СИСТЕМА ВОЗДУШНОГО ТУРБОКОМПРЕССОРНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ Российский патент 1997 года по МПК F25B1/53 F25B11/00 

Изобретение относится к холодильной технике и может быть использовано для создания оптимального режима хранения, охлаждения или замораживания продуктов, изделий, грунтов и т.д.

Известна воздушная холодильная машина, содержащая компрессор, охладитель, расширительный сосуд и воздушные каналы, расположенные в охлаждаемом помещении (Червяков С. С. и др. Основы холодильного дела. -Москва: Высшая школа, 1988 г. с. 32, рис. 2).

Недостатками данной машины являются низкая удельная холодопроизводительность, громоздкость, а также нежелательное оседание влаги в виде снеговой шубы в расширительном сосуде.

Указанные недостатки частично устранены в также известной регенеративной холодильной машине (выбранной в качестве прототипа), содержащей компрессор с приводом, детандер, регенераторы прямого и обратного потока воздуха, соединенные между собой параллельно посредством двух переключающих коробок (регулирующих устройство), и теплообменник. В данной холодильной машине реализуется разомкнутый цикл с тепломассообменом (Сакун И.А. Холодильные машины, Ленинград, Машиностроение, 1985 г, с. 365, рис. 8.3 (а, б)). Воздух поступает в компрессор непосредственно из атмосферы, сжимается и, пройдя первую переключающую коробку (регулирующее устройство), сразу подается в первый регенератор, в котором охлаждается, отдавая теплоту насадке регенератора. Из регенератора, пройдя вторую переключающую коробку (регулирующее устройство), воздух попадает в детандер, где расширяется и охлаждается. После этого воздух направляется в теплообменный аппарат, установленный в охлаждаемом помещении. Затем поток воздуха вновь через вторую переключающую коробку (регулирующее устройство) попадает во второй регенератор, где нагревается. После второго регенератора воздух проходит в первую переключающую коробку (регулирующее устройство) и выбрасывается в атмосферу.

Недостатком рассмотренной воздушной турбохолодильной машины является невозможность одновременного охлаждения нескольких помещений (камер) с разной температурой для хранения или замораживания различного вида продукции в оптимальном режиме.

Задачами изобретения являются расширение технологических возможностей системы воздушного турбокомпрессорного охлаждения путем одновременного создания разной температуры охлаждения для нескольких помещений (камер), а также автоматизация контроля и управления системой охлаждения.

Поставленная задача достигается тем, что в систему воздушного турбокомпрессорного охлаждения, содержащую по крайней мере одну воздушно-холодильную машину, включающую собранные на общей раме компрессор с приводом, турбодетандер, параллельно соединенные между собой регенераторы, подключенные посредством двух регулирующих устройств к выходу компрессора и входу турбодетандера, выход турбодетандера соединен с вводом в охлаждаемое помещение; и пульт управления, предлагается снабдить тремя сборными теплоизолированными коллекторами, при этом первый из них прямой сборный теплоизолированный коллектор холодного воздуха для охлаждаемых помещений теплоизолированным воздуховодом соединить с выходом турбодетандера каждой воздушно-холодильной машины, второй обратный сборный теплоизолированный коллектор холодного воздуха от охлаждаемых помещений теплоизолированным воздуховодом посредством второго регулирующего устройства со входом турбодетандера каждой воздушно-холодильной машины; дополнительными регулирующими устройствами, при этом ввод и вывод каждого охлаждаемого помещения соединить третьим регулирующим устройством с прямым и обратным сборными теплоизолированными коллекторами холодного воздуха, один из выходов первого регулирующего устройства каждой воздушно-холодильной машины подключить посредством теплоизолированного воздуховода к третьему сборному теплоизолированному коллектору теплого воздуха, один из выходов которого через четвертое регулирующее устройство соединить с обратным сборным теплоизолированным коллектором холодного воздуха от охлаждаемых помещений, другой его выход посредством пятого регулирующего устройства соединить со вторым входом устройства воздухоочистки, последовательно соединенного с устройством шумоглушения, выход которого соединить с входом компрессора каждой воздушно-холодильной машины и посредством шестого, седьмого, восьмого, девятого и десятого регулирующих устройств с первым прямым сборным теплоизолированным коллектором холодного воздуха и выходом компрессора каждой воздушно-холодильной машины, а также снабдить систему датчиками температуры, установленными на входе в компрессор каждой воздушно-холодильной машины и в каждом охлаждаемом помещении, каждое регулирующее устройство и датчики температуры соединить с пультом автоматического контроля и управления системой воздушного турбокомпрессорного охлаждения, первый вход устройства воздухоочистки является входом системы для воздуха из атмосферы.

