Холодильно-газовая машина

Холодильно-газовая машина

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) m4F25 В

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ! й

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3904619/23-06 (22) 04.06.85 ,(46) 23 01 88. Бюл. У 3 (71) Омский политехнический институт (72) Г.А.Гороховский, А.Г.Чуянов, А.Г.Михайлов, А.E.ßêèìåíêî и А.С.Яцковский (53) 621.57(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 547600, кл. F 25 В 9/00, 1975. (54)(57) ХОЛОДИЛЬНО-ГАЗОВАЯ МАШИНА, содержащая поршневой компрессор, цилиндр с газовым вытеснителем, разделяющим его на холодную и теплую поло сти, теплообменник нагрузки, связанный с холОднОй ПОлОстью цилиндра и через регенератор — с линией сжатия компрессора, и газораспределительное устройство, о т л и ч а ю— щ а я с я тем, что, с целью повышения термодинамической эффективности, газораспределительное устройство выполнено в виде расположенного в корпусе подпружиненного опрокинутого стакана, в днище которого выполнено калиброванное отверстие, а в его бо.ковой стенке — окно, периодически сообщающее теплую полость цилиндра с линией сжатия компрессора.

1 13

Изобретение относится к холодильнрй технике и предназначено для охл ждения и криостатирования объектов микроэлектроники, микробиологии, хим ли, а также для ожижения газов.

Цель изобретения — повышение терм динамической эффективности холо фльно-газовой машины.

На фиг.1 изображена схема холод льно-газовой машины; на фиг.2— р эличные фазы рабочего цикла машина фиг.3 — условная индикаторная аграмма холодной полости машины.

Холодильно-газовая машина содерт компрессор 1 с поршнем 2 и пол стью 3 сжатия, цилиндр 4 с газовым

B теснителем 5> разделяющим его на о ъемы холодной 6 и теплой 7 полост й, теплообменник 8 нагрузки, связ нный с холодной полостью 6 и реген ратором 9, а последний через линию ! сжатия связан с полостью 3 сжатия к мпрессора 1.

Газораспределительное устройство образовано опрокинутым стаканом

1, расположенном в корпусе 13 и поди ужиненным пружиной 14, в днище кот рого выполнено калиброванное отв ерстие 15, а в его боковой стенке— о но 16 периодически сообщающее тепл ю полость 7 цилиндра 4 с линией 10 атия компрессора 1.

Конструкция газораспределительго устройства ll такова, что в моменты нахождения его в верхнем и нижнем мертвых положениях боковая поверхность стакана 12 и окно 16 соответственно открывают магистрали, связывающие объем теплой полости 7 в ллиндра с корпусом 13, сообщая последнюю с личией 10 сжатия компрессора 1.

Калиброванное отверстие 15, выцолненное в днище опрокинутого стакана, позволяет получить необходимый сдвиг фаз давлений над стаканом и г1од ним. Появляющаяся при этом разНость давлений перемещает стакан, г1реодолевая силу упругости пружины

14. Пружина 14 предназначена для удержания газораспределительного стакана

12 в среднем положении, когда объем

ståïëoé полости цилиндра и линия сжатия компрессора разобщены.

Машина работает следующим образом.

Перед пуском холодильно-газовой

Машины компрессорный поршень 2 нахо68588

1г

55 дится в произвольном положении, а газораспределительный стакан 12 удерживается пружиной 14 в среднем положении, когда его боковая поверхность разобщает объем теплой полости 7 цилиндра 4 и линию 10 сжатия компрессора.

При движении компрессорного поршня

2 из н.м.т. вверх давление в нижней полости 17 корпуса 13 растет быстрее, чем в верхней полости 18, так как калиброванное отверстие 15 в днище газораспределительного стакана 12 обладает значительным гидросогротив- . лением, Появившаяся разность давле-: ний перемещает газораспределительный стакан 12 вверх, преодолевая силу упругости пружины 14.

Давление в магистрали, содержащей регенератор 9 и теплообменник 8 нагрузки, нарастает очень медленно ввиду наличия у этих теплообменных аппаратов большого гидравлического сопротивления. Газовый вытеснитель 5 в этот момент находится в нижнем положении, т,е. объем холодной полости максимален (фиг.2а).

