Устройство и способ сжатия текучей среды - RU2018129150A

1. Устройство для сжатия первой текучей среды, содержащее компрессорный поршень, содержащий поршневой цилиндр и поршневой блок, установленный с возможностью скольжения в указанном цилиндре, причем поршневой блок содержит первый и второй пространственно разнесенные поршневые элементы, образующие между собой пространство, которое обеспечивает возможность содержания в нем второй текучей среды, используемой для обеспечения сжатия указанной первой текучей среды, и средство для подачи второй текучей среды в пространство между первым и вторым поршневыми элементами.

2. Устройство по п. 1, которое содержит резервуар для хранения, выполненный с возможностью хранения в нем второй текучей среды, при этом средство для подачи второй текучей среды в пространство между первым и вторым поршневыми элементами содержит насос и по меньшей мере один канал для подачи второй текучей среды, который проходит между резервуаром для хранения и пространством между поршневыми элементами и по которому подают текучую среду, причем предпочтительно насос активируется на этапе без сжатия, и вторая текучая среда, находящаяся в пространстве между первым и вторым поршневыми элементами, гидравлически связана с резервуаром для хранения через по меньшей мере один канал утечки второй текучей среды.

3. Устройство по п. 2, в котором второй поршневой элемент содержит клапан, выполненный с возможностью управления потоком второй текучей среды через указанный по меньшей мере один канал для подачи второй текучей среды в пространство между поршневыми элементами, причем предпочтительно указанный клапан содержит поджимающее средство, выполненное с возможностью поджатая клапана в закрытую конфигурацию в канале для подачи второй текучей среды, и более предпочтительно, поджимающее средство содержит пружину, опционально винтовую пружину или тарельчатую пружину.

4. Устройство по п. 3, в котором второй поршневой элемент содержит приводное средство, выполненное с возможностью активирования клапана в ответ на изменение давления на первом уплотнении или в ответ на положение первого поршневого элемента относительно заданной точки активации, причем предпочтительно указанный насос выполнен с возможностью перекачивания второй текучей среды из резервуара для хранения через открытый клапан, активированный приводным средством, по меньшей мере по одному каналу в пространство между первым и вторым поршневыми элементами.

5. Устройство по п. 4, в котором приводное средство выполнено с возможностью открывания клапана при повышении давления на первом уплотнении и активирования насоса для перекачивания второй текучей среды через клапан, и/или приводное средство выполнено с возможностью закрывания клапана при снижении давления на первом уплотнении и отключения насоса для предотвращения перекачивания второй текучей среды, и/или первый поршневой элемент выполнен с возможностью его принудительного проталкивания в направлении ко второму поршневому элементу при увеличении давления на стороне первой текучей среды первого уплотнения с обеспечением в результате открывания клапана приводным средством, и/или причем усилие предварительного напряжения поджимающего средства, приложенное к приводному средству, по существу соответствует массе первого поршневого элемента и трению, создаваемому между гильзой цилиндра и первым уплотнением.

6. Устройство по п. 4, в котором приводное средство выполнено с возможностью открывания клапана при достижении первым поршневым элементом положения заданной точки активации, и/или приводное средство выполнено с возможностью закрывания клапана при перемещении первого поршневого элемента в положение за пределами заданной точки активации.

7. Устройство по любому из пп. 1-6, в котором первый поршневой элемент выполнен с возможностью колебания внутри гильзы цилиндра и уплотнен относительно нее посредством первого радиального уплотнения, опционально посредством штокового или поршневого уплотнения, и второй поршневой элемент выполнен с возможностью колебания внутри гильзы цилиндра и уплотнен относительно нее посредством второго радиального уплотнения, опционально посредством штокового или поршневого уплотнения, причем первый поршневой элемент установлен на втором поршневом элементе по существу по центру и с обеспечением его соосного направления указанным вторым поршневым элементом.

8. Устройство по любому из пп. 1-7, в котором подлежащая сжатию первая текучая среда контактирует с одной стороной первого поршневого элемента, а вторая текучая среда контактирует с противоположной стороной первого поршневого элемента, причем предпочтительно указанное устройство содержит линию циклического возврата утечки в пространство между первым и вторым поршневыми элементами, поскольку при использовании компрессорного поршня любая утечка второй текучей среды на втором уплотнении автоматически компенсируется восполняющим потоком второй текучей среды.

9. Устройство по любому из пп. 1-8, в котором второй поршневой элемент содержит по меньшей мере один канал, проходящий в радиальном наружном направлении от клапана в пространство между поршневыми элементами, причем предпочтительно указанный по меньшей мере один канал проходит по диагонали от клапана в указанное пространство.

10. Устройство по любому из пп. 1-9, в котором разность давлений между стороной первого поршневого элемента, контактирующей с первой текучей средой, и стороной, контактирующей с второй текучей средой, составляет менее 75 бар, 50 бар, 25 бар, 15 бар, 10 бар, 5 бар или менее 3 бар, и компрессорный поршень выполнен с возможностью повышения давления первой текучей среды до 100-1500 бар (абс).

11. Устройство по любому из пп. 1-10, в котором первая текучая среда содержит газ, например природный газ, топливный газ, водород, газообразный углеводород, сжиженный газ сгорания, азот, гелий, кислород, и благородный газ, например, аргон, или смесь перечисленных газов, а вторая текучая среда содержит жидкость, являющуюся по существу несжимаемой, причем предпочтительно вторая текучая среда содержит ионную жидкость, жидкий органический носитель водорода (LOHC), полутяжелую воду (НDO), оксид дейтерия (тяжелую воду), воду или гидравлическое масло или смесь перечисленных жидкостей.

12. Устройство по любому из пп. 1-11, которое выполнено с возможностью использования подушки из ионной жидкости, находящейся между поршневым блоком и подлежащей сжатию первой текучей средой, причем предпочтительно указанная подушка содержит или состоит из по существу чистой ионной жидкости или из смеси ионной жидкости и LOHC.

13. Устройство по любому из пп. 1-12, которое содержит

колебательный компрессор и/или компрессор, работающий под гидравлическим воздействием, и/или

жидкостной поршневой компрессор и/или ионный компрессор, и/или

одноступенчатый компрессор или многоступенчатый компрессор, и/или

плунжер, функционально соединенный с по меньшей мере одним вытеснительным поршнем, выполненным с возможностью колебания внутри корпуса и вытеснения второй текучей среды в компрессорный поршень и из компрессорного поршня, с обеспечением в результате этого сжатия первой текучей среды в указанном компрессорном поршне, причем предпочтительно колебания указанного по меньшей мере одного или каждого вытеснительного поршня, приводимого в движение плунжером, облегчаются смазочным материалом, подаваемым в корпус через по меньшей мере одно впускное отверстие, при этом указанный смазочный материал представляет собой гидравлическое масло, LOHC или ионную жидкость или их смеси.

14. Способ сжатия первой текучей среды, включающий

подачу первой текучей среды в компрессорный поршень, содержащий поршневой цилиндр и поршневой блок, установленный с возможностью скольжения в указанном цилиндре, причем поршневой блок содержит первый и второй пространственно разнесенные поршневые элементы, образующие между собой пространство, которое обеспечивает возможность содержания в нем второй текучей среды, используемой для обеспечения сжатия первой текучей среды, и

подачу второй текучей среды в пространство между первым и вторым поршневыми элементами и сжатие первой текучей среды.

15. Способ по п. 14, в котором используют устройство по любому из пп. 1-13.