SU956934A1 - Heat recovering cryogenic machine - Google Patents

Heat recovering cryogenic machine Download PDF

Info

Publication number
SU956934A1
SU956934A1 SU813263502A SU3263502A SU956934A1 SU 956934 A1 SU956934 A1 SU 956934A1 SU 813263502 A SU813263502 A SU 813263502A SU 3263502 A SU3263502 A SU 3263502A SU 956934 A1 SU956934 A1 SU 956934A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
piston
expansion device
cavities
cavity
displacer
Prior art date
Application number
SU813263502A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Геронтьевич Цихисели
Original Assignee
Военный Инженерный Краснознаменный Институт Им.А.Ф.Можайского
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Военный Инженерный Краснознаменный Институт Им.А.Ф.Можайского filed Critical Военный Инженерный Краснознаменный Институт Им.А.Ф.Можайского
Priority to SU813263502A priority Critical patent/SU956934A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU956934A1 publication Critical patent/SU956934A1/en

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B9/00—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
    • F25B9/14—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the cycle used, e.g. Stirling cycle

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Compressor (AREA)

Description

Изобретение относится к микрокриогенной технике, в частности к газовым холодильным машинам, обеспечивающим термостатирование объектов при температурах порядка .50-80 К.The invention relates to microcryogenic technology, in particular to gas refrigeration machines that provide temperature control of objects at temperatures of the order of .50-80 K.

Известна теплоиспользующая криогенная машина, содержащая термокомпрессор с рабочей полостью и вытеснителем, соединенным с штоком, а также поршневое расширительное устройство, снабженное механизмом выведения поршня из мертвых точек [1].Known heat-consuming cryogenic machine containing a thermocompressor with a working cavity and a displacer connected to the rod, as well as a piston expansion device equipped with a mechanism for removing the piston from the dead points [1].

Недостатком известной- криогенной машины является наличие у термокомпрессора механического привода, что ограничивает эксплуатационную надежность устройства.A disadvantage of the known - cryogenic machine is the presence of thermo-mechanical actuator, which limits the operational reliability of the device.

Целью изобретения является повышение эксплуатационной надежности.The aim of the invention is to increase operational reliability.

Цель достигается тем, что термокомпресбор имеет дополнительную полость, сообщенную с рабочей полостью при помощи гильзы, имеющей два окна, одно из которых связано с расширительным устройством, а второе - с дополнительной полостью посредством холодильника, причем шток размещен в гильзе и имеет внутренний канал и отверстия, сообщающие при нахождении вытеснителя в мертвых точках канал штока с соответствующими окнами гильзы. 'The goal is achieved in that the thermal compressor has an additional cavity in communication with the working cavity using a sleeve having two windows, one of which is connected to the expansion device, and the second to the additional cavity by means of a refrigerator, the rod being placed in the sleeve and has an internal channel and openings , reporting when the displacer is in dead spots, the rod channel with the corresponding sleeve windows. ''

На чертеже представлена схема теп5 лоиспользующей криогенной машины.The drawing shows a diagram of a heat-utilizing cryogenic machine.

.Теплоиспользующая криогенная машина содержит термокомпрессор 1, рабочую полость 2, высокотемпературный источник 3 тепловой энергии, горячую полость 4, вытеснитель 5, штск 6, вцтеснителя, поршневое расширительное устройство 7., поршень 8, корпус 9 расширительного устройства, холодильник 10, дополнительную полость 11, штоки 12 и 13 и поршни-'регуляторы 15 14 й 15.The heat-utilizing cryogenic machine contains a thermocompressor 1, a working cavity 2, a high-temperature heat source 3, a hot cavity 4, a displacer 5, 6 pcs. , rods 12 and 13 and pistons' regulators 15 14 th 15.

Теплоиспользующая криогенная машина работает следующим образом.Heat using cryogenic machine operates as follows.

