Газовая криогенная машина

 

Изобрёте'ние относится к криогенной технике, а именно к устройству поршневых газовых криогенных машин. Цель изобрете-^ ния - повышение эксплуатационной надеж-Я^СОо о>&*/ 323Jt^t• нести и упрощение конструкции. Газовая криогенная машина содержит корпус 1. в котором размещены поршневые компрессор 2 и неподвижно связанный с ним шток, компрессора 3, вытеснитель 4jt неподвижно связанный с ним шток вытеснителя 5, двигатель 6, приводной вал и насаженный на вал кривошип с противовесом 9, шатун 10 шарнирного чётырехзвенника с траверсол 11 и корректирующей массой 12. коромысло 13 с корректирующей массой 14. "Траверса 11 подвижно соединяется подшипником со штоком компрессора 3. Траверса .11 подвижно соединяется подшипником с штоком вытеснителя 5. Размеры звеньев газовой криогенной машины таковы, что траектории подшипников - прямые линии. 5 ил.•^^ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (Ю) (40 (я)э F 25 В 9/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

+, З7

K АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ. (21) 4764386/06 (22) 05,12.89 (46) 23.02;92. Бюл. Гч 7 (71);Омский политехнический институт и На: учно-производственное объединение микрокриогенной техники (72) Е.С.Краснощекий, И.Л.Рязанцева,.

Г.И.Гололобов,:А.B.Áîðîäèí и Я.cDЯМме рельэон (53) 621.57 (088.8) (56) Ридер Г. и Хупер Ч. Двигатели Стирлинга. — M.: Мир, 1986, с.35, рис. 1.27 е. (54) ГАЗОВАЯ КРИОГЕННАЯ МАШИНА (57) Изобретение. относится к криогенной технике, а именно к устройству поршневых газовых криогенных машин. Цель изобретения — повышение эксплуатационной надежt.

2 ности и упрощение конструкции. Газовая криогенная машина содержит корпус 1. в котором размещены поршневые компрессор 2 и неподвижно связанный с ним шток компрессора 3, вытеснитель 4,и неподвижно связанный с ним шток вытеснителя 5, двигатель 6, приводной вал и насаженный на вал кривошип с противовесом 9, шатун

10 шарнирного четырехэвенника с траверсой 11 и корректирующей массой 12, коромысло 13 с корректирующей массой 14.

Траверса 11 подвижно соединяется подшипником со штоком компрессора 3. Траверса . 11 подвижно соединяется подшипником с штоком вытеснителя 5. Размеры звеньев-газовой криогенной машины таковы, что траектории подшипников — прямые линии. 5 ил. г ф

1714306

Изобретение относится к криогенной технике, а именно к устройству поршневых газовых криогенных машин.

Известна холодильно-газовая установка для получения низких температур по обратному циклу Стирлинга, содержащая поршень компрессора и вытеснитель, шатуны компрессора и вытеснителя, приводимые а двйжение шарнирным четырехзвенником, состоящим из стойки, коленчатого вала (кривошипа), шатуна и развитого коромысла, шатун компрессора подвижно соединен шарниром с коромыслом, шатун вытеснителя подвижно соединен:шарниром с кривошипом. К недостаткам известной установки следует отнести малую эксплуатационную надежность и загрязнение регенератора продуктами износа деталей в процессе работы, В известной установке траектория шарнира, к которому присоединяется, одним концом шатун компрессора, является дугой окружности, а траектория шарнира, к которому одним концом присоединяется шатун вытеснителя, является окружностью, Угловые отклонения шатунов при работе установки ведут к возникновению реакций со стороны поршней на стенкИ цилиндров; значительные нагрузки на уплотнения поршня компрессора и вытеснителя приводят к существенным потерям на трение. Другим недостатком установки является сложность изготовления коленчатого вала, к шейке которого в подвижном соединении присоединяются одновременно шатун вытеснителя и шатун шарнирного четырехзвенника, а также ,сложность конструктивного исполнения развитого коромысла. состоящего из двух рычагов, неподвижно соединенных между собой и смещенных друг относительно друга.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является механизм

Росса, содержащий в общем корпусе поршень компрессора и вытеснитель, приводимые в движение шарнирным четырехэвенником, состоящим из коленчатого вала (кривошипа). развитого шатуна и коромысла; шатун компрессора подвижно соединен шарниром с развитым шатуном, шатун вытеснителя подвижно соединен шарниром также с развитым шатуном.

