Поршневой бесклапанный детандер Российский патент 2017 года по МПК F25B11/00 

Область техники, к которой относится изобретение.

Предлагаемое решение относится к холодильной технике. Предлагается устройство для охлаждения воздуха или других газов.

Уровень техники.

Известны поршневые бесклапанные детандеры А.С. №322572, 269938, 265903 [1-3], в которых предлагаются различные конструкции, реализующие принципы обратного термодинамического цикла для получения холода. В заявленных конструкциях с помощью газораспределительных золотников, вращающихся валов сделана попытка устранить клапанное распределение, однако они достаточно сложны как конструктивно, так и технологически.

Известны поршневые детандеры, имеющие цилиндр с движущимся в нем поршнем и систему принудительного газораспределения, когда впускной и выпускной клапаны открываются механически под действием кулачковых механизмов, привод которых связан с основным приводом движения поршня.

Существенными недостатками этих детандеров являются высокая конструктивная сложность и низкая эксплуатационная надежность, обусловленная большим количеством подвижных элементов газораспределительного механизма. В другой наиболее близкой конструкции поршневого бесклапанного детандера (А.С. №269938) [2], взятой за прототип, сделана попытка для ее упрощения применить выпускные окна, но используется впускной клапан.

Сущность изобретения.

В предлагаемом способе получения холода используется известный принцип необратимости реальных термодинамических процессов и предлагается для реализации конструкция достаточно простого бесклапанного поршневого детандера (Рис. 1).

Детандер представлен цилиндром 2, в открытой части которого расположены окна 3, они служат для восполнения утечек газа из полости сжатия. Открытая часть цилиндра и окна сообщаются с охлаждаемым объемом газа 1. В цилиндре установлен поршень с возможностью возвратно-поступательного перемещения с помощью штока 6. Сжатие газа осуществляется в закрытой части цилиндра, примыкающей к штоку 6. Эта закрытая часть цилиндра окружена полостью 7 с прокачиваемой охлаждаемой жидкостью. Для уменьшения теплообмена между нагреваемой и охлаждаемой частями стенок цилиндр разделен по длине на две части теплоизолирующей перегородкой 4. В результате сжатия газа за счет движения поршня 5 в закрытой части цилиндра его температура повышается и передается стенкам той части цилиндра, которая примыкает к штоку. Тепло, переданное стенкам, отводится в охлаждающую жидкость, прокачиваемую через полость 7. При обратном движении поршня происходит быстрое расширение газа с падением давления и снижением его температуры ниже той, при которой газ начинал сжиматься. Пониженная температура газа воспринимается той частью цилиндра, которая сообщается с охлаждаемым объемом газа 1, что при циклическом движении поршня приводит к постепенному снижению уровня температур газа в этом объеме.

Технический результат данной конструкции - уменьшение тепловых потерь через стенки цилиндра и повышение эффективности работы устройства.

Источники информации

1. Свободнопоршневой детандер. Авторское свидетельство СССР №322572, МПК⁶ F24B 9/00, F25B 9/00, F04B 31/00, 01.01.1971.

2. Поршневой прямоточный детандер. Авторское свидетельство СССР №269938, МПК⁶ F25B 3/00, F25B 9/00, F25B 9/06, 01.01.1970.

3. Бесклапанный поршневой детандер. Авторское свидетельство СССР №265903, МПК⁶ F25B 9/00, F25B 9/06, 01.01.1970.

4. Нащокин В.В. Техническая термодинамика и теплопередача. - М.: Высшая шк., 1980 - 469 с.

Поршневой бесклапанный детандер содержит цилиндр, в открытой части которого расположены окна для восполнения утечек газа из полости сжатия и сообщены с охлаждаемым объемом газа. В цилиндре установлен поршень с возможностью возвратно-поступательного перемещения с помощью штока для сжатия газа в закрытой части цилиндра, которая окружена полостью с прокачиваемой охлаждаемой жидкостью. Цилиндр по длине разделен на две части теплоизолирующей перегородкой. Технический результат данной конструкции - уменьшение тепловых потерь через стенки цилиндра и повышение эффективности работы устройства. 1 ил.

Поршневой бесклапанный детандер содержит цилиндр, в открытой части которого расположены окна для восполнения утечек газа из полости сжатия и сообщены с охлаждаемым объемом газа, также в цилиндре установлен поршень с возможностью возвратно-поступательного перемещения с помощью штока для сжатия газа в закрытой части цилиндра, окруженной полостью с прокачиваемой охлаждаемой жидкостью, отличающийся тем, что цилиндр по длине разделен на две части с помощью теплоизолирующей перегородки.