Устройство по предлагаемому изобретению предназначено для термической обработки потоков воздуха, поступающих в кондиционер как из атмосферы, так и из объекта обслуживания, а также их смесей. Такое устройство может также осуществлять организованный воздухообмен в объекте обслуживания, включая приток атмосферного воздуха и удаление воздуха из объекта обслуживания.
Изобретение может найти применение в системах кондиционирования воздуха и приточно-вытяжной вентиляции в качестве горизонтального агрегатированного моноблочного кондиционера канального типа и приточно-вытяжного блока.
Известным является горизонтальный агрегатированный потолочный кондиционер-моноблок для обработки воздуха (Генеральный каталог 1997-1998 г.г. “Саrriеr”. Oборудование для систем кондиционирования воздуха стр. 333-342). Он содержит двухсекционный корпус, разделенный перегородкой, в котором расположена паровая компрессионная холодильная машина, включающая компрессор, конденсатор, испаритель, дросселирующее устройство, соединенные между собой трубопроводом, заполненным хладагентом, и блок управления, причем компрессор и конденсатор установлены в одной секции, а испаритель - в другой, таким образом, что конденсатор и испаритель перекрывают соответствующие секции поперечно осям потоков воздуха в секциях, два вентилятора и четыре окна, выполненные попарно в каждой секции, причем одно окно нагнетательное, а другое всасывающее, в каждой секции установлено по вентилятору, которые соединены с соответствующими окнами нагнетания, причем вентилятор установлен по одну сторону испарителя или конденсатора, а окно всасывания - по другую, и компрессор установлен между конденсатором и окном всасывания. Секция, содержащая конденсатор с компрессором, выполнена съемной и выносной.
Энергетическая эффективность такого кондиционера снижается за счет теплообмена двух потоков воздуха через разделяющую секции перегородку, при этом один из потоков воздуха прошел термическую обработку на конденсаторе, а другой - на испарителе.
Узкие функционально-технологические возможности кондиционера в термической обработке потока воздуха объясняются отсутствием клапанов для воздуха.
Наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство для кондиционирования воздуха, которое включает корпус, содержащий три сопряженные секции, две из которых являются периферийными и одна - центральной, а также паровую компрессионную холодильную машину, включающую герметичный компрессор, конденсатор, испаритель и расширительное (дросселирующее) устройство. Все приборы соединены между собой трубопроводом и образуют замкнутый холодильный контур. Блок управления, компрессор и конденсатор установлены в одной из периферийных секций, а испаритель - в другой периферийной секции, причем установка осуществлена таким образом, что конденсатор и испаритель перекрывают соответствующие периферийные секции, поперечно потокам воздуха в секциях, при этом в центральной секции устройства установлены два вентилятора, смонтирован канал с установленным в нем двухпозиционным запорным клапаном и с входным и выходным окнами для воздуха и выполнены в стенках корпуса оппозитные нагнетательные окна для воздуха, между которыми установлен трехпозиционный клапан, регулирующий поток воздуха между периферийными секциями, в одной из которых выполнены окна, одно из которых, расположенное в начале воздушного потока относительно испарителя, служит для всасывания внутреннего воздуха, а другое, расположенное в конце воздушного потока относительно испарителя, служит для всасывания наружного воздуха, а в другой периферийной секции выполнены окна, одно из которых, расположенное в начале воздушного потока относительно конденсатора, служит для всасывания внутреннего воздуха, а другое, расположенное в конце воздушного потока относительно конденсатора, служит для всасывания наружного воздуха, причем в обеих периферийных секциях смонтированы двухпозиционные клапаны, регулирующие потоки воздуха через всасывающие отверстия (патент США №5533357, кл. F 25 В 29/00, опубл. 09.07.96 - прототип).
Известное устройство для кондиционирования воздуха обладает достаточно широкими функционально-технологическими возможностями в термической обработке воздуха.
Однако процесс теплообмена между встречными воздушными потоками в центральной секции известного устройства снижает энергетическую эффективность, при этом теплообмен осуществляется через рабочий орган воздушного клапана, а значительный температурный перепад потоков воздуха обусловлен тем, что потоки прошли термическую обработку соответственно на конденсаторе и на испарителе, но охлаждению подвергается только поток внутреннего воздуха. Кроме этого:
- не устранена возможность утечки тепла через поверхности запорных клапанов, что снижает энергетическую эффективность кондиционера;
- недостаточно широк диапазон режимов работы кондиционера;
- не устранена возможность непроизводительного расхода воздуха через клапаны, что снижает энергетическую эффективность кондиционера;
- не устранена возможность попадания загрязнений вместе с засасываемым воздухом внутрь кондиционера и отложения их на теплообменных аппаратах, то есть создания на них теплоизоляционного слоя, что снижает энергетическую эффективность кондиционера;
- расположение рабочих сторон конденсатора и испарителя под углом к центральной оси окна периферийной секции увеличивает сопротивление воздушному потоку, а следовательно, и расход энергии, что снижает энергетическую эффективность кондиционера.
