RU2079065C1 - Gas refrigerating machine with working piston possessing members with form memory - Google Patents
Gas refrigerating machine with working piston possessing members with form memory Download PDFInfo
- Publication number
- RU2079065C1 RU2079065C1 RU94015826A RU94015826A RU2079065C1 RU 2079065 C1 RU2079065 C1 RU 2079065C1 RU 94015826 A RU94015826 A RU 94015826A RU 94015826 A RU94015826 A RU 94015826A RU 2079065 C1 RU2079065 C1 RU 2079065C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- working
- working piston
- rod
- cylinder
- Prior art date
Links
Landscapes
- Compressor (AREA)
Abstract
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.
Известен эффект "памяти формы", явление самопроизвольного формовосстановления при изменении температуры. У некоторых материалов эффект многократнообратимой памяти формы не исчезает после практически любого числа теплосмен. Так, установлено, что в сплавах AuCd многократнообратимая память формы проявляется по крайней мере на протяжении 3•107 термоциклов [1]
Известно уплотнительное устройство для поршневого штока двигателя Стирлинга, включающее газовое уплотнение и промежуточные камеры, соединенные с масляным баком [2]
Недостатком данного устройства является сложная схема взаимосвязи его элементов, увеличение массогабаритных параметров, связанных с введением дополнительных элементов и трубопроводов.The known effect of "shape memory", the phenomenon of spontaneous shape recovery with temperature. In some materials, the effect of repeatedly reversible shape memory does not disappear after almost any number of heat exchanges. Thus, it has been established that in AuCd alloys a multiple-reversible shape memory appears at least for 3 • 10 7 thermal cycles [1]
A sealing device for the piston rod of a Stirling engine is known, including a gas seal and intermediate chambers connected to the oil tank [2]
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.
Известна газовая криогенная машина, содержащая корпус, разделенный поршнем на объем картера и полость сжатия, снабженная для облегчения пуска и уменьшения время выхода на рабочий режим линией связи между полостями сжатия и картера с обратными клапанами [3]
Недостатком этого устройства является усложнение конструкции холодильной машины, связанное с введением дополнительных воздушных каналов, датчиков температуры, электронного блока управления.Known gas cryogenic machine containing a housing divided by a piston into the crankcase volume and the compression cavity, equipped with a line of communication between the compression cavities and the crankcase with non-return valves [3]
The disadvantage of this device is the complication of the design of the refrigeration machine associated with the introduction of additional air channels, temperature sensors, an electronic control unit.
Известна холодильная криогенная машина, включающая полости сжатия, расширения и картера, вытеснитель, регенератор, теплообменные аппараты, буферную полость, соединенную с рабочей через разгрузочный клапан для уменьшения пускового момента, рабочий поршень с уплотнением штока вытеснителя [4]
Недостатком данной холодильной машины является увеличение габаритных размеров, усложнение конструктивного исполнения за счет введения буферной полости для облегчения пуска машины и возможность некоторой утечки рабочих газов из полости сжатия в картер в процессе работы холодильной машины через уплотнение штока вытеснителя.Known refrigeration cryogenic machine, including compression cavity, expansion and crankcase, displacer, regenerator, heat exchangers, buffer cavity connected to the working through the discharge valve to reduce the starting torque, the working piston with a sealant rod displacer [4]
The disadvantage of this refrigeration machine is the increase in overall dimensions, the complexity of the design due to the introduction of a buffer cavity to facilitate starting the machine and the possibility of some leakage of working gases from the compression cavity into the crankcase during operation of the refrigeration machine through the sealant of the displacer rod.
Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, заключается в возможности создания условия декомпрессии в полости сжатия в момент пуска и выхода холодильной машины на рабочий режим, облегчающий пуск и сокращающий время выхода, и в повышении эффективности штока вытеснителя в процессе работы за счет использования элементов с памятью формы в виде предварительно сжатых гофрированных пластин. The technical result that can be obtained by carrying out the invention consists in the possibility of creating a decompression condition in the compression cavity at the time of starting up and leaving the chiller to an operating mode that facilitates start-up and shortens the exit time, and in increasing the efficiency of the displacer rod during operation by using elements with shape memory in the form of pre-compressed corrugated plates.
