Газовая криогенная машина

 

I. ГАЗОВАЯ КРИОГЕННАЯ МАШИНА , содержащая приводной коленчатый вал с многопозиционной шатунной головкой , соединенный с поршнями компрессора и вытеснителя, размещенными под углом 90° в плоскости, перпендикулярной оси коленчатого вала, отличающаяся тем, что, с целью уменьшения массогабаритных характеристик, упрощения конструкции и повышения ресурсов машины, поршни имеют равную массу и соединены с шатунной головкой коленчатого вала при помощи упругих элементов. 2.Машина по п. 1, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности соединения поршней с упругими элементами, поршни выполнены из материала, коэффициент линейного расширения которого больше коэффициента линейного расширения материала упругих элементов в 1,5-2,2 раза. 3.Машина по п. 1, отличающаяся тем, что упругие элементы с шатунной головкой коленчатого вала имеют разъемное соединение . (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК,SU„„1101632 зсмк F 25 В 9/00

1 ф, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ(СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Р

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3605381/23-06 (22) 13.06.83 (46) 07.07.84. Бюл. № 25 (72) В. Г. Бахнев, А. В. Бородин, В. И. Оливер, 3. Н. Соколовский и С. А. Макеев (53) 621.57 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 524050, кл. F 25 В 9/00, 1976.

2. Патент США № 3423648, М., кл. F 25 В 9/00, опублик. 1969. (54) (57) 1. ГАЗОВАЯ КРИОГЕННАЯ МАШИНА, содержащая приводной коленчатый вал с многопозиционной шатунной головкой, соединенный с поршнями компрессора и вытеснителя, размещенными под углом 90 в плоскости, перпендикулярной оси коленчатого вала, отличающаяся тем, что, с целью уменьшения м ассогабаритных характеристик, упрощения конструкции и повышения ресурсов машины, поршни имеют равную массу и соединены с шатунной головкой коленчатого вала при помощи упругих элементов.

2. Машина по п. 1, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности соединения поршней с упругими элементами, поршни выполнены из материала, коэффициент линейного расширения которого больше коэффициента линейного расширения материала упругих элементов в 1,5 — 2,2 раза.

3. Машина по п. 1, отличающаяся тем, что упругие элементы с шатунной головкой коленчатого вала имеют разъемное соединение.

1 !!1632

2! .i()()регение От!!осится v. крин "сll!!Ои тс ."-!!!1ке, с! имеllllo к x l. 1 j)ÎÉcòÂ !!Ор !1! !!с вых l!зопых криогенных машин.

Известна газовая криогенная мап!ина, содержагцая приводной коленчатый вал, соединенный с помощью шатунов с компрес5 сорным и детандерным поршнями (1!.

Недостатками данной машины являются повыше!!ные габариты и масса, а также сложность конструкции.

Наиболее близкой к изобретению по тех- !О нической сущности является газовая криогенная машина, содержащая приводной колеll÷àòûé вал с многопозиционной шатунной головкой, соединенный с поршнями компрессора и вытеснителя, размещенными -под углом 90 в плоскости, перпендикулярной оси коленчатого вала (2).

Недостатками известного устройства являются большая масса и габариты, сложность, невысокий ресурс непрерывной работы, Цель изобретения — уменьшение массо- 20 габаритных характеристик, упрощение конструкции, повышение ресурсов машины, и надежности соединения поршней с упругими элементами.

Указанная цель достигается тем, что в

25 газовой криогенной машине, содержащей приводной коленчатый вал с многопозиционной шатунной головкой, соединенный с поршнями компрессора и вытеснителя, размещенными под углом 90 в плоскости, перпендикулярной оси коленчатого вала, поршни име- 50 ют равную массу и соединены с шатунной головкой коленчатого вала при помощи упругих элементов.

При этом поршни выполнены из материала, коэффициент линейного расширения которого больше коэффициента линейного рас- 35 ширения материала упругих элементов в

1,5 — 2,2 раза.