Известное устройство для кондиционирования воздуха имеет ряд недостатков, обусловленных конструктивными особенностями, среди которых:
- низкая технологичность, определяемая высокой материалоемкостью и сложной конструкцией из-за наличия четырех клапанов, а также недостаточно высокий уровень унификации и значительные габаритные размеры;
- высокий уровень шума;
- отсутствие технических средств эффективной очистки потоков воздуха;
- низкая экономичность при использовании устройства в качестве приточно-вытяжного вентиляционного блока;
- большие затраты потребляемой мощности на преодоление потоками воздуха значительных аэродинамических сопротивлений;
- недостаточно высокая интенсивность процесса конденсации хладагента и высокая температура конденсации снижают экономичность холодильной машины и холодопроизводительность;
- значительные затраты мощности на конденсацию хладагента исключают возможность достижения более высокой степени сжатия компрессора;
- низкая эксплуатационная надежность обусловлена перетечками воздуха и отсутствием технических средств для регулирования расхода воздуха.
Технической задачей изобретения является создание новой конструкции устройства для кондиционирования воздуха, обладающего высокой энергетической эффективностью, высокой эксплуатационной надежностью и технологичностью, более низким уровнем шума.
Техническая задача решается в конструкции устройства для кондиционирования воздуха, содержащего трехсекционный корпус, состоящий из двух периферийных секций и расположенной между последними, перекрытой по периметру центральной секции с оппозитно расположенными друг относительно друга парой окон всасывания для подачи воздуха в секции, при этом в каждой периферийной секции выполнено по окну нагнетания для соединения с соответствующим вентилятором и удаления воздуха из периферийных секций, в которых посекционно расположены компрессор с конденсатором и, соответственно, испаритель холодильной машины и связанный с центральной секцией запорный клапан, расположенный между парой окон, для регулирования потоков воздуха, в котором, согласно изобретению, клапан выполнен в виде пластины, установленной в центральной секции между оппозитными окнами всасывания, с возможностью поворота относительно центральной секции и перекрытия последней по периметру поперечно потокам воздуха с отсечкой друг от друга как оппозитных окон всасывания, так и периферийных секций, каждая из которых при этом соединена с соответствующим оппозитным окном всасывания для прохода воздуха в периферийные секции.
В таком устройстве оппозитные окна всасывания могут быть выполнены соосными.
В таком устройстве оси оппозитных окон всасывания могут быть расположены параллельно плоскости вращения пластины.
В таком устройстве ось вращения пластины и оси оппозитных окон всасывания могут пересекаться в геометрическом центре пластины.
В таком устройстве пластина может быть соединена с валом реверсивного многопозиционного привода вращения, имеющего возможность фиксации положения вала.
В таком устройстве в центральной секции может быть выполнено отверстие под вал привода вращения, установленного с наружной стороны центральной секции.
В таком устройстве корпус может быть выполнен в виде фасонной крестовины, например, вентиляционной, имеющей отверстие под вал привода и две пары патрубков с торцовыми отверстиями, оси которых пересекаются в центре крестовины, при этом торцовые отверстия одной пары соосных патрубков имеют вид оппозитных окон всасывания, а торцовые отверстия другой пары соосных патрубков - вид окон нагнетания, а ось отверстия под вал привода пересекает оси патрубков в точке их пересечения, образуя с осями патрубков прямые углы.
В таком устройстве оси двух пар патрубков могут быть взаимно перпендикулярны.
В таком устройстве крестовина может быть выполнена разъемной в плоскости, в которой расположены оси патрубков.
В таком устройстве трехсекционный корпус может быть выполнен посекционно разъемным, а центральная секция выполнена в виде корпуса запорного клапана, содержащего поворотную пластину.
В таком устройстве корпус может быть выполнен в виде участка цилиндрического канала, например, круглого вентиляционного с парой торцовых отверстий и тремя отверстиями, расположенными по периметру канала, на цилиндрической поверхности, два из которых выполнены в виде оппозитных окон всасывания, а третье - в виде отверстия под вал привода, при этом торцовые отверстия выполнены в виде окон нагнетания, в которых установлены испаритель и, соответственно, конденсатор, а вентиляторы расположены с наружной стороны канала, причем каждый из вентиляторов соединен с соответствующим концом канала с перекрытием по периметрам торцовых отверстий сторонами всасывания вентиляторов, например, всасывающими патрубками цилиндрической формы, а пластина выполнена в виде эллипса.
В таком устройстве сторона всасывания каждого вентилятора может быть выполнена в виде цилиндрического патрубка с внутренней резьбой, а конец канала с соответствующим торцовым отверстием имеет наружную резьбу того же направления, профиля и величины постоянного шага, причем соединения канала с вентиляторами выполнены резьбовыми.
В таком устройстве конденсатор и/или испаритель может иметь оребрение в виде ряда пластин или двух рядов пластин, образующих решетку для прохода воздуха в соответствующий вентилятор.
В таком устройстве поперечное сечение корпуса может иметь прямоугольную форму, а кромки пластины при этом образуют четыре прямых угла, расположенные по периметру пластины, которая выполнена в виде спиральной пружины S-образного профиля, подпружиненной концами к стенкам корпуса, при этом профиль образован участком спирали Корню или Ферма, а точка перегиба профиля расположена на оси вращения.
