СИСТЕМА КОМБИНИРОВАННОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СЖИЖЕННОГО, НАПРИМЕР, НЕФТЯНОГО ГАЗА В ХОЛОДИЛЬНОЙ УСТАНОВКЕ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА Российский патент 1998 года по МПК F25B19/00 F17D1/02 

Изобретение относится к газовым сетям, а также к холодильной технике и может быть использовано в системах комбинированного использования сжиженного (например, нефтяного, под давлением) углеводородного газа (пропана, пропан-бутановой смеси), который служит одновременно топливом для двигателя автомашины и хладагентом для холодильной установки, предназначенной для охлаждения изотермического кузова авторефрижератора, кабины водителя, отдельных отсеков автомашины, транспортных систем кондиционирования.

Известна холодильная установка транспортного средства, в которой процесс охлаждения интенсифицируется за счет использования в системе аккумулятора холода, в частности за счет вихревого захолаживания аккумулятора (1). Однако в известной установке не предусматривается комбинированного использования топлива сжиженного газа для двигателя внутреннего сгорания и в качестве хладоагента для холодильной установки.

Известны холодильные установки транспортных средств, содержащие емкость с топливом, сжиженным под давлением углеводородным газом, соединенную трубопроводом с регенеративным теплообменником, регулятором высокого давления, испарителем, размещенным в изотермическом кузове и через регулятор низкого давления - с двигателем транспортного средства (2, 3).

Известна также холодильная установка транспортного средства, работающая по разомкнутому циклу на сжиженном углеводородном газе, содержащая топливный бак, последовательно соединенный трубопроводом с фильтром-осушителем, теплообменником, отделителем кристаллогидратов, регулятором давления (дросселем), испарителем, ресивером, редуктором и двигателем внутреннего сгорания транспортного средства (4).

Недостатком известных систем является относительно низкая холодопроизводительность, что обуславливает применение ограниченных размеров изотермического кузова или недостаточный температурный уровень охлаждаемой среды в нем.

Предлагаемая система комбинированного использования сжиженного, например нефтяного, газа в холодильной установке транспортного средства позволяет увеличить холодопроизводительность установки и увеличить интенсивность охлаждения охлаждаемой среды в изотермическом кузове.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности (увеличение холодопроизводительности и интенсивности охлаждения) холодильной установки. Этот результат достигается за счет совместного использования термодинамических процессов расширения газа в замкнутом объеме (топливном баке постоянного объема) и расширения газа при постоянном давлении.

Для этого система снабжена паровой магистралью (трубопроводом) с последовательно соединенными запорным вентилем, электромагнитным газовым клапаном, аккумулятором холода, соединенным с одной стороны, с топливным баком, с другой стороны, с входом в ресивер, при этом выход из испарителя соединен трубопроводом с входом аккумулятора холода. Аккумулятор холода и топливный бак размещены в изотермическом кузове транспортного средства. Кроме того, система снабжена реле давления, установленным на паровой магистрали между запорным вентилем и электромагнитным клапаном.

На чертеже приведена гидравлическая схема предлагаемой системы.

Система содержит последовательно соединенные жидкостной магистралью (трубопроводом) топливный бак (емкость) 1 со сжиженным под давлением углеводородным газом (например, пропаном или пропан-бутановой смесью), ручной запорный вентиль 2, электромагнитный газовый клапан 3, отделитель кристаллогидратов углеводорода 7, фильтр-осушитель 4, регулятор давления (дроссель) 8, испаритель (воздухоохладитель) 9, ресивер 10, двигатель транспортного средства 12, соединенного вакуумной магистралью 13 с редуктором газа 11.

Система также содержит вторую (паровую) магистраль (трубопровод), включающую последовательно соединенные ручной запорный вентиль 14, электромагнитный газовый клапан 15, аккумулятор холода 16, двухпозиционное реле (Пз) низкого (Рн) и высокого (Рв) давлений 17, приемник которого расположен между клапанами запорным 14 и электромагнитным 15. Трубопровод с одной стороны соединен с паровой фазой топливного бака 1, с другой - с входом аккумулятора холода 16 и выходом из испарителя 9. Блок автоматики и управления 19 осуществляет переключение с режима охлаждения на штатную газобаллонную систему питания двигателя транспортного средства (и, наоборот) в зависимости от значения датчика температуры 20 и заданного режима охлаждения (Т) охлаждаемой среды в изотермическом кузове 18 (не показан). Основные элементы холодильной установки, генерирующие холод как испаритель (воздухоохладитель) 9, аккумулятор холода 16, топливный бак (емкость) 1 размещены в изотермическом кузове 18 транспортного средства.

Система работает следующим образом.