Восьмизвенный механизм Росса может быть применен для привода в движение поршня компрессора и вытеснителя в газовой криогенной машине, работающей по обратному циклу Стирлинга, Машина более проста в конструктивном исполнении, однако к ее недостаткам следует отнести и малую эксплуатационную на,дежность, обусловленную наличием десяти подвижных соединений деталей, а также появление продуктов износа деталей в процессе эксплуатации, что ведет к загрязнению регенератора и выходу из

5 строя всей машины, Цель настоящего изобретения — повышение эксплуатационной надежности и упрощение конструкции машины путем выбора метрических соотношений разме10 ров звеньев механизма для привода поршней. 1оставленная цель достигается тем, что в машине, содержащей корпус и расположенные в нем поршень компрессора, вытес15 нитель, шток компрессора и шток вытеснителя, прикрепленные к подшипникам, шатун шарнирного четырехзвенника, соединенный шарниром с коромыслом и кривошипам, геометрическая ось шарнира

20 расположена в точке пересечения двух взаимно перпендикулярных линий, одна из которых соединяет геометрические оси подшипников, к которым прикреплены шток. компрессора и шток вытеснителя, причем

25 эти штоки установлены с возможностью перемещения по прямолинейным траекториям, а вторая линия соединяет геометрическую ось цилиндрической поверхности кривошипа и геометрическую ось

30 шарнира, при этом шток и поршень компрессора, а также шток вытеснителя и вытеснитель соединены жестко.

На фиг. 1 изображена машина. попереч- ный разрез; на фиг. 2 —.сечение А-А на фиг.

35 1; на фиг. 3 — сечение Б-Б на фиг. 1; на фиг.

4 — сечение В-В на фиг, 1; на ф@. 5 — кинематическая схема машины.

Газовая криогенная машиной содержит корпус 1, в котором размещены поршневой

40 компрессор 2 и неподвижно связанный сним шток компрессора 3, вытеснитель 4 и неподвижно связанный с ним шток вытес- нителя 5; двигатель 6, приводной вал 7 и насаженный на вал кривошип 8 с противо45 весом 9, шатун 10 шарнирного четырехзвенника с траверсой 11 и корректирующей массой 12, коромысло 13 с корректирующей массой 14. ! Для-выполнения условия перемещения

50 штока компрессора 3 и штока вытеснителя

5 по прямолинейным траекториям взяты следующие соотношения размеров звеньев (Фиг.5):

ОБ=1; ОА=4,13; ОА1 7,65; ВС=10,70;

55 CO=7,65;

СР 4,16; 00" 16,72: DC-12.84;

ОТ15,29; ЕР 9;17, а углы д 140 19о Р - 90о

Кривошип 8 подшипником 15 связан с, шатуном t0 шарнирного четырехзвенника. а

1714306

Подшипник 15 и кривошип 8 фиксируются в осевом направлении на приводном валу шайбой 16, пружинной шайбой 17. и гайкой

18. Шатун 10 шарнирного четырехзвенника подшипником 19 связан с коромыслом 13, 5 которое связано с осью 20, установленной в корпусе 1, подшипником.21. Шток компрессора 3 посредством резьбового соединения

22 жестко связан с кольцом 23, в которое устанавливается подшипник 24.

Реэьбовое соединение 22 штока компрессора 3 с кольцом 23 стопорится шайбой

25. На штоке компрессора 3 выполнены грани.26 под ключ. Шток вытеснителя 5 посредством реэьбового соединения 27 жестко связан с кольцом 28, в которое устанавливается подшипник 29. Резьбовое соединение

27 штока вытеснителя 5 с кольцом 28 стопорится шайбой 30, на штоке вытеснителя 5 выполнены грани 31 под ключ. Шток компрессора 3 неподвижно соединяется с поршнем компрессора 2 по посадке с натягом и. последующей развальцовкой, а шток вытеснителя 5 неподвижно соединяется с вытеснителем 4 штифтом 32. Траверса 11 подвижно соединяется подшипником 24 со штоком компрессора 3, а подшипником 29 — со штоком вытеснителя 5.

