КОМБИНИРОВАННАЯ ХОЛОДИЛЬНАЯ УСТАНОВКА С САМОРЕГУЛИРУЮЩЕЙСЯ СИСТЕМОЙ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ДЛЯ ТЕРМООБРАБОТКИ И ХРАНЕНИЯ ОХЛАЖДЕННЫХ И ЗАМОРОЖЕННЫХ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ Российский патент 2013 года по МПК F25D13/00 F25D27/00 

Изобретение относится к технологическому оборудованию пищевой, в том числе мясной и рыбной, отрасли, более конкретно - машинам и аппаратам, процессам холодильной и криогенной техники, системам кондиционирования, и может использоваться в пищевой промышленности.

В настоящее время широкое распространение получили холодильные установки на основе фреоновых компрессорных машин, особенно поршневой конструкции, по причине их высокой удельной холодопроизводительности и приемлемым технико-эксплуатационным характеристикам [Курылев Е.С. и др. Холодильные установки: Учебник для студентов вузов специальности «Техника и физика низких температур», «Холодильная криогенная техника и кондиционирование» / Курылев Е.С., Оносовский В.В., Румянцев Ю.Д. - 2-е изд., стереотип. - СПб.: Политехника, 2002. - 576 с.].

В подавляющем большинстве случаев регулирование производительности холодильно-компрессорных машин осуществляется методом автоматического включения и отключения двигателя компрессора. Циклическая работа холодильной машины вызывает колебания значения температуры воздуха, окружающего продукт внутри камеры хранения, и сменяющие друг друга процессы усушки и конденсации влаги на поверхности продукта, а при наличии водо- и паронепроницаемых упаковочных покрытий на продукте - накопление конденсационной влаги в воздушном пространстве между поверхностным слоем продукта и слоем защитной пленки. В итоге это приводит к ухудшению качества хранимых пищевых продуктов, в том числе мясных и рыбных изделий, а также инициирует и ускоряет процессы их порчи. Таким образом, является актуальным решить задачу точной стабилизации значения температуры воздуха внутри рабочей камеры с продуктом для холодильной установки, содержащей фреоновую холодильно-компрессорную машину, методом плавного регулирования производительности холодильной машины.

Перспективно использование естественного холода окружающей среды для охлаждения холодильной установки с целью снижения энергопотребления. Значение температуры окружающего воздуха в течение года варьирует в широких пределах. Это обстоятельство также требует при создании системы управления установкой для стабилизации значения температуры воздуха внутри камеры с продуктом оснащения устройством гибкого оперативного регулирования производительности холодильной машины.

Известна конструкция поршневого компрессора, в которой регулирование производительности осуществляется электромагнитным отжимом пластин всасывающих клапанов. Отжим пластин происходит под действием электромагнитного поля, сосредоточенного в зоне пластин, которое притягивает пластины к седлу клапана. Электромагниты размещены в верхних крышках цилиндров. Напряжение, подаваемое на электромагнитную катушку, составляет 36 В. При подаче тока на катушку электромагнита образуется магнитное поле. Благодаря наличию в корпусе катушки и в корпусе клапана вваренных вставок из немагнитной стали, магнитные силовые линии распространяются по особой незамкнутой схеме. При всасывании пластина всасывающего клапана прижимается к корпусу всасывающего клапана и, замыкая магнитное поле между внешним и внутренним кольцами корпуса, остается в притянутом положении. При снятии электрического напряжения с катушек электромагнитов всасывающие клапаны становятся самодействующими. Направляющая нагнетательного клапана выполнена из алюминия, что исключает замыкание магнитных силовых линий непосредственно через нагнетательный клапан [Лашутина Н.Г., Верхова Т.А., Суедов В.П. Холодильные машины и установки. - М.: КолосС, 2006. - 440 с. - (Учебники и учеб. пособия для студентов средних специальных учеб. заведений). С.90-91]. При отжиме всасывающего клапана во время нагнетания пар фреона через открытые всасывающие пластины поступает обратно во всасывающую полость компрессора, тем самым, разгружая его. То есть осуществляется метод перепуска пара фреона из цилиндра в полость всасывания (отключение или частичная разгрузка цилиндров компрессора) [Холодильные машины / Н.Н. Кошкин, А.Г. Ткачев, И.С. Бадылькес, Г.Н. Ден, И.А. Сакун, В.И. Фоменко, Р.П. Михальская, Г.Н. Данилова, Е.М. Бамбушек, А.Я. Ильин; под общ. ред. Н.Н. Кошкина. - М.: Пищевая промышленность, 1973. С.131-132]. Ввиду малой инерционности срабатывания (порядка 5-10 мс) электромагнитный клапан позволяет осуществить как шаговое (ступенчатое), так и плавное (импульсное) регулирование производительности поршневого компрессора. Датчик регулятора, например термометр электрического сопротивления, устанавливается в зоне контролируемой среды. Сигнал от датчика воспринимается регулятором и преобразуется в управляющие импульсы, поступающие на катушки электромагнитных клапанов. При шаговом регулировании по мере увеличения нагрузки (температура контролируемой среды возрастает) регулятор осуществляет поочередное (ступенчатое) включение цилиндров в работу, и, наоборот - при уменьшении нагрузки (температура контролируемой среды уменьшается) регулятор, поочередно включая ток в катушки электромагнитных клапанов, отключает цилиндры. При плавном (импульсном) регулировании катушки всех электромагнитных клапанов соединяются параллельно и подключаются на выход регулятора. Регулятор в зависимости от величины отклонения температуры контролируемой среды от заданного значения изменяет продолжительность импульсов тока, поступающего в катушки клапанов [там же, с.340-341].

Недостатком этого способа регулирования производительности холодильной установки является то обстоятельство, что частота импульсов управляющего электрического тока, подаваемого на катушки клапанов с электромагнитным отжимом, работающих в двухпозиционном периодическом режиме действия, не может быть выше цикличности работы компрессорной поршневой машины. При малой величине снижения производительности холодильной установки с целью реализации высокоточной стабилизации температуры воздуха на ее заданном значении внутри рабочей камеры с пищевым продуктом это свойство системы управления вынудит применять очень продолжительные по времени импульсы или паузы управляющего электрического тока. По причине ограниченной тепловой инерционности охлаждающих приборов, размещенных в рабочей камере, это приведет к периодическому изменению значения температуры воздуха внутри нее, что противоречит поставленной задаче. Дополнительно усложняется система управления и автоматического регулирования работы холодильной компрессорной машины, что увеличивает вероятность ее выхода из строя.

Также в процессе регулирования производительности поршневого компрессора в сторону ее уменьшения за счет применения в конструкции всасывающих электромагнитных клапанов происходит снижение коэффициента полезного действия (КПД), в значительной степени - при больших диапазонах регулировании производительности. Причиной снижения КПД машины является то, что во время перепуска пара фреона из цилиндра в полость всасывания остаются прежними силы трения в элементах и узлах машины и скорость их перемещения. Например, требуемая производительность холодильной установки уменьшается при снижении температуры воздуха окружающей среды при поддержании постоянного значения температуры воздуха внутри рабочей камеры с пищевым продуктом. А в случае применения для привода компрессора асинхронного электродвигателя, который работает при практически постоянной частоте вращения ротора, большая разгрузка цилиндров компрессора приведет к значительному падению КПД электродвигателя и также к снижению значения показателя COS (φ) системы электроснабжения предприятия.