В исходный момент (при открытых запорных вентилях 14, 2), когда давление газа в топливном баке 1 высокое (Рв), реле давления 17 выдает сигнал на закрытие и открытие электромагнитных газовых клапанов 3 и 14 соответственно. Осуществляется цикл расширения газа при постоянном объеме. Паровая фаза сжиженного углеводородного газа из топливного бака 1 поступает по паровому трубопроводу через аккумулятор холода 16, ресивер 10, редуктор 11 в двигатель транспортного средства 12 на дожигание. В процессе работы холодильной установки и отбора газа из топливного бака 1 (емкость постоянного объема) происходит его расширение, сопровождающееся интенсивным охлаждением сжиженного газа в топливном баке 1, стенок топливного бака 1, паровой фазы сжиженного углеводородного газа, поступающей в аккумулятор холода 16. Последний, в свою очередь, охлаждаясь, генерирует холод во внутренний объем изотермического кузова 18. В процессе расширения газа при постоянном объеме и снижении его температуры происходит падение давления газа в топливном баке 1, достигая предельного низшего давления (Рн), при котором достигается граница устойчивой работы двигателя транспортного средства 12 и редуктора 11. При этом параметры состояния сжиженного газа принимают значения на нижней пограничной кривой (соответствующие началу кипения жидкости) с большим значением скрытой теплоты испарения жидкости по сравнению с исходным моментом начала работы системы, что в итоге позволяет увеличить холодопроизводительность и интенсивность охлаждения охлаждаемой среды в изотермическом кузове. При достижении низкого давления (Рн) реле давления 17 выдает сигнал на закрытие и открытие электромагнитных клапанов 15 и 3 соответственно. Паровая магистраль закрывается и открывается жидкостная. Осуществляется цикл расширения газа при постоянном давлении. Сжиженный углеводородный газ из топливного бака 1 последовательно протекает через электромагнитный газовый клапан 3, отделитель кристаллогидратов 7, фильтр-осушитель 4, регулятор давления 8, где расширяясь при постоянном давлении, охлаждается, поступает в испаритель (воздухоохладитель) 9. В последнем происходят генерирование и передача холода в охлаждаемую среду изотермического кузова 18. Далее газ в паровом состоянии поступает в аккумулятор холода 16, где происходит окончательная передача холода от газа в охлаждаемую среду изотермического кузова 18, ресивер 10 и двигатель транспортного средства 12 через редуктор 11. В процессе работы вышеуказанного цикла происходит повышение давления газа в топливном баке 1 за счет теплопритоков от охлаждаемой среды изотермического кузова. По достижении высокого значения давления (Рв) реле давления 17 снова выдает сигнал на закрытие и открытие электромагнитных клапанов 3 и 15 соответственно. Рабочий цикл расширения газа при постоянном объеме повторяется.

Испытания, проведенные на авторефрижераторе, оборудованном данной системой комбинированного использования сжиженного газа, показали, что увеличение холодопроизводительности может составить не менее 25 - 30%, а интенсивность охлаждения в первый час работы холодильной установки транспортного средства повышается на 15 - 20%.

Источники информации:
1. Патент РФ 2082633, кл. F 25 B 9/02, 1997.

2. Авт. св. СССР N 726392, кл. F 25 B 19/00, 1979.

3. Мартынов М.С. и др. Холодильный транспорт. - М.: Госторгиздат, 1960, с. 140.

4. Патент РФ N 2053434, кл. F 17 D 1/02, 1995.

Устройство используется в системах комбинированного использования сжиженного, например, нефтяного газа в холодильной установке транспортного средства. Система снабжена паровой магистралью (трубопроводом), включающей последовательно соединенные запорный вентиль, клапан электромагнитный газовый, аккумулятор холода, соединенный с одной стороны с топливным баком, с другой стороны - с входом в ресивер, при этом выход из испарителя соединен трубопроводом с входом аккумулятора холода. Для управления электромагнитными газовыми клапанами система снабжена реле давления, установленным на паровой магистрали между клапанами запорным и электромагнитным газовым. Аккумулятор холода и топливный бак размещены в изотермическом кузове (камере) транспортного средства. При этом повышается холодопроизводительность системы. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Система комбинированного использования сжиженного, например нефтяного, газа в холодильной установке транспортного средства, содержащая бак с топливом, сжиженным под давлением углеводородным газом, запорный вентиль, электромагнитный клапан, соединенные последовательно и установленные перед испарителем фильтр-осушитель, отделитель кристаллогидратов углеводородов, регулятор давления, причем выход испарителя по топливному газу подключен к двигателю внутреннего сгорания через ресивер, отличающаяся тем, что она снабжена паровой магистралью (трубопроводом) с последовательно соединенными запорным вентилем, электромагнитным газовым клапаном, аккумулятором холода, соединенным с одной стороны с топливным баком, с другой стороны - с входом в ресивер, при этом выход из испарителя соединен трубопроводом с входом аккумулятора холода. 2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что аккумулятор холода и топливный бак размещены в изотермическом кузове транспортного средства. 3. Система по п. 1, отличающаяся тем, что снабжена реле давления, установленным на паровой магистрали между запорным вентилем и электромагнитным клапаном.