RU2056599C1

RU2056599C1 - Pulsating-pressure refrigerating machine

Info

Publication number: RU2056599C1
Application number: RU94006613A
Authority: RU
Inventors: Борис Григорьевич Кузнецов; Андрей Борисович Кузнецов; Александр Владимирович Гурьянов
Original assignee: Борис Григорьевич Кузнецов; Андрей Борисович Кузнецов; Александр Владимирович Гурьянов
Priority date: 1994-02-22
Filing date: 1994-02-22
Publication date: 1996-03-20

Abstract

FIELD: refrigeration engineering, air and helium systems. SUBSTANCE: single-and double- stage modifications of double-flow pulsating-pressure refrigerating machines have been developed on the basis of mechanical working gas pressure pulsation generator 1 (double-space rotor-type machine). Working spaces 2 and 12 of mechanical generator 1 connected, respectively, to pulsating tubes 4 and 13 are formed between central rotor 8 in the form of offset cylinder and two peripheral rotors 10 and 11 with their sectional area looking as curvilinear convex figure each of whose similar sections being described by set of two equations in parametric form. Regenerator of one of gas flows in double-stage modification (as distinct from single-stage machine) is built up of two parts with heat exchanger placed inbetween for gas flow loading to form double-flow regenerating heat-transfer apparatus. EFFECT: improved operating reliability, saved space, reduced temperature level for producing cold up to cryogenic stage. 3 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к холодильной технике, а более конкретно к пульсационным машинам для получения холода, которые находят широкое применение, особенно в криогенной технике, и может быть использовано и в других областях техники, где требуются надежные и эффективные источники холода, характеризующиеся достаточной простотой изготовления. The invention relates to refrigeration, and more particularly to pulsating machines for producing cold, which are widely used, especially in cryogenic technology, and can be used in other areas of technology where reliable and efficient sources of cold are required, characterized by sufficient ease of manufacture.

Известна пульсационная машина, содержащая генератор пульсации давления газа с рабочей полостью и пульсационные трубы, соединенные с указанной полостью (патент США N 3653225, кл. 62-88, 1972). В системе с несколькими пульсационными трубами использован генератор пульсации давления газа струйного типа, а сами трубы работают по принципу охлаждения газа путем его расширения в постоянном объеме с приводом энергии в виде тепла. Known pulsating machine containing a gas pressure pulsation generator with a working cavity and pulsation pipes connected to the specified cavity (US patent N 3653225, CL 62-88, 1972). In a system with several pulsation pipes, a jet-type gas pressure pulsation generator is used, and the pipes themselves operate on the principle of cooling the gas by expanding it in a constant volume with an energy drive in the form of heat.

Описанная система характеризуется низким КПД вследствие высоких энергетических затрат на предварительное сжатие, а также значительными гидравлическими потерями струйных устройств и некомпактностью из-за необходимости применения труб большой протяженности. The described system is characterized by low efficiency due to the high energy costs of pre-compression, as well as significant hydraulic losses of jet devices and non-compactness due to the need to use long pipes.

Более совершенными являются пульсационные машины с механическим генератором пульсации давления газа. More perfect are pulsating machines with a mechanical gas pressure pulsation generator.

Известна пульсационная машина, содержащая механический генератор пульсации давления газа с рабочей полостью и пульсационную трубу, сообщенную с указанной полостью через соединенные последовательно по газовому потоку холодильник, регенератор и теплообменник нагрузки (Известия высших учебных заведений, Машиностроение, 1986, N 10, с. 51-53). Known pulsating machine containing a mechanical generator of a pulsating gas pressure with a working cavity and a pulsating pipe in communication with the specified cavity through a refrigerator, a regenerator and a heat exchanger connected in series through a gas stream (Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii, Mashinostroyeniye, 1986, N 10, p. 51- 53).

В указанной машине генератором пульсации давления газа служит поршневой детендер-компрессор, что предопределяет недостаточную надежность его вследствие несовершенства поршневых уплотнений, применяемых в машинах такого типа. Кроме того, для подобной машины требуется громоздкий привод с кривошипно-шатунным механизмом, что не позволяет выполнить пульсационную холодильную машину компактной. In the specified machine, the piston expander-compressor serves as a gas pressure pulsation generator, which predetermines its insufficient reliability due to the imperfection of the piston seals used in machines of this type. In addition, such a machine requires a bulky drive with a crank mechanism, which does not allow the pulsating chiller to be compact.

