения газа с большей постоянной скоростью в течение всего периода цикла могут быть предусмотрены один или более дополнительных газовых компрессоров, которые работают, не совпадая по фазе один с др угим. Например, если предусмотрен один допопнительный компрессор, его рабо чий цикл может бы ть о тде движении в нисходящем направлении лз верхней камеры и для сообщения кинетической энергии обратно поршню в противоположном направлении в верхнюю камеру. Согласно фигуре 5 газовый компрессор 1 содержит верхнюю камеру 7, расположенную, по существу, вертикально над нижней камерой 8, и твердый поршень 43, который свободно колеблется между двумя камерами Компрессор 1 включает уплотняющее средство 45 для предотвращения утечек газа из любой камеры, расположенное между поршнем и стенками камеры. В верхней камере выполнены впускное отверстие для впуска горячего сжатого газа 13, регулир уемое клапаном 15, для обеспечения введения в камеру горячего сжатого газа; выпускное отверстие для выпуска охлажденного сжатого газа 9, регулируемое клапаном 11, для обеспечения выпуска охлажденного сжатого газа из камеры, и газовое впускное отверстие 17, регулируемое клапаном 19, для впуска дополнительного газа в верхнюю камеру 7, когда давление газа в камере опускается ниже определенного значения Отверстие для инжектирования водяной пыли 21 также выполнено в верхней камере для обеспечения инжектирования распыляемой жидкости в процессе сжатия. Для извлечения и охлаждения распыленной жидкости из камеры сжатия после сжатия предусмотрена система извлечения. Система извлечения включает влагоотделитель 31, соединенный с выпускным отверстием 9 верхней камеры для удаления распыленной жидкости из охлажденного сжатого газа, выходя щего из камеры, систему о хлаждения 30, соединенную с влагоотделителем 31, для о хлаждения распыленной жидкости, и насос 23, присоединенный между системой охлаждения 30 и отверстием для распыления инжектированном 9 верхней камеры 7 для нагнетания жидкости из влагоотделителя 31 через систему охлаждения 30 в верхнюю камеру 7 через распылительные сопла (не показаны). Коллекторная емкость, содержащая жидкость для распыления, предусмотрена для замены и пополнения жидкости, которая не была удалена или была утеряна из системы извлечения. Нижняя камера 8 вмещает объем газа, который, настолько, насколько это возможно, непрерывно герметизируется внутри камеры 8. Некоторое количество газа неизбежно вытекает из нижней камеры через уплотнение 45 между поршнем и стенками камеры. Но могут быть приняты меры для пополнения газа, теряемого из нижней камеры, например, предусмотрев газовое впускное отверстие в нижней камере, регулируемое клапаном, для впуска заменяющего и пополняющего газа из соответствующего герметизированного источника. На фигуре 5 изображен обычный рабочий цикл компрессора, который осуществляется, начиная с того момента, когда твердый поршень 43 кратковременно останавливается в верхней точке своего хода в верхней камере 7. В этот момент выпускной клапан для выпуска сжатого газа 11 и впускные газовые клапаны 15 и 19 заперты, и камера может иметь полость или подушку сжатого газа. Когда поршень реверсирует направление, впускной клапан для впуска горячего сжатого газа 18 27494 лен на 180". В зависимости от того, как приспособлены отверстия, ша г между фазами может использоваться для способствования предотвращению механической вибрации, происходящей в результате ускорения и замедления массивного твердого поршня. В альтернативном варианте компрессора, имеющего линейно и вертикально двигающийся твердый поршень, нижняя камера может быть приспособлена к получению изотермически сжатого газа и для введения горячего сжатого газа, чтобы сообщить кинетическую энергию поршню в восходящем направлении Верхняя камера может служить для помещения в нее массы газа, который адиабатически сжимается поршнем при ходе ввер х для по гло щения кине тиче ской энер гии поршня и затем расширяется для сообщения кинетической энергии поршню в нисходящем направлении в нижнюю камеру. В этом варианте, который, по существу, является инвертированной (т.