SU974063A1 - Gas cryogenic machine - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к холодильной технике, а именно к газовым криогенным машинам.The invention relates to refrigeration engineering, in particular to gas cryogenic machines.

Известна газова  криогенна  машина , работающа  по циклу Стирлинга, содержаща  два цилиндра с компрессорным и датандерным поршн ми, уплотн ющие диафрагмы и линию св зи рабочего объема цилиндров с полостью картера 1.A known gas cryogenic machine operating in the Stirling cycle, containing two cylinders with a compressor and a datander piston, sealing diaphragms and a communication line for the working volume of cylinders with a crankcase cavity 1.

Недостатком известной газовой криогенной машины  вл етс  недостач точна  надежность, так как диафраг-. мы, установленные на рабочих поршн х , требуют создани  посто нного перепада давлений, а также быстро изнашиваютс .A disadvantage of the known gas cryogenic machine is the lack of accurate reliability, since the diaphragm is. we, installed on working pistons, require the creation of a constant pressure differential, and also wear out quickly.

Цель изобретени  - повышение надежности и ресурса машины.The purpose of the invention is to increase the reliability and service life of the machine.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в каждом цилиндре установлен второй поршень, образуюЕ(ий с первым вспомогательную полость и снабженный уплотн ющими диафрагмами, а на линии св зи рабочего объема цилиндров спомощью картера дополнительно установлены дроссель и сильфов , причем последний сообщен с полостью картера.The goal is achieved by the fact that a second piston is installed in each cylinder, forming an auxiliary cavity with the first and provided with sealing diaphragms, and an additional throttle and bellows are installed on the communication line of the working volume of cylinders by means of the crankcase.

На чертеже показано конструктивное выполнение газовой криогенной машины.The drawing shows a constructive implementation of a gas cryogenic machine.

Claims (2)

