SU1139938A1 - Газова холодильна машина,работающа по циклу Гиффорда и Мак-Магона - Google Patents

Abstract

1. ГАЗОВАЯ ХОЛОДИЛЬНАЯ МАШИНА, РАБОТАЮЩАЯ ПО ЦИКЛУ ГИФФОРДА И МАК-МАГОНА, содержаща  поршневой компрессор с камерой сжаrV W 2f ти , снабженной всасываюш,им и нагнетательным клапанами и сообщенной с пневмоцилиндром , имеющим вытеснитель с регенератором , отличающа с  тем, что, с целью повышени  термодинамической эффективности , камера сжати  над нагнетательным клапаном имеет дополнительный объем со своим нагнетательным и обратным клапанами , через которые этот объем соединен с пневмоцилиндром. 2. Машина по п. 1, отличающа с  тем, что в линию св зи дополнительного объема с пневмоцилиндром, имеющую нагнетательный клапан, дополнительно включены капилл ры , размешенные в регенераторе. (Л со со ;о 00 СХ)

Description

Изобретение относитс  к холодильной технике и может быть использовано при создании высокоэффективных систем, работающих по циклу Гиффорда и Мак-Магона. Известна газова  холодильна  машина (ГХМ), содержаща  компрессор, снабженный поршнем и клапанами, соединенными с рабочим цилиндром, в котором размешен вытеснитель, образующий в указанном цилиндре холодную и теплую полости, соединенные через регенератор с клапанами компрессора 1.

Недостатками этой конструкции  вл ютс  низка  эффективность и невысокий ресурс работы, что св зано со значительными удельными теплопритоками через вытеснитель в холодную полость, так как скорость перемещени  вытеснител  мала, а также с наличием уплотнений в теплой зоне, которые не выдерживают длительной работы при высокой скорости перемещени  вытеснител . Известна также ГХМ| работающа , по циклу Гиффорда и Мак-Магона, содержаща  порщневой компрессор с камерой сжати  снабженной всасывающим и нагнетательным клапанами и сообщенной с пневмоцилиндром , имеющим вытеснитель с регенератором 2.

Недостатками известной конструкции  вл ютс  наличие перетечек газа из теплой зоны в холодную и трени  между вытеснителем и рабочим цилиндром, что снижает ресурс работы,, увеличивает тeпJJOпpитоки из теплой полости в холодную и не дает возможности существенно повысить эффективность машины в целом.

Цель изобретени  - повышение термодинамической эффективности.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в газовой холодильной машине, работающей по циклу Гиффорда и Мак-Магона, содержащей поршневой компрессор с камерой сжати , снабженной всасывающим и нагнетательным клапанами и сообщенной с пневмоцилиндром, имеющим вытеснитель с регенератором, камера сжати  под нагнетательным клапаном имеет дополнительный объем со своим нагнетательным и обратным клапанами, через которые этот объем соединен с пневмоцилиндром.

При этом в линию св зи дополнительного объема с пневмоцилиндром, имеющую нагнетательный клапан, дополнительно включены капилл ры, размещенные в регенераторе .

На чертеже изображена ГХМ.

ГХМ содержит поршневой компрессор 1 с поршнем 2, размещенным с зазором 3, который соединен с камерой 4 сжати , снабженной всасывающими клапанами 5 и нагнетательным клапаном 6. Полость 7 нагнетани  расположена вдоль цилиндра 8, по окружности которого равномерно расположены дроссельные отверсти  9. Камера 4 сжати  сообщена с пневмоцилиндром 10, имеющим вытеснитель 11 и регенератор 19

и снабжена под нагнетательным клапаном 6 дополнительным объемом 13 со своим нагнетательным клапаном 14 и обратным клапаном 15, через которые этот объем соединен с пневмоцилиндром 10, причем дополнительный объем 13 отделен от камеры 4 сжати  кольцевой выточкой 16. Полость 7 нагнетани  соединена через ресивер 17, теплообменник 18 и впускной клапан 19 с теплой полостью 20 пневмоцилиндра 10 и

регенератором 12. На торце холодной полости 21 установлен охлаждаемый объект 22. Дополнительный объем 13 сообщен через нагнетательный клапан 14, теплоообменник 23, выполн ющий одновременно роль ресивера, и коллектор 24 с зазором 25, об разованным между пневмоцилиндром 10 и вытеснителем -11. Причем в линии св зи дополнительного объема 13 с пневмоцилиндром 10 дополнительно включены капил ры 26, размещенные в регенераторе 12. Газ из

0 пневмоцилиндра 10 выпускаетс  .через выпускной клапан 27 и подаетс  в компрессор 1 по линии всасывани  28.

В установившемс  режиме машина работает следующим образом.

