Компрессор Советский патент 1983 года по МПК F25B9/00 

Изобретение относится к компрессоростроению и касается компрессоров для микрокриогенных систем.

Известен компрессор, содержащий цилиндр и установленный в нем с образозанием теплой и холодной полостей и полости расширения поршень, причем н линии связи теплой и холодной полос7.ей установлены теплообменник, регенератор и подогреватель 1,

Недостаток известного компрессора недостаточно высокая надежность.

На.иболое близким к изобротению по технической сущности и достигаемому результату является компрессор, содержащий цилиндр и установленный в нем с образованием холодной и теплой полостей и полости расширения дифференциальный поршень, причем холодная полость сообщена в крайних положениях поршня с полостью расширения 2,

Недостатком данного компрессора, является, низкая степень сжатия.

Цель изобретения - повышение сте пени сжатия,

Указанная цель достигается тем, что в компрессоре, содержащем цилинд и установленный в нем с образованием теплой и холодной полостей и полости расширения дифференциальный поршень.

примем холодная полость сообщена

в крайних положениях поршня с полостью расширения, участок поршня большего диаметра выполнен открытым со стороны полости расширения и имеет вгкутреннмю кольцевую канавку, а участок меньшего диаметра снабжен сквозным осевым каналом и отбортовкой, расположенной в канавке поршня с образованием осевого и кольцевого зазоров

На чертеже схематично изображен описываемый компрессор, продольный разрез.

Компрессор содержит цилиндр 1 и установленный в нем с образованием теплой и холодной полостей 2 и 3 и полости 4 расширения дифференциальный поршень 5, причем холодная полость 3 сообщен 1 в крайних положениях ПОР1ЛНЯ 5 с полостью 4 расширения. Участок 6 поршня 5 большего диаметра выполнен открытым со стороны полости 4 расширения и имеет внутреннюю кольцевую канавку 7, а участок 8 меньшего диаметра снабжен сквозным осевым каналом 9 и отбортовкой 10, расположенной в канавке 7 поршня 5 с образованием осевого и кольцевого зазоров 11 и 12. Поршень S подпружинен упругим элементом 13 относительно цилиндра 1 , а в линии связи теплой и холод ной полостей 2 и 3 установлены теплообменник 14, регенератор 15 и подогреватель 16,

Компрессор работает следующим образом,

При движении поршня 5 к нижней мертвой точке отбортовка 10 взаимодействует с верхней кромкой кольцевой канавки 7, разобщая при этом полости 4 расширения с холодной полостью 3 и перемещая участок 8 меньшего диаметра к нижней мертвой точке.

При этом холодный газ из полости 3 через теплообменник 14, регенератор 15 и подогреватель 16 перетекает в полость 2, обменивается теплом с насадкой регенератора 15 и нагревается. Давление в полостях 2 и 3 возрастает .

Одновременно давление газа в полости 4 расширения также повьшдается, но поскольку величина относительного мертвого обьема полости 4 достаточно велика, давление газа в, полостях 2 и 3 растет быстрее, чем в полости 4, и возникшая разность давлений вызывает силу, действующую на поршень 5 и направленную в сторону его движения. При движении поршня 5 вниз упругий элемент 13 сжимается.

При достижении в полостях 2 и 3 давления, равного давлению нагнетания, происходит нагнетание газа потребителю.

В крайнем нижнем положении поршень 5 упирается своим нижним торцом в цилиЕщр 1 и останавливается, а участок 8 меньшего диаметра продолжает двигаться по инерции к нижней мертвой точке. .При этом отбортовка 10 отходит от верхней кромки канавки 7 и через образовавшиеся зазоры 11 и,

12происходит перепуск части сжатого газа из полости 3 в полость 4 расширения. Давление в этих полостях выравнивается, нагнетание газа потребителю заканчивается и упругий элемент

13перемещает поршень 5 вверх...

При движении поршня 5 вверх кольцевая канавка 7 взаимодействует с отбортовкой 10, упираясь в нее своей нижней кромкой, тем самым, разобщая полость 4 расширения с холодной полостью 3, и перемещает участок 8 вверх. При движении поршня 5 вверх горячий газ из полости 2 через подогреватель 16, регенератор 15 и теплообменник 14 перетекает в полость 3 при этом обменивается -теплом с насадкой регенератора 15 и охлаждается. Давление в полостях 3 и 2 компрессора падает. Одновременно давление газа в полости 4 расширения также падает, но медленнее, чем в полостях 3 и 2, и возникшая разность давлений вызывает силу, действующую на поршень 5 и . направленную в сторону его движения. Возникшая разность давлений прижимает отбортовку 10 к поршню 5 и сохраняет кольцевой зазор 12 замкнутым. При движении поршня 5 вверх упругий элемент 13 растягивается. 3 10306 При достижении в полостях 3 и 2 давления, равного давлению всасьшания, происходит всасывание газа. В крайнем верхнем положении поршень 5 упирается своим верхним торцом в цилиндр 1 и останавливается, а участок 8 продолжает двигаться по инерции вверх. Отбортовка 10 отходит от нихшей кромки канавки 7 и через образовавшийся зазор 11 происходит перепуск части газа из полости 4 рас- ширения в полость 3, Давление в этих полостях выравнивается, всасывание газа прекращается и упругий элемент 13 перемещает поршень 5 вниз. 27« При движении поршня 4 вниз кольцевая канавка 7 взаимодействует с отбортовкой 10, упираясь в него своей верхней кромкой, тем самым, разобщая полость 4 расширения с холодной полостью 3, и перемещает участок 8 поршня 5 меньшего диаметра вниз. В дальнейшем цикл повторяется, Таким образом, предлагаемое конструктивное выполнение компрессора позволяет снизить гидравлическое сопротивление газового тракта, сообщакщего полости расширения и холодную полость, и.тем самым повысить степень сжатия компрессора.

КСФШРЕССОР, содержащий цилиндр и установленный в нем с образ ванием теплой и холодной полостей и полости расширения дифференциальный поршень, причем холодная полость сообщена в крайних положениях порвиня с полостью расширения, отличающийся тем, что, с целью повышения степени сжатия, участок поршня большего диаметра выполненоткрытым со стороны полости расширения и имеет внутреннюю кольцевую канавку, а участок меньшего диаметра снабжен сквозным осевым каналом и отбортовкой, расположенной н канавке поршня с образованием осевого и кольцевого зазоров, bw