Гораздо эффективнее осуществляется регулирование холодопроизводительности винтовых компрессоров, в которых в качестве хладагента используется Фреон-22 или аммиак. Но этот тип компрессоров по технико-эксплуатационным и экономическим соображениям применяется в установках с холодопроизводительностью 350-2325 кВт, что гораздо выше производительности холодильных установок малой и средней мощности, и даже не охватывает нижнюю часть диапазона крупной мощности [там же, с.87-88].

Более широкий диапазон регулирования производительности холодильных установок меньшей мощности может обеспечить газовая (воздушная компрессионная) холодильная машина, особенно при ее оснащении электродвигателем коллекторного типа, у которого в свою очередь КПД сравнительно менее значительно зависит от величины нагрузки на рабочем валу (ротор). Недостаток этого типа машин заключается в значительно меньшей холодопроизводительности, чем у машин на основе фреонового компрессора в области значений температур от -40°С до +4°С, наиболее часто применяемых в технологиях пищевых продуктов в настоящее время. Следует отметить, что при температурах от -80°С до -70°С воздушные холодильные машины становятся энергетически равноценными паровым (на аммиаке или фреоне) холодильным машинам, а при более низких температурах и более совершенными, чем последние. Это связано с быстрым снижением теоретического и действительного холодильного коэффициента паровой холодильной машины, независимо от того, является ли она одноступенчатой, многоступенчатой или каскадной, при понижении температуры кипения рабочего тела. Тогда как холодильный коэффициент регенеративной газовой машины с понижением температуры изменяется сравнительно мало. Для работы в области низких температур газовые холодильные машины не только в значительной степени конструктивно проще и надежнее паровых холодильных машин, но и превосходят их и по энергетическим показателям [там же, с.372-373].

Является рациональным совместное использование в холодильных установках, оснащенных камерой единовременной загрузки продукции, фреоновой компрессорной и воздушной компрессионной холодильных машин: первая машина - для осуществления высокоэнергетических процессов термообработки пищевых продуктов (охлаждение и замораживание), вторая машина - для поддержания стабильного значения температуры воздуха внутри холодильной камеры во время хранения продукта в охлажденном или замороженном состоянии независимо от температуры воздуха окружающей среды.

В условиях постоянных температур внешних источников преимуществом газовых холодильных машин является их относительная простота, безопасность при эксплуатации, а также меньшая металлоемкость, особенно в тех случаях, когда воздух из детандера непосредственно поступает в охлаждаемое помещение (теплообменный аппарат отсутствует) [там же, с.363]. Также известно, что для холодильных машин с теплообменными аппаратами разность температур между хладагентом и газообразной охлаждаемой средой (то есть для воздуха) с заданным значением температуры должна составлять 10-20°С [там же, с.58]. Поэтому последней фактор также способствует значительному снижению разности температур между хладагентом и охлаждаемой средой, создаваемой холодильным агрегатом, что дополнительно снижает энергозатраты.

Для разрабатываемой комбинированной установки наилучшим образом подходит фреоновая холодильная машина на основе поршневого компрессора (различных конструктивных исполнений в зависимости от мощности установки) и воздушная компрессионная холодильная машина.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является воздушная компрессионная холодильная машина на основе одноступенчатого радиального турбодетандера совместно с электродвигателем коллекторного типа. Второй причиной выбора коллекторного электродвигателя является сопоставимая частота вращения его ротора и рабочего вала турбодетандера. Радиальный турбодетандер также имеет высокий КПД при различной производительности. Адиабатный КПД детандеров этого типа может быть порядка 0,85 и выше [там же, с.373-376].

Препятствие для использования этой холодильной машины в разрабатываемой холодильной установке заключается в том, что совместно с турбодетандером применяется воздушный турбокомпрессор - радиальный (центробежный) или осевой. К недостаткам турбокомпрессоров относятся: ограниченность их зоны работы по производительности - при уменьшении расхода хладоносителя (воздух) до 0,7-0,8 от расчетного в турбокомпрессоре возникают пульсации потока - помпаж, работа при котором недопустима; трудно создать турбокомпрессор для небольших объемных производительностей; турбокомпрессоры нуждаются в тщательной балансировке роторов; частота вращения ротора турбокомпрессора при небольшой производительности оказывается больше 300 с^-1 (более 18000 об/мин), поэтому между приводом и компрессором приходится устанавливать мультипликатор [там же, с.193-194].

Предлагаемым изобретением решается задача создания новой комбинированной холодильной установки на основе воздушной компрессионной холодильной машины, в которой воздух сжимается компрессором другого типа, у которого КПД зависит от изменения производительности в значительно меньшей степени, чем у воздушных турбокомпрессоров.

Поставленная задача решается в комбинированной холодильной установке с саморегулирующейся системой автоматического управления для термообработки и хранения охлажденных и замороженных пищевых продуктов, включающей в себя: помещение из кирпича или корпус рамной конструкции с теплоизоляцией, оснащенный дверями, обеспечивающими доступ в рабочую камеру, внутри которой смонтированы приспособления для размещения обрабатываемых изделий, и управляемой с помощью термоэлектрического датчика контроля температуры охлаждающего воздуха внутри рабочей камеры, термоэлектрического датчика контроля температуры внутри обрабатываемого изделия, электронного цифрового измерителя-регулятора температуры двухканального посредством блока управления вместе с пусковыми устройствами и пультом управления с электроснабжением от электрического щита вместе с блоком питания, и отличающейся:

совместным использованием в одной установке двух холодильных машин: фреоновой на основе поршневого компрессора - для интенсивной низкотемпературной термообработки пищевого продукта, воздушно-компрессионной на основе радиального турбодетандера совместно с прямой подачей охлажденного воздуха в рабочую камеру посредством воздушных грязеуловителей и перфорированных воздухораспределительных каналов - для хранения пищевого продукта в охлажденном или замороженном состоянии; применением в воздушно-компрессионной холодильной машине вместо турбокомпрессора воздушного винтового компрессора, холодопроизводительность которого эффективно и экономично регулируется с помощью золотника с ручным приводом или другим видом привода;

применением в винтовом компрессоре для точного перемещения золотника электромеханического привода на основе электрического серводвигателя, работа которого контролируется резистивным датчиком поступательного перемещения привода золотника, блоком сравнения электронных сигналов и блоком управления и, при необходимости, пультом управления; регулированием золотника в винтовом компрессоре электромеханическим приводом в зависимости от температуры воздуха окружающей среды и заданной температуры охлаждающего воздуха внутри рабочей камеры холодильной установки с целью поддержания точного постоянного значения температуры над поверхностью пищевого продукта с помощью саморегулирующейся системы автоматического управления на основе термометра электрического сопротивления, игольчатой термопары, электронного измерителя температуры воздуха и разности температур воздуха внутри и снаружи рабочей камеры, резистивного датчика поступательного перемещения привода золотника, блока сравнения электронных сигналов и блока управления.

