Claims (2)
Снижени зфовн вибраций можно достичь путем уравновешивани поршневых машин. Однако, уравновешивание поршневых машин св зано с увеличением веса конструкции, применением сложных приводных механизмов, например, ромбического привода. Кроме того. в целом р де случаев полное уравновешивайие парпшевых машин принципиально не возможно . Цель изобретени - устранение указанных недостатков, повыщение надешгости, увеличение ресурса непрерывной работы и снижение сто имости изготовлени теплоиспользующей холодильной установки путем, упрощени ее ,конст|)укции. Это достигаетс тем, что в контур предложенной мацтины дополнительно вклю чёНй uartietaf ель и газораспределитель, подсоединенный к цилиндрам, в которых размещеШ неподвижные перегородки выполиенш ге из порйстр1го материала. На фиг. 1 схематически изображена теплойсшл з ща тазова холодильна машша; на фиг. 2 - газбраспрёделительное.устройство на фиг. 3 - первый процесс рабочего цикла; на фиг. 4 - второй процесс цикла; на фиг. $ - третий процесс; на фиг. б - четвертьщ . Машина содержит цилиндр 1 большого диа метра И цилиндр 2 малого диаметра. Цилиндры 1 и 2 св заны трубопроводом 3. Концевые части 4 и 5 цилиндра 1 гидравлически соедин ютс через систему трубопроводов и теплообменных аппаратов, содержащую трубопровод 6, теплообменник - нагреватель 7, го р чий регенератор 8, холодильник 9, трубопровод 10, газораст-феделитель 11 и трубогфовод 12. Концева часть 13 цилиндра 2 соединена с концевой частью 14 тогЪ же щилиндра через трубопровод 15, теплообменник нагрузки 16, холодный регенератор 17, холод1тьник 18, трубопровод 19, газораспределитель йое устройство 11 и трубопровод 20, К газо распрёде1тител1б И подключены нагнетательный 21 и всасывающий 22 патрубки нагнетател 23. Внутри цилиндров 1, 2 установлены пористые элементы 24. В качестве газораспределител возможно применение вращающегос олотаика, содержащего неподвижный корпус 25, внутри которого с возможностью вращени установлен сердечник 26. В корпусе 25 золотника выполнены отверсти под трубопроводы 12, 20, 21, 22. Кроме того в теле сердечника выполнены каналы 27-34, служащие дл соединени в различных сочетани х трубопроводов 10, 12, 19, 20-24. Мащина работает следующим образом. При работе концевые части цилиндра 1. больщого диа:Мё1 а поддерживаютс при разлйчных температурах. Часть 4 поддерживаетс при наивысщей температуре хижла Tj-, например , при 600-900° С, а часть 5 при промежуточной температуре цикла Тд например, при 300-320°К. Концевые части цилиндра 2 также имеют различные температуры. Часть 13 цилин а 2 поддерживаетс при промежуточной темературе цикла, также как и часть 5, цилинда 1. Часть 14 щшиндра 2 поддерживаетс при аиболее низкой температуре цикла TX, назыаемой далее холодной, например, при 77° К. очетание абсолютных значений температур епловых истотиков может быть практически любым. Это сочетание определ етс целью использовани холодильной установки. Дли подвода в щпсл тепла высокого потенциала служит теплообметшик-нагреватель 7, а теплообменник нагрузки 16 примен етс дл отвода низкопотенциального тепла от криостатируемого объекта. Отвод тепла, подведенного на самом высоком и самом низком температурных уровн х , осуществл етс на промежуточном уровне с помощью вод ных холодильников 9 и 18. Регенераци тепла в контуре больщого, цилиндра 1 осуществл етс посредством гор чего регенератора 8, а регенераци тепла в контуре цилиндра 2 осуществл етс в холодном регенераторе 17. Установленные в цилиндрах 1, 2 цористые элементы 24 служат дл предотвращени смещени порций газа с различными температурами. При установившемс режиме работы внутри цилиндров вследствие отсутстви перемещйвашш порций газа с различной температурой образуютс газовые слои аа-вв и aiaj-BjBi, далее назьюаемые газовыми порщн ми . Температура по длине газовых порщней измен етс по линейному закону. Рабочий цикл машины осуществл етс за четыре процесса . В течение первого процесса газ перекачивают посредством нагнетател 23 из части 5 цилиндра 1 в часть 4 тогр же цилиндра. Нагнетатель 23 создает напор. Достаточный дл преодолени гидравлического сопротивлени трубопровода 10, холодильника 9, регенератора 8, нагревател 7 и трубопровода 6. При прохождейий fа;за через регенератор 8 газ подогреваетс за C4et teniia, аккумулированного его насадкой в течение предыдущего цикла. Проход через нагреватель 7, газ нагреваетс до наивысшей температуры цикла, и при выходе из нагревател имеет-.