е. перевернутой) формой варианта, изображенного на фигуре 5, кинетическая энергия поршня в направлении верхней камеры должна преобразовываться и в энергию сжатия, и в тепловую энергию бла годаря си ле тяжести. Альтерна тивно верхняя камера может быть не включена совсем, так что кинетическая энергия, сообщенная твердому поршню за счет введения горячего сжатого газа в нижнюю камеру, преобразуется в потенциальную энергию благодаря силе тяжести и затем высвобождается в виде кинетической энергии в противоположном направлении в сторону нижней камеры для сжатия газа в ней. Поэтому, преимущественно, этот частный вариант требует только одну камеру и не требует вспомогательного оборудования, связанного с камерой адиабатического сжатия/расширения для возмещения потерь газа. Преимущество осуществления изотермического сжатия в одной камере состоит в том, что камера может быть сконструирована таким образом, чтобы использовать возможное содействие, обеспечиваемое силой тяжести, при удалении распыленной жидкости. Компрессор с пневма тическим приводом с тве рдым поршне м. Симметричная модификация В другом варианте газовый компрессор может включать твердый поршень, могущий двигаться в горизонтальной плоскости. На фигуре 6 изо-,, бражен в качестве примера один такой вариант, который включает две горизонтально расположенные противолежащие камеры и массивный твердый поршень, двигающийся линейно взад и вперед в и из каждой камеры. Согласно фигуре 6 газовый компрессор содержит две горизонтально противолежащие камеры 7, 6, в каждой из которых выполнены впускные отверстия горячего сжатого газа 13, 14, регулируемые клапанами 15, 36 для введения горячего сжатого газа в каждую камеру, выпускные отверстия сжатого газа 9, 10 регулируемые клапанами 11, 12 для обеспечения выпуска сжатого газа из каждой камеры, вп ускные газовые отверстия 18, 19, регулируемые газовыми впускными клапанами 20, 21 для впуска дополнительного газа в каждую камеру, и отверстия для инжектирования жидкости распылением 21, 22 для инжектирования распы ляемой жидкости а каждую камеру, чтобы регулировать температур у газа. Газовый компрессор имеет массивный твердый поршень 43, поддерживаемый антифрикционными несущими опорами 45, 46, который свободно колеблется между камерами 7, 8. Между поршнем и стенками каждой камеры предусмотрены скользящие уплотнения 39, 40 для предотвращения утечек газа через щели или зазоры между поршнем 43 и стенками камеры. В этом варианте каждый конец поршня 43 выполнен изогнутым, неплоским, также как и концы каждой камеры 7, 8. Система удаления может удалять жидкость, используемую для распыления после изотермического сжатия в'каждой камере, и обрабатывать жидкость для повторного использования в распылении. Система удаления включает влагоотделители 31, 32, соединенные с соответствующими выпускными отверстиями для выпуска сжатого газа 9, 10 для удаления распыленной жидкости из сжатого газа. Выпускные отверстия выполнены в нижней части каждой камеры для облегчения ее удаления. Влагоотделители 31, 32 соединены с системой охлаждения 30 для охлаждения распыленной жидкости. Насосы 23, 24 для каждой камеры присоединены между системой охлаждения 30 и отверстиями для распыленияинжектированием 21, 22 для нагнетания жидкости из влагоотделителей 31, 32 через систему охлаждения обратно в каждую камеру через о тверстия для инжектирования распылением. Рабочий цикл этого варианта газового компрессора осуществляется следующим образом, начиная с момента, когда поршень 43 находится у предела его перемещения в правосторонней камере 8, при этом все клапаны в камере 8 заперты. Находящаяся справа или правосторонняя камера 8 содержит небольшое количество адиабатически сжатого газа, используемого для остановки поршня. В этот момент находящаяся слева или левосторонняя камера 7 содержит массу охлажденного расширившегося газа, ранее введенного как горячий сжатый газ через впускное отверстие горячего сжатого газа 13, и дополнительную массу газа относительно низкого давления р, предварительно введенного через впускное газовое отверстие 18. Все клапаны в левосторонней камере 7 заперты. После остановки поршня сжатый газ, остающийся в правосторонней камере 8, начинает расширяться и выталкивать поршень 43 из камеры. В то же самое время впускной клапан горячего сжатого газа 36 открывается, и порция горячего сжатого газа вводится в правостороннюю камеру. Через некоторый заданный промежуток времени