Способ регулирования производительности холодильной газовой машины со свободным поршнем

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) (11) (51) 4 F 25 В 9 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ЙнвлиотЕК4 1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3815440/23-06 (22) 17.10.84 (46) 23.06.86. Бюл. № 23 (72) И. Я. Федоров (53) 621.57 (088.8) (56) . Авторское свидетельство СССР № 879203, кл. F 25 В 9/00, 1980.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1216587, кл. F 25 В 9/00, 1982. (54) (57) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ

ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ХОЛОДИЛЬHOA ГАЗОВОЙ МАШИНЫ СО СВОБОДНЫМ ПОРШНЕМ, содержащей теплую, демпферную и буферную полости, путем изменения частоты движения поршня за счет управления сопротивлением дросселя между буферной и демпферной полостями, отличающийся тем, что, с целью повышения экономичности работы и увеличения точности регулирования, изменение частоты дополнительно производят в зависимости от разности давлений в теплой и демпферной полостях.

1239474

Изобретение относится к холодильной технике, конкретнее к микрокриогенным системам со свободным поршнем, использующим дроссель для регулирования хода поршня.

Цель изобретения — повышение экономичности работы и увеличение точности регулирования в автоматическом режиме.

На фиг. 1 изображена функциональная схема микрокриогенной системы (МКС); на фиг. 2 — структурная схема для реализации предлагаемого способа.

Система содержит (фиг. 1) холодильную газовую машину со свободным поршнем 1, газораспределитель 2 и компрессор 3. Холодильная машина имеет холодную 4, теплую 5, демпферную 6 и буферную 7 полости. На рефрижераторе 8 расположены нагреватель 9 и датчик 10 температуры. К теплой полости подключена магистраль 11 с датчиком 12 давления. Внутри холодильной машины расположен вытеснитель 13 с встроенным регенератором и поршень 14, связанные штоком 15. Между демпферной и буферной полостями установлено дроссельное устройство 16 с приводом 17. Буферная емкость соединена с магистралью 11 вентилем 18.

Газораспределитель приводится в движение двигателем 19, а компрессор — двигателем 20. Компрессор соединен с магистралью 21 нагнетания и магистралью 22 всасывания. В демпферной полости установлен датчик 23 давления, а на рефрижераторе 8— охл аждае м ы и объект 24.

Структурная схема для реализации предлагаемого способа (фиг. 2) содержит объект регулирования, обведенный штриховой линией и состоящий из холодильной машины 25, компрессора 26 с двигателем, газораспределителя 27 с двигателем, дросселя

25 с шаговым двигателем и компенсирующего нагревателя 29. Остальные составные части схемы определяют способ регулирования и представляют собой регуляторы 30—

39.

Микрокриогенная система работает следующим образом.

Компрессор 3 подает газ по магистралям

21 нагнетания и 22 всасывания. Газораспределитель поочередно подсоединяет эти магистрали к вентилю 18. Газ, поступая в теплую полость 5, заставляет совершать возвратно-поступательное движение поршень

14 с вйтеснителем 13 за счет разности давлений между теплой полостью 5 и демпферной полостью 6. Давление в демпферной полости уетанавливается дроссельным устройством 16 при помощи электрического привода 17. Давление в буферной емкости 7 устанавливается вентилем 18. 3а счет изменения объема и. давления с совершением работы в холодной полости снижается температура газа, охлаждая рефрижератор 8, на котором установлен охлаждаемый объект 24.

Система регулирования работает следующим образом.

В связи с тем, что производительность свободнопоршневой холодильной машины изменяется от действия четырех управляющих параметров, эффективная система регулирования должна состоять из четырех каналов регулирования.

1О Основной канал — создание давления газа компрессором 26 (фиг. 2). Сигнал с датчика давления, установленного на нагнетательной магистрали компрессора, сравнивается со скорректированным сигналом заданного давления в " на сумматоре, и ошибка Ле подается на регулятор 31, который по установленному закону преобразует сигнал в напряжение управления числа оборотов компрессора Uw, тем самым изменяя давление нагнетания или степень сжатия е.

Корректированный сигнал d равен сумме трех сигналов коррекцией а, ", в" и задающего сигнала давления Я".

Корректирующий сигнал е" является напряжением с регулятора 30, который по установленному закону преобразует сигнал с датчика наружной температуры, тем самым учитывается влияние окружающей среды.

Корректированный сигнал е" является напряжением с регулятора 38, который по установленному закону преобразует сигнал с датчика тока, установленного в цепи пи30 тания компрессора, тем самым учитывая возмущения от внутренних потерь в системе охл аждения.

Корректированный сигнал е" поступает с регулятора 39, на вход которого подается

35 сигнал Лп, вырабатываемый в канале регулирования числа циклов п-.

Задающий сигнал е" поступает с регулятора 35, который по установленному закону преобразует сигнал Т. разности заданного напряжения Т. и напряжения с датчика тем40 пературы Т., установленного на рефрижераторе, тем самым термостабилизируя температуру охлаждаемого объекта.

Второй канал управления регулирует число циклов и при помощи газораспределителя 27. Сигнал с тахогенератора, установ45 ленного на валу двигателя газораспределителя, поступает на сумматор и сравнивается с напряжением заданного числа циклов и, " . Разность этих сигналов Лп поступает на регулятор 38 и регулятор 32, который

50 по установленному закону преобразует сигнал в напряжение управления двигателя газораспределителя U»», тем самым стабилизируя число циклов на заданном уровне.

Третий канал управления компенсирующей обмоткой 29 применяется для увеличе55 ния точности термостабилизации. Сигнал с датчика мощности Q- компенсирующей обмотки сравнивается на сумматоре с напряжением, соответствующим заданному зна1239474

Фиг. 2

Составитель С. Галимов

Техред И. Верес Корректор М. Пожо

Тираж 482 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор Н. Тупица

Заказ 3381/37 чению мощности Q.", и разность этих сигналов поступает на регулятор 34, который по установленному закону преобразует сигнал в напряжение управления компенсирующей обмоткой Uv., тем самым стабилизируя температуру на объекте охлаждения.

Напряжение Q." поступает с регулятора

37, который по установленному закону преобразует сигнал AT..

Четвертый канал управления ходом поршня, работает следующим образом. Сигналы с датчиков Pi и Р, установленных в теплой и демпферной полостях, поступают на сравнивающее устройство, которое определяет наличие сдвига фаз между колебаниями этих давлений. При наличии сдвига фаз Л P он заполняется импульсами с генератора импульсов ГТИ. В регуляторе 36 сигнал Л т" „преобразуется в напряжение, соответствующее за/ анному значению демпферного давления Pd . Напряжение с датчика давления Р2 сравнивается на сумматоре с

Р и сигнал разности поступает на регуляИ тор 33, который по установленному закону !

0 преобразует входной сигнал в напряжение

U. — управления исполнительного механизма. Механизм, двигаясь, изменяет сечение дроссельного тормоза, тем самым изменяя ход поршня.