Предлагаемое изобретение основано на применении винтового компрессора для сжатия воздуха в холодильной машине. Это машины ротационного типа и подразделяются на компрессоры сухого сжатия и маслозаполненные. У компрессоров сухого сжатия степень сжатия в некоторых случаях доходит до 5, у маслозаполненных - до 20. В холодильной технике применяются преимущественно маслозаполненные винтовые компрессоры, однако для сжатия воздуха во избежание его загрязнения рекомендуется применять винтовые компрессоры сухого сжатия.

Основными достоинствами винтовых компрессоров являются: малое изменение КПД при широком изменении степени сжатия (и производительности); высокоэкономичное регулирование производительности золотниковым поршнем в широком диапазоне ее изменения; быстроходность, обусловливающая малый вес и малые габариты винтовой машины; возможность сжатия двухфазных и запыленных сред без ухудшения характеристик машины; полная уравновешенность компрессора; исключительно высокая надежность и долговечность; простота обслуживания и возможность легкого перевода на дистанционное управление. Основным недостатком винтовых компрессоров является создаваемый ими шум. Следует отметить, что уровень шума маслозаполненных винтовых компрессоров, благодаря их меньшей быстроходности (по сравнению с винтовым компрессором сухого сжатия) и наличию масла, не превышает уровня шума поршневого компрессора [там же, с.158-159].

Производительность винтового компрессора регулируется золотником, предусмотренным в конструкции машины. Золотник позволяет регулировать производительность компрессора в пределах от 10-20 до 100% [там же, с.183-184].

Для работы винтового компрессора является эффективным применять электродвигатель коллекторного типа. Причем лучше всего подходит электрический двигатель постоянного тока с параллельным возбуждением (также называется шунтовым двигателем) с электропитанием посредством выпрямительной системы, так как при его работе поддерживается практически постоянное число оборотов при изменениях нагрузки. Также является возможным регулирование числа оборотов ротора (электромагнитный якорь) в широких пределах, например, с помощью регулировочного реостата. Дополнительно, при необходимости, можно регулировать производительность воздушного винтового компрессора с помощью устройства управления мощностью электродвигателя коллекторного типа на основе генератора импульсов (или регулирования подаваемого на клеммы электродвигателя напряжения электрического тока).

Основным недостатком схемы параллельного соединения обмоток якоря (ротора) и индуктора (статора) коллекторного электродвигателя является малый вращающий момент при пуске. Поэтому при пуске воздушного винтового компрессора в паре с турбодетандером рекомендуется, и даже следует, применять схему последовательного соединения обмоток якоря и индуктора коллекторного электродвигателя. В этом случае его также называют двигателем с последовательным возбуждением (или сериесным двигателем). Он характеризуется тем, что при возрастании нагрузки увеличиваются ток в якоре и магнитное поле индуктора, поэтому число оборотов двигателя резко издает, а развиваемый им вращательный момент резко возрастает. Таким образом, основным преимуществом двигателя постоянного тока с последовательным включением (сериесный двигатель) является большой вращающий момент при пуске. А основным недостатком является сильная зависимость числа оборотов от нагрузки. Поэтому последовательную схему включения двигателя следует применять при пуске воздушного винтового компрессора в паре с турбодетандером, а параллельную схему включения двигателя - при постоянном или переменном рабочем режиме воздушной компрессионной машины [Элементарный учебник физики; том II: Электричество и магнетизм / Под ред. Г.С. Ландсберга. - 8-е изд., стереотип. - М.: Наука, Главная редакция физико-математической литературы, 1973. С.495-506].

Переключение соединения электромагнитных обмоток якоря и индуктора в коллекторном электродвигателе постоянного тока с последовательной схемы на параллельную схему осуществляется по установлению номинальной частоты вращения рабочего вала винтового компрессора с помощью устройства коммутации, например, собранном на тиристорах или симисторах, встроенном в блоке управления вместе с пусковыми устройствами и пультом управления. А обратное переключение схемы соединения электромагнитных обмоток электродвигателя - по окончании работы холодильной установки или непосредственно перед очередным пуском ее воздушной компрессионной машины.

Механический привод воздушного винтового компрессора от коллекторного электродвигателя следует осуществлять посредством редуктора, понижающего частоту вращения рабочего вала привода от 116,6-333,3 с^-1 (7000-20000 об/мин) до 33,3-66,6 с^-1 (2000-4000 об/мин). Для этого вполне подойдет зубчатый цилиндрический редуктор.

Предлагаемая комбинированная холодильная установка с саморегулирующейся системой автоматического управления для термообработки и хранения охлажденных и замороженных пищевых продуктов отличается от существующих устройств, применяемых в промышленном оборудовании для холодильной обработки пищевых продуктов, наличием следующих признаков.

1. Упрощенная система распределения воздуха внутри рабочей камеры, включающая в себя собственно сам корпус с теплоизоляцией с верхней частью в форме двускатного вытяжного зонта, в котором вдоль его центральной осевой линии проложен перфорированный воздухораспределительный вытяжной канал с выходом в вытяжной воздуховод, а в нижней части рабочей камеры вдоль периметра ее стен проложен перфорированный воздухораспределительный приточный канал смвходом из приточного воздуховода.

2. Дополнительно внутри рабочей камеры установлен термоэлектрический датчик контроля температуры внутри обрабатываемого изделия (в корпусе игольчатого конструктивного исполнения) для выключения фреонового холодильного агрегата на основе поршневого компрессора и включения воздушных винтовых компрессоров воздушной компрессионной холодильной машины с помощью электронного цифрового измерителя-регулятора температуры двухканального и блока управления вместе с пусковыми устройствами и пультом управления, то есть с целью автоматического переключения холодильной установки с режима интенсивной термообработки на режим хранения пищевого продукта.

3. Введение в конструкцию холодильной установки нагнетающей и всасывающей фреоновых магистралей вместе с двумя поворотными распределительными кранами для фреонового холодильного агрегата на основе поршневого компрессора с целью перераспределения хладагента на другие подобные холодильные установки для проведения процесса интенсивной термообработки пищевых продуктов по окончании этой технологической стадии на первой установке, что исключает простои этой машины и делает ее работу более эффективной, а общую конструкцию холодильного комплекса - в итоге менее затратную по расходу металлов и других материалов.

4. Единая экономичная схема механического привода воздушного винтового компрессора и воздушного турбодетандера от коллекторного электродвигателя постоянного тока с изменяемой схемой соединения электромагнитных обмоток якоря и индуктора вместо асинхронного электродвигателя по причине сопоставимой частоты оборотов его ротора и рабочего вала турбодетандера и более лучшей его динамической характеристики, а вращение рабочего вала винтового компрессора в конструкции привода осуществляется посредством редуктора зубчатого цилиндрического.

5. Раздельное синхронное регулирование электронного измерителя температуры воздуха и разности температур воздуха внутри и снаружи рабочей камеры и блока сравнения электронных сигналов для установки заданного значения температуры воздуха внутри рабочей камеры с помощью сдвоенного переменного/подстроечного резистора.

