Свободнопоршневой микроохладитель

Свободнопоршневой микроохладитель

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Оп ИСАНИЕ

И 3OSPETE Н ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

< 1918715 (61) Дополнительное к авт.. свид-ву— (22) Заявлено 14.07.80 (21) 2956812/23-06 (51) М. Кл э

F 25 3 9/00 с присоединением заявки №вЂ”

Гесударетаенные кемнтет (23) Приоритет— (53) УДК 621.57. .012 (088.8) Опубликовано 07.04.82. Бюллетень №13

Дата опубликования описания 17.04.82 ло делам нэееретений и еткрмтий (72) Авторы изобретения

В. А. Коротченко и А. В.. Мартыновсфй1т=-----—

t ъ

1../

1 .. „..";" 1

М (71) Заявитель (54) СВОБОДНОПОРШНЕВОЛ МИКРООХЛАДИТЕЛЬ

Изобретение относится к холодильной технике; в частности к криогенной технике, и может быть использова,но в качестве генератора холода в микрокриогенных системах.

Известен свободнопоршневой микроохладитель, содержащий цилиндр, разделенный поршнем на холодную и тепловую рабочие полости, первая из которых связана через газораспределительное устройство с системами всасывания и нагнетания рабочего газа, а вторая — через дроссельное отверстие с буферной полостью 11).

Недостатком известного микроохладителя является низкая холодопроизводительность, что характеризуется индикаторной диаграммой. В процессе наполнения газом холодной полости микроохладителя при достижении давления газа в этой полости уровня давления газа в буферной полости, поршень начинает движение в направлении к теплой полости, и дальнейшее наполнение холодной полости газом происходит при движущемся поршне. Вследствие этого площадь индикаторной диаграммы меньше, чем при наполнении холодной полости при неподвижном поршне. Аналогично, при вы2 пуске газа, когда давление в холодной полости падает до давления в буферной полости, дальнейший выпуск газа происходит при движущемся поршне, что уменьшает площадь индикаторной диаграммы. Кроме того, в известном микроохладителе существенны индикаторные потери из-за перетечек газа через радиальные уплотнения поршня.

Цель изобретения — повышение холодо производительности микроохладителя.

Поставленная цель достигается тем, что поршень со стороны теплой рабочей полости имеет конический срез и сообщенную посредством канала с холодной рабочей полостью цилиндрическую выемку с размещенной т5 в ней заглушкой, имеющей конический торцовой бурт, образующий с коническим обрезом поршня кольцевую полость, в которую помещен уплотнительный элемент.

На фиг. 1 изображен микроохладитель, продольный разрез; на фиг. 2 — форма замго ка уплотнительного элемента; на фиг. 3— индикаторная диаграмма микроохладителя.

Свободнопоршневой микроохладитель содержит цилиндр 1, разделенный поршнем 2 на холодную 3 и теплую 4 рабочие полости.

918715

Формула изобретения

Теплая рабочая полость 4 связана с буферной. полостью 5 через дроссельное отверстие

6, а холодная полость 3 — через окно 7 впуска и выпуска газа и гидрораспределительное устройство 8 с системами всасывания и нагнетания рабочего газа.

Поршень 2 со стороны теплой рабочей полости 4 имеет конический срез 9 и сообщенную посредством канала 10 с холодной рабочей полостью 3 цилиндрическую выемку 11 с размещенной в ней заглушкой 12, имеющей конический торцовой бурт 13, об- 1р разующий кольцевую полость с, коническим срезом 9 поршня 2 кольцевую полость, в которую помещен уплотнительный элемент 14.

Поршень 2 имеет встроенный в него регенератор 15. Заглушка 12 связана с поршнем 2 подвижно посредством винта 16 и пружины 17.

Работа свободнопоршневого микроохладителя осуществляется следующим образом.

Цикл начинается когда поршень 2 находится в нижней мертвой точке. Объем и давление Р„в холодной рабочей полости 3 минимальны, а объем и давление Рб в теплой рабочей полости 4 максимальны. Разность давлений в холодной рабочей полости

3 и в теплой рабочей полости 4 вызывает сжатие заглушки 12 и поршня 2 в осевом направлении, а на поверхности цилиндра 1 в зоне уплотнения возникают контактные давления.

Газораспределительное устройство 8 подключает холодную рабочую полость 3 к системе нагнетания рабочего газа. Происходит процесс впуска газа и повышение давления в полости 3 при неподвижном поршне 2 (процесс аб на диаграмме).

Контактные давления на поверхности цилиндра 1 и уплотнительного элемента 14 вы- 3j зывают силу трения, обеспечивающую неподвижность .поршня 2 относительно цилиндра

1 при возрастании давления в холодной рабочей полости 3 выше Р . Вместе с тем рост давления в цилиндрической выемке 11 обеспечивает рост усилия, стремящегося расаю тянуть заглушку 12 и поршень 2 в осевом направлении, уменьшает контактное давление на уплотнительные поверхности. Когда движущее усилие от перепада давлений в холодной и теплой полостях превысит силу аз трения, поршень 2 начинает движение в сторону теплой рабочей полости 4 (на диаграмме процесс бв) . При этом давление в холодной рабочей полости 3 увеличивается до (4 максимального Р, а в теплой рабочей полости 4 газ сжимается и переталкивается в буферную полость 5 (процесс наполнения вс на диаграмме).

В конце процесса наполнения поршень 2 приходит в верхнюю мертвую точку, в которой объем теплой рабочей полости 4 минимален, газораспределительное устройство

8 сообщает холодную рабочую полость 3 с системой всасывания (идет процесс выпуска газа при неподвижном поршне cd). Давление в холодной рабочей полости 3 и цилиндрической выемке 11 падает ниже Р .

При достижении давления в этой полости значения Рн поршень начинает передвигаться под деиствием натекания газа буферной полости 5. Давление в холодной рабочей полости 3 падает до минимального P (процесс de). н

Далее происходит процесс выталкивания газа из холодной рабочей полости 3 (процесс еа). Поршень проходит в нижнюю мертвую точку и цикл повторяется.

Использование изобретения позволяет увеличить холодопроизводительносФь микроохладителя за счет уменьшения индикаторных потерь и увеличения площади индикаторной диаграммы путем задержания поршня в процессе впуска и выпуска газа.

Свободнопоршневой микроохладитель, содержащий цилиндр, разделенный поршнем на холодную и теплую рабочие полости, первая из которых связана через газораспределительное устройство с системами всасывания и нагнетания рабочего газа, а втораячерез дроссельное отверстие с буферной полостью, отличающийся тем, что, с целью повышения холодопроизводительности, поршень со стороны теплой рабочей полости имеет конический срез и сообщенную посредством канала е холодной полостью цилиндрическую выемку с размещенной в ней заглушкой, имеющей конический торцовой бурт, образующий с коническим срезом поршня кольцевую полость, в которую помещен уплотнительный элемент.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

l. Патент США № 3620029, кл. 62-6, опублик. 1971.

У 1Е дМ r1

Рф

%&

Составитель Е. Семенова .

Редактор Т. Киселева Техред А. Бойкас Корректор В. Синицкая

Заказ 2110 20 Тираж 542 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и оч крытий

113035, Москва, )К вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4