SU438838A1

SU438838A1 - Refrigerating gas machine

Info

Publication number: SU438838A1
Application number: SU1803933A
Authority: SU
Inventors: Герман Алексеевич Гороховский
Original assignee: Омский политехнический институт
Priority date: 1972-07-03
Filing date: 1972-07-03
Publication date: 1974-08-05

Description

1one

Изобретение относитс к технике получени низких температур в поршневых холодильных машинах.The invention relates to a technique for producing low temperatures in reciprocating refrigeration machines.

Известны холодильно-газовые машины, содержащие цилиндр с поршневым компрессором и расширителем в виде дифференциального золотника, сообщаюшего в крайних положени х полости компрессора и расширител .Refrigerating-gas machines are known, comprising a cylinder with a piston compressor and an expander in the form of a differential valve, communicating to the extreme positions of the compressor cavity and an expander.

С целью упрош;ени конструкции компрессор выполнен двойного действи с возвратной пружиной , закрепленной на торцах цилиндра и компрессора, и в линии св зи полостей компресссора установлены теплообменник, регенератор и подогреватель дл обеспечени теплового привода золотника.In order to simplify the design, the compressor has a dual action with a return spring fixed at the ends of the cylinder and the compressor, and a heat exchanger, a regenerator and a heater are installed in the communication line of the compressor cavities to provide a thermal spool actuator.

На фиг. 1 изображена схема предлагаемой машины; на фиг. 2 - теоретические индикаторные диаграммы компрессора и расширител в координатах давление - перемещение поршн .FIG. 1 shows a diagram of the proposed machine; in fig. 2 - theoretical indicator diagrams of the compressor and expander in coordinates pressure - piston movement.

Поршневые компрессор 1 и расширитель 2 выполнены в виде дифференциального золотника , совершающего возвратно-поступательное движение в цилиндре 3. Регенератор 4 встроен в мертвое пространство полости 5 расширител 2. Холодна полость 6 компрессора 1 через теплообменник 7, регенератор 8 и подогреватель 9 соединена с теплой полостью 10 компрессора 1. Пружина 11 крепитс кReciprocating compressor 1 and expander 2 are made in the form of a differential valve, reciprocating in cylinder 3. Regenerator 4 is built into the dead space of cavity 5 of expander 2. Cold cavity 6 of compressor 1 through heat exchanger 7, regenerator 8 and heater 9 are connected to a warm cavity 10 compressors 1. A spring 11 fastens to

торцам поршн компрессора 1 и цилиндра 3 и стремитс удержать золотник в среднем положении.the ends of the piston of compressor 1 and cylinder 3 and tends to keep the valve in the middle position.

При положении золотника в крайней правой точке полость 6 компрессора I через каналы 12 в золотнике и регенератор 4 соединена с полостью 5 расширител 2. Давление в полост х 5, 6 и 10 одинаково.When the spool is positioned at the rightmost point, cavity 6 of compressor I is connected through channels 12 in the spool and regenerator 4 to cavity 5 of expander 2. Pressure in cavities 5, 6 and 10 is the same.

При положении золотника в крайней левойWhen the spool is in the extreme left

точке полость 6 компрессора 1 через трубопровод 13, коллектор 14, каналы 12 в золотнике и регенератор 4 соединена с полостью 5 расширител 2. Давление в полост х 5, 6 и 10 также одинаково.At point 6, cavity 6 of compressor 1 through line 13, manifold 14, channels 12 in the spool and regenerator 4 is connected to cavity 5 of expander 2. Pressure in cavities 5, 6 and 10 is also the same.

Величина относительного мертвого объема полости 5 расширител 2 выбираетс достаточно большой, вследствие чего степень повышени давлени газа в полости 5 оказываетс меньшей, чем в полости б компрессора 1.The value of the relative dead volume of the cavity 5 of the expander 2 is chosen sufficiently large, as a result of which the degree of pressure increase of the gas in the cavity 5 is less than in the cavity b of the compressor 1.

При движении золотника влево каналы 12 перекрываютс цилиндром 3, полости 6 и 5 разобщаютс . Газ из полости 6 через теплообменник 7, регенератор 8 и подогреватель 9When the valve moves to the left, the channels 12 overlap with the cylinder 3, the cavities 6 and 5 are separated. Gas from cavity 6 through heat exchanger 7, regenerator 8 and heater 9

вытесн етс в полость 10, одновременно нагрева сь .displaced into cavity 10 while simultaneously heating.