Схема комбинированной холодильной установки с саморегулирующейся системой автоматического управления для термообработки и хранения охлажденных и замороженных пищевых продуктов представлена на чертеже (фигура).

Установка включает в себя: корпус 1 рамной конструкции с теплоизоляцией, верхняя часть которого выполнена в форме двускатного вытяжного зонта и который оснащен дверями 2 (или одной дверью), обеспечивающими доступ в рабочую камеру 3, внутри которой смонтированы вешала 4 или установлены рамы для обрабатываемых изделий 5, либо смонтированы решетчатые стеллажи для пищевых продуктов, и которая снабжена фреоновым пластинчатым воздухоохладителем 6 вместе с вентиляторами для левой части камеры вместе с поддоном 7 для сбора водного конденсата с водоотводящей трубкой, фреоновым пластинчатым воздухоохладителем 8 вместе с вентиляторами для правой части камеры вместе с поддоном 9 для сбора водного конденсата с водоотводящей трубкой, связанными посредством нагнетающей фреоновой магистрали 10 вместе с поворотным распределительным краном 11 и всасывающей фреоновой магистрали 12 вместе с поворотным распределительным краном 13 с фреоновым холодильным агрегатом 14 на основе поршневого компрессора. Рабочая камера также снабжена перфорированным воздухораспределительным вытяжным каналом 15 вместе с вытяжным воздуховодом 16, расположенными в ее верхней части, и перфорированным воздухораспределительным приточным каналом 17 вместе с приточным воздуховодом 18, расположенными в ее нижней части. Вытяжной воздуховод соединен посредством выходного воздушного грязеуловителя 19 с входным патрубком первичного контура воздушного теплообменника-регенератора 20, выходной патрубок которого в свою очередь соединен посредством воздуховода с входным патрубком воздушного винтового компрессора 21 первой ступени сжатия, снабженного регулировочным золотником 22 первого компрессора. Посредством воздуховода выходной патрубок первого компрессора соединен с охладителем сжатого воздуха 23 первой ступени сжатия, оснащенным охлаждающим вентилятором 24 первого охладителя воздуха. Посредством воздуховода первый охладитель воздуха соединен с входным патрубком воздушного винтового компрессора 25 второй ступени сжатия, снабженного регулировочным золотником 26 второго компрессора. Для ручной регулировки золотника установлен винт с валиком 27. Посредством воздуховода выходной патрубок второго компрессора соединен с охладителем сжатого воздуха 28 второй ступени сжатия, оснащенным охлаждающим вентилятором 29 второго охладителя воздуха. Посредством воздуховода второй охладитель воздуха соединен с входным патрубком вторичного контура воздушного теплообменника-регенератора 20, выходной патрубок которого в свою очередь соединен посредством воздуховода с входным патрубком воздушного турбодетандера 30 радиальной конструкции. Рабочие валы воздушных винтовых компрессоров соединены с ведомыми валами редуктора 31 зубчатого цилиндрического, а его ведущий вал соединен с рабочим валом воздушного турбодетандера 30 и одновременно с ротором коллекторного электродвигателя 32 постоянного тока. Выходной патрубок воздушного турбодетандера посредством входного воздушного грязеуловителя 33 соединен с приточным воздуховодом 18 вместе с перфорированным воздухораспределительным приточным каналом 17. Рабочая камера 3 снабжена термоэлектрическим датчиком 34 контроля температуры внутри обрабатываемого изделия (в корпусе игольчатого конструктивного исполнения) и термоэлектрическим датчиком 35 контроля температуры охлаждающего воздуха внутри рабочей камеры, которые соединяются посредством шин электрических управляющих сигналов с входом электронного цифрового измерителя-регулятора температуры 36 двухканального. Электроснабжение узлов холодильной установки, в том числе измерителя-регулятора температуры, осуществляется от электрического щита 37 вместе с блоком питания. Выход электронного цифрового измерителя-регулятора температуры связан с входом блока управления 38 вместе с пусковыми устройствами и пультом управления, его выход в свою очередь связан с шинами электрического питания и управления работой агрегатов, приборов и узлов холодильной установки, с помощью которых непосредственно осуществляется функционирование технологического аппарата. Привод золотника первого компрессора оснащен электрическим серводвигателем 39 и резистивным датчиком поступательного перемещения 40 привода золотника. Холодильная установка дополнительно снабжена игольчатой термопарой. Холодный спай игольчатой термопары 41 размещается внутри рабочей камеры, а теплый спай игольчатой термопары 42 - за ее пределами, в контакте с окружающей воздушной средой. Также внутри рабочей камеры рядом с холодным спаем игольчатой термопары размещается термометр электрического сопротивления 43. В его качестве применяется термометр электрического сопротивления обмоточного типа или пленочного типа, либо полупроводниковый термоэлемент. Игольчатая термопара и термометр электрического сопротивления связаны посредством шин электрических управляющих сигналов с входом электронного измерителя температуры воздуха и разности температур воздуха 44 внутри и снаружи рабочей камеры, а его выход связан с входом блока сравнения электронных сигналов 45. Его вход также связан посредством шин электрических управляющих сигналов с клеммами резистивного датчика поступательного перемещения 40 привода золотника первого компрессора. Выход блока сравнения в свою очередь связан с входом блока управления 38. Электронный измеритель температуры и блок сравнения снабжены сдвоенным переменным/подстроечным резистором 46 и 47 соответственно для установки заданного значения температуры воздуха внутри рабочей камеры холодильной установки на стадии хранения продукции.

Блок управления 38 вместе с пусковыми устройствами и пультом управления также оснащен коммутирующим устройством для многократного переключения соединения электромагнитных обмоток якоря (ротор) и индуктора (статор) коллекторного электродвигателя 32 постоянного тока из последовательной схемы на параллельную схему - и обратно (на схеме условно не показано).

Привод охлаждающих вентиляторов 24 и 29 первого и второго охладителей воздуха может осуществляться как от редуктора 31 зубчатого цилиндрического, так и с помощью индивидуальных электродвигателей, частота вращения роторов которых может регулироваться в зависимости от положения привода регулировочного золотника 22 первого компрессора и, соответственно, от состояния резистивного датчика поступательного перемещения 40 привода золотника.

Также на чертеже (фигура) приняты следующие условные обозначения:

U_tпроп и U_tвозд - значение электрического напряжения управляющего сигнала на входе электронного цифрового измерителя-регулятора температуры двухканального, связанного с термоэлектрическим датчиком контроля температуры внутри обрабатываемого изделия (в корпусе игольчатого конструктивного исполнения) и термоэлектрическим датчиком контроля температуры охлаждающего воздуха внутри рабочей камеры соответственно, В;

U'_tвозд и U'_Δtвозд - значение электрического напряжения управляющего сигнала на входе электронного измерителя температуры воздуха и разности температур воздуха внутри и снаружи рабочей камеры, связанного с термометром электрического сопротивления и игольчатой термопарой соответственно, В;

«R_серв» и «от R_серв» - электрический управляющий сигнал на клеммах резистивного датчика поступательного перемещения привода золотника первого компрессора и на входе блока сравнения электронных сигналов, соответственно;

U_блс - значение электрического напряжения управляющего сигнала на выходе блока сравнения электронных сигналов и на входе блока управления, В;

U_блупр - значение напряжения тока электрического питания и управления на выходе блока управления вместе с пусковыми устройствами и пультом управления для агрегатов, приборов и узлов холодильной установки, В;

Л - дополнительная электрическая линия для освещения внутри рабочей камеры и около холодильной установки.

