РЕГУЛИРУЕМОЕ ДРОССЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2003 года по МПК F25B41/06 

Изобретение относится к холодильной технике, а именно к оборудованию для холодильных машин, и может быть использовано в малых и средних холодильных машинах, используемых во всех областях техники.

Известна капиллярная трубка для дросселирования жидкого хладагента (см. А. с. 1059372) с патрубками подвода жидкого хладагента и отвода парожидкостной смеси, которая, с целью снижения металлоемкости и расширения зоны регулирования расхода жидкого хладагента, на части длины выполнена с равномерно расположенными пережимами.

К недостаткам известного устройства следует отнести недостаточно широкую зону регулирования расхода жидкого хладагенга.

Известна капиллярная трубка для дросселирования жидкого хладагента (см. А. с. 1267135) с патрубками подвода жидкого хладагента и отвода парожидкостной смеси, которая на части длины выполнена с равномерно расположенными пережимами и, с целью регулирования температуры кипения хладагента путем изменения гидравлического сопротивления, изогнута в виде петли с расположением пережимов на ее внутренней стороне, при этом патрубки подвода жидкого хладагента и отвода парожидкостной смеси установлены с возможностью встречного перемещения.

К недостаткам указанного устройства следует отнести ограниченную зону регулирования расхода жидкого хладагента, при этом возможности встречного перемещения патрубков подвода жидкого хладагента и отвода парожидкостной смеси также ограничены н не регулируемы.

Известно регулируемое дроссельное устройство (см. патент GB 1088463, 1967 г.), содержащее корпус с патрубками подвода жидкого хладагента и отвода парожидкостной смеси и неподвижную капиллярную трубку, подсоединенную к патрубку отвода.

К недостаткам указанного устройства следует отнести отсутствие зоны регулирования расхода жидкого хладагента, при этом протяженность и диаметр неподвижной капиллярной трубки и патрубков подвода жидкого хладагента и отвода парожидкостной смеси постоянны и не регулируемы.

Настоящее изобретение направлено на решение технической задачи, заключающейся в расширении зоны регулирования расхода жидкого хладагента и изменении температуры кипения хладагента путем изменения величины гидравлического сопротивления капиллярной трубки вследствие регулирования ее длины.

Поставленная задача решается таким образом, что регулируемое дроссельное устройство для жидкого хладагента, содержащее корпус с патрубками подвода жидкого хладагента и отвода парожидкостной смеси и неподвижную капиллярную трубку, подсоединенную к патрубку отвода, дополнительно выполнено в виде последовательно расположенных перфорированной трубки, направляющей трубки, охватывающей снаружи перфорированную трубку, и подвижной капиллярной трубки, связанной через сопло с направляющей трубкой и введенной в неподвижную направляющую трубку, а также внешней магнитной катушки, размещенной на корпусе, и пружины, работающей на собственное сжатие или расширение, причем на направляющей трубке закреплены магнитная катушка и опорное кольцо, выполненное опирающимся на пружину, а в корпусе выполнены каналы, сообщающиеся соответственно с паровой полостью между корпусом и неподвижной капиллярной трубкой и с патрубком отвода пара, которым оснащен корпус.

Оснащение регулируемого дроссельного устройства путем размещения в стакане корпуса перфорированной трубкой, которую снаружи охватывает направляющая трубка с закрепленными на ней магнитной катушкой и опорным кольцом, через сопло связанная с подвижной капиллярной трубкой, которая введена в неподвижную капиллярную трубку на корпусе, подсоединенную к патрубку отвода парожидкостной смеси хладагента, при этом на наружной поверхности стакана корпуса размещена внешняя магнитная катушка, позволяет осуществлять регулируемое изменение общей длины капиллярной трубки в зависимости от электрического воздействия на неподвижную магнитную катушку и линейного перемещения в стакане корпуса подвижной магнитной катушки.

Оснащение подвижной трубки закрепленным опорным кольцом, которое опирается на пружину, работающую на собственное сжатие или расширение, позволяет, при отключении электрического воздействия на неподвижную магнитную катушку, изменять общую длину капиллярной подвижной и неподвижной трубок в зависимости от условий работы холодильной машины, в состав которой вводится регулируемая дроссельная трубка.

Выполнение в корпусе каналов, которые сообщают соответственно паровую полость между корпусом и неподвижной капиллярной трубкой и между корпусом и подвижной капиллярной трубкой с патрубком отвода пара, которым оснащен корпус, позволяет, при отключении электропитания неподвижной магнитной катушки, обеспечить равенство давлений в регулируемом дроссельном устройстве и в конденсаторе, что упрощает условия эксплуатации.

На фигуре 1 показан продольный разрез регулируемого дроссельного устройства, на фигурах 2 и 3 - схемы ввода заявляемого регулируемого дроссельного устройства в схему холодильной машины.