При движении вытеснителя 5 к нижней мертвой точке газ, находящийся в рабочей полости 2 термокомпрессора 1 и имеющий температуру окружающей среды, через вытеснитель 5 поступает в горячую полость 4 и при этом нагревается. В этот момент давление газа 25 в горячей 4 и рабочей 2 полостях воз. растает. В дополнительной полости 11 термокомпрессора 1 иде-ι процесс политропного сжатия газа, причем при соответствующем подборе геометрических характеристик термокомпрессора 1 дав3 ление в горячей 4 и рабочей 2 полостях нарастает интенсивнее, чем в дополнительной полости 11, т.е. перепад давлений, направленный вниз, имеет место до момента достижения вытеснителем 5 'нижней мертвой точки. 5When the displacer 5 moves to the bottom dead center, the gas located in the working cavity 2 of the thermocompressor 1 and having an ambient temperature passes through the displacer 5 into the hot cavity 4 and heats up. At this moment, the gas pressure 25 in the hot 4 and working 2 cavities cart. will melt. In the additional cavity 11 of the thermocompressor 1, the ide ι is the process of polytropic gas compression, and with appropriate selection of the geometric characteristics of the thermocompressor 1, the pressure in the hot 4 and working 2 cavities increases more intensively than in the additional cavity 11, i.e. the pressure drop directed down takes place until the displacer 5 'reaches bottom dead center. 5

При достижении нижней мертвой точки горячая 4, рабочая 2 и дополнительная 11 полости, а также пространство расширительного устройства 7, Ограниченное поршнем 8, поршнем-ре-· Ю гулятором 15 и стенками корпуса 9 соединяются между собой, при этом происходит нагнетание газа из термокомпрессора 1 в расширительное устройство 7. На поршне-регуляторе 15 возникает перепал давлений, в резуль·^ тате чего поршень 8 начинает движение в сторону нижней мертвой точки, увеличивая объем полости над поршнем-8. В это время газ, заполняющий __ увеличивающуюся полость, охлаждается.When reaching the bottom dead center, hot 4, working 2 and additional 11 cavities, as well as the space of the expansion device 7, Limited by the piston 8, the piston-regulator 15 and the walls of the housing 9 are connected to each other, while gas is injected from the thermocompressor 1 into the expansion device 7. A pressure differential occurs on the piston-regulator 15, as a result of which the piston 8 begins to move toward the bottom dead center, increasing the volume of the cavity above the piston-8. At this time, the gas filling the __ enlarging cavity is cooled.

По мере выравнивания давлений во всех связанных полостях термокомпрессора 1 и расширительного устройства 7 перепад/давлений на поршнерегуляторе 15 исчезает, в то время как на поршне-регуляторе -14 возникает перепад давлений, направленный вверх. Поэтому вытеснитель 5 начинает движение в сторону верхней мерт- 30 вой точки, и рабочая 2, дополнитель-т ная 11 полости, а также расширительное устройство 7 разделяются. Движение вытеснителя 5 к верхней мертвой точке приводит к снижению давлений 35 во всех полостях термркомпрессора 1. · В верхней мертвой точке рабочая 2, дополнительная. 11 полости термокомпрессора 1 и расширительное устройство 7 соединяются между собой, в до результате чего в полостях расширительного устройства 7 происходит расширение газа. Температура газа, находящегося в расширительном устройстве 7, еще больше понижается, что обеспечивает охлаждение объекта, имеющего термическую связь с расширительным устройством 7.As the pressure equalizes in all the connected cavities of the thermocompressor 1 and the expansion device 7, the differential / pressure on the piston regulator 15 disappears, while an upward differential pressure occurs on the piston-regulator -14. Therefore, the displacer 5 begins to move towards the top dead center point, and the working 2, additional cavity 11, as well as the expansion device 7 are separated. The movement of the displacer 5 to the top dead center leads to a decrease in pressure 35 in all cavities of the thermocompressor 1. · In the top dead center, the working 2, additional. 11, the cavities of the thermocompressor 1 and the expansion device 7 are interconnected, as a result of which gas expansion occurs in the cavities of the expansion device 7. The temperature of the gas located in the expansion device 7 is further reduced, which provides cooling of the object having a thermal connection with the expansion device 7.

Поскольку давление газа в расширительном устройстве 7 понижается, _ на поршне-регуляторе 15 возникает перепад давлений, обуславливающий движение поршня 8 в сторону верхней мертвой точки. Давления в сообщенных полостях выравниваются, в результате чего на поршне-регуляторе 14 возникает перепад давлений, и вытеснитель 5 начинает движение в сторону нижней мертвой точки. При этом соединенные полости разделяются, и процессы повторяются.As the gas pressure in the expansion device 7 decreases, _ a pressure differential occurs on the piston-regulator 15, causing the piston 8 to move toward the top dead center. The pressures in the reported cavities are equalized, as a result of which a pressure differential occurs on the piston-regulator 14, and the displacer 5 begins to move towards the bottom dead center. In this case, the connected cavities are separated, and the processes are repeated.

