Холодильно-газовая машина Советский патент 1975 года по МПК F25B9/00 

Между компрессорами, например 1 (см. фиг. 2), расширителями, например 4, и поршпевыми стабилизаторами, папрпмер 15 и 19, размещепы уплотнения 36 и 37, подключеиные через отделитель масла 38 к картеру машины 39 для выравииваиия давлений Б уплогнепиях и картере.

На нагнетательиой линии компрессоров 1 имеется буферная емкость 40. подключенная через регулирующий клапан 41.

;По крайней мере один из компрессоров, например 1 (см. фнг. 3), может быть выполнен двойного действия. К. образованной камере сжатия 42 может быть нодсоеднн/гп )и помощи клапанов впуска 43 н выпуска 44 автоHOMinjE контур с теплообменником 45, охлаждаемым при по},ющи раси1ирителя 4, и дросселем 46 для охлаждеипя объекта 47.

С коленчатыми валами 8 и 9 (см. фиг. 4) привода может быть кннелтатически связан доиолнитсльиый многоступенчатый компрессор с гюрипшми 48 н 49. Ступени дополнитель ого компрессора имеют клапаны вп;уска 50, 51 и 52 и выпуска 53, 54 и 55. К клапанам 55 и 50 подключен автономный контур с теплообменниками 56 и 57, охлаждаемыми при HOMOHU-I расширителей 4 и 5 и дросселем 58 для охлажд(иия объекта 59.

При движении поршня компрессора, например, из положения а (см. фпг. 5) в положение b рабочий газ сжимается в пределах переменной камеры сжатия 1/с, а тепло сжатия отводится холодильником 29.

В дальнейшем (поло кения b и с) поршии компрессора 1 и расширителя 4 перемещаются в одиом иаправлении, а сжатый в камере сжатия Vc газ перетекает в переменную камеру расширения Ур, охлаждаясь при этом в регеиераторе 32 от Тс до Гр (см. фиг. 6).

В последующем (положения с и d иа фиг. 5) перемещается только поршень расширителя 4, при этом газ расширяется и температура его понижается. Затем происходит перемещение поршней компрессора 1 и расширителя 4 в направлениях, обратных описаииому. При этом газ нагревается в регенераторе 32 и поступает в камеру сжатия Ус- Далее иропесс повторяется.

Рабочие циклы трехфазной холодильио-газовой машииы, описанной выше, показаны па фнг. 7, где изображено изменение давления в переменных камерах сжатия и расширения в зависимости от угла поворота коленчатого вала.

Заштрихованные зоны между кривыми показывают на процесс при постоянном объеме, а между указанными зонами - зоны расширения и сжатия газа. Промежуток между минимальными объемами камер сжатия УС и расширения У, }казывает величину «мертвого объема.

Рабочий цикл в каждой фазе протекает аналогично вышеоцисагпгому и состоит из сжатия, перетекания при постоянном объеме, расширения с понижением температуры и обратного перетекания газа при постоянном объеме.

При помощи шленчатых валов обеспечено смещение фаз между тремя группами компрессоров и расширителей 1 и 4, 2 и 5, 3 и 6 примерно на 120° по углу поворота колеичатых валов 8 и 9. Кроме того, обеспечено смещение фаз между мини-л альнь1ми объемами камер сжатия УС и расн1иреиня Ур на угол с/., равный

0 примерно 110°.

Папример, для второй группы компрессоров 2 и расширителей 5 (см. фиг. 7, В сжатие газа в камере пачннается в точке 1. По достижении точки 11 газ из камеры V. начинает

5 протекать через регенератор 32 в полость расширения Ур. В точке III объем камеры сжатия УС минимален, почти весь газ находится в полости расширения Ур. Поршень расширителя 4 неремещается, и газ расширяется

0 с ионижением температуры. По достижении точки IV газ, охлажденный в камере расширения Ур, начинает перетекать в камеру сжатия УС. В точке I цикл завершается. Диалогичные никлы п)оисходят в первой и

5 третьей груннах (с.м. фиг. 7, /1 н С) компрессоров 1, 3 и расширителей 4 и 6 со смещением по фазе на угол 120°.