Комбинированная холодильная установка с саморегулирующейся системой автоматического управления для термообработки и хранения охлажденных и замороженных пищевых продуктов работает следующим образом.

Включают электрический щит 37 вместе с блоком питания, при необходимости включают дополнительную электрическую линию «Л» для освещения внутри рабочей камеры и около холодильной установки с помощью пульта управления блока управления 38. На фронтальной стороне корпуса 1 открывают двери 2 рабочей камеры 3, через которые загружают на вешала 4 или рамы обрабатываемые изделия 5 (или на решетчатые стеллажи пищевой продукт). В толщу (предпочтительнее в центр) одного из изделий внедряют термоэлектрический датчик 34 контроля температуры внутри обрабатываемого изделия (в корпусе игольчатого конструктивного исполнения). Герметично закрывают двери 2 и выключают освещение внутри рабочей камеры 3 (дополнительная электрическая линия «Л»). На электронном цифровом измерителе-регуляторе температуры двухканальном 36 устанавливают заданные значения температуры охлаждающего воздуха внутри рабочей камеры и конечной температуры в толще обрабатываемого изделия для последующего проведения процесса низкотемпературной термообработки продукта. Также на электронном измерителе температуры воздуха и разности температур воздуха 44 внутри и снаружи рабочей камеры и на блоке сравнения электронных сигналов 45 с помощью сдвоенного переменного/подстроечного резистора 46 и 47 соответственно устанавливают заданное значение температуры воздуха внутри рабочей камеры на стадии хранения продукции.

Предварительно открывают подачу хладагента для рабочей камеры установки поворотным распределительным краном 11 нагнетающей фреоновой магистрали 10 и поворотным распределительным краном 13 всасывающей фреоновой магистрали 12. С помощью пульта управления и пускового устройства блока управления 38 включают фреоновый холодильный агрегат 14 на основе поршневого компрессора и вместе с ним вентиляторы фреоновых пластинчатых воздухоохладителей 6 и 8. На фреоновые пластинчатые воздухоохладители 6 и 8 от фреонового холодильного агрегата 14 поступает подготовленный фреон по нагнетающей фреоновой магистрали 10 через поворотный распределительный кран 11, а отработанный фреон отводится от них обратно по всасывающей фреоновой магистрали 12 через поворотный распределительный кран 13. Обрабатываемые изделия 5 (пищевой продукт) подвергаются интенсивной низкотемпературной термообработке (охлаждение или замораживание) посредством охлаждающего воздуха внутри рабочей камеры 3 с помощью фреонового пластинчатого воздухоохладителя 6 вместе с вентиляторами для левой части камеры и фреонового пластинчатого воздухоохладителя 8 вместе с вентиляторами для правой части камеры.

Процесс термообработки контролируется термоэлектрическим датчиком 35 контроля температуры охлаждающего воздуха внутри рабочей камеры и термоэлектрическим датчиком 34 контроля температуры внутри обрабатываемого изделия, от которых сигналы с напряжением U_tвозд и U_tпрод соответственно поступают на обработку посредством шин электрических управляющих сигналов на электронный цифровой измеритель-регулятор температуры двухканальный 36. От него в свою очередь сигнала/поступает на блок управления 38, который посредством шин электрического питания и управления работой агрегатов, приборов и узлов холодильной установки подает электрический ток напряжением U_блупр на фреоновый холодильный агрегат 14 на основе поршневого компрессора и вместе с ним на вентиляторы фреоновых пластинчатых воздухоохладителей 6 и 8, и контролирует работу этой машины. Электроснабжение перечисленных элементов и узлов установки осуществляется от электрического щита 37 вместе с блоком питания.

Процесс интенсивной низкотемпературной термообработки изделий завершается при достижении минимального значения температуры внутри обрабатываемого изделия, заданного в оперативной памяти электронного цифрового измерителя-регулятора температуры двухканального 36, от которого поступает сигнал на блок управления 38 вместе с пусковыми устройствами и пультом управления. Он в свою очередь в этот момент времени осуществляет остановку фреонового холодильного агрегата 14 на основе поршневого компрессора и вместе с ним вентиляторов фреоновых пластинчатых воздухоохладителей 6 и 8. А затем подает электрический ток напряжением U_блупр посредством шин электрического питания и управления работой агрегатов, приборов и узлов холодильной установки на коллекторный электродвигатель 32 постоянного тока в холодильной воздушной компрессионной машине и тем самым осуществляет его пуск. При этом предварительно блок управления 38 вместе с пусковыми устройствами и пультом управления с помощью коммутирующего устройства переключает соединение электромагнитных обмоток якоря и индуктора коллекторного электродвигателя 32 на последовательную схему и тем самым включает режим сериесного (тягового) электродвигателя для привода ведущего вала редуктора 31 зубчатого цилиндрического. По достижении номинальной частоты вращения ведущего вала редуктора 31 блок управления 38 вместе с пусковыми устройствами и пультом управления с помощью коммутирующего устройства переключает соединение электромагнитных обмоток якоря и индуктора коллекторного электродвигателя 32 на параллельную схему и тем самым включает режим шунтового электродвигателя для обеспечения постоянной частоты вращения его ротора. Электроснабжение коллекторного электродвигателя 32 постоянного тока осуществляется от электрического щита 37 вместе с блоком питания, оснащенным в свою очередь выпрямительным устройством (на схеме условно не показано). Комбинированная холодильная установка переходит в режим стадии хранения продукции.

Является возможным переключение подачи хладагента от фреонового холодильного агрегата 14 для другой подобной холодильной камеры при помощи поворотного распределительного крана 11 на ее нагнетающую фреоновую магистраль и поворотного распределительного крана 13 на ее всасывающую фреоновую магистраль. После чего включают эту машину и осуществляют ее управление от измерителя-регулятора температуры и блока управления второй холодильной установки.

Крутящий момент от ведущего вала редуктора 31 зубчатого цилиндрического передается ведомым валам, от которых работают следующие узлы холодильной воздушной компрессионной машины: воздушный винтовой компрессор 21 первой ступени сжатия, охлаждающий вентилятор 24 первого охладителя воздуха, воздушный винтовой компрессор 25 второй ступени сжатия, охлаждающий вентилятор 29 второго охладителя воздуха. Дополнительно крутящий момент передается на ведущий вал редуктора 31 от воздушного турбодетандера 30 радиальной конструкции.

