Пристрій для охолодження повітря

УКРАЇНА (19) UA (11) 84250 (13) C2 (51) МПК (2006) F25B 9/02 B60H 1/00 МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ ДЕРЖАВНИЙ Д ЕПАРТАМЕНТ ІНТЕЛ ЕКТУАЛЬНОЇ ВЛАСНОСТІ ОПИС ДО ПАТЕНТУ НА ВИНАХІД (54) ПРИСТРІЙ ДЛЯ ОХОЛОДЖЕННЯ ПОВІТРЯ 1 2 них сопел Лаваля, трубопровід, що зв'язує порожнини ємності, і систему вакуумування порожнин, який відрізняється тим, що система вакуум ування виконана у вигляді труби з дифузором, усередині якої установлена повітровсмоктуюча крильчатка, вал якої зв'язаний із приводом, встановленим з зовнішнього боку камери охолодження, причому на внутрішній стінці камери, напроти дифузора, співвісно йому розміщено тороїдальний повітровідбивач, при цьому трубопровід, що з'єднує першу і другу порожнини ємності блока сопел Лаваля, додатково оснащено трубопровідним каналом, що зв'язує порожнини ємності з зовнішнім середовищем, і на ньому встановлено датчик виміру концентрації кисню повітря, електрично зв'язаний з клапаном забору повітря навколишнього середовища, на якому розміщений фільтр очищення повітря зовнішнього середовища. Винахід належить до холодильної техніки і призначається, зокрема, для охолодження невеликих приміщень, наприклад, кабін водіїв транспортних засобів у жаркі пори року або інших приміщень для персоналу, що працює в умовах підвищеної температури. Запропоноване технічне рішення може бути використано також для охолодження різних продуктів у побутових і виробничих умовах. Відомий дросельний пристрій замкнутого циклу [1]. Дросельний пристрій включає циліндр подвійної дії, до робочих порожнин якого, через кінцевий холодильник і регенератори, підключений дросельний пристрій. Регенератори розділені на*окремі секції і гідравлічно зв'язані між собою ежекторами подвійної дії, а дросельний пристрій виконаний у вигляді двох окремих дроселів, кожен з яких підключений до останньої секції відповідного регенератора і однієї з камер зсуву ежектора, що з'єднує холодні кінці останніх секцій регенераторів. Недоліки дросельного пристрою замкнутого циклу зв'язані з прийнятим способом одержання холоду, при якому використовують стиснутий газ, що знижує термодинамічну ефективність одержання холоду, оскільки в даному способі необхідно мати теплообмінник для відводу тепла в циклі стиску газу перед його дроселюванням. Крім того, застосування стиснутого газ у підвищує небезпеку експлуатації пристрою. Іншими конструктивними недоліками є низька надійність у зв'язку зі складністю конструкції. Найбільш близьким за технічною суттю і досягаємому результату є пристрій для отримування холоду [2], що включає ємність, розділену перегородкою з утворенням двох порожнин, причому друга порожнина обладнана блоком розширювальних сопел, що зв'язують атмосферу з першою порожниною, при цьому перша і друга порожнини зв'язані між собою трубопроводом і фланцями, установленими на ємності, крім того друга порожнина обладнана додатковим фланцем, на якому встановлений колектор системи вакуум ування, що складається з відкритих з однієї сторони циліндрів і всмоктувальних клапанів, розміщених на проточених каналах в денцях циліндрів і поршнів з кла (19) UA (11) 84250 (13) C2 (21) u200511229 (22) 28.11.2005 (24) 25.09.2008 (46) 25.09.2008, Бюл.