АВТОМОБИЛЬНЫЙ РЕФРИЖЕРАТОР Российский патент 2008 года по МПК B60P3/20 B60H1/32 F25B27/02 

Изобретение относиться к транспортному средству для перевозки охлажденных грузов, в частности к автомобильному рефрижератору.

В настоящее время известно много автомобильных рефрижераторов самой разнообразной конструкции и назначения. Так, для развозки охлажденных продуктов внутри торговой сети и предприятий общественного питания города используются: малотоннажный автомобиль-холодильник ЛуМЗ-946, созданный на базе автомобиля-фургона УАЗ-451М, состоит из двух холодильных агрегатов ФАК-0,7 Е2, автоматически работающих от электродвигателей (питание от наружной сети напряжением 220/380 В), и двух аккумуляционных батарей. Рефрижераторы на базе легких автомобилей ПАЗ-672 с холодильной установкой АР-4, с приводом компрессора, бензиновым двигателем УДГ-25 (8 л.с.), и рефрижератор на базе автомобиля ГАЗ-52 с фреоновой холодильной установкой с приводом от бензинового двигателя УД25Т (8 л.с.). Оба авторефрижератора выполнены на автомобильном шасси, имеют изотермические кузова с холодильными установками и независимые приводы на ДВС для движения автомобиля и работы холодильного агрегата. Другим аналогом предлагаемого изобретения может быть патент РФ №2259516, «Энергохолодильная система «Стирлинг-Стирлинг» для мобильных комплексов».

В качестве ближайших прототипов предлагаемого изобретения можно взять малотоннажный автомобиль-холодильник ЛуМЗ-946 и холодильный агрегат абсорбционного типа модели АШ-100. Указанный автомобиль-холодильник имеет в наличии две независимые энергетические установки на ДВС, а также и зависимость от внешней сети. Наличие двух ДВС, с одной стороны, определяется тем, что требуются разные мощности для обеспечения движения автомобиля и работы холодильного агрегата, а с другой, повышает надежность и независимость работы холодильной установки в случае аварии основного двигателя автомобиля. Расход бензина и электроэнергии в этих авторефрижераторах довольно велик, что делает их эксплуатацию низкорентабельной, так как в период создания этих рефрижераторов экономический фактор в СССР полностью игнорировался.

Цель предлагаемого изобретения - снижение общих энергозатрат автомобильного рефрижератора на поддержание заданных температурных параметров в изотермическом кузове автомобиля при доставке охлажденных продуктов до места назначения как за счет утилизации энергии, уносимой выхлопными газами при работе двигателя внутреннего сгорания, бесполезно сбрасываемой в атмосферу, так и использования наиболее дешевого энергоносителя - природного газа.

Сущность изобретения состоит в том, что в автомобильном рефрижераторе термосифоны холодильной установки размещены в теплообменнике выхлопного коллектора автомобильного двигателя и расположены между выхлопными окнами цилиндров двигателя и выхлопным коллектором, а разогрев термосифонов производится выхлопными газами двигателя внутреннего сгорания и/или газовыми горелками, установленными в теплообменнике.

Таким образом, утилизация тепла выхлопных газов в автомобильной рефрижераторной установке позволяет прямо и косвенно снизить энергетические потери автомобиля-рефрежиратора. Известно, что КПД двигателей внутреннего сгорания (ДВС) редко достигает 20%. Одним из возможных способов утилизации такой энергии является соединение двигателя внутреннего сгорания с холодильной установкой абсорбционного типа. В предлагаемом изобретении эта цель достигается тем, что термосифоны холодильной установки располагаются непосредственно между выхлопными отверстиями двигателя и выхлопной трубой, где температура выхлопных газов имеет температуру не ниже 350 градусов Цельсия.

На фиг.1, 2 и 3 представлены, соответственно: схема автомобильного рефрежиратора, схема агрегата холодильника и устройство теплообменника, где:

1. Двигатель.

2. Выхлопное окно.

3. Теплообменник.

4. Окно теплообменника.

5. Выпускной коллектор.

6. Изотермический кузов.

7. Холодильный агрегат.

8. Холодильная камера.

9. Трубки генератора.

10. Термоизолированный шланг.

11. Генератор.

12. Ректификатор.

13. Конденсатор.

14. Испаритель.

15. Термосифон.

16. Газовый теплообменник.

17. Жидкостный теплообменник.

18. Абсорбер.

19. Змеевик абсорбера.

20. Капиллярная трубка.

21. Пароотводящая трубка.

22. Наружная труба газового теплообменника.

23. Внутренняя трубка газового теплообменника.

24. Газовая горелка.

25. Запальник.

26. Отсекатель.

27. Пусковой клапан.

28. Устройство поджига.

29. Газобаллонная установка.