Последняя из описанных пульсационных холодильных систем выбрана в качестве прототипа. The last of the described pulsation refrigeration systems is selected as a prototype.

Задача, на решение которой направлено изобретение, создание малогабаритной пульсационной машины с высокой холодопроизводительностью. The problem to which the invention is directed, the creation of a small-sized pulsating machine with high cooling capacity.

Технический результат, обеспечиваемый изобретением, повышение эксплуатационной надежности и компактности. The technical result provided by the invention, increasing operational reliability and compactness.

Данный технический результат, обеспечиваемый изобретением, достигается тем, что в пульсационной холодильной машине, содержащей механический генератор пульсации давления газа с рабочей полостью и пульсационную трубу, сообщенную с указанной полостью через соединенные последовательно по газовому потоку холодильник, регенератор и теплообменник нагрузки, механический генератор пульсации давления газа выполнен роторным с центральным ведущим ротором в форме цилиндра, установленного на валу с эксцентриситетом, и двумя периферийными ведомыми роторами, каждый из которых имеет в поперечном сечении форму криволинейной фигуры, симметричной относительно двух взаимно перпендикулярных осей и состоящей из четырех одинаковых выпуклых участков, причем между роторами образована дополнительная рабочая полость, соединенная с аналогичной пульсационной трубой через установленные по второму газовому потоку холодильник, регенератор и теплообменник нагрузки. This technical result provided by the invention is achieved by the fact that in a pulsating refrigeration machine containing a mechanical generator of gas pressure pulsation with a working cavity and a pulsating pipe connected to the specified cavity through a refrigerator, a regenerator and a heat exchanger connected in series through the gas flow, a mechanical pressure pulsation generator the gas is made rotary with a central driving rotor in the form of a cylinder mounted on a shaft with an eccentricity, and two peripheral slaves rotors, each of which in cross section has the shape of a curvilinear figure symmetrical about two mutually perpendicular axes and consisting of four identical convex sections, and between the rotors an additional working cavity is formed, connected to a similar pulsation pipe through a refrigerator and regenerator installed along the second gas stream and heat exchanger load.

Тот же технический результат достигнут в машине, характеризующейся вышеупомянутой совокупностью признаков, и тем, что роторы установлены с возможностью вращения в одинаковом направлении при угловой скорости вращения центрального ротора, в два раза большей угловой скорости вращения периферийных роторов, при этом каждый из четырех одинаковых участков криволинейной фигуры описан системой уравнений в параметрическом виде x=cos

a

(1) y=sin

b

(2) при Φ 0-90^о; a L r; b L + r, где Φ параметр системы уравнений угол поворота периферийного ротора относительно оси, проходящей через центры вращения роторов;
L расстояние между осями (центрами вращения) центрального и периферийного роторов;
R радиус цилиндра центрального ротора;
r эксцентриситет цилиндра центрального ротора.The same technical result was achieved in a machine characterized by the aforementioned set of features, and in that the rotors are mounted to rotate in the same direction at an angular speed of rotation of the central rotor, twice the angular speed of rotation of the peripheral rotors, while each of the four identical sections is curved the figures are described by a system of equations in the parametric form x = cos

a

(1) y = sin

b

(2) at Φ 0-90 ^о ; a L r; b L + r, where Φ is the parameter of the system of equations, the angle of rotation of the peripheral rotor relative to the axis passing through the centers of rotation of the rotors;
L is the distance between the axes (centers of rotation) of the central and peripheral rotors;
R is the radius of the cylinder of the Central rotor;
r the eccentricity of the cylinder of the Central rotor.