Система воздушного турбокомпрессорного охлаждения может быть снабжена теплообменниками, установленными в каждом охлаждаемом помещении.

Система воздушного турбокомпрессорного охлаждения может быть снабжена регулирующими устройствами, выполненными в виде одной или сочетании нескольких регулирующих заслонок.

Из анализа заявляемого и известных решений следует, что тождественных по технической сущности и решаемой задаче не имеется.

На чертеже изображена система воздушного турбокомпрессорного охлаждения, общая структурная схема.

Система воздушного турбокомпрессорного охлаждения содержит две одновременно используемые воздушно-холодильные машины. Каждая воздушно-холодильная машина содержит собранные на общей раме компрессор 1 с приводом 2, турбодетандер 3, параллельно соединенные между собой регенераторы 4 и 5, подключенные посредством двух регулирующих устройств 6 и 7 к выходу компрессора 1 и входу турбодентандера 3, выход турбодетандера 3 соединен с вводом в охлаждаемое помещение 8; и пульт управления 9. Система содержит также три сборных теплоизолированных коллектора 10 12. Первый из них прямой сборный теплоизолированный коллектор 10 холодного воздуха для охлаждаемых помещений 8, 13 и 14 теплоизолированным воздуховодом 15 соединен с выходом турбодетандера 3 каждой воздушно-холодильной машины. Второй обратный сборный теплоизолированный коллектор 11 холодного воздуха от охлаждаемых помещений 8, 13, 14 теплоизолированным воздуховодом 16 посредством второго регулирующего устройства 7 соединен со входом турбодетандера 3 каждой воздушно-холодильной машины. В систему введены дополнительные регулирующие устройства. При этом ввод и вывод каждого охлаждаемого помещения 8, 13 и 14 соединены третьим регулирующим устройством 17 с прямым и обратным сборными теплоизолированными коллекторами 10 и 11 холодного воздуха. Первое регулирующее устройство 6 каждой воздушно-холодильной машины одним из выходов подсоединено посредством теплоизолированного воздуховода 18 к третьему сборному теплоизолированному коллектору 12 теплового воздуха.

Одним из выходов данный коллектор 12 через четвертое регулирующее устройство 19 соединено с обратным сборным теплоизолированным коллектором 11 холодного воздуха от охлаждаемых помещений 8, 13 и 14, другим выходом - посредством пятого регулирующего устройства 20 со вторым входом устройства воздухоочистки 21, последовательно соединенного с устройством шумоглушения 22. Выход устройства шумоглушения 22 соединен с входом компрессора 1 каждой воздушно-холодильной машины и посредством шестого, седьмого, восьмого, девятого и десятого регулирующих устройств 23 27 с первым прямым сборным теплоизолированным коллектором 10 холодного воздуха и выходом компрессора 1 каждой воздушно-холодильной машины. Система охлаждения снабжена также датчиками 28 и 29 температуры, установленными на входе в компрессор каждой воздушно-холодильной машины и в каждом охлаждаемом помещении 8, 13 и 14.

Каждое регулирующее устройство и датчики температуры соединены с пультом 9 автоматического контроля и управления системой. Первый вход устройства воздухоочистки 21 является входом системы для воздуха из атмосферы. Система может быть снабжена теплообменниками 30, установленными в каждом охлаждаемом помещении 8, 13 и 14. Регулирующие устройства для системы могут быть выполнены в виде одной или сочетании нескольких регулирующих заслонок.