20 вых уплотнений, повышается надежность в

25 соединениях поршень — цилиндр за счет ма30 нителя

45

50. ремещения по прямолинейным траектори55 ям, а вторая линия .соединяет тко.

Радиус кривошипа определяется расстоянием между геометрической осью 33 приводного вала 7 и осью 34, являющейся геометрической осью цилиндрической поверхности 35 кривошипа 8. Длина шатуна 10, шарнирного четырехэвенника определяется расстоянием между осью 34 и осью 36, являющейся геометрической осью подшипника 19, Длина коромысла 13 определяется расстоянием между осью 36 и осью 37, являющейся геометрической осью подшипника 21. Длина траверсы 11 определяется расстоянием между геометрической осью

38 подшипника 24 и геометрической осью

39 подшипника 29.

Расстояние между осями 36 и 38- длина прицепа траверсы для подсоединения што.ка компрессора 3, между осями-Зб и 39— длина прицепа траверсы для подсоединения штока вытеснителя 5, между осью 38.и неподвижным соединением штока компрессора 3 и поршня компрессора 2 — длина штока комйрессора 3, между осью 39 и не- подвижным соединением штока вытеснителя 5 и вытеснителя 4 — длина штока вытеснителя 5. Кратчайшее расстояние между осью 33 и геометрической осью 40 цилиндра компрессора — смещение поршня компрессора 2, между осью 33 и геометрической осью 41 цилиндра вытеснителя— смещение вытеснителя 4.

Положение оси 37 определяется углом между горизонтальной линией, проведенной через ось 33, и линией условно соединяющей оси 33 и 37. Траверса 11 и шатун 10 шарнирного четырехзвенника закреплены под углом 90 .

Газовая криогенная машина работает следующим образом, При вращении приводного вала 7 и насаженного на него кривошипа 8 в движение приводится шатун 10 шарнирного четырехэвенника с траверсой 11, совершающие плоскопараллельное движение; коромысло

13, совершающее качательное движение, при этом шток компрессора 3 и поршень компрессора 2, а также шток вытеснителя 5 и вытеснитель 4 совершают возвратно-поступательные движения. Реакции поршня компрессора и вытеснителя на цилиндры близки к нулю благодаря обеспечению прямолинейных траекторий шарниров Q u F (фиг.5). В связи с этим возникают благоприятные условия для функционирования поршнелых удельных давленийна стенки цилиндров и связанного с этим малым износом соприкасающихся поверхностей.

Таким образом, использование предла- гаемого изобретения повышает эксплуатационную надежность, упрощает конструкцию машины эа счет устранения двух подвижных соединений между поршнем компрессора и штоком компрессора, а также между вытеснителем и штоком вытесФормула изобретения

Газовая криогенная машина; содержащая корпус и расположенные в нем поршень компрессора, вытеснитель, штокикомпрессора и вытеснителя, прикрепленные к подшипникам, шатун шарнирного че.тырехзвенника, соединенный шарниром с коромыслом, и кривошип, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что, с целью повышения эксплуатационной надежности и упрощения конструкции, геометрическая ось шарнира расположена в точке пересечения двух взаимно перпендикулярных линий, одна из которых соединяет геометрические оси подшипников, к которым прикреплЕны шток компрессора и -шток вытеснителя, причем эти штоки установлены с возможностью пегеометрические оси цилиндрической поверхности кривошипа и шарнира, при этом шток и поршень компрессора, а также шток вытеснителя и вытеснитель соединены жес f714306

Фиг. 2

Фиг. Ф

1714306

Фиг. 5

Ф

Состаеитель Я,Шмерельзон

Редактор И.Ванюшкина Техред М;Мйргентал Корректор H.Ревская, Заказ 679 Тираж ГЬдписное

ВЙИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям ори ГКНТ СССР

1 13035, Москеа, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101