Собственно сама холодильная воздушная компрессионная машина работает следующим образом. Из рабочей камеры 3 равномерно по объему охлаждаемый воздух забирается вытяжным зонтом, состоящим из верхней части корпуса 1 и перфорированного воздухораспределительного вытяжного канала 15 вместе с вытяжным воздуховодом 16. От него через выходной воздушный грязеуловитель 19 воздух поступает в первичный контур воздушного теплообменника-регенератора 20, где он подогревается от воздушного потока во вторичном контуре воздушного теплообменника-регенератора 20, выходящим в свою очередь из охладителя сжатого воздуха 28 второй ступени сжатия. Затем подогретый воздух забирается воздушным винтовым компрессором 21 первой ступени сжатия, производительность которого варьируется регулировочным золотником 22 первого компрессора, сжимается до необходимой степени сжатия и направляется в охладитель сжатого воздуха 23 первой ступени сжатия. После него охлажденный сжатый воздух забирается воздушным винтовым компрессором 25 второй ступени сжатия, производительность которого варьируется регулировочным золотником 26 второго компрессора, снабженного винтом с валиком 27 для ручной регулировки золотника, сжимается до необходимой степени сжатия и направляется в охладитель сжатого воздуха 28 второй ступени сжатия. Охладитель сжатого воздуха 23 первой ступени сжатия и охладитель сжатого воздуха 28 второй ступени сжатия обдуваются охлаждающим вентилятором 24 первого охладителя воздуха и охлаждающим вентилятором 29 второго охладителя воздуха соответственно. Затем охлажденный сжатый воздух выталкивается во вторичный контур воздушного теплообменника-регенератора 20, где он дополнительно охлаждается от воздушного потока в первичном контуре воздушного теплообменника-регенератора 20, выходящим в свою очередь из рабочей камеры 3 посредством перфорированного воздухораспределительного вытяжного канала 15 вместе с вытяжным воздуховодом 16 через выходной воздушный грязеуловитель 19. Далее воздух под давлением поступает на воздушный турбодетандер 30 радиальной конструкции, где он, совершая механическую работу, охлаждается до нужного значения температуры. Механическая работа передается на рабочий вал воздушного турбодетандера, а от него - ведущему валу редуктора 31 зубчатого цилиндрического, тем самым повышая общий КПД холодильной воздушной компрессионной машины. Холодный воздух с низким избыточным давлением поступает через входной воздушный грязеуловитель 33 посредством приточного воздуховода 18 в перфорированный воздухораспределительный приточный канал 17, с помощью которого воздух подается в рабочую камеру 3 равномерно по ее объему. Холодный воздух нейтрализует теплопритоки, поступающие от окружающей среды через стены, пол и потолок корпуса 1 рамной конструкции с теплоизоляцией, и поддерживает температуру воздуха внутри рабочей камеры и обрабатываемых изделий 5 строго на заданном постоянном уровне. Отработанный холодный воздух выводится из рабочей камеры 3 равномерно по ее объему с помощью перфорированного воздухораспределительного вытяжного канала 15, а затем посредством вытяжного воздуховода 16 через выходной воздушный грязеуловитель 19 направляется в первичный контур воздушного теплообменника-регенератора 20.

И так далее, согласно вышеописанному циклу работы холодильной воздушной компрессионной машины.

В случае хранения обрабатываемых изделий (пищевого продукта) в охлажденном состоянии, то есть при низких положительных значениях температуры воздуха в рабочей камере, накопленный из воздуха водный конденсат в виде льда на рабочих поверхностях фреоновых пластинчатых воздухоохладителей 6 и 8 на стадии низкотемпературной термообработки продукта, будет таять. Конденсат собирается с них поддонами 7 и 9 соответственно и через водоотводящие трубки выводится за пределы рабочей камеры с целью предупреждения дальнейшего переувлажнения воздуха, циркулирующего внутри нее и узлов холодильной воздушной компрессионной машины.

Контроль работы холодильной воздушной компрессионной машины с целью поддержания точного стабильного заданного значения температуры охлаждающего воздуха в рабочей камере 3, содержащей обрабатываемые изделия 5, при переменной температуре окружающей среды осуществляется с помощью саморегулирующейся системы автоматического управления. Внутри рабочей камеры 3 от холодного воздуха охлаждается холодный спай 41 игольчатой термопары, а от воздуха окружающей среды нагревается теплый спай 42 игольчатой термопары. Сформированный на игольчатой термопаре сигнал с напряжением U'_Δtвозд посредством шин электрических управляющих сигналов подается на электронный измеритель температуры воздуха и разности температур воздуха 44 внутри и снаружи рабочей камеры, а от него - на блок сравнения электронных сигналов 45. В нем формируется предварительный управляющий электрический сигнал с напряжением U_блс, согласно линейной прямо пропорциональной зависимости от значения U'_Δtвозд, и поступает на блок управления 38 вместе с пультом управления, который в свою очередь посредством шин электрического питания и управления работой агрегатов, приборов и узлов холодильной установки подает электрический ток напряжением U_блупр на электрический серводвигатель 39 привода золотника первого компрессора. Работа серводвигателя контролируется по положению привода золотника с помощью резистивного датчика 40 поступательного перемещения привода золотника первого компрессора. От клемм резистивного датчика 40 «R_серв» поступает сигнал обратной связи посредством шин электрических управляющих сигналов на вход «от R_серв» блока сравнения электронных сигналов 45. В блоке сравнения осуществляется в режиме реального времени сопоставление значений напряжений электронных управляющих сигналов, поступивших через электронный измеритель от игольчатой термопары, с текущим значением электрического сопротивления резистивного датчика 40 поступательного перемещения привода золотника первого компрессора. В зависимости от соотношения величин управляющих сигналов электрический серводвигатель 39 совершает прямое или обратное поступательное перемещение привода золотника первого компрессора, а при достижении их равенства - останавливает привод золотника в строго фиксированном положении. Варьирование рабочего состояния регулировочного золотника 22 изменяет производительность воздушного винтового компрессора 21 первой ступени сжатия, от которого в свою очередь меняется холодопроизводительность всей воздушной компрессионной машины и в результате - температура охлаждающего воздуха внутри рабочей камеры 3. Таким образом осуществляется предварительное регулирование значения температуры воздуха в рабочей камере холодильной установки.