В таком устройстве поперечное сечение корпуса и оппозитные окна всасывания могут иметь прямоугольную форму, а пластина может быть выполнена в виде спиральной пружины S-образного профиля, подпружиненной к кромкам оппозитных окон всасывания, при этом профиль образован участками двойной гиперболической спирали с точкой перегиба, расположенной на оси вращения, причем концы пружины размещены между кромками соответствующих оппозитных окон всасывания и образуют поперечные полки для ограничения угла поворота вала привода, имеющие возможность механического контакта с корпусом, с наружной стороны последнего.
В таком устройстве поперечные полки могут быть выполнены в виде обтекателей, имеющих форму полуцилиндров с примыкающими по краям последних стенками, расположенными со стороны спирали.
В таком устройстве перед входом потока воздуха в каждое оппозитное окно всасывания может быть установлено по фильтру для очистки воздуха, выполненному в виде эластичной пористой оболочки с полостью под пружину и открытым концом, соединенным по его периметру со стенкой корпуса с наружной стороны последней с обеспечением перекрытия соответствующего оппозитного окна всасывания, причем оболочка имеет возможность упругой деформации при механическом контакте с пружиной.
В таком устройстве пластина может иметь возможность поворота на угол 180°, а каждая боковая сторона пластины, размещенная поперечно потоку воздуха, покрыта слоем капиллярно-пористого материала с гидроадсорбирующими свойствами, причем периферийная секция с испарителем расположена относительно горизонтальной плоскости с уклоном к центральной секции для отвода конденсата, который имеет возможность контакта со слоем капиллярно-пористого материала.
В таком устройстве центральная секция может быть расположена относительно горизонтальной плоскости с уклоном к периферийной секции с компрессором и конденсатором для отвода к последним конденсата, причем компрессор и конденсатор установлены с возможностью контакта с конденсатом.
В таком устройстве оппозитные окна всасывания и поперечное сечение корпуса могут иметь прямоугольную форму, а в центральной секции может быть установлен фильтр для очистки воздуха, выполненный в виде упругого полого прямого кругового цилиндра с круглым поперечным сечением полости, расположенного с перекрытием по периметру оппозитных окон всасывания и центральной секции и подпружиненного к ориентированным перпендикулярно плоскости вращения пластины паре противоположных кромок каждого оппозитного окна всасывания, при этом цилиндр выполнен из упругодеформируемого пористого материала, а выполненная прямоугольной пластина размещена в полости цилиндра с возможностью механического контакта со стенками последнего и поворота на угол 180°, при этом ось цилиндра расположена соосно оси вращения пластины.
В таком устройстве пластина может быть выполнена в виде спиральной S-образной пружины, подпружиненной к стенкам цилиндра.
В таком устройстве пористый материал может иметь капиллярную структуру с гидроадсорбирующими свойствами, а периферийная секция с испарителем расположена относительно горизонтальной плоскости с уклоном к центральной секции для отвода конденсата, который имеет возможность контакта с цилиндром.
В таком устройстве пористый материал может обладать звукопоглощающими свойствами.
В таком устройстве пластина может быть выполнена из материала с высокой теплопроводностью.
В заявленном устройстве технологичность повышена путем упрощения конструкции и снижения материалоемкости при исключении из центральной секции замкнутого контура с тремя запорными клапанами, что также способствует повышению эксплуатационной надежности устройства, в связи с тем, что при любом положении запорного клапана периферийные секции соединены с оппозитными окнами всасывания и при этом обеспечена возможность прохода потокам воздуха через обе периферийные секции и теплообмена между испарителем, конденсатором и компрессором, с одной стороны, и соответствующими потоками воздуха, с другой стороны. Рост энергетической эффективности устройства при этом обусловлен снижением затрат потребляемой вентиляторами мощности, что является следствием снижения аэродинамического сопротивления.
Повышению технологичности устройства могли бы способствовать:
- обеспечение соосности оппозитных окон всасывания и параллельности осей этих окон плоскости вращения пластины;
- расположение привода вращения пластины с наружной стороны центральной секции и выполнение в последней отверстия под вал привода для снижения материалоемкости и аэродинамического сопротивления;
- выполнение трехсекционного корпуса в виде унифицированной крестовины, которая может быть выполнена разъемной для обеспечения удобства сборки устройства;
- выполнение трехсекционного корпуса посекционно разъемным, а центральной секции - в виде корпуса клапана;
- выполнение трехсекционного корпуса в виде участка круглого (цилиндрической формы) канала (воздуховода), в торцовых отверстиях которого установлены испаритель и соответственно конденсатор, а вентиляторы расположены с наружной стороны канала, причем каждый из вентиляторов соединен с соответствующим концом канала с перекрытием по периметрам торцовых отверстий всасывающими патрубками, и выполнение пластины в виде эллипса;
- выполнение соединений канала с всасывающими патрубками вентиляторов резьбовыми обеспечивает также снижение габаритного размера и материалоемкости.
