Поршневая холодильно-газовая машинав п т бпчи n:;^r?r^tf|f , .;-;; i. i, - •: -..' ii us

 

О П И С А Н И Е (it) 422922

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕПЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 08.06.72 (21) 1793473/24-6 с присоединением заявки № (32) Приоритет

Опубликовано 05,04.74. Бюллетень ¹ 13

Дата опубликования описания 06.09.74 (51) М. Кл. F 25Ь 9/00

Государственный комитет, Совета Министров СССР па делам изооретвний и открытий (53) УДК 621.574(088.8) (72) Авторы изобретения E. М. Медведев, Б. Н. Муринец-Маркевич, В. Н. Замошников и T. В. Утемов (71) Заявитель Физико-технический институт низких температур АН Украинской ССР

Бг;ТБ (54) ПОРШНЕВАЯ ХОЛОДИЛЬНО-ГАЗОВАЯ МАШИН,.;; —, <-,;;,.--.,--„Д..::--r -;ç3

Изобретение относится к технике по,мучения низких температур.

Известны поршневые холодильно-газоr-;r rå машины для получения низких температур, содержащие компрессор и детандер, рабо )ие процессы в которых смещены по фазе при.,герно на 180, снабженные клапанами для впуска и выпуска газа.

Привод клапанов детандера осуществл ется от кулачкового распределительного валика, приводимого при помощи шестерен от коленчатого вала.

Цель изобретения — повышение эксплуагациопной надежности поршневой холодильногазовой машины. Для ее осуществления клапаны детандера выполнены с пневмагическими приводами, например, поршневого типа для их открытия и закрытия, подключенными к полости сжатия компрессора.

На фиг. 1 показана схема описываемой поршневой холодильно-газовой машины; на фиг. 2 — рабочий цикл машины.

Поршневая холодильно-газовая машина содержит компрессор 1 и детандер 2. В цилиндре 3 компрессора 1 при помощи шатуна 4 пемещается поршень 5. В полости сжатия 6 компрессора 1 имеются всасывающий 7 и нагнетателbHûé 8 клапаны. В газовой машине размещен холодильник 9 сжатого газа.

В цилиндре 10 дет:.rräåðà 2 при помощи шатуна 11 перемещается поршень 12.

Рабочая полость 13 детандера 2 имеет ресиверы низкого 14 и высокого 15 давлений, кла5 паны впуска 16 и ьыпуска 17 с пружинами 18 и 19 и теплообменнпк нагрузки 20. Поршни 21 и 22 пневматических приводов клапанов 16 и

17 размещепы в цилиндрах 23 и 24, подключенных с помощью трубопровода 25 к полости

10 сжатия 6 компрессера 1. В линии связи компрессора 1 и детандера 2 размещен регенеративный теплообменнпк 26. Холодильно-газовая машина имеет вакуумный колпак 27. Привод машины осуп.ествляется через коленчатый

15 вал 28.

Поршневая холодпльно-га" îâàÿ машина работает по замкнутому регеперативному циклу, в котором повторно используется одна и та же порция газа, например гелия.

20 Цикл состоит из четырех фаз и осуществляется за один поворот коленчатого вала 8.

На фиг. 2 условно показаны два центра вращения (точка А для кривошипа детандера и точка Б для крпвошппа компрессора). В дей25 ствительностп центры вращения кривошипов компрессора и дегандера размещены на одной оси и взаимно смещены одна относительно другой на угол примерно 180 .

При движении компрессорпого поршня 5 к

30 нижней мер-.âîé т.очке (фаза IV — I) всасыва422922

50 ющий клапан 7 открыт, нагнетательный клапан 8 закрыт. В полость сжатия 6 засысывается газ из ресивера низкого давления 14 через регенеративный теплообменник 26.

Давление в полости сжатия 6 и в сообщающихся через трубопровод 25 полостях цилиндров 23 и 24 минимальное.

