ВИХРЕВОЙ ВОЗДУХООХЛАДИТЕЛЬ С ТУРБУЛИЗАТОРАМИ Российский патент 2004 года по МПК F25D21/06 F28F13/12 

Изобретение относится к холодильной технике и может быть использовано в камерах низкотемпературных холодильников, в скороморозильных аппаратах и охладителях пищевых продуктов.

Известны вихревые воздухоохладители (патент SU №1808111). Указанные вихревые воздухоохладители имеют повышенные массовые и энергетические характеристики.

Наиболее близким аналогом является вихревой оребренный воздухоохладитель (см. патент RU №2035684, F 28 F 17/00, 1995). Вихревой воздухоохладитель представляет собой теплообменник в виде трубы, снаружи которой устроена рубашка, внутри которой кипит холодильный агент. На входе в трубу установлен специальный осевой вентилятор, закручивающий поток воздуха. Закрученный поток воздуха движется внутри трубы и охлаждается. При охлаждении влажного воздуха в камерах холодильников при отрицательных температурах из него выпадает на холодную внутреннюю поверхность влага в виде кристаллов инея. Осевший на внутренней поверхности трубы иней ухудшает теплопередачу, что влечет за собой дополнительные энергетические затраты. Для удаления инея с внутренней поверхности трубы внутри нее смонтировано устройство, содержащее вращающийся винт, сопряженный с неподвижной гайкой, установленной на опоре, и параллельные скребки, причем ребра трубы расположены по винтовой линии, а скребки имеют прорези шириной 1-4 мм и угол заточки, равный углу между ребрами. Очистное устройство состоит из втулки с квадратным отверстием, к которой под углом 120° приварены стержни с роликами на конце. Ролики установлены на оси. К втулке приварен также стержень на оси которого крепится поворотная планка. Планка имеет стержень и пружину. В верхней части планки установлен поводок с параллельными скребками. Поворотный поводок подпружинен пружиной, которая вторым концом крепится к стержню. Для крепления поворотной планки на стержне служит ось. Втулка на винте фиксируется гайкой. Поводок поворачивается вокруг оси. Параллельные скребки приварены к поводку. Недостатком вихревого оребренного воздухоохладителя с непрерывным удалением инея является сравнительно невысокая теплопередача его теплообменной поверхности.

В основу изобретения поставлена задача увеличения теплопередачи “вихревого оребренного воздухоохладителя с очисткой инея”.

Технический результат, заключающийся в устранении указанных недостатков в вихревом оребренном воздухоохладителе с очисткой инея, содержащем осевой вентилятор, устройство для очистки инея, размещенное внутри вихревого теплообменника, включающее вал, неподвижный винт с гайкой, шпонку, втулку и укрепленный на последней держатель с очистными пластинками, достигается за счет того, что внутри полого вала с продольным пазом по всей его длине установлен неподвижный винт с гайкой, связанный шпонкой со свободно размещенной на валу втулкой, на внутренней поверхности трубы воздухоохладителя установлены турбулизаторы потока воздуха каплеобразного несимметричного вида с соотношением геометрических параметров, изменяющихся в пределах Н=1-7 мм, L=3-100 мм, отношением L/H=4-30, где Н - высота турбулизатора, L - шаг между турбулизаторами и углом между направлением потока воздуха и осью турбулизатора α=20-75°.

На фиг.1 показан продольный разрез вихревого оребренного воздухоохладителя с очисткой инея и турбулизаторами.

На фиг.2 показан поперечный разрез оребренного воздухоохладителя с очисткой инея и турбулизаторами.

На фиг.3 показан поперечный разрез и в плане элемента теплообменной поверхности вихревого оребренного воздухоохладителя с очисткой инея и турбулизаторами.

Вихревой оребренный воздухоохладитель с очисткой инея и турбулизаторами содержит специальный вентилятор 1, трубу 2 с продольными ребрами-турбулизаторами 3 и охлаждающей рубашкой 4, размещенный внутри трубы 2 полый приводной вал 5 с продольным пазом 6 по всей его длине, внутри которого установлен неподвижный винт 7 с гайкой 8, связанный шпонкой 9 со свободно размещенной на валу 5 втулкой 10, и жестко укрепленный на ней держатель 11. Каждый держатель содержит жестко закрепленную (приваренную) ось 12, расположенную параллельно оси вала 5, на которой шарнирно закреплена свободно поворачивающаяся пластина 13 с пружиной 14, одним концом прикрепленной к оси 15 в верхней части пластины, а другим к держателю 11.

Элемент для крепления очистных пластинок 16 содержит планку 17 с пружиной 18, один конец которой закреплен на планке 17, а другой - на оси 19. К втулке 10 через 120° прикреплены планки 20 с роликами 21, которые центрируют ее на валу 5. Привод вала 5 осуществляется звездочкой 22. Неподвижный винт 7 установлен в опорах 23, причем правая опора выполнена с квадратным сечением на растяжках 25 и фиксируется гайками 24.

Вихревой оребренный воздухоохладитель с очисткой инея и турбулизаторами работает следующим образом.