Повышению эксплуатационной надежности могли бы способствовать:
- пересечение осей вращения пластины и оппозитных окон всасывания в геометрическом цилиндре пластины;
- соединение пластины с валом реверсивного многопозиционного привода вращения с фиксацией положения вала для обеспечения регулирования расхода воздуха путем изменения аэродинамического сопротивления на входе потоков воздуха в центральную секцию и расширения технологических возможностей устройства;
- выполнение соединений канала с всасывающими патрубками вентиляторов резьбовыми для обеспечения надежного винтового уплотнения и снижения перетечек воздуха;
- выполнение конденсатора и/или испарителя с оребрением в виде ряда пластин или двух рядов пластин, образующих решетку для прохода воздуха в соответствующий вентилятор, для стабилизации потока воздуха во всасывающем патрубке вентилятора и снижения уровня шума;
- выполнение пластины в виде пружины, подпружиненной концами к корпусу и имеющей профиль по спирали Корню или Ферма, или по гиперболической спирали для обеспечения надежного уплотнения и снижения перетечек воздуха;
- наличие фильтров для очистки воздуха, выполненных из упругодеформируемых материалов, имеющих возможность регенерации при повороте пластины, выполненной в виде пружины;
- выбор пористых материалов с звукопоглощающими свойствами для снижения уровня шума.
Повышению экономичности и энергетической эффективности устройства могли бы способствовать:
- выполнение на концах пружины обтекателей для снижения аэродинамического сопротивления;
- покрытие пластины слоями материала с капиллярно-пористой структурой и гидроадсорбирующими свойствами для снижения температуры потока воздуха, поступающего в периферийную секцию с конденсатором и компрессором в результате адиабатного увлажнения воздуха при испарении конденсата из пор покрытия;
- расположение центральной секции с уклоном к периферийной секции с компрессором и конденсатором для отвода к последним конденсата, который имеет возможность контакта как с компрессором, так и с конденсатором для снижения температуры нагнетания компрессора и температуры конденсации;
- выполнение пластины из материала с высокой теплопроводностью для утилизации теплоты вытяжного воздуха приточным (низкотемпературным) при использовании устройства в качестве приточно-вытяжного вентиляционного блока.
Эффективность очистки воздуха в фильтрах с капиллярно-пористой структурой повышается при отводе конденсата из периферийной секции к фильтрам, которые поглощают конденсат и обеспечивают “мокрую” очистку воздуха.
Сопоставительный анализ заявляемого устройства и прототипа выявляет наличие отличительных признаков у заявляемого устройства по сравнению с наиболее близким аналогом, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию “новизна”.
Наличие отличительных признаков дает возможность получить положительный эффект, выражающийся в создании новой конструкции устройства для кондиционирования воздуха, обладающей высокой технологичностью, эксплуатационной надежностью и энергетической эффективностью.
Поскольку при исследовании объекта изобретения по патентной и научно-технической литературе не выявлено решений, содержащих признаки заявляемого изобретения, отличные от прототипа, следует сделать вывод, что заявляемое изобретение соответствует критерию “существенные признаки”.
Использование заявляемого изобретения в системах кондиционирования воздуха обеспечивает ему соответствие критерию “промышленная применимость”,
Заявляемое устройство для кондиционирования воздуха изображено на чертежах, на которых на фиг.1 представлен общий вид устройства (вид сверху без верхней панели корпуса), на фиг.2 - вид устройства со стороны окна всасывания; на фиг.3 - корпус устройства в виде крестовины (вид сверху); на фиг.4 - вид устройства с посекционно разъемным трехсекционным корпусом (вид сверху); на фиг.5 - общий вид устройства с наружным расположением вентиляторов (вид сверху); на фиг.6 - вид пластины в форме S-образной спиральной пружины; на фиг.7 - вид пластины в форме S-образной спиральной пружины с поперечными полками; на фиг.8 - вид поперечной полки; на фиг.9 - вид поперечной полки в форме обтекателя; на фиг.10 - вид фильтра для очистки воздуха с наружным расположением; на фиг.11 - вид устройства со стороны окна всасывания с расположением секций под уклоном; на фиг.12 - вид пластины с покрытием из капиллярно-пористого материала; на фиг.13 - вид фильтра для очистки воздуха с внутренним расположением.
Устройство для кондиционирования воздуха, включающее трехсекционный корпус 1, состоящий из двух периферийных секций 2 и 3 и расположенной между последними перекрытой по периметру центральной секции 4 с оппозитно расположенными друг относительно друга парой окон всасывания 5 и 6 для подачи воздуха в секции, при этом в периферийных секциях 2 и 3 выполнены окна нагнетания соответственно 7 и 8 для соединения с вентиляторами 9 и 10 и удаления воздуха из периферийных секций 2 и 3, в которых посекционно расположены компрессор 11 и конденсатор 12 в периферийной секции 2 и испаритель 13 холодильной машины в периферийной секции 3 и связанный с центральной секцией 4 запорный клапан, расположенный между парой окон, для регулирования потоков воздуха, при этом клапан выполнен в виде пластины 14, установленной в центральной секции 4 между оппозитными окнами всасывания 5 и 6 с возможностью поворота относительно центральной секции 4 и перекрытия последней по периметру поперечно потокам воздуха с отсечкой друг от друга как оппозитных окон всасывания 5 и 6, так и периферийных секций 2 и 3, каждая из которых при этом соединена с соответствующим оппозитным окном всасывания 5 или 6 для прохода воздуха в периферийные секции 2 и 3.
