Газовая криогенная машина Советский патент 1989 года по МПК F25B9/00 

(Л

NU

СО

сд сд

со

Изобретение относится к криогенной технике, а именно к малогабаритным холодильным машинам.

Цель изобретения - повышение ресурса путем снижения напряжений в упругом элементе, соединяюш,ем шатунную головку с поршнем детандера.

На фиг. 1 представлена газовая криогенная машина (ГКМ), продольный разрез; на фиг. 2 - кинематическая схема механизма привода поршней ГКМ.

Машина содержит установленные в корпусе 1 коленчатый вал с кривошипом 2 радиусом г и поршневые компрессор 3 и детандер 4, установленные в плоскости, перпендикулярной оси коленчатого вала. На кри- вошипе 2 установлена посредством тел качения U-образная шатунная головка 5, шар- нирно соединенная концом одного плеча 6 с поршнем компрессора 3, а концом другого плеча - с упругим элементом 8, который связан с детандерным поршнем 4. При этом поршни ориентированы так, что нормаль, восстановленная к оси упругого элемента 8 и месте его соединения с концом плеча 7 шатунной головки 5 в плоскости установки ||о|ипней, пересекает плоскость, проходящую 10|)сз оси шарнира поршня компрессора 3 и кривошипа 2, в точке, отстоящей от оси )нира на расстоянии 1-cos-aresin (r/L) /sin-arcsin(r/L), где I - расстояние от места соединения упругого элемента 8 с плечом 7 шатунной головки 5 до плоскости, проходя- шей через оси шарнира поршня компрессора- 3 и кривошипа 2;

г - радиус кривошипа 2;

L - расстояние между осями шарнира

поршня компрессора 3 и кривошипа 2

Машина работает следующим образом.

При вращении коленчатого вала движение через кривошип 2 и установленные на нем тела качения передается шатунной головке 5, которая посредством соответствующих плеч 6 и 7 приводит в движение поршни компрессора 3 через шарнир и детандера 4 через упругий элемент 8.

Повышение ресурса машины достигается путем снижения действующих в упругом эле

менте 8 детандера 4 напряжений: посред-

0

с

ством уменьшения амплитуды прогиба упругого элемента 8.

Для того, чтобы упругий элемент 8 претерпевал за один ход поршня один цикл деформаций (напряжений), необходимо сместить его точку соединения с плечом 7 ща- тунной головки 5 (фиг. 1 и 2) так, чтобы нормаль к оси упругого элемента пересекала плоскость, проходящую через оси шарнира в поршне компрессора 3 и кривошипа 2, в точке, отстоящей от оси шарнира на расстоянии8 1- 1-cos-arcsin(r/L) /sin-arcsin(r/L).

0

с

5

5

0

0

Формула изобретения

. Газовая криогенная машина, содержащая приводной коленчатый вал с щатун- ной головкой, соединенной с порщнями компрессора и детандера, размещенными в плоскости, перпендикулярной оси коленчатого вала, причем щатунная головка соединена с порщнем детандера с помощью упругого элемента, отличающаяся тем, что, с целью повышения ресурса путем снижения напряжений в упругом элементе, щатунная головка выполнена U-образной и соединена одним плечом шарнирно с поршнем компрессора, а другим - с упругим элементом в точке на оси последнего, нормаль из которой к плоскости, проходящей через оси шарнира поршня компрессора и кривощипа коленчатого вала, отстоит от оси шарнира порщ- ня компрессора на расстоянии 1 -cos-arcsin (r/L) /sin-aresin (r/L), где 1 - длина нормали от точки соединения упругого элемента с шатунной головкой до плоскости, проходящей через оси щарнира порщня компрессора и кривошипа коленчатого вала; г - радиус кривошипа; L - расстояние между осями щарнира поршня компрессора и кривошипа коленчатого вала.

2. Машина по п. 1, отличающаяся тем, что, с целью упрощения сборки, плечо шатунной головки, соединенное с упругим элементом, имеет разъемное соединение с ша

Изобретение позволяет увеличить ресурс путем снижения напряжений в упругом элементе, соединяющем шатунную головку /ШГ/ с поршнем детандера. При вращении коленчатого вала движение через кривошип 2 и U-образную ШГ 5 передается поршню компрессора 3, шарнирно соединенному с плечом 6 ШГ, и поршню 4 детандера, соединенному с плечом 7 ШГ упругим элементом 8. Точка соединения упругого элемента с ШГ отстоит от оси шарнира поршня компрессора на расстояние S=L[1-COS ARC SIN (R/L)]/SIN ^.ARC SIN (R/L), где L - длина нормали от точки соединения упругого элемента с ШГ до плоскости, проходящей через оси поршня компрессора и кривошипа коленчатого вала, R - радиус кривошипа, L - расстояние между осями поршня компрессора и кривошипа. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.