КОНТУР ОХЛАЖДЕНИЯ И СПОСОБ ЭКСПЛУАТАЦИИ КОНТУРА ОХЛАЖДЕНИЯ Российский патент 2010 года по МПК F25B41/06 

Изобретение относится к контуру охлаждения, в котором циркулирует однокомпонентный или многокомпонентный хладагент, имеющему, по меньшей мере, одно устройство для снижения давления.

Кроме того, изобретение относится к способу эксплуатации контура охлаждения.

Контуры охлаждения такого вида хорошо известны. Они используются, например, в холодильных установках, так называемых комбинированных холодильных установках, применяемых в супермаркетах. Обычно комбинированные холодильные установки снабжают там множество потребителей холода, таких как холодильные камеры, холодильное и морозильное торговое оборудование. Для этого в них циркулирует однокомпонентный или многокомпонентный хладагент, соответственно смесь хладагентов. Этот хладагент переводится, предпочтительно относительно наружного воздуха, в жидкое состояние, подается через предусмотренный при необходимости коллекторный резервуар для хладагента в один или несколько потребителей холода, перед которыми включены впрыскивающие вентили, и испаряется в них. Затем с помощью одноступенчатого или многоступенчатого компрессорного блока испаренный хладагент снова сжимают до желаемого высокого давления контура охлаждения и снова подают для упомянутого перевода в жидкое состояние.

Современные (комбинированные) холодильные установки, соответственно контуры охлаждения, в которых в качестве хладагента применяется двуокись углерода и которые, по меньшей мере, временно работают в сверхкритическом, соответственно закритическом режиме, имеют регулировочный вентиль высокого давления. Он служит для расширения хладагента с высокого давления, которое составляет между 45 и 120 бар, до промежуточного давления от 30 до 40 бар. В качестве регулировочных вентилей высокого давления применялись до настоящего времени электрические регулирующие вентили или пневматические регулирующие вентили для непрерывного регулирования.

Однако если в таком вентиле возникает любая неисправность, то необходимо выключать весь контур охлаждения. Это приводит к множеству очевидных недостатков.

Задачей данного изобретения является создание контура охлаждения, а также разработка способа эксплуатации контура охлаждения, которые исключают указанные выше недостатки.

Таким образом, согласно одному варианту осуществления изобретения предложен контур охлаждения для циркуляции в нем двуокиси углерода в качестве хладагента, имеющий, по меньшей мере, одно первое расширительное устройство для расширения хладагента от высокого давления до промежуточного давления, и, по меньшей мере, одно второе расширительное устройство для расширения хладагента от промежуточного давления до низкого давления, отличающийся тем, что первое расширительное устройство выполнено в виде, по меньшей мере, двух соединенных параллельно вентилей (а, b, с, d), так что, по меньшей мере, один из вентилей (а, b, с, d) продолжает обеспечивать регулируемую работу контура охлаждения.

Предпочтительно второе расширительное устройство представляет собой впрыскивающий вентиль (е) теплообменника (В).

Предпочтительно первое расширительное устройство расположено по потоку перед впрыскивающим вентилем (е) теплообменника (В).

Предпочтительно расширительное устройство расположено по потоку перед коллекторным резервуаром (А) для хладагента.

Предпочтительно, по меньшей мере, два соединенных параллельно вентиля (а, b, с, d) являются регулирующими вентилями высокого давления.

Предпочтительно регулирующие вентили высокого давления предназначены для расширения хладагента с высокого давления, которое составляет между 45 и 120 бар, до промежуточного давления между 30 и 50 бар.

Предпочтительно применяемые вентили (а, b, с, d) выполнены постоянно регулирующими и/или не постоянно регулирующими.

Предпочтительно, по меньшей мере, один из вентилей (а, b, с, d) является магнитным вентилем.

Предпочтительно, по меньшей мере, два вентиля являются магнитными вентилями, причем магнитные вентили расположены в вентильном блоке.