В таком устройстве:
- возможно выполнение оппозитных окон всасывания 5 и 6 соосными;
- возможно расположение оппозитных окон всасывания 5 и 6 таким образом, что их оси параллельны плоскости вращения пластины 14;
- возможно такое расположение осей оппозитных окон всасывания 5 и 6 и оси вращения пластины 14, при котором оси пересекаются в геометрическом центре пластины 14;
- пластина 14 может быть соединена с валом реверсивного многопозиционного привода вращения 15, имеющего возможность фиксации положения вала;
- в центральной секции 4 может быть выполнено отверстие 16 под вал привода 15, который расположен с наружной стороны центральной секции 4;
- корпус 1 может быть выполнен в виде фасонной вентиляционной крестовины с отверстием 16 под вал привода 15, имеющей две пары патрубков с торцовыми отверстиями, оси которых пересекаются в центре крестовины, при этом торцовые отверстия одной пары соосных патрубков имеют вид оппозитных окон всасывания 5 и 6, а торцовые отверстия другой пары соосных патрубков - вид окон нагнетания 7 и 8, а ось отверстия 16 пересекает оси патрубков в точке их пересечения, образуя с осями патрубков прямые углы;
- оси двух пар патрубков крестовины могут быть расположены перпендикулярно друг другу;
- крестовина может быть выполнена разъемной в плоскости, в которой расположены оси патрубков;
- трехсекционный корпус 1 может быть выполнен посекционно разъемным, а центральная секция 4 может быть выполнена в виде корпуса запорного клапана с поворотной пластиной 14;
- корпус 1 может быть выполнен в виде участка цилиндрического канала, например, круглого вентиляционного, с парой торцовых отверстий и тремя отверстиями, расположенными по периметру канала, на цилиндрической поверхности, два из которых выполнены в виде оппозитных окон всасывания 5 и 6, а третье - в виде отверстия 16 под вал привода 15, при этом торцовые отверстия выполнены в виде окон нагнетания 7 и 8, в которых установлены конденсатор 12 - в окне нагнетания 7, а испаритель 13 - в окне нагнетания 8, а вентиляторы 9 и 10 расположены с наружной стороны канала, причем каждый из вентиляторов 9 и 10 соединен с соответствующим концом канала с перекрытием по периметрам торцовых отверстий сторонами всасывания, например, всасывающими патрубками цилиндрической формы 18, при этом вентилятор 9 соединен с окном 7, а вентилятор 10 - с окном 8, а пластина 14 выполнена в виде эллипса;
- сторона всасывания каждого из вентиляторов 9 и 10 может быть выполнена в виде цилиндрического патрубка 18 с внутренней резьбой, а конец канала с соответствующим торцовым отверстием может иметь наружную резьбу того же направления, профиля и величины постоянного шага, а соединения канала с вентиляторами 9 и 10 могут быть выполнены резьбовыми;
- конденсатор 12 и/или испаритель 13 могут иметь оребрение в виде ряда пластин 19 или двух рядов пластин 19, образующих решетку для прохода воздуха в соответствующий вентилятор 9 и 10;
- поперечное сечение корпуса 1 может иметь прямоугольную форму, а кромки пластины 14 могут образовать четыре прямых угла, расположенные по периметру пластины 14, при этом последняя может быть выполнена в виде спиральной пружины S-образного профиля, подпружиненной концами к противоположным стенкам корпуса 1, при этом профиль может быть образован участком спирали Корню или Ферма, а точка перегиба профиля располагаться на оси вращения;
- поперечное сечение корпуса 1 и оппозитные окна всасывания 5 и 6 могут иметь прямоугольную форму, а пластина 14 может быть выполнена в виде спиральной пружины S-образного профиля, подпружиненной к кромкам оппозитных окон всасывания 5 и 6, при этом профиль может быть образован участками двойной гиперболической спирали с точкой перегиба, расположенной на оси вращения, причем концы пружины могут располагаться между кромками соответствующих оппозитных окон всасывания 5 и 6 и образовывать поперечные полки для ограничения угла поворота вала привода 15, имеющие возможность механического контакта с корпусом 1, с наружной стороны последнего;
- поперечные полки могут быть выполнены в виде обтекателей, имеющих форму полуцилиндров с примыкающими по краям последних стенками, расположенными со стороны спирали;
- перед входом потока воздуха в оппозитные окна всасывания 5 и 6 могут быть установлены фильтры для очистки воздуха 20, выполненные в виде эластичных пористых оболочек с полостями под пружину и открытыми концами, соединенными по их периметрам со стенкой корпуса 1 с наружной стороны последней с обеспечением перекрытия соответствующих оппозитных окон всасывания 5 и 6, причем оболочка имеет возможность упругой деформации при механическом контакте с пружиной;
- пластина 14 может быть установлена с возможностью поворота на угол 180°, а каждая боковая сторона пластины 14, размещенная поперечно потоку воздуха, может быть покрыта слоем капиллярно-пористого материала 21 с гидроадсорбирующими свойствами, причем секция 3 расположена относительно горизонтальной плоскости с уклоном к секции 4 для отвода конденсата, который имеет возможность контакта со слоем капиллярно-пористого материала 21;
- секция 4 может быть расположена относительно горизонтальной плоскости с уклоном к секции 2 для отвода конденсата, при этом компрессор 11 и конденсатор 12 установлены с возможностью контакта с конденсатом;
- оппозитные окна всасывания 5 и 6 и поперечное сечение корпуса 1 могут иметь прямоугольную форму, а в секции 4 может быть установлен фильтр для очистки воздуха 20, выполненный в виде упругого полого прямого кругового цилиндра с круглым поперечным сечением полости, расположенного с перекрытием по периметру оппозитных окон всасывания 5 и 6 и секции 4 и подпружиненного к ориентированным перпендикулярно плоскости вращения пластины 14 паре противоположных кромок каждого из оппозитных окон всасывания 5 и 6, при этом цилиндр выполнен из упругодеформируемого пористого материала, а выполненная прямоугольной пластина 14 размещена в полости цилиндра с возможностью механического контакта со стенками последнего и поворота на угол 180°, при этом ось цилиндра расположена соосно оси вращения пластины 14;
- пластина 14 может быть выполнена в виде спиральной S-образной пружины, подпружиненной к стенкам цилиндра;
- пористый материал может иметь капиллярно-пористую структуру с гидроадсорбирующими свойствами, а секция 3 может располагаться относительно горизонтальной плоскости с уклоном к секции 4 для отвода конденсата, который имеет возможность контакта с цилиндром;
- пористый материал может обладать звукопоглощающими свойствами;
- пластина 14 может быть выполнена из материала с высокой теплопроводностью.