Давление в полост х 6 и 10 компрессора 1 возрастает (фиг. 2, крива а-б). Одновременно вследствие движени золотника давлепие газа в полости 5 расширител 2 такжеThe pressure in cavity 6 and 10 of compressor 1 increases (Fig. 2, curve ab). At the same time, due to the movement of the spool, the gas pressure in the cavity 5 of the expander 2 also

возрастает (крива а-в на фиг 2). Поскольку величина относительного мертвого объема полости 5 достаточно велика, давление газа в полости 6 компрессора 1 растет скорее, чем в иолости 5, и возникша переменна разность давлений APi вызывает силу, направленную в сторону движени золотника, преодолевающую сопротивление пружины 11 и достигшую наибольшей величины вблизи левого крайнего положени золотника. При достижении золотником левого крайнего положени каналы 12 соедин ютс с коллектором 14 - происходит перепуск сжатого газа из полости 6 через трубопровод 13 в полость 5 с одновременным его охлаждением в регенераторе 4. Давление в полост х 6 и 5 вновь выравниваетс (точка г на фиг. 2). Сжата пружина 11 перемещает золотник вправо, каналы 12 перекрываютс цилиндром 3 - происходит расширение газа в полости 5 расширител 2 (крива г-д на фиг. 2). Давление в полости 6 компрессора 1 снимаетс вследствие охлаждени газа в регенераторе 8 и теплообменнике 7 при его перетекании из полости 10 в полость 6 (крива г-е на фиг. 2). Одновременно к полости 5 через стенки цилиндра 3 подводитс тепло от холодного источника. После закрыти каналов 12 вновь возникает переменна разность давлений APz, вызыва силу, направленную теперь вправо, т. е. оп ть в сторону движени поршн .increases (curve ab in Fig 2). Since the relative dead volume of the cavity 5 is large enough, the gas pressure in the cavity 6 of compressor 1 increases more quickly than in iolost 5, and the resulting differential pressure difference APi causes a force directed in the direction of movement of the spool, overcoming the resistance of the spring 11 and reaching the highest value near the left extreme position of the spool. When the spool reaches its leftmost position, the channels 12 are connected to the collector 14 — compressed gas is by-passed from the cavity 6 through the pipe 13 to the cavity 5 while it is simultaneously cooled in the regenerator 4. The pressure in cavities 6 and 5 is equalized again (point d in FIG. 2). The compressed spring 11 moves the spool to the right, the channels 12 overlap with cylinder 3 — gas expands in cavity 5 of expander 2 (curve r-d in Fig. 2). The pressure in the cavity 6 of the compressor 1 is relieved by cooling the gas in the regenerator 8 and the heat exchanger 7 as it flows from cavity 10 to cavity 6 (curve e in Fig. 2). At the same time, heat from the cold source is supplied to the cavity 5 through the walls of the cylinder 3. After closing the channels 12, a variable pressure difference APz appears again, causing the force now directed to the right, i.e. again in the direction of movement of the piston.

В крайней правой точке каналы 12 выход т из цилиндра 3 и газ, расширившийс в полости 5, через регенератор 4 и каналы 12 перепускаетс в полость 6. Перепуск газа сопровождаетс его одновременным нагревом в регенераторе 4. Давление в полост х 5 и 6 вновь выравниваетс (точка а на фиг. 2). Раст нута пружина 11 перемещает золотник влево. Цикл повтор етс .At the rightmost point, the channels 12 exit the cylinder 3 and the gas, which has expanded in the cavity 5, passes through the regenerator 4 and the channels 12 to the cavity 6. The gas bypass is accompanied by its simultaneous heating in the regenerator 4. The pressure in cavities 5 and 6 is equalized again ( point a in fig. 2). The stretched spring 11 moves the spool to the left. The cycle is repeated.

При движении золотника возникают силы, всегда направленные в сторону его движени ,When the spool moves, forces arise, always directed towards its movement,

поэтому машина практически может работать с тепловым приводом.therefore, the machine can practically operate with heat drive.

Запуск машины осуществл ют, сообщив золотнику начальное перемещение в любую сторону, например, при помощи сил взаимодействи стержн 15 из магнитного материала и электромагнитной катушки 16 при подаче в нее электрического импульса.The machine is started up by informing the spool of the initial movement in any direction, for example, using the forces of interaction of the rod 15 of magnetic material and the electromagnetic coil 16 when an electric impulse is fed into it.

Предмет изобретени Subject invention

Холодильно-газова машина, содержаща цилиндр с поршневыми компрессором и расширителем в виде дифференциального золотника , сообщающего в крайних положени хRefrigerating-gas machine, containing a cylinder with a piston compressor and expander in the form of a differential valve, communicating in the extreme positions

полости компрессора и расширител , отличающа с тем, что, с целью упрощени конструкции, компрессор выполнен двойного действи с возвратной пружиной, закрепленной на торцах цилиндра и компрессора,the cavity of the compressor and the expander, characterized in that, in order to simplify the construction, the compressor is made of double action with a return spring fixed on the ends of the cylinder and the compressor,

и в линии св зи полостей компрессора установлены теплообменник, регенератор и подогреватель дл обеспечени теплового привода золотника.and a heat exchanger, a regenerator and a heater are installed in the communication line of the compressor cavities to provide a thermal drive for the spool.