устройство для охлаждения рабочего тела

Формула изобретения

Устройство для охлаждения рабочего тела, содержащее поршневую пару - поршень и цилиндр с впускным и выпускным отверстиями, отличающееся тем, что поршень содержит вмонтированный в него ферромагнетик, а цилиндр с левой и правой стороны снабжен регенераторами - левым и правым, впускными электромагнитными клапанами - левым и правым и выпускными электромагнитными клапанами - левым и правым, которые соединены с блоком управления соответственно, кроме того, поверх цилиндра с левой и правой стороны установлены соленоиды, причем соленоиды и электромагнитные клапаны электрически соединены с блоком управления соответственно.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области холодильной техники и может быть использовано в различных криогенных устройствах.

Известно устройство для охлаждения рабочего тела, в котором реализуется цикл Капицы и содержащее: турбокомпрессор, холодильник турбокомпрессора, регенераторы, дроссель, турбодетандер, сборник жидкого продукта (Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии: Учебник для вузов. 12-е изд., стереотипное, доработанное. Перепечатка с девятого издания 1973 г. - М.: ООО ТИД «Альянс», 2005. - сс.674-675, гл.17, рис.XVII-18).

Недостатком данного устройства является то, что коэффициент полезного действия детандера недостаточно высок.

Известно также устройство для охлаждения рабочего тела, а именно детандер, который содержит поршневую пару - поршень и цилиндр, описанный в устройстве для охлаждения рабочего тела, в котором используется цикл Клода, содержащее: компрессор, холодильник компрессора, регенеративные теплообменники, детандер, дроссель, сборник жидкого продукта (Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии: Учебник для вузов. 12-е изд., стереотипное, доработанное. Перепечатка с девятого издания 1973 г. - М.: ООО ТИД «Альянс», 2005. - сс.672-673, гл.17, рис.XVII-16).

Наиболее близким к заявляемому изобретению является устройство для охлаждения рабочего тела, использующий цикл Стирлинга, который содержит поршневые пары - цилиндр, поршень компрессорной части цилиндра и поршень детандерной части цилиндра (Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии: Учебник для вузов. 12-е изд., стереотипное, доработанное. Перепечатка с девятого издания 1973 г. - М.: ООО ТИД «Альянс», 2005. - сс.675-676, гл.17, рис.XVII-19, XVII-20).

Недостатком данного устройства является то, что в этом цикле детандер работает при очень низких температурах и коэффициент полезного действия устройства низок.

Технический эффект, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, заключается в повышении коэффициента полезного действия и удобства эксплуатации.

Технический эффект в устройстве для охлаждения рабочего тела, содержащем поршневую пару - поршень и цилиндр с впускным и выпускным отверстиями, достигается тем, что поршень содержит вмонтированный в него ферромагнетик, а цилиндр с левой и правой стороны снабжен регенераторами - левым и правым, впускными электромагнитными клапанами - левым и правым и выпускными электромагнитными клапанами - левым и правым, которые соединены с блоком управления соответственно, кроме того, поверх цилиндра с левой и правой стороны установлены соленоиды, причем соленоиды и электромагнитные клапаны электрически соединены с блоком управления соответственно.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где:

1 - цилиндр;

2 - поршень;

3 - ферромагнетик;

4 - впускной электромагнитный клапан;

5 - выпускной электромагнитный клапан;

6 - регенератор;

7 - соленоиды;

8 - блок управления.

Впускное и выпускное отверстия относятся к соответствующим электромагнитным клапанам. В данном примере конкретной реализации имеется два соленоида - левый и правый.

Устройство содержит: цилиндр 1, с впускным и выпускным отверстиями, поршень 2, снабженный ферромагнетиком 3, и с левой и правой стороны цилиндра 1 имеются впускные электромагнитные клапаны 4 - левый и правый и выпускные электромагнитные клапаны 5 - левый и правый, электрически связанные с блоком управления 8 соответственно. С каждой левой и правой стороны цилиндра 1 расположены регенераторы 6 - левый и правый. Поверх цилиндра 1 с левой и правой сторон расположены соленоиды 7, электрически соединенные с блоком управления 8 соответственно.

Предложенное устройство работает следующим образом.

Первый цикл.

Порция охлажденного газа запускается в рабочую камеру - во внутреннюю область цилиндра 1 левым впускным электромагнитным клапаном 4. Газ начинает расширяться и толкает поршень 2 в правую сторону. Работа газа в устройстве для охлаждения рабочего тела совершается за счет преодоления сил магнитного поля. Магнитное поле создают соленоиды 7, в которые по переменно подается ток - блоком управления 8. Поршень 2 с ферромагнетиком 3 вызывает импульс тока в одном из соленоидов 7, который подает сигнал на блок управления 8. Левый впускной электромагнитный клапан 4 закрывается. Порция сжатого объема газа отсекается. Левый соленоид 7 создает магнитное поле, которое создает силу, втягивающую поршень 2 с ферромагнетиком 3 и тем самым сжимает газ. Температура газа повышается. В левом регенераторе 6 сжатый газ охлаждается. В дальнейшем блок управления 8 регулирует препятствующую силу магнитного поля движению поршня 2, подключая по очереди соленоиды 7. После достижения поршнем 2 крайнего левого положения блок управления 8 подает команду, которая уменьшает препятствующую силу магнитного поля левого соленоида 7. Газы, одновременно расширяясь, продолжают толкать поршень 2 в правую сторону и тем самым совершает работу. Поршень 2 смещается, выпускной электромагнитный клапан 5 открывает левое выпускное отверстие, через которое газ дросселирует и самоохлаждается до конденсации.

Второй цикл.

Одновременно срабатывает правый впускной электромагнитный клапан 4 и очередная порция охлажденного газа запускается в правую рабочую камеру. Правый выпускной электромагнитный клапан 5 закрыт. Левый соленоид 7 отключается, и включается правый соленоид 7. Поршень 2 продолжает двигаться до крайнего правого положения, сжимая газ. Последовательность команд, которые вырабатывает блок управления 8, описанные выше в работе устройства, является алгоритмом работы блока управления 8.

Далее процесс повторяется симметрично в обратном направлении и т.д.

Таким образом, по сравнению с прототипом предложенное устройство для охлаждения рабочего тела имеет более высокий коэффициент полезного действия и удобство эксплуатации по сравнению с прототипом.