Дополнительный технический результат, обеспечиваемый изобретением, (получение холода на более низком температурном уровне) достигается тем, что в пульсационной холодильной машине, характеризующейся вышеизложенной совокупностью признаков, регенератор одного из газовых потоков выполнен двухступенчатым и между указанными ступенями установлен теплообменник нагрузки второго газового потока с образованием двухпоточного рекуперативного теплообменного аппарата. An additional technical result provided by the invention (obtaining cold at a lower temperature level) is achieved by the fact that in a pulsating refrigeration machine characterized by the above set of features, the regenerator of one of the gas flows is made two-stage and a heat exchanger of the load of the second gas stream is established between these steps with the formation of a two-stream recuperative heat exchanger.

На фиг. 1 изображена пульсационная холодильная машина, продольный вертикальный разрез; на фиг. 2 та же машина, вид сверху в разрезе А-А на фиг. 1 (продольный горизонтальный разрез); на фиг. 3 показан разрез Б-Б на фиг. 1 (поперечный разрез по роторам механического генератора пульсации давления газа); на фиг. 4 разрез В-В на фиг. 1 (поперечный разрез по шестерням механизма синхронизации направления и скорости вращения роторов); на фиг. 5 вариант пульсационной холодильной машины с двухступенчатым регенератором и рекуперативным теплообменным аппаратом (продольный вертикальный разрез). In FIG. 1 shows a pulsating refrigeration machine, a longitudinal vertical section; in FIG. 2 is the same machine, a top view in section AA in FIG. 1 (longitudinal horizontal section); in FIG. 3 shows a section BB in FIG. 1 (cross section along the rotors of a mechanical generator of gas pressure pulsation); in FIG. 4, section BB in FIG. 1 (cross section through the gears of the synchronization mechanism of the direction and speed of rotation of the rotors); in FIG. 5 variant of a pulsating refrigeration machine with a two-stage regenerator and a regenerative heat exchanger (longitudinal vertical section).

Пульсационная холодильная машина содержит механический генератор 1 пульсации давления газа (фиг. 1, 2 и 3) с рабочей полостью 2 (в корпусе 3 механического генератора 1) и пульсационную трубу 4, сообщенную с рабочей полостью 2 через соединенные последовательно по газовому потоку холодильник 5, регенератор 6 и теплообменник 7 нагрузки. Механический генератор 1 пульсации давления газа выполнен роторным с центральным ведущим ротором 8 в форме цилиндра, установленного на валу 9 с эксцентриситетом (r), и двумя периферийными ведомыми роторами 10, 11, каждый из которых имеет в поперечном сечении форму криволинейной фигуры (г-д-е), причем между роторами 8, 10, 11 и внутренней поверхностью корпуса 3 в его нижней части образована дополнительная рабочая полость 12 (фиг. 1 и 3), соединенная с аналогичной пульсационной трубой 13 через установленные по второму газовому потоку холодильник 14, регенератор 15 и теплообменник 16 нагрузки. Кроме того, роторы 8, 10, 11 (фиг. 3) установлены с возможностью вращения в одинаковом направлении при угловой скорости ω вращения центрального 8 ротора, в два раза превышающей скорость вращения каждого из периферийных 10, 11 роторов, и каждый из четырех одинаковых выпуклых участков упомянутой криволинейной фигуры описан системой из двух уравнений в параметрическом виде: x=cos

a

(1) y= sin

b

(2) при Φ 0-90^о; a L r; b L + r, где L расстояние между осями (центрами вращения) центрального 8 и периферийных 10, 11 роторов (каждого из них);
r эксцентриситет цилиндра центрального ротора 8 относительно оси вращения;
Φ- параметр системы уравнений угол поворота периферийного ротора 10 (или 11) относительно горизонтальной оси, проходящей через центры вращения роторов 8, 10, 11. При построении криволинейной фигуры, состоящей из одинаковых участков (г-д-е), описываемых вышеприведенными зависимостями (1), (2), нужно иметь ввиду отличие угла Φ от угла α являющегося углом радиус-вектора точки д с координатами х, y.The pulsation refrigeration machine contains a mechanical generator 1 of gas pressure pulsation (Fig. 1, 2 and 3) with a working cavity 2 (in the housing 3 of the mechanical generator 1) and a pulsating pipe 4 connected to the working cavity 2 through a refrigerator 5 connected in series through the gas stream, regenerator 6 and heat exchanger 7 load. The mechanical generator 1 of the gas pressure pulsation is made rotary with a central driving rotor 8 in the form of a cylinder mounted on a shaft 9 with an eccentricity (r), and two peripheral driven

