Холодильно-газовая машина Советский патент 1974 года по МПК F25B9/00 

1

Изобретение относится к технике получения низких температур в поршневых холодильных машинах.

Известны холодильно-газовые машины, содержащие цилиндр с поршневым компрессором и расширителем в виде дифференциального золотника, сообщаюшего в крайних положениях полости компрессора и расширителя.

С целью упрош;ения конструкции компрессор выполнен двойного действия с возвратной пружиной, закрепленной на торцах цилиндра и компрессора, и в линии связи полостей компресссора установлены теплообменник, регенератор и подогреватель для обеспечения теплового привода золотника.

На фиг. 1 изображена схема предлагаемой машины; на фиг. 2 - теоретические индикаторные диаграммы компрессора и расширителя в координатах давление - перемещение поршня.

Поршневые компрессор 1 и расширитель 2 выполнены в виде дифференциального золотника, совершающего возвратно-поступательное движение в цилиндре 3. Регенератор 4 встроен в мертвое пространство полости 5 расширителя 2. Холодная полость 6 компрессора 1 через теплообменник 7, регенератор 8 и подогреватель 9 соединена с теплой полостью 10 компрессора 1. Пружина 11 крепится к

торцам поршня компрессора 1 и цилиндра 3 и стремится удержать золотник в среднем положении.

При положении золотника в крайней правой точке полость 6 компрессора I через каналы 12 в золотнике и регенератор 4 соединена с полостью 5 расширителя 2. Давление в полостях 5, 6 и 10 одинаково.

При положении золотника в крайней левой

точке полость 6 компрессора 1 через трубопровод 13, коллектор 14, каналы 12 в золотнике и регенератор 4 соединена с полостью 5 расширителя 2. Давление в полостях 5, 6 и 10 также одинаково.

Величина относительного мертвого объема полости 5 расширителя 2 выбирается достаточно большой, вследствие чего степень повышения давления газа в полости 5 оказывается меньшей, чем в полости б компрессора 1.

При движении золотника влево каналы 12 перекрываются цилиндром 3, полости 6 и 5 разобщаются. Газ из полости 6 через теплообменник 7, регенератор 8 и подогреватель 9

вытесняется в полость 10, одновременно нагреваясь.

Давление в полостях 6 и 10 компрессора 1 возрастает (фиг. 2, кривая а-б). Одновременно вследствие движения золотника давлепие газа в полости 5 расширителя 2 также

возрастает (кривая а-в на фиг 2). Поскольку величина относительного мертвого объема полости 5 достаточно велика, давление газа в полости 6 компрессора 1 растет скорее, чем в иолости 5, и возникшая переменная разность давлений APi вызывает силу, направленную в сторону движения золотника, преодолевающую сопротивление пружины 11 и достигшую наибольшей величины вблизи левого крайнего положения золотника. При достижении золотником левого крайнего положения каналы 12 соединяются с коллектором 14 - происходит перепуск сжатого газа из полости 6 через трубопровод 13 в полость 5 с одновременным его охлаждением в регенераторе 4. Давление в полостях 6 и 5 вновь выравнивается (точка г на фиг. 2). Сжатая пружина 11 перемещает золотник вправо, каналы 12 перекрываются цилиндром 3 - происходит расширение газа в полости 5 расширителя 2 (кривая г-д на фиг. 2). Давление в полости 6 компрессора 1 снимается вследствие охлаждения газа в регенераторе 8 и теплообменнике 7 при его перетекании из полости 10 в полость 6 (кривая г-е на фиг. 2). Одновременно к полости 5 через стенки цилиндра 3 подводится тепло от холодного источника. После закрытия каналов 12 вновь возникает переменная разность давлений APz, вызывая силу, направленную теперь вправо, т. е. опять в сторону движения поршня.

В крайней правой точке каналы 12 выходят из цилиндра 3 и газ, расширившийся в полости 5, через регенератор 4 и каналы 12 перепускается в полость 6. Перепуск газа сопровождается его одновременным нагревом в регенераторе 4. Давление в полостях 5 и 6 вновь выравнивается (точка а на фиг. 2). Растянутая пружина 11 перемещает золотник влево. Цикл повторяется.

При движении золотника возникают силы, всегда направленные в сторону его движения,

поэтому машина практически может работать с тепловым приводом.

Запуск машины осуществляют, сообщив золотнику начальное перемещение в любую сторону, например, при помощи сил взаимодействия стержня 15 из магнитного материала и электромагнитной катушки 16 при подаче в нее электрического импульса.

Предмет изобретения

Холодильно-газовая машина, содержащая цилиндр с поршневыми компрессором и расширителем в виде дифференциального золотника, сообщающего в крайних положениях

полости компрессора и расширителя, отличающаяся тем, что, с целью упрощения конструкции, компрессор выполнен двойного действия с возвратной пружиной, закрепленной на торцах цилиндра и компрессора,

и в линии связи полостей компрессора установлены теплообменник, регенератор и подогреватель для обеспечения теплового привода золотника.