Газовая криогенная машина Советский патент 1982 года по МПК F25B9/00 

Изобретение относится к холодильной технике, а именно к газовым криогенным машинам.

Известна газовая криогенная машина, работающая по циклу Стирлинга, содержащая два цилиндра с компрессорным и датандерным поршнями, уплотн ющие диафрагмы и линию связи рабочего объема цилиндров с полостью картера 1.

Недостатком известной газовой криогенной машины является недостач точная надежность, так как диафраг-. мы, установленные на рабочих поршнях, требуют создания постоянного перепада давлений, а также быстро изнашиваются.

Цель изобретения - повышение надежности и ресурса машины.

Поставленная цель достигается тем, что в каждом цилиндре установлен второй поршень, образуюЕ(ий с первым вспомогательную полость и снабженный уплотняющими диафрагмами, а на линии связи рабочего объема цилиндров спомощью картера дополнительно установлены дроссель и сильфов, причем последний сообщен с полостью картера.

На чертеже показано конструктивное выполнение газовой криогенной машины.

Газовая жриогенная машина содержит цилиндри 1 и 2, в которых установлены соответственно компрессорный и детандерный nopujHH 3 и 4, жестко связанные через шатуны 5 и 6 с коленчатым валом 7, расположенным в картере 8 машины. Поршни 3 и 4 имеют уплотнения 9 и 10. В цилиндрах и 2 .установлены вторые поршни 11 и 12, снабженные уплотняющими диафрагмами 13 и 14 и образующие с поршнями 3 и 4 вспомогательные полости 15 и 16. Mai-iHHa снабжена линией 17 связи рабочего объема цилиндров, состо.ящей из полости 18 сжатия и полости 19 расширения с полостью картера 8. На линии 17 связи установлены дроссель 20 и сильфон 21, причем внутренняя полость 22 сильфона 21 сообщена с полостью картера 8. Во втором поршне 12, установленном в детандерном цилиндре 2, имеется изолирующий колпак 23, образующий со стенками цилиндра 2 зазор 24. Полость 18 сжатия и полость 19 расширения сообщаются между собой через холодильник 25,регенератор 26 и теплообменник 27 нагрузки. Газовая криоге 1ная машина работае следующим образом. Компрессорный и детандерный поршни 3 и 4 приводятся в возвратно-поступательное движение с помощью шатунов 5 и б и коленчатого вала 7 со сдвигом фаз, необходимым для осущест вления цикла Стирлинга. Движением компрессорного и детандерного поршней 3 и 4 через газовые вспомогательные полости 15 и 16 передается движение вторым поршням 11 и 12, причем давление в вспомогатель ных полостях 15 и 16, в полости 18 Сжатия и в полости 19 расширения практически одинаково в каждый момепт времени, поскольку силы упругос ти уплотняющих диафрагм 13 и 14, силы инерции и трения вторых поршней 11 и 12 малы по сравнению с газовыми силами. Поэтому в рабочей и вспомогательных полостях закон изменения давления соответствует требуемому для цикла Стирлинга. При движении компрессорного поршня 3 вверх происходит уменьшение объема полости 18 сжатия и сжатие рабочего газа в холодильнике 25, регенераторе 26, теплообменнике 27 на;грузки и полости 19 расширения. Далее при движении компрессорного порш ня 3 вверх, а детандерного поршня 4 вниз происходит переталкивание рабочего газа через регенератор 26 в полость 19 расширения. Затем при дальнейшем движении детандерного поршня 4 вниз происходит расширение в полости 19 расширения с производством полезного холода. Затем при движении детандерного поршня 4 вверх и компрессорного поршня 3 вниз происходит обратное переталкивание газа в полост 18 сжатия. Далее цикл повторяется При увеличении давления в цикле за счет сжатия газа в вспомогательных полостях 15 и 16 происходит сбли жение порщней 3 и 4 со вторыми поршнями ll и 12 до минимального расстояния между ними, а при снижении давления - увеличение зазоров. Поскольку в цикле Стирлинга отношение мак- симального и минимального давлений приблизительно равно двум, объем вспомогательных полостей мал по сравнению с рабочими полостями и не. вызывает больших потерь. Уплотняющие диафрагмы герметично отделяют рабочую полость от полости картера. Для выравнивания средних давлений при многократных пусках и остановках машины и обеспечения необходимого положения вторых поршней 11 и 12 в цилиндрах 1 и 2 рабочая полость соединена с полостью картера 8 через дроссель 20 и сильфон 21. Использование данного технического решения позволяет обеспечить надежную работу уплотнений и тем самым повысить ресурс всей машины в целом. Формула изобретения 1.Газовая криогенная машина, работающая по циклу Стирлинга, содержащая два цилиндра с компрессорным и детандерным поршнями, уплотняющие диафрагмы и линию с.вязи рабочего объема цилиндров с полостью картера, отличающаяс я тем, что, с целью повышения надежности и ресурса, в каждом цилиндре установлен второй поршень, образующий с первым вспомогательную полость и снабженный уплотняющими диафрагмами. 2.Машина поп. l,oтличaю щ а я с я тем, что, с целью обеспечения выравнивания давлений при пуске и остановке, на линии связи рабочего объема цилиндров с полостью картера дополнительно установлены дроссель и сильфон, причем последний сообщен с полостью картера. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР по заявке 3232004, кл. F 25 В 9/00, 06.01.81.

г/