30. Микропроцессор.

31. Датчик температуры.

32. Вентилятор.

33. Пульт управления и контроля.

На фиг.1 изображена схема автомобильного рефрижератора с холодильным агрегатом абсорбционного типа, состоящая из автомобильного шасси с двигателем внутреннего сгорания 1, газобаллонной установки 29, изотермического кузова 6 с вентиляторами 32, холодильного агрегата 7, смотри фиг.2, содержащего теплообменник 3, генератор 11, ректификатор 12, конденсатор 13, испаритель 14, термосифон 15, газовый теплообменник 16, жидкостный теплообменник 17, абсорбер 18, змеевик абсорбера 19, капиллярную трубку 20, пароотводящую трубку 21, наружную трубу газового теплообменника 22, внутреннюю трубку газового теплообменника 23, газовую горелку 24, отсекатель 26, пусковой клапан 27, устройство поджига 28 и газобаллонную установку 29.

Автомобильный рефрижератор с холодильным агрегатом 7 абсорбционного типа работает следующим образом.

После запуска двигателя 1 автомобиля начинается разогрев термосифонов 15, где образуются пары аммиака, попадающие в конденсатор 13 по пароотводящей трубке 21. В конденсаторе 13, установленном в изотермическом кузове 6 автомобиля, горячие пары аммиака охлаждаются воздухом холодильной камеры 8, который омывает наружную поверхность конденсатора 13. Вместе с парами аммиака в конденсатор 13 поступают и пары воды, которые конденсируются при более высокой температуре, чем пары аммиака. Поэтому при охлаждении в пароотводящей трубке 21 пары воды конденсируются, каплями стекают в генератор 11 и частично насыщаются парами аммиака. В конденсаторе 13 пары аммиака переходят в жидкое состояние. Жидкий аммиак стекает в испаритель 14, где давление аммиака ниже, чем в конденсаторе 13, поэтому аммиак испаряется и отнимает тепло от стенок испарителя 14 и воздуха холодильной камеры 8. В верхнюю часть испарителя 14 поступает также водород. В результате диффузии аммиака образуется парогазовая смесь (водород-аммиак), которая по наружной трубе газового теплообменника 22 сначала опускается в бачок абсорбера 18, а затем поднимается по змеевику абсорбера 19.

Навстречу смеси вниз по змеевику абсорбера 19 движется слабый водный раствор аммиака, поступающий из генератора 11. Из парогазовой смеси аммиак переходит в раствор, что приводит к обогащению водоаммиачного раствора и превращению парогазовой смеси в чистый водород, который по внутренней трубке 23 вновь поступает в испаритель 14. Циркуляция раствора между генератором 11 и абсорбером 18, а также между конденсатором 13 и испарителем 14 осуществляется вследствие разности уровней растворов. Движение водорода и парогазовой смеси между испарителем 14 и абсорбером 18 происходит в результате разности их удельных масс.

В предлагаемом техническом решении для подогрева генератора 11 и создания циркуляции холодильного раствора в холодильном агрегате 7 используются выхлопные газы двигателя внутреннего сгорания, имеющие на выходе температуру до 350 градусов Цельсия и более, в зависимости от конструкции ДВС, что является достаточным для запуска и поддержания такой циркуляции в холодильной установке. В тех случаях, когда снижается мощность двигателя, а значит и теплоотдача, дополнительный подогрев газов в теплообменнике 3 производиться с помощью газовой горелки 24.

Для утилизации энергии выхлопных газов двигатель внутреннего сгорания 1 в разрыв между выхлопными окнами 2 и выпускным коллектором 5 устанавливается теплообменник 3, жестко закрепленный на плоскости выхлопных окон 2 двигателя 1. Теплообменник 3 имеет окна 4 для прохода выхлопных газов, а трубки термосифона 15, смонтированные в теплообменнике 3, пересекают окна теплообменника 4 и обтекаются выхлопными газами при работе двигателя 1. Трубки термосифона 15 гибкими термоизолированными шлангами 10 соединены с холодильным агрегатом 7, вынесенным в изотермический кузов 6. В теплообменнике 3 находятся газовые горелки 24, позволяющие поддерживать циркуляцию холодильного раствора в холодильном агрегате 7 при выключении двигателя внутреннего сгорания 1. Включение газовых горелок 24 и вентиляторов 32, установленных в холодильной камере 8, происходит автоматически, по сигналам, поступающим с микропроцессора 30, при снижении мощности или остановке двигателя 1. Датчики температуры 31, установленные в теплообменнике 3 и в различных местах холодильной камеры 8, соединены с микропроцессором 30. Микропроцессор 30 управляет вентиляторами 32, перемешивающими воздух внутри холодильной камеры для снижения температурного перепада в различных частях холодильной камеры 8.

