SU1379581A1

SU1379581A1 - Gas refrigerating machine

Info

Publication number: SU1379581A1
Application number: SU864061406A
Authority: SU
Inventors: Герман Алексеевич Гороховский; Андрей Геннадьевич Чуянов; Андрей Гаррьевич Михайлов; Алексей Евгеньевич Якименко; Александр Сергеевич Яцковский
Original assignee: Омский политехнический институт
Priority date: 1986-04-28
Filing date: 1986-04-28
Publication date: 1988-03-07

Abstract

Изобретение м.б. использовано в микробиологии, микроэлектронике химии, физике, а также при ожижении газов. Цель изобретени - повышение термодинамической эффективности холодильно-газовой машины. Вытеснитель выполнен в виде цилиндра со ступен ми разного диаметра. Ступень 3 меньшего диаметра снабжена поршнем rjг 4, жестко св занным с перегородкой, размещенной в ступени большего диаметра с образованием в этой ступени полости 10, св занной с полостью 9 сжати вытеснител посредством регулируемого гидросопротивлени I1. При опускании компрессорного поршн 2 к нижней мертвой точке (НМТ) возникающа от перепада давлений в полост х 9 и 10 сила перемещает поршень 4 со стаканом 8 вниз, происходит расширение газа в полости 5. По достижении поршнем 4 НМТ происходит дальнейшее понижение давлени в полости 5 расширени до минимального давлени цикла при посто нном объеме. Когда поршень 2 достигнет НМТ, поршень 4 со стаканом 8 возвращаетс в среднее положение, происходит выталкивание порции газа при минимальном давлении из полости 5 расширени в полость 1 сжати компрессора. 1 ил. ts сл со ;о СП эоInvention m. used in microbiology, microelectronics, chemistry, physics, and liquefaction of gases. The purpose of the invention is to increase the thermodynamic efficiency of the refrigeration gas machine. The displacer is made in the form of a cylinder with steps of different diameters. Stage 3 of a smaller diameter is equipped with a piston rjg 4 rigidly connected with a partition placed in a stage of a larger diameter with the formation in this stage of cavity 10 connected with compression cavity 9 of the displacer by means of adjustable hydroresistance I1. When lowering the compressor piston 2 to the bottom dead center (BDC) arising from the pressure drop in cavities 9 and 10, the force moves the piston 4 with the cup 8 down, gas expands in cavity 5. When piston 4 reaches NMT, pressure in the cavity 5 further decreases expansion to minimum cycle pressure at constant volume. When the piston 2 reaches the NMT, the piston 4 with the glass 8 returns to the middle position, a portion of the gas is ejected at the minimum pressure from the expansion cavity 5 into the compression cavity 1 of the compressor. 1 il. ts cl with; about the joint venture eo

Description

Изобретение относитс к холодильной технике и предназначено дл охлаждени и криостатировани объектов микроэлектроники, микробиологии, химии, физики, а также дл ожижени газов.The invention relates to refrigeration engineering and is intended for cooling and cryostatting of microelectronics objects, microbiology, chemistry, physics, and also for liquefaction of gases.

Целью изобретени вл етс повы- а1ение термодинамической эффективности холодильно-газовой машины (ХГМ).The aim of the invention is to improve the thermodynamic efficiency of the refrigerating-gas machine (HGM).

На чертеже представлена схема холодильно-газовой машины.The drawing shows a diagram of the refrigeration gas machine.

Машина содержит поршневой компрессор с полостью 1 сжати и поршнем 2 ступень 3 цилиндра вытеснител , содержащую поршень 4 с полостью 5 расширени . К ступени 3 примыкаетThe machine contains a piston compressor with a compression cavity 1 and a piston 2 stage 3 of the displacer cylinder, comprising a piston 4 with an expansion cavity 5. Adjacent to stage 3

ступень 6, внутренний объем которой разделен упругой перегородкой в виде подпружиненного пружиной 7 стакана 8, жестко св занной с поршнем 4, на полость 9 сжати вытеснител и дополнительную полость 10, причем эти полости сообщены между собой посредством регулируемого гидравлического сопротивлени 11, а полость 9 сжати вытеснител сообщена с полостью 1 сжати компрессора. Кроме того, полость I сжати компрессора соединена через холодильник 12, регенератор 13 и теплообменник 14 нагрузки с полостью 5 расширени .step 6, the internal volume of which is divided by an elastic partition in the form of a spring 8 cup 8, rigidly connected with the piston 4, to the compression cavity 9 of the displacer and the additional cavity 10, and these cavities are interconnected by means of adjustable hydraulic resistance 11, and compression cavity 9 displacer communicated with cavity 1 of compressor compression. In addition, the compression cavity I of the compressor is connected through the refrigerator 12, the regenerator 13 and the heat exchanger 14 of the load with the expansion cavity 5.

ХГМ работает следующим образом.HGM works as follows.

