Способ управления поршневым детандером Советский патент 1989 года по МПК F25B9/00 G05D27/00 

о о

Фиг.1

Изобретение относится к способу управления поршневыми детандерами с электромагнитным приводом клапанов и может быть использовано в криоген- ной и холодильной технике.

Целью изобретения является повышение надежности работы детандера.

На фиг.1 показана схема поршневого детандера, управление которого осу- ществляют по предлагаемому способу; на )фиг.2 - зависимость степени наполнения С, при которой давление в цит- линдре в конце процесса расширения вблизи ВМТ (верхней мертвой точки) равно давлению в выпускном патрубке, от температуры газа на входе в детан- |дер на фиг.З - зависимость адиабатного КПД детандера от степени наполнения Сд при температуре газа на входе в детандер К; на фиг.4 - I процесс расширения газа в цилиндре при различных степенях наполнения С;, ; Поршневой детандер состоит из поршневой пары 1, клапанов впуска 2 и выпуска 3, электромагнитов 4, 5, :рабочей полости цилиндра 6 и выходного патрубка 7.

Управление поршневым детандером ;осуществляется следующим образом, :По известной температуре на входе в |детандер, например К (фиг.2), выбирают степень наполнения Со CO(T), равную Со 90°. При этом давление газа в цилиндре 6 в конце |процесса расширения вблизи ВМТ всегда :будет меньше или равно давлению в пат |рубке 7 Рц Рпатр (фиг.4). Клапан 3 выпуска оказывается ..разгруженным и его открытие осуществляется либо дав- лением газа в патрубке (при ) либо электромагнитом 4 (при Рц ) Удержание клапана осуществляется также электромагнитом 4. Для удержания и открытия разгруженного клапана 3 выпуска используется небольшой электромагнит А с тяговым усилием до 0,5Н при рабочем зазоре 2,5 мм между клапаном 3 выпуска и электромагнитом 4. Потребляемая мощность электромагнита 4 составляет около 15 Вт при холодо- производительности детандера при данном температурном уровне от 800 до 1200 Вт.

Данный способ регулирования позволяет осуществлять работу детандера с КПД детандера,-близКИМ к максимальному значению (фиг.З), при этом Рцi йР Р,,„; оптим и КПД 5 2могкс Р работе детандера с перерасширением давление в цилиндре 6 в конце расширения вблизи ВМТ меньше давления в патрубке 7 (Pj Р ). Как видно из фиг.З, перерасширение слабо влияет на КПД детандера. Обычно величина давления в цилиндре в конце процесса расширения вблизи ВМТ выбирается ,гр-йРпогр . где ЛР„огр. - погрешность измерения давления.

Поддержание необходимой холодопро- изводительности при данном способе управления поршневым детандером осуществляют как за счет изменения степени наполнения в пределах области регулирования, так и изменением числа ходов поршня в единицу времени.

Использование данного способа управления поршневым детандером позволяет по сравнению со способом управления прототипа осуществлять оптимальное управление детандером без ухудшения его режимных характеристик, а также управление клапаном выпуска осуществлять без принудительного открытия , т, е. отказаться от пневмопривода клапана, что позволяет упростить конструкцию клапана, а следовательно, повысить надежность работы детандера.

Форму л а изобретения

Способ управления поршневым детандером, имеющим выходной патрубок, путем изменения степени наполнения рабочего тела в цилиндре, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы детандера, изменение степени наполнения осуществляют по разности давлений в цилиндре и выходном патрубке вблизи мертвой точки в момент окончания процесса расширения, при этом давление в данный момент в цилиндре постоянно поддерживают равным или меньшим давления в выходном патрубке.

COf ipod

Изобретение м.б. использовано в криогенной технике. Цель изобретения - повышение надежности работы детандера. Для этого изменяется степень наполнения рабочего тела в цилиндре 6, что осуществляется по разности давлений в цилиндре 6 и выходном патрубке 7 вблизи мертвой точки в момент окончания процесса расширения, при этом давление в цилиндре 6 постоянно поддерживают равным или меньшим давления в выходном патрубке 7. Использование способа обеспечивает оптимальное управление детандером без ухудшения его режимных характеристик. 4 ил.

т

so

60

cvr5r/;/7/ 4 / /,,

w

o

Фие.1

9

зг

M

Область регулирования Co (Pu. Pffbtx)

8Q

ffff/tf

50 60

Cooftm-SS

100

120 Co.gflff

P.Mnai

Cg опт.

,}

Фиг.

Н -Ю

-л