криогенная газовая машина

Формула изобретения

1. КРИОГЕННАЯ ГАЗОВАЯ МАШИНА, содержащая по меньшей мере один цилиндр, установленный в нем при помощи упругих элементов вытеснительный поршень, разделяющий внутренний объем цилиндра на две полости - теплую и холодную, связанные между собой через последовательно соединенные регенаратор и теплообменник нагрузки и узел сжатия, подсоединенный к теплой полости, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности, она снабжена дополнительными упругими элементами и инерционным элементом, а вытеснительный поршень выполнен полым, причем инерционный элемент установлен в поршне с возможностью осевого перемещения, а каждый дополнительный упругий элемент связан с одной из торцевых поверхностей инерционного элемента и с одной из внутренних торцевых поверхностей поршня.

2. Машина по п. 1, отличающаяся тем, что упругие элементы выполнены в виде механических пружин сжатия.

3. Машина по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что дополнительные упругие элементы выполнены в виде механических пружин сжатия.

4. Машина по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что в поршне выполнена цилиндрическая камера, в которой с образованием полостей изменяемого объема установлен дополнительный поршень, неподвижно установленный на штоке, установленном в цилиндре, а дополнительные упругие элементы выполнены в виде газовых пружин в полостях изменяемого объема.

5. Машина по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что поршень установлен с возможностью вращения вокруг своей оси.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к криогенной технике, и может быть использовано при создании криогенных газовых машин со свободным вытеснительным поршнем.

Известна криогенная газовая машина, содержащая по меньшей мере один цилиндр, установленный в нем вытеснительный поршень, разделяющий внутренний объем цилиндра на две полости - теплую и холодную, связанные между собой через последовательно соединенные регенератор и теплообменник нагрузки, и узел сжатия, подсоединенный к теплой полости.

Недостатком такой машины является относительно низкая тепловая эффективность.

Известна также криогенная газовая машина, содержащая по меньшей мере один цилиндр, установленный в нем при помощи упругих элементов вытеснительный поршень, разделяющий внутренний объем цилиндра на две полости - теплую и холодную, связанные между собой через последовательно соединенные регенератор и теплообменник нагрузки, и узел сжатия, подсоединенный к теплой полости.

Недостатком этой машины являются низкая надежность из-за наличия ударных нагрузок и относительно большие габариты.

Целью изобретения является повышение надежности.

Указанная цель достигается тем, что машина снабжена дополнительными упругими элементами и инерционным элементом, а вытеснительный поршень выполнен полым, причем инерционный элемент установлен в поршне с возможностью осевого перемещения, а каждый дополнительный упругий элемент связан с одной из торцевых поверхностей инерционного элемента и с одной из внутренних торцевых поверхностей поршня.

Кроме того, упругие элементы могут быть выполнены в виде механических пружин сжатия.

Дополнительные упругие элементы могут быть также выполнены в виде механических пружин сжатия.

В вытеснительном поршне выполнена цилиндрическая камера, в которой с образованием полостей изменяемого объема установлен дополнительный поршень, неподвижно установленный на штоке, размещенном в цилиндре, а дополнительные упругие элементы выполнены в виде газовых пружин в полостях изменяемого объема.

Вытеснительный поршень может быть установлен в цилиндре с возможностью вращения вокруг своей оси.

На чертеже приведена схема криогенной газовой машины.

Машина содержит цилиндр 1, установленный в нем вытеснительный поршень 2, внутри которого имеется перегородка 3. На внутренней торцевой поверхности цилиндра 1 закреплен шток 4. Внутри полого вытеснительного поршня 2 образована цилиндрическая камера 5, внутренний объем которой разделен золотниковым поршнем 6 на две полости 7 и 8 изменяемого объема. Поршень 6 жестко закреплен на штоке 4. Между стенками камеры 5 и цилиндра 1 установлен инерционный элемент 9, который с помощью механических пружин 10 и 11 может совершать возвратно-поступательное осевое перемещение. Пружина 10 закреплена на торцевой перегородке 3 и на поверхности инерционного элемента 9. Пружина 11 закреплена на внутренней поверхности торца вытеснительного поршня 2 и на поверхности инерционного элемента 9.

Вытеснительный поршень 2 разделяет внутренний объем цилиндра 1 на две полости - теплую и холодную, связанные между собой через последовательно соединенные регенератор 12 и теплообменник 13 нагрузки. К теплой полости подсоединен узел сжатия с аппаратом внешнего теплообмена (последние на схеме не показаны).

Машина работает следующим образом.

При увеличении давления во внутреннем контуре за счет сжатия в узле сжатия рабочее тело перетекает через теплообменные аппараты 12 и 13 в холодную полость. Вытеснительный поршень 2 движется вниз, сжимая рабочее тело в газовой полости 7 до тех пор, пока он не будет уравновешен.

Инерционный элемент 9 продолжает свое движение, удерживая поршень 2 в нижней мертвой точке.

Аналогично происходит движение вытеснительного поршня 2 вверх и его задержка в верхней мертвой точке.

Таким образом, задержка поршня 2 в мертвых точках позволяет увеличить полноту индикаторной диаграммы и, следовательно, повысить эффективность машины, а использование инерционного элемента и упругих элементов позволяет уменьшить габариты машины, устранить ударные нагрузки и, как следствие, повысить надежность.