В случае вынолнення одного из компрессоров двойного действия (см. фиг. 3) хладагент,

0 сжатый в образованной камере сжатия 42, поступает через холодильпик сжатого газа 60 и противоточный тенлообменник 61 в теплообменник 45, где охлаждается при помощи расщирителей 4. После теплообменника 62 хладагент дросселируется в дросселе 46 с понижением давления и температуры и охлаждаег объект 47.

После объекта хладагент через противоточные теплообменники 61 и 62, охлаждая прямой поток хладагента, вновь поступает в камеру сжатия 42. Холодильио-газовая мащина с комирессором 1 и расширителем 4 и с установленными в их линии связи холодильником 29 сжатого газа и регеиератором 32 работает

5 аналогично вышеонисанному.

В случае применения в машине многоступенчатого компрессора (см. фиг. 4), поршни 48 и 49 которого приводятся от колепчатых валов 9 и 8 через шатуны 63 и 64, поршневые стабилизаторы 65 н 66 и штоки 67 и 68, хладагент, сжатый в ступенях компрессора после охлаждения в промежуточных теплообменниках 69 и 70, через выпускной клапан 55 поступает в теплообменники 71 и 72 и теплообмеиник 56.

5 В последнем хладагент охлаждается при помощи расширителя 4 холодильно-газовой машины и направляется в теплообменник 73, а затем в теплообменннк 57, в котором охлаждается при помощи расширителя 5. После этого хладагеит дросселируется в дросселе 58 и охлаждает объект 59. Обратный поток хладагента через двухпозиционный клапан 74 поступает для охлаждения прямого потока в противоточные теплообменники 75, 73, 72 и

5 возвращается через впускной клапан 50 на сжатие в компрессор. Для регулирования получаемой температуры в дросселе 58 предусмотрена байпасная линия с клапаном 76. Линии 77, 78, 79 и 80, 81, 82 предусмотрены для выравнивания давления масла в картерах поршневых машин. Газгольдер 83 подключен через клапан 84 к газовому резервуару (на чертеже не показан) и через клапан 85 - к компрессору для его заполнения хладагентом. Клапан 86 предохраняет от повышения давления газа выше заданного. Буферная емкость 87 через клапан 88 связана с источником сжатого газа для подпитки через клапан 89 автономного контура с дросселем 58 и через клапан 90 с регуляторами давления 91 и 92 холодильно-газовой машины. Компрессор снабжен предохранительными клапанами 93, 94, 95 в линиях между ступенями. Холодильно-газовая машина с компрессорами 1, 2 и расширителями 4, 5 и установленными в линиях их связи холодильниками 29, 30 сжатого газа и регенераторами 32, 33 работает, как описано выше. Предмет изобретения 1. Холодильно-газовая машина для получения низких температур, содержашая поршневые компрессоры и расширители с обшим приводом, отличагошаяся тем, что. иелью повышения термодинамической эффективности, привод выполнен в виде двух автономных коленчатых валов, установленных с заданным угловым смешением и кинематически связанных между собой нри помощи 1пестеренной передачи, а с компрессорами н расншрителями - через соответствзющие маитины, порнтневые стабилизаторы и штоки. 2. Машина по п. 1, отл и ч а ю нх а я с я тем, что по крайней мере один компрессор выполнен двойного действия, и к образованной камере сжатия подсоединен при помонхи клапанов впуска и выпуска автономный контур с регенеративными теилообменникамн, охлаждаемыми с помощью расширителей, и дросселем для охлаждения объекта. 3. Машина по н. 1, отличающаяся тем, что с коленчаты.ти валами привода кинематически связан дополнительный компрессор, например, лшогоступенчатый, с клапанами впуска и выпуска, к которым подключен автоном 1ый контур с регенеративными тенлообменннками, охлаждаемыми с помощью расширителей, и дросселем для охлаждения объекта.

29

JO

и

I

22 16

Ш

9

J 4

ет 20 26 9

a

.. j

zj zx/

i/Z., ,

-

/5

fr

28 7/

Jf

/

W

« г.

fje J --- iT-/ ..-,-,

J5 5 62

/ jf / / /

:/z///A в 1 a...

fpuz 5

ffue ff

Расширение

W