температуру ..Tj.. Газ с температурой TI-, втекающий внутрь части 4 цилиндра 1, выталкивает относительно холодный газ, находившийс до этого в этой части цилиндра и смещает газовый поршень аа-вв в противоположную сторону цилиндра 1. Смещение поступающего гор чего газа с находившимс до этого в полости части 4 относительно холодным газом (внутри газового порщ , н ) предотвращаетс пористыми элементами 24. По мере поступлени гор чего газа внутрь части 3 цштшадра 1 и смещени газового поршн вправо давление газа в маЩине увеличиваетс . Увеличение давлени газа объ сн етс тем, что в ма1)лине, имегоп1ей неизменный суммарный рабочий объем и массу хладагента происходит возрастание среднемасссовой температуры газа за счет переталкивани газа с температурой Тп из части 5, ограшгчивающей промежуточную полость маиптны, в часть 4, ограничивающ5 о гор ч ю полость и имеющую температуру Т. В течение первого процесса цикла перемещени газового поршн aiai-« BjEi в цилиндре 2 не происходит, поскольку золотник отключает нагнетатель 23 от цилинд ра 2 и прерывает св зь между трубопроводами 20 и 19. Первый процесс заканчиваетс , когда гранична полость вв газового поршн подходит к торцовой стенке части 5 цилиндра I. По достижении газовым пор шем. .торцовой стенки части 5 щпиндра 1 сердечник 26 газораспределительного устройства 11 поворачиваетс , перекрыва сообщение между трубопроводами 10 и 12 цилиндра I. Одновременно в результате поворота сердечника 26 трзбопровод 20, отвод щийс из части 13 цилиндра 2, соедин етс через канал 29 с всасывающим патрубком 21 нагнетател 22, а трубопровод 19 соедин етс с нагнетательным патрубком 22 нагнетател 23, При этом газ, имеющий температуру Tj,, перекачиваетс нагн тателем из части 3 цилиндра 2 в часть 14 того же цилиндра через трубопровод 20, канал 29, канал 30, холодильник 18, регенератор 17, теплообменник нагрузки 16 и трубопровод 15. Газ из части 13 цилиндра 2, проход через регенератор 17, охлаждаетс . Насадка регенератора, охлажденна в течение предыдущего дикла, нагреваетс . За регенератором газ постзшает в теплообменник нагрузки 16, где он отбирает тепло от охлаждаемого объекта. Пройд по трубопроводу 15, газ поступает в полость внутри-части 14 щшигщра 2 и расшир сь, переталкивает газовый поршень aiai-BiBi в часть 13 цилиндра 2. По мере поступлени газа внутрь части 14 цилиндра 2 давление газа в мащине уменьшаетс в резуль тате понижени среднемассовой температуры газа в результате переталкивани порции га- за из полости с относительно более высокой температурой (полость внутри части 13) в полость с относительно более низкой темпера турой (полость внутри части 14 цилиндра 2). В течение второго процесса цикла перемещени газовогр порщн в цилиндре 2 не происходит , поскольку золотник отключает нагнетатель 23 от цилиндра 1 и прерывает сообщение между трубопроводами 10 и 12. Вто рой процесс заканчиваетс , когда гранична плоскость BiBi газового nopimiH BiBiai i достигает торцовой стенки части 13 цилиндра 2. Как только .