СПЛИТ-СИСТЕМА Российский патент 2015 года по МПК F24D15/04 

Изобретение относится к технологии преобразования тепловой энергии и может быть использовано при разработке тепловых насосов, холодильников и трансформаторов тепла.

Известно устройство для изменения температуры воздуха помещения, содержащее размещенные в помещении воздушную турбину с входом и выходом, соединенную валом с потребителем мощности, воздушные магистрали высокого и низкого давления, источник воздуха высокого давления с редукционным клапаном и эжектор (см. патент РФ №2365827. Кл. F24D 15/04).

Также известна система отопления помещений, содержащая магистральные трубопроводы охлаждения и обогрева, соединенные с воздушными теплообменниками, вентиль для регулировки давления рабочего реагента (см. патент РФ №2121114, кл. F24D 15/04, A24D 3/18. 1998 - прототип).

Общими недостатками известных устройств являются сложность конструкций и резкое падение давления рабочего реагента за счет изменения агрегатного состояния рабочего реагента при переходе от одного теплообменника (обогревателя) к другому теплообменнику охлаждения через вентиль регулирования давления, что приводит к большим и невосполнимым энергозатратам, приходящихся на компрессор.

Техническим результатом является снижение энергозатрат и упрощение конструкции.

Технический результат достигается тем, что сплит-система, включающая магистральные трубопроводы с воздушными теплообменниками охлаждения и обогрева, вентиль для регулировки давления рабочего реагента, согласно изобретению имеет бинарный компрессор, состоящий из электродвигателя с валом и расположенными на его концах механическими передачами в виде коленвалов, поршневых компрессора и пневмодвигателя с перепускной системой клапанов, при этом поршневые компрессор и пневмодвигатель сообщены между собой посредством механических передач с возможностью работы в противофазном режиме, а перепускная система клапанов выполнена в виде жестко установленного на валу электродвигателя цилиндрического корпуса с расположенными на его поверхности в ряд и по продольной оси перепускными патрубками, один из крайних патрубков сообщен через магистральный трубопровод с воздушным теплообменником обогрева, другой крайний - через вентиль для регулировки давления рабочего реагента и магистральный трубопровод - с воздушным теплообменником охлаждения, а средний патрубок сообщен с полостью цилиндра пневмодвигателя, при этом внутри корпуса на валу электродвигателя с возможностью вращения расположена выполняющая функцию перепускного клапана втулка, которая имеет поперечные пазы, размещенные симметрично и смещенные друг к другу относительно продольной оси втулки с возможностью перепуска рабочего реагента в среднем патрубке для обеспечения работы поршневых компрессора и пневмодвигателя в противофазном режиме.

Новизна заявляемого предложения заключается в том, что за счет наличия бинарного компрессора, выполненного в виде совокупности взаимодействующих между собой поршневых компрессоров и пневмодвигателя и системы перепускных клапанов, обеспечивается сокращение энергозатрат.

По данным научно-технической и патентной литературы не обнаружено техническое решение, аналогичное заявляемому, имеющее технический результат, который ранее не достигался известными средствами, что позволяет судить об изобретательском уровне заявляемого предложения.

Предлагаемая сплит-система работоспособна и может быть использована при разработке агрегатов для охлаждения и обогрева помещений, что соответствует критерию «промышленная применимость».

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на рис. 1 изображена схема сплит-системы; на рис. 2 изображена схема сплит-системы, работающая в противофазном режиме относительно сплит-системы, представленной на рис. 1; на рис. 3 изображено поперечное сечение корпуса с втулкой, вид А-А.

Сплит-система содержит магистральные трубопроводы 1 и 2 с воздушными теплообменниками 3 и 4 охлаждения и обогрева, вентиль 5 для регулировки давления рабочего реагента и бинарный компрессор, который состоит из электродвигателя 6 с валом 7 и расположенными на его концах механическими передачами в виде коленвалов 8 и 9, поршневых компрессора 10 и пневмодвигателя 11 с перепускной системой клапанов. Поршневые компрессор 10 и пневмодвигатель 11 сообщены между собой посредством механических передач - коленвалов 8 и 9 с возможностью работы в противофазном режиме. Перепускная система клапанов выполнена в виде жестко установленного на валу 7 электродвигателя 9 цилиндрического корпуса 12 с расположенными на его поверхности в ряд и по его продольной оси перепускными патрубками 13, 14 и 15. Крайний патрубок 13 через магистральный трубопровод 1 сообщен с воздушным теплообменником 3 обогрева, а другой крайний патрубок 15 через вентиль 5 для регулировки давления рабочего реагента и магистральный трубопровод 2 соединен с воздушным теплообменником 4 охлаждения. Средний патрубок 14 соединен с полостью цилиндра пневмодвигателя 11. Внутри корпуса 12 на валу 7 электродвигателя 6 с возможностью вращения расположена выполняющая функцию перепускного клапана втулка 16, которая имеет поперечные пазы 17 и 18, размещенные симметрично и смещенные друг к другу относительно продольной оси втулки 16 с возможностью обеспечения перепуска рабочего реагента в среднем патрубке 15 для обеспечения работы поршневых компрессора и пневмодвигателя в противофазном режиме.