rotors

10, 11, each of which has a cross-sectional shape in cross section (gd -f), moreover, between the

rotors

8, 10, 11 and the inner surface of the housing 3 in its lower part an additional working cavity 12 is formed (Figs. 1 and 3), connected to a similar pulsation pipe 13 through a refrigerator 14 installed by the second gas stream, regene Rathore 15 and load heat exchanger 16. In addition, the

rotors

8, 10, 11 (Fig. 3) are mounted for rotation in the same direction at an angular speed ω of rotation of the central 8 rotor, twice the speed of rotation of each of the peripheral 10, 11 rotors, and each of four identical convex sections of the mentioned curvilinear figure is described by a system of two equations in a parametric form: x = cos

a

(1) y = sin

b

(2) at Φ 0-90 ^о ; a L r; b L + r, where L is the distance between the axes (centers of rotation) of the central 8 and peripheral 10, 11 rotors (each of them);
r the eccentricity of the cylinder of the Central rotor 8 relative to the axis of rotation;
Φ is the parameter of the system of equations, the angle of rotation of the peripheral rotor 10 (or 11) relative to the horizontal axis passing through the centers of rotation of the

rotors

8, 10, 11. When constructing a curvilinear figure consisting of the same sections (gd), described by the above dependences ( 1), (2), it is necessary to keep in mind the difference between the angle Φ and the angle α, which is the angle of the radius vector of the point d with coordinates x, y.

Характеризуя примеры выполнения холодильной машины согласно изобретению, обратимся к фиг. 5. Изображенная на ней схематически модификация пульсационной холодильной машины содержит установленный по ходу одного из газовых потоков (например, первого) регенератор 17, который выполнен двухступенчатым, и между его ступенями 18 (первой) и 19 (второй) установлен теплообменник 20 нагрузки второго газового потока с образованием двухпоточного рекуперативного теплообменного аппарата 21. При одном из возможных вариантов выполнения такого аппарата (приведенного схематически на фиг. 5) внутренняя полость теплообменника 20 нагрузки, сообщенная с трубой 13 регенератора 15, установленного по ходу второго газового потока, образует межтрубное пространство 22 трубчатой поверхности рекуперативного теплообменного аппарата 21, а ограничивающий это межтрубное пространство наружный кожух 23, служащий корпусом теплообменника 20 нагрузки, является одновременно корпусом рекуперативного теплообменного аппарата 21. При этом теплообменник 24 нагрузки первого газового потока установлен между второй ступенью 19 регенератора 17 и трубой 25 первого газового потока. Каждая из труб 4, 13 имеет расширенный участок 26, зауженный участок 27 и ресивер 28. Describing examples of the implementation of the refrigeration machine according to the invention, we turn to FIG. 5. The modification of a pulsating refrigeration machine depicted on it schematically comprises a regenerator 17 installed along one of the gas flows (for example, the first), which is made in two stages, and a heat exchanger 20 for loading the second gas stream is installed between its stages 18 (first) and 19 (second) with the formation of a double-flow recuperative heat exchanger 21. With one of the possible embodiments of such an apparatus (shown schematically in FIG. 5), the internal cavity of the heat exchanger 20, in communication with the pipe 13 of the regenerator 15, installed along the second gas stream, forms the annular space 22 of the tubular surface of the recuperative heat exchanger 21, and the outer casing 23 that serves as the casing of the load heat exchanger bounding this annular space is simultaneously the casing of the regenerative heat exchanger 21. In this case, the heat exchanger 24 the load of the first gas stream is installed between the second stage 19 of the regenerator 17 and the pipe 25 of the first gas stream. Each of the pipes 4, 13 has an expanded section 26, a narrowed section 27 and a receiver 28.

