Газовая криогенная машина

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВФВМВЭВ СВ,.: йю

Сеюз Соеетсинк

Соцмалнстн чески и

Республик м806998 (61) Дополнительное к авт. санд-ву (22) Заявлено 07. 05 ° 79 (23) 2764260/23-06 (и)ю. коз с лрнсоеднненнвм заявки М (23) Прнорнтет

F 25 В 9/00

ГоеуяаретвенныЯ комнтет

СССР но аман нзобретеннй н отнрытнЯ

Опубликовано 2302.81. ВюллФтень ЙВ, 7 (ЗЩ Э ДЫ 621. 574 (аза.э) Дата олублнкОвання описания 2 .. 02. 81

Н.Я. Варткевич, S.Ñ. Иванчуков и P,Ã.. Фельдман (72) Авторы изобретения Я Е» с

Ф (71) Заявитель (54) ГАЗОВАЯ ЩОГЕНКАЯ ИАШИВА

Изобретение относится к криойеииой технике, а более конкретнок конструкции газовой холодильной машины, используемой для криостатирования различных объектов.

Известна газовая криогенная машина, работающая по обратному циклу Стирлинга, содержащая размещенные соосно в корпусе поршни компрессора и расширителя, электродвигатель, размещенный перпендикулярно оси поршней механизм привода поршней от электродвигателя в виде планетарного редуктора и кривошипно-ползунным приводом (1 J.

Недостатками этой машины являются большие габариты и вес, обусЛЭв» ленные наличием кривошипно-ползуиного привода, а также невозможность компановки машины в форме ци» линдра, которая во многих случаях является более предпочтительной.

Наиболее близкой к предлагаемой является газовая криогенная машина, содержащая параллельно размещенные электродвигатель, поршни со штоками компрессора и расширителя и .механизм привода поршней от электродвигателя. Механизм привода этой цашины выполнен в виде двух конических редукторов и двух кривошипноползунных механизмов, один из которых соединен с штоком лораня компрессора, а другой - с штоком поршня расширителя (2 .

Однако эта газовая криогенная машина вследствие. радиальных усилий, возникающих в кривошипно-лолзунном

© механизме, обладает ловыаенным уровнем вибраций охлаждаемой головки.

Кроме того, радиальные усилия,прижи- мая поршни к стет хам цилиндров в условиях сухого трения приводят к быстрому износу направляющих порштз ней, увеличению зазоров между наврав" ляющимиДйоршней и цилиндрами и, как следствие, увеличению перетечек рабочего газа, снижающих надежность к эффективность машины. Применение

20 конических редукторов приводит к значительному увеличению осевых размеров машины и, соответственно, к увеличеиию ее массы и габаритов.

Цель изобретения - повыаение долговечности и уменьшение габаритов и массы. I

Укаэанная цель достигается тем, что механизм привода поршней выполнен в виде соединенного с валом

30 электродвигателя полого стакана

806998 роликов, шарнирно закрепленных на штоках, и неподвижных направляющих, причем стакан установлен с возможностью вращения, и на его внутренней поверхности выполнены плавно переходящие одна в другую винтовые канавки правого левого направлений, вэаимодействукщие с роликами, штоки выполнены полыми и составными из двух частей, установленных с возможностью их взаимного радиального перемещения, а направлякицие размещены в отверстйях штоков. Канавки правого и левого направлений имеют одинаковое число витков, -:-. сумма последних равна передаточному отношению механизма привода.

На фиг. 1 изображена предлагаемая машина, разрез; на фиг. 2— разрез- A-A на фиг.1.

Газовая криогенная машина содержит параллельно размещенные электро двигатель 1, поршень 2 со штоком 3 компрессора, поршень 4 со штоком 5 расширителя и механизм привода поршней.