№ 18, 2008 р. (72) ІГНАШКІН ІВАН СЕРГІЙОВИЧ, UA, ДЗЮБА АН АТОЛІЙ ПЕТРОВИЧ, U A (73) ДНІПРОПЕТРОВСЬКИЙ НАЦІОН АЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ, UA (56) UA 21019 A, 07.10.1997 SU 1260647 A1, 30.09.1986 SU 682737, 30.08.1979 RU 2030696 C1, 10.03.1995 KR 20040043878, 27.05.2004 GB 708452, 05.05.1954 US 5950436, 14.09.1999 EP 0615872, 21.09.1994 (57) Пристрій для охолодження повітря, що включає ємність, розділену перегородкою з утворенням двох порожнин, оснащену блоком розширюваль 3 84250 панами, встановленими на них з боку відкритих торців циліндрів, причому поршні обладнані тягами, які зв'язані з тихохідним приводом, розміщеним зовні робочої порожнини охолодження. Недоліками цього пристрою є складність виконання кінематичного зв'язку кривошипу приводу, розміщеного зовні і шатунів, що проходять через стінку камери охолодження і зв'язану з поршнями системи вакуумування, що має складні проточні вузли всмоктування і викиду повітря. Крім того герметизація вхідного каналу коливаючогося шатуна являє собою складну задачу забезпечення надійності роботи герметуючого елемента (манжети, сильфона і т. ін.). В основу винаходу поставлена задача підвищення ефективності охолодження повітря шляхом забезпечення надійності роботи пристрою при збереженні простоти конструкції, а також якості охолодженого повітря за вмістом кисню і запиленості. Поставлена задача вирішується тим, що в пристрої для охолодження повітря, що включає ємність, розділену перегородкою з утворенням двох порожнин, оснащену блоком розширювальних сопел Лаваля, трубопровід, що зв'язує порожнини ємності, і систему вакуумування порожнин, новим є те, що система вакуумування виконано у вигляді труби з дифузором, усередині якої установлена повітряновсмоктуюча крильчатка, вал якої зв'язаний із приводом, встановленим з зовнішнього боку камери охолодження, причому на внутрішній стінці камери, навпроти дифузора, соосно йому, розміщено тороїдальний повітрявідбивач, при цьому тр убопровід, що з'єдн ує першу і др угу порожнини ємності блоку сопел Лаваля додатково оснащено трубопровідним каналом, що зв'язує порожнини ємності з зовнішнім середовищем і на ньому встановлено датчик виміру концентрації кисню повітря, електрично зв'язаний з клапаном забору повітря навколишнього середовища, на якому розміщений фільтр очищення повітря зовнішнього середовища. Виконання системи вакуум ування у вигляді труби з дифузором, усередині якої встановлена повітряновсмоктуюча крильчатка, вал якої зв'язаний із приводом, встановленим із зовнішнього боку камери охолодження, створює більш надійну роботу вузла ущільнення в частині герметизації і довговічності його роботи у порівнянні з ущільненням шатуна, прийнятому в прототипі. Заміна складної поршневої групи з циліндрами на повітряновсмоктуючу крильчатку дозволила не тільки спростити конструкцію пристрою, але і підвищити охолоджуючий ефект розширювальних сопел, оскільки усувається виділення тепла, пов'язане з тертям поршнів об стінки циліндрів під дією бічної складової сили, що надходить від шатунів. Наявність дифузора і тороїдального відбивача дозволило забезпечити плавну зміну напрямку потоку охолодженого повітря усередину охолоджуваного приміщення. Наявність додаткового трубопровідного каналу з установкою в ньому датчика виміру концентрації кисню і електрично зв'язаного з ним, клапана забору повітря навколишнього середовища, а також пилоочисного фільтра, дозволило під 4 вищити якість повітря в охолоджуваному приміщенні. Це пов'язано з забезпеченням режиму рециркуляції обсягу охолоджуваного повітря для досягнення необхідної температури охолодження приміщення. Прийнятий режим вимагає закриття кватирок приміщення, для виключення надходження перегрітого, запиленого повітря навколишнього середовища усередину приміщення. Час роботи системи в режимі рециркуляції визначається якістю повітря в приміщенні. Якість повітря визначає датчик концентрації кисню усередині приміщення. При зниженні концентрації кисню в приміщенні включаються клапани забору повітря з навколишнього середовища, при цьому повітря очищається від пилу фільтром. У такому способі забезпечується циклічний повітряобмін у робочому приміщенні. Пристрій для охолодження повітря показан на кресленні. Пристрій містить герметизовану