ПОРШНЕВАЯ ХОЛОДИЛЬНАЯ МАШИНА Советский патент 1974 года по МПК F25B9/00 

1

Изобретение относится к технике получения низких температур.

Известны поршневые холодильные машины для получения низких температур, содержащие компрессор и расширитель с приводом от коленчатого вала, установленный в линии связи компрессора с расширителем регенератор для предварительного охлаждения газа, и связанный кинематически с коленчатым валом детандер с клапанами впуска и выпуска.

Недостаток известных поршневых холодильных машин состоит в том, что не удается обеспечить оптимальные степени распгирепия в обоих расширительных контурах.

Цель изобретения - повышение термодинамической эффективности холодильпой маншны.

Эта пель достигается тем, что компрессор выполнен с дополнительной ступенью, кинематически связанной с коленчатым валом, нагнетательная сторона которого подключена линией, имеющей рекуперативный теплообменник и обратный клапан, к линии связи расширителя с регенератором, а сторона всасывания через рекуперативный теплообменник подключена к выпускному клапану детандера.

На чертеже показана схема предлагаемой поршневой холодильной машины.

Холодильно-газовая машина содержит поршневые компрессор 1, расширитель 2, и

детандер 3 с приводом от коленчатого вала 4. В линии связи компрессора 1 и расширителя 2 установлены холодильник 5 и регенератор 6. Компрессор 1 имеет дополнительную ступень 7, кинематически связанную с коленчатым валом 4. Нагнетательная сторона 8 дополнительной ступени 7 линией, имеющей рекуперативный теплообменник 9 и обратный клапан 10, подключена к линии связи расширителя 2

с регенератором 6, а сторона 11 всасывания через рекуперативный теплообменник 9, теплообменник 12, ресивер 13, тепловую нагрузку 14 подключена к выпускному клапану 15 детандера 3. Расширитель 2 линией, имеющей

обратный клапан 16 и ресивер 17, подключен к впускному клапапу 18 детандера 3.

Поршневая холодильная машина работает следующим образом. Рабочий цикл машины состоит из четырех

фаз. Поршни детандера 3 и расширителя 2 находятся вблизи верхней мертвой точки. При этом компрессор 1 сжимает газ. Давление в линиях от компрессора 1 до обратных клапанов 10 и 16 повышается. В холодильнике 5 и регенераторе 6 газ предварительно охлаждается, после чего часть газа поступает в расширитель 2, а часть через обратный клапан 16 и теплообменнпк 12 поступает в ресивер 17, предназначенный для уменьшения

пульсаций газа высокого давления.

При приближении поршня компрессора 1 к верхней мертвой точке открывается впускной клапан 18 детандера 3. Поршни детандера 3 и расширителя 2 движутся вниз, и их полости соответственно наполняются газом.

Поршень компрессора 1 вблизи верхней мертвой точки имеет малые линейные перемещения. Впускной клапан 18 закрыт, а поршни детандера 3 и расширителя 2 имеют большие линейные г еремеш,ения, газ в полостях детандера 3 и расширителя 2 расширяется, температура его понижается. Поршни детандера 3 и расширителя 2 приближаются к нижней мертвой точке. Открывается выпускной клапан 15 детандера 3. Поршень компрессора 1 перемещается к нижней точке, давление газа понижается, и газ перетекает из расширителя 2 через регенератор 6 и холодильник 5 в компрессор 1. При достижении минимального давления в расширителе 2 открывается обратный клапан 10, и из нагнетательной стороны 8 дополнительной ступени 7 компрессора через рекуперативный теплообменник 9 поступает в линию связи расширителя 2 с компрессором 1 определенное количество газа, перешедшее через обратный клапан 16 в детандер 3.

Одновременно с процессами в расширителе 2 при открытом выпускном клапане 15 из детандера 3 происходит истечение газа через тепловую нагрузку 14, которая ноглощает выработанный холод, теплообменник 12, рекуперативный теплообменник 9 во всасывающую сторону 11 дополнительной ступени 7 компрессора.

Поршни расширителя 2 и детандера 3, выталкивая газ, перемещаются к верхней мертвой точке, выпускной клапан 15 закрывается, и цикл повторяется.

Предмет изобретения

Поршневая холодильная машина для получения низких темнератур, содержащая компрессор и расширитель с приводом от коленчатого вала, установленный в линии связи компрессора с расширителем регенератор для предварительного охлаждения газа, и связанный кинематически с коленчатым валом детандер с клапанами впуска и выпуска, отличающаяся тем, что, с целью повышения термодинамической эффективности машины, компрессор выполнен с дополнительной ступенью, кинематически связанной с коленчатым валом, нагнетательная сторона которого подключена линией, имеющей рекуперативный теплообменник и обратный клапан, к линии связи расширителя с регенератором, а сторона всасывания через рекуперативный теплообменник нодключена к выпускно.му клапану детандера.

/7

12