поршневой детандер

Формула изобретения

1. Поршневой детандер, содержащий цилиндр с поршнем, подпружиненный намагниченный впускной клапан, размещенный в клапанной головке и расположенный в поршне постоянный магнит, один из полюсов которого направлен навстречу одноименному полюсу клапана, отличающийся тем, что впускной клапан размещен в клапанной головке радиально, а постоянный магнит смонтирован на боковой поверхности поршня.

2. Поршневой детандер по п. 1, отличающийся тем, что в клапанной головке равномерно по периметру размещено несколько впускных клапанов, а постоянный магнит смонтирован на боковой поверхности поршня в виде втулки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к холодильной технике и может быть использовано в поршневых детандерах с управляемыми клапанами впуска.

Из уровня техники известны поршневые детандеры с управляемыми клапанами впуска, имеющими механический привод в виде штока или двуплечего рычага, связанного с поршнем (см.авт.св. СССР 169958, кл. F 25 В 9/06, 1965г. авт. св. СССР 223104, кл. F 25 В 9/06, 1968 г. авт.св. СССР 712625. кл. F 25 В 9/06, 1980 г. или авт.св. СССР 369350, кл. F 25 В 9/06, 1973 г.). Однако механическая система привода сложна и часто не обеспечивает требуемую степень отсечки.

Поршневые детандеры, клапан впуска которых снабжен сервоприводом (см. авт.св. СССР 641220, кл. F 25 В 9/00, 1972 г. авт.св. СССР 1320615, кл. F 25 В 9/00, 1987 г.) надежно обеспечивает любую степень отсечки, но конструктивно сложны.

Известен также поршневой детандер, подпружиненный впускной клапан которого снабжен механическим толкателем с электромагнитным удержателем, расположенным в клапанной головке (см. авт.св. СССР 165474, кл. F 25 В 9/06, 1964 г. ), что позволяет упростить конструкцию привода при обеспечении надежной задержки закрытия клапана, но требует дополнительной системы управления, например, в виде реле времени.

Наиболее близким к изобретению по совокупности признаков является поршневой детандер, содержащий цилиндр с поршнем, подпружиненный намагниченный впускной клапан, размещенный в клапанной головке, и расположенный в верхней части поршня постоянный магнит, ориентированный полюсами вдоль оси (см. авт. св. СССР 344233, кл. Р 25 В 9/00, 1972 г.). Одноименные полюса клапана и магнита направлены навстречу друг другу, что обеспечивает открытие впускного клапана при приближении поршня к верхней точке за счет магнитной силы отталкивания. Конструкция этого устройства достаточно проста и надежна, однако точность поддержания задержки закрытия клапана до момента отсечки впуска невысока, т.к. магнитная сила изменяется с ходом поршня.

Данное изобретение направлено на повышение точности обеспечения момента открытия и закрытия впускного клапана при простой и надежной конструкции. Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что в поршневом детандере, содержащем цилиндр с поршнем, подпружиненный намагниченный впускной клапан, размещенный в клапанной головке, и расположенный в верхней части поршня постоянный магнит, впускной клапан установлен в клапанной головке радиально, а постоянный магнит смонтирован на боковой поверхности поршня и ориентирован полюсами в радиальном направлении.

Кроме того, для улучшения процесса впуска в клапанной головке поршневого детандера равномерно по периметру размещено несколько впускных клапанов, а верхняя часть поршня может быть выполнена из магнита-твердого материала, намагниченного в радиальном направлении.

Предложенное взаимное размещение впускных клапанов и постоянного магнита обеспечивает надежную и строго фиксированную задержку закрытия клапана до момента отсечки впуска, так как на определенном ходе поршня в районе верхней мертвой точки расстояние между одноименными полюсами намагниченного клапана и постоянного магнита, а следовательно, и магнитная сила отталкивания, не изменяются.

На чертеже схематично представлен общий вид поршневого детандера.

Поршневой детандер содержит цилиндр 1, поршень 2, в верхней части которого на боковой поверхности смонтирован постоянный магнит 3, намагниченный в радиальном направлении. В клапанной головке 4 радиально установлены подпружиненные клапаны 5 впуска, которые снабжены постоянными магнитами 6 (или намагничены). При этом постоянные магниты 6 и 3 ориентированы одноименными полюсами навстречу друг другу в радиальном направлении. Верхняя часть 3 поршня 2 может быть выполнена из магнита-твердого материала, намагниченного в радиальном направлении, т.е. в виде постоянного магнита.

Поршневой детандер с управляемым впускным клапаном работает следующим образом. При подъеме поршня 2 впускной клапан 5 удерживается в закрытом состоянии за счет разности давлений над клапаном (во впускной полости 7) и под ним (в рабочей полости 8) и прижимающего усилия пружины 9. При приближении поршня 2 к верхней мертвой точке давление в "мертвом" съеме рабочей полости 3 повышается до давления, близкого к давлению во впускной полости 7. Когда верхняя намагниченная часть 3 поршня 2 достигает уровня расположения впускного клапана 5, последний остается тем не менее закрытым, поскольку давление во внутренней полости 8 еще существенно меньше давления во впускной полости 7. При дальнейшем ходе поршня 2 к верхней мертвой точке давление в полости 8 повышается и приближается к давлению в полости 7. И когда воздействующая на клапан сила, обусловленная различием давлений, становится меньше разницы между силой отталкивания магнитов и силой пружины 9 клапан открывается. В начале обратного хода впускной клапан 5 удерживается в открытом состоянии, т.к. он находится в зоне действия постоянного магнита 3.

Закрывается впускной клапан 5 при движении поршня 3 вниз, когда верхняя намагниченная часть 3 пройдет уровень расположения клапана 5. После этого магнитное воздействие на клапан прекращается и он закрывается пружиной 9. Тем самым достигается необходимая отсечка при впуске газа в полость 8.