Воздух из холодильной камеры засасывается специальным вентилятором 1 и завихряется, завихренный поток подается в теплообменник 2, на внутренней поверхности которого имеются продольные ребра-турбулизаторы 3, которые турбулизируют поток воздуха, увеличивая при этом коэффициент теплопередачи. Пройдя теплообменник 2, воздух охлаждается и холодный поток выбрасывается в камеру. На наружной поверхности теплообменника 2 устроена рубашка 4, внутри которой кипит холодильный агент.

При работе теплообменника в камере холодильника при отрицательной температуре на его поверхности оседает иней, который значительно ухудшает теплопередачу. Для удаления инея с внутренней поверхности трубы теплообменника 2 внутри нее устроено очистное устройство. Иней с внутренней поверхности трубы снимается пластинками 16, размещенными в планках 17.

Вращательное и осевое перемещение пластинкам 16, укрепленным в планках 17, передается от втулки 10, которая вращается вместе с полым валом 5 и движется в осевом направлении в результате ее жесткой связи через шпонку 9 с гайкой 8, сопряженной с винтом 7.

Шпонка 8 перемещается в осевом направлении по профрезерованному (на всей длине) продольному пазу 6 вала 5. Изменение направления вращения (реверс) изменяет направление осевого перемещения гайки 8, а следовательно, втулки 10 и пластинок 16. Для ликвидации трения между втулкой и полым валом 5, а также ее перекосов к ней приварены через 120° планки 20 с роликами 21, которые центрируют ее на валу и значительно уменьшают усилия для перемещения. На наружной поверхности полого вала 5 может намерзать лед, который создает препятствие движению втулки 10. Для облегчения ее движения ободы роликов выполнены заостенными, что способствует разрушению идущим впереди втулки 10 роликом 21 льда. При встрече с препятствием пластинки 16 происходит поворот планки 17 вокруг оси 15 и пластинка преодолевает препятствие. Пружина 18 в этом случае несколько растягивается. Миновав препятствие, пружина 18, сжимаясь снова, восстанавливает нормальную работу механизма очистки. Для уменьшения усилий привода при изменении направления вращения (реверс) в механизме очистки устроена подпружиненная пружиной 14 пластина 13, свободно поворачивающаяся вокруг оси 12. При изменении направления вращения на противоположное пластина 13 начнет поворачиваться вокруг оси 12, растягивая при этом пружину 14. Ось 15 будет смещаться ближе к оси винта 7 до тех пор, пока осевая линия пластины 13 не совпадет с радиусом трубы. При ее совпадении и дальнейшем повороте полого вала 5 планка 17 с пластинкой 16 (при сжатии пружины 14) переместится в новое рабочее положение. Надежность работы устройства обеспечивается подпружиниванием поворотных пластин 13 и 17, которые позволяют легко осуществить реверс механизма очистки. Привод полого вала осуществляется звездочкой 22. Неподвижный винт 7 устанавливается в опорах 23, причем один конец (правый) которого выполнен квадратного сечения так же, как и отверстие правой опоры 23, что предотвращает его проворачивание. Опоры 23 установлены на растяжках 25, а неподвижный винт фиксируется гайками 24. При использовании вихревых воздухоохладителей с турбулизаторами и устройством для очистки инея с внутренней поверхности трубы значительно улучшаются условия работы холодильных камер, так как отпадает необходимость в проведении оттаек, сокращается цикл термической обработки пищевых продуктов и снижается стоимость воздухоохладителя по сравнению с серийными ребристо-трубными воздухоохладителями.

Вихревой охладитель с турбулизаторами содержит осевой вентилятор, устройство для очистки инея, размещенное внутри вихревого теплообменника, включающее вал, неподвижный винт с гайкой, шпонку, втулку и укрепленный на последней держатель с очистными пластинками. Внутри полого вала с продольным пазом по всей его длине установлен неподвижный винт с гайкой, связанный шпонкой со свободно размещенной на валу втулкой, на внутренней поверхности трубы воздухоохладителя установлены турбулизаторы потока воздуха каплеобразного несимметричного вида с соотношением геометрических параметров, изменяющихся в пределах Н=1-7 мм, L=3-100 мм, отношением L/Н=4-30, где Н - высота турбулизатора, L - шаг между турбулизаторами и углом между направлением потока воздуха и осью турбулизатора α=20-75°. Использование данного изобретения обеспечивает увеличение теплопередачи. 3 ил.

Вихревой оребренный воздухоохладитель с очисткой инея, содержащий осевой вентилятор, устройство для очистки инея, размещенное внутри вихревого теплообменника, включающее вал, неподвижный винт с гайкой, шпонку, втулку и укрепленный на последней держатель с очистными пластинками, отличающийся тем, что внутри полого вала с продольным пазом по всей его длине установлен неподвижный винт с гайкой, связанный шпонкой со свободно размещенной на валу втулкой, на внутренней поверхности трубы воздухоохладителя установлены турбулизаторы потока воздуха каплеобразного несимметричного вида с соотношением геометрических параметров, изменяющихся в пределах Н=1÷7 мм, L=3÷100 мм, отношением L/Н=4÷30, где Н - высота турбулизатора, L - шаг между турбулизаторами и углом между направлением потока воздуха и осью турбулизатора α=20÷75°.