гранична плоскость BiBi достигает торцевой стенки части 5 цилиндра 2, сердечник 26 поворачиваетс , перекрыва сообщение между тpyбoпpoвoдa ш 19 и 20 : через каналы 29 н 30 и нагнетатель 23. Одновременно в результате поворота серде тика 26 трубопровод 10 соедшметс с трубопроводом 12 через канал 31, всасывающий патрубок 22, нагнетательный патрубок 21 и канал 32- Начинаетс третий процесс. В течение , этого процесса происходит перемещение газа из части 4 цилиндра 1 в часть 5 того же цнлшщра. Газ перекач1Шаетс нагнетателем 23 из полости внутри части 4 в полость внутри части 5 цилиндра 1 через трубопровод 6, теплообменник-нагреватель 7, гор чий регенератор 8, холодильник 9, канал 31, патрубки 22, 21, канал 32 и трубопровод 14. Гор чий газ, имеющий температуру Tj-, проход через регенератор 8, охлаждаетс . Насадка регенератора, охлажденна в течение первого цикла, нагреваетс . За регенератором газ последовательно проходит через холодильник 9, каналы в сердечнике 26 и трубопровод 12, посте чего входит в полость части 5 цилиндра 1, заставл смещатьс влево газовый поршень аа-вв. в течение третьего процесса цикла перемеще- . ни газового порщн в цил1шдре 2 не происходит , поскольку сердечник 26 .отключает нагнетатель 23 от цилиндра 2 и прерывает сообщение между трубопроводами 19 и 20. j Давление в машине уменьщаетс . Третий процесс цикла заканчиваетс , когда гранична плоскость аа газового поршн аа-вв в цилиндре 1 достигает торцевой стенки части 4 цилиндра 1. В результате последующего поворота сердечника 26 трубопровод 19 соедин етс с трубопроводом 20 через канал 33, патрубок 22, нагнетатель 23, патрубок 21 и канал 34. Начинаетс четвертый процесс. В этого процесса газ перекачиваетс нагнетатёлем 23 из полости внутри части 14 цилиндра 2 в полость внутри части 13 через трубопровод 15, теплообменник нагрузки 16, регенератор 17, холодильник 18, трубопровод 19, канал 33 всасывагрщий патрубок 22 нагнетател , нагнетатель 23, нагнетательный патрубок 21, канал 34 и трубопровод 20. Холодный газ, имеющий температуру TX, проход через регенератор 17, нагреваетс . Насадка регенератора 17 охлаждаетс . Газ, вход в полость части 13 циливдра 2, заставл ет смещатьс газовый поршень BiBi-aiaj вправо. По мере поступлени газа внутрь части 13 цилиндра 2 давление газа в машине увеличиваетс . В течение четвертого периода газовый поршень аа-вв не перемещаетс . Четвертый процесс цикла заканчиваетс , когда гранична плоскость aiai газового no|irnн atajBiBi в цилиндре 2 достигает торцевой 769 стенки части 14 из пиндра Reducing vibrations can be achieved by balancing piston machines. However, the balancing of piston machines is associated with an increase in the weight of the structure, the use of complex actuators, for example, a rhombic drive. Besides. On the whole, a full number of cases, full balancing of parpschev machines is not possible in principle. The purpose of the invention is to eliminate these drawbacks, increase hope, increase the resource of continuous operation and reduce the cost of manufacturing a heat-using refrigeration unit by simplifying it, design. This is achieved by the fact that the contour of the proposed maxtine additionally includes a fir tree and a gas distributor connected to the cylinders in which the fixed partitions are made of porous material. FIG. 1 shows a schematic of warmth of a pelvic refrigeration; in fig. 2 - gas distributor. The device in FIG. 3 - the first process of the working cycle; in fig. 4 - the second cycle process; in fig. $ is the third process; in fig. b - quarters The machine contains a cylinder 1 of a large diameter and a cylinder 2 of small diameter. The cylinders 1 and 2 are connected by pipeline 3. The end parts 4 and 5 of cylinder 1 are hydraulically connected through a system of pipelines and heat exchangers, comprising pipe 6, heat exchanger - heater 7, a double regenerator 8, a refrigerator 9, pipe 10, a gas distribution system. 