Многофункциональный мобильный стенд и способ его работы Российский патент 2023 года по МПК F25D15/00 G01F1/00 

Изобретение относится к области энергетики, а именно к многофункциональной измерительной технике в качестве имитатора нагрузки для проведения испытаний холодильных установок и источников энергии.

Известно устройство для испытаний при высоких и низких температурах (патент CN 103335909 А, опубл. 02.10.2013), состоящее из камеры для высоких и низких температур, электрического шкафа, электрической системы, системы охлаждения и системы нагрева, внутренняя часть камеры для высоких температур снабжена обогревателем, а внутренняя часть низкотемпературной камеры снабжена системой охлаждения, система отопления и система охлаждения соответственно подключены к электрической системе, при этом высокотемпературный бак снабжен высокотемпературным баком воздуха системы кондиционирования, низкотемпературный бак снабжен системой циркуляции низкотемпературного бака, а система кондиционирования воздуха высокотемпературного бака и система циркуляции низкотемпературного бака соответственно подключены к электрической системе, а корпус высокотемпературного бака, низкотемпературный бак и корпус температурного бака соответственно снабжены трансмиссией с подъемной корзиной, которая может двигаться вверх и вниз.

Известен многофункциональный мобильный стенд и способ его работы (патент РФ 2762902 С1, опубл. 04.02.2021), выбранный в качестве наиболее близкого аналога, включающий машинное отделение, температурную камеру, систему охлаждения, системы контроля температуры в камере и отдельных узлов многофункционального мобильного стенда, связанные с внешним управляющим компьютером, при этом основой многофункционального мобильного стенда для температурных испытаний является транспортировочный контейнер, разделенный на машинное отделение и температурную камеру, при этом температурная камера представляет собой полностью теплоизолированный контур, доступ в температурную камеру осуществляется через герметизируемую дверь, теплоизолированную и уплотненную по всему периметру, система охлаждения выполнена по схеме с прямым расширением.

К недостаткам представленных аналогов можно отнести большую массу стендов вследствие чего снижается его мобильность и повышается трудоемкость при транспортировке, а также относительно невысокую точность полученных в ходе испытаний данных.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является устранение указанных недостатков.

Технический результат заключается в снижении массы испытательного стенда и повышении точности полученных в ходе испытаний данных. Технический результат достигается мобильным стендом, состоящий из транспортной платформы (2) с установленными на ней колоннами-емкостями (3), снабженными электрическими нагревательными элементами (5), внутренние объемы колонн-емкостей (3) последовательно соединены гидравлическими трубопроводами (4), между выходом (9) из последней по потоку колонны-емкости (3) и входом источника (23) рабочего тела установлены датчик (12) измерения расхода жидкости и датчик (14) температуры, также между выходом из источника (23) рабочего тела и входом (8) первой по потоку колонны-емкости (3) установлен второй датчик (13) температуры, кроме того каждый электрический нагревательный элемент (5) подключен к источнику (16) электрической энергии параллельно через по меньшей мере один датчик (17) измерения электрической мощности, каждый из упомянутых датчиков (12, 13, 14, 17) соединены с блоком (19) управления, выполненным с возможностью включения каждого из электрических нагревательных элементов (5).

Внутренние объемы колонн-емкостей (3) последовательно соединены гидравлическими трубопроводами (4) таким образом, что входы (7) в каждой колонне-емкости (3) расположены в нижней части, а выходы (6) - в верхней части, при этом колонны-емкости (3) и трубопроводы (4) имеют теплоизоляцию от внешней среды.

Вход (8) первой и выход (9) последней по потоку колонн-емкостей (3) снабжены запорными элементами (10, 11).

Источником (23) рабочего тела является холодильная машина, а источником (16) электрической энергии является электрогенерирующая установка.

Блок (19) управления дополнительно выполнен с возможностью отсчета времени и расчета электрической мощности электрогенерирующей установки (16) и/или холодопроизводительность холодильной машины (23) по показаниям датчиков расхода жидкости (12), температуры (13, 14) и времени, определенному блоком (19) управления, при этом блок (19) управления выполнен с возможностью отображения на экране полученных от всех датчиков (12, 13, 14, 17) и рассчитанных данных, а также их хранение в долгосрочной памяти.

Блок (19) управления также выполнен с возможностью включения каждого из электрических нагревательных элементов (5) управлением выключателями (15), установленными перед каждым электрическим нагревательным элементом (5).

