Микроохладитель

(56) Патент США3.620.029опублик. 1969. 2 - 6,777 б 70 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(57) Изобретение относится к холодильной технике и позволяет повысить термодинамическую эффективность микроохладителя. Последний содержит цилиндр 1, разделенный поршнем 2 на полости 3 и 4. Для переключения клапанов 6 и 7 впуска и выпуска служит клапанный механизм 10 с приводом 11. Полость 4 через канал 12 сообщается с буферной емкостью 13. Для регулировки сечения канала 12 в емкости 3 установлен регулировочный элемент 14, имеющий форму диска, профилированного по своей образующей, и имеющий кинематическую связь с приводом 11. Во всех тактах элемент 14 прикрывает определенную часть канала 12. При этом профиль регулировочного элемента выбирается т. о что в тактах наполнения и расширения проходное сечение канала 12 обеспечивает такую скорость протекания такта наполнения, при которой нагрузка на регенератор 5 будет такой же, как в такте впуска. Нагрузка на регенератор в такте обратного сжатия обеспечивается такой же, как в тактах выхлопа и выталкивания. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.Изобретение относится к холодильной технике, в частности к газовым криогенным машинам с внутренней регенерацией тепла, реализующим циклы Гиффорда -- Мак-Мегона, Стирлита, Эриксона, и может быть использовано в генераторах холода.Цель изобретения - повышение термодинамической эффективности микроохладителя.На фиг, 1 изображен предлагаемый микроохладитель; на фиг. 2 - регулировочный элемент, профиль,Микроохладитель содержит цилиндр 1, разделенный поршнем 2 на полости 3 и 4. Полость 3 через регенератор 5 и клапаны 6 и 7 впуска и выпуска сообщается с линиями 8 и 9 высокого и низкого давления. Для переключения клапанов 6 и 7 служит клапанный механизм 10 с приводом 11. Полость 4 через канал 12 сообщается с буферной емкостью 13. Для регулировки сечения канала 12 в буферной емкости установлен регулировочный элемент 14, имеющий форму диска, профилированного по своей образующей, и кинематическую связь 5 с приводом 11 посредством, например, зубчатого зацепления.Микроохладитель работает следующи м образом.При нахождении поршня 2 в нижней мертвой точке (н. м. т.) клапанный механизм 10 открывает клапан 6 впуска, при этом клапан 7 выпуска закрыт, а регулировочный элемент 14 полностью закрывает канал 12 (фиг. 1).Начинается такт впуска. Давление газа в регенераторе 5 и полости 3 повышается и поршень 2, перемещаясь, сжимает газ в полости 4. Так как канал 12 в течение всего такта впуска полностью перекрыт регулировочным элементом 14, то перетечки газа из полости 4 в емкость 13 отсутствуют. После повышения давления в полости 3 до максимального значения, регулировочный элемент 14, перемещаясь под действием привода 11, посредством кинематической связи 15 своим профилем приоткрывает проходное сечение канала 12. Начинается такт наполнения, в течение которого поршень 2 перемещается в направлении к верхней мертвой точке (в. м. т.), переталкивая газ из полости 4 в емкость 13 через частично открытое проходное сечение канала 12. При этом профиль регулировочного элемента 14 выбирается таким, чтобы получившееся в результате перекрытия проходное сечение канала 12 обеспечивало такую скорость протекания такта наполнения, при которой нагрузка на регенератор 5 в такте наполнения была бы такой же, как в такте впуска.После достижения поршнем 2 положения, соответствующего началу такта расширения, клапан 6 впуска закрывается клапанным механизмом 10, при этом клапан 7 выпуска 5 О 5 20 25 30 35 0 по-прежнему закрыт, а регулировочный элемент 14, перемещаясь своим профилем начинает увеличивать проходное сечение канала 12, в результате чего, скорость движения поршня 2 возрастает. Профиль регулировочного элемента 14 выполняется таким образом, чтобы скорость такта расширения обеспечивала нагрузку на регенератор 5 той же величины, что и в тактах впуска и наполнения.После достижения поршнем 2 в.м.т. регулировочный элемент 14 полностью перекрывает канал 12, а клапанный механизм 10 открывает клапан 7 выпуска, оставляя при этом клапан 6 впуска закрытым,Начинается такт выхлопа. Давление газа в полости 3 и регенераторе 5 понижается и поршень 2 начинает перемещаться в направлении к н.м.т. После понижения давления в полости 3 до минимального значения, регулировочный элемен-. 14 частично приоткрывает проходное сечение канала 12.Начинается такт выталкивания. Газ из емкости 13, натекая в полость 4, перемещает поршень 2 в направлении к н.м.т., который выталкивает газ из полости 3 через регенератор 5 и клапан 7 выпуска в линию 9 низкого давления, Профиль регулировочного элемента 14 выбирается таким образом, чтобы получившееся в результате перекрытия проходное сечение канала 12 обеспечивало такую скорость протекания такта выталкивания, при которой нагрузка на регенератор 5 в такте выталкивания была бы такой же, как в такте выхлопа. После достижения поршнем 2 положения, соответствующего началу обратного сжатия, клапан 7 выпуска закрывается клапанным механизмом 10, при этом клапан 6 впуска по-прежнему закрыт, а регулировочный элемент 14, перемещаясь, своим профилем начинает увеличивать проходное сечение канала 12, в результате чего скорость движения поршня 2 возрастает,Профиль регулировочного элемента 14 выполняется таким образом, чтобы скорость такта обратного сжатия обеспечивала нагрузку на регенератор 5 такой же, что и в тактах выхлопа и выталкивания. После достижения поршнем 2 н.м.т. цикл повторяется. Следует отметить, что для реализации вышеописанного принципа работы микроохладителя регулировочный элемент 14 можно не профилировать по образующей, а выполнять на его торцовой поверхности, прилегающей к каналу 12, профилированный паз, изменяющий проходное сечение канала 12 в течение цикла, что в целом ряде случаев может обеспечить стносительную свободу компоновки емкости 13 по отношению к полости 4. Кроме того, регулировочный элемент 14 может быть выполнен не вращатель. ным, а движущимся возвратно-поступательно.1323831 кой эффективности, микроохладитель дополнительно содержит регулирующий элемент с приводом, установленный в буферной емкости с возможностью перекрытия канала, 5 Формула изобретения 1. Микроохладитель, свободнопоршневого типа, содержащий цилиндр, разделенный поршнем на две полости, одна из которых через регенератор и клапанный механизм с приводом сообщена с линиями высокого и низкого давления, а другая через канал - с буферной емкостью, отличающийся тем, что, с целью повышения термодинамичес 2. Микроохладитель по п. 1, отличающийся, тем, что, с целью упрощения конструкции, привод регулировочного элемента кинематически связан с приводом клапанного механизма. палюение Составитель Н. КирьТехред И. ВересТираж 475митета СССР по дела Ж - 35, Раушскаяское предприятие, г. У Редактор А. Ревинаказ 2952/42НИИПИ Государственного113035, МоскваПроизводственно-полиграфи Корректор Е. Рошко Подписноеизобретений и открыти наб., д. 4/5жгород, ул. Г 1 роектная,