Одновременно поршень 12 детандера 2 движется к верхней мертвой точке при закрытых впускном 16 и выпускном 17 клапанах. Газ в рабочей полости 13 детандера 2 сжимается, давление его повышается. Под действием разности давлений в полости 13 и в цилиндре 23 поршень 21, преодолевая усилие пружины 18, перемещается вниз и открывает впускной клапан 16. Выпускной клапан 17 под действием разности давлений и усилия пружины 19 закрыт. Рабочая полость 13 наполняется сжатым газом из ресивера высокого давления 15.

При движении поршня 5 к верхней мер вой точке (фаза I — II) газ в полости 6 сжимается, всасывающий 7 и IIQI íåòàòåëüíûé 8 клапаны закрыты. Давление в полости сжатия 6 и в соединенных через трубопровод 25 полостях цилиндров 23 и 24 увеличивается. Одновременно поршень 12 детандера 2 движется к нижней мертвой точке. Давление в полости 13 постоянно и максимально.

На поршень 21 действует растущее давление в цилиндре 23 и усилие пружины 18. Еогда сумма этих сил станови-ся больше воздействующего па поршень давления в полости 13, поршень 21 перемещается вверх и закрывает впускной клапан 16. Начинается расширение газа в полости 13 детандера 2.

Поршень 5 компрессора 1 все еще движется вверх (фаза II — III) и приближается к верхней мертвой точке, осуществляя нагнетание сжатого газа через холодильник 9 и регенеративный теплообменник 26 в ресивер высокого давления 15. Нагнетательпый клапан 8 открыт, всасывающий 7 закрыт. Давление в полости сжатия 6 и в полостях цилиндров 23 и

24 максимально. Поршень 12 детандера 2 движется к нижней мертвой точке, газ в полости

13 расширяется, его давление снижается до минимального.

Под действием разности давлений на поршень 22 (максимального в полости цилиндра

24 и уменьшающегося в полости 13) преодоле5

15 го г5

Зо

35 вается усилие пружины 19 выпускного клапана 17, поршень 22 перемещается вверх и открывает выпускной клапан 17. Из полости 13 газ истекает в ресивер низкого давления 14.

Впускной клапан 16 в течение всей фазы закрыт.

Поршень 5 компрессора 1, пройдя верхнюю мертвую точку, движется к нижней мертвой точке (фаза III — IV). Всасывающий клапан 7 открыт, нагнетательный клапан 8 закрыт, а в полости сжатия 6 и в полостях цилиндров 23 и 24 давление снижастся до минимального.

Происходит всасывание газа из ресивера низ кого давления 14 через теплообменник 26.

Одновременно с движением поршня 5 поршень 12 детандера 2 движется к верхней мертвой точке, осуществляя выталкивание газа из полости 13 в ресивер низкого давления 14.

Давление в полости 13 приближается к минимальному.

В конце фазы давление в полостях цилиндра 24 и 13 выравнивается, и под действием пружины 19 поршень 22 перемещается вниз, закрывая выпускной клапан 17.

Происходит отсечка выпуска холодного газа низкого давления, и при дальнейшем движении поршня 12 детандера 2 к верхней мертвой точке оставшийся в полости 13 газ сжимается.

Под действием растущего давления в полости 13 при минимальном давлении в полости цилиндра 23 поршень 21 перемещается вниз, открывая впускной клапан 16. Цикл повторяется.

Предмет изобретения

Поршневая холодильно-газовая машина для получения низких температур, содержащая компрессор и детапдер, рабочие процессы в которых смещены по фазе примерно на 180, снабженные клапанами для впуска и выпуска газа, отличающаяся тем, что, с целью повышения эксплуатационной надежности, клапаны детандера выполнены с пневматическими приводами, например, поршневого типа для их открытия и закрытия, подключенными к полости сжатия компрессора.

422922

rz

1б

Ри 1

Составитель Э. Борисовец

Техред А. Камышникова

Редактор H. Вирко

Корректор О. Тюрина

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 2145/13 Изд. № 689 Тираж 565 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5