Предпочтительно, по меньшей мере, два соединенных параллельно вентиля (а, b, с, d) имеют различные величины потери давления.

Согласно другому варианту осуществления изобретения предложен способ эксплуатации указанного выше контура охлаждения, при котром, в случае неисправности одного из соединенных параллельно вентилей (а, b, с, d) он выключается, а другой или, по меньшей мере, один из других вентилей обеспечивает регулируемый режим работы контура охлаждения.

Предпочтительно контур охлаждения работает в сверхкритическом или закритическом режиме.

Предпочтительно за счет комбинации не постоянно регулирующих магнитных вентилей с различными величинами потери давления реализуют различные количества расхода.

Контур охлаждения согласно изобретению характеризуется тем, что расширительное устройство (устройство для снижения давления) выполнено в виде, по меньшей мере, двух соединенных параллельно вентилей.

Согласно предпочтительному варианту выполнения контура охлаждения согласно изобретению применяемые вентили выполнены постоянно и/или не постоянно регулирующими.

Относительно способа поставленная задача решена тем, что в случае неисправности одного из соединенных параллельно вентилей он выключается, а другой или, по меньшей мере, один из других вентилей обеспечивает далее регулируемый режим работы контура охлаждения.

В качестве модификации контура охлаждения согласно изобретению предлагается, что, по меньшей мере, два соединенных параллельно вентиля имеют различные величины Kv, соответственно, величины потери давления.

Особенно предпочтительно, когда согласно другому предпочтительному варианту выполнения контура охлаждения согласно изобретению, по меньшей мере, один из вентилей является магнитным вентилем.

Ниже приводится подробное описание контура охлаждения согласно изобретению, способа его эксплуатации согласно изобретению, а также варианты их выполнения на основе изображенного на чертеже примера выполнения.

На чертеже показана схема обычного контура охлаждения, причем через трубопровод 1 подается поток хладагента, который имеет давление, например, 100 бар, в вентильный блок, состоящий из параллельно соединенных, соответственно, расположенных магнитных вентилей а, b, c и d. При закрытых или открытых магнитных вентилях b, с и d в магнитном вентиле а происходит расширение хладагента до (промежуточного) давления от 30 до 50 бар, для этого хладагент через участок 1а трубопровода подается в магнитный вентиль а, в нем расширяется и затем через трубопроводы 2а и 2 подается во включенный перед потребителем холода/теплообменником В коллекторный резервуар А для хладагента. Из коллекторного резервуара А хладагент через трубопровод 3 подается во впрыскивающий вентиль е потребителя холода/теплообменника В, в котором он расширяется до желаемого давления испарения, и испаряется в потребителе холода/теплообменнике В. Причем потребитель холода/теплообменник В, а также соответствующий впрыскивающий вентиль е представляет один или несколько параллельно расположенных потребителей холода/теплообменников вместе с соответствующими впрыскивающими вентилями. Через трубопровод 4 испаренный хладагент всасывается с помощью одноступенчатого или многоступенчатого компрессорного блока, сжимается в нем снова до желаемого высокого давления контура охлаждения, а затем через трубопровод 5 подается в конденсатор D.

Если возникает неисправность в вентиле а, или у вентиля а, то он выключается и, по меньшей мере, один из остающихся исправных магнитных вентилей b, с или d обеспечивает регулируемую работу контура охлаждения, соответственно регулирование высокого давления.

Применяемые магнитные вентили a-d предпочтительно работают лишь в тактовом режиме (открывание /закрывание) с модуляцией ширины импульсов или в каскадной схеме. От применения подверженных неисправностям дорогих непрерывно регулирующих вентилей можно согласно изобретению отказаться.

В качестве модификации контура охлаждения согласно изобретению предлагается, что магнитные вентили расположены, соответственно, установлены в общем вентильном блоке.

