Газораспределитель газовой холодильной машины

 

Исггальзовэниегмикрокриогенная техника ,а именно микрокриогенные установки, лредназнаценные для криостатирования элементов радиоэлектронного оборудования. Сущность изобретения: газораспределитель 6 содержит дискообразный полый корпус 8 с герметичными подшипниковыми узлами 9, в которых на валу 10 посажен диск 11с профилированным секторным вырезом , и установленным в нем лопаточным аппаратом в виде расположенных ПОД УГЛОМ 45° К ПЛОСКОСТИ ДИСКа ТОНКО стенных пластин 12, при этом диск 11 снабжен возвратной пружиной 13. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 F 25 В 9/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4752488/06 (22) 23.10.89 (46) 30.08.92. Бюл. М 32 (72) А.Д.Савчук (56) Авторское свидетельство СССР

М 979804, кл. F 25 В 9/00, 1981.

Авторское свидетельство СССР

М 527569. кл. F 25 В 9/02, 1975. (54) ГАЗОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬ ГАЗОВОЙ

ХОЛОДИЛЬНОЙ МАШИНЫ (57) Использование:микрокриогенная техника,а именно микрокриогенные установки, предназнаДЦ 1758363 А1

2 ченные для криостатирования элемеитов радиоэлектронного оборудования. Сущность изобретения: газораспределитель

: 6 содержит дискообразный полый корпус

8 с герметичными подшипниковыми узла, ми 9, в которых на валу 10 посажен диск

11 с профилированным секторным вырезом, и установленным в нем лопаточным аппаратом в виде расположенных под углом 45 к плоскости диска тонко- стенных пластин 12 ° при этом диск 11 снабжен возвратной пружиной 13. 4 ил.

1758363

Изобретение относится к микрокрио- позволяет автономно, без дополнительных генной технике, а именно к микрокриоген- источников энергии и систем управления ным установкам, предназначенным для генерироаать пульсации газа, необходимые криостатирования элементов радиоэлект- . для осуществления термодинамического ронного оборудования. :: 5 процесса получения холода в пульсационИзвестна газовая холодильная машина, ной трубке, содержащая установленные последова- . На фиг.1 представлена газовая холотвльно бесклапанный компрессор-детан- дильная машийа, с предлагаемым распредер, кольцевой холодильник, регенератор; делителем на фиг.2 - дисковый пористую перегородку, пульсационную 10 автоколебательный газораспределитель с трубку, дойолнйтельный pereAepamp, кон- магистралями впуска и выпуска газа; на цевой холодильник с линией теплоносителя; фиг 3-тоже, сбоку; на фиг4- схема работы

" газорасп ределителя.

Недостатком. известной газовой холо-. Газовая холодйльная машина с газорасдильной машины являются большие потери 15 пределителем содержит последовательно энергии пульсации газа в магистралях (тру- расположенные концевой холодильник (ребопроводах). .::: . :: -...: сивер) с лйнией теплоносителя 2, дополни-:

Известно также охлаждающее устрой- тельный регенератор 3, пульсационную ство, содержащее распределитель с газо- . трубку 4, регенератор 5, газораспредели-. подводящим и выпускным кайалами с 20 тельб, компрессор7. Газораспределительб установленными в них клапанами-в виде содержит дискообразный полый корпус 8с вращающйхся золотников., - ::::::-: : . герметичнымййодшипниковымиузлами9, в

Недостатком известного устройства KQTopblx на оси (валу) 10 посажен диск 11 с является использование в нем в качестве профилированным секторным вырезом. B впускного и выпускного клапанов вращаю- 25 вырезе установлены под углом 45 к плоско- щихся золотников, что требует для них соб- сти диска лопатки 12 в виде тонких прямо- ственный привод и систему"управления угольных пластин. Диск 11 соединен с

: ими, а это; в свою очередь,"значительно ус- корпусом 8с помощью возвратной пружины . ложняет конструкцию, а также увеличивает 13 и находится при отсутствии двйжения ее энергопотребленйе. - ---- :- - " 30 газа в таком положении, что он приоткрйваЦель изобретения — повышение эконо- ет профилированным вырезом с лопатками мичности путем исключения привода. 12 входную магистраль. Диск 11 сбалансиУказанная цель достигается тем, что га- рован по вращению, например, при помощи зораспределитель газовой холодильной ма-: сверлений по его торцовой поверхности (не шины выполнен в виде автономного 35 показано). Зазор между поверхностью дисавтоколебательного устройства, содержа- ка и его корпусом должен быть гарантирощего цилиндрический корпус, в полости ко- ванным и минимальным. . торого расположейы два внешних Газовая холодильная машина работает герметичнйх подшипниковых узла с уста-: следующим образом. новленной в них осью с подпружиненным 40 B исходном состоянии вся система заспиралеобразной пружиной диском, имею-. полнена газом (исходное положение диска щим профилированный секторный вырез, в 11 относительно корпуса в газораспределикотором установлен лопаточный аппарат в теле 6 изображено на рис.4а). виде расположенных под углом 45О к поло- .На начальном этапе газ из компрессора . сти диска тонкостенных пластин. К корпусу 45 7 проходит через газораспределитель 6 и параллельноегоосиидиаметральнопроти- наполняет трубку, при этом газ, проходя воположно в одной плоскости с обеих сто-: черезлопатки12диска11, раскручиваетего, рон расположенй подвасоосныхпатрубка например, против часовой стрелки (в это