Газова  жриогенна  машина содержит цилиндри 1 и 2, в которых установлены соответственно компрессорный и детандерный nopujHH 3 и 4, жестко св занные через шатуны 5 и 6 с коленчатым валом 7, расположенным в картере 8 машины. Поршни 3 и 4 имеют уплотнени  9 и 10. В цилиндрах и 2 .установлены вторые поршни 11 и 12, снабженные уплотн ющими диафрагмами 13 и 14 и образующие с поршн ми 3 и 4 вспомогательные полости 15 и 16. Mai-iHHa снабжена линией 17 св зи рабочего объема цилиндров, состо . щей из полости 18 сжати  и полости 19 расширени  с полостью картера 8. На линии 17 св зи установлены дроссель 20 и сильфон 21, причем внутренн   полость 22 сильфона 21 сообщена с полостью картера 8. Во втором поршне 12, установленном в детандерном цилиндре 2, имеетс  изолирующий колпак 23, образующий со стенками цилиндра 2 зазор 24. Полость 18 сжати  и полость 19 расширени  сообщаютс  между собой через холодильник 25,регенератор 26 и теплообменник 27 нагрузки. Газова  криоге 1на  машина работае следующим образом. Компрессорный и детандерный поршни 3 и 4 привод тс  в возвратно-поступательное движение с помощью шатунов 5 и б и коленчатого вала 7 со сдвигом фаз, необходимым дл  осущест влени  цикла Стирлинга. Движением компрессорного и детандерного поршней 3 и 4 через газовые вспомогательные полости 15 и 16 передаетс  движение вторым поршн м 11 и 12, причем давление в вспомогатель ных полост х 15 и 16, в полости 18 Сжати  и в полости 19 расширени  практически одинаково в каждый момепт времени, поскольку силы упругос ти уплотн ющих диафрагм 13 и 14, силы инерции и трени  вторых поршней 11 и 12 малы по сравнению с газовыми силами. Поэтому в рабочей и вспомогательных полост х закон изменени  давлени  соответствует требуемому дл  цикла Стирлинга. При движении компрессорного поршн  3 вверх происходит уменьшение объема полости 18 сжати  и сжатие рабочего газа в холодильнике 25, регенераторе 26, теплообменнике 27 на;грузки и полости 19 расширени . Далее при движении компрессорного порш н  3 вверх, а детандерного поршн  4 вниз происходит переталкивание рабочего газа через регенератор 26 в полость 19 расширени . Затем при дальнейшем движении детандерного поршн  4 вниз происходит расширение в полости 19 расширени  с производством полезного холода. Затем при движении детандерного поршн  4 вверх и компрессорного поршн  3 вниз происходит обратное переталкивание газа в полост 18 сжати . Далее цикл повтор етс  При увеличении давлени  в цикле за счет сжати  газа в вспомогательных полост х 15 и 16 происходит сбли жение порщней 3 и 4 со вторыми поршн ми ll и 12 до минимального рассто ни  между ними, а при снижении давлени  - увеличение зазоров. Поскольку в цикле Стирлинга отношение мак- симального и минимального давлений приблизительно равно двум, объем вспомогательных полостей мал по сравнению с рабочими полост ми и не. вызывает больших потерь. Уплотн ющие диафрагмы герметично отдел ют рабочую полость от полости картера. Дл  выравнивани  средних давлений при многократных пусках и остановках машины и обеспечени  необходимого положени  вторых поршней 11 и 12 в цилиндрах 1 и 2 рабоча  полость соединена с полостью картера 8 через дроссель 20 и сильфон 21. Использование данного технического решени  позвол ет обеспечить надежную работу уплотнений и тем самым повысить ресурс всей машины в целом. Формула изобретени  1.Газова  криогенна  машина, работающа  по циклу Стирлинга, содержаща  два цилиндра с компрессорным и детандерным поршн ми, уплотн ющие диафрагмы и линию с.в зи рабочего объема цилиндров с полостью картера, отличающа с   тем, что, с целью повышени  надежности и ресурса , в каждом цилиндре установлен второй поршень, образующий с первым вспомогательную полость и снабженный уплотн ющими диафрагмами. The gas pumping machine contains cylinders 1 and 2, in which the compressor and expander nopujHH 3 and 4, respectively, are installed, rigidly connected through connecting rods 5 and 6 to the crankshaft 7 located in the crankcase 8 of the machine. Pistons 3 and 4 have seals 9 and 10. In cylinders and 2, second pistons 11 and 12 are installed, equipped with sealing diaphragms 13 and 14 and forming auxiliary cavities 15 and 16 with pistons 3 and 4. Mai-iHHa is equipped with line 17 zi working volume of cylinders the compression cavity 18 and the expansion cavity 19 with the crankcase cavity 8. On the communication line 17, a throttle 20 and a bellows 21 are installed, the inner cavity 22 of the bellows 21 communicating with the crankcase cavity 8. In the second piston 12 installed in the expansion cylinder 2, there is an insulating cap 23 forming a gap 24 with the walls of the cylinder 2. The compression cavity 18 and the expansion cavity 19 communicate with each other through the cooler 25, the regenerator 26 and the load heat exchanger 27. Gas cryoge 1 on the machine work as follows. The compressor and expander pistons 3 and 4 are driven in reciprocating motion by connecting rods 5 and b and crankshaft 7 with the phase shift necessary to implement the Stirling cycle. The movement of the compressor and expander pistons 3 and 4 through the gas auxiliary cavities 15 and 16 transmits the movement of the second pistons 11 and 12, and the pressure in the auxiliary cavities 15 and 16, in the cavity 18 Compress and in the expansion cavity 19 is almost the same every time Since the elastic forces of the sealing diaphragms 13 and 14, the inertia and friction forces of the second pistons 11 and 12 are small compared to the gas forces. Therefore, in the working and auxiliary cavities, the law of pressure change corresponds to that required for the Stirling cycle. When the compressor piston 3 moves upwards, the volume of the cavity 18 is compressed and the working gas is compressed in the refrigerator 25, the regenerator 26, the heat exchanger 27 on the load and the expansion cavity 19. Further, when the compressor piston n 3 moves upwards, and the expander piston 4 downward, the working gas is pushed through the regenerator 26 into the expansion cavity 19. Then, with the further movement of the expander piston 4 downwards, the expansion in the expansion cavity 19 occurs with the production of useful cold. Then, when the expander piston 4 moves upwards and the compressor piston 3 moves downwards, the gas is pushed back into the compression cavity 18. Then the cycle repeats. When the pressure in the cycle increases due to the compression of gas in the auxiliary cavities 15 and 16, the constrictions 3 and 4 converge with the second pistons II and 12 to the minimum distance between them, and as the pressure decreases, the gaps increase. Since in the Stirling cycle the ratio of the maximum and minimum pressures is approximately equal to two, the volume of the auxiliary cavities is small compared to the working cavities and not. causes large losses. The sealing diaphragms hermetically separate the working cavity from the crankcase cavity. To equalize the average pressures at multiple starts and stops of the machine and to ensure the necessary position of the second pistons 11 and 12 in cylinders 1 and 2, the working cavity is connected to the crankcase 8 through throttle 20 and bellows 21. Using this technical solution ensures reliable operation of the seals and most increase the life of the entire machine as a whole. Claim 1. A gas cryogenic machine operating in the Stirling cycle, containing two cylinders with a compressor and expander pistons, sealing diaphragms and a working volume of cylinders with a crankcase cavity, in order to increase reliability and A second piston is installed in each cylinder, which forms an auxiliary cavity with the first one and is equipped with sealing diaphragms. 2.Машина поп. l,oтличaю щ а   с   тем, что, с целью обеспечени  выравнивани  давлений при пуске и остановке, на линии св зи рабочего объема цилиндров с полостью картера дополнительно установлены дроссель и сильфон, причем последний сообщен с полостью картера. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР по за вке 3232004, кл. F 25 В 9/00, 06.01.81.2. Machine pop. l, in contrast to the fact that, in order to ensure the equalization of pressures during start and stop, the throttle and bellows are additionally installed on the communication line of the working volume of the cylinders with the crankcase, and the latter is connected to the crankcase. Sources of information taken into account in the examination 1. USSR author's certificate in application 3232004, cl. F 25 B 9/00, 01/06/81. г/g /