Регулируемое дроссельное устройство (по фигуре 1) содержит корпус 1 и закрепленный на нем стакан 2 корпуса, патрубок подвода жидкого хладагента 3 и связанную с ним перфорированную направляющую трубку 4; внутри стакана 2 корпуса размещена подвижная магнитная катушка 5, размещенная на направляющей трубке 6, проходящей через уплотнение 7; снаружи стакана 2 корпуса размещена внешняя магнитная катушка 8 с выводами 9, закрытая кожухом 10.

На направляющей трубке 6 закреплено подвижное опорное кольцо 11, опирающееся на пружину 12; направляющая трубка 6 через сопло 13 связана с подвижной капиллярной трубкой 14.

В корпусе 1 выполнен конусный переходник 15 и установлены подшипник 16, неподвижная капиллярная направляющая трубка 17 и прокладка-демпфер 18. В нижней части корпуса 1 установлен патрубок 19 отвода парожидкостной смеси хладагента.

В корпусе 1 выполнены каналы 20 и 21, сообщающиеся соответственно с паровой полостью 22 между корпусом 1 и неподвижной капиллярной направляющей трубкой 17 и полостью 23 между корпусом 1 и подвижной капиллярной трубкой 14. Каналы 20 и 21 заглушены пробками 24 и 25; полости 22 я 23 через каналы 20 и 21 связаны с патрубком отвода пара 26.

В схеме холодильной машины (фигуры 2, 3) в контуре циркуляции хладагента установлены испаритель 27, компрессор 28, конденсатор 29, жидкостный трубопровод 30, регулируемое дроссельное устройство 31 (по фигуре 1), паровой трубопровод 32; на жидкостном трубопроводе 30 установлен соленоидный вентиль СВ1, на паровом трубопроводе 32 установлен соленоидный вентиль СВ2.

Регулируемое дроссельное устройство (по фигурам 1-3) работает следующим образом.

Жидкий хладагент из конденсатора 29 через СВ1 по трубопроводу 30 подводится к регулируемому дроссельному устройству 31, где через патрубок 3 и перфорированную трубку 4 поступает в направляющую трубку 6, откуда поступает в сопло 13, где происходит процесс адиабатного поджатая жидкости; из сопла 13 жидкость поступает последовательно в подвижную капиллярную трубку 14 и неподвижную капиллярную направляющую трубку 17, в которых, из-за гидравлического сопротивления протеканию жидкости, происходит понижение давления и температуры жидкого хладагента. Далее жидкий хладагент проходит через патрубок 19 и поступает в испаритель 27.

Пары испарившегося хладагента из испарителя 27 отсасываются компрессором 28 и нагнетаются в конденсатор 29, где конденсируются, переходя в жидкую фазу. Через СВ1 и жидкостный трубопровод 30 жидкий хладагент подводится к регулируемому дроссельному устройству 31. Цикл завершается.

При скорости течения жидкого хладагента, зависящей, главным образом, от его начальных параметров - давления и температуры после конденсатора, и при некотором времени, необходимом для доведения жидкого хладагента до равновесного состояния, соответствующего давлению и температуре в испарителе, определяющим является протяженность воздействия на жидкость гидравлического сопротивления, т.е. абсолютная длина трубки.

Регулирование расхода и параметров хладагента, подаваемого через регулируемое дроссельное устройство, согласно фигуре 1, осуществляется путем изменения суммарной длины подвижной капиллярной трубки 14 и неподвижной капиллярной трубки 17. Это достигается последовательным включением в электрическую цель питания внешней электромагнитной катушки 8 и линейным (шаговым) перемещением "сверху вниз и обратно" катушки 5, связанной с катушкой 8 электромагнитными силами. (Связь выводов 9 катушки 8 с цепью управления холодильной машины для последовательного регулирования не показана).

Перемещением катушки 5 обеспечивается изменение суммарной длины подвижной капиллярной трубки 14 и неподвижной капиллярной трубки 17 в интервале от минимальной длины, когда подвижная капиллярная трубка 14 находится в крайнем нижнем положении, упираясь в прокладку-демпфер 18, до максимальной длины, когда подвижная капиллярная трубка 14 находится в крайнем верхнем положении в неподвижной капиллярной трубке 17, определяемом верхним размещением катушки 5 в катушке 8.

При движении катушки 5 с трубкой 6 вверх жидкость из внутренней полости стакана 2 корпуса через перфорацию на трубке 4 возвращается в трубку 6. При перемещении трубки 6 "вверх - вниз - вверх" кольцо 11 взаимодействует с пружиной 12. Характер взаимодействия кольца 11 с пружиной 12 определяется режимом работы холодильной машины, в составе которой работает регулируемая капиллярная трубка.