: магистралей.впуска и вйпуска газа, диск время выходное отверстие закрыто диском при отсутствии движения газа (в нерабочем 50 11). Восле наполнения йульсационной трубсостоянии поддерживается (установлен) ки газом его давление перед и после клапаспиралеобразйой возвратной пружиной на (диска) 11 стайовится одинаковым и диск профилированным секторным вырезом с возвращается в исходное положение. прилопаточным аппаратом между магистраля- обретая при этом запас кинетической энермивпускаи выпуска газатак,чтооноткры- 55 гии (то есть, раскручиваясь), и открывает вает (приоткрывает) входйую магистраль выпускное отверстие из пульсационной (так, что входная магистраль направлена на трубки (трубы). Гаэ, проходя обратно через лопаточный аппарат диска. который при те же лопатки 12, раскручивает диск 11 в движении газа начнет совершать автоколе- обратную сторону, закручивая по часовой бательные движения). Газораспределитель стрелке пружину 13. При этом газ выходит, 1758363 из пульсационной трубки и после выравни- где п — число лопаток, обдуваемых в данный вания давления по обе стороны диска во момент времени; всасывающей магистрали компрессора, си- s — площадь поверхности одной лопатла газа, действующая на лопатки 12 диска ки;

11,становится равной нулю, а сила упруго- 5 v — скорость потока газа, обдувающего сти пружины — максимальной и под ее воз- лопатки; действием диск 11 останавливается и: р-плотность газа, начинает вращаться в обратную сторону. — Скорость потока газа также зависимая (рис.46, в, r), то есть, против часовой стрел- величина: ки. При этом весь цикл повторяется.. 10 . v f(Лр, F) "

Таким образом газ проходит через ло- где Ь p — перепад давления на газораспрепатки (выполненные в виде тонких прямо- делителе; угольных пластин и установленный под:." F-площадь сечения патрубка магистрауглом 45 к плоскости диска) от источника ли. сжатого газа, будет раскручивать диск в од- 15 . В виду того, что в конкретной конструкну сторону. В случае прохождения газа те ": ции величины; v, s, F — постоянные, то же лопатки к входу в источник сжатого газа, . ..: . Fzzp = f (ï Лр}. диск будет раскручиваться в другую (обрат- .: " Велйчина Fggp при предлагаемых малых ную) сторону, так как при этом угол наклона : h,p будет незначительная, но она и не трелопаток относительно потока газа изменит- 20 буется большой, так как диск совершает кося на противоположный (45 изменится на лебания и момент силы М необходим при о

45 минус),следовательнопроекцияраскру- устайовившемся режиме только для комчивающей диск аэродинамической силы на . пенсации энергии. затрачиваемой диском плоскость диска изменится на противопо - на трение. В этом случае практически вся ложную. ..::,, . 25 энергия сжатого газа будет использоваться Термодийамический процесс получе- на термодинамйческих процессах генерания холода в устройстве такой же, как и в .ции холода, Что касается выхода диска по прототипе. Газ, поступая в пульсационную .:: крутильным колебаниям на рабочий режим, трубку, охлаждается первоначально в pere- -: ., то здесь необходим определенный променераторе 5, Одновременно часть газа из 30 жуток времени, в течение которого почти пульсационной трубки 4 поступает в холо- вся энергия сжатого газа будет расходоватьдильник1, предварительноохлаждая мате- ся на F p. Расположение в полом корпусе . риал насадки и второго регенератора 3. В.: диска позволитдиску начать постоянноувехолодильнике 1 теплота сжатия снижается личивающиесяпоамплитуде крутильныек6теплоносителем, протекающим по линии 35 лебания и выйти в автоколебательный теплоносителя 2. По окончании заполнения " "режим, подпитываемый в его прямом и обгазом пульсационной трубки, начинается ратном ходе энергией потока газа (резонанобратное движение газа, которое сопро- сный режим) со строго определенной вождается расширением и охлаждением га- амплитудой, то есть диск будет совершать за. Причем газ, поступавший в 40 незатухающие колебания. Расчетнеобходипульсационную трубку 4 из кОнцевого холо- мых параметров диска(клапана), совершаюдильника1,охлаждается вдополнйтельном щего крутильные колебания, необходимо регенераторе 3, после чего продолжается производйть по формулам его расширение, сопровождающееся дальнейшим снижением его температуры, затем 45 M Л . 1 ЛТ он нагревается в регенераторе 5 и поступа- ф l 2лti ет на вход в компрессор 7.