Согласно одному предпочтительному варианту выполнения контура охлаждения согласно изобретению применяемые вентили a-d могут быть в принципе выполнены постоянно регулирующими и/или не постоянно регулирующими.

Таким образом, можно применять, соответственно, комбинировать друг с другом постоянно регулирующие и/или не постоянно регулирующие, а так же как исключительно постоянно регулирующие, так и не постоянно регулирующие вентили.

Если применяются не постоянно регулирующие магнитные вентили с различными величинами Kv и они комбинируются друг с другом, то можно реализовать различные количества расхода.

Контур охлаждения для циркуляции в нем двуокиси углерода в качестве хладагента имеет первое расширительное устройство для расширения хладагента от высокого давления до промежуточного давления и второе расширительное устройство для расширения хладагента от промежуточного давления до давления испарения. Первое расширительное устройство выполнено в виде, по меньшей мере, двух соединенных параллельно вентилей (а, b, с, d) так, что, в случае неисправности в вентиле (а) или у вентиля (а), он выключается, а, по меньшей мере, один из оставшихся исправных вентилей (b, с, d) продолжает обеспечивать регулируемую работу контура охлаждения. Использование изобретения исключает необходимость выключения всего контура охлаждения при неисправности в вентиле. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Контур охлаждения для циркуляции в нем двуокиси углерода в качестве хладагента, имеющий, по меньшей мере, одно первое расширительное устройство для расширения хладагента от высокого давления до промежуточного давления и, по меньшей мере, одно второе расширительное устройство для расширения хладагента от промежуточного давления до давления испарения, отличающийся тем, что первое расширительное устройство выполнено в виде, по меньшей мере, двух соединенных параллельно вентилей (а, b, с, d), так что в случае неисправности в вентиле (а) или у вентиля (а) он выключается, а, по меньшей мере, один из оставшихся, исправных вентилей (b, с, d) продолжает обеспечивать регулируемую работу контура охлаждения.

2. Контур охлаждения по п.1, в котором второе расширительное устройство представляет собой впрыскивающий вентиль (е) теплообменника (В).

3. Контур охлаждения по п.2, в котором первое расширительное устройство расположено по потоку перед впрыскивающим вентилем (е) теплообменника (В).

4. Контур охлаждения по любому из пп.1-3, в котором расширительное устройство расположено по потоку перед коллекторным резервуаром (А) для хладагента.

5. Контур охлаждения по п.1, в котором, по меньшей мере, два соединенных параллельно вентиля (а, b, с, d) являются регулирующими вентилями высокого давления.

6. Контур охлаждения по п.5, в котором регулирующие вентили высокого давления предназначены для расширения хладагента с высокого давления, которое составляет между 45 и 120 бар, до промежуточного давления между 30 и 50 бар.

7. Контур охлаждения по п.1, в котором применяемые вентили (а, b, с, d) выполнены постоянно регулирующими и/или не постоянно регулирующими.

8. Контур охлаждения по п.1, в котором, по меньшей мере, один из вентилей (а, b, с, d) является магнитным вентилем.

9. Контур охлаждения по п.1, в котором, по меньшей мере, два вентиля являются магнитными вентилями, причем магнитные вентили расположены в вентильном блоке.

10. Контур охлаждения по п.1, в котором, по меньшей мере, два соединенных параллельно вентиля (а, b, с, d) имеют различные величины потери давления.

11. Способ эксплуатации контура охлаждения по п.1, отличающийся тем, что в случае неисправности одного из соединенных параллельно вентилей (а, b, с, d) он выключается, а по меньшей мере, один из оставшихся, исправных вентилей (b, с, d) продолжает обеспечивать регулируемую работу контура охлаждения.

12. Способ по п.11, при котором контур охлаждения работает в сверхкритическом или закритическом режиме.

13. Способ по п.11 или 12, при котором за счет комбинации не постоянно регулирующих магнитных вентилей с различными величинами потери давления реализуют различные количества расхода.