Холодильная установка Советский патент 1986 года по МПК F25D3/10 

Изобретение относится к холодильной технике, предназначено для проведения испытаний материалов, узлов и агрегатов при криогенных температурах окружающей среды и является усовершенствованием хо- лодильной установки по авт. св. № 1108306,

По основному авт. св. известна холодильная установка, содержащая теплоизолированную камеру, размещенный в нижней ее части испаритель в виде конической емкости, обращенной основанием вверх, при- способление для регулирования уровня жидкого хладагента в испарителе, включающее промежуточную емкость с трубопровода.ми для подвода жидкого хладагента из системы и отвода его к испарителю, подсоединенную к электроприводу для ее вертикального перемещения, установленный в камере температурный датчик, электрически связанный с приводом и размещенный в испарителе поплавок, при этом промежуточная емкость установлена в камере под испарите- лем и содержит расположенный на трубопроводе подвода хладагента запорный клапан,а нонлавок при нахождении промежуточной емкости в крайнем нижнем положении размещен у верщины испарителя и сообщен с промежуточной емкостью посредство.м рычага, один конец которого связан с поплавком, а другой взаимодействует с запорным клапаном.

Целью изобретения является повыщение эксплуатационных свойств путем сокращения продолжительности выхода установки на заданный температурный режим.

Эта цель достигается путем интенсификации жидкого хладагента в испарителе в связи с барботажем через него воздуха, температура которого близка к температуре жидкого хладагента. В связи с интенсивным парообразованием хладагента температура в камере быстрее понижается до температуры, близкой к температуре кипения жидкого хладагента.

На фиг. 1 схематически изображена пред- лагаемая холодильная установка общий видна фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - вентиль расхода воздуха; на фиг. 4 сечение Б - Б на фиг. 3.

Холодильная установка содержит теплоизолированную камеру 1 с дверью 2, уста- новленный в нижней части камеры 1 испаритель в виде конической емкости 3 с цилиндрической обечайкой 4, на уровне нижнего основания которой смонтирован воздущный коллектор 5 с дросселирующими соплами 6, направленными вниз. По внещней поверхности конической емкости 3 испарителя проложен с обеспечением теплового контакта трубопровод 7 подачи воздуха к коллектору 5. По центру конической емкости 3 испарителя установлен поплавок 8, связанный рычагом 9 с запорным клапаном (не показан), размещенным в промежуточной емкости 10, которая установлена с возможно

5

.

g

0

5 с,

0

5

0

стью вертикального перемещения по направ- 11 с помощью ходового винта 12, редуктора 13 и электропривода 14. Трубопровод 7 подачи воздуха сообщен с воздущ- ным вентилем 15 расхода воздуха, причем последний размещен вне камеры 1 и связан посредством вала 16 с редуктором 13 электропривода 14, обеспечиваюп 1.его вертикаль- нос перемещение промежуточной емкости 10.

Воздущный вентиль 15 включает корпус 17, в котором установлены игольчатый клапан 18, выполненный заодно с порщнем 19, пружина 20, концевой выключатель 21 и сильфон 22, исключающий утечку воздуха из внутренней полости воздущного вентиля 15. Е5оздушный вентиль 15 управляется посредством винтового штока 23, который пазами своей головки 24 входит в направляющие 25 стакана 26, выполненного на конце вала 6.

Установка снабжена трубопроводами 27 и 28 для подвода жидкого хладагента из системы через промежуточную емкость 10 к испарителю.

Холодильная установка работает следую- 1ЦИМ образом.

Система управления (не показана), настроенная на заданную температуру, выдает сигнал на привод 14, который через редуктор 13 приводит во вращение ходовой винт 12, по которому происходит поднятие промежуточной емкости 10 вдоль по направляющей 11, и таким образом происходит открытие расположенного в ней запорного клапана для подачи жидкого хладагента, например жидкого азота, в коническую емкость 3 испарителя. Одновременно посредством редуктора 13 приводится во вращение вал 16 со стаканом 26, от которого враш.ение передается на винтовой шток 23, вследствие чего винтовой шток 23 вывинчивается из корпуса 17 воздущного вентиля 15 и освобождает порщень 19 игольчатого клапана 18, который под действием пружины 20 перемещается вслед за винтовым щтоком 23.

Линейные перемещения промежуточной емкости 10 и игольчатого клапана 18 с порщнем 19 подобраны таким образом, что поршень 19 включает концевой выключатель 21 в тот момент, когда промежуточная емкость 10 поднята на высоту, обеспечи- наюи1ую полное заполнение конической емкости 3 испарителя жидким хладагентом.

Концевой выключатель 21 подает электрический сигнал на электропневмоклапан (не показан), открываюи;ий иодачу воздуха к воздушному вентилю 15, которь й своим игольчатым клапаном 18 регулирует расход воздуха через дросселирующие сопла 6 коллектора 5 в зависимости от уровня заполнения цилиндрической обечайки 4 испарителя, определяемого высотой подъема запорного клапана 10. При этом минн.мальный расход воздуха через дросселирую1дие сопла 6 обеспечивается при полном заполнении жидким хладагентом конической емкости 3 испарителя жидким хладагентом, а максималыьный - при полном заполнении цилиндрической обечайки 4 испарителя.

Воздух, подаваемый с заданным расходом воздушным вентилем 15, проходя по трубопроводу 7, проложенному по внешней поверхности конической емкости 3 испарителя, охлаждается, отдавая свое тепло жидкому хладагенту, который начинает интенсивно кипеть, образуя большое количество холодильных паров. Холодный воздух из трубопровода 7 поступает в коллектор 5 и через дросселирующие сопла 6 подается непосредственно в жидкий хладагент. При прохождении через дросселируюш.ие сопла 6 воздух епхе более охлаждается, приобретая температуру, близкую к температуре жидкого хладагента. Благодаря барботажу холодного воздуха через жидкий хладагент интенсивность парообразования увеличивается и в полезном пространстве теплоизолированной камеры 1 температура быстро падает до температуры паров хладагента.

близкой к температуре кипения жидкого хладагента. После выхода на заданный температурный режим система управления выдает команду на опускание запорного клапана в емкости 10 и одновременно уменьшается, а затем прекраш,ается подача воздуха в коллектор 5. Дальнейшее регулирование температуры в полезном пространстве теплоизолированной камеры 1 осуществляется за счет изменения площади поверхности испарения жидкого хладагента в конической емкости 3 испарителя, регулируемой высотой подъема промежуточной емкости 10.

Технико-экономический эффект при внедрении предлагаемого изобретения достигается вследствие уменьшения продолжительности выхода холодильной установки на заданный режим криогенной температуры особенно в случае испытания объектов с большим собственным тепловыделением. Кроме того, предлагаемая холодильная уста- Q новка позволяет достичь температур, близких к температуре хладагента за счет интенсивного барботажа хладагента холодным воздухом.

5

4

фиг. г

ь

19 17

20

id

(pf/.J

ф1/г.4