Для достижения этого технического результата, газовая холодильная машина, включающая полости сжатия, расширения и картера, вытеснитель, регенератор, теплообменные аппараты, снабжена рабочим поршнем, выполненным в виде корпуса поршня с верхним фигурным торцом и крышки поршня, образующей с корпусом емкости для установки двух динамических уплотнительных узлов, состоящих из упоров и гофрированных пластин из материала с памятью формы, внешнего уплотнительного кольца, имеющего наконечник с металлическим наполнителем, внутренних колец для уплотнения штока вытеснителя, клапанными устройствами, в виде подпружиненных шариков с отверстиями малого диаметра в теле шариков, установленных в конусных отверстиях крышки, крепящейся к верхнему торцу корпуса поршня с помощью крепежных болтов. To achieve this technical result, a gas chiller, including compression, expansion and crankcase cavities, a displacer, a regenerator, heat exchangers, is equipped with a working piston made in the form of a piston body with an upper figured end and a piston cover forming a container for installing two dynamic sealing assemblies, consisting of stops and corrugated plates of material with shape memory, an external sealing ring having a tip with a metal filler, inner rings for densification of the displacer rod with valve devices in the form of spring-loaded balls with small diameter holes in the body of the balls installed in the conical holes of the cover, which is attached to the upper end of the piston body using fixing bolts.
Введение в состав рабочего поршня динамических уплотнительных узлов в виде упоров, гофрированных пластин из материала с памятью формы, внешних и внутренних уплотнительных колец, клапанных устройств позволяет получить новое свойство, заключающееся в возможности перемещения внешних и внутренних уплотнительных колец (приводящих к изменению зазора между внутренней поверхностью цилиндра и внешним уплотнительным кольцом, зазора между внутренними уплотнительными кольцами и поверхностью штока вытеснителя) за счет изменения температуры в емкостях с динамическими уплотнительными узлами в период пуска и выхода холодильной машины на рабочий режим. The introduction into the composition of the working piston of dynamic sealing assemblies in the form of stops, corrugated plates of material with shape memory, external and internal sealing rings, valve devices allows to obtain a new property, which consists in the possibility of moving the external and internal sealing rings (leading to a change in the gap between the inner surface cylinder and the outer o-ring, the gap between the inner o-rings and the surface of the displacer rod) due to changes in temperature in mkostyah dynamic sealing nodes in the start-up and release during the chiller to the operating mode.
На чертеже изображена газовая холодильная машина с рабочим поршнем, имеющим элементы с памятью формы. The drawing shows a gas chiller with a working piston having elements with shape memory.
Газовая холодильная машина содержит корпус рабочего поршня 1 с фигурным верхним торцом, крышку 2, образующую с корпусом 1 емкости 3 и 4, в которых установлены динамические уплотнительные узлы, состоящие из упоров 5, 6, 7, 8, гофрированных пластин 9 и 10, предварительно сжатых, из материала с памятью формы, внешнего уплотнительного кольца 11 с наконечником из металлического наполнителя 12 для уплотнения внутренней поверхности цилиндра 13, внутренних уплотнительных колец 14 для уплотнения штока вытеснителя 15, клапанных устройств 16, 17, установленных в конусных отверстиях крышки 2, выполненных в виде подпружиненных шариков, в теле которых имеются отверстия малого диаметра для обратного прохода газа. В теле крышки 2 выполнены отверстия для прохода крепежных болтов 18, прижимающих крышку 2 к корпусу поршня 1, для чего в корпусе 1 выполнены отверстия с резьбой. Уплотнительные кольца 11 и 14 выполнены из упругого эластичного материала. Между штоком вытеснителя 15 и корпусом поршня 1 находится фиксирующая втулка 13. Упоры 6 и 7 имеют отверстия для прохода рабочего газа в область под гофрированные пластины 9 и 10. The gas refrigerating machine comprises a working piston body 1 with a figured upper end, a cover 2 forming containers 3 and 4 with the body 1, in which dynamic sealing assemblies are installed, consisting of stops 5, 6, 7, 8, corrugated plates 9 and 10, previously compressed, from a material with shape memory, an external sealing ring 11 with a tip made of metal filler 12 for sealing the inner surface of the cylinder 13, internal sealing rings 14 for sealing the rod of the displacer 15, valve devices 16, 17 installed in nusnyh cover holes 2 made in the form of spring-loaded balls in the body which have small diameter holes for the return gas passage. In the body of the cover 2, holes are made for the passage of the fixing bolts 18, which press the cover 2 against the piston body 1, for which holes with thread are made in the body 1. O-rings 11 and 14 are made of elastic elastic material. Between the stem of the displacer 15 and the piston housing 1 is a locking sleeve 13. The stops 6 and 7 have openings for the passage of the working gas into the area under the corrugated plates 9 and 10.
Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.
В исходном положении между внешним уплотнительным кольцом поршня 11 и внутренней поверхностью цилиндра 13 существует зазор, позволяющий перепускать часть рабочего газа из полости сжатия в картер, внутренние уплотнительные кольца 14 неплотно прилегают к поверхности штока вытеснителя 15. При пуске двигателя сжимаемый в полости сжатия рабочий газ частично вытесняется в картер за счет перепада давления, через зазоры, создавая условие декомпрессии для начального периода работы холодильной машины. Другая часть газа также за счет перепада проходит через клапанные устройства 16 и 17 в емкости 3 и 4, увеличивая в нем давление. Увеличение давления сопровождается повышением температуры, что приводит к нагреванию предварительно сжатых гофрированных пластин 9 и 10, увеличению длины пластин за счет эффекта памяти формы, а как следствие этого, перемещению внешнего уплотнительного кольца 11 в сторону внутренней поверхности цилиндра 13, вызывая уменьшение зазора между ними и перемещение внутренних колец 14 к поверхности штока вытеснителя 15, образуя эффективное уплотнение штока вытеснителя 15. Работа в таком режиме происходит до тех пор, пока уплонительные кольца плотно не прижмутся к внутренней поверхности цилиндра 13 и поверхности штока вытеснителя 15, тем самым герметизировав полость сжатия от картера, и давление в емкостях 3, 4 не станет равным давлению в полости сжатия. К этому времени холодильная машина выходит на рабочий режим. При остановке двигателя газ из емкостей 3 и 4 за счет перепада давления в нем и рабочих объемах перетекает через отверстие малого диаметра в теле шариков клапанных устройств 16 и 17 в рабочий объем машины. Уменьшение давления вызовет понижение температуры, что приведет к принятию гофрированными пластинами прежней длины. Упруго растянутые уплотнительные кольца 11, 14 за счет обратного действия сил растяжения перемещаются к центру поршня, образуя необходимый зазор с внутренней поверхностью цилиндра 13 и штока 15, для последующего пуска. In the initial position, there is a gap between the outer sealing ring of the piston 11 and the inner surface of the cylinder 13, which allows part of the working gas to be bypassed from the compression cavity into the crankcase, the inner sealing rings 14 are not tight against the surface of the displacer rod 15. When starting the engine, the working gas partially compressed in the compression cavity It is displaced into the crankcase due to the pressure drop through the gaps, creating a decompression condition for the initial period of operation of the refrigeration machine. Another part of the gas also passes through the valve devices 16 and 17 in the tanks 3 and 4 due to the difference, increasing the pressure in it. The increase in pressure is accompanied by an increase in temperature, which leads to heating of the pre-compressed corrugated plates 9 and 10, an increase in the length of the plates due to the shape memory effect, and, as a consequence, the movement of the outer sealing ring 11 towards the inner surface of the cylinder 13, causing a decrease in the gap between them and the movement of the inner rings 14 to the surface of the rod of the displacer 15, forming an effective seal of the rod of the displacer 15. Work in this mode occurs until the extension rings are tight e nestle against the inner surface of the cylinder 13 and the surface of the displacer rod 15, thereby compressing the encapsulation cavity from the crankcase and the pressure in the tanks 3 and 4 becomes equal to the pressure in the