Пульсационная холодильная машина снабжена входящим в генератор 1 пульсации давления газа механизмом синхронизации направления и скорости вращения роторов 8, 10, 11, установленных соответственно на валах 9, 29, 30 в подшипниках 31 (преимущественно качения), для которых предусмотрены расточки 32 в корпусе 3. Механизм синхронизации включает в себя установленные на валах 9, 29, 30 зубчатые колеса 33, 34, 35 соответственно (фиг. 4), а также находящиеся с ними в зацеплении промежуточные шестерни 36, 37. Последние, установленные на осях в корпусе 3, позволяют обеспечить вращение в одинаковом направлении роторов 8, 10, 11, а зубчатые колеса 33, 34, 35 за счет соответствующего передаточного отношения обеспечивают вращение центрального 8 ротора с угловой скоростью ω в два раза большей скорости вращения роторов 10, 11. Таким образом, угловая скорость вращения каждого из периферийных роторов 10, 11 составляет ω /2. The pulsation chiller is equipped with a mechanism for synchronizing the direction and speed of rotation of the rotors 8, 10, 11, which is included in the generator 1 of the gas pressure pulsation, mounted on the shafts 9, 29, 30 in bearings 31 (mainly rolling), for which bores 32 are provided in the housing 3. The synchronization mechanism includes the gears 33, 34, 35 mounted on the shafts 9, 29, 30, respectively (Fig. 4), as well as the intermediate gears 36, 37 that are engaged with them. The latter, mounted on the axes in the housing 3, allow providing rotation in the same direction of the rotors 8, 10, 11, and gears 33, 34, 35 due to the corresponding gear ratio provide rotation of the central 8 rotor with an angular velocity ω twice the speed of rotation of the rotors 10, 11. Thus, the angular speed the rotation of each of the peripheral rotors 10, 11 is ω / 2.

Роторы 8, 10, 11 формируют замкнутые рабочие полости 2 (основную) и 12 (дополнительную) между своими наружными поверхностями и внутренней поверхностью корпуса 3 механического генератора 1 пульсации давления газа. Внутренняя поверхность корпуса 3 образована выполненными в нем тремя сообщающимися между собой цилиндрическими выемками различных диаметров с осями, взаимно параллельными и совпадающими с осями вращения соответствующих роторов 8, 10, 11. При этом замкнутость рабочих полостей 2, 12 и переменность их объемов обеспечиваются установкой периферийных роторов 10, 11 относительно внутренней поверхности корпуса 3, а переменность объемов достигается вследствие установки центрального цилиндрического ротора 8 с эксцентриситетом относительно его оси вращения. Причем величина объема каждой рабочей полости (2, 12 см. фиг. 1, 3, 5) меняется при вращении роторов 8, 10, 11 в зависимости от угла поворота этих роторов (угол Φ для роторов 10, 11 и угол 2 Φ для ротора 8). Изменение объемов происходит по гармоническому закону со сдвигом фаз в одной из рабочих полостей по отношению к другой на 180^о.The rotors 8, 10, 11 form a closed working cavity 2 (main) and 12 (additional) between their outer surfaces and the inner surface of the housing 3 of the mechanical generator 1 of the gas pressure pulsation. The inner surface of the housing 3 is formed by three cylindrical recesses of various diameters interconnected with axes mutually parallel and coinciding with the rotation axes of the respective rotors 8, 10, 11. Moreover, the closure of the working cavities 2, 12 and the variability of their volumes are ensured by the installation of peripheral rotors 10, 11 relative to the inner surface of the housing 3, and the variability of volumes is achieved due to the installation of the Central cylindrical rotor 8 with an eccentricity relative to its axis in ascheniya. Moreover, the volume of each working cavity (2, 12 cm. Figs. 1, 3, 5) changes when the rotors 8, 10, 11 rotate, depending on the angle of rotation of these rotors (angle Φ for rotors 10, 11 and angle 2 Φ for rotor 8). The change in volumes occurs according to a harmonic law with a phase shift in one of the working cavities relative to the other by 180 ^° .

Пульсационная холодильная машина работает следующим образом. Pulsation refrigeration machine operates as follows.

Рабочий процесс машины можно условно разделить на четыре фазы, плавно переходящие из одной в другую. The working process of the machine can be divided into four phases, smoothly transitioning from one to another.