Корректировка значения температуры охлаждающего воздуха (точное регулирование) производится следующим образом. Внутри рабочей камеры 3 от холодного воздуха с предварительно отрегулированным значением температуры охлаждается термометр электрического сопротивления 43, расположенный рядом с холодным спаем 41 игольчатой термопары. Сформированный на термометре электрического сопротивления сигнал с напряжением U'_tвозд посредством шин электрических управляющих сигналов подается на электронный измеритель температуры воздуха и разности температур воздуха 44 внутри и снаружи рабочей камеры, а от него - на блок сравнения электронных сигналов 45. С помощью сдвоенного переменного/подстроечного резистора 46 и 47 электронного измерителя температуры и блока сравнения соответственно устанавливается заданное точное значение температуры воздуха внутри рабочей камеры. В блоке сравнения сопоставляется значение напряжения электронного управляющего сигнала, поступившего через электронный измеритель от термометра электрического сопротивления 43, с величиной электрического сопротивления переменного/подстроечного резистора 47, отрегулированного с помощью переменного/подстроечного резистора 46 по показаниям электронного измерителя температуры воздуха и разности температур воздуха 44 в режиме настройки. На основании значения различия этих величин, определенного в режиме реального времени, в блоке сравнения осуществляется корректировка управляющего электрического сигнала, который с напряжением U_блс повторно поступает на блок управления 38 вместе с пультом управления. От него в свою очередь посредством шин электрического питания и управления работой агрегатов, приборов и узлов холодильной установки повторно подается электрический ток напряжением U_блупр на электрический серводвигатель 39 привода золотника первого компрессора. Как и в процессе предварительного регулирования, работа серводвигателя контролируется по положению привода золотника с помощью резистивного датчика 40 поступательного перемещения привода золотника первого компрессора. От клемм резистивного датчика 40 «R_серв» поступает сигнал обратной связи посредством шин электрических управляющих сигналов на вход «от R_серв» блока сравнения электронных сигналов 45. Осуществляется повторное сопоставление в блоке сравнения значений напряжений электронных управляющих сигналов, поступивших через электронный измеритель от термометра электрического сопротивления и игольчатой термопары, с величиной электрического сопротивления переменного/подстроечного резистора 47 и резистивного датчика 40 поступательного перемещения привода золотника первого компрессора. Более детально, корректируется электронный сигнал от игольчатой термопары по величине различия между значениями напряжений на термометре электрического сопротивления 43 и переменном/подстроечном резисторе 47, а затем повторно сопоставляется с текущим значением электрического сопротивления резистивного датчика 40 поступательного перемещения привода золотника первого компрессора. В свою очередь в зависимости от откорректированного соотношения величин управляющих сигналов электрический серводвигатель 39 совершает дополнительное прямое или обратное поступательное перемещение привода золотника первого компрессора, а при достижении их равенства - останавливает привод золотника в строго фиксированном положении. Повторное варьирование рабочего состояния регулировочного золотника 22 корректирует производительность воздушного винтового компрессора 21 первой ступени сжатия, от которого в свою очередь перенастраивается холодопроизводительность всей воздушной компрессионной машины и в результате - с большей точностью стабилизируется температура охлаждающего воздуха внутри рабочей камеры 3. Таким образом осуществляется повторное точное регулирование значения температуры воздуха в рабочей камере холодильной установки.

Другими словами, осуществляется настройка рабочего положения привода регулировочного золотника 22 воздушного винтового компрессора 21 первой ступени сжатия методом последовательного приближения.

Для смещения диапазона задаваемых значений температуры охлаждающего воздуха внутри рабочей камеры 3 в меньшую или большую сторону предусматривается дополнительная настройка холодопроизводительности воздушной компрессионной машины в ручном режиме. Она осуществляется варьированием производительности воздушного винтового компрессора 25 второй ступени сжатия с помощью регулировочного золотника 26, снабженного винтом с валиком 27 для ручной регулировки золотника.

По окончании хранения продукции выключается в холодильной установке воздушная компрессионная машина с помощью пульта управления блока управления 38 вместе с пусковыми устройствами и при необходимости включается дополнительная электрическая линия «Л» для освещения внутри рабочей камеры и около холодильной установки. Открываются двери 2 корпуса 1, обеспечивающие доступ в рабочую камеру 3. Из толщи одного из обрабатываемых изделий 5 вручную извлекается методом выкручивания термоэлектрический датчик 34 (в корпусе игольчатого конструктивного исполнения). Обрабатываемые изделия 5 снимают с вешал 4 (или пищевой продукт - с решетчатых стеллажей) и выгружают из рабочей камеры 3 либо выкатывают их на рамах.

Комбинированная холодильная установка готова для низкотемпературной термообработки и хранения очередной партии пищевой продукции.

Периодически, и в случае внеочередной необходимости, производится санитарная обработка внутренних поверхностей рабочей камеры установки. Для чего предварительно выключается электрический щит 37 вместе с блоком питания, отепляется рабочая камера вместе с элементами установки, находящимися внутри нее. Затем осуществляется собственно сама санитарная обработка с последующей промывкой чистой водой и просушиванием.

По окончании работ на холодильной установке с помощью пульта управления блока управления 38 выключается дополнительная электрическая линия «Л» для освещения внутри рабочей камеры и около холодильной установки, закрываются двери 2 корпуса 1, и выключается электрический щит 37 вместе с блоком питания.

Также периодически очищаются от засоров выходной воздушный грязеуловитель 19 и входной воздушный грязеуловитель 33 холодильной воздушной компрессионной машины.

Технический результат

Предлагаемым изобретением решена задача точной стабилизации значения температуры воздуха внутри рабочей камеры с пищевым продуктом для холодильной установки, содержащей фреоновый агрегат на основе поршневого компрессора, методом плавного регулирования производительности холодильной машины во время стадии хранения продукта. Это осуществлено за счет рационального совместного использования в холодильной установке, оснащенной камерой единовременной загрузки продукции, фреоновой компрессорной и воздушной компрессионной холодильных машин. Первая машина - для осуществления высокоэнергетических процессов термообработки пищевых продуктов (охлаждение и замораживание), вторая машина - для поддержания стабильного значения температуры воздуха внутри рабочей камеры холодильной установки во время хранения продукта в охлажденном или замороженном состоянии независимо от температуры воздуха окружающей среды. В итоге предлагаемым изобретением решена задача создания новой комбинированной холодильной установки на основе воздушной компрессионной холодильной машины, в которой воздух сжимается компрессором винтового типа, у которого КПД зависит от изменения производительности в значительно меньшей степени, чем у воздушных турбокомпрессоров. Установка оснащена устройством гибкого оперативного регулирования производительности холодильной машины с помощью автоматической системы управления с целью точной стабилизации значения температуры воздуха внутри рабочей камеры с продуктом при варьировании температуры окружающего воздуха в широких пределах, в том числе с учетом ее изменений в течение года. Саморегулирующаяся система автоматического управления не требует построения характеристик холодильной установки и предварительной настройки изготовителем устройства, а также задания оператором технологического оборудования параметров регулирования, таких как диапазон допустимого изменения значения температуры ((t_max-t_min), °C) или величина допустимого отклонения значения температуры (Δt, °C).

Непосредственная подача охлажденного воздуха из турбодетандера в рабочую камеру и замкнутый цикл движения хладагента в холодильной воздушной компрессионной машине позволяет охлаждать воздух не теплообменными аппаратами с сопутствующими процессами конденсации водяного пара на их рабочих поверхностях и осушения воздуха, а внутри его собственного объема без указанных побочных эффектов. Это техническое решение позволяет поддерживать практически равновесное значение относительной влажности воздуха над поверхностью обрабатываемого изделия на протяжении всей стадии хранения пищевого продукта, что значительно увеличит качество и снизит (и даже устранит!) усушку продукции. Разработанная система не нуждается в применении дополнительных систем автоматического регулирования параметров воздушной охлаждающей среды внутри рабочей камеры холодильной установки в зависимости от изменений термических и гигроскопических свойств пищевого продукта.

