регенератор для холодильной машины, работающей по циклу стирлинга

Формула изобретения

Регенератор, содержащий наружную и внутреннюю втулки, насадку, отличающийся тем, что он снабжен насадкой из частиц редкоземельного материала, помещенных в вакуум или защитную среду, и решетками, в отверстиях которых крепятся трубки, для прохода рабочего газа.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к газовым регенеративным машинам, работающим по циклу Стерлинга.

Известно применение безокислительного нагрева в промышленном производстве цветных, редких, благородных металлов и сплавов, на их основе, в вакууме и в защитных средах, с целью создания малоотходных и безотходных технологических процессов (Липицкий Б.Л. Крупин А.В. Опара Б.К. Ракоч А.Г. Безокислительный нагрев редких металлов и сплавов в вакууме. М, "Металлургия" 1985. с. 3).

Известен аккумулятор холода, холодильной машины с многоступенчатой аккумуляцией холода, выполненный из редкоземельных металлов, с целью повышения теплоемкости и увеличения холодопроизводительности (заявка Франции N 2638823).

Недостатком данного устройства является снижение холодопроизводительности холодильной машины в процессе эксплуатации, в следствии ухудшения теплоемкости редкоземельных металлов, вызванного окислением и газонасыщением металлов, что также приводит к безвозвратной потери дорогостоящих и дефицитных материалов.

Известно устройство концентрического регенератора для двигателей Стирлинга, состоящего из двух концентрических втулок и насадки, выполненной в виде "галеты", из спрессованной проволочной путанки, или плетенных металлических сеток (В.Н.Даниличев, С.И.Ефимов, В.А Звонов, М.Г.Шувалов. Двигатели Стирлинга. М."Машиностроение", 1977, с. 111)

Недостатками данного устройства являются использование в качестве насадки материалов, имеющих недостаточную высокую теплоемкость и большое аэродинамическое сопротивление генератора.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, заключается в стабильном поддержании высокой теплоемкости насадки, выполненной на редкоземельных материалов, холодопроизводительности холодильной машины, в течении всего периода эксплуатации, за счет предохранения редкоземельных материалов от окисления и газонасыщения, путем помещения их в вакуум или в защитную среду, что также обеспечивает существенное снижение безвозвратных потерь дефицитных, дорогостоящих материалов и улучшение их физико-механических свойств, снижение аэродинамического сопротивления при проходе рабочего газа через регенератор.

Для достижения этого технического результата, регенератор, включающий внутреннюю и наружную втулки, снабжен верхней и нижней решетками, имеющими отверстия для установки тонкостенных капиллярных трубок, прохода рабочего газа, из термостойкого материала, и насадкой, состоящей из частиц редкоземельных материалов, плотно уложенных между капиллярными трубками, втулками, решетками и находящихся в вакууме или в защитной среде.

Введение в состав регенератора насадки, в виде частиц редкоземельных металлов, расположенных в вакууме или защитной среде, и трубок для прохода рабочего газа, позволяет получить новое свойство, заключающееся в возможности поддержания в процессе длительной эксплуатации первоначальной теплоемкости насадки, холодопроизводительности, снижении безвозвратных потерь дорогостоящих материалов, за счет предохранения материала насадки от окисления и газонасыщения, и уменьшение аэродинамического сопротивления регенератора.

На фиг. 1 изображен регенератор для холодильной машины, работающей по циклу Стирлинга.

Регенератор состоит из внутренней и внешней концентрических втулок 1, 2, имеющих торцевые углубления 3, для фиксации нижней и верхней решеток 4, 5, в которых имеются отверстия для установки тонкостенных капиллярных трубок 6, через которые перемещается рабочий газ в обоих направлениях. В качестве насадки регенератора используются частицы редкоземельных материалов 7, плотно уложенных между втулками 1, 2, решетками 4, 5 и трубками 6, в вакууме или защитной среде. Концентрические втулки 1, 2, выполняются из материала с низкой теплопроводностью, а трубки 6 из термостойких материалов, с высоким коэффициентом теплопередачи.

Регенератор работает следующим образом.

Горячий рабочий газ, после сжатия, перемещается через регенератор, проходя по тонкостенным капиллярным трубкам 6, отдает тепло насадке частицам редкоземельного материала 7, которые имеют высокую теплоемкость. При движении в обратном направлении, после процесса расширения, рабочий газ, перемещаясь через регенератор, забирает тепло от материала насадки 7. Ввиду того, что частицы редкоземельного материала, помещены в защитный слой или вакуум, не происходит процесс окисления и газонасыщения поверхностей частиц, что поддерживает высокую теплоемкость насадки на протяжении всего периода эксплуатации, обеспечивая стабильную высокую холодопроизводительность холодильной машины, и предотвращает безвозвратные потери дефицитного материала. Применение капиллярных трубок 6 для прохода рабочего газа, позволяет снизить аэродинамическое сопротивление регенератора.