газовый' впускной клапан 36 запирается. Горячий сжатый газ расширяется адиабатически, заставляя поршень 43 двигаться из правосторонней камеры 8 в левостороннюю камеру 7. Таким образом, энергия расширения преобразуется а кинетическую энергию поршня в направлении левосторонней камеры 7. Когда поршень 43 двигается в левостороннюю камеру 7, газ сжимается, и в то же самое время жидкость в форме водяной пыли инжектируется в камеру для охлаждения газа в процессе сжатия. Когда давление расширяющегося газа в правосторонней камере 8 опускается ниже заранее заданного значения, газовый впускной клапан 19 27494 21 открывается, и дополнительная'масса газа относительно низкого давления всасывается в правостороннюю камеру через впускное газовое отверстие 19. Когда давление газа в левосторонней камере 7 достигает желаемого значения, инжектирование жидкости распылением через отверстие 21 прекращается, вып ускной клапан для выпуска сжатого газа 11 открывается, и сжатый газ вместе с распыленной жидкостью высасывается через выпускное отверстие для выпуска сжатого газа 9 из камеры. Сжатый газ и распыленная жидкость пропускаются через влагоотделитель 31, в котором распыленная жидкость удаляе тся из газа. Затем распыленную жидкость пропускают через холодильник 30 перед ее повторным использованием в распылении Перед тем, как поршень 43 дости гнет предела его перемещения в левосторонней камере 7, вып ускной клапан для вып уска сжатого газа 1 1 запирается, и оста вший ся в камере газ , сжатый адиабатически, мгновенно останавливает поршень. В этот момент впускной газовый клапан 21 в правосторонней камере 8 запирается. Затем поршень ре вер сир уе т н апра влени е, так как о ста вшийся газ расширяется, и в это т момент вп ускной клапан для впуска горячего сжатого газа 15 открывае тся, и свежая пор ция горячего сжатого газа инжектируе тся в лево сто роннюю камеру 7 через впускное отверстие для горячего сжатого газа 13. Клапан 15 запир ае тся после то го , как и стекае т некоторый заданный промежуток времени. Затем горячий сжатый газ расширяется адиаба тически, заста вляя пор шень 43 дви га ться из ле восторонней камеры 7 обратно в правостороннюю камеру 8. Все вп ускные и выпускные клапаны в правостор онне й к амере 8 запер ты , при этом каме ра 8 вмещае т массу газа, включающе го массу о хлажденного расширившегося газа, ранее введенного в каме р у как го рячий сжа тый газ через вп уск ное отверстие 14, и дополнительную массу газа относительно низкого давления, предварительно вве-денного через впускное отверстие 19. Ко гда поршень 43 дви гае тся в право стороннюю камеру 8, газ сжимае тся и о дно вр еменно в камер у че рез отверстие для инжектирования распыленной жидкости 22 инжектируе тся распыляемая жидкость для о хлаж дения газа в пр оце ссе сжа тия . Ко гда давление газа в левосторонней камере 7 опускается до заданного значения, впускной газовый клапан 11 открывается, и дополнительная масса газа относительно низкого давления всасывается в левостороннюю камеру 7 через впускное газовое отверстие 9. Ко гда да вление в пра восторонней камере 8 дости гает желаемого значения, вып ускной клапан для сжатого газа 12 о ткры вае тся , и сжатый газ вместе с распыленной жидкостью вытягивается из камеры через выпускное отверстие 10. Сжатый газ и распыленная жидкость проп ускаются через влагоотделитель 32, в котором жидкость удаляется из сжатого газа. За тем жидкость проп ускае тся чер ез холоди льник 30 , в ко тором он а о хлаждае тся пер ед воз вр а щен ием для использования в ка честве жидкости для распы ления. Пере д тем, как пор шень до сти гне т предела его перемещения в правосторонней камере 8, выпускной клапан для сжато го газа 12 запирае тся , распыление жидкости прекращается, и оставшийся газ адиабатически сжимается, мгновенно останавливая поршень 43. В этот момент все клапаны в левосторонней камере 7 заперты, и впускной клапан для горячего сжатого газа 36 открывается, впуская свежую порцию горячего сжатого газа в правостороннюю камеру 8, который расширяется, заставляя поршень двигаться из правосторонней камеры в левостороннюю камеру для повторения цикла. Можно также рассмотреть и другие формы газовых компрессоров, имеющих горизонтально двигающийся твердый поршень, режимы работы которых отличаются от