Поршневой бесклапанный детандер
PISTON VALVELESS EXPASION ENGINE

Область техники, к которой относится изобретение.
Предлагаемое решение относится к холодильной технике. Предлагается устройство для охлаждения воздуха или других газов.
Уровень техники.
Известны поршневые бесклапанные детандеры А.С. №322572, 269938, 265903 [1-3], в которых предлагаются различные конструкции, реализующие принципы обратного термодинамического цикла для получения холода. В заявленных конструкциях с помощью газораспределительных золотников, вращающихся валов сделана попытка устранить клапанное распределение, однако они достаточно сложны как конструктивно, так и технологически.
Известны поршневые детандеры, имеющие цилиндр с движущимся в нем поршнем и систему принудительного газораспределения, когда впускной и выпускной клапаны открываются механически под действием кулачковых механизмов, привод которых связан с основным приводом движения поршня.
Существенными недостатками этих детандеров являются высокая конструктивная сложность и низкая эксплуатационная надежность, обусловленная большим количеством подвижных элементов газораспределительного механизма. В другой наиболее близкой конструкции поршневого бесклапанного детандера (А.С. №269938) [2], взятой за прототип, сделана попытка для ее упрощения применить выпускные окна, но используется впускной клапан.
Сущность изобретения.
В предлагаемом способе получения холода используется известный принцип необратимости реальных термодинамических процессов и предлагается для реализации конструкция достаточно простого бесклапанного поршневого детандера (Рис. 1).
Детандер представлен цилиндром 2, в открытой части которого расположены окна 3, они служат для восполнения утечек газа из полости сжатия. Открытая часть цилиндра и окна сообщаются с охлаждаемым объемом газа 1. В цилиндре установлен поршень с возможностью возвратно-поступательного перемещения с помощью штока 6. Сжатие газа осуществляется в закрытой части цилиндра, примыкающей к штоку 6. Эта закрытая часть цилиндра окружена полостью 7 с прокачиваемой охлаждаемой жидкостью. Для уменьшения теплообмена между нагреваемой и охлаждаемой частями стенок цилиндр разделен по длине на две части теплоизолирующей перегородкой 4. В результате сжатия газа за счет движения поршня 5 в закрытой части цилиндра его температура повышается и передается стенкам той части цилиндра, которая примыкает к штоку. Тепло, переданное стенкам, отводится в охлаждающую жидкость, прокачиваемую через полость 7. При обратном движении поршня происходит быстрое расширение газа с падением давления и снижением его температуры ниже той, при которой газ начинал сжиматься. Пониженная температура газа воспринимается той частью цилиндра, которая сообщается с охлаждаемым объемом газа 1, что при циклическом движении поршня приводит к постепенному снижению уровня температур газа в этом объеме.
Технический результат данной конструкции - уменьшение тепловых потерь через стенки цилиндра и повышение эффективности работы устройства.
Источники информации
6
1. Свободнопоршневой детандер. Авторское свидетельство СССР №322572, МПК F24B 9/00, F25B 9/00, F04B 31/00, 01.01.1971.
6
2. Поршневой прямоточный детандер. Авторское свидетельство СССР №269938, МПК F25B 3/00, F25B 9/00, F25B 9/06, 01.01.1970.
6
3. Бесклапанный поршневой детандер. Авторское свидетельство СССР №265903, МПК F25B 9/00, F25B 9/06, 01.01.1970.
4. Нащокин В.В. Техническая термодинамика и теплопередача. - М.: Высшая шк., 1980 - 469 с.