Экономическая эффективность изобретения заключается в повышении КПД теплоиспользуемой криогенной машины вследствие использования самоуправляемой пневматической связи термокомпрессора и расширительного устройства.The economic efficiency of the invention consists in increasing the efficiency of the heat-used cryogenic machine due to the use of self-controlled pneumatic connection between the thermocompressor and the expansion device.

Claims (1)

ление в гор чей 4 и рабочей 2 полос нарастает интенсивнее, чем в дополн тельной полости 11, т.е. перепад да лений, направленный вниз, имеет мес до момента достижени  вытеснителем нижней мертвой точки. При достижении нижней мертвой точки гор ча  4, рабоча  2 и дополнительна  11 полости, а также пространство расширительного устройства ограниченное поршнем 8, поршнем-регул тором 15 и стенками корпуса 9 соедин ютс  между собой, при этом происходит нагнетание газа из термокомпрессора 1 в расширительное устройство 7. На nojxiiHe-регул торе 15 возникает перепад давлений, в резуль тате чего поршень 8 начинает движение в сторону нижней мертвой точки, увеличива  объем полости над поршнем- 8. В это врем  газ, заполн ющий увеличивающуюс полость, охлаждаетс . . . По мере выравнивани  давлений во всех св занных полост х термокомпрессора 1 и расширительного устройства 7 перепаддавлений на поршнерегул торе 15 исчезает, в то врем  как на поршне-регул торе -14 возникает перепад давлений, направленный вверх. Поэтому вытеснитель 5 начинает движение в сторону верхней мертвой точки, и рабоча  2, дополнительт на  11 полости, а также расширительное устройство 7 раздел ютс . Движение вытеснител  5 к верхней мертвой точке приводит к снижению давлений во всех полост х термокомпрессора 1 В верхней мертвой точке рабоча  2, дополнительна . 11 полости термокомпрессора 1 и расширительное устройство 7 соедин ютс  между собой, в результате чего в полост х расширительного устройства 7 происходит расишрение газа. Температура газа, наход щегос  в расширительном устрой стве 7, еще больше понижаетс , что обеспечивает охлаждение объекта, имеющего термическую св зь с расширительным устройством 7. Поскольку давление газа в расширительном устройстве 7 понижаетс , На поршне-регул торе 15 возникает перепад давлений, обуславливающий движение поршн  8 в сторону верхней мертвой точки. Давлени  в сообщенных полост х выравниваютс , в результате чего на поршне-регул торе 14 возникает перепад давлений, и вытеснитель 5 начинает движение в сторону нижней мертвой точки. При этом соединенные полости раздел ютс , и процессы повтор ютс . Экономическа  эффективность изобретени  заключаетс  в повышении КПД теплоиспользуемой криогенной машины вследствие использовани  самоуправл емой пневматической св зи термокомпрессора и расширительного устройства . Формула изобретени  Теплоиспользующа  криогенна  машина , содержаща  ермокомпрессор с рабочей полостью и вытеснителем, соединенным с штоком, а также поршневое расширительное устройство, снабженное механизмом выведени поршн  из мертвых точек, о т .л и ч ,а ю щ а  с   тем, что, с целью повышени  эксплуатационной надежности, термокомпрессор имеет дополнительную полость, сообщенную с рабочей полостью при помощи гильзы, имеющей два окна, одно из которых св зано с расширительным устройством, а второе - с дополнительной полостью посредством холодильника , причем шток размещен в гильзе и имеет внутренний канал и отверсти , сообщаю1цие при нахождении вытеснител  в мертвых точках канал штока с соответствующими окнами гильзы. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Horn S. В., Lumpkin М. Е. Theoretical analysis b pneumatically driven split-cycle eryogenic refrigerators- Advances in Cryogenic Engineering, Vol. 19, 1974, pp. 221230 .The treatment in the hot 4 and working 2 lanes increases more intensively than in the additional cavity 11, i.e. the downward differential pressure has a month before the displacer reaches the bottom dead center. Upon reaching the lower dead point of the hot 4, the working 2 and additional 11 cavities, as well as the space of the expansion device limited by the piston 8, the piston regulator 15 and the walls of the housing 9 are interconnected, while gas is injected from the thermocompressor 1 into the expansion device 7. At the nojxiiHe-regulator 15, a pressure differential occurs, as a result of which the piston 8 begins to move toward lower dead center, increasing the volume of the cavity above the piston 8. At this time, the gas filling the increasing cavity cools mc . . As the pressures equalize in all the associated cavities of the thermocompressor 1 and the expansion device 7, the differential pressure on the piston-regulator 15 disappears, while on the piston-regulator -14, a pressure differential arises upward. Therefore, the displacer 5 begins to move in the direction of the top dead center, and the working 2, additionally to the 11th cavity, and also the expansion device 7 are separated. The movement of the displacer 5 to the upper dead point leads to a decrease in pressure in all cavities of the thermocompressor 1 In the upper dead point, operating 2 is optional. 11, the cavities of the thermocompressor 1 and the expander device 7 are interconnected, as a result of which gas is dispersed in the cavities of the expander device 7. The temperature of the gas in the expansion device 7 is further reduced, which provides cooling for an object that has thermal connection with the expansion device 7. As the gas pressure in the expansion device 7 decreases, a differential pressure occurs on the piston-regulator 15, causing movement piston 8 in the direction of the top dead center. The pressures in the communicated cavities equalize, with the result that a pressure differential occurs on the piston-regulator 14, and the displacer 5 begins to move towards the bottom dead center. Thereby, the interconnected cavities are separated, and the processes are repeated. The economic efficiency of the invention is to increase the efficiency of the heat-used cryogenic machine due to the use of the thermostatic compressor’s self-controlled pneumatic connection and the expansion device. The invention uses a heat-using cryogenic machine containing a pressure compressor with a working cavity and a displacer connected to the rod, as well as a piston expansion device equipped with a mechanism for removing the piston from dead spots, so that increase operational reliability, thermocompressor has an additional cavity communicated with the working cavity with a sleeve having two windows, one of which is connected with an expansion device, and the second with an additional cavity through the cooler, where the rod is located in the sleeve and has an internal channel and holes, informing the stem channel with the corresponding window of the sleeve when the displacer is in dead points. Sources of information taken into account in the examination 1. S. S. Horn, M. Ye. Lumpkin. Theoretical analysis of pneumatically driven split-cycle eryogenic refrigerators- Advances in Cryogenic Engineering, Vol. 19, 1974, pp. 221230.
SU813263502A 1981-01-05 1981-01-05 Heat recovering cryogenic machine SU956934A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU813263502A SU956934A1 (en) 1981-01-05 1981-01-05 Heat recovering cryogenic machine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU813263502A SU956934A1 (en) 1981-01-05 1981-01-05 Heat recovering cryogenic machine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU956934A1 true SU956934A1 (en) 1982-09-07

