The purpose of this work is to create a compact supercharger to provide circulation of protective gas medium in a closed circuit. It was proposed to use a thermomechanical compressor to achieve this purpose. The operating principle of such devices is to change cyclically the temperature of the working medium in contact with warm and cold sources. Heating and cooling are carried out sequentially, pushing a part of gas through the regenerator by means of a displacer. The energy consumption for piston displacement is lower by an order of magnitude than that in conventional compressors. This makes it possible to use a seamless displacer movement mechanism. There can be two designs, both with one of the heat carriers close to ambient temperature. In a high-temperature thermomechanical compressor, the temperature is usually does not exceed 800 K. In the second type compressor, by reducing the absolute temperature of the cold "source" it is possible to achieve a high degree of compression at a relatively small temperature difference. The most significant result of the work is the design of the small-sized thermos-compressor that ensures a moderate degree of gas compression. The significance of the achieved results is shown in the compactness and tightness of the prototype for the use as an alternative to traditional machines in the field of inert gases production. The proposed technical solutions were tested during bench tests of the thermomechanical compressor. The experimental dependences were obtained of the flow rate characteristics on temperature mode, discharge pressure and cycle period.

Scopul lucrării este de a crea o schemă a unui compresor compact care să asigure circulația unui mediu gazos protector într-un circuit închis. Echipamentul criogenic se caracterizează prin condiții specifice de funcționare: presiune mare de funcționare de 10 ... 15 MPa, raport de compresie moderat de 1,2 ... 1,4 și productivitate relativ scăzută (mai puțin de 1 m3/h în condiții de aspirație). Prin urmare, utilizarea mașinilor voluminoase cu piston și diafragmă de tip tradițional pentru circulație nu este întotdeauna rațională. Pentru atingerea acestui scop au fost rezolvate următoarele sarcini: 1) a fost dezvoltat și testat un termocompresor; 2) se propune utilizarea unui drive magnetic; 3) a fost selectat un agent frigorific intermediar; 4) aplicarera procesului intern de recuperare a căldurii. Într-un termocompresor cu temperatură înaltă, temperatura este limitată de proprietățile de rezistență ale materialelor de construcție și, de obicei, nu depășește 800 K. Cel mai semnificativ rezultat al lucrării este dezvoltarea unui termocompresor de dimensiuni mici, care asigură un grad moderat de compresie a gazului ca alternativă la mașinile tradiționale din domeniul producției de gaze inerte. Semnificația rezultatelor obținute se manifestă prin faptul că au făcut posibilă realizarea unui prototip compact și etanș al unui termocompresor cu recuperare internă a căldurii, în care ansamblul pressepul a fost înlocuit cu un antrenament pe bază de magneți permanenți; utilizarea unui agent frigorific intermediar sigur - cripton - vă permite să excludeți tranziția de fază (condensare sau înghețare) a componentelor amestecului pompat. Soluțiile tehnice propuse au fost testate în procesul de teste pe banc.

Цель работы – создание схемы компактного нагнетателя для обеспечения циркуляции защитной газовой среды в замкнутом контуре. Для криогенной техники характерны специфические условия эксплуатации: высокое рабочее давление 10…15 МПа, умеренная степень сжатия 1,2…1,4 и относительно небольшая производительность (менее 1м3/ч при условиях всасывания). Поэтому использование для циркуляции громоздких поршневых и диафрагменных машин традиционного типа не всегда рационально. Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи: 1) разработан и испытан термокомпрессор; 2) предложено использовать магнитный привод; 3) осуществлен выбор промежуточного хладагента; 4) применение процесса внутренней регенерации тепла. Принцип работы таких устройств заключается в цикличном изменении температуры рабочего тела при контакте с теплым и холодным источниками. Для повышения экономичности нагрев и охлаждение осуществляют последовательно, переталкивая порцию газа через регенератор при помощи вытеснителя. Затраты энергии на перемещение поршня на порядок меньше, чем в компрессорах традиционного типа. Возможны две конструкции, в каждой из которых один из теплоносителей близок к температуре окружающей среды. В высокотемпературном термокомпрессоре температура ограничивается прочностными свойствами материалов конструкции и обычно не превышает 800 К. В компрессоре второго типа за счет уменьшения абсолютной температуры холодного «источника» можно реализовать высокую степень сжатия при относительно небольшой разности температур. Наиболее существенным результатом работы является разработка малогабаритного термокомпрессора, обеспечивающего умеренную степень сжатия газа, в качестве альтернативы машинам традиционного типа в области производства инертных газов. Значимость достигнутых результатов проявляется том, что они позволили создать компактный и герметичный прототип термокомпрессора с внутренней регенерацией тепла, в котором узел сальника заменен приводом на основе постоянных магнитов; использование безопасного промежуточного хладагента – криптона – позволяет исключить фазовый переход (конденсация или замерзание) компонентов перекачиваемой смеси. Предложенные технические решения апробированы в процессе стендовых испытаний.