Автономное устройство для кондиционирования и подачи воздуха Советский патент 1992 года по МПК F24F5/00 F24F1/02 

Изобретение относится к средствам подачи воздуха, обеспечивающим при этом изменение его температуры и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства, преимущественно при транспортировке и хранении селькохозяй- ственной продукции.

Целью изобретения является повышение экономичности и снижение катальных затрат.

Устройство поясняется чертежами, на которых представлены: блок-схема стационарной установки, предназначенной для использования в сельской местности (фиг. 1), компоновка составных элементов устройства (вид сверху) применительно к использованию на автомобиле (фиг 2); конструкция турбодетандера и вентилятора (фиг. 3); формы лопаток турбодетандера (фи г. 4) и лопастей вентилятора (фиг. 4 и 5): варианты

использования устройства в различных условиях (фиг. 6-11) и графики (фиг. 12) изменения температуры воздуха на входе в устройство, и на выходе из него, а также и графики изменения расхода топлива, мощностей компрессора и турбэдетандера в зависимости от температуры воздуха окружающего устройство.

Автономное устройство для кондиционирования и подачи воздуха состоит (в общем случае) из корпуса 1, двигателя 2, нагнетателя воздуха, выполненного в виде компрессора 3, воздушного теплообменника, помещенного в кожух 4, турбодетандера 5, который является холодильным агрегатом, вентилятора 6, обводной линии турбодетандера, представляющей собой трубопровод 7 и включает в себя по меньшей мере один перфорированный раздающий трубопровод 8.

Полость корпуса 1 устройства (см. фиг. 1) посредством перегородок 9, выполненных с отверстиями 10, разделена на пять сообщающихся между собой отсеков (на чертежах позициями не обозначены). В стенках корпуса 1 для входного патрубка 11 компрессора 3 и для входного патрубка 12 вентилятора б выполнены отверстия, соответственно 13 и 14 в которых установлены средства 15 очистки воздуха (воздушный фильтр, сетка и т.п.).

Двигате/Гь 2 устройства, вал 16 которого посредством муфты 17 соединен с валом 18 компрессора 3, может быть электрическим или внутреннего сгорания. С учетом автономности устройства и его преимущественно использования в сельской местности, а часто и в условиях отсутствия электроэнергии, применение двигателя внутреннего сгорания, доступ воздуха к которому осуществляется по его всасывающей трубе (на чертежах позицией не обозначена), представляется более целесообразным. В этом случае (за основу для создания устройства можно использовать даже двигатель от мотоцикла) устройство оснащается топливным баком 19 и трубопроводом 20, который один из отсеков корпуса 1 (последний по ходу движения в них воздуха) сообщает с поло- стыо.толливного бака, которой должен иметь предохранительный клапан 21 и горловину 22 для его заполнения автотопливом.

У компрессора 3, который аналогично двигателю2, вентилятору 6, турбодет 5чдеру 5 и теплообменнику, расположен в отдельном отсеке корпуса 1, выходной патрубок 23 посредством трубопровода 24, снабженного манометром 23, сообщен с сребренной трубой 26 теплообменника. Кожух 4 теплообменника выполнен полым, а его полость с помощью отверстия 27, выполненного в одной из стенок, сообщена с полостью корпуса 1 и посредством трубопровода 28 - с выходным патрубком 29 вентилятора 6. Второй конец сребренной трубы 26 теплообменника сообщен с обводной линией турбодетандера 5, т.е. с трубопроводом 7, на ее участке между регулировочным (шун- товым) краном 30 и входным патрубком 31 турбодетандера, выходной патрубок 32 которого сообщен с упомянутым трубопроводом 7 на его участке между краном 30 и перфорированным раздающим трубопроводом 8, в непосредственной близости к которому в данном трубопроводе установлен термометр 33.

Турбодетандер 5, корпус которого снабжен сливной трубкой 34, выведенной за пределы корпуса 1. и вентилятор 6 установлены на одной оси а их валы, соответственно 35 и 36, жестко соединены между собой посредством муфты 37.