Система воздушного турбокомпрессорного охлаждения, состоящая из двух воздушно-холодильных машин работает следующим образом.

Атмосферный воздух проходит через первый вход устройства воздухоочистки 21, шумоглушения 22 и поступает в компрессор 1, где сжимается и направляется через первую регулирующую заслонку 6, холодный регенератор 4 и поступает в турбодетандер 3. При расширении в турбодетандере 3 воздух дополнительно охлаждается и подается по теплоизолированному воздуховоду 15 каждой из работающих воздушных холодильных машин (ВХМ) в первый прямой сборный теплоизолированный коллектор 10, откуда направляется к охлаждаемым помещениям 8, 13 и 14. Холодный воздух в помещении может поступать (или выходить из него) прямо через ввод и вывод или же могут использоваться теплообменники 30 (один или несколько потолочных или пристенных в каждом помещении). Одна ВХМ может обслуживать несколько помещений. При этом в данных помещениях будет автоматически удерживаться оптимальный температурный режим. Для этого в каждом охлаждаемом помещении 8, 13 и 14 установлены один или несколько датчиков температуры 29, от которых в пульт 9 автоматического контроля и управления системой при отклонении температуры от заданного интервала подаются сигналы управления требуемой регулирующей заслонкой (или сочетанием регулирующих заслонок). В результате чего при снижении температуры в помещении включается привод соответствующей регулирующей заслонки и она поворачивается в сторону перепуска (байпасирования) воздуха в обвод помещения, при повышении температуры в сторону полной подачи воздуха. После теплообменников 30 холодный воздух из-за поглощения теплопритоков в помещении возвращается из охлаждаемых помещений 8, 13 и 14 по обратному теплоизолированному воздуховоду 11 в обратный сборный коллектор 16. Далее по теплоизолированному коллектору 16 через вторую регулирующую заслонку 7 поступает в подогретую предыдущим циклом насадку регенератора 5 и охлаждают ее. По мере прохождения воздух нагревается и через регулирующие заслонки 20 поступает либо прямо в атмосферу, либо на технологические нужды.

Для оттайки теплообменников 30, а также подогрева помещения в морозный период зимой регулирующие заслонки 6 и 7 отключаются и насадки регенераторов 4 и 5 работают в режиме обычного (неохлаждаемого) воздушного канала - температура воздуха за турбиной становится выше, что обеспечивает нагрев поверхности теплообменников. Возможна также автономная оттайка.

