ГАЗОВАЯ ХОЛОДИЛЬНАЯ УСТАНОВКА Российский патент 1994 года по МПК F25B9/00 

Изобретение относится к холодильной технике и может быть использовано в холодильных машинах и установках, в которых в качестве хладагента может быть использован различный газ, в частности воздух.

Известны разнообразные конструкции газовых холодильных машин.

Например, известно охлаждающее устройство, содержащее газораспределитель с подводящим каналом, подсоединенным к источнику сжатого газа, отводящим каналом и приемным отверстием, периодически подключаемым к рабочему объему постоянной величины, на горячем конце которого установлен теплообменник, сообщенный с ресивером, при этом газораспределитель выполнен золотниковым с двумя наклонными каналами в золотнике, каждый из которых имеет выходное окно, а теплообменник выполнен в виде кольцевой щели, к которой примыкают радиальные пазы, выполненные, по крайней мере, на одной их поверхности ее образующих.

Известно также охлаждающее устройство, содержащее соединенные последовательно газораспределитель, регенератор, теплообменник нагрузки, рабочий объем постоянной величины и холодильник, соединенный с горячим концом последнего через регулятор при этом газораспределитель соединен с горячим концом рабочего объема байпасной линией с дросселем, которая выполнена в виде капиллярной трубки, а регулятор - в виде калиброванного отверстия малого диаметра.

Известна также тепловая машина, содержащая расположенные под прямым углом два рабочих цилиндра с поршнями внутри и соединяющую их рабочие полости теплообменную линию, при этом образованные в надпоршневых зонах горячие полости и холодные полости соответствующих цилиндров соединены автономными теплообменными линиями. Эта машина может быть выполнена многоступенчатой и каждая ее ступень подключена к общему коленчатому валу.

Однако все эти устройства при внедрении требует большого объема опытно-экспериментальных работ, что затрудняет их использование.

Известна также конструкция охлаждающего устройства, выбранная в качестве прототипа, содержащая источник сжатого воздуха, соединенный трубопроводом с воздушной холодильной машиной, включающей привод, газораспределитель и пульсационный расширитель, связанный с тупиковым ресивером. Холодопроизводительность такой машины определяется производительностью и рабочим давлением воздушного компрессора, пропускной способностью и эффективностью охлаждения пульсационных расширителей.

Недостатками этой машины являются сложность обеспечения регулирования холодопроизводительности и температурного уровня охлаждения воздуха. Кроме того, у нее узкие технологические возможности, не позволяющие использовать машину с одинаково высокой эффективностью для хранения и переработки продукции различных видов на различных режимах. Отсутствие устройства отвода тепла, излучаемого горячими зонами пульсационных расширителей в процессе работы по получению холода затрудняет эксплуатацию, а неиспользование излучаемого тепла для нужд потребителя снижает эффективность использования.

Предложенная газовая холодильная установка согласно изобретению может быть составлена из унифицированных, конструктивно самостоятельных газовых холодильных модулей, снабженных устройством отбора тепла от горячей зоны пульсационного расширителя. Каждый холодильный модуль содержит один или несколько пульсационных расширителя, газораспределитель с двумя валами - входным и передаточным, систему газоподводящим и отводящих трубопроводов с запорно-регулирующей арматурой. Эти модули выполнены таким образом, что могут легко стыковаться друг с другом, образуя при этом единые газоподводящие и отводящие линии трубопроводов, а также линии отбора тепла от пульсационных расширителей. Газораспределители холодильных модулей, стыкуясь входными и передаточными валами, приводятся во вращение единым приводом и питаются сжатым газом от единого газового компрессора. В конце газоподводящей линии может быть установлен глушитель для уменьшения уровня шума. Производя переключения запорно-регулирующей арматуры добиваются последовательного или параллельного соединения холодильных модулей, подключением их необходимого количества осуществляется регулирование холодопроизводительности и температуры охлаждения газа в установке. Дополнительное увеличение достигаемого перепада температуры газа на входе и выходе из холодильного модуля обеспечивается введением в тупиковую часть пульсационного расширителя дополнительного регулируемого отверстия - для сброса части горячего газа из горячей зоны тупиковой части. Такое выполнение газовой холодильной установки позволяет оперативно производить ремонт вышедшего из строя модуля путем его замены на резервный, а также оперативно наращивать или снижать мощность установки.

Сопоставительный анализ изобретения с прототипом показывает, что предлагаемая газовая холодильная установка отличается тем, что состоит из набора легко стыкуемых двухвальных модулей, связанных системой газоподводящих и отводящих трубопроводов с запорно-регулирующей арматурой, имеет систему теплоотвода, снабжена устройством для увеличения перепада температуры газа на входе и выходе из холодильного модуля. Таким образом, предлагаемая газовая холодильная установка соответствует критерию "новизна".

Сравнение предлагаемой газовой холодильной установки не только с прототипом, но и с другими установками в данной области техники не позволило выявить в них признаки, отличающие предлагаемую установку от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "изобретательский уровень".