описанного выше. Например, одна из камер может использоваться как камера адиабатического сжатия/расширения и вмещать в себе герметизированную массу газа, который попеременно сжимается и расширяется адиабатически, преобразуя кинетическую энергию, сообщенную поршню в направлении камеры, в кинетическую энергию поршня в другом направлении из камеры. Поэтому камера будет функционировать таким же образом, как нижняя камера, изображенная на фигуре 5. Поскольку твердый поршень двигается в го- ' ризонтальной плоскости, необходимо предусмотреть некоторые средства для поддержания или опирання поршня и в то же самое время предпочтительнее свести к минимуму любые силы трения, имеющие тенденцию противодействовать горизонтальному движению поршня. Несущие опоры могут быть ме ханическими несущими опорами,, например, Катковыми опорами, специально сконструированными для удержания веса поршня. Вес поршня, поддерживаемый каждой несущей опорой, может быть снижен путем увеличения числа опор. Хотя желательно изготовить поршень настолько компактным, насколько это возможно, вес поршня на единицу длины и ширины может варьироваться путем соответствующей калибровки поршня. Поршень может иметь любую форму, может иметь изменяющиеся геометрию его поперечного 'сечения и размер по длине поршня, следовательно, масса поршня также может изменяться по его длине и можно соответственно сконцентрировать массу поршня в одной ча сти пор шня большую, чем в другой его части. Для некоторых вариантов может оказаться удобным конструирование несущи х опор, способствующи х значительной соразмерности общей массы поршня. Могут также использоваться и др угие типы анти фрикционны х опор для опирання поршня, действие которых основано на принципе магнитного вплывания или всплывания за счет воздействия жидкости. В некоторых вариантах может быть полезным производить распыление жидкости, поддерживающее воздух или газ в камере сжатия в условиях, близких к изотермическим в процессе сжатия, снаружи камеры сжатия. Водяная пыль или туман могут производиться в отдельном внешнем сосуде, содержащем воздух или газ. За тем распыленная жидкость или туман всасываются в камеру сжатия с воздухом или другим газом перед сжатием. На фигуре 7 изображен линейный вертикальный газовый компрессор, подобный тому, что изображен на фи гуре 5, но включающий о тдель 20 27494 ный сосуд снаружи камеры сжатия, в которой генерируется туман для охлаждения газа в процессе сжатия и смешивается с атмосферным воздухом перед впуском в камеру сжатия Согласно фигуре 7 компрессор содержит верхнюю камеру 7, расположенную вертикально над нижней камерой 8, и имеет твердый поршень 43, который свободно колеблется вертикально в и из каждой камеры Верхняя камера 7 имеет впускное отверстие для горячего сжатого газа 13, регулируемое клапаном 15, для вп уска горячего сжатого газа в камеру и приведения поршня 43 в движение в нисходящем направлении, выпускное отверстие для охлажденного сжатого газа 9, регулируемое клапаном 11, для обеспечения вытягивания охлажденного сжатого газа из камеры 7, и газовое впускное отверстие 17, регулир уемое клапаном 19, для обеспечения всасывания распыленной жидкости в камеру вместе с дополнительным газом относительно низкого давления Газовое впускное отверстие 17 соединено с отдельным сосудом 37, в котором генерируе тся туман Газовое вп ускное отверстие 38 предусмотрено для обеспечения всасывания газа в генератор тумана 37 Жидкость, о тделенная от о хлажденного сжатого газа, выходящего из камеры сжатия, рециркулируется насосом 23 через холодильник 30 и возвращается в генератор тумана 37 Водяная пыль или туман могут генерироваться в генераторе тумана путем использования любых известных средств, например, путем нагнетания жидкости через одно или более распылительных сопла Во время движения поршня в нисходя щем направлении, газовый впускной клапан 19 открывается, и газ всасывается в генератор тумана 37 через газовое впускное отверстие 38 и сносит мелкие капельки жидкости в камеру сжатия через газовое впускное отверстие 17 Поскольку водяная пыль вводится в камеру сжатия, когда давление в ней относительно низкое, и поскольку водяная пыль впускается несколько раньше, чем в процессе сжатия, действие нагнетания жидкости уменьшается и может быть