При дальнейшем движении компрессорного поршня 2 вверх давление в верхней 18 и нижней 17 полостях еще не выравнялась и газораспределительный стакан 12 продолжает свое движение к своей в.м.т., открывая своей боковой поверхностью магистраль 19 связывающую корпус 13 и теплую полость 7 цилиндра 4, сообщая этим последнюю с линией 10 сжатия посредством нижней полости 17 корпуса 13.При этом газовый вытеснитель 5 перемещается вверх — в холодную полость 6 цилиндра 4, выталкивая из него расширившийся и охлажденный газ при минимальном давлении. В конце этого процесса газовый вытеснитель 5 занимает верхнее крайнее положение— объем холодной полости 6 минимален (фиг,2б, процесс 5-6-1 на фиг,3), Когда компрессорный поршень 2 находится совсем близко к своей в,м,т. при своем движении вверх, разность давлений межцу верхней 18 и нижней

17 полостями корпуса 13 становится меньше силы упругости пружины 14 и она возвращает газораспределительный стакан 12 в среднее положение, причем его боковая поверхность перекроет магистраль, связывающую теплую полость 7 цилиндра 4 с корпусом 13, 3 13 разобщив первую с линией 10 сжатия компрессора. Давление газа в цилиндре 4 при этом близко к максимальному давлению цикла, а-в магистрали, содержащей регенератор 9 и теплообменник 8 нагрузки несколько ниже, так как оба теплообменных аппарата имеют значительное гидросопротивление, Газовый вытеснитель 5 благодаря этой разности давлений, остается в верхнем крайнем положении (фиг.2в „ процесс 1-2 на фиг.3) .

В следующий момент компрессорный поршень 2 достигает своей в.м,т. давление в машине достигает максимума. Газораспределительный стакан

12 при этом удерживается пружиной 14 в среднем положении. Сжатый до максимального давления газ при постоянном давлении натекает в холодную полость

6 цилиндра 4, перемещая газовый вьгтеснитель 5 в среднее сечение последнего (фиг .2г, процесс 2-3 на фиг.3).

Далее компрессорный поршень 2 начинает движение из в.м.т. вниз. В связи с тем, что отверстие 15 обладает значительным гидравлическим сопротивлением, давление в нижней полости 17 корпуса 13 падает быстрее, чем в верхней полости 18. Под действием появившегося перепада давлений в корпусе 13 газораспределительный стакан 12 двигается вниз, преодолевая силу упругости пружины 14. Давление в магистрали, связывающей холодную полость 6 цилиндра 4, теплообменник 8 нагрузки и регенератор 9 с ли-. нией 10 сжатия падает медленно, так как регенератор 9 и теплообменник 8 нагрузки имеют большое гидросопротивление, поэтому поступивший на расширение в холодную полость 6 газ мак68588

4 симального давления еще не расширяет ся и газовый вытеснитель 5 остается неподвижньм в среднем сечении цилиндра 4 (фиг.2д).

При дальнейшем движении компрессорного поршня 2 вниз газораспределительный стакан,12 доходит до своей н.м.т., открывая через окно 16 маги1р страль 20, связвающую теплую полость

7 цилиндра 4 с корпусом 13, сообщая ее посредством нижней полости 17 с линией IO сжатия. Газ максимального давления, находящийся в холодной полости 6 цилиндра 4, при этом расширяется, перемещая газовый вытеснитель

5 вниз к нижнему крайнему положению.

Объем холодной полости 6 в течение этого процесса увеличивается, Zp достигая максимума в момент, когда газовый вытеснитель 5 занимает нижнее крайнее положение (фиг.2е, процесс 3-4 на фиг,З), При приближении компрессорного

2б поршня 2 к н.м.т, разность давлений в корпусе 13 между верхней 18 и нижней 17 полостями становится меньше силы упругости пружины 14 и она возвращает газораспределительный стакан

30 12 в среднее положение, который своей боковой поверхностью перекрывает магистраль, связывающую теплую полость 7 цилиндра 4 с корпусом 13, разобщая тем самым ее с линией 10 сжатия компрессора. При этом происходит дальнейшее понижение давления в холодной полости 6 цилиндра

4 до минимального давления цикла при постоянном объеме последней. Этот

40 процесс идет до момента, когда компрессорный поршень 2 достигает своей н.м.т. Газовый вытеснитель 5 в течении всего процесса находится в нижнем крайнем положении (фиг.2ж, про4б цесс 4-5 на фиг.З).

Далее все процессы повторяются.!

368588

Составитель Н.Зайцева

Редактор П.Гереши Техред Л.Сердюкова Корректор И.Муска

Заказ 268/36 Тираж 482 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород,ул.Проектная,4