Технический результат также достигается способом работы мобильного стенда, заключающимся в том, что вход (8) первой по потоку и выход (9) последней по потоку колонны-емкости (3) соединяют с источником (23) рабочего тела, а также подключают источник (16) электрической энергии, нагрузку на которые (16 и 23) регулируют включением нагревателей (5), которые охлаждают рабочим телом, поступающим от источника (23) рабочего тела, при этом блок (19) управления определяет электрическую мощность источника электрической энергии и/или количество теплоты в единицу времени, отнимаемое от рабочего тела, поступающего от источника (23) рабочего тела.

Электрическую мощность источника электрической энергии определяют блоком (19) управления по сигналам с датчика (17) измерения электрической мощности или рассчитывают по сигналам датчиков расхода жидкости (12), датчиков (13, 14) температуры и времени, определенному блоком (19) управления.

Количество теплоты в единицу времени, отнимаемое от рабочего тела, поступающего от источника (23) рабочего тела, определяют блоком (19) управления по сигналам датчиков расхода жидкости (12), датчиков (13, 14) температуры, датчика (17) измерения электрической мощности и времени, определенному блоком (19) управления.

На представленной фиг. 1 показана схема подключения источника рабочего тела к многофункциональному мобильному стенду;

на фиг. 2 показана схема мобильного стенда;

на фиг. 3 общий вид мобильного стенда.

На представленных фигурах обозначены следующие элементы.

1 - мобильный стенд;

2 - платформа транспортная;

3 - колонна-емкость;

4 - трубопровод гидравлический;

5 - элемент нагревательный;

6 - выход из колонны-емкости;

7 - вход в колонну-емкость;

8 - вход жидкости в мобильный стенд (1);

9 - выход жидкости из мобильного стенда (1);

10, 11 - запорные элементы;

12 - датчик измерения расхода жидкости (расходомер);

13, 14 - датчики температуры;

15 - выключатели;

16 - источник электрической энергии (электрогенерирующая установка);

17 - датчик измерения электрической мощности;

18 - разъем электрический;

19 - блок управления (БУ);

20 - линии электрические управления выключателями 15;

21 - линии сигнальные, получения БУ 19 сигналов от датчиков 12-14, 17;

22 - устройство измерения времени;

23 - источник рабочего тела (холодильная машина).

Мобильный стенд (1) состоит из транспортной платформы (2), снабженной колесами, с установленными на ней колоннами-емкостями (3), снабженными электрическими нагревательными элементами (5), внутренние объемы колонн-емкостей (3) последовательно соединены гидравлическими трубопроводами (4), что позволяет снизить массу испытательного стенда и повысить точность полученных в ходе испытаний данных за счет последовательного соединения колонн-емкостей (3). На выходе (9) из последней по потоку колонны-емкости (3) перед входом источника (23) рабочего тела установлены датчик (12) измерения расхода жидкости и датчик (14) температуры, также после выхода из источника (23) рабочего тела на входе (8) первой по потоку колонны-емкости (3) установлен второй датчик (13) температуры, что позволяет снизить массу испытательного стенда и повысить точность полученных в ходе испытаний данных. Кроме того каждый электрический нагревательный элемент (5) подключен к источнику (16) электрической энергии параллельно через по меньшей мере один датчик (17) измерения электрической мощности, что позволяет снизить массу испытательного стенда и повысить точность полученных в ходе испытаний данных. Каждый из упомянутых датчиков (12, 13, 14, 17) соединены с блоком (19) управления, выполненным с возможностью включения каждого из электрических нагревательных элементов (5), что позволяет повысить точность полученных в ходе испытаний данных за счет ступенчатого изменения нагрузки.

Внутренние объемы колонн-емкостей (3) последовательно соединены гидравлическими трубопроводами (4) таким образом, что входы (7) в каждой колонне-емкости (3) расположены в нижней части, а выходы (6) - в верхней части, при этом колонны-емкости (3) и трубопроводы (4) имеют теплоизоляцию от внешней среды, что дополнительно позволяет снизить массу испытательного стенда и повысить точность полученных в ходе испытаний данных, за счет снижения потерь тепла в окружающую среду.

Вход (8) первой и выход (9) последней по потоку колонн-емкостей (3) снабжены запорными элементами (10, 11), что обеспечивает снижение вероятности появления воздушных пузырей и как следствие обеспечивает повышение точности полученных в ходе испытаний данных.

Источником (23) рабочего тела является холодильная машина, при этом рабочим телом является тосол, либо источником (23) рабочего тела может являться любая установка подачи воды, например, из системы городского водоснабжения, а источником (16) электрической энергии может являться электрогенерирующая установка, электрическая сеть или блок аккумуляторов, что дополнительно позволяет снизить массу испытательного стенда и повысить точность полученных в ходе испытаний данных.