обеспечено лучшее распределение капелек в газе внутри камеры сжатия За счет образования водяной пыли вне камеры сжатия также может быть обеспечено более тонкое распыление водяной пыли Например, может быть имеет смысл выделять большие капли и рециркулировать и х раньше, чем инжектировать их в изотермический компрессор Также может оказаться желательным способствование течению газа в генератор тумана посредством вентиляторов низкого давления Генератор тумана также может включать механическое устройство, как, например, вращающийся диск или вращающиеся лопасти для разбивания капель в мепкий туман Вне зависимости от способа, с помощью которого водяная пыль и воздух вводятся в камеру сжатия, газовый компрессор, изображенный на фигуре 7, работает точно таким же образом, как и описанный выше со ссылкой на фигур у 5 Компрессор с гидравлическим приводом. Модификация с жидкос тным поршнем Все описанные выше варианты компрессоров приводятся в действие горячим сжатым газом Альтернативным способом приведения в действие компрессора является использование напора жидкости Средство накоплений кинетической энергии может обычно предусматриваться за счет массивного поршня, либо твердого, либо жидкого, либо и того и друюго, способного преобразовать энергию жидкости в энергию сжатия газа Вариант изотермического компрессора с жидким поршнем, который работает таким образом, изображен на фигуое 8 Согласно фигуре 8 изотермический компрессор содержит две тр убы 47 и 48, каждая из которых имеет горизонтально расположенную среднюю часть 49 и 50 и жидкий поршень 51 и 52 Одна из концевых частей 53 и 54 каждой трубы 47 и 48 вытянута вертикально вверх и имеет камеры 55 и 56, соответственно образованные для сжатия в них газа Концевая часть каждой трубы 47 и 48 выполнена в виде единого большого сосуда 57 Главные расходные клапаны 58 и 59 расположены в горизонтальных частях 49 и 50 труб 47 и 48 и предназначены для регулирования расхода жидкости из накопителя 57 Выпускные отверстия 60 и 61 выполнены в горизонтальных частях или секциях 49 и 50 между главными расходными клапанами 58 и 59 и вертикальными частями или секциями 53 и 54 труб 47 и 48 В выпускных о тверстиях 60 и 61 расположены сливные клапаны 62 и 63 для регулирования потока жидкости, сливаемой из труб 47 и 48 Магистральный насос 23 присоединен между выпускными отверстиями 60 и 61 и накопителем 57 для дозагрузки накопителя жидкостью, сливающейся через выпускные отверстия 60 и 61 Как и раньше, для охлаждения сжимаемого газа предусмотрено распыление жидкости в пыль В каждой камере 55 и 56 выполнено газовое выпускное отверстие 64 и 65, с расположенными в каждой из них клапанами 66 и 67 для обеспечения вытягивания холодного сжатого газа из каждой камеры 55, 56 В каждой камере выполнено впускное газовое отверстие 68 и 69 для впуска газа из соответствующего источника в каждую камеру При работе накопитель действует как хранилище жидкости находящейся под давлением, для создания волн потока, приводящих в движение жидкие поршни 51 и 52 Синхронизация этих волн регулируется магистральными расходными клапанами 58 и 59, расположенными в тр убах 47 и 48 Когда магистральный расходный клапан открывается, волны жидкости текут через этот клапан и двигают поршень в камеру, сжимая газ В то же самое время активируется связанное с этой камерой распыление жидкости для охлаждения газа в процессе сжатия Выпускной клапан для сжатого газа открывается, когда давление в камере достигает заданного значения Когда жидкий поршень достигает верхнего предела его перемещения, магистральный расходный клапан запирается, и открывается сливной клапан В то же самое время газовый выпускной клапан запирается и открывается газовый впускной клапан для того, чтобы дать возможность газу низкого давления занять место сливаемой жидкости Сливающаяся жидхостъ-рециркулируется обратно в накопитель посредством магистрального насоса 70 Предпочтительнее, синхронизация работы жидких поршней 51 и . 52 в каждой трубе такова. 