ПОРШНЕВАЯ ХОЛОДИЛЬНО-ГАЗОВАЯ МАШИНАВ П Т Бпчи n:;^r?r^Tf|f ,.;-;; i. I, - •: -..' ii Us Советский патент 1974 года по МПК F25B9/00 F25B9/14 

I

Изобретение относится к технике получения низких температур.

Известны поршневые холодильно-газоЕые машины для получения низких температур, содержащие компрессор и детандер, рабочие процессы в которых смещены по фазе примерно на 180°, снабженные клапанами для впуска и выпуска газа.

Привод клапанов детандера осуществляется от кулачкового распределительного валика, приводимого при помощи щестерен от коленчатого вала.

Цель изобретения - повыщение эксплуагационной надежности порщневой холодильиогазовой мащины. Для ее осуществления клапаны детандера выполнены с пневматическими приводами, например, поршневого типа для их открытия и закрытия, подключенными к полости сжатия компрессора.

На фиг. 1 показана схема описываемой поршневой холодильно-газовой мащины; на фиг. 2 - рабочий цикл мащины.

Порщневая холодильно-газовая машина содержит компрессор 1 и детандер 2. В цилиндре 3 компрессора 1 при помощи щатуна 4 пемещается порщень 5. В полости сжатия 6 компрессора 1 имеются всасывающий 7 и нагнетательный 8 клапаны. В газовой машине размещен холодильник 9 сжатого газа.

В цилиндре 10 детандера 2 при помощи шатуна 11 перемепдается поршень 12.

Рабочая полость 13 детандера 2 имеет ресиверы низкого 14 и высокого 15 давлений, клапаны Бпзска 16 и выпуска 17 с пружинами 18 и 19 и теплообменник нагрузки 20. Поршни 21 и 22 пневматических приводов клапанов 16 и 17 размещены в цилиндрах 23 и 24, нодключенных с помощью трубопровода 25 к полости

сжатия 6 компресссра 1. В липии связи компрессора 1 и детандера 2 размещен регенеративный теплообменник 26. Холодильно-газовая машина имеет вакуумный колпак 27. Привод машины осунхествляется через коленчатый

вал 28.

Поршневая холоднльно-газовая машина работает по замкнутому регенеративному циклу, в котором новторно используется одна и та же порция газа, напрнмер гелия.

Цикл состоит из четырех фаз и осуществляется за один поворот коленчатого вала 8. На фиг. 2 условно показаны два центра вращения (точка Л для кривощнпа детандера и точка Б для кривошипа компрессора). В действительности центры вращения кривошипов компрессора и детандера размещены на одной оси и взаимно смен1ены одна относительно другой на угол нримерно 180°.

При движении компрессорного порщня 5 к

нижней мертвой точке (фаза IV-I) всасывающий клапан 7 открыт, нагнетательный клапан 8 закрыт. В полость сжатия 6 засысывается газ из ресивера низкого давления 14 через регенеративный теплообменник 26.

Давление в полости сжатия бив сообщающихся через трубопровод 25 полостях цилиндров 23 и 24 минимальное.

Одновременно поршень 12 детандера 2 движется к верхней мертвой точке нри закрытых впускном 16 и выпускном 17 клапапах. Газ в рабочей полости 13 детандера 2 сжимается, давление его повышается. Под действием разности давлений в полости 13 и в цилиндре 23 поршень 21, преодолевая усилие пружины 18, перемещается вниз и открывает впускной клапан 16. Выпускной клапан 17 под действием разности давлений и усилия пружины 19 закрыт. Рабочая полость 13 наполняется сжатым газом из ресивера высокого давления 15.

При движении поршня 5 к верхней мертвой точке (фаза I-II) газ в полостн 6 сжимается, всасывающий 7 и нагнетательный 8 клапаны закрыты. Давление в полости сжатия 6 и в соединенных через трубопровод 25 полостях цилиндров 23 и 24 увеличивается. Одновременно поршень 12 детандера 2 движется к нижней мертвой точке. Давление в нолости 13 постоянно и максимально.

На поршень 21 действует растущее давление в цилиндре 23 и усилие пружины 18. Когда сумма этих сил становтся больше воздействующего на поршень давления в нолости 13, поршень 21 перемещается вверх н закрывает впускной клапан 16. Начинается расшнрение газа в нолости 13 детандера 2.

Поршень 5 компрессора 1 все еще движется вверх (фаза II-III) и приближается к верхней мертвой точке, осуществляя нагнетание сжатого газа через холодильник 9 и регенеративный теплообменник 26 в ресивер высокого давления 15. Нагнетательный клапан 8 открыт, всасывающий 7 закрыт. Давление в полости сжатия бив полостях цилиндров 23 и 24 максимально. Поршень 12 детандера 2 движется к нижней мертвой точке, газ в полости 13 расширяется, его давление снижается до минимального.

Под действием разности давлений на норшень 22 (максимального в полостн цилиндра 24 и уменьшающегося в нолости 13) преодолевается усилие пружины 19 выпускного клапана 17, поршень 22 перемещается вверх и открывает выпускной клапан 17. Из полости 13 газ истекает в ресивер низкого давления 14. Внускной клапан 16 в течение всей фазы закрыт.

Поршень 5 компрессора 1, пройдя верхнюю мертвую точку, движется к нижней мертвой точке (фаза III-IV). Всасывающий клапан 7

открыт, нагнетательный клапан 8 закрыт, а в полости сжатия бив полостях цилиндров 23 и 24 давление снижается до мини.малыгого. Происходит всасывание газа из ресивера низ кого давления 14 через теплообменник 26.

Одновременно с движением поршня 5 поршень 12 детандера 2 движется к верхней мертвой точке, осуществляя выталкивание газа из полости 13 в ресивер низкого давления 14. Давление в нолости 13 приближается к минимальному.

В конце фазы давление в полостях цилиндра 24 и 13 выравнивается, и под действием пружины 19 поршень 22 перемещается вниз, закрывая выпускной клапан 17.

Происходит отсечка выпуска холодного газа низкого давления, и при дальнейшем движении поршня 12 детандера 2 к верхней мертвой точке оставшийс.я в нолости 13 газ сжимается.

Под действием растущего давления в полости 13 при минимальном давлении в полости цилиндра 23 поршень 21 перемещается вниз, открывая впускной клапан 16. Цикл повторяется.

Предмет изобретения

Поршневая холодильио-газовая машина для получения низких температур, содержащая компрессор и детандер, рабочие процессы в которых смещены по фазе примерно на 180°, снабженные клапанами для впуска и выпуска

газа, отличающаяся тем, что, с целью повышения эксплуатационной надежности, клапаны детандера выполнены с нневматическимн приводами, например, поршневого типа для их открытия и закрытия, подключенными

к полости сжатия компрессора.

i I НИ I l|l-f Er iteil; i№i@fewiw-ffS 5

lA/vAp- I J

-Zo -17

J|

mm

l-rff

22 14