Механизм привода поршней выполнен в виде соединенного с валом б электродвигателя 1 полого стакана 7, роликов 8, шарнирно закрепленных с помощью опоры 9 на штоках 3 и 5, и неподвижных направляющих 10. Стакан

7 установлен с возможностью вращения в подшипниках 11 и на его внутренней поверхности выполнены плавно переходящие одна в другую винтовые канавки

12 правого и левого направлений,. взаимодействующие с роликами 8. Штоки

3 и 5 выполнены полыми и составными из двух частей, установленными с воэможностью их взаимного радиального перемещения, а направляющие 10 размещены в отверстиях штоков 3 и 5.

Канавки 12 правого и левого направлений имеют одинаковое число витков, а сумма последних равна передаточному отношению механизма привода.

Компрессорный поршень 2 образует полость сжатия 13, а поршень 4 образует полость расширения 14. Части штоков соединены между собой замком, изображенном на фиг.2. Опоры 9 фиксируются штифтами 15.

Машина работает следукщим образом.

Вращательное движение от вала 6 электродвигателя 1 передается стакану 7. При этом ролики 8, перекатываясь по винтовой канавке 12,перемещаются в продольном направлении возвратно-поступательно и приводят в движение через штоки 3 и 5 компрес сорный 2 и детандерный 4 поршни. Уста новкой при сборке каждого ролика 8 в соответствукщий виток канавки обес печивается требуемый закон движения поршней и реализуется обратный цикл

Стирлинга, позволяющий получить в полости расширения 14 криогенную температуру. Цикл осуществляется за несколько оборотов вала, численно равных количеству витков канавки и, соответственно, передаточному отношению. При взаимодействии роликов 8 с винтовой канавкой 12 возник ют радиальные усилия, которые передаются на штоки 5. При этом воспринимаются усилия только теми частями штоков

3 и 5, на которых установлены ролики 8, а части штоков, которые соединяются с поршнями 2 н 4 освобождены от действия радиальных усилий за счет выполнения штоков составными и обеспечения частям штоков возможности перемещения относительно друг

15 друга в радиальном направлении.

Далее радиальные усилия восгринимаются направляющими 10, по которым перемещается возвратно-поступательн.; нижние части штоков 3 и 5.

Результат, достигаемый при использовании предлагаемой газовой криогенной машины, характеризуется тем, что уменьшаются габариты и вес конструкции. Выполнение штоков составными с развязкой в радиальном направлении исключило воздействие радиаль— ных усилий на поршни, так как восприятие радиальных усилий в предложенной конструкции производится закрепленными на корпусе специальными направляющими, по которым перемещаются штоки. Вследствие этого уменьшается износ поршней и их направляющих, что приводит к уменьшению перетечек рабочего газа и повышению эффективности и надежности машины по предварительным расчетам в 1„5 раза. Кроме того, снижается уровень вибраций машины.

Формула изобретения

1. Газовая криогенная машина, содержащая параллельно размещенные

43 электродвигатель, поршни со штоками компрессора и расширителя и механизм привода поршней от электродвигателя, отличающаяся тем, что, с целью повышения долговечности и уменьшения габаритов и массы, механизм привода поршней выполнен в виде соединенного с валом электродвигателя полого стакана, роликов, шарнирно закрепленных на штоках, и неподвижных направляющих, причем стакан установлен с Возможностью вращения, и íà его внутренней поверхности выполнены плавно переходящие одна в другую винтовые канавки правого и левого направлений, взаиg) модействующие.с роликами, штоки выполнены полыми и составными из двух- частей, установленных с возможностью их взаимного радиального перемещения, а направляющие размещены в отд верстиях штоков.

806998

Составитель Ю. Килимник

Техред М. Рейвес Корректор Г. Назарова

Редактор A. Шандор

Тираж 577 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 254/57

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,4

2. Машина по п.1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что канавки правого и левого направлений имеют одинаковое число витков, а сумма последних равна передаточному отношению,механизма при вода.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Грезин А.К. и Зиновьев Э.С.

Микрокриогенная техника. t4. "Машиностроение", опублик. 1977, с. 170.

2. Патент США Р 3736761, кл. 62/6, опублик. 1973