compression chamber. By this time, the chiller is operating. When the engine is stopped, gas from tanks 3 and 4 due to the pressure drop in it and the working volumes flows through a small diameter hole in the body of the balls of the valve devices 16 and 17 into the working volume of the machine. A decrease in pressure will cause a decrease in temperature, which will lead to the adoption of corrugated plates of the same length. The elastically stretched sealing rings 11, 14 due to the reverse action of the tensile forces move to the center of the piston, forming the necessary clearance with the inner surface of the cylinder 13 and the rod 15, for subsequent start-up.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU94015826A RU2079065C1 (en) | 1994-04-26 | 1994-04-26 | Gas refrigerating machine with working piston possessing members with form memory |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU94015826A RU2079065C1 (en) | 1994-04-26 | 1994-04-26 | Gas refrigerating machine with working piston possessing members with form memory |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU94015826A RU94015826A (en) | 1995-12-20 |
RU2079065C1 true RU2079065C1 (en) | 1997-05-10 |
Family
ID=20155397
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU94015826A RU2079065C1 (en) | 1994-04-26 | 1994-04-26 | Gas refrigerating machine with working piston possessing members with form memory |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2079065C1 (en) |
-
1994
- 1994-04-26 RU RU94015826A patent/RU2079065C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
1. Лихачев В.А., Кузьмин С.Л., Каменцева 3.П. Эффект памяти формы. - Л.: ЛГУ, 1987, с. 3, 134. 2. Заявка Японии N 61-223252, кл. F 25 B 9/00, 1961. З. Авторское свидетельство СССР N 1025970, кул. F 25 В 9/00, 1988. 4. Новотельнов В.Н., Суслов А.Д., Полтараус В.Д. Криогенные машины. - СПб, Политехника, 1991. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4244192A (en) | Refrigeration system and reciprocating compressor therefor with pressure stabilizing seal | |
US4333755A (en) | Cryogenic apparatus | |
US4403478A (en) | Expander stroke delay mechanism for split stirling cryogenic cooler | |
JP2003523496A (en) | Low vibration cooling device having pneumatically driven GM type displacer | |
US4019335A (en) | Hydraulically actuated split stirling cycle refrigerator | |
JPH0460351A (en) | Freezer | |
US4543792A (en) | Refrigeration system with clearance seals | |
RU2079065C1 (en) | Gas refrigerating machine with working piston possessing members with form memory | |
US6481215B1 (en) | Sealing device for gas compressor-expander | |
US4708725A (en) | Cryogenic refrigerator | |
RU2080527C1 (en) | Stirling cycle gas refrigerating machine | |
US3675738A (en) | Engine sealing | |
RU2079068C1 (en) | Piston-expulsor of gas stirling cycle refrigerating machine | |
US4574590A (en) | High temperature engine and seal | |
US1487664A (en) | Heat engine | |
JPS58104347A (en) | Seal rod for stirling cycle engine | |
RU2079064C1 (en) | Gas refrigerating machine working by stirling cycle with dynamically sealed rod of expulsor | |
JPS589267B2 (en) | Seal device applied to Stirling engine | |
RU2230223C1 (en) | Heat compressor | |
JPH04278147A (en) | Stirling cycle device | |
RU94015826A (en) | GAS REFRIGERATING MACHINE WITH OPERATING PISTON WITH MEMORY ELEMENTS | |
US1291983A (en) | Compressor. | |
JP2550246Y2 (en) | Stirling refrigerator | |
KR940007776Y1 (en) | Free piston type stirling engine | |
US3106913A (en) | Combustion gas generator of the free-floating piston type |