Устройство для кондиционирования воздуха работает следующим образом.
Наружный (атмосферный) воздух поступает через оппозитное окно всасывания 5 сначала в центральную секцию 4, а затем в периферийную секцию 2, где снимает теплоту с поверхности герметичного компрессора 11 и конденсатора 12 и вентилятором 9 удаляется из периферийной секции 2 через окно нагнетания 7 в атмосферу. Внутренний (рециркуляционный) воздух из объекта обслуживания устройством для кондиционирования воздуха поступает через оппозитное окно всасывания 6 сначала в центральную секцию 4, а затем в периферийную секцию 3, где охлаждается при прохождении через испаритель 13 и вентилятором 10 удаляется из периферийной секции 3 через окно нагнетания 8 в объект обслуживания устройством. Потоки воздуха поступают в центральную секцию 4 по разные стороны пластины 14, при этом не смешиваясь. При повороте пластины 14 оппозитное окно всасывания 5 соединяется с периферийной секцией 3, а оппозитное окно всасывания 6 соединяется с периферийной секцией 2, в этом случае атмосферный воздух после прохождения через периферийную секцию 3 поступает в объект обслуживания устройством, а внутренний воздух из объекта обслуживания устройством после прохождения через периферийную секцию 2 удаляется в атмосферу (см. Фиг.1).
Паровая компрессионная холодильная машина, кроме герметичного компрессора 11, конденсатора 12 и испарителя 13, включает дросселирующее устройство и замкнутый холодильный контур (на чертежах не показаны), соединяющий элементы холодильной машины.
Высокая технологичность конструкции обусловлена простотой конструкции, низкой материалоемкостью и снижением габаритного размера устройства ввиду наличия в центральной секции 4 только пластины 14, выполняющей функции запорного клапана. Низкие затраты потребляемой вентиляторами 9 и 10 мощности обусловлены низким аэродинамическим сопротивлением центральной секции 4 с пластиной 14, которое является следствием технологичности и особенности конструкции. Высокая эксплуатационная надежность устройства обусловлена особенностями конструкции, так как при любом положении пластины 14 оппозитные окна всасывания 5 и 6 соединены с периферийными секциями 2 и 3, обеспечивая в последние проход воздуха и стабильную работу холодильной машины.
Технологичность конструкции повышается при соосном расположении оппозитных окон всасывания 5 и 6, а также при ориентации осей оппозитных окон всасывания 5 и 6 параллельно плоскости вращения пластины 14 и таком расположении последней, при котором ось вращения, оси оппозитных окон всасывания 5 и 6 пересекаются в геометрическом центре пластины 14.
Для повышения эксплуатационной надежности путем обеспечения регулирования расходов смесей (наружного и внутреннего) воздуха и расширения технологических возможностей пластина 14 соединена с валом реверсивного многопозиционного привода вращения 15, имеющего возможность фиксации положения вала. При изменении угла наклона пластины 14 к осям оппозитных окон всасывания 5 и 6 изменяется аэродинамическое сопротивление и расход воздуха. Столкновение встречных потоков воздуха (наружного и внутреннего) в центральной секции 4 частично снижает уровень шума и турбулизирует поток смеси перед конденсатором 12 и испарителем 13, повышая интенсивность процессов теплообмена (см. Фиг.2). Для повышения технологичности конструкции путем снижения материалоемкости в стенке центральной секции 4 выполнено отверстие 16 под вал привода вращения 15, установленного с наружной стороны центральной секции 4.
Для повышения технологичности конструкции путем увеличения уровня унификации трехсекционный корпус 1 выполнен в виде фасонной вентиляционной крестовины (см. Фиг.3) с отверстием 16 под вал привода вращения 15, наличие которого дополнительно повышает технологичность конструкции путем снижения материалоемкости, а выполнение крестовины разъемной повышает технологичность и удобство сборки устройства.
