CN2509530Y - 用氮、空气作工质的双缸气体制冷机 - Google Patents
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Abstract
用氮、空气作工质的双缸气体制冷机,包括压缩腔、气缸、活塞、冷却器、内管、推移活塞、膨胀气缸,其特征在于:气体制冷机还设有再生换热器,所述的压缩腔、气缸、活塞、冷却器、推移活塞、膨胀气缸采用两组,在两个膨胀气缸之间连接再生换热器,既可在－150℃左右的温度区间工作,具有最佳热力完善度的制冷效果,同时具有结构简单、工作可靠、无噪声、特别是对环境不会产生污染,填补了市场短缺的制冷温度－150℃左右制冷机。
Description
一、技术领域：
本实用新型涉及一种低温制冷设备，特别是公开一种用氮、空气作工质的双缸气体制冷机，应用于冷藏和空调。
二、背景技术：
目前，用氢、氦作工质的低温气体制冷机，工作区域都在77K(-196℃)，在要求120K(-153℃)的区间工作，都采用由甲烷和其它碳氢化合物为主配制而成的混合工质，采用多级分凝来达到制冷的目的，由于采用多元混合，多级分凝，存在着结构复杂、生产成本高，易造成重大事故和污染环境的明显缺陷。
三、发明内容：
本实用新型公开一种用氮、空气作工质的双缸气体制冷机，对现有技术制冷机加以改进，提供一种使用无公害工质(如氮、空气)，利用回热气体制冷，具有最佳热力完善度的制冷机。
本实用新型的技术方案是：一种用氮、空气作工质的双缸气体制冷机，包括压缩腔、气缸、活塞、冷却器、内管推移活塞、膨胀气缸，其特征在于：气体制冷机还设有再生换热器，所述的压缩腔、气缸、活塞、冷却器、推移活塞、膨胀气缸采用两组，在两个膨胀气缸之间连接再生换热器，其连接关系是压缩腔连接气缸与活塞，活塞在气缸内，气缸的上端设置冷却器，冷却器上方再连接内管和膨胀气缸，膨胀气缸内设置推移活塞，另外一组也是对称地采用相同连接的压缩腔、气缸、活塞、冷却器、内管、膨胀气缸、推移活塞，在膨胀气缸和之间连接再生换热器。
本实用新型的工作过程从热力特性曲线的过程知道，每组的气缸和活塞开始等温压缩，然后有一小段等压推动气体到膨胀气缸上部，由于再生换热器的作用，在气缸中随着曲轴转动某一转角时，压力、体积、温度(P、V、T)都不变，因此实现如下热力图形：(见附图2)
如果T2非常接近T3，T5非常接近T6，因此工作过程类似二个等温过程、二个等容过程循环，但是也可以T3非常接近T4，T6非常接近T1，因此可得到类似二个等温过程、二个等压过程循环，这两者都相当于逆向卡诺循环，在本实用新型结构中都能实现。
本实用新型用氮、空气作工质的双缸气体制冷机的明显优点在于：既可在-150℃左右的温度区间工作，经过适当的结构改进，也可在环境温度区间工作，当采用不同工质时，在系统内也可得到具有相变过程制冷，由于在本实用新型在压缩过程和膨胀过程都十分接近等温过程，且相互之间并不始终串通，因此，具有最佳热力完善度的制冷效果，同时具有结构简单、工作可靠、无噪声、特别是对环境不会产生污染，填补了市场上短缺的制冷温度-150℃左右气体制冷机。
四、附图说明：
附图1为本实用新型的结构示意图；
附图2为本实用新型气缸热力特性曲线图形；
附图1中，1-压缩腔，2-气缸，3-活塞，4-冷却器，5-内管，6-缓冲器，7-推移活塞，8-条形再生器，9-膨胀气缸，10-再生换热器，11-膨胀气缸，12-条形再生器，13-推移活塞，14-缓冲器，15-内管，16-冷却器，17-活塞，18-气缸，19-压缩腔；
五、具体实施方式：
以下结合附图对本实用新型作进一步描述：
根据附图，本实用新型实现一种用氮、空气作工质的双缸气体制冷机，包括压缩腔、气缸、活塞、冷却器、内管推移活塞、膨胀气缸，其特征在于：还设有再生换热器，所述的压缩腔、气缸、活塞、冷却器、推移活塞、膨胀气缸采用两组，在两个膨胀气缸之间连接再生换热器，其连接关系是压缩腔(1)连接气缸(2)与活塞(3)，活塞(3)在气缸(2)内，气缸(2)的上端设置冷却器(4)，冷却器(4)上方再连接内管(5)和膨胀气缸(9)，膨胀气缸(9)内设置推移活塞(7)，另外一组也是对称地采用相同连接的压缩腔(19)、气缸(18)、活塞(17)、冷却器(16)、内管(15)、膨胀气缸(11)、推移活塞(13)，在膨胀气缸(9)和(11)之间连接再生换热器(10)；在推移活塞(7)、(13)或者膨胀气缸(9)、(11)内设有条形再生器(8)、(12)，这有利于保持膨胀气缸的洁净；在膨胀气缸(9)、(11)的底部设置缓冲器(6)、(14)，缓冲器(6)、(14)与推移活塞(7)、(13)接触端面磁极性极性相同。这可避免推移活塞下行时可能撞击膨胀气缸底部，因此缓冲器是一种保护装置；双缸气体制冷机的工质是氮、空气，也可以是其它制冷工质。