I фаза. Сжатие рабочего газа. В этой фазе рабочая полость 2 (фиг. 1) меняет свой объем от максимального до промежуточного значения. Рабочий газ в замкнутом объеме, образуемом рабочей полостью 2 и внутренними полостями холодильника 5, регенератора 6, теплообменника 7 нагрузки и пульсационной трубы 4, сжимается с повышением давления и температуры. При этом часть газа из рабочей полости 2 проталкивается в теплообменные аппараты 5, 6, 7 и в расширенный участок 26 трубы 4, имеющий больший диаметр поперечного сечения. Вследствие заужения трубы 4 на участке 27 значительная часть газа не успевает за период его сжатия перетечь в зону ресивера 28. В этот период происходит отвод тепла сжатия газа в холодильнике 5 с понижением температуры газа. I phase. Compression of the working gas. In this phase, the working cavity 2 (Fig. 1) changes its volume from a maximum to an intermediate value. The working gas in a closed volume formed by the working cavity 2 and the internal cavities of the refrigerator 5, the regenerator 6, the load heat exchanger 7 and the pulsation pipe 4 is compressed with increasing pressure and temperature. At the same time, part of the gas from the working cavity 2 is pushed into the heat exchangers 5, 6, 7 and into the expanded section 26 of the pipe 4, which has a larger cross-sectional diameter. Due to the narrowing of the pipe 4 in section 27, a significant part of the gas does not have time to flow into the zone of the receiver 28 during the compression period. During this period, the heat of gas compression is removed in the refrigerator 5 with decreasing gas temperature.

II фаза. Наполнение сжатым газом трубы 4 на участке 26. В данной фазе рабочая полость 2 изменяет свой объем от промежуточного значения до минимального. Так как интенсивность уменьшения объема рабочей полости 2 снижается, газ успевает перетечь из зоны 26 трубы 4 в зону ресивера 28. Одновременно имеет место сквозное течение газа через теплообменные аппараты 5, 6, 7 с отводом тепла сжатия в холодильнике 5 внешним теплоносителем (например, водой). II phase. Filling the pipe 4 with compressed gas in section 26. In this phase, the working cavity 2 changes its volume from an intermediate value to a minimum. Since the intensity of decreasing the volume of the working cavity 2 decreases, the gas manages to flow from zone 26 of the pipe 4 to the zone of the receiver 28. At the same time, there is a through flow of gas through heat exchangers 5, 6, 7 with the removal of the compression heat in the refrigerator 5 by an external heat carrier (for example, water )

III фаза. Расширение газа. В течение этой фазы рабочая полость 2 изменяет свой объем от минимального до промежуточного значения. Газ, заполняющий зону 26 трубы 4, расширяется и охлаждается. Движению газа в этот период из ресивера 28 в зону 27 трубы 4 препятствует инерционность столба газа в зоне 27 трубы 4, имеющей здесь зауженное сечение. Инерционность столба газа обусловлена изменением направления движения газа в фазе расширения. III phase. Gas expansion. During this phase, the working cavity 2 changes its volume from a minimum to an intermediate value. The gas filling the zone 26 of the pipe 4 expands and cools. The movement of gas during this period from the receiver 28 into the zone 27 of the pipe 4 is inhibited by the inertia of the gas column in the zone 27 of the pipe 4, which has a narrowed section here. The inertia of the gas column is due to a change in the direction of gas movement in the expansion phase.

IV фаза. Обратное переталкивание расширившегося газа. В этом периоде рабочая полость 2 может менять свой объем от промежуточного до максимального значения. При этом газ из ресивера 28 начинает поступать через участок 27 трубы 4 в зону 26, вытесняя газ, находящийся в этой зоне, в теплообменник 7 нагрузки, регенератор 6 и холодильник 5. При протекании расширившегося холодного газа через теплообменник 7 нагрузки он охлаждает внешний теплоноситель, омывающий наружную поверхность трубок теплообменника 7. Особо следует отметить, что в конце каждой фазы вследствие инерционности столба газа происходит повышение давления в полости 2 в результате натекания в нее дополнительной порции газа. IV phase. Reverse repulsion of expanded gas. In this period, the working cavity 2 can change its volume from intermediate to maximum value. In this case, gas from the receiver 28 begins to flow through the portion 27 of the pipe 4 into zone 26, displacing the gas located in this zone into the load heat exchanger 7, the regenerator 6 and the refrigerator 5. When the expanding cold gas flows through the load heat exchanger 7, it cools the external heat carrier, washing the outer surface of the tubes of the heat exchanger 7. It should be noted that at the end of each phase, due to the inertia of the gas column, an increase in pressure in the cavity 2 occurs as a result of the leakage of an additional portion of gas into it.