Для повышения технологичности конструкции путем повышения уровня унификации и удобства сборки устройства трехсекционный корпус 1 выполнен посекционно разъемным, а центральная секция 4 выполнена в виде корпуса запорного клапана, содержащего поворотную пластину 14. На фиг.4 показаны линии разъема секций 17.
Для повышения технологичности путем снижения и увеличения уровня унификации трехсекционный корпус 1 выполнен в виде участка цилиндрического канала (круглого вентиляционного), торцовые отверстия которого выполнены в виде окон нагнетания 7 и 8, в которых установлены соответственно конденсатор 12 и испаритель 13, а вентиляторы 9 и 10 расположены снаружи канала, причем каждый из вентиляторов 9 и 10 соединен с соответствующим концом канала с перекрытием по периметрам торцовых отверстий сторонами всасывания вентиляторов 9 и 10, а пластина 14 выполнена в виде эллипса (см. Фиг.5). Для повышения технологичности путем снижения материалоемкости и габаритного размера, а также для повышения эксплуатационной надежности путем снижения перетечек воздуха через соединение вентиляторов 9 и 10 с каналом сторона всасывания каждого из вентиляторов 9 и 10 выполнена в виде цилиндрического патрубка 18 с внутренней резьбой, а каждый конец канала с соответствующим торцовым отверстием имеет наружную резьбу, а соединения канала с вентиляторами 9 и 10 выполнены резьбовыми. Для повышения эксплуатационной надежности путем снижения уровня шума конденсатор 12 и/или испаритель 13 имеет оребрение в виде ряда пластин 19, или двух рядов пластин 19 образующих решетку для прохода воздуха в соответствующий вентилятор 9 или 10.
Для повышения эксплуатационной надежности путем снижения перетечек воздуха через зазоры между пластиной 14 и корпусом 1, а также для снижения затрат потребляемой вентиляторами 9 и 10 мощности путем снижения аэродинамического сопротивления поперечное сечение трехсекционного корпуса 1 имеет прямоугольную форму, а кромки пластины 14 образуют четыре прямых угла, расположенные по периметру пластины 14, при этом последняя выполнена в виде спиральной пружины S-образного профиля, подпружиненной концами к противоположным стенкам корпуса 1, при этом профиль образован участком спирали Корню или Ферма, а точка перегиба профиля расположена на оси вращения (см. Фиг.6). В другом варианте конструктивного исполнения оппозитные окна всасывания 5 и 6 выполнены прямоугольными, а пластина 14 - в виде спиральной пружины S-образного профиля, подпружиненной к кромкам оппозитных окон всасывания 5 и 6, при этом профиль образован участками двойной гиперболической спирали с точкой перегиба, расположенной на оси вращения, причем концы пружины размещены между кромками соответствующих оппозитных окон всасывания 5 и 6 и образуют поперечные полки для ограничения угла поворота вала привода 15, имеющие возможность механического контакта с корпусом 1, с наружной стороны последнего (см. Фиг.7, 8).
Для снижения затрат потребляемой вентиляторами 9 и 10 мощности путем снижения аэродинамического сопротивления поперечные полки выполнены в виде обтекателей, имеющих форму полуцилиндров с примыкающими по краям последних стенками, расположенными со стороны спирали (см. Фиг.9).
Для повышения эксплуатационной надежности путем очистки потоков воздуха от механических примесей, оседающих на теплообменных поверхностях компрессора 11, конденсатора 12 и испарителя 13 и снижающих интенсивность процесса теплообмена, перед входом потока воздуха в каждое оппозитное окно всасывания 5 и 6 установлено по фильтру для очистки воздуха 20, который выполнен в виде эластичной пористой оболочки с полостью под пружину и открытым концом, соединенным по его периметру со стенкой корпуса 1 с наружной стороны последней с обеспечением перекрытия соответствующего оппозитного окна всасывания 5 и 6, причем оболочка имеет возможность упругой деформации при механическом контакте с пружиной. Регенерация (очистка) фильтра 20 осуществляется в результате поворота пластины 14 (см. Фиг.10).
Для повышения эксплуатационной надежности путем отвода конденсата из периферийной секции 3 (с испарителем 13) и повышения экономичности (энергетической эффективности) путем снижения температуры потока воздуха, поступающего в периферийную секцию 2 (с компрессором 11 и конденсатором 12), в результате испарительного охлаждения (увлажнения) пластина 14 установлена с возможностью поворота на 180°, а каждая боковая сторона пластины 14, размещенная поперечно потоку воздуха, покрыта слоем 21 материала с капиллярно-пористой структурой и гидроадсорбирующими свойствами, причем периферийная секция 3 с испарителем 13 расположена, относительно горизонтальной плоскости с уклоном к центральной секции 4 для отвода конденсата, который имеет возможность контакта со слоем 21 капиллярно-пористого материала (см. Фиг.11, 12). Конденсат поглощается слоем 21 материала с капиллярно-пористой структурой, расположенным со стороны периферийной секции 3 (с испарителем 13), после насыщения слоя 21 пластина поворачивается на угол 180°, перемещая слой 21 на сторону периферийной секции 2, а поток воздуха, поступающий в периферийную секцию 2, интенсифицирует процесс испарения конденсата. При повороте пластины 14 часть конденсата из периферийной секции 3 поступает в периферийную секцию 2 через центральную секцию 4, которая расположена относительно горизонтальной плоскости с уклоном к периферийной секции 2, где конденсат контактирует с компрессором 11 и конденсатором 12, обеспечивая отвод теплоты.