Для обеспечения удобства в обслуживании устройства в стационарном варианте его конструкции (см. фиг. 1) оно снабжено также блоком управления 38, электрогенератором 39, глушителем 40, установленным на выхлопной трубе (на чертежах позицией

не обозначена) двигателя 2, шнуром 41 запуска стартера двигателя, тросиком 42 управления дросселем двигателя и регулировочным краном 43.

Устройство работает следующим образом.

Запускают двигатель 2, топливо в который поступает из топливного бака 19 по трубопроводу 44, оснащенному регулировочным краном (на чертежах не показан).

Двигатель 2, запуск которого производится с помощью шнура 41 запуска стартера, своим валом 16 через муфту 17 сообщает вращательное движение валу 18 компрессора 3, который через отверстие 13 корпуса 1,

снабженное средством очистки воздуха 15, засасывает атмосферный воздух в свой входной патрубок 11. Компрессор 3 сжимает поступивший в него воздух и по трубопроводу 24 подает его в сребренную трубу 26

теплообменника, а затем по трубопроводу 7 - в турбодетандер 5, в котором воздух адиа- батно расширяется почти до атмосферного давления и охлаждается до заданной температуры. Из турбодетандера 5 воздух по

трубопроводу 7, проходя через регулировочный кран 43, поступает в перфорированные раздаточные трубопроводы 8, а уже из них - в помещение 44 к объекту хранения. В устройстве при соответствующей

регулировке положений кранов 30 и 43 возможен вариант подачи воздуха из теплообменника непосредственно в раздаточные трубопроводы 8, т.е. к объекту хранения.

В турбодетандере5 (см. cjw. 3-5), работа которого обеспечивается воздухом, поступающим в него через входной патрубок 31 статора 4В, воздух расширяется в сопловом аппарате 46 статора и увеличивает свою

скорость до максимально возможной. С этой скоростью воздух из соплового аппарата 46 поступает на лопатки 47 первой ступени скорости рабочего колеса, т.е, ротора 35, и производит работу, заставляя вращаться

вал турбодетандера. После прохождения воздухом лопаток 47 первой ступени скорости он через неподвижные поворотные лопатки 48 статора 45 поступает на лопатки 49 второй ступени скорости ротора 35, пройдя

через которые он из выходного патрубка 32

статора 45 по трубопроводу 7 поступает в раздающие трубопроводы 8.

Для отделения тяжелых металлических и других частиц, которые могут содержаться в воздухе, засасываемом компрессором 4, на роторе 35 турбодетандера 5 установлены радиальные центрофугирующие лопатки 50, обеспечивающие в зоне их расположения возникновения центробежных сил, действующих на воздух. Под действием этих сил тяжелые частицы отбрасываются к наружному контуру статора 45 и попадают в гребенчатый уловитель 51, из которого по сливной трубке 34 выдуваются за пределы корпуса 1.

С валом турбодетандера 5 посредством муфты 37 соединен вал 36 зентилятора б, который через отверстие 14, выполненное в корпусе 1, засасывает атмосферный воздух в своей входной патрубок 12, оснащенный средством 15 очистки воздуха, и подает его по трубопроводу 28 в полость кожуха 4 теплообменника для охлаждения внешней поверхности сребренной трубы 26. Пройдя полость кожуха теплообменника и покинув ее через отверстие 27, этот воздух поступает в полость корпуса 1 и последовательно проходит по отверстиям 10 через все его отсеки, а из последнего из них он по трубопроводу 20 поступает в топливный бак 19 для обеспечения подпора топлива.

Изменение температуры воздуха (см. фиг. 12), поступающего в раздающие трубопроводы, т.е. к объекту хранения, е пределах, например от-11 до+50°С, о величине которой информирует термометр 33, в устройстве может быть осуществлено с помощью регулировки положения кранов 30 и 43,обеспечивающих возможность подачи некоторой части воздуха после его выхода из теплообменника в обход турбодетандера 5. Дросселированием двигателя 2 вышеуказанную температуру воздуха можно изменять в еще больших пределах и достигается это за счет изменения числа оборотов двигателя, соответствующего изменения давления за компрессором 3, о величине которого можно судить по показанию манометра 25, и перепада давления в турбоде- тандере 5.