11 and the pipe driver 12. The end part 13 of cylinder 2 is connected to the end part 14 of the same cylinder through pipe 15, load heat exchanger 16, cold regenerator 17, cold 18, pipe 19, gas distributor 11 and pipe 20, K distribution gas 1 Titel 1b And a pressure 21 and suction 22 blower nozzles 23 are connected. Inside the cylinders 1, 2 porous elements 24 are installed. As a gas distributor it is possible to use a rotating roller containing a stationary body 25, inside which the core 26 is rotatably mounted. pipelines 12, 20, 21, 22. In addition, channels 27–34 are made in the core body, which are used for connection in various combinations of pipelines 10, 12, 19, 20–24. Maschina works as follows. During operation, the end parts of the cylinder 1. large dia: Ме1 а are maintained at different temperatures. Part 4 is maintained at the highest temperature of the hut Tj-, for example, at 600-900 ° C, and part 5 at an intermediate cycle temperature Td, for example, at 300-320 ° K. The end portions of cylinder 2 also have different temperatures. Part 13 of the cylinder 2 is maintained at an intermediate temperature of the cycle, as well as part 5 of the cylinder 1500. Part 14 of the shchindra 2 is maintained at the lowest temperature of the cycle TX, called cold later, for example, at 77 ° K. be almost anything. This combination is determined by the purpose of using the refrigeration unit. For supplying high-potential heat to the chip, a heat absorber-heater 7 serves, and load heat exchanger 16 is used to remove low-grade heat from a cryostatted object. The heat supplied at the highest and lowest temperature levels is removed at the intermediate level using water coolers 9 and 18. Heat recovery in the large circuit, cylinder 1 is performed by means of a hot regenerator 8, and heat recovery in the cylinder contour 2 is carried out in a cold regenerator 17. The taper elements 24 installed in cylinders 1, 2 serve to prevent gas portions from shifting at different temperatures. At steady state operation inside the cylinders, due to the absence of portions of gas moving at different temperatures, gas layers aa-bv and aiaj-BjBi are formed, hereinafter referred to as gas gaps. The temperature along the length of the gas streams varies linearly. The duty cycle of the machine is carried out in four processes. During the first process, the gas is pumped through the blower 23 from part 5 of cylinder 1 to part 4 of the same cylinder. The supercharger 23 creates pressure. Adequate to overcome the hydraulic resistance of the pipeline 10, the refrigerator 9, the regenerator 8, the heater 7 and the pipeline 6. With passage of f; the gas through the regenerator 8 is heated by C4et teniia accumulated by its packing during the previous cycle. The passage through the heater 7, the gas is heated to the highest temperature of the cycle, and at the exit from the heater has -T. Temperature ..Tj .. Gas with temperature TI-, flowing into the inside of part 4 of cylinder 1, pushes the relatively cold gas that was previously in this part cylinder displaces gas piston aa-bv to the opposite side of cylinder 1. Displacement of the incoming hot gas with relatively cold gas (inside the gas well, n) in the cavity of part 4 is prevented by porous elements 24. As hot aza tsshtshadra inside portion 3 1 and the right piston displacement gas pressure in the gas maSchine increased. The increase in gas pressure is due to the fact that in the motherboard, having an unchanged total working volume and refrigerant mass, the average mass temperature of the gas increases due to pushing the gas with temperature Tp from part 5, which restricts the intermediate cavity to maipty, to part 4, limiting 5 ° to the mountains During the first process of moving the gas piston aiai- "BjEi in cylinder 2 does not occur, because the spool disconnects the blower 23 from cylinder 2 and interrupts the connection between the pipelines 20 and 19. The first process ends when the boundary cavity into the gas piston approaches the end wall of part 5 of cylinder I. Upon reaching the gas pore. The face wall of part 5 of valve 1, the core 26 of the gas distributing device 11 rotates, blocking the connection between the lines 10 and 12 of cylinder I. At the same time, as a result of rotation of the core 26, the flow line 20, which is discharged from part 13 of cylinder 2, is connected through channel 29 to the suction port 21 The blower 22 is