Для повышения эксплуатационной надежности путем очистки потоков воздуха от механических примесей оппозитные окна всасывания 5 и 6 и поперечное сечение корпуса 1 имеют прямоугольную форму, а в центральной секции 4 установлен фильтр для очистки воздуха 20, выполненный в виде упругого полого прямого кругового цилиндра с круглым поперечным сечением полости, расположенного с перекрытием по периметру оппозитных окон всасывания 5 и 6 и центральной секции 4 и подпружиненного к ориентированным перпендикулярно плоскости вращения пластины 14 паре противоположных кромок каждого оппозитного окна всасывания 5 и 6, при этом цилиндр выполнен из упругодеформируемого пористого материала, а выполненная прямоугольной пластина 14 размещена в полости цилиндра с возможностью механического контакта со стенками последнего и поворота на угол 180°, при этом ось цилиндра расположена соосно оси вращения пластины 14. При повороте пластина 14 осуществляет очистку (регенерацию) фильтра 20 (см. Фиг.13). Эффективность очистки фильтра 20 повышается, если пластина 14 выполнена в виде спиральной S-образной пружины, подпружиненной к стенкам цилиндра.
Для повышения эффективности очистки потоков воздуха пористый материал имеет капиллярную структуру с гидроадсорбирующими свойствами, а периферийная секция 3 с испарителем 13 расположена относительно горизонтальной плоскости с уклоном к центральной секции 4 для отвода конденсата, который имеет возможность контакта с цилиндром (см. Фиг.11).
Для снижения уровня шума пористый материал обладает звукопоглощающими свойствами, а для повышения экономичности (энергетической эффективности) при использовании устройства в качестве приточно-вытяжного вентиляционного блока пластина 14 выполняется из материала с высокой теплопроводностью.
Описанное устройство для кондиционирования воздуха, будучи новым по отношению к прототипу, обладает по сравнению с ним высокой энергетической эффективностью, технологичностью и эксплуатационной надежностью.
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| ТРЕХСЕКЦИОННЫЙ КОРПУС УСТРОЙСТВА ДЛЯ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА | 2002 |
|
RU2249156C2 |
| УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА | 2001 |
|
RU2194923C1 |
| УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА | 2003 |
|
RU2243452C1 |
| Глушитель аэродинамического шума (ГАШ) | 2022 |
|
RU2779672C1 |
| ВОЗДУХОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬ (ВР) (ВАРИАНТЫ) | 2020 |
|
RU2737411C1 |
| ВАКУУМНЫЙ АДИАБАТИЧЕСКИЙ КОРПУС, ОХЛАЖДАЮЩЕЕ ИЛИ НАГРЕВАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО И ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО | 2018 |
|
RU2765915C2 |
| ВАКУУМНЫЙ АДИАБАТИЧЕСКИЙ КОРПУС, ОХЛАЖДАЮЩЕЕ ИЛИ НАГРЕВАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО И ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО | 2018 |
|
RU2729332C1 |
| Система кондиционирования воздуха | 1990 |
|
SU1781513A1 |
| ВЕНТИЛЯТОРНАЯ ГРАДИРНЯ | 2009 |
|
RU2425313C2 |
| УСТРОЙСТВО КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА | 2011 |
|
RU2458288C1 |
Изобретение относится к системам кондиционирования воздуха и приточно-вытяжной вентиляции и может найти применение в качестве горизонтального агрегатированного моноблочного кондиционера канального типа и приточно-вытяжного блока. Устройство для кондиционирования воздуха содержит трехсекционный корпус, состоящий из двух периферийных секций и расположенной между последними, перекрытой по периметру центральной секции с оппозитно расположенными друг относительно друга парой окон всасывания для подачи воздуха в секции, при этом в каждой периферийной секции выполнено по окну нагнетания для соединения с соответствующим вентилятором и удаления воздуха из периферийных секций, в которых посекционно размещены компрессор с конденсатором и, соответственно, испаритель холодильной машины и связанный с центральной секцией запорный клапан, расположенный между парой окон, для регулирования потоков воздуха, который, согласно изобретению, выполнен в виде пластины, установленной в центральной секции между оппозитными окнами всасывания с возможностью поворота относительно центральной секции и перекрытия последней по периметру поперечно потокам воздуха с отсечкой друг от друга как оппозитных окон всасывания, так и периферийных секций, каждая из которых при этом соединена с соответствующим оппозитным окном всасывания или для прохода воздуха в периферийные секции. Техническим результатом изобретения является создание новой конструкции устройства для кондиционирования воздуха, обладающего высокой энергетической эффективностью, эксплуатационной надежностью, а также расширенным числом вариантов монтажного исполнения с высокой технологичностью сборки (монтажа). 23 з.п. ф-лы, 13 ил.
| US 5533357 А, 09.07.1996 | |||
| Автономный кондиционер | 1989 |
|
SU1642193A1 |
| Автономный кондиционер | 1987 |
|
SU1492191A1 |
| Термоэлектрическое устройство для создания микроклимата | 1981 |
|
SU1010413A1 |
| DE 3012686 A1, 16.10.1980. | |||