Дополнительно применение в холодильной установке воздушной компрессионной машины позволяет с большей эффективностью использовать естественный холод окружающей среды для охлаждения сжатого хладагента в холодильной установке с целью снижения энергопотребления.

Предлагаемая конструкция комбинированной холодильной установки в перспективе позволяет достичь высокой эффективности в проведении процессов низкотемпературной термообработки и хранения пищевых продуктов и снизить энергетические затраты при достаточной простоте и дешевизне схемы и конструктивных элементов. Это в свою очередь позволит существенно снизить себестоимость предлагаемого технологического оборудования, как для промышленного производства, так и для проведения лабораторных исследований. Создание комбинированных холодильных установок с корпусом рамной конструкции с теплоизоляцией по упрощенной схеме и в малогабаритном лабораторном конструктивном исполнении является очень удобным при проведении научных и инновационных технологических исследований.

Разработанная комбинированная холодильная установка с саморегулирующейся системой автоматического управления предназначается для термообработки и хранения всех видов пищевых продуктов в охлажденном и замороженном состоянии, для которых требуется хранение на протяжении различных сроков, и в первую очередь, для мясного сырья и мясопродуктов. Возможно осуществление разнообразных конструктивных вариантов: как в малогабаритном лабораторном и полупромышленном исполнении - с целью проведения опытных выработок экспериментальной продукции, так и в промышленном исполнении - для внедрения в производственную практику. Ожидается получение образцов продукции после холодильной обработки и хранения улучшенного качества, по сравнению с аналогичными технологиями и устройствами для их осуществления, без общей усушки продукта и признаков пересушки его поверхности, а также без наличия ослизнения и роста плесени на поверхности обрабатываемых изделий. Дополнительно это позволит увеличить продолжительность холодильного хранения пищевых продуктов.

Комбинированная холодильная установка содержит корпус с рабочей камерой, которая снабжена термоэлектрическим датчиком контроля температуры охлаждающего воздуха внутри рабочей камеры, воздушный компрессор первой ступени сжатия, воздушный компрессор второй ступени сжатия, электрический щит для электроснабжения узлов холодильной установки, цифровой измеритель-регулятор температуры, связанный с входом блока управления. Использование данного изобретения позволяет обеспечить высокую надежность, долговечность холодильной установки и снижает расход электроэнергии при ее работе. 1 ил.

Комбинированная холодильная установка с саморегулирующейся системой автоматического управления для термообработки и хранения охлажденных и замороженных пищевых продуктов, включающая в себя: корпус рамной конструкции с теплоизоляцией, верхняя часть которого выполнена в форме вытяжного зонта и который оснащен дверями или одной дверью, обеспечивающими доступ в рабочую камеру, внутри которой смонтированы вешала, или установлены рамы для обрабатываемых изделий, либо смонтированы решетчатые стеллажи для пищевого продукта, и которая снабжена фреоновым пластинчатым воздухоохладителем вместе с вентиляторами для левой части камеры вместе с поддоном для сбора водного конденсата с водоотводящей трубкой, фреоновым пластинчатым воздухоохладителем вместе с вентиляторами для правой части камеры вместе с поддоном для сбора водного конденсата с водоотводящей трубкой, связанными посредством нагнетающей фреоновой магистрали вместе с поворотным распределительным краном и всасывающей фреоновой магистрали вместе с поворотным распределительным краном с фреоновым холодильным агрегатом на основе поршневого компрессора; рабочая камера также снабжена перфорированным воздухораспределительным вытяжным каналом вместе с вытяжным воздуховодом, расположенными в ее верхней части, и перфорированным воздухораспределительным приточным каналом вместе с приточным воздуховодом, расположенными в ее нижней части; вытяжной воздуховод соединен посредством выходного воздушного грязеуловителя с входным патрубком первичного контура воздушного теплообменника-регенератора, выходной патрубок которого в свою очередь соединен посредством воздуховода с входным патрубком воздушного винтового компрессора первой ступени сжатия, снабженного регулировочным золотником первого компрессора; посредством воздуховода выходной патрубок первого компрессора соединен с охладителем сжатого воздуха первой ступени сжатия, оснащенным охлаждающим вентилятором первого охладителя воздуха; посредством воздуховода первый охладитель воздуха соединен с входным патрубком воздушного винтового компрессора второй ступени сжатия, снабженного регулировочным золотником второго компрессора; для ручной регулировки золотника установлен винт с валиком; посредством воздуховода выходной патрубок второго компрессора соединен с охладителем сжатого воздуха второй ступени сжатия, оснащенным охлаждающим вентилятором второго охладителя воздуха; посредством воздуховода второй охладитель воздуха соединен с входным патрубком вторичного контура воздушного теплообменника-регенератора, выходной патрубок которого в свою очередь соединен посредством воздуховода с входным патрубком воздушного турбодетандера радиальной конструкции; рабочие валы воздушных винтовых компрессоров соединены с ведомыми валами редуктора зубчатого цилиндрического, а его ведущий вал соединен с рабочим валом воздушного турбодетандера и одновременно с ротором коллекторного электродвигателя постоянного тока; выходной патрубок воздушного турбодетандера посредством входного воздушного грязеуловителя соединен с приточным воздуховодом вместе с перфорированным воздухораспределительным приточным каналом; рабочая камера снабжена термоэлектрическим датчиком контроля температуры внутри обрабатываемого изделия и термоэлектрическим датчиком контроля температуры охлаждающего воздуха внутри рабочей камеры, которые соединяются посредством шин электрических управляющих сигналов с входом электронного цифрового измерителя-регулятора температуры двухканального; электроснабжение узлов холодильной установки, в том числе измерителя-регулятора температуры, осуществляется от электрического щита; выход электронного цифрового измерителя-регулятора температуры связан с входом блока управления вместе с пультом управления, его выход в свою очередь связан с шинами электрического питания и управления работой агрегатов, приборов и узлов холодильной установки, с помощью которых непосредственно осуществляется функционирование технологического аппарата; привод золотника первого компрессора оснащен электрическим серводвигателем и резистивным датчиком поступательного перемещения привода золотника; холодильная установка дополнительно снабжена игольчатой термопарой, холодный спай игольчатой термопары размещается внутри рабочей камеры, а теплый спай игольчатой термопары - за ее пределами, в контакте с окружающей воздушной средой; также внутри рабочей камеры рядом с холодным спаем игольчатой термопары размещается термометр электрического сопротивления; игольчатая термопара и термометр электрического сопротивления связаны посредством шин электрических управляющих сигналов с входом электронного измерителя температуры воздуха и разности температур воздуха внутри и снаружи рабочей камеры, а его выход связан с входом блока сравнения электронных сигналов, его вход также связан посредством шин электрических управляющих сигналов с клеммами резистивного датчика поступательного перемещения привода золотника первого компрессора, выход блока сравнения в свою очередь связан с входом блока управления вместе с пультом управления; электронный измеритель температуры и блок сравнения снабжены сдвоенным переменным / подстроечным резистором для установки заданного значения температуры воздуха внутри рабочей камеры холодильной установки на стадии хранения продукции.