Компрессор Советский патент 1983 года по МПК F25B9/00 

Изобретение относится к машиностроению и касается поршневых компрессоров с тепло вым приводом, применяемых для микрокрио генных систем. Известен компрессор, содержащий цилинд с всасывающими и Тнагнетательными клапанами и дифференцированный поршень, установленны в цилиндре с образованием сообщенных между собой посредством подогревателя, регенератора и теплообменника теплой и холодной полостей и полости расширения, причем в поршне со ст роны полости расширения выполнены каналы, сообщающие последнюю с холодной полостью при подходе поршня к крайним положениям и выполненные изолированно друг от друга, в полости расширения коаксиально поршню установлена с возможностью осевого перемещения подпружиненная относительно цилиндра втулка взаимодействующая с поршнем в его крайних положениях и имеющая радиальное отверстие, сообщающее каналы поршня при подходе пос1леднего к крайним положениям, а в цилиндре установлено ограничивающее перемещение втулки кольцо 1 . Недостатком этого компрессора является его1невысокая степень сжатия из-за высокого гидравлического сопротивления каналов во втулке и в иорцше в моменты перепуска газа. Наиболее близким к изобретению по технической сущносте и достигаемому результату является компрессор, содержащий щшиндр с всасывающим и нагнетательным клапанами, дифференциальный поршень, установленньш в цилиндре с образованием сообщенных между собой посредством подогревателя, регенератора и теплообме П ика теплой и холодной полостей и полости расщирения, последние из которых coo6uieHbi между собой при подходе поршня к крайним положениям, и установленную в полости расширения подпружиненную втулку, взаимодействующую с поршнем в его крайних положениях, причем участок поршня меньше цилиндра снабжен отбортовкой, ограничивающей его перемещение относительно втулки, и расположен в ее отверстии с зазором, сообщающим между собой холодную полость с полостью расширения 2. Этот компрессор характеризуется недостатошо высокой степенью сжатия. Цель изобретения - повышение степени сжатия. Указанная цель достигается тем, что в компрессоре, содержащем цилиндр с всасывающим и нагнетательным клапанами, дифференциальный поршень, установленный в цилиндре с образованием сообщенных между собой посредством подогревателя регенератора и теплообменника теплой и холодной полостей и полости расширения, последние из которых сообщены между собой при подходе поршня к крайним положениям, и установленную в полости расширения подпружиненную втулку, взаимодействующую с поршнем в его крайних положениях, причем участок поршня меньшего диаметра снабжен отбортовкой, ограничивающей его перемещения относительно втулки, и расположен в ее отверстии с зазором, сообщающим между собой холодную полость и полость расщирения, отбортовка расположена в полости расширения, втулка подпружинена относительно последней, а участок поршня большего диаметра подпружинен относительно цилиндра. На чертеже схематично изображен предлагаемый компрессор, продольный разрез. Предлагаемый компрессор содержит цилиндр 1 с всасывающим и нагнетательным клапанами 2 и 3, дифференциальный порщень, установле1тый в цилиндре 1 с образованием сообщенных между собой посредством подогревателя 4, регенератора 5 и теплообменника 6 теплой и холодной полостей 7 и 8 и полости расширения 9. При этом последние сообщены между собой при подходе поршня к крайним положениям. В полости 9 расширения установлена подпружиненная втулка 10, взаимодействующая с поршнем в его крайних положениях, причем участок 11 )юршня меньшего диаметра снабжен отбортовкой 12, ограничивающей его перемещение относительно втулки 10, и расположен в ее отверстии с зазором 13, сообщающим между собой холодную полость 8 и полость 9 расщирения. Отбортовка 12 расположена в полости 9 расширения втулки 10, подпружинена упругим элементом 14 относительно последней, а участок 15 поршня большего диаметра подпружинен упругим элементом 16 относительно цилиндра Ь Компрессор работает следующим образом. При движении поршня вниз его участок 15 большего диаметра упирается в верхний край. втулки 10 и перемещает ее вниз, разобщая теплую и холодную полости 7 и 8 с полостью 9 расщирения. При дальнейщем движении вниз холодный газ из полости 8 через теплообменник 6, регенератор 5 и подогреватель 4 перетекает в полость 7, при этом обменивается теплом с насадкой регенератора 5 и нагревается. Давление в полостях 7 и 8 компрессора возрастает. Одновременно вследствие движения поршня давление газа в полости 9 расщирения также повыщается. Поскольку величина относительно мертвого объема полости 9 расширения достаточно велика, давление газа в полостях 7 и З астет быстрее, чем в полости 9 расщирения,, и возникщая разность давлений вызывает силу, действующую на участок 15