Перед пуском поршень 4 благодар жесткой св зи со стаканом 8 удерживаетс пружиной 7 в среднем положении . При перемещении компрессорного поршн 2 во внутреннем объеме машины создаетс пульса ди давлени и через малый промежуток времени перемещение поршн 4 согласуетс с перемещением поршн 2. Возникающий в полост х 9 и 10 перепад давлений создает силу, непосредственно воздействующую на стакан 8 с поршнем 4 и на пру- :кину 7. В среднем положении компрессорный поршень 2 имеет наибольшую скорость - перепад давлений в полост х 9 и 10 максимальный и-стакан 8 с вытеснителем отжаты в крайние положени . В фазы цикла, когда поршень 2 находитс в мертвых точках, скорость газа в машине и перепад давлений в полост х 9 и 10 близки к нулю, пруткина 7 возвращает стакан 8 с поршнем 4 в среднее положение. Таким образом, создаетс сдвиг по фазе между компрессорным поршнем 2 и поршнем 4 вытеснител .Before start-up, the piston 4 is held by the spring 7 in its middle position due to the rigid connection with the cup 8. When the compressor piston 2 is moved in the internal volume of the machine, a pulse of pressure is created and, after a short period of time, the movement of the piston 4 is consistent with the movement of the piston 2. The pressure drop arising in cavities 9 and 10 creates a force directly acting on the cup 8 with the piston 4 and on the rod -: kin 7. In the middle position, the compressor piston 2 has the highest speed — the pressure drop in cavities 9 and 10, the maximum and-cup 8 with the displacer are pressed to the extreme positions. In the cycle phases, when the piston 2 is at dead spots, the gas velocity in the car and the pressure drop in cavity 9 and 10 are close to zero, rod 7 returns the cup 8 with piston 4 to the middle position. Thus, a phase shift is created between the compressor piston 2 and the displacer piston 4.

При подъеме компрессорного поршн 2 к верхней мертвой точке (ВМТ) давление во всех объемах машины растет.When raising the compressor piston 2 to the top dead center (TDC) pressure in all volumes of the machine increases.

5 Из полости 1 сжати газ перетекает через холодильник 12 в полость 9 и под действием перепада давлений в полост х 9 и 10 стакан 8 с поршнем 4 устремл ютс к ВМТ. При этом проис0 ходит выталкивание газа из полости 5 расширени . Когда процесс сжати закончен, т.е. компрессорный поршень 2 находитс в ВМТ, силы упругости пружины 7 возвращают поршень 4 со5 From the compression chamber 1, the gas flows through the cooler 12 into the cavity 9 and under the action of the pressure differential in the cavities 9 and 10 the cup 8 with the piston 4 rushes to the TDC. In this case, gas is ejected from the expansion cavity 5. When the compression process is finished, i.e. compressor piston 2 is in TDC, the elastic force of the spring 7 returns piston 4 from

5 стаканом 8 в среднее положение. В это врем происходит натекание в полость 5 расширени газа максимального давлени , который прошел из пл- лости 1 сжати компрессора через5 glass 8 in the middle position. At this time, there occurs a leakage into the cavity 5 of the expansion of the gas of maximum pressure, which passed from the compression 1 of the compressor through

0 холодильник 12, регенератор 13 и теплообменник 14 нагрузки. В холодильнике 12 от газа отводитс тепло сжати , а в регенераторе 13 происходит дальнейшее понижение температуры0 refrigerator 12, regenerator 13 and heat exchanger 14 load. In the refrigerator 12, the heat is removed from the gas by compression, and in the regenerator 13 there is a further decrease in temperature.

5 газа за счет теплообмена с насадкой регенератора 13.5 gas through heat exchange with the nozzle of the regenerator 13.

При опускании компрессорного поршн 2 к нижней мертвой точке (ИМТ) возникающа от перепада дав0 лений в полост х 9 и 10 сила, преодолева силы упругости пружины 7, перемещает поршень 4 со стаканом 8 вниз, к ШТ - происходит расширение газа в полости 5. По достижении поршнемWhen the compressor piston 2 is lowered to the bottom dead center (BMI), the force arising from the differential pressure in cavities 9 and 10, overcoming the elastic forces of the spring 7, moves the piston 4 with the glass 8 down, to the PCS - the gas in the cavity 5 expands. reaching the piston

5 4 НМТ происходит дальнейшее понижение давлени в полости 5 расширени до минимального давлени цикла при посто нном объеме последней.5 4 NMT, the pressure in the expansion cavity 5 further decreases to the minimum pressure of the cycle at a constant volume of the latter.

0 Когда компрессорный поршень 2 достигает НМТ, поршень 4 со стаканом 8 за счет сил упругости пружины 7 возвращаетс в среднее положение - происходит выталкивание порции газа0 When the compressor piston 2 reaches the NMT, the piston 4 with the glass 8 due to the elastic forces of the spring 7 returns to the middle position - a portion of the gas is ejected

5 при минимальном давлении из полости 5 расширени в полость 1 сжати компрессора. Проход через теплообменник 14, холодный газ воспринимает тепловую нагрузку, т.е. охлаж5 with a minimum pressure from the cavity 5 of the expansion into the cavity 1 of the compressor. The passage through the heat exchanger 14, the cold gas absorbs the heat load, i.e. cooling

дает объект криостатировани , В регенераторе 13 газ, обменива сь теплом с насадкой, нагреваетс до температуры окружающей среды. Выталкивание оставшейс части холодного га- за из полости 5 расширени происходит в следующей момент, когда компрессорный поршень 2 начинает движение вверх, к ВМТ. Затем все процессы повтор ютс .gives the object of cryostatting. In the regenerator 13, the gas, exchanging heat with the nozzle, is heated to ambient temperature. The expulsion of the remaining part of the cold gas from the expansion cavity 5 occurs at the next moment, when the compressor piston 2 starts to move upwards, to the TDC. Then all the processes are repeated.

Claims

Invention Formula

A refrigerating machine containing a piston compressor and a displacer in the form of a cylinder divided by an elastic movable partition into a compression and expansion cavity, while the compression cavity of the compressor is connected through the refrigerator, the regenerator and the load heat exchanger to the displacement expansion cavity, and only through the refrigerator squeeze cavity

displacing agent, which, in order to increase its thermodynamic efficiency, is performed with steps of different diameters, while the smaller diameter stage is equipped with a piston rigidly connected with the partition placed in the larger diameter stage, with the formation in this step an additional cavity associated with the compression cavity of the displacer by means of an adjustable hydroresistance.