Указанные фазы рабочего процесса повторяются циклически в ходе работы пульсационной холодильной машины. При этом последовательность протекания процесса в рассмотренном выше рабочем объеме неизменна и действительна для аналогичного рабочего объема, образуемого рабочей полостью 12 (фиг. 1), внутренними полостями холодильника 14, регенератора 15, теплообменника 16 нагрузки и трубы 13. При этом рабочие процессы, протекающие в первом из указанных рабочих объемов, сдвинуты по времени относительно рабочих процессов во втором из названных рабочих объемов. Время сдвига соответствует времени поворота центрального ротора 8 на угол 180^о.The specified phases of the working process are repeated cyclically during the operation of the pulsating refrigeration machine. The sequence of the process in the above working volume is unchanged and valid for the same working volume formed by the working cavity 12 (Fig. 1), the internal cavities of the refrigerator 14, the regenerator 15, the heat exchanger 16 of the load and the pipe 13. At the same time, the working processes taking place in the first of the indicated working volumes is shifted in time relative to the working processes in the second of the indicated working volumes. The shear time corresponds to the rotation time of the Central rotor 8 at an angle of 180 ^about .

Работа пульсационной холодильной машины с двухступенчатым регенератором 17 (фиг. 5) осуществляется в основном подобно работе холодильной машины с двумя одноступенчатыми аналогичными трубами, изображенной на фиг. 1. Отличие рабочего процесса при наличии в пульсационной холодильной машине двухступенчатого регенератора заключается в том, что к потоку газа на участке между первой 18 и второй 19 ступенями регенератора 17 подводится дополнительное количество холода, вырабатываемого в процессе работы трубы 13. Благодаря этому в системе с двухступенчатым регенератором 17 и двухпоточным рекуперативным аппаратом 21 обеспечивается компенсация тепловых потерь от несовершенства теплообмена в первой ступени 18 регенератора 17. В результате в данном варианте выполнения холодильной пульсационной машины достигается значительное понижение температурного уровня охлаждения. The operation of a pulsating refrigeration machine with a two-stage regenerator 17 (Fig. 5) is carried out mainly similar to the operation of a refrigerating machine with two single-stage similar pipes, shown in FIG. 1. The difference in the working process in the presence of a two-stage regenerator in a pulsating refrigeration machine is that an additional amount of cold generated during the operation of the pipe 13 is supplied to the gas flow in the area between the first 18 and second 19 stages of the regenerator 17. Due to this, in a two-stage system the regenerator 17 and two-flow recuperative apparatus 21 provides compensation for heat loss from imperfections in heat transfer in the first stage 18 of the regenerator 17. As a result, in this embodiment, neniya refrigerating machine pulsation achieved a significant reduction in the temperature of cooling level.