Кроме того, упругие элементы с шатунной головкой коленчатого вала имеют разьемное соединение.

Применение поршней, имеющих равные массы, позволяет уравновесить неуравновешенные силы инерции вращающихся и поступательно движущихся масс кривошипношатунного механизма двумя противовесами, совмещенными с боковыми пластинами ро- 45 тора электродвигателя.

Выполнение соединения поршней с кривошипом посредством упругих элементов дает возможность уменьшить количество подшипниковых узлов. Любой радиальный подшипник имеет рабочий зазор, что под действием существующих в рассматриваемом классе машин динамических нагрузок приводит к интенсивному износу пальца или обойм подшипника, вследствие чего изменяется ход поршня, т.е. изменяются выходные характеристики машины (холодопроизводительность уровень вибрации, шум). К тому же за счет ликвидации подшипника поршень-цилиндр, масса компрессорного поршня (один из основных источников вибрации) уменьшается в 1,5 — 2,5 раза.

На фиг. 1 изображена машина (поперечный разрез; на фиг. 2 — сечение А — А на фиг. 1; на фиг. 3 — вариант винтового защемления упругих элементов в многопозиционной шатунной головке.

Газовая криогенная машина содержит корпус 1, в котором размещены поршневые компрессор 2 и детандер 3, приводимые в движение от коленчатого вала 4 упругими элементами 5 и 6. Упругие элементы 5 и 6 одними концами жестко защемлены в соответствующих поршнях 2 и 3, а другими в шатунной головке коленчатого вала 7.

Упругие элементы 5 и 6 могут иметь любое поперечное сечение (прямоугольное, круглое) . Соединения упругих элементов 5 и 6 с поршнями и с шатунной головкой коленчатого вала 7 могут быть выполнены либо заливкой металла при изготовлении, либо разъемным (фиг. 3). Машина снабжена противовесами 8 и 9, совмещенными с боковыми пластинами ротора электродвигателя. В предлагаемом устройстве противовесы 8 и 9 уравновешивают как неуравновешенные массы кривошипного вала 4, так и силы инерции поступательно движущихся поршней.

Соединение упругих элементов 5 и 6 с поршнями 2 и 3 осуществляется при изготовлении поршней посредством литья. После заливки материала в форму происходит

его кристаллизация и, как следствие, усадка.

Усадочные силы сжимают упругие элементы

5 и 6, создавая тем самым условия жесткого защемления в поршнях 2 и 3. Материалы поршней 2 и 3 и упругих элементов 5 и 6 подбираются так, чтобы обеспечить максимальное их сцепление; при этом в процессе заливки недопустимо ухудшение механических свойств материала упругого элемента.

Выполненные экспериментальные исследования показывают, что наиболее полно этим требованиям отвечают следующие материалы: для поршня — алюминиевые литейные сплавы, например, АЛ9, АЛ10; для упругого элемента — пружинные легированные стали, например, 60С2А, 70С2ХА.

Коэффициенты линейного расширения приведенных марок сталей в 1,5 — 2,2 раза меньше коэффициентов линейного расширения сплавов АЛ9, АЛ!О, что обеспечивает оптимальные прочностные свойства жесткой заделки упругий элемент — поршень, при сохранении механических свойств упругих элементов.

Устройство работает следующим образом.

При вращении коленчатого вала 4 движение через упругие элементы 5 и 6 передается поршням 2 и 3, которые совершают возвратно-поступательные движения в на1101632 юг. 1 правляющих. Упругие элементы при этом совершают сложные изгибные движения под действием газовых сил в рабочих полостях цилиндров и вращения кривошипа.

Предлагаемая газовая криогенная машина по сравнению с известной имеет низкие массогабаритные характеристики и обладает повышенным ресурсом работы.

1101á32

А-А

Составитель Н. Олейник

Техред И. Верес Корректор В. Синицкая

Тираж 514 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР . по делам изобретений и открытий

1 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор И. Дербак Заказ 4680/23