Использование: в холодильной технике для создания оптимального режима хранения, охлаждения или замораживания продуктов, изделий, грунтов и т.д. Сущность изобретения: система воздушного турбокомпрессорного охлаждения, содержащая по крайней мере одну воздушно-холодильную машину, включающую собранные на общей раме компрессор 1 с приводом 2, турбодетандер 3, параллельно соединенные между собой регенераторы 4 и 5, подключенные посредством двух регулировочных устройств 6 и 7 к выходу компрессора 1 и входу турбодетандера 3, выход турбодетандера 3 соединен с вводом в охлаждаемое помещение 8; и пульт 9 управления, снабжена тремя сборными теплоизолированными коллекторами 10 - 12, при этом первый из них прямой сборный теплоизолированный коллектор 10 холодного воздуха для охлаждаемых помещений 8, 13 и 14 теплоизолированным воздуховодом 15 соединен с выходом турбодетандера 3 каждой воздушно-холодильной машины, второй обратный сборный теплоизолированный коллектор 11 холодного воздуха от охлаждаемых помещений 8, 13 и 14 теплоизолированным воздуховодом 16 посредством второго регулирующего устройства 7 соединен со входом турбодетандера 3 каждой воздушно-холодильной машины; дополнительными регулирующими устройствами, при этом ввод и вывод каждого охлаждаемого помещения 8, 13 и 14 соединены третьим регулирующим устройством 17 с прямым и обратным сборными теплоизолированными коллекторами 10 и 11 холодного воздуха, один из выходов первого регулирующего устройства 6 каждой воздушно-холодильной машины подключен посредством теплоизолированного воздуховода 18 к третьему сборному теплоизолированному коллектору 12 теплового воздуха, один из выходов которого через четвертое регулирующее устройство 19 соединен с обратным сборным теплоизолированным коллектором 11 холодного воздуха от охлаждаемых помещений 8, 13 и 14, другой его выход посредством пятого регулирующего устройства 20 соединен с вторым входом устройства воздухоочистки 21, последовательно соединенного с устройством шумоглушения 22, выход которого соединен с входом компрессора 1 каждой воздушно-холодильной машины и посредством шестого, седьмого, восьмого, девятого и десятого регулирующих устройств 23 - 27 - с первым прямым сборным теплоизолированным коллектором 10 холодного воздуха и выходом компрессора 1 каждой воздушно-холодильной машины. Система снабжена также датчиками 28 и 29 температуры, установленными на входе в компрессор 1 каждой воздушно-холодильной машины и в каждом охлаждаемом помещении 8, 13 и 14, каждое регулирующее устройство и датчики температуры соединены с пультом 9 автоматического контроля и управления системой воздушного турбокомпрессорного охлаждения, первый вход устройства воздухоочистки является входом системы для воздуха из атмосферы. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Система воздушного турбокомпрессорного охлаждения, содержащая по крайней мере одну воздушно-холодильную машину, включающую собранные на общей раме, компрессор с приводом, турбодетандер, параллельно соединенные между собой регенераторы, подключенные посредством двух регулировочных устройств к выходу компрессора и входу тербодетандера, выход турбодетандера соединен с вводом в охлаждаемое помещение, и пульт управления, отличающаяся тем, что она снабжена тремя сборными теплоизолированными коллекторами, при этом первый из них прямой сборный теплоизолированный коллектор холодного воздуха для охлаждаемого помещения теплоизолированным воздуховодом соединен с выходом турбодетандера каждой воздушно-холодильной машины, второй обратный сборный теплоизолированный коллектор холодного воздуха от охлаждаемых помещений теплоизолированным воздуховодом посредством второго регулирующего устройства с входом турбодетандера каждой воздушно-холодильной машины, дополнительными регулирующими устройствами, при этом ввод и вывод каждого охлаждаемого помещения соединены третьим регулирующим устройством с прямым и обратным сборным теплоизолированными коллекторами холодного воздуха, один из выходов первого регулирующего устройства каждой воздушно-холодильной машины подключен посредством теплоизолированного воздуховода к третьему сборному теплоизолированному коллектору теплого воздуха, один из выходов которого через четвертое регулирующее устройство соединен с обратным сборным теплоизолированным коллектором холодного воздуха от охлаждаемых помещений, другой его выход посредством пятого регулирующего устройства соединен с вторым входом устройства воздухоочистки, последовательно соединенного с устройством шумоглушения, выход которого соединен с входом компрессора каждой воздушно-холодильной машины, а посредством шестого, седьмого, восьмого, девятого и десятого регулирующих устройств с первым прямым сборным теплоизолированным коллектором холодного воздуха и выходом компрессора каждой воздушно-холодильной машины, система снабжена также датчиками температуры, установленными на входе в компрессор каждой воздушно-холодильной машины и в каждом охлаждаемом помещении, каждое регулирующее устройство и датчики температуры соединены с пультом автоматического контроля и управления системой воздушного турбокомпрессорного осаждения, первый вход устройства воздухоочистки является входом системы для воздуха из атмосферы. 2. Система по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена теплообменниками, установленными в каждом охлаждаемом помещении. 3. Система по п.1, отличающаяся тем, что регулирующее устройство выполнено, например, в виде одной или сочетании нескольких регулирующих заслонок.