connected to the blower 22 of the blower 23. The gas having a temperature Tj ,, is pumped by the blower from part 3 of cylinder 2 to part 14 of the same cylinder through pipe 20, channel 29, channel 30, the refrigerator 18, the regenerator 17, the load heat exchanger 16 and the pipeline 15. The gas from part 13 of the cylinder 2, the passage through the regenerator 17, is cooled. The nozzle of the regenerator cooled during the previous dickle is heated. After the regenerator, the gas is post-fed to the load heat exchanger 16, where it takes heat from the cooled object. Passing through conduit 15, the gas enters the cavity of inside-part 14 of valve 2 and expands, pushes the aiai-BiBi gas piston into part 13 of cylinder 2. As the gas enters inside part 14 of cylinder 2, the gas pressure in the tank decreases as a result of lowering the mass-average gas temperature as a result of pushing a portion of gas from a cavity with a relatively higher temperature (cavity inside part 13) into a cavity with a relatively lower temperature (cavity inside part 14 of cylinder 2). During the second process cycle, the gas flow in the cylinder 2 does not occur, as the spool disconnects the blower 23 from cylinder 1 and interrupts the communication between pipes 10 and 12. The second process ends when the BiBi boundary plane of the gas Biopia i BiBiai i reaches the end wall of the cylinder part 13 2. As soon as the end plane of BiBi reaches the end wall of part 5 of cylinder 2, the core 26 rotates, blocking the communication between the pipe w 19 and 20: through channels 29 and 30 and the blower 23. At the same time, as a result In the heart of the pipe 26, the pipeline 10 is connected with the pipe 12 through the channel 31, the suction pipe 22, the pressure pipe 21 and the channel 32 - the third process begins. During this process, gas moves from part 4 of cylinder 1 to part 5 of the same process. Gas is pumped from supercharger 23 from cavity inside part 4 to cavity inside part 5 of cylinder 1 through pipe 6, heat exchanger-heater 7, hot regenerator 8, cooler 9, channel 31, pipes 22, 21, channel 32 and pipe 14. Hot gas having a temperature Tj-, the passage through the regenerator 8 is cooled. The nozzle of the regenerator cooled during the first cycle is heated. Behind the regenerator, the gas successively passes through the cooler 9, the channels in the core 26 and the pipeline 12, the post of which enters the cavity of part 5 of cylinder 1, causes the gas piston aa-bb to shift to the left. during the third process of the cycle move-. Neither the gas pressure in cylinder 2 occurs, as the core 26 disconnects the compressor 23 from cylinder 2 and interrupts the communication between the pipes 19 and 20. j The pressure in the machine decreases. The third cycle process ends when the boundary plane aa of the gas piston aa-iv in cylinder 1 reaches the end wall of part 4 of cylinder 1. As a result of subsequent rotation of core 26, pipe 19 is connected to pipe 20 through channel 33, pipe 22, compressor 23, pipe 21 and channel 34. The fourth process begins. In this process, gas is pumped by the blower 23 from the cavity inside part 14 of cylinder 2 to the cavity inside part 13 through line 15, load heat exchanger 16, regenerator 17, cooler 18, line 19, channel 33 suction side nozzle 22 blower, blower 23, pressure nozzle 21, channel 34 and pipeline 20. Cold gas having a temperature TX, passage through the regenerator 17, is heated. The nozzle of the regenerator 17 is cooled. The gas, entering the cavity of part 13 of cylinder 2, causes the gas piston BiBi-aiaj to move to the right. As the gas enters inside the part 13 of the cylinder 2, the gas pressure in the machine increases. During the fourth period, the gas piston aa-bv does not move. The fourth process of the cycle ends when the boundary plane aiai of gas no | irnn atajBiBi in cylinder 2 reaches the end 769 wall of part 14 of the cylinder.