Family

ID=20948821

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU813263502A SU956934A1 (en) 1981-01-05 1981-01-05 Heat recovering cryogenic machine

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU956934A1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3620029A (en) Refrigeration method and apparatus
US4078389A (en) Lost-motion refrigeration drive system
US3733837A (en) Thermodynamic reciprocating machine
US2468293A (en) Refrigerating apparatus actuated by a hot-gas engine
US4024727A (en) Vuilleumier refrigerator with separate pneumatically operated cold displacer
GB1108097A (en) Heat energised refrigerator
US2764877A (en) Apparatus for liquefying air
GB1456420A (en) Method of refrigeration which combines two thermodynamic cycles and a cryogenic machine for carrying out said method
US5251448A (en) Heat machine
US3321926A (en) Fluid-actuated cryogenic refrigerator
GB1021539A (en) Improvements in or relating to refrigeration method and apparatus
US4335579A (en) Refrigerating system
US3379026A (en) Heat powered engine
US4090859A (en) Dual-displacer two-stage split cycle cooler
SU956934A1 (en) Heat recovering cryogenic machine
US3312072A (en) Method and apparatus for refrigeration utilizing sterling cycle type of operation
ES290262A1 (en) Method of absorbing thermal energy at low temperatures and apparatus for carrying out such methods
US4848092A (en) Heat exchanger for cryogenic refrigerator
US3636719A (en) Refrigeration apparatus for developing extremely low temperatures
US4090858A (en) Two-stage split-cycle cooler with pneumatic piston
US3333433A (en) Closed cycle cryogenic refrigerator
US2820352A (en) Method of separating the fractions of a gaseous mixture in a gas rectifying system
US3101597A (en) Gas refrigerator
GB1038585A (en) Improvements in or relating to apparatus for producing cold at low temperatures
Horn et al. Pneumatically driven split-cycle cryogenic refrigerator