Для расчета газораспределителя можно.. - -Т 2 / применить следующую функциональную ai- : .- . О висимость: 50 гдв Π— угловая жесткость спиралеобразной пружин ы

М - момент силы в установившийся негде M — момент силы, действующей на диск;

Fa3p — проекция аэродинамической eyl- — гол пово ота ска риод времени; лы на плоскость диска;: 55 ж

r,ð — средний радиус(по лопаткам дфоп- 2Nf =2--угловая частота; ка).

Т

В свою очередь f =-- частота;

1 баэр = (и, 8, v, p ), Т

1758363

Г = — — период (длительность полного с ал наЯ аэРодина ическаЯ

1 возникает максимальная аэ одинамическая

f сила при еще малых гидравлических поте- . колебания); рях.

I — момент инерции тела, совершающе- Применение в газовой холодильной

io крутильные колебания относительно 5 машине в качестве газораспределителя оси. .. - " . дискового клапана, совершающего автокоНеобходйммость выбораугла наклона ло- лебательные движения под действием паток к плоскости диска обу"лавливается энергии проходящего сквозь него газа, последующим. Еслй бы диск вращался олько зволяет сделать процесс коммутации {газов одну сторону, то оптимальным вариантом 10 распределения) :впуска и: выпуска выполнейия лопаток был бы вариант лойа- автоматическим, обеспечить экономичток активйой турбины". Wo так как вращение ность газовой машины холодильной, ввиду" дйска Мрохофит .;ериодически в ту и другую:,исключейия йз нее специальных приводов

eiopoHy (он совершает а вращательное движение), то оптимальный 15 токо профиль лопаток для обесйеченйя одинако- ": хеде на рабочий режим потребляет энергию вого режима течения сквозь них газа в пря- "", только на восполнение ничтожйых потерь мом и обратном направлении будег только... на трейие в подшипниковых узлах и в газотонкая прямоугольная пластина с закруг--""- вом зазоре между диском и полым корпу: ленными кромками, то есть сами лопатки 20 сом, а также повысить универсальность . будут йредставлять собой плосхие прямо- газовой холодильной машины за счет воз угольйые пластины. 1урбинные лопаткй можности использования в ней любых ком криволинейны и поэтому они характеризу- прессоров.ются двумя углами наклона: - .:-.. " .: .. :;: -...Ф о р и у л а и з о б р е т е йи я а<-угол выхода газа излопаток,обыч- 25 " Газораспределитель газовой холодиль но а1=16-t7; - ..:-:: :.::::::. :: —,: ..:: .-,.: ной машины, содержащий корпус, располо. ф- угол входа газа в лопатки, обычно женные в нем магистрали ввода и вывода а2 =85-90О, .:...... .:,:: ., .. : газа, и устройство для их поочередного пе усредняяугол наклона, получаем,чтоон рекрытия, о т л и i а ю шийся тем, что, с равен приблизительно 45, что видно даже 30 целью повышения экономичности путем исквизуально, если провести хорду через вер- : . лючения привода, устройство для поочередшины профиля лопатки. Кроме того, при уг- ного перекрытия магистралей выполнено в ле45О попадающие между лопатки частицы . . Виде диска с профилированным секторным газа, обладающие вектором скорости, па- . вырезом, в котором установлен лопаточный раллельным продольной оси магистрали на 35 аппарат в виде расположенных под углом 45О выходе из межлопаточного пространств а, к плоскости диска тонкостенных пластин, тзюке будут обладать векторами. скорости,: диск установлен с возможностью вращения параллельными продольной магйстрали, а и снабжен возвратной спиральной пружитакже при угле приблизительно 45 на них ной40

1758363

\ 1 ч РЯ èÐ. FÓîÐÓ . n P Гул @

Составитель Ю, Мартинчик

Техред-ММоргентал Корректор: П. Гереши

Редактор Ю. Середа

Заказ 2987 Тираж . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Рауаская наб., 4/5

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