Холодильно-газовая машина Советский патент 1987 года по МПК F25B9/00 

1

Изобретение относится к холодильной технике, преимущественно, для охлаждения объектов микроэлектроники и микробиологии.

Цель изобретения - повышение холодопроизводительности.

На чертеже представлена схема холодильно-газовой машины.

Холодильно-газовая машина содержит полость 1 сжатия с компрессорным поршнем 2, цилиндр 3 со свободным вытеснителем 4, делящим его на теплую 5 и холодную 6 полости, тепл обменник 7 нагрузки, связанный с холодной полостью 6 цилиндра 3 и через регенератор 8 с полостью 1 сж

тия, камеру 9 газового тормоза, соощенную с теплой полостью 5 цилиндра 3 посредством регулируемого гидравлического сопротивления 10, дополни- тельный цилиндр 11 со свободным вытенителем 12, который разделяет его на нижнюю 13 и верхнюю 14 полости, соединенный своей верхней полостью 14 с теплой полостью 5 цилиндра 3 и камерой 9 газового тормоза, а нижней полостью 13 - с полостью .1 сжатия компрессора, а также теплообмен никн 15 и 16 для отвода тепла сжатия

Машина работает следующим образом.

Перед пуском холодильно-газовой машины поршень 2 н вытеснители .4 и 12 находятся в произвольном положении. Благодаря перемеш,ению компрессорного поршня 2 давление в машине пульсирует, изменяя свое значение от минимального до максимального, и через .малый промежуток времени движение вытеснителей 4 и 12 согласуется с законом перемещения компрессорного поршня 2 с необходимым для работы машины сдвигом фаз.

При нахождении компрессорного поршня 2 в нижней мертвой точке свободный вытеснитель 12 занимает такое же положение в дополнительном цилиндре 11. Свободный вытеснитель 4, занявший свое нижнее мертвое положение в предыдущей фазе, остается в нем, причем объем холодной полости 6 в этот момент максимален, а давление в ней равно значению минимального давления цикла. В верхней полости 14 давление также достигает fflнимaльнoй величины, меньшей, чем в камере 9 газового тормоза. Под действием этой разности давлений

0

5

5

0

5

0

5

0

5

газ из камеры 9 газового тормоза вытекает в верхнюю полость 14, где давление начинает повышаться, образуя разность давлений в теплой 5 и холодной 6 полостях, Под действием-, этой разности давлений свободный вытеснитель 4 начинает перемещаться вверх, выталкивая из холодной полости 6 охлажденный газ. Объем холод- . ной полости 6 при этом уменьшается, а теплой полости 5 - растет. Процесс этот происходит при постоянном давлении, равном минимальному давлению цикла.

Далее компрессорный поршень 2 начинает свое движение из нижней мертвой точки вверх. Давление в магистрали, содержащей регенератор 8 и теплообменник 7, нарастает медленно ввиду наличия значительного гидравлического сопротивления этих теплообменных аппаратов, и разность давлений в теплой 5 и холодной 6 полостях, а также в верхней полости 14 и полости 1 сжатия еще сохраняется. Поэтому свободный вытеснитель 4 продолжает двигаться вверх, выталкивая холодный газ из холодной полости 6, а свободный вытеснитель 12 в дополнительном цилиндре 11 остается в своем нижнем положении. Разность давлений в теплой 5 и холодной 6 полостях и в верхней полости 14 и полости 1 сжатия становится равной нулю в момент, когда свободный вытеснитель 4 .доходит до своей мертвой точки. Давление в полостях 1,5 и 14 и в камере 9 газового тормоза принимает значение среднего давления цикла.