Газогорелочное устройство, которое питается от газобаллонной установки 29 автомобиля, обеспечивает поддержание режима циркуляции в холодильном агрегате 7 при остановке двигателя 1 автомобиля или снижении его мощности, при работе на холостом ходу. Поддержание заданного режима работы холодильного агрегата 7, включение и выключение газовых горелок 24 производиться автоматически по сигналам, поступающим от управляющего микропроцессора 30, расположенного в пульте управления и контроля 33.

При переходе холодильника в газовый режим питания газ проходит через пусковой клапан 27 и поджигается устройством поджига 28. При остановке двигателя 1 автомобильного рефрижератора по сигналам с микропроцессора 30 автоматически включаются газовые горелки 24, подключенные к газобаллонной установке 29 через отсекатель 26 пускового клапана 27, предназначенный для прекращения прохода газа в газовую горелку 24, если пламя погасло.

Оптимальная конструкция автомобильного рефрижератора с холодильной установкой абсорбционного типа достигается применением предлагаемого изобретения на автомобиле, работающем на газе, поскольку упрощается и минимизируется оборудование и автоматика автомобиля и самой холодильной установки. При этом достигается максимальный экономический эффект от использования самого дешевого энергоносителя - природного газа и энергосберегающей холодильной установки.

Для увеличения мощности холодильного агрегатата он может быть выполнен в виде нескольких независимых контуров.

Изобретение относиться к транспортному средству для перевозки охлажденных грузов, в частности к автомобильному рефрижератору. Рефрижератор включает в себя автомобильное шасси с двигателем внутреннего сгорания - ДВС, изотермический кузов с холодильной камерой и холодильным агрегатом абсорбционного типа, газобаллонную установку. Холодильный агрегат содержит газовый теплообменник, генератор, ректификатор, конденсатор, испаритель, термосифон или термосифоны, жидкостный теплообменник, бачок абсорбера, змеевик абсорбера, капиллярную трубку, пароотводящую трубку, наружную и внутреннюю трубы газового теплообменника, цилиндр абсорбера, газовую горелку, отсекатель, пусковой клапан, устройство поджига. Трубки термосифона или термосифонов холодильного агрегата размещены в теплообменнике, расположенном между выхлопными окнами и выхлопным коллектором двигателя внутреннего сгорания, с возможностью разогрева термосифона или термосифонов выхлопными газами двигателя внутреннего сгорания и/или газовыми горелками, установленными в теплообменнике. Датчики температуры, установленные в теплообменнике и изотермическом кузове, подключенны к управляющему микропроцессору с программами режимов работы холодильного агрегата. Изобретение позволяет обеспечить снижение общих энергозатрат на поддержание заданных температурных параметров в изотермическом кузове автомобиля. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Автомобильный рефрижератор, включающий в себя автомобильное шасси с двигателем внутреннего сгорания - ДВС, изотермический кузов с холодильной камерой и холодильным агрегатом, отличающийся тем, что он имеет газобаллонную установку, упомянутый холодильный агрегат - абсорбционного типа, который содержит газовый теплообменник, генератор, ректификатор, конденсатор, испаритель, термосифон или термосифоны, жидкостный теплообменник, бачок абсорбера, змеевик абсорбера, капиллярную трубку, пароотводящую трубку, наружную и внутреннюю трубы газового теплообменника, цилиндр абсорбера, газовую горелку, отсекатель, пусковой клапан, устройство поджига, трубки термосифона или термосифонов холодильного агрегата размещены в теплообменнике, расположенном между выхлопными окнами и выхлопным коллектором двигателя внутреннего сгорания, с возможностью разогрева термосифона или термосифонов выхлопными газами двигателя внутреннего сгорания и/или газовыми горелками, установленными в теплообменнике, причем датчики температуры, установленные в теплообменнике и изотермическом кузове подключенны к управляющему микропроцессору с программами режимов работы холодильного агрегата.2. Автомобильный рефрижератор по п.1, отличающийся тем, что теплообменник жестко закреплен между выхлопными окнами и выхлопным коллектором двигателя внутреннего сгорания, имеет окна для прохода выхлопных газов, а трубки термосифона или термосифонов размещены с возможностью пересечения окна и обтекания выхлопными газами при работе двигателя внутреннего сгорания.3. Автомобильный рефрижератор по п.1, отличающийся тем, что термосифон или термосифоны соединены гибкими термоизолированными шлангами с холодильным агрегатом, расположенным в изотермическом кузове.4. Автомобильный рефрижератор по п.1, отличающийся тем, что газобаллонная установка автомобиля предназначена также для питания холодильной установки.5. Автомобильный рефрижератор по п.1, отличающийся тем, что холодильный агрегат имеет несколько независимых контуров охлаждения.