Блок (19) управления дополнительно выполнен с возможностью определения времени и расчета электрической мощности электрогенерирующей установки (16) и/или холодопроизводительность холодильной машины (23) по показаниям датчиков расхода жидкости (12), температуры (13, 14) и определенному времени, что дополнительно позволяет снизить массу испытательного стенда и повысить точность полученных в ходе испытаний данных. При этом блок (19) управления выполнен с возможностью отображения на экране полученных от всех датчиков (12, 13, 14, 17) и рассчитанных данных, а также их хранение в долгосрочной памяти.

Блок (19) управления также выполнен с возможностью включения каждого из электрических нагревательных элементов (5) управлением выключателями (15), установленными перед каждым электрическим нагревательным элементом (5), что дополнительно позволяет снизить массу испытательного стенда и повысить точность полученных в ходе испытаний данных.

Управление выключателями (15) осуществляются от блока управления (19) через электрические линии (20). По электрическим линиям (21) в блок управления (19) поступают сигналы от датчиков (12), (13), (14), (17).

Стенд работает следующим образом.

Мобильный стенд (1) с транспортной платформой (2) перемещают к испытуемому объекту и соединяют с источником (23) рабочего тела, открывают запорные элементы (10, 11), а также подключают источник (16) электрической энергии через электрический разъем (18).

Для режима испытания источника (23) рабочего тела, которым может являться, например, холодильная машина (23), она подключается к мобильному стенду (1) через патрубки внешнего соединения с запорными элементами (10, 11), которые могут являться любыми запорными элементами, например, задвижками, шаровыми кранами и тому подобное, что позволяет снизить массу испытательного стенда и повысить точность полученных в ходе испытаний данных. Рабочее тело, которым может являться любая жидкость, например, тосол, вода, подается последовательно через все колонны-емкости (3) стенда (1), например, насосом холодильной машины (23) или за счет сил гравитации, что позволяет снизить массу испытательного стенда и повысить точность полученных в ходе испытаний данных. Подогрев рабочего тела в мобильном стенде (1) осуществляется при включении блоком (19) управления нагревательных элементов (5) через выключатели (15) к источнику (16) электрической энергии. Величина нагрузки регулируется количеством подключаемых нагревательных элементов (5), а количество теплоты в единицу времени, отнимаемое от рабочего тела, то есть холодопроизводительность холодильной машины (23) рассчитывается блоком (19) управления по показаниям датчика (12) измерения расхода жидкости, датчиков (13, 14) температуры, датчика (17) измерения электрической мощности и времени, с учетом потерь тепла в окружающую среду (например, по известным зависимостям https://piterholod.ru/raschet-podbor-chillera.html и/или http://alvo.ru/teplotekhnika/raschet-teplovoy-moshchnosti.html), что позволяет снизить массу испытательного стенда и повысить точность полученных в ходе испытаний данных.

Для режима испытания источника (16) электрической энергии, которым может быть, например, электрогенерирующая установка, электрическая сеть или блок аккумуляторов, аналогично описанному выше режиму регулируют нагрузку на источник (16) электрической энергии за счет подключения различного количества нагревательных элементов (5) мобильного стенда (1), что позволяет снизить массу испытательного стенда и повысить точность полученных в ходе испытаний данных. При этом нагревательные элементы (5) охлаждаются рабочим телом, поступающим от источника (23) рабочего тела, которым может быть, например, тосол или вода. Рабочее тело подается в колонны-емкости (3) через вход (8) и выводится из мобильного стенда (1) через выход (9). Электрическая мощность источника (16) электрической энергии измеряется датчиком (17) электрической мощности и/или рассчитывается по сигналам с датчика расхода жидкости (12), датчиков (13, 14) температуры и времени (например, по известным зависимостям https://termatic.ru/stati/raschet-moshchnosti-elektricheskogo-nagrevatelya.html).

Кроме того, мобильный стенд (1) позволяет проводить одновременное испытание как источника (23) рабочего тела, так и источника (16) электрической энергии, что позволяет снизить массу испытательного стенда и повысить точность полученных в ходе испытаний данных.