21 27494 расхода, когда давпение в камере сжатия изменяется. Основными отличиями между описанными компрессорами с газовым приводом и жидкостным приводом являются следующие. Хо тя оба типа компрессоров основаны на одних и тех же физических принципах, т е. использовании массивного жидкого и/или твердого поршня для осуществления изотермического сжатия, основная или магистральная мощность обеспечивается различными средствами. При сравнении компрессоров с жидкими поршнями системы с газовым приводом не имеют бо льши х клапанов, погр уженны х в жидкость в магистральной трубе-линии Фрикционная диссипация жидкого поршня в результате это го в системах с газовым приводом сведена к минимуму Вариант компрессора с жидким поршнем и газовым приводом, изображенный на фигуре 1, сжимает два объема газа в каждом цикле жидкого поршня, в сра внении с одним объемом газа за цикл в компрессоре с жидкостным приводом Компрессор с жидкостным приводом обычно требует мощных насосов, как главных источников энергии, тогда как компрессор с газовым приводом требует обычный газовый компрессор, который можно обычным способом прикрепить к газовой турбине Хотя согласно фигурам 1, 2 и 8 ветви трубы, образующей жидкий поршень, являются, по существу, вертикальными, и описанная труба имеет горизонтальную среднюю часть, так что тр уба выполнена в форме бук вы "0 ". ветви могут быть наклонены под любым углом, и форма "U" может быть широкой , узкой, мелкой и глубокой Могут быть объединены несколько "1Г-образных тр уб так, что одна из ветвей разделена между несколькими трубами, как показано на фигуре 8, хотя это может быть в равной степени применено и для компрессоров с газовым приводом, изображенных на фигура х 1 и 2. Труба может иметь любую геометрию поперечного сечения, в частности, может быть круглой, овальной, эллиптической, треугольной, квадратной, прямоугольной, гексагональной, многоугольной и неправильной формы. Труба может быть с постоянным поперечным сечением по всей длине, или поперечное сечение может изменяться (например, и по площади и/или по геометрии). Следовательно, площадь поперечного сечения камер(ы) сжатия может быть больше или меньше, чем площадь поперечного сечения части трубопровода, образующей жидкий поршень Преимущественно, трубопровод, имеющий относительно небольшую площадь поперечного сечения может быть менее дорогим и менее сложным по конструкции. Длина трубы может составлять от 10 до 500 метров и диаметр может составлять от 0,2 до 10 метров. Однако эти размеры являются показательными, и для некоторых вариантов могут использоваться значения, выходящие за эти пределы. Труба может быть выполнена в виде туннеля сквозь землю для ее горизонтальной части, или она может быть уложена в траншею или просто поддерживаться у земли. Однако предпочтительнее придавать такие размеры трубе для заключения в нее массивного жидкого поршня, чтобы энергия могла накапливаться как кинетическая энергия поршня, а также чтобы потери на трение в что жидкость из одной трубы возвращается в накопитель в то время, как она вытекает из накопителя в другую тр убу. Следовательно, в двухтр убной системе цикл жидкого поршня в каждой трубе должен быть в противофазе. Обы чно газ сжимается над уровнем жидкости, когда втекающий поток превышает вытекающий поток, и расширяется, когда происходит обратное. Целью является сведение к минимуму изменений напора и расхода потока, нагнетаемого насосом 70, с тем, чтобы он мог работать вблизи точки его максимальной отдачи все время. Предпочтительнее, объем газа расширяется и снимается адиабатически Накопитель теплоизолирован для сведения к минимуму потерь тепла, когда газ накопителя сжимается Накопленный газ не присоединяется к подлежащему сжатию газ у, и в самом деле нет необходимости в том, чтобы соста в обоих газов был таким же самым. Полезно, чтобы скорость вытекания потока жидкости из накопителя ограничивалась инерционностью жидкого поршня, которая предотвращает слишком большие изменения давления газа в накопителе. Магистральные расходные клапаны 58 и 59 инициируют движение жидкого поршня. Эти регулирующие клапаны открываются, когда жидкость выкачивается из камеры сжатия. Они закрываются, когда жидкий поршень достигает максимальной точки его перемещения в камере сжатия Магистральные регулирующие клапаны критическими пунктами изотермического компрессора с жидкостным приводом. Диаметр трубы может быть достаточно большим, и уже очень важно, чтобы клапаны могли открываться быстро и часто Клапаны должны выдерживать давление порядка восьми бар. Дополнительным требованием является то, что клапаны должны иметь минимальное сопротивление потоку при открывании. Смягчающим признаком или особенностью является то, что клапаны только открываются или запираются, когда поток реверсирует его направление и кратковременно имеет нуле вую скорость . Хо тя для этой цели могут использоваться другие конструкции клапанов, клапан, предпочтительнее, содержит комплект жалюзи, опирающихся на множество стержней, которые пересекают пог.