поршня большего диаметра и направленную в сторону его движения. Упругий элемент 16 при этом растягивается. При достижении в полостях 7 и 8 давления, равного давлению нагнетания, открывается нагнетательный клапан 3 и происходит нагнетание гаэа потребителю. В крайнем положении поршня отбортовка 12 упирается в цилиндр 1 и поршень останавливается. Втулка 10, продолжая двигаться по инерции вниз, сжимает упругий элемент 14 и сообщает полости 7 и 8 с полостью 9 расширения, происходат перепуск части сжатого газа из полостей 7 и 8 в полость 9 расширения. Давление в полостях 7, 8 и 9 выравнивается, нагнетательный клапан 3 закрывается, упругий элемент 16 начинает перемещать поршень в верхнее положение. При этом упругий элемент 14 прижимает втулку 10 к участку 15 поршня, разобщая полости 7 и 8 с полостью 9 расширения.

При движении поршня вверх горячий газ перетекает из полости 7 в полость 8, охлаждаясь в регенераторе 5 и теплообменнике 6. При этом давление в полостях 7 и 8 ггадает. Давление в полости 9 расширения также падает, но медленнее, чем в полостях 7 и 8.

Возникшая разность давлений продолжает перемешать поршень вверх. При движении порШ ня вверх упругий элемент 16 сжимается. При достижении в полостях 7 и 8 давления, равного давлению всасывания, открывается клапан 2 и происходит всасывание газа в холодную полость 8. При подходе поршня к крайнему верхнему положению дальнейшее перемещение втулки 10 ограничивается. При этом поршень

продолжает двигаться по инерции вверх, сжимает упругий элемент 14 н тем самым сообщает полости 7 и 8 с полостью 9 расширения. Происходит перепуск части газа из полости расширения 9 в полость 8. Давление в полостях 7, 8 и 9 компрессора выравнивает ся, всасывающий клапан 2 закрывается, и упругий элемент 16 перемешает поршень вниз. При движении поршня вниз он упирается в верхний край втулки 10, тем самым разобщая

рабочие полости 8 и 7 с полостью 9, и перемешает ее вниз. В дальнейшем цикл повторяется.

Таким образом, предлагаемое выполнение компрессора обеспечивает повышение степени сжатия.

КОМПРЕССОР, содержащий цилиндр с всасывающим и нагнетательным кла1таш1ми, дафференциальный поршень, установ- ленный в ципиндре с образованием сообщенных между собой посредством подогревателя. пЛЛ/Н yw4 регенератора и теплообменника теплой и холодной полостей и полости расширения, iiocледние из которых сообщены между собой при подходе поршня к крайним положениям, и установленную в полости расширения подпружиненную втулку, взаимодействующую с поршнем в его крайних положениях, причем участок поршня меньшего диаметра снабжен отбортовкой, ограничивающей его перемещение относительно втулки, и расположен в ее отверстии с зазором, сообщающим холодную полость с полостью расщирения, о тличающийся тем, что, с целью повышения степени сжатия, отбортовка расположена в полости расщирения, втулка подпружинена относительно последней, а участок i поршня больщего диаметра подпружинен от(Л носительно цилиндра.