RU2079064C1

RU2079064C1 - Gas refrigerating machine working by stirling cycle with dynamically sealed rod of expulsor

Info

Publication number: RU2079064C1
Application number: RU94012868A
Authority: RU
Inventors: Григорий Васильевич Шпырин; Николай Геннадьевич Кириллов
Original assignee: Григорий Васильевич Шпырин; Николай Геннадьевич Кириллов
Priority date: 1994-03-18
Filing date: 1994-03-18
Publication date: 1997-05-10
Also published as: RU94012868A

Abstract

FIELD: refrigerating engineering. SUBSTANCE: gas bottle 2 with sealing rings 3 is mounted in upper portion of working piston 1; this bottle is secured to end of piston by means of fastening bolts 9 through rubber-metal plate 5; cover 6 and valve 7 for bypass of gas are also mounted there. EFFECT: enhanced reliability. 1 dwg

Description

Изобретение относится к области газовых регенеративных машин, работающих по циклу Стирлинга. The invention relates to the field of gas regenerative machines operating on the Stirling cycle.

Известно уплотнительное устройство для поршневого штока двигателя Стирлинга, включающее газовое уплотнение и промежуточные камеры, соединенные с масляным баком [1]
Недостатком данного устройства является сложная схема взаимосвязи его элементов, увеличение массогабаритных параметров, связанных с введением дополнительных элементов и трубопроводов.Known sealing device for the piston rod of a Stirling engine, including a gas seal and intermediate chambers connected to the oil tank [1]
The disadvantage of this device is a complex diagram of the relationship of its elements, an increase in weight and size parameters associated with the introduction of additional elements and pipelines.

Известно устройство для герметизации поршня в двигателе Стирлинга, включающее полости для создания перепада давлений, клапана в виде подпружиненных шариков, уплотнение типа "скатывающегося чулка" [2]
Недостатком данного устройства является сложность конструктивного исполнения.A device for sealing a piston in a Stirling engine is known, including cavities for creating a differential pressure, a valve in the form of spring-loaded balls, a “rolling stocking” type seal [2]
The disadvantage of this device is the complexity of the design.

Известно устройство газовой криогенной машины, работающей по циклу Стирлинга, включающее полость сжатия, полость расширения, регенератор, теплообменные аппараты, вытеснитель, рабочий поршень с уплотнением для штока вытеснителя [3]
Недостатком данного устройства штока является возможность некоторой утечки рабочих газов из полости сжатия в картер, через уплотнение штока.A device of a gas cryogenic machine operating according to the Stirling cycle, including a compression cavity, an expansion cavity, a regenerator, heat exchangers, a displacer, a working piston with a seal for the displacer rod [3]
The disadvantage of this rod device is the possibility of some leakage of working gases from the compression cavity into the crankcase, through the stem seal.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, заключается в эффективном динамическом газовом уплотнении штока вытеснителя за счет использования максимального давления, создаваемого рабочим циклом холодильной машины путем изменения конструкции рабочего (компрессионного) поршня. The technical result that can be obtained by carrying out the invention is an effective dynamic gas seal of the displacer rod by using the maximum pressure created by the working cycle of the chiller by changing the design of the working (compression) piston.

Для достижения этого технического результата, газовая холодильная машина, включающая регенератор, теплообменные аппараты, вытеснитель, снабжена рабочим поршнем, выполненным в виде корпуса рабочего поршня с фигурным верхним торцом для установки уплотнительного узла, уплотнительным узлом, выполненным в виде газового баллона с двумя уплотнительными кольцами, обращенными к поверхности штока вытеснителя, тремя кольцевыми направляющими, фиксирующими движение уплотнительных колец, двумя втулками, расположенными между корпусом поршня и штоком, клапанным устройством, представляющим собой подпружиненный шарик, в теле которого выполнено отверстие малого диаметра, устанавливаемый в конусном отверстии крышки, которая крепится к верхнему торцу поршня с помощью крепежных болтов, фиксируя металлорезиновую пластину с прикрепленным к ней газовым баллоном. To achieve this technical result, a gas chiller including a regenerator, heat exchangers, a displacer is equipped with a working piston made in the form of a working piston body with a figured upper end for installing a sealing assembly, a sealing assembly made in the form of a gas cylinder with two sealing rings, facing the surface of the displacer rod, three annular guides that fix the movement of the sealing rings, two bushings located between the piston body and the piece com, a valve device, which is a spring-loaded ball, in a body which has an opening of small diameter, mounted in the conical hole of the cover, which is attached to the upper end of the piston by means of fastening bolts, Metal-fixing plate having attached thereto a gas cylinder.

