газовая холодильная машина, работающая по циклу стирлинга, с динамическим уплотнением штока вытеснителя

Формула изобретения

Газовая холодильная машина, работающая по циклу Стирлинга, с динамическим газовым уплотнением штока вытеснителя, включающая полости сжатия и расширения, регенератор, теплообменные аппараты, рабочий поршень и вытеснитель, отличающаяся тем, что в верхней части рабочего поршня установлены газовый баллон с уплотнительными кольцами, крепящийся к торцу поршня крепежными болтами через металлорезиновую пластину, крышка и клапанное устройство для перепуска газа.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области газовых регенеративных машин, работающих по циклу Стирлинга.

Известно уплотнительное устройство для поршневого штока двигателя Стирлинга, включающее газовое уплотнение и промежуточные камеры, соединенные с масляным баком [1]

Недостатком данного устройства является сложная схема взаимосвязи его элементов, увеличение массогабаритных параметров, связанных с введением дополнительных элементов и трубопроводов.

Известно устройство для герметизации поршня в двигателе Стирлинга, включающее полости для создания перепада давлений, клапана в виде подпружиненных шариков, уплотнение типа "скатывающегося чулка" [2]

Недостатком данного устройства является сложность конструктивного исполнения.

Известно устройство газовой криогенной машины, работающей по циклу Стирлинга, включающее полость сжатия, полость расширения, регенератор, теплообменные аппараты, вытеснитель, рабочий поршень с уплотнением для штока вытеснителя [3]

Недостатком данного устройства штока является возможность некоторой утечки рабочих газов из полости сжатия в картер, через уплотнение штока.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, заключается в эффективном динамическом газовом уплотнении штока вытеснителя за счет использования максимального давления, создаваемого рабочим циклом холодильной машины путем изменения конструкции рабочего (компрессионного) поршня.

Для достижения этого технического результата, газовая холодильная машина, включающая регенератор, теплообменные аппараты, вытеснитель, снабжена рабочим поршнем, выполненным в виде корпуса рабочего поршня с фигурным верхним торцом для установки уплотнительного узла, уплотнительным узлом, выполненным в виде газового баллона с двумя уплотнительными кольцами, обращенными к поверхности штока вытеснителя, тремя кольцевыми направляющими, фиксирующими движение уплотнительных колец, двумя втулками, расположенными между корпусом поршня и штоком, клапанным устройством, представляющим собой подпружиненный шарик, в теле которого выполнено отверстие малого диаметра, устанавливаемый в конусном отверстии крышки, которая крепится к верхнему торцу поршня с помощью крепежных болтов, фиксируя металлорезиновую пластину с прикрепленным к ней газовым баллоном.

Введение с состав рабочего поршня газовой холодильной машины газового баллона с уплотнительными кольцами и клапанного устройства позволяет получить новое свойство, заключающееся в эффективном уплотнении штока вытеснителя за счет увеличения давления в полости газового баллона, создаваемого рабочим циклом холодильной машины.

На чертеже изображено устройство рабочего поршня с динамическим газовым уплотнением штока вытеснителя.

Устройство содержит корпус рабочего поршня 1 с фигурным верхнем торцом, выполненным для размещения газового баллона 2, с уплотнительными кольцами 3 и кольцеобразными направляющими 4. Газовый баллон 2 жестко крепится к металлорезиновой пластине 5, имеющей отверстия для пропуска газа. Металлорезиновая пластина 5 притягивается к корпусу 1 с помощью крышки 6, имеющей конусное отверстие для установки клапанного устройства 7, выполненного в виде подпружиненного шарика 8, в теле которого имеется отверстие малого диаметра для обратного прохода газа. В теле крышки 6 и металлорезиновой пластины 5 выполнены отверстия для прохода крепежных болтов 9, прижимающих крышку 6 и пластину 5 к корпусу поршня 1, для чего в корпусе 1 выполнены отверстия с резьбой. Втулки 10 и 11 фиксируют поршень относительно штока вытеснителя 12.

Устройство работает следующим образом.

При пуске двигателя сжимаемый в полости сжатия рабочий газ частично вытесняется в газовый баллон 2 через клапанное устройство 7 за счет перепада давления. Увеличение давления в газовом баллоне 2 приводит к перемещению уплотнительных колец 3 в сторону штока вытеснителя 12. С увеличением числа рабочих циклов холодильной машины давление в газовом баллоне 2 достигает значения давления полости сжатия, что приводит к плотному соприкосновению уплотнительных колец 3 и штока 12.

При остановке двигателя сжатый рабочий газ из газового баллона 2 через отверстие малого диаметра в шарике 8 клапанного устройства 7 за счет разности давлений полости газового баллона 2 и рабочих объемов перепускается в рабочие объемы холодильной машины.

Устройство приходит в исходное состояние.