П-ОБРАЗНАЯ ХОЛОДИЛЬНАЯ МАШИНА, РАБОТАЮЩАЯ ПО ЦИКЛУ СТИРЛИНГА Российский патент 1997 года по МПК F25B9/14 

Изобретение относится к области газовых регенеративных машин, работающих по циклу Стирлинга.

Известны холодильные машины, выполненные по конструктивной схеме с двумя нагруженными поршнями [1]
Недостатком является невысокая эффективность теплообмена при прохождении рабочего газа через теплообменные аппараты, большие габаритные размеры вследствие выноса теплообменных аппаратов за пределы рабочих цилиндров.

Известен двигатель Стирлинга простого действия, имеющий два нагруженных поршня со стержнями, погружаемыми в рабочие среды, для теплообмена [2]
Недостатком является снижение эффективности теплообмена ввиду применения дополнительного теплоносителя, сложность эксплуатации при работе двигателя из-за свободной поверхности рабочих сред.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, заключается в повышении эффективности теплопередачи в теплообменных аппаратах и уменьшении габаритных размеров холодильной машины за счет организации двойного хода рабочего газа в теплообменнике нагрузки и холодильнике.

Для достижения этого технического результата, П-образная холодильная машина, включающая привод, два нагруженных поршня, два цилиндра, снабжена общим регенератором, выполненным в виде соединения регенераторов, расположенных в цилиндрах между трубными решетками, имеющих отверстия для крепления трубок, холодильника и теплообменника нагрузки, выполненных в виде теплообменников из изогнутых трубок двойного хода рабочего газа.

Введение в состав П-образной холодильной машины регенератора, расположенного до теплообменных аппаратов по ходу рабочего газа, позволяет получить новое свойство, заключающееся в увеличении времени контакта рабочего газа с рабочими средами через поверхности теплообменников, а следовательно и увеличение теплопередачи за счет двойного хода рабочего газа в теплообменных аппаратах.

На чертеже изображена П-образная холодильная машина.

Холодильная машина состоит из цилиндров 1 и 2, имеющих линию касания, в которых совершают возвратно-поступательное движение поршни 3 и 4. Поршни 3 и 4 совместно с трубной решеткой 5 образуют соответственно полость сжатия 6 и полость расширения 7. Регенератор 6 расположен между трубными решетками 5 и 9, в отверстиях которых крепятся концы трубок, образующих трубные пучки теплообменника нагрузки 12 и холодильника 11. Внутренние поверхности трубных решеток 5 и 9 и часть трубок, проходящих через регенератор 5, выполнены с теплоизоляционным покрытием. Регенератор 8 состоит из части регенератора полости сжатия 13, части регенератора полости расширения 14 и соединительного узла 15.

Устройство работает следующим образом.

При движении поршня 3 от нижней мертвой точки (НМТ) вниз рабочий газ сжимается в полости сжатия 6. С началом движения поршня 4 от верхней мертвой точки (ВМТ) вверх сжатый рабочий газ перемещается через трубки холодильника 11, где охлаждается, и попадает в полость расширения 7, последовательно проходя через часть регенератора полости сжатия 13, соединительный узел 15, часть регенератора полости расширения 14, трубки теплообменника нагрузки 12. При дальнейшем движении поршня 4 к НМТ рабочий газ расширяется и охлаждается. При движении поршня 4 от НМТ вниз рабочий газ перемещается через трубки теплообменника нагрузки 12, где нагревается, охлаждая рабочую среду, и попадает снова в полость сжатия 6, проходя последовательно часть регенератора полости расширения 14, соединительный узел 15, часть регенератора полости расширения 13, трубки холодильника 11. Затем цикл повторяется.

Использование: в области холодильной техники, в частности в газовых регенеративных машинах, работающих по циклу Стирлинга. Сущность изобретения: при движении поршня 3 рабочий газ сжимается в полости сжатия 6 и перемещается при совместном движении поршней 3 и 4 через трубные пучки двойного хода холодильника 11, регенератора 8, трубные пучки двойного хода теплообменника нагрузки 12 в полости расширения 7, где при дальнейшем движении поршня 4 к нижней мертвой точке, расширяясь, охлаждается. При движении в обратном направлении в трубном пучке теплообменника нагрузки 12 рабочий газ, нагреваясь, охлаждает рабочую среду и через регенератор 8, холодильник 11 перемещается под действием поршней 3 и 4 в полость сжатия 6. Затем цикл повторяется. 1 ил.

П-образная газовая холодильная машина, работающая по циклу Стирлинга, включающая привод, два цилиндра, два нагруженных поршня, отличающаяся тем, что регенератор установлен между трубными решетками, имеющими отверстия для крепления трубок, образующих трубные пучки, двойного хода рабочего газа, холодильника и теплообменника нагрузки, расположенных в сопряженных по одной линии цилиндрах.