На фиг. 1 - изображена схема газовой холодильной установки; на фиг. 2 - холодильный модуль; на фиг. 3 - устройство для увеличения перепада температуры воздуха на входе и выходе из холодильного модуля (тупиковая часть пульсационного расширителя); на фиг. 4 - график зависимости температуры воздуха на выходе из холодильного модуля от относительного размера отверстия для сброса части горячего воздуха из тупиковой части пульсационного расширителя, где t% - относительное изменение температуры в % , d_ду - условный проходной диаметр отверстия, d_р - внутренний диаметр трубы пульсационного расширителя; на фиг. 5 - варианты положения отпирающе-запирающих клапанов, где 1 - параллельное подключение модулей, 2 - последовательное, 3 - отключение какого-либо модуля.

Газовая холодильная установка содержит газовый компрессор 1, набор холодильных модулей 2, привод 3, газоподводящую линию 4, газоотводящую линию 5, линию отбора тепла 6, систему отпирающих-запирающих клапанов 7. На выходе установки могут быть установлен глушитель 8 (см. фиг. 1). Каждый холодильный модуль (см. фиг. 2) включает сопряженные между собой газораспределитель 9, пульсационный расширитель 10, выполненный в виде трубы 10 с развитой поверхностью, газоподводящей 4 и газоотводящей 5 линий с отпирающе-запирающими клапанами 7 между ними и газораспределителем. Он снабжен двумя валами - входным 11 и передаточным 12. Горячая зона пульсационного расширителя расположена внутри кожуха 13. Отбор тепла от работающего модуля можно производить различными путями. Простейший - обдув горячей зоны пульсационного расширителя воздухом. Тупиковая часть пульсационного расширителя 10 (см. фиг. 3) для дополнительного увеличения достигаемого перепада температур газа на входе и выходе из холодильного модуля снабжена регулируемым вентилем 14.

Холодильные модули выполнены таким образом, что обеспечивают правильную стыковку друг с другом и совпадение фланцев всех соответствующих линий трубопроводов. Клапанами 7 обеспечивают необходимую величину холодопроизводительности и температуры путем соответствующего варианта подключения и переключения модулей (см. фиг. 5). В зависимости от варианта подключения, производительности газового компрессора должна соответствовать суммарной или единичной пропускной способности холодильного модуля.

После включения привода 3, начинает работать газовый компрессор 1, от которого по газоподводящей линии 4 сжатый газ поступает в холодильный модуль 2, и охлаждаясь в нем поступает в газоотводящую линию 5, откуда через глушитель 8 поступает потребителю. На вход кожуха 13 первого модуля подается теплоноситель (в данном примере воздух), и пройдя по линии отбора тепла 6, горячий воздух поступает потребителю. Для получения более низких температур охлаждения газа (см. фиг. 3) производят сброс через вентиль 14 из центра тупиковой части пульсационного расширителя горячего воздуха в кожух 13. Кроме того, как показали исследования, за счет соблюдения соотношения диаметров регулирующей арматуры d_ду/d_р не более 0,5 можно добиться оптимального режима понижения температуры.

Таким образом, такое выполнение установки позволяет дополнительно утилизировать тепло пульсационного расширителя, что повышает КПД. Кроме того, в предложенном выполнении возможно обеспечение и упрощение ремонтопригодности установки. (56) Авторское свидетельство СССР N 464764, кл. F 25 B 9/00, 1975.

Авторское свидетельство СССР N 527569, кл. F 25 B 9/00, 1976.

Использование: холодильная техника, в частности в холодильных машинах и установках, в которых в качестве хладагента используется газ. Сущность изобретения: установка содержит источник сжатого газа и модуль, состоящий из газораспредителя и пульсационного расширителя с тупиковым ресивером, в котором установлен вентиль. Пульсационный расширитель выполнен в виде трубы с развитой поверхностью, изогнутой в виде петель или спиралей, и размещен в кожухе, имеющем входной и выходной патрубки. Отношение диаметра условного прохода вентиля к внутреннему диаметру трубы расширителя не превышает 0,5 . Установка может иметь несколько модулей. Всякий модуль сопряжен с предыдущим при помощи передаточного вала, которым снабжен газораспределитель. 1 з. п. ф-лы, 5 ил.

1. ГАЗОВАЯ ХОЛОДИЛЬНАЯ УСТАНОВКА, содержащая источник сжатого газа и модуль, состоящий из газораспределителя, имеющего входной вал, и соединенного с газораспределителем пульсационного расширителя с тупиковым ресивером на конце, причем газораспределитель модуля подключен к источнику сжатого газа, отличающаяся тем, что газораспределитель снабжен передаточным валом, пульсационный расширитель выполнен в виде трубы с развитой поверхностью, изогнутой в виде петель или спирали, и размещен в кожухе, имеющем входной и выходной патрубки, а в торцевой части тупикового ресивера установлен вентиль, при этом отношение диаметра условного прохода вентиля к внутреннему диаметру трубы расширителя не превышает 0,5. 2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что она выполнена многомодульной и каждый модуль сопряжен с предыдущим при помощи передаточного вала.