Изобретение относится к области энергетики, а именно к многофункциональной измерительной технике в качестве имитатора нагрузки для проведения испытаний холодильных установок и источников энергии. Мобильный стенд состоит из транспортной платформы с установленными на ней колоннами-емкостями (3), снабженными электрическими нагревательными элементами (5). Внутренние объемы колонн-емкостей (3) последовательно соединены гидравлическими трубопроводами (4), между выходом (9) из последней по потоку колонны-емкости (3) и входом источника (23) рабочего тела установлены датчик (12) измерения расхода жидкости и датчик (14) температуры. Также между выходом из источника (23) рабочего тела и входом (8) первой по потоку колонны-емкости (3) установлен второй датчик (13) температуры. Каждый электрический нагревательный элемент (5) подключен к источнику (16) электрической энергии параллельно через по меньшей мере один датчик (17) измерения электрической мощности, каждый из упомянутых датчиков (12, 13, 14, 17) соединен с блоком (19) управления, выполненным с возможностью включения каждого из электрических нагревательных элементов (5). Также раскрыт способ работы мобильного стенда. Обеспечивается снижение массы испытательного стенда и повышение точности полученных в ходе испытания данных. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Мобильный стенд, состоящий из транспортной платформы (2) с установленными на ней колоннами-емкостями (3), снабженными электрическими нагревательными элементами (5), внутренние объемы колонн-емкостей (3) последовательно соединены гидравлическими трубопроводами (4), между выходом (9) из последней по потоку колонны-емкости (3) и входом источника (23) рабочего тела установлены датчик (12) измерения расхода жидкости и датчик (14) температуры, также между выходом из источника (23) рабочего тела и входом (8) первой по потоку колонны-емкости (3) установлен второй датчик (13) температуры, кроме того, каждый электрический нагревательный элемент (5) подключен к источнику (16) электрической энергии параллельно через по меньшей мере один датчик (17) измерения электрической мощности, каждый из упомянутых датчиков (12, 13, 14, 17) соединен с блоком (19) управления, выполненным с возможностью включения каждого из электрических нагревательных элементов (5).

2. Стенд по п. 1, отличающийся тем, что внутренние объемы колонн-емкостей (3) последовательно соединены гидравлическими трубопроводами (4) таким образом, что входы (7) в каждой колонне-емкости (3) расположены в нижней части, а выходы (6) - в верхней части, при этом колонны-емкости (3) и трубопроводы (4) имеют теплоизоляцию от внешней среды.

3. Стенд по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что вход (8) первой и выход (9) последней по потоку колонн-емкостей (3) снабжены запорными элементами (10, 11).

4. Стенд по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что источником (23) рабочего тела является холодильная машина, а источником (16) электрической энергии является электрогенерирующая установка.

5. Стенд по п. 4, отличающийся тем, что блок (19) управления дополнительно выполнен с возможностью отсчета времени и расчета электрической мощности электрогенерирующей установки (16) и/или холодопроизводительность холодильной машины (23) по показаниям датчиков расхода жидкости (12), температуры (13, 14) и времени, определенному блоком (19) управления, при этом блок (19) управления выполнен с возможностью отображения на экране полученных от всех датчиков (12, 13, 14, 17) и рассчитанных данных, а также их хранение в долгосрочной памяти.

6. Стенд по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что блок (19) управления также выполнен с возможностью включения каждого из электрических нагревательных элементов (5) управлением выключателями (15), установленными перед каждым электрическим нагревательным элементом (5).

7. Способ работы мобильного стенда по любому из предыдущих пунктов, заключающийся в том, что вход (8) первой по потоку и выход (9) последней по потоку колонны-емкости (3) соединяют с источником (23) рабочего тела, а также подключают источник (16) электрической энергии, нагрузку на которые (16 и 23) регулируют включением нагревателей (5), которые охлаждают рабочим телом, поступающим от источника (23) рабочего тела, при этом блок (19) управления определяет электрическую мощность источника электрической энергии и/или количество теплоты в единицу времени, отнимаемое от рабочего тела, поступающего от источника (23) рабочего тела.

8. Способ по п. 7, отличающийся тем, что электрическую мощность источника электрической энергии определяют блоком (19) управления по сигналам с датчика (17) измерения электрической мощности или рассчитывают по сигналам датчиков расхода жидкости (12), датчиков (13, 14) температуры и времени, определенному блоком (19) управления.

9. Способ по п. 7 или 8, отличающийся тем, что количество теплоты в единицу времени, отнимаемое от рабочего тела, поступающего от источника (23) рабочего тела, определяют блоком (19) управления по сигналам датчиков расхода жидкости (12), датчиков (13, 14) температуры, датчика (17) измерения электрической мощности и времени, определенному блоком (19) управления.