Введение с состав рабочего поршня газовой холодильной машины газового баллона с уплотнительными кольцами и клапанного устройства позволяет получить новое свойство, заключающееся в эффективном уплотнении штока вытеснителя за счет увеличения давления в полости газового баллона, создаваемого рабочим циклом холодильной машины. The introduction of the composition of the working piston of a gas refrigeration machine of a gas cylinder with sealing rings and a valve device allows to obtain a new property, which consists in effectively sealing the displacer rod by increasing the pressure in the cavity of the gas cylinder created by the working cycle of the refrigerating machine.

На чертеже изображено устройство рабочего поршня с динамическим газовым уплотнением штока вытеснителя. The drawing shows a working piston device with a dynamic gas seal of the displacer rod.

Устройство содержит корпус рабочего поршня 1 с фигурным верхнем торцом, выполненным для размещения газового баллона 2, с уплотнительными кольцами 3 и кольцеобразными направляющими 4. Газовый баллон 2 жестко крепится к металлорезиновой пластине 5, имеющей отверстия для пропуска газа. Металлорезиновая пластина 5 притягивается к корпусу 1 с помощью крышки 6, имеющей конусное отверстие для установки клапанного устройства 7, выполненного в виде подпружиненного шарика 8, в теле которого имеется отверстие малого диаметра для обратного прохода газа. В теле крышки 6 и металлорезиновой пластины 5 выполнены отверстия для прохода крепежных болтов 9, прижимающих крышку 6 и пластину 5 к корпусу поршня 1, для чего в корпусе 1 выполнены отверстия с резьбой. Втулки 10 и 11 фиксируют поршень относительно штока вытеснителя 12. The device comprises a working piston housing 1 with a figured upper end made to accommodate a gas cylinder 2, with O-rings 3 and ring-shaped guides 4. The gas cylinder 2 is rigidly attached to a metal-rubber plate 5 having openings for gas passage. The metal-rubber plate 5 is attracted to the housing 1 by means of a cover 6 having a conical hole for mounting the valve device 7, made in the form of a spring ball 8, in the body of which there is a small diameter hole for the gas return passage. In the body of the cover 6 and the metal-rubber plate 5, holes are made for the passage of the fixing bolts 9, which press the cover 6 and the plate 5 to the piston housing 1, for which threaded holes are made in the housing 1. The bushings 10 and 11 fix the piston relative to the rod of the displacer 12.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

При пуске двигателя сжимаемый в полости сжатия рабочий газ частично вытесняется в газовый баллон 2 через клапанное устройство 7 за счет перепада давления. Увеличение давления в газовом баллоне 2 приводит к перемещению уплотнительных колец 3 в сторону штока вытеснителя 12. С увеличением числа рабочих циклов холодильной машины давление в газовом баллоне 2 достигает значения давления полости сжатия, что приводит к плотному соприкосновению уплотнительных колец 3 и штока 12. When starting the engine, the working gas compressed in the compression cavity is partially displaced into the gas cylinder 2 through the valve device 7 due to the pressure drop. The increase in pressure in the gas cylinder 2 leads to the movement of the sealing rings 3 towards the rod of the displacer 12. With an increase in the number of operating cycles of the chiller, the pressure in the gas cylinder 2 reaches the pressure of the compression cavity, which leads to a tight contact between the sealing rings 3 and the rod 12.

При остановке двигателя сжатый рабочий газ из газового баллона 2 через отверстие малого диаметра в шарике 8 клапанного устройства 7 за счет разности давлений полости газового баллона 2 и рабочих объемов перепускается в рабочие объемы холодильной машины. When the engine is stopped, the compressed working gas from the gas cylinder 2 through the small diameter hole in the ball 8 of the valve device 7 due to the pressure difference of the cavity of the gas cylinder 2 and the working volumes is transferred to the working volumes of the refrigeration machine.

Устройство приходит в исходное состояние. The device returns to its original state.

Claims

A gas chiller operating according to the Stirling cycle with a dynamic gas seal of the displacer rod, including compression and expansion cavities, a regenerator, heat exchangers, a working piston and a displacer, characterized in that a gas cylinder with sealing rings is mounted in the upper part of the working piston and is attached to the end of the piston with fixing bolts through a metal rubber plate, a cover and a valve device for gas bypass.