При ходе поршн  2 вниз газ из линии

5 всасывани  28 через всасывающие клапаны 5 поступает в камеру 4 сжати  и дополнительный объем 13. При ходе поршн  2 вверх происходит сжатие газа одновременно в камере 4 и объеме 13. При достижении давлени , равного давлению в ресивере 17, клапан 6 открываетс , и сжатый газ поступает в полость 7 нагнетани , откуда направл етс  в ресивер 17, часть его через дроссели 9 подаетс  в зазор 3, создава  в нем несуший газовый слой, предотвращающий касание поршн  2 о цилиндр 8. Далее газ из ресивера 17 через теплообменник 18, где он охлаждаетс  до температуры окружающей среды, поступает к клапану 19. При дальнейшем ходе поршн  2 вверх он отсекает объем 13 от камеры 4

и продолжает сжимать газ. в объеме 13 до давлени  газа в теплообменнике 23, который одновременно выполн ет роль ресивера , так как расход газа через него весьма мал. При выравнивании давлений в объеме 13 и теплообменнике 23 клапан 14

открываетс , и сжатый до более высокого давлени  газ из объема 13 после охлаждени  до температуры окружающей среды в теплообменнике 23 поступает в коллектор 24 и далее через капилл ры 26, где приобg ретает температуру соответствующей части насадки регенератора 12, истекает в зазор 25, создава  несущий газовый слой, представл ющий касание вытеснител  11 о пневмоцилиндр 10.

При открытии впускного клапана 19, когда вытеснитель 11 находитс  в нижней мертвой точке, сжатый газ поступает в теплую полость 20 и регенератор 12. В это врем  выпускной клапан 27 закрыт. Затем при открытом впускном клапане 19 вытеснитель

11 поднимаетс  вверх, переталкива  газ из полости 20 через регенератор 12, где он охлаждаетс  до температуры, близкой к температуре охлаждаемого объекта 22, в холодную полость 21. После заполнени  полости 21 впускной клапан 19 закрываетс  и открываетс  выпускной клапан 27, в результате чего происходит расширение газа во всех объемах, ограниченных клапанами 19 и 27, до величины давлени  всасывани . Далее вытеснитель 11 движетс  вниз, а охлажденный при расширении газ отбирает тепло у охлаждаемого объекта 22. Затем цикл повтор етс . Клапан 15 служит дл  регулировки величины превышени  давлени  в объеме 13 над давлением в камере 4. Так как давление газа в объел е 13 всегда выше, чем в полост х 20 и 21, то в любой момент времени осуществл етс  истечение газа из капилл ров 26 в зазор 25. Это обеспечивает посто нное надежное центрирование вытеснител  11, что дает возможность обеспечить его работоспособность при весьма малых зазорах относительно пневмоцилиндра 10 без угрозы заклинивани . Кроме того, истекаюш,ий из капилл ров 26 газ имеет температуру, соответствуюш.ую температуре зоны, где наход тс  эти капилл ры , его расход по сравнению с расходом газа из полостей 20 и 21 незначителен (в св зи с возможностью организации работь1 вытеснител  11 с минимальным зазором 25 в св зи с чем вли ние расхода этого газа

на термодинамику цикла несущественно. Однако само наличие потоков центрирующего газа полностью предотвращает перетечки газа из теплой полости 20 в холодную полость 21 и наоборот, что снижает теплоперенос из теплой зоны в холодную, а в

совокупности с возможностью существенного увеличени  скорости возвратно-поступательного движени  вытеснител  11 без потерь на трение позвол ет не только компенсировать затраты (весьма незначительные ) на центрирование вытеснител  11, но

и повысить экономичность работы холодильной машины за счет снижени  удельнь1х (за один цикл) потерь от теплопереноса , а также существенно увеличить ресурс работы (за счет полного исключени 

трени  вытеснител  11 о пневмоцилиндр 10) в 2-3 раза.

Таким образом, это позвол ет при одной и той же холодопроизводительности снизить вес и габариты машины (особенно узла вытеснител , что наиболее важно и ценно ) и повысить эффективность машины в целом.

Claims (2)

1. ГАЗОВАЯ ХОЛОДИЛЬНАЯ МАШИНА, РАБОТАЮЩАЯ ПО ЦИКЛУ ГИФФОРДА И МАК-МАГОНА, содержащая поршневой компрессор с камерой сжа тия, снабженной всасывающим и нагнетательным клапанами и сообщенной с пневмоцилиндром, имеющим вытеснитель с регенератором, отличающаяся тем, что, с целью повышения термодинамической эффективности, камера сжатия над нагнетательным клапаном имеет дополнительный объем со своим нагнетательным и обратным клапанами, через которые этот объем соединен с пневмоцилиндром.

2. Машина по π. 1, отличающаяся тем, что в линию связи дополнительного объема с пневмоцилиндром, имеющую нагнетательный клапан, дополнительно включены капилляры, размещенные в регенераторе.