При дальнейшем движении компрессорного поршня 2 вверх давление в нижней полости 13 растет быстрее, чем в холодной полости 6, вследствие значительного гидросопротивления регенератора 8 и теплообменника 7 нагрузки. Поэтому свободный вытеснитель 12 движется вверх, повьш1ая давление в теплой полости 5, заставляя свободный вытеснитель 4 оставаться в верхнем мертвом положении до того момента, пока сам не достигнет верхнего мертвого положения. Давление в теплой полости 5 цилиндра 3 превышает среднее давление газа в камере 9 газового тормоза, и под действием этой разности давлений газ из теплой полости 5 перетекает в камеру 9 га31

зового тормоза, где давление несколько повышается, Тепло сжатия при этом отводится в теплообменнике. 16 .

В следующий момент компрессорный поршень 2 достигает своего верхнего мертвого положения и сжатый газ с максимальным давлением -заполняет холодную полость 6 цилиндра 3, перемещая свободный вытеснитель вниз. Вытеснитель 12 остается в верхнем мертвом положении ввиду наличия разности давлений в нижней полости 13 дополнительного цилиндра 11 и в теплой полости 5 цилиндра 3.

Далее компрессорный поршень 2 движется вниз из верхней мертвой точки. Давление в нижней полости 13 дополнительного цилиндра 11 начинает быстро падать, и свободный вытеснитель 12 под действием разности давлений в верхней 14 и нижней I3 полостях движется вниз, увеличивая объем верхней полости 14. При этом давление в последней и в теплой полости 5 цилиндра 3 падает и сжатый в предыдущей фазе газ соверщает работу, перемещая свободный вытеснитель 4 вниз. При этом сам газ охлаждается, так как происходит его расширение. В процессе расширения с совершением внешней работы давление в полостях 1,5,6,13 и 14 становится ниже значения среднего давления цикла холодильно-газовой машины.

При дальнейшем приближении компрессорного поршня 2 к нижней мертвой точке процесс расширения с совершением внешней работы завершается и свободные вытеснители 4 и 12 достигают своих нижних мертвых полоСоставитель И, Тайдаков Редактор В. Петраш Техред Л.Сердюкова Корректор И. Николайчук

Заказ 1957/36 Тираж 476Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

74

жений. Далее происходит процесс расширения газа в холодной полости 6 при постоянном объеме последней.Давление в холодной полости 6 становится еще ниже, чем среднее давление цикла. Разность давлений газа в камере 9 газового тормоза и верхней полости 14 дополнительного цилиндра 11 проявляет себя не сразу, так как

быстрому вытеканию газа из камеры 9 газового тормоза и выравниванию давлений в последней и в верхней полости 14 препятствует регулируемое гидросопротивление 10, В конце

процесса объемы холодной 6 и верхней 14 полостей становятся максимальными по величине.

Далее компрессорный поршень 2 достигает своего нижнего мертвого

положения и все процессы повторяются.

Формула изобрете.ния

Холодильно-газовая машина, содержащая цилиндр сжатия с поршнем, цилиндр расширения со свободным вытеснителем, разделяющим его на теплую и холодную полости, и камеру газового тормоза, соединенную с теплой

полостью цилиндра расширения, отличающаяся тем, что, с целью увеличения холодопроизводитель- ности путем уменьшения необратимых потерьJ она содержит дополнительный

цилиндр со свободным поршнем, разделяющим его на две полости, одна из которьк соединена с теплой полостью цилиндра расширения и камерой газот вого тормоза, а другая - с цилиндром сжатия.

Изобретение относится к.холодильной технике и м.б. использовано для охлаждения объектов микроэлектроники и микробиологии. Изобретение позволяет повысить холодопроизво- дительность машины путем снижения удельного расхода рабочего, газа. Машина содержит цилиндр 11 со свободным вытеснителем 12, разделяющим его на верхнюю и нижнюю полости (П) 14, 13. П 14 соединена с теплой П 5 цилиндра 3 расширения и камерой 9 газового тормоза. П 13 соединена с П 1 сжатия компрессора. Теплообменники 15 и 16 служат для отвода т&п- па . Такое выполнение машины позволяет обеспечить необходимое газораспределение при ее работе. 1 ил. (Л оо to со 4;