эречное сечение трубы Жалюзи должны быть профилированными для сведения к минимуму сопротивления потоку, когда они ориентированы вдоль потока. Сливные клапаны 62 и 63 открываются , когда жидкий поршень достигает максимальной дальности его перемещения, и запираются, когда камера сжатия опорожняется. Это означает, что действие клапанов сдвинуто по фазе на 180° относительно магистральны х расхо дны х клапанов 58 и 59. Сливные клапаны для слива жидкости являются, предпочтительнее, клапанами того же типа, что и магистральные расходные клапаны. Распылительные насосы 71 и 72 присоединены между сосудом накопителя и распылителями для подачи жидкости на распыление. Предпочтительнее, холодильники 73 и 74 для охлаждения жидкости присоединены между распылительными насосами 71 и 72 и распылителями. Распылительные насосы могут быть насосами с позитивным сме щением для о беспечения постоянного 22 27494 результа те течения жидкости около поверхности трубы поддерживались минимальными Вместо изотермического компрессора с гидравличе ским приводом, имеющего две тр убы и два жидких поршня, он может быть выполнен таким образом, чтобы работать с одной или более чем с двумя трубами и жидкими поршнями Если используется единственная труба, магистральный насос будет необходим только для работы в течение половины длительности полного цикла жидкого поршня Эта ситуаций должна хорошо управляться посредством поршневого насоса с возвратно-поступательным движением поршня, содержащего механический поршень, который действует в фазе с жидким поршнем Кроме того, отпадает необходимость в сливном клапане в выпускном отверстии, выполненном в магистральной трубе Альтернативно, варианты компрессора, имеющего жидкий поршень, могут включать механический твердый поршень, расположенный в магистральной трубе, и приводиться в действие какими-нибудь внешними средствами для приведения в движение жидкого поршня Твердый поршень, предпочтительнее, должен колебаться взад и вперед в горизонтальной части магистральной тр убы, при этом в ней могут на ходиться жидкие поршни с любой стороны твердого поршня Хотя, со ссылкой на компрессоры с жидким поршнем, распыляемая жидкость может непрерывно рециркупироваться путем высасывания ее из большой трубы и прокачивания ее через внешний холодильник перед инжектированием ее в газ, как в вариантах, изображенных на фигурах 1, 2 и 8, распыляемая жидкость должна высасываться из большого источника или резервуара В этом случае жидкость должна одновременно сливаться из большой трубы для поддержания запаса примерно постоянным Тепло, переносимое между водяной пылью и газом, может включать какое-то испарение, паров или может не включать Это в огромной степени зависит от первоначальной температуры капель в водяной пыли, количества тепла, поглощенного каплями и времени, в течение которого газ сжимается Газотурбинная уста новка с ка мерой сгорания и изотермическим компрессором Ожидается, что основное применение изотермического газового компрессора находится в области генерирования электричества Например, компрессор может быть использован в связи с газовой турбиной Согласно фигуре 9 газотурбинная установка, обозначенная позицией 75 содержит газовую турбину 76, изотермический компрессор 77, теплообменник 78 для подогрева холодного сжатого газа, использующий горячий газ низкого давления, выходя щий из газовой турбины 76, и магистральный нагреватель 79 для генерирования горячего газа высокого давления из подогретого сжатого газа для приведения в действие газовой турбины 76 Эта газовая турбина 76 приводит в действие генератор электричества 80 Магистральный нагреватель 79 содержит камеру сгорания для сжигания топлива в подогретом газе, находящемся под давлением, в результате чего продуктом горения или дымовым газом является горячий газ еысокого давления с более,