Большое воздействие на степень охлаждения воздуха турбодетандербм оказывает начальная температура воздуха, поступающего в устройство из окружающей его среды. Так, например, при начальной температуре воздуха равной +15°С наиболее низкая температура на выходе из турбодетандера 5 будет равна -11°С. При начальной температуре наружного воздуха равной 0°С температура воздуха на выходе

из турбодетендера будет равна -24°С, а при начальной емпературе наружного воздуха равной +30°С его температура на выходе из турбодетандера будет составлять 0°С,

. Автоматическое поддержание постоянства заданной температуры охлаждающего воздуха на выходе из турбодетандера 5 производится посредством блока автоматики 38, питание на который поступает от элект0 регенератора 39. Блок автоматики 38 воздействует на дроссельную заслонку карбюратора двигателя 2 таким образом, что при повышении температуры охлаждающего воздуха на выходе из турбодетандера

5 5 больше заданной, двигатель увеличивает число оборотов, в связи с чем давление за компрессором 3 возрастает и увеличивается перепад давления в турбодетандере 5. В случае понижения температуры воздуха на

0 выходе из турбодетандера 5 ниже заданной, блок автоматики 38 уменьшает число оборотов двигателя 2 и в дальнейшем процесс протекает аналогично указанному, но в обратном порядке.

5 Эксплуатация предлагаемого устройства в стационарных условиях может приобретать самые разнообразные формы. При хранении сельскохозяйственной продукции 52 в гуртах (фиг. б) она накрывается тентом

0 53 (брезент, полиэтиленовая пленка), а перфорированные раздающие трубопроводы 8 размещаются под этим тентом. В случае же хранения сельскохозяйственной продукции в каком-либо помещении 44 (фиг. 7) предла5 гаемое устройство, за счет наличия в нем электрогенератора 39, может обеспечить, в зависимости от мощности, питание контрольных электролампочек или осветительных электролампочек 54 этого помещения.

0 При эксплуатации устройства rta автотранспорте сродстве 55 (см. фиг. 8-11) его конструкция может быть несколько видоизменена и упрощена. Это обусловлено тем, что узлов автотранспортного средства,

5 например топливный бак, имеет такое же назначение как некоторые элементы предлагаемого устройства в случае его эксплуатации в стационарных условиях.

При эксплуатации предлагаемого уст0 ройства на автотранспортном средстве оно устанавливается на амортизаторах за кабиной водителя, в которую выводятся элементы управления устройством и средства контроля его работы,

5В зависимости от типа используемого

автотранспортного средства /бортовая машина (фиг. 9 и 10), фургон (фиг. 11) / и технических возможностей его потребителя, раздающие трубопроводы 8 могут быть расположены непосредственно на дне кузова

(фиг. 9), под фальшполом 57 (фиг. 10) или в пространстве 58, созданном (фиг. 11) по всему объему кузова.

При этом, из-за загазованности автотрасс, наиболее целесообразным представляется создание устройства, обеспечивающего (см. фиг. 1 поз. 45) циркуляцию воздуха, т.е. подачу воздуха после его выхода из раздающих трубпроводов к входному патрубку компрессора.

Предлагаемое устройство, потребляющие 1-1,2 килограмма автотоплива в час, может быть применено для удовлетворения разнообразных потребностей как в сельском хозяйстве, так и на производстве и в быту. Оно может быть использовано:

-для частичного охлаждения продукции перед ее погрузкой в транспортное средство;

-для продувки охлажденным воздухом холодильных камер;

-для создания кондиционированной воздушной среды заданных давлений и температур в помещениях местных промышленных, сельскохозяйственных и гражданских обьектов;

-для продувки продукции охлажденным воздухом заданной температуры в помещениях-хранилищах, например зерна, карто.феля, овощей, фруктов, силоса и др.;

-для продувки продукции нагретым воздухом заданной температуры (в зависимости от погодных условий) в автотранспортных средствах, а также для продувки теплиц, сушильных камер, СТОЙЛОВРЧ строений, складских и других помещений;

-для освещения жилых помещений и прилегающей территорий, для энергопитания насосных установок, полевого стана и

для многих других нужд коллективных и индивидуальных хозяйств.

