Газовая холодильная регенеративная машина Советский патент 1985 года по МПК F25B9/00 

ел

о

4;: 4

00

1

Изобретение относится к холодильной технике, в частности к поршневым газовым регенеративным холодильным машинам, работающим преимущественно по циклу Стирлинга, и может быть использовано.в других регенеративных поршневых машинах, в которых приводной механизм смазывается жидкой смазкой.

Цель изобретения - повьш1ение холо допроизводительности путем периодической очистки от масла регенератора и холодильника.

Указанная цель достигается тем, что газовая холодильная регенеративная машина, содержащая рабочую полость, разделенную поршнем-вытеснителем на теплую зону с холодильником и холодную зону с регенератором и ожижителем, и герметичный картер, дополнительно содержит линию откачки масла, подключенную к теплой зоне рабочей полости и картеру и снабженную последовательно установленными дросселем, обратньм клапаном и запорным органом.

На фиг. 1 изображена предлагаемая газовая холодильная регенеративная машина, общий вид; на фиг. 2 - пример конструкции системы откачки, на фиг. 3 - конструкция маслосборной полости, вариант.

Газовая холодильная регенеративная машина содержит холодильник 1, регенератор 2, ожижитель с теплообменником 3, цилиндр 4, поршень 5, поршень-вытеснитель 6, рабочую полость 7, включающую теплую зону 8 и холодную зону 9, гермемчный картер 10 с приводом 11 поршней и масляным насосом 12, систему 13 подпитки рабочей полости 7, включающую трубопровод 14 и обратньй клапан 15. Она может также содержать отделитель 16 масла, ресиверный баллон 17 и управляемый клапан 18. Машина снабжена также системой 19 откачки масла из рабочей полости 7, включакщей по меньшей мере маслосборную полость 20, канал 21, регулятор 22 потока, обратный клапан 23 и магистраль 24.

Регулятор 22 потока вьшолнен в виде резьбового дросселя, обратный клапан 23 с седлом 25 и мембраной 26 размещен в стакане 27 с герметизацией периметра уплотнительным кольт цом 28. Система 19 может быть также снабжена регулируемым клапаном 29,

4482

поджатым к седлу 30 пружиной 31, усилие которой регулируется перемещением втулки 32 толкателем 33. Втулка

32 и толкатель 33 размещены в корпусе 34. Детали герметизированы уплотнительными кольцами 35-37. Магистраль 24 подсоединена к ниппелю 38. Все устройство размещено на корпусе цилиндра 39, в котором также размещен цилиндр 4 с герметизацией уплотнительными кольцами 40.

Маслосборная полость 20 выполнена в виде наклонной канавки на внутренней поверхности цилиндра 4 или в виде канала, позволяющего накапливать масло за счет перемещения хладагента вверх и вниз.

Газовая холодильная регенеративная машина работает следующим обраЗОМе

При работе газовой холодильной машины пары масла по системе 13 подпитки проникают в рабочую полость 7. В рабочей полости 7 газообразный

хладагент вместе с парами масла периодически перемещается поршнем 5 и поршнем-вытеснителем 6 из теплой зоны 8 через холодильник 1, регенератор 2, теплообменник 3 ожижителя

в холодную зону 9 и обратно. Привод поршней 11 построен так, что когда поршень 5 быстро перемещается вверх, сжимая хладагент в рабочей полости 7, поршень-вытеснитель 6 совершает

медленное перемещение вблизи верхней мертвой точки. При этом основная масса хладагента находится в теплой зоне 8, где и выделяется основное количество тепла сжатия. На следующем этапе поршень 5 совершает медленное перемещение вблизи своей верхней мертвой точки, а поршень-вытеснитель 6 быстро движется вниз, перемещая хладагент из теплой зоны

8 через холодильник 1, где снимается тепло сжатия, далее через регенератор 2 и теплообменник 3 ожижителя в холодную зону 9. В дальнейшем поршень 5 и поршень-вытеснитель 6 идут вниз.

В связи с отводом тепла сжатия в холодильнике 1 температура хладагента перед процессом расширения ниже, чем в конце сжатия. Поэтому

температура хладагента в конце процесса расширения ниже начальной его температуры, т.е. вырабатьшается холод.

31

При прохождении хладагента за счет перемещения на следующем этапе поршня-вытеснителя 6 снизу вверх часть вьфаботанного холода идет на охлаждение теплообменника 3 ожижителя, а часть запасается, охлаждая насадку регенератора 2. Благодаря этому в начале процесса расширения 2-го цикла температура хладагента ниже, чем в 1-м .цикле и т.д., т.е. идет постепенное охлаждение теплообменника 3 ожижителя до установившейся рабочей температуры, охлаждение насадки регенератора 2 и создание в насадке распределения температур, плавно изменяющихся от положительной температуры верхнего конца холодильника 1 до рабочей температуры теплообменника 3 ожижителя.

В процессе установившейся работы газовой регенеративной холодильной машины в нижней части регенератора .2 из находящихся в хладагенте паров конденсируются капли масла, которые перемещаются потоками хладагента вверх и вниз, пока не попадают в зону насадки регенератора 2, где температура равна температуре застывания масла. Постепенно масло накап ливается в указанной зоне и перекрывает проходное сечение насадки регенератора, увеличивая сопротивление проходу хладагента. Из-за большого перепада давления в этой зоне уменьшается количество хладагента, попадакщего в холодную зону, что приводит к снижению холодопроизводительности.

Для уменьшения сопротивления проходу хладагента, связанного с замас04484

ливанием регенератора 2, применяется параллельно с клапаном подпитки клапан для продувки регенератора 2, т.е. система 19 откачки масла, соединяющая теплую зону рабочей полости и полость машины с меньшим средним давлением, чем в рабочей полости. Клапан включается при пуске машины поворотом толкателя 33. В пусковой

O период, пока насадка регенератора 2 не охлаждена, поток хладагента разносит ранее сконденсированное в насадке масло по всей нЙсадКе, причем часть его выбрасьгеается в рабочую

5 полость 7, в том числе на поверхность поршня 5 и в маслосборную полость 20. В дальнейшем, после охлаждения насадки регенератора 2, масло с поверхности поршня 5 постепенно

0 вновь вносится хладагентом в насадку регенератора 2, где замерзает. При включенном клапане в каждом цикле работы машины, когда среднее давление в теплой зоне 8 больше среднего давления в картере 10, за счет указанных перепадов давлений происходит продавливание масла через регулятор 22 потока. При этом из маслосборной полости 20 масло, -накопивQ шееся за счет перемещения потоков хладагента вверх и вниз, вместе с хладагентом переталкивается через мембрану 26 и отверстие в корпусе 34 в магистраль 24, Таким образом, при пуске маши|1ы на несколько секунд открывается клапан и происходит продувка регенератора 2 и освобождение маслосборной канавки от масла . После продувки клапан перекры- . Q вается.

Фиг.1

ГАЗОВАЯ ХОЛОДИЛЬНАЯ РЕГЕНЕРАТИВНАЯ МАШИНА,, содержащая рабочую полость, разделенного поршнем-вытеснителем на теплую зону с холодильником и холодную зону с регенератором и ожижителем, и герметичный картер, отл ичающаяся тем, что, с целью повьш ения холодопроизводительности путем периодической очистки от масла регенератора и холодильника, машина дополнительно содержит линию откачки масла, подключенную к теплой зоне рабочей полости и картеру и снабженную последовательно установленными дросселем, обратным клапаном и запорным органбм.

3

JJ

29

фиП

Фие.З