ємність 1, розділена перегородкою 2 з утворенням порожнин 3, 4. Усередині порожнини 3 розміщений блок 5 розширювальних сопел Лаваля. Крім того він містить систему вакуумування, зістиковану з ємністю фланцями 20, у яку входить труба 6 з дифузором 7, повітряновсмоктуюча крильчатка 8, вал 9, повітрявідбивач 10, електропривод 11, встановлений на фланці 12. Внутрішні порожнини ємності зв'язані трубопроводом 13, що має додатковий трубопровідний канал, на якому розміщений датчик 14 виміру концентрації кисню, клапан 15 забору повітря з зовнішнього середовища і фільтр 16 очищення повітря від пилу. Пристрій розміщено усередині охолоджуваної площини 17 теплоізольованого приміщення 18. Крім того денце ємності відділене від стінки приміщення теплоізолюючою прокладкою 19. Працює пристрій таким чином. У герметизованій ємності 1 у її порожнинах 3, 4 створюється розряження. Розрядження забезпечується системою вакуум ування, що включає трубу 6 з дифузором 7, повітряновсмоктуючу крильчатку 8, вал 9, повітрявідбивач 10, електропровід 11, встановлений на фланці 12. Для запуску системи вакуум ування включається електропривод 11. Повітряновсмоктуюча крильчатка 8 відсмоктує повітря з порожнини 3 і, зв'язаної з нею трубопроводом 13, порожнини 4 і направляє його через дифузор 7 до повітрявідбивача 10, тороідальна поверхня якого змінює напрямок потоку всередину приміщення 17 для повторного забору його в режимі рециркуляції загального об'єму повітря приміщення. При роботі системи вакуумування на боці 5 розширювальних сопел Лаваля створюється перепад тиску (AP), при цьому DP = Р атм - Рзал., де Ратм - атмосферний тиск діючий на вході блоку розширювальних сопел. Рзал.- залишковий тиск усередині порожнин 4, 3 (глибина розрядження, забезпечуваний системою вакуум ування). Атмосферне повітря приміщення, що проходить у режимі рециркуляції через блок 5 розширювальних сопел охолоджується за рахунок ефекту Джоуля-Томпсона. Температура охолодження залежить від досягнутого перепаду тиску DP. Чим більше перепад тиску, тим вище ефект охолодження повітря в приміщенні. Охолоджене 5 84250 повітря, що виходить з блоку 5 розширювальних сопел надходить у порожнину 4 і далі через трубопровід 13 виходить у порожнину 3, де обтікає зовнішні теплопровідні стінки блоку 5 розширювальних сопел, у результаті чого, атмосферне повітря, що надходить для охолодження, попередньо охолоджується перед здійсненням циклу адіабатного розширення для одержання холодного повітря. Це сприяє підвищенню ефекту о холодження за способом Джоуля-Томпсона. При досягненні необхідної температури охолодження привід 11 відключається. Повторне вмикання приводу відбувається при припустимій величині прогріву повітря в приміщенні. У такий спосіб цикли вмикання і вимикання приводу відбуваються в межах заданих температур. Охолоджене повітря, що використовується для дихання змінює якісний склад (зменшується кількість кисню і Комп’ютерна в ерстка В. Клюкін 6 підвищується зміст вуглекислого газу). У цьому випадку, автоматично включається клапан 15 забору повітря з навколишнього середовища, при цьому воно за допомогою фільтра 16 очищується від пилу. Вмикання клапана забезпечує датчик 14 виміру концентрації кисню в повітрі. Момент вмикання визначається мінімальною припустимою концентрацією кисню повітря приміщення 17. Запропонована конструкція вирішує поставлену задачу підвищення ефективності одержання охолодженого повітря шляхом поліпшення термодинамічних характеристик приладу, забезпечення більш високої якості повітря для його біологічного використання при збереженні простоти елементів конструкції. Джерела інформації: 1.А.С. №120647, F25B 9/02 оп. 30.09.85р. 2.A.C.U A №21019 A, F25B 9/00 оп. 27.02.98р. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601