Теплоиспользующая криогенная машина

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик ()956934 (61) Дополнйтельное к авт, свид-ву— (22) Заявлено 05.01.81 (21) 3263502/23-06

51)М Кл з с присоединением заявки №вЂ”

Г 25 В 9/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет—

Опубликовано 07.09.82. Бюллетень ¹ 33

Дата опубликования описания 07.09. 82. (53) УДК 621.57 (088. 8) (72) Автор изобретения

В. Г. Цихисели (71) Заявитель (5 4) ТЕПЛОИСПОЛЬЗУЮт АЯ КРИОГЕННАЯ МАМИНА

Изобретение относится к микрокриогенной технике, в частности к газовым холодильным машинам, обеспечивающим термостатирование объектов при температурах порядка .50-80 К.

Известна теплоиспользуюв,ая 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).

Недостатком известной криогенной машины является. наличие у термокомпрессора механического привода, что 15 ограничивает эксплуатационную надежность устройства.

Целью изобретения является повышение эксплуатационной надежности.

Цель достигается тем, что термокомпрессор 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.

На чертеже представлена схема теплоиспользующей криогенной машины. ,Теплоиспользующая крисгенная ма-. шина содержит термокомпрессор 1, рабочую полость 2, высокотемпературный источник 3 тепловой энергии, горячую полость 4, вытеснитель 5, штяс 6, вытеснителя, поршневое расширительное устройство 7, поршень 8, корпус 9 расширительного устройства, холодильник 10, дополнительную полость 11, штоки 12 и 13 и поршни- регуляторы

14 и 15.

Теплоиспользующая криогенная машина работает следующим образом.

При движении вытеснителя 5 к нижней мертвой точке газ, находящийся в рабочей полости 2 термокомпрессора

1 и имеющий температуру окружаюшей среды, через вытеснитель 5 поступает в горячую полость 4 и при этом нагревается. В этот момент давление газа в горячей 4 и рабочей 2 полостях возрастает. В дополнительной полости 11 термокомпрессора 1 иде: процесс лолитропного сжатия газа, причем при соответствующем подборе геометрических характеристик термокомпрессора 1 дал956934 ление в горячей 4 и рабочей 2 полостях нарастает интенсивнее, чем в дополни» тельной полости 11, т.е. перепад давлений, направленный вниз, имеет место до момента достижения .вытеснителем 5 нижней мертвой точки. 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- 10 гулятором 15 и стенками корпуса 9 соединяются между собой, при этом происходит нагнетание газа из термо-. .компрессора Ъ в расширительное устройство 7. На поршне-регуляторе 15 возникает перепад давлений, в резуль". тате чего поршень 8 начинает движение в сторону нижней мертвой точки, увеличивая объем полости над поршнем,-8. В это время гаэ, заполняющий увеличивающуюся полость, охлаждаетсяв

По мере выравнивания давлений во всех связанных полостях термокомпрессора 1 и расширительного устройства 7 перепад давлений на поршне.регуляторе 15 исчезает, в то время как на поршне-регуляторе -14 возникает перепад давлений, направленный вверх. Поэтому вытеснитель 5 начинает движение в сторону верхней мертвой точки, и рабочая 2, дополнитель-, ная 11 полости, а также расширительное устройство 7 разделяются. Движение вытеснителя 5 к верхней мертвой точке приводит к снижению давлений 35 во всех полостях термокомпрессора 1.. В верхней мертвой точке рабочая 2, дополнительная 11 полости термокомпрессора 1 и .расширительное устройство 7 соединяются между собой, в 40 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.

Поскольку давление газа в расши- < рительном устройстве 7 понижается, 50 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 °

Экономическая эффективность изобретения заключается в.повышении КПД теплоиспользуемой криогенной машины вследствие использования самоуправляемой пневматической связи термокомпрессора и расширительного устройства. формула изобретения

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, о т .л и ч,а ю щ а яс я тем, что, с целью повышения эксплуатационной надежности, термокомпрессор 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.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Нота Б. В., Lumpkin M. Е.

Theoretical analysis of pneumatically

driven split-cycle cryogenic refrigerators- "Advances in Cryogenic

Engineering, Vol. 19, 1974, рр, 221230.

956934

d

Составитель Р. Суков

Редактор А. Шандор Техреду.Кастелевич Корректор Н Король

Заказ 6572/24 Тираж 543 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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