Микроохладитель свободнопоршневого типа

Союз Советских Социалистических РеспубликОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯИ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(43) Опубликова заявкисударственный комет оевта Министров ССС оо делам изооретенийи открытий(54) МИКРООХЛАДИИЕЛЬ СВОБОДНОПОРШНЕВОГО ТИПА ттых клапанов. Пеизводится в крайпри помощи штока, ой канал в поршне лении по сторонам зак реключение клапанов и них положениях поршня его сквозь ос онцом с клапан к край- аничиеива зо имеетно кон ня,ат е ментов ш газ я модинатсечки" впус Изобретение относится к криогенной технике, конкретно к газовым криогенным машинам, и предназначено для криостатированич различных электронных устройств.Известны криогенные газовые машины, в которых механизм газораспределения встроен в генератор холода (детандер), а переключение клапанов производится перемещающимся поршнем 11 .Такие криогенные машины имеют меха низм переключения клапанов, расположенный в осевом направлении поршня, что не обеспечивает достаточно надежного способа отбора мощности и принципиально не допускает "отсеЧки" впуска и выпуска газа. ИНаиболее близким из известных технических решений является криогенный рефрижератор со свободным дифференциальным поршнем, впускной и выпускной клапаны которого размещены в теплой части поршня 2 . 20Криогенный рефрижератор работает следующим образом.При перемещении поршня клапаны находятся в фиксированных положениях (впуска либо выпуска газа) за счет разности дав и соединенного одним к ама другим - с упором, размещенным в камре низкого давления.Указанный упор при подходах поршняним положениям взаимодействует с огртелями, выполненными в виде пружин, и проиводит переключение клапанов. Для рассния мощности расширяющегося в холоднойполости газа машина снабжается тормокоторый монтируется на поршне,Такой криогенный рефрижераторсложную конструкцию, что обусловфигурацией дифференциального поршже функциональным разделением элконструкции, обеспечивающих привои отбор мощности расширяющегосяНедостатком рефрижератора такжется невозможность повышения термической эффективности путем "ока и выпуска газа.Белью изобретения является упрощениеконструкции и повышение надежности, а также повышение термодинамической эффективности путем уменьшения удельного расходагаза. 5Указанная цель достигается тем, что отверстия впуска и выпуска газа выполненыв виде окон, расположенных в стенке цилиндра, а приводной шток снабжен штифтом, взаимодействующим с упорами, размещенными 10на наружной стенке цилиндра.При этом уплотнение поршня на части хода выполнено с перекрытием окон впуска ивыпуска.На фиг. 1 изображено положение деталей 16микроохладитепя свободнопоршневого типа вмомент впуска газа; на фиг, 2 - то же,вмомент выпуска газа; на фиг. 3 - то же,в момент "отсечки" впуска газа; на фиг, 4 то же,в момент фотсечкиф выпуска газа, ИМикроохладцтель состоит из цилиндра 1,свободно плаваюшего в нем поршня 2 с уплотнениями 3, встроенного в поршень регенератора 4,Регенератор 4 соединяет холодную по- Илость 5 с полостями клапанов высокого 6и низкого 7 давлений. На головке цилиндра1 расположен теплообменник нагрузки 8, Корпус цилиндра снабжен окнами 9 и 10 впускаи выпуска газа. 30С теплой стороны поршня 2 находитсядемпферная полость 11, соединенная черездроссель 12 с буферной емкостью 13, в которой находится теплообменник 14, служащий для отвода тепла сжатия газа. Клапаны 666 и 7 жестко соединены штоком 15, которыйснабжен штифтом 16, проходящим сквозьпоршень 2 между уплотнениями 3 и размещенным между упорами 17 и 18 на цилиндре.Упоры 17 и 18 расположены один от друго го на расстоянии, обеспечивающем переключение клапанов 6 и 7 при заданных положениях поршня 2.Микроохладитель работает следующим образом.45При нахождении поршня 2 в верхней мертвой точке газ высокого давления через окно 9 и открытый клапан 6 поступает в регенератор 4. При этом клапаны выпуска 7 удерживаются закрытыми разностью давлений, фодействующих на их стороны. Через щток 15клапаны выпуска 7 удерживают открытымклапан впуска 6 в течение всего такта впуска, Газ высокого давления, пройдя через регенератор 4, поступает в холодную полость ф5, заполняет ее и перемешает поршень 2,увеличивая объем холодной полости. Приэтом происходит сжатие газа в демпфернойполости 11, из которой газ через дроссель12 протекает в буферную емкость 13, где 6 О поддерживается среднее давление, относительно давлений впуска и выпуска гюа.Газе находящийся в буферной емкости 13и нагревшийся при сжатии в демпферной полости 11, охлаждается посредством теплообменника 14, В процессе работы микроохладителя штифт 16 вместе с поршнем 2 перемешается между упорами 17 и 18,При подходе поршня 2 к нижней мертвойточке штифт 16 вступает во взаимодействие с упором 18. Происходит переключениеклапанов: клапан впуска 6 закрывается, аклапаны выпуска 7 открываются. Происходит выпуск газа из холодной полости 5 через регенератор 4 в линию низкого давления.В холодной полости 5 устанавливаетсянизкое давление. Удержание клапанов 6 и 7в данном положении происходит за счет разности давлений по сторонам клапана впуска 6.Газ из буферной емкости 13 перетекает вдемпферную полость 11, воздействует на поршень 2 и перемешает его в обратном направлении,При подходе поршня 2 к верхней мертвой точке штифт 16 взаимодействует с другим упором 17 и переключает клапаны; открывается клапан впуска 6, клапаны выпуска 7 закрываются,В дальнейшем цикл повторяется. Если перед подходом поршня 2 к мертвым точкам перекрывать уплотнением 3 окна впуска 9 "отсечка" впуска или окна выпуска 10 - "отсечками выпуска), то термодинамическая эффективность микроохладителя увеличивается фиг. 3 и 4).Основным преимушеством изобретения является повышение надежности микроохладителя за счет упрощения конструкции. Применение "отсечки" на впуске и выпуске позволяет увеличить КПД микроохладителя и сократить расход энергии, требушейся на осуществление рабочего процесса.Формула изобретения1. Микроохладитель свободнопоршневоготипа, содержаший цилиндр с поршнем, имеющим уплотнение, отверстия впуска и выпуска газа и соответствующие клапаны, связанные с приводным штоком, о т л и ч а юш и й с я тем, что, с целью упрощения конструкции и повышения надежности, отверстиявпуска и выпуска выпопнены в виде окон,расположенных к стенке цилиндра, а приводной шток снабжен штифтом взаимодействующим с упорами, размещенными на наружнойстенке цилиндра,55147 9 17 15 15 2. Микроохладитель по п. 1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышения термодинамической эффективности путем уменьшения удельного расхода газа, уплотнение на части хода выполнено с перекрытием окон впуска и выпуска газа. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1. Авторское свидетельство СССР165754 М. Кл. Р 25 В 9/00,1863.2. Патент США3321926 класс 62-6, опубл. 1967.каз 110/20 Патент", г,род, ул. Проектная,18 3 12 Тираж 707 И Государственного коми по делам ивобре 3035, Москва,. Ж, РПодписноетета Совета Министров ССний и открытийаушская наб., д, 4/5 15 1 Ы 1 б