2. После этого сердечник 26 золотника И поворачиваетс , перекрыва сообщение между трубопроводами 19, 20 через каналы 33, 34 и нагнетатель 23. Одновременно в результате поворота сердечкика . 26 трубопровод 12 соедин етс с трубопроводом 10 через канал 27, патрубок 22, нагнетатель 23, натрубок 21 и канал 28. Начинаетс первый процесс цикла. Цикл повтор етс . Холодопроизводител ность машины зависит не только от термодинамических параметров цикла, но и от конструктивных соотношений между детал ми и узлами машины. Так, холодопроизводительность может быть увеличена либо посредством увеличени диаметров цилиндров, либо увеличением их Длйньт, что эк1вйв;аЯентно увеличению хода газрврго поршн , либо увеличением числа рабочих адклов. Число рабочих Ц11клов машйиы регламентируетс работой :газораспределител . БлагЬдар ЬтсутСтвию возвратно- поступатель1н6 перемещаю 1Цйхс элементов надежность машйнь значительно ваше надежности прототипа. Кроме то го, машина имеет простую конструкцию, а следовательно, и низкую стоимость изготовлени . Полна уравновешенность машины позвол т примен ть ее на транспортных средствах. ри использовании в стационарных услови х отаичие от поршневых типов холодильных ашин дл эксплуатации машины не требует фундамента. Это обсто тельство позвол ет низить расходы на эксплуатацию маш1шы, а акже рашюнальнее использовать производственое помешение. Формула изобретени Теплоиспользуюша газова холодильна машина , содержаща газовый циркул ционный контур и установленные в нем цилиндры, регенераторы и теплообменные аппараты, о тл и ч а ю га. а с тем. Что, с целью повышени надежности, в контур дополнительно вклюЧ ёны нагнетатель и газораспределитель , подсоединенный к цилиндрам, в которыХ разме1 й(ень1 неподвижные перегородки, выполненныеиз Пористого материала. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 274780, кл. F 25 В 9/00, 1969.2. After that, the core 26 of the spool And rotates, blocking the communication between the pipes 19, 20 through the channels 33, 34 and the supercharger 23. Simultaneously as a result of the rotation of the heart. 26, the conduit 12 is connected to the conduit 10 through the channel 27, the pipe 22, the blower 23, the pipe 21 and the channel 28. The first process of the cycle begins. The cycle is repeated. The cooling capacity of a machine depends not only on the thermodynamic parameters of the cycle, but also on the constructive relationships between the parts and components of the machine. Thus, the cooling capacity can be increased either by increasing the diameters of the cylinders, or by increasing their length, which is equal to the increase in the stroke of the piston, or by increasing the number of working adhes. The number of workers of the motor unit is regulated by the work: gas distributor. Thanks to the return-transceiver-n6 I move the 1CT element with the reliability of the machine much your reliability of the prototype. In addition, the machine has a simple design and, consequently, a low manufacturing cost. The complete balance of the machine allows it to be used on vehicles. When used in stationary conditions, the ochaichiya from piston types of refrigeration systems does not require a foundation to operate the machine. This circumstance allows to reduce the cost of operating the machine, and also to use the production room more efficiently. Claims of the invention A heat-utilized gas chiller comprising a gas circulation loop and cylinders installed therein, regenerators and heat exchangers, of about 10 h and h. but with that. That, in order to increase reliability, the circuit additionally includes a supercharger and a gas distributor connected to cylinders with dimensions (Ren1 fixed partitions made from Porous material. Sources of information taken into account during the examination 1. USSR Author's Certificate No. 274780, CL F 25 B 9/00, 1969.
ftft
2121
10 ten
2828
-20-20
Г9G9
zszs
ZSZS
22 (pai.222 (pai.2
tf tf
о Ьabout b
/Л1,А/ L1, A
чh
Ь, B
/-16/-sixteen
5 / . 2 5 gf Р/ /five / . 2 5 gf P / /
ff
6 6
/J/ J
- /,- /,
X XfL lX/AX XfL lX / A
/уfrom
tfr fr.tfr fr.
-26-26
-5-five