Эффективная работа предлагаемой машины, т.е. ее работа при условии решения поставленных изобретением технических задач, зависит от следующих факторов. Эффективность работы собственно пульсационных труб неоднократно подтверждена в результате ряда научных исследований и экспериментальных проверок. Эффективность работы холодильной машины в целом на базе механического генератора пульсации давления рабочей среды непосредственно связана с эффективностью работы этого генератора, т.е. работы его роторного механизма. Последнее условие выполнимо главным образом в случае выполнения требования точности изготовления элементов роторного механизма, упомянутого выше. Иными словами при изготовлении должно быть выполнено требование минимального отклонения действительного профиля как цилиндрического 8, так и периферийных 10, 11 роторов от профиля теоретического (расчетного). Наибольшие трудности в сравнении с изготовлением цилиндрического ротора 8 возникают при обеспечении минимального отклонения действительного от теоретического профилей периферийных роторов 10, 11. Тем не менее существует возможность достижения минимальной величины указанного отклонения порядка 0,02 мм. Оно обеспечивается при изготовлении на станках с программным управлением: при этом вводится программа, разработанная на базе системы из двух уравнений (1), (2), описывающих двухмерную кривую профиля криволинейной фигуры периферийных роторов 10, 11. The effective operation of the proposed machine, i.e. its work, subject to the solution of the technical problems posed by the invention, depends on the following factors. The efficiency of the actual pulsation pipes has been repeatedly confirmed as a result of a number of scientific studies and experimental tests. The overall performance of the refrigeration machine based on a mechanical generator of pressure pulsation of the working medium is directly related to the efficiency of this generator, i.e. the work of its rotary mechanism. The latter condition is satisfied mainly in the case of fulfilling the accuracy requirements for manufacturing the elements of the rotor mechanism mentioned above. In other words, in the manufacture, the requirement of minimum deviation of the actual profile of both cylindrical 8 and peripheral 10, 11 rotors from the theoretical (calculated) profile must be met. The greatest difficulties in comparison with the manufacture of a cylindrical rotor 8 arise when ensuring a minimum deviation of the actual peripheral rotors 10, 11 from the theoretical profiles. Nevertheless, it is possible to achieve a minimum value of this deviation of the order of 0.02 mm. It is provided when manufacturing on machines with programmed control: this introduces a program developed on the basis of a system of two equations (1), (2) describing a two-dimensional profile curve of a curved shape of peripheral rotors 10, 11.

Корректность указанных зависимостей подтверждена аналитически и графически с последующей проверкой расчетом на ЭВМ. Таким образом, корректной является теоретическая кривая профиля периферийных роторов 10, 11, которая первоначально была получена графическим методом. Он заключался в следующем. На основе заданных параметров упомянутого роторного механизма геометрии и кинематики была построена искомая кривая путем обкатки в двухмерном пространстве (взаимного перемещения) эксцентричной окружности (поперечное сечение цилиндра 8) и концентричной окружности, соответствовавшей поперечному сечению заготовки периферийного ротора 10 и 11. В результате обкатки на плоскости второго из упомянутых кругов был получен искомый профиль периферийного ротора 10 или 11. The correctness of these dependencies is confirmed analytically and graphically with subsequent verification by calculation on a computer. Thus, the theoretical profile curve of the peripheral rotors 10, 11, which was originally obtained by the graphical method, is correct. It was as follows. Based on the specified parameters of the rotor geometry and kinematics mechanism, the desired curve was constructed by rolling in an eccentric circle (cross-section of cylinder 8) in two-dimensional space (mutual displacement) and a concentric circle corresponding to the cross section of the peripheral rotor billet 10 and 11. As a result of rolling on a plane the second of these circles was obtained the desired profile of the peripheral rotor 10 or 11.

Claims

1. PULSATION REFRIGERATING MACHINE, comprising a mechanical gas pressure pulsation generator with a working cavity and a main pulsation pipe connected to the specified cavity through a refrigerator, a regenerator and a heat exchanger connected in series along the gas flow, characterized in that the machine is equipped with an additional pulsation pipe, and a mechanical the gas pressure pulsation generator is made with a central driving rotor in the form of a cylinder mounted on a shaft with an eccentricity, and two peripheral leads rotors, each of which has the cross-sectional shape of a curved figure symmetrical about two mutually perpendicular axes and consisting of four identical convex sections, and between the rotors an additional working cavity is formed, connected to the additional pulsation pipe through a refrigerator, regenerator installed along the gas stream and heat exchanger load.

2. The machine according to p. 1, characterized in that the rotors are mounted with the possibility of rotation in one direction at an angular speed of rotation of the leading rotor, twice the speed of rotation of the driven rotors, and each of the four identical sections of the curved shape is described by a system of two equations in parametric form

at Φ = 0 - 90 ^o , a = L - r, b = L + r,
where v is the angle of rotation of the peripheral rotor relative to the axis passing through the centers of rotation of the rotors;
L is the distance between the axes (centers of rotation) of the leading and driven rotors;
R is the radius of the cylinder of the driving rotor;
r is the eccentricity of the cylinder of the driving rotor.

3. The machine according to claim 1, characterized in that the regenerator of one of the pulsation pipes is made two-stage, and a load heat exchanger of the second pulsation pipe is installed between the steps.