本实用新型工作过程是：压缩腔(1)和压缩腔(19)起动后，活塞(3)和(17)一上一下同时工作，为叙述方便，由气缸(2)内的活塞(3)向上运动，压缩气体，使气体压力上升，此时膨胀气缸(9)中压力较低，使气体通过冷却器(4)被冷却，由内管(5)流向膨胀气缸(9)，并推动推移活塞(7)向上运动，当活塞(3)继续向上运动，气体压力继续升高，推移活塞(7)也继续向上，最后气体进入推移活塞(7)上部，压力增大，迫使再生换热器(10)的阀门打开或突破再生换热器(10)上的微孔，一部份进入再生换热器(10)，另一部份留在膨胀气缸(9)内的推移活塞(7)上部，同时温度降低，然后，推移活塞(7)继续上升，直到上死点，此时，膨胀气缸(9)内的空气绝大部份进入再生换热器(10)；与活塞(3)向上运动的同时，活塞(17)向下运动到达下死点，并从再生换热器(10)中吸入气体，由于气体进入气缸(18)很快，使膨胀气缸(11)上部气体过度膨胀，因此推移活塞(13)暂时停留在上部，直至推移活塞(13)两端压力相等，推移活塞(13)才随着自重作慢慢下行直到下死点，而此时气缸(18)内的活塞(17)已通过下死点往上运动，并向膨胀气缸(11)下面部份充气，此时膨胀气缸(11)中压力较低，使气体通过冷却器(16)被冷却，由内管(15)流向膨胀气缸(11)，并推动推移活塞(13)向上运动，实现了等温压缩，当活塞(17)继续向上运动，气体压力继续升高，推移活塞(13)也继续向上，最后气体进入推移活塞(13)上部压力增大，迫使再生换热器(10)的阀门打开或突破再生换热器(10)上的微孔，一部份进入再生换热器(10)，另一部份留在膨胀气缸(11)内的推移活塞(13)上部，同时温度降低，然后，推移活塞(13)继续上升，直到上死点，与此同时，活塞(3)向下运动，到达下死点，活塞(3)和活塞(17)重复上述运动，周而复始，从而达到制冷的目的。
Claims (4)
1、一种用氮、空气作工质的双缸气体制冷机，包括压缩腔、气缸、活塞、冷却器、内管，推移活塞、膨胀气缸，其特征在于：气体制冷机还设有再生换热器，所述的压缩腔、气缸、活塞、冷却器、推移活塞、膨胀气缸采用两组，在两个膨胀气缸之间连接再生换热器，其连接关系是压缩腔(1)连接气缸(2)与活塞(3)，活塞(3)在气缸(2)内，气缸(2)的上端设置冷却器(4)，冷却器(4)上方再连接内管(5)和膨胀气缸(9)，膨胀气缸(9)内设置推移活塞(7)，另外一组也是对称地采用相同连接的压缩腔(19)、气缸(18)、活塞(17)、冷却器(16)、内管(15)、膨胀气缸(11)、推移活塞(13)，在膨胀气缸(9)和(11)之间连接再生换热器(10)。
2、根据权利要求1所述的用氮、空气作工质的双缸气体制冷机，其特征在于：在推移活塞(7)、(13)或者膨胀气缸(9)、(11)内设有条形再生器(8)、(12)。
3、根据权利要求1或2所述的用氮、空气作工质的双缸气体制冷机，其特征在于在膨胀气缸(9)、(11)的底部设置缓冲器(6)、(14)，缓冲器(6)、(14)与推移活塞(7)、(13)接触端面的磁极极性相同。
4、根据权利要求3所述的用氮、空气作工质的双缸气体制冷机，其特征在于：双缸气体制冷机的工质是氮、空气。
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Publications (1)
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Cited By (2)
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| CN102809253A (zh) * | 2011-05-31 | 2012-12-05 | 郑州大学 | 两相流膨胀机 |
| CN110379569A (zh) * | 2019-08-05 | 2019-10-25 | 杭州铭铄机电科技有限公司 | 一种利用空气热胀冷缩原理的电缆制作设备 |
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2001
- 2001-06-05 CN CN 01245749 patent/CN2509530Y/zh not_active Expired - Fee Related
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| CN102809253A (zh) * | 2011-05-31 | 2012-12-05 | 郑州大学 | 两相流膨胀机 |
| CN102809253B (zh) * | 2011-05-31 | 2015-06-24 | 郑州大学 | 两相流膨胀机 |
| CN110379569A (zh) * | 2019-08-05 | 2019-10-25 | 杭州铭铄机电科技有限公司 | 一种利用空气热胀冷缩原理的电缆制作设备 |
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