Микроохладитель свободнопоршневого типа

Микроохладитель свободнопоршневого типа

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (>>) 551479 (Sl) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 08.12.75 (21) 2199245/06 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 25.03,77Бюллетеиь № 11 (45) Дата опубликования 0писания03.06.77 (51) М. Кл.е

F 25 В 9/00

Гасударственный наметет

Совета Мнннстрав СССР аа делам нзоаретений и аткрытий (53) УДК 621.574 (088.8) A. В. Мартыновский, А. Н. Хозолевич и В. Н. Рура (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) МИКРООХЛАДИТЕЛЬ СВОБОДНОПОРШНЕВОГО ТИПА

Изобретение относится к криогенной технике, конкретно к газовым криогенным машинам, и предназначено для криостатированич различных электронных устройств.

Известны криогенные газовые машины, в которых механизм газораспределения встроен в генератор холода (детандер), а переключение клапанов производится перемещающимся поршнем (11 .

Такие криогенные машины имеют меха- 10 низм переключения клапанов, расположенный в осевом направлении поршня, что не обеспечивает достаточно надежного способа отбора мощности и принципиально не допускает

" отсеЧки" впуска и выпуска газа. И

Наиболее близким из известных технических решений является криогенный рефрижератор со свободным дифференциальным поршнем, впускной и выпускной клапаны которого размещены в теплой части поршня (2) . хО

Криогенный рефрижератор работает следующим образом.

При перемещении поршня клапаны находятся в фиксированных положениях (впуска либо выпуска газа) за счет разности дав- 25

2 лений по сторонам закрытых кпапанов. Переключение клапанов производится в крайних положениях поршня при помощи штока, проходящего сквозь осевой канал в поршне и соединенного одним концом с клапанами, а другим — с упором, размещенным в камере низкого давления.

Указанный упор при подходах поршня к крайним положениям взаимодействует с ограничителями, выполненными в виде пружин, и производит переключение клапанов. Дпя рассеивания мощности расширяющегося в холодной полости газа машина снабжается тормозом, который монтируется на поршне.

Такой криогенный рефрижератор имеет сложную конструкцию, что обусловлено конфигурацией дифференциального поршня, а также функциональным разделением элементов конструкции, обеспечивающих привод поршня и отбор мощности расширяющегося газа.

Недостатком рефрижератора также является невозможность повышения термодинамической эффективности путем "отсечки" впуска и выпуска газа.

551479

Белью изобретения является упрощение конструкции и повышение надежности, а также повышение термодинамической эффективности путем уменьшения удельного расхода газа. 5

Указанная цель достигается тем, что отверстия впуска и выпуска газа выполнены в виде окон, расположенных в стенке цилиндра, а приводной шток снабжен штифтом, взаимодействующим с упорами, размещенными ip на наружной стенке цилиндра.

При этом уплотнение поршня на части хода выполнено с перекрытием окон впуска и выпуска.

На фиг. 1 изображено положение деталей 15 микроохладителя свободнопоршневого типа в момент впуска газа; на фиг. 2 — то же,в момент выпуска газа; на фиг. 3 — то же, в момент "отсечки" впуска газа; на фиг. 4то же,в момент отсечки выпуска газа. 20

Микроохладцтель состоит из цилиндра l, свободно плавающего в нем поршня 2 с уплотнениями 3, встроенного в поршень регенератора 4.

Регенератор 4 соединяет холодную полость 5 с полостями клапанов высокого 6 и низкого 7 давлений. На головке цилиндра

1 расположен теплообменник нагрузки 8. Корпус цилиндра снабжен окнами 9 и 10 впуска и выпуска газа. 30

С теплой стороны поршня 2 находится демпферная полость 11, соединенная через дроссель 12 с буферной емкостью 13, в которой находится теплообменник ." 4, служащий для отвода тепла сжатия газа. Клапаны

6 и 7 жестко соединены штоком 15, который снабжен штифтом 16, проходящим сквозь поршень 2 между уплотнениями 3 и размещенным между упорами 17 и 18 на цилиндре.

Упоры 17 и 18 расположены один от друго-4О го на расстоянии, обеспечивающем переключение клапанов 6 и 7 при заданных положениях поршня 2.

Микроохладитель работает следующим об» разом.

При нахождении поршня 2 в верхней мертвой точке газ высокого давления через окно 9 и открытый клапан 6 поступает в регенератор 4. При этом клапаны выпуска 7 удерживаются закрытыми разностью давлений, действующих на их стороны. Через шток 15 клапаны выпус ка 7 удер жив ают открыты м клапан впуска 6 в течение всего такта впуска. Газ высокого давления, пройдя через регенератор 4, поступает в холодную полость

5, заполняет ее и перемешает поршень 2, увеличивая объем холодной полости. При этом происходит сжатие газа в демпферной полости 11, из которой газ через дроссель

12 протекает в буферную емкость 13, где поддерживается среднее давление, относительно давлений впуска и выпуска raaa.

Гж, находящийся в буферной емкости 13 и нагревшийся при сжатии в демпферной полости 11, охлаждается посредством теплооб менника 14. В процессе работы микроохладителя штифт 16 вместе с поршнем 2 перемещается между упорами 17 и 18.

При подходе поршня 2 к нижней мертвой точке штифт 16 вступает во взаимодействие с упором 18. Происходит переключение клапанов: клапан впуска 6 закрывается, а клапаны выпуска 7 открываются. Происходит выпуск газа из холодной полости 5 через регенератор 4 в линию низкого давления.

В холодной полости 5 устанавливается низкое давление. Удержание клапанов 6 и 7 в данном положении происходит за счет разности давлений по сторонам клапана впуска 6.

Газ из буферной емкости 13 перетекает в демпферную полость 11, воздействует на поршень 2 и перемешает его в обратном направлении.

При подходе поршня 2 к верхней мертвой точке штифт 16 взаимодействует с другим упором 17 и переключает клапаны: открывается клапан впуска 6, клапаны выпуска 7 закрываются.

В дальнейшем цикл повторяется. Если перед подходом поршня 2 к мертвым точкам перекрывать уплотнением 3 окна впуска 9 отсечка" впуска (или окна выпуска

10 — "отсечка выпуска), то термодинамическая эффективность микроохладителя увеличивается (фиг. 3 и 4).

Основным преимушеством изобретения является повышение надежности микроохладителя за счет упрощения конструкции. Применение "отсечки на впуске и выпуске позволяет увеличить КПД микроохладителя и сократить расход энергии, требушейся на осуществление рабочего процесса.

Формула изобретения

1. Микроохладитель свободнопоршневого типа, содержащий цилиндр с поршнем, име ющим уплотнение, отверстия впуска и выпуска газа и соответствующие клапаны, связанные с приводным штоком, о т л и ч а юшийся тем, что, с .целью упрощения конструкции и повышения надежности, отверстия впуска и выпуска выполнены в виде окон, расположенных к стенке цилиндра, а приводной шток снабжен штифтом, взаимодействующим с упорами, размещенными на наружной стенке цилиндра.

55147 9

2. Микроохладитель по п. 1, о т л и ч аю ш и и с я тем, что, с целью повышения термодинамической эффективности путем уменьшения удельного расхода газа, уплотнение на части хода выполнено с перекрытием окон впуска и выпуска газа.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР № 165754 М. Кл. F 25 В 9/00, 1 963.

2. Патент США № 3321926 класс 62-6, опубл. 1967.

551479

18

1Z

Составитель В. Белов

Редактор 3. АфанасьеваТехред H. Андрейцук Корректор И. Гоксич

Заказ 110/20 Тираж 707 Подписное

ЫНИИПК Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

1б