Сплит-система работает следующим образом.

В поршневой компрессор 10 по магистральному трубопроводу 1 из воздушного теплообменника 3 (испарителя) поступает рабочий реагент - газообразный фреон под низким давлением в 3-5 ат и температурой 10-20°С. Компрессор 10 посредством поршня сжимает фреон до давления 15-25 ат, в результате чего фреон сжижается, выделяя тепло, нагревается до 70-90°С и поступает в другой воздушный теплообменник 4 (конденсатор), из которого под высоким давлением поступает в патрубок 13. В этот момент паз 17 втулки 16 расположен напротив патрубков 13 и 14 (рис. 1), обеспечивая перепуск фреона из патрубка 13 в патрубок 14 за счет пространства, образованного стенкой корпуса и пазом 17, далее фреон поступает в цилиндр пневмодвигателя 11, перемещая его поршень, который через шток и механическую передачу 9 заставляет вращаться втулку 16, перемещая при этом паз 18, и когда он устанавливается напротив патрубков 14 и 15 (рис. 2), то поршень пневмодвигателя 11 за счет энергии механической передачи и сжатого газа движется обратно, вытесняет из его цилиндра фреон, который, остывая, поступает в патрубок 14 и за счет пространства, образованного стенкой корпуса и пазом 18, перепускает фреон в патрубок 15. Далее фреон проходит через вентиль 5 регулировки давления и в газожидкостном состоянии с низким давлением поступает на воздушный теплообменник 3, где начинает закипать и испаряться. В это время поршень компрессора 10, вытеснив фреон, находится в верхнем положении. Когда фреон поступает из магистрального трубопровода 1 в поршневой компрессор 10, то поршень начинает сжимать фреон, и процесс повторяется.

Таким образом, по сравнению с классической сплит-системой предлагаемая значительно сокращает энергозатраты за счет использования бинарного компрессора, так как осуществляется возврат энергии от работы пневмодвигателя через коленвал на поршень компрессора, что позволяет компенсировать затраты энергии на нагнетание рабочего давления в воздушном теплообменнике 4 (конденсатор) и приводит к снижению потребления энергии в 3-4 раза.

Изобретение относится к технологии преобразования тепловой энергии и может быть использовано при разработке тепловых насосов, холодильников и трансформаторов тепла. Сплит-система имеет бинарный компрессор, состоящий из электродвигателя с валом и расположенными на его концах механическими передачами в виде коленвалов, поршневых компрессора и пневмодвигателя с возможностью работы в противофазном режиме и перепускной системой клапанов, которая выполнена в виде установленного на валу электродвигателя цилиндрического корпуса с расположенными на его поверхности в ряд и по продольной оси перепускными патрубками, один из крайних патрубков сообщен с воздушным теплообменником обогрева, другой крайний - с воздушным теплообменником охлаждения, а средний патрубок сообщен с пневмодвигателем, при этом на валу электродвигателя с возможностью вращения расположена втулка, имеющая поперечные пазы, размещенные симметрично относительно продольной оси втулки и смещенные относительно друг друга с возможностью перепуска рабочего реагента для обеспечения работы поршневых компрессора и пневмодвигателя в противофазном режиме. Это позволяет снизить энергозатраты и упростить конструкцию. 3 ил.

Сплит-система, включающая магистральные трубопроводы с воздушными теплообменниками охлаждения и обогрева, вентиль для регулировки давления рабочего реагента, отличающаяся тем, что имеет бинарный компрессор, состоящий из электродвигателя с валом и расположенными на его концах механическими передачами в виде коленвалов, поршневых компрессора и пневмодвигателя с перепускной системой клапанов, при этом поршневые компрессор и пневмодвигатель сообщены между собой посредством механических передач с возможностью работы в противофазном режиме, а перепускная система клапанов выполнена в виде жестко установленного на валу электродвигателя цилиндрического корпуса с расположенными на его поверхности в ряд и по продольной оси перепускными патрубками, один из крайних патрубков сообщен через магистральный трубопровод с воздушным теплообменником обогрева, другой крайний - через вентиль для регулировки давления рабочего реагента и магистральный трубопровод - с воздушным теплообменником охлаждения, а средний патрубок сообщен с полостью цилиндра пневмодвигателя, при этом внутри корпуса на валу электродвигателя с возможностью вращения расположена выполняющая функцию перепускного клапана втулка, которая имеет поперечные пазы, размещенные симметрично и смещенные друг к другу относительно продольной оси втулки с возможностью перепуска рабочего реагента в среднем патрубке для обеспечения работы поршневых компрессора и пневмодвигателя в противофазном режиме.