Формула изобретения Автономное устройство для кондиционирования и подачи воздуха, например в помещение хранения сельскохозяйственной продукции, содержащее оборудование, включающее нагнетатель воздуха с приводом от двигателя, теплообменника, заключенный в кожух, и холодильный агрегат, а также Обводную линию последнего, трубопровод подачи воздуха с регулирующими кранами и раздающие трубопроводы, отличающееся тем, что, с целью повышения

экономичности и снижения капитальных затрат, устройство дополнительно содержит корпус, разделенный перегородками на отсеки, в каждом из которых размещен один вид оборудования, вентилятор и средства

очистки воздуха, при этом нагнетатель выполнен в виде компрессора, соединенного с валом двигателя, а холодильный агрегат как турбодетандер, рабочее колесо которого размещено на одном валу с вентилятором,

причем по воздуху, подаваемому в помещение, вход компрессора сообщен с атмосферой или помещением, выход - с входом теплообменника, вход турбодетандера соединен с в 1ходом теплообменника и началом

обводной линии, выход через трубопровод подачи воздуха - с концом обводной линии и раздающими трубопроводами, выполненными перфорированными, а воздух из вентилятора направлен в кожух теплообменника с возможностью дальнейшей вентиляции всех смежных отсеков корпуса, причем на входе воздуха из атмосферы в компрессор и вентилятор расположены средства очистки воздуха.

ф

с:

N

L tnb

Сущность изобретения: корпус разделен перегородками на отсеки, в каждом из к-рых- размещен один вид оборудования, вентилятор и средства очистки воздуха. Нагнетатель выполнен в виде компрессора, соединенного с валом двигателя, холодильный агрегат выполнен как турбодетандер, рабочие колесо к-рого размещено на одном валу с вентилятором. По воздуху, подаваемому в помещение, вход компрессора сообщен с атмосферой или помещением, выхЪд - с входом теплообменника. Вход турбодетандера соединен с выходом теплообменника и началом обводной линии, выход через трубопровод подачи воздуха - с концом обводной линии и раздающими трубопроводами, выполненными перфорированными. Воздух из вентилятора направлен в кожух теплообменника с возможностью дальнейшей вентиляции всех сменных отсеков корпуса. На входе воздуха из атмосферы в компрессор и вентилятор расположены средства очистки воздуха. 12 ил.

//////f/S ft/

O

/// /// /// //-(S / /// /// //S SS/ ///////////////

/VN Ј

f г л r.-

P oTc ic t0 оj-oо ook

оО глООСпО О

°

f x

FF

oo

//-(S / /// /// //S SS/

f г л r.-

j-oо ook

f x

FF

/ ЈT/

LSSSiil

СЪ

3 Do

г°

О

fc

00 1

350

Температура Воздуха за компрессором ок

500

Tptfntfpamupa возЗч/а на Входе . ВтурЗинку Сок

7V7V

SQ

00

А Иг

4,0

3,9 },в 3,7 3,6

5,

л

Л/И

Температура воздуха на &ЫХО- де аз Вентиляторе Јок}

Тат

Температура воздуха на выходе и2 mypSuHKu

7/к

Мощность потре$/1вемая компрессоров Јквт}

nl . I

О твп

Расход man/шВа д8иг.ателем ч$ Мощн0стЬ (пур$инки ц вентиля/па - Per кВт

ISO

27 О

1&/г./2

280

Тгк

Вх

7V7V

Ы

ТнВ°К

290

200