Холодильная машина по фигурам 2 и 3 может работать в режимах:
- с "сухим" конденсатором 29 и сливом всего жидкого хладагента в испаритель 27 (фигура 2);
- с частично затопленным конденсатором 29 и незатопленным испарителем 27 (фигура 3).

При остановке компрессора 28 холодильной машины неподвижная магнитная катушка 8 отключается от линии электропитания.

В режиме с "сухим" конденсатором пружина 12 возвращает кольцо 11 и связанную с ним трубку 6 в крайнее нижнее положение. В этом случае используется пружина 12, работающая на собственное сжатие. При этом при остановке компрессора 28 (см. фигуру 2) открыты СВ1 и СВ2. Жидкий хладагент проходит из конденсатора 29 в испаритель 27.

Через трубопровод 32 при открытом СВ2 полости 22 и 23 через патрубок 26 сообщаются в конденсатором 29, обеспечивая во всей схеме холодильной машины одинаковое давление.

При пуске компрессора 28 закрываются СВ1 и СВ2, в катушку 8 подается электропитание. Пар хладагента высокого давления через каналы 20, 21, 22 и через зазор между трубками 14 и 17 поступает в испаритель 27 и отсасывается компрессором 28.

Машина работает в нормальном режиме накопления хладагента в конденсаторе и дозированной подачи жидкого хладагента в испаритель 27 в зависимости от уровня тепловой нагрузки.

В режиме с частично затопленным конденсатором 29 и незатопленным испарителем 27 пружина 12 возвращает кольцо 11 и связанную с ним трубку 6 в крайнее верхнее положение, пружина 12 работает на собственное разжатие. При этом при остановке компрессора 28 (см. фигуру 3) закрыт СВ1 и открыт СВ2. Жидкий хладагент не проходит из конденсатора 29 в испаритель 27.

Через трубопровод 32 при открытом СВ2 полости 22 и 23 через патрубок 26 сообщаются в конденсатором 29, обеспечивая во всей схеме холодильной машины одинаковое давление.

При пуске компрессора 28 открывается СВ1 и закрывается СВ2, в катушку 8 подается электропитание. Пар хладагента высокого давления через каналы 20, 21, 22 и через зазор между трубками 14 и 17 поступает в испаритель 27 и отсасывается компрессором 28. Машина работает в нормальном режиме накопления хладагента в конденсаторе и дозированной подачи жидкого хладагента в испаритель 27 в зависимости от уровня тепловой нагрузки.

Таким образом, заявляемое регулируемое дроссельное устройство, по сравнению с известными, позволяет:
- в зависимости от начальных параметров - давления и температуры после конденсатора и при некотором времени, необходимом для доведения жидкого хладагента до равновесного состояния, соответствующего давлению и температуре в испарителе, обеспечить регулирование расхода и параметров хладагента при регулируемом изменении абсолютной длины капиллярной трубки;
- в зависимости от размещения в устройстве пружины, работающей на собственное сжатие или расширение, обеспечить использование устройства в схемах холодильной машины с "сухим" или затопленным конденсатором.

Регулируемое дроссельное устройство для жидкого хладагента содержит корпус с патрубками подвода жидкого хладагента и отвода парожидкостной смеси. Неподвижная капиллярная трубка подсоединена к патрубку отвода. В устройстве последовательно расположены перфорированная трубка, направляющая трубка, охватывающая снаружи перфорированную трубку, и подвижная капиллярная трубка, связанная через сопло с направляющей трубкой и введенная в неподвижную направляющую трубку. Внешняя магнитная катушка размещена на корпусе. На направляющей трубке закреплены магнитная катушка и опорное кольцо. Опорное кольцо опирается на пружину. В корпусе выполнены каналы, сообщающиеся соответственно с паровой полостью между корпусом и неподвижной капиллярной трубкой и с патрубком для отвода пара. Использование изобретения позволит расширить зону регулирования расхода жидкого хладагента и температуры кипения хладагента. 3 ил.

Регулируемое дроссельное устройство для жидкого хладагента, содержащее корпус с патрубками подвода жидкого хладагента и отвода парожидкостной смеси и неподвижную капиллярную трубку, подсоединенную к патрубку отвода, отличающееся тем, что устройство снабжено последовательно расположенными перфорированной трубкой, направляющей трубкой, охватывающей снаружи перфорированную трубку, и подвижной капиллярной трубкой, связанной через сопло с направляющей трубкой и введенной в неподвижную направляющую трубку, а также внешней магнитной катушкой, размещенной на корпусе, и пружиной, работающей на собственное сжатие или расширение, причем на направляющей трубке закреплены магнитная катушка и опорное кольцо, выполненное опирающимся на пружину, а в корпусе выполнены каналы, сообщающиеся соответственно с паровой полостью между корпусом и неподвижной капиллярной трубкой и с патрубком отвода пара, которым оснащен корпус.