Поршневой детандер Советский патент 1979 года по МПК F25B9/00 

(54) ПОРШНЕВОЙ ДЕТАНДЕР

I

Изобретение относится к холодильной технике, а именно к расширительным машинам д;1я установки ожижения газов.

Известны поршневые детандеры с уплотнением в виде поршневых колец и манжет 1.

Недостатком их является снижение КПД из-за выделения тепла при трении.

Известны поршневые детандеры, содержащие цилиндр и размещенный в нем по{ шень со шелевым уплотнением 2.

Недостатком их являются относитель но высокие величины утечек рабочего газа из полости цилиндра через щелевое уплотнение.

Целью изобретения является повьпиение термодинамической эффективности путем снижения утечек из рабочей полости цилиндра.

Это достигается тем,что предложи ный детандер дополнительно содержит ресивер и подсоединенное к нему газорас11ределительвое устройство, подключенное к цилтшру посредством трубопроводов,

один из которых подключен непосредственно к рабочей полости цилиндра, а другой к зазору щелевого уплотнения.

На чертеже схематически изображен поршневой детандер.

Детандер содержит цилиндр 1, поршень 2 с газовой сМазкой, между которыми вьшолнен щелевой зазор S, ресивер 3, подсоединенное к нему трубопроводом 4 газораспределительное ycTpoiteTBO 5, которое подключено к рабочей полости ц№лявдра трубопроводом 6 и к зазору щелевого уплотнения 9 - трубопроводом 7. В корпусе газораспределительного устройства вьшолнены седла 8 и 9, канал 10 и расположены клапан 11с пружиной 12 и сервопривод 13 с упором 14. Отбор газа в ресивер 3 производится как и отвод на детандер из прямого технологического криогенной установки, но на более высоком т пературном уровне. Необходимое постоянное давление поддерживается регулятором 15 несколько мсш.шим,

чем давление рабочего газа на вхоае в пилитщр 1,

Порижевой детандер работает следующим образом. Вблизи н.м.т. открывается клапан впуска 16, рабочий газ поступает в рабочую по/юсть цилиндра 1 и по трубопроводу 6 - в полость сервопривода 13. Под действием рабочего давления сервопривод 13 упором 14 отрьгеает клапан 11 от седла 8, а сам садится на седло 9, перекрывая прохоп рабочему газу из полости цилиндра 1 в канал Ю газораспределительного устройства 5.

После открытия клапана 11 из ресивс;ра 3 по трубопроводу 4, каналу 10 и т губои Х)воду 7 вводится теплый газ в за- пор 5 щелевого уплотнения, что вызывает дополнительное увеличение гидравлического сопротивления для рабочего потока и, следовательно, умоныиение величины утечек рабочего газа на данном отрезке рабочегО цикла детандера.

Продолжитешэность подачи газа из ресивера 3 в зазор щелевого уплотнения определяется из соотношения усилий пружины 12, действующей на клапан 11, и газового усилия на сервопривод 13 со стороны рабочей полости цилиндра 1, которое в процессе расил1ретп1я газа в цилиндре 1 уменьшаетсяУсилие пружины 12 выбирают из расчета уст| внвния возможности натекания теп;юго газа, подаваемого в щелевое уплотнение, в рабочую полость цилитщра 1.

После закрытия кллплиа 11 дальнейтипе процессы расширения, вьтуска через клапан 17 и поджатие рлбочето газа протекают с иезначито;ш(ьгми утечками, из-за понижения давления в полости цилитщра 1. Предложенное конструктивное решение позволяет улучшить герметичность щелевого уплотнения без снижения величины зазора и повысить термодинамическую эффективность поршневого детандера.

Фор N1 у л а изобретения

ПЬршневой детандер, содержащий цилиндр и размещенный в нем поршень со щелевьъм уплотнегшем, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что, с целью повышения термодинамической эффективности путем снижения утечек из рабочей полости цилиндра, детандер дополнительно содержит ресивер и подсоединенное к нему газораспределительное устройство, подключенное к цилиндру посредством трубопроводов, один из которых, подключен непосредственно к рабочей полости цилиндра, а другой к зазору щелевого уплотнения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2. Патент Франции № 1368596, кл. Г 25 В опубл. 1965.