Автономний крановий кондиціонер

1 Автономний крановий кондиціонер, що містить випарник, компресор, конденсатор, регулюючий вентиль, розташовані в циркуляційному контурі холодоагенту парокомпресійної машини, датчики температури й акумулятор холоду, який відрізняється тим, що випарник холодильної машини розташований усередині акумулятора холоду з холодоакумулюючою речовиною, зв'язаною з охолоджуваним середовищем через повітроохолоджувач, виконаний у вигляді теплової труби (термосифона), конденсаторна секція якого розташована в акумуляторі холоду, а випарна секція - у каналі охолоджуваного середовища 2 Кондиціонер за п 1, який відрізняється тим, що акумулятор холоду виконаний у вигляді термоізольованого бака, заповненого холодоакумулюючою рідкою речовиною, а датчик температури холодоакумулюючої речовини зв'язаний з компресором холодильної машини й вентилятором постачання охолоджуваного середовища до кабіни крана 3 Кондиціонер за п 1, який відрізняється тим, що датчик температури, встановлений на вході охолодного середовища в конденсатор, зв язаний з компресором холодильної машини, зблокованим з вентилятором конденсатора Корисна модель відноситься до машинобудування, переважно до техніки кондицюнування і вентиляції повітря і може бути використаний в якості автономного кранового кондиціонера, що працює в умовах підвищеної температури навколишнього середовища (повітря), наприклад, у гарячих цехах підприємств металургійної, хімічної й інших галузей промисловості Мета корисної моделі - підвищення надійності й енергетичної ефективності роботи кондиціонера в умовах високих температур навколишнього середовища Відомий автономний кондиціонер повітря по авторському свідоцтву СРСР №1366803, опублікованому в офіційному бюлетені СРСР №2 від 15 01 88р , МПК4 F24F5/00, що містить вентиляційні камери випарника і конденсатора холодильної камери і зв'язаний з ними циркуляційний контур холодоагенту, причому камера випарника з'єднана вхідними патрубками з приміщенням, що обслуговується, і атмосферою, вихідним патрубком - із приміщенням, а камера конденсатора підключена вхідним і вихідним патрубками до приміщення, обладнаний поворотним теплообмінником, виконаним з теплових труб з випарною ділянкою, що періодично перекриває вхідний патрубок камери конденсатора, конденсаторною ділянкою, що має герметичний кожух, заповнений легкоплавкою акумулюючою речовиною Камера конденсатора має з'єднаний із приміщенням додат ковий вхідний патрубок, що перекривається періодично випарною ділянкою, чи герметичним кожухом Поворотний теплообмінник обладнаний приводом, а циркуляційний контур - датчиком тиску, що встановлений перед конденсатором та підключений до приводу Спільними суттєвими ознаками, є те що кондиціонер містить випарник, компресор, конденсатор, розташовані у циркуляційному контурі, теплообмінник у вигляді теплової труби з акумулюючою речовиною Чинники, що перешкоджають одержанню очікуваного технічного результату при використанні відомого кондиціонера в умовах підвищеної температури навколишнього повітря, є - підвищена складність конструкції, так як поворотний теплообмінник повинен бути забезпечений, як приводним механізмом так і складною системою управління з комплектом датчиків, до того ж на поворотних теплових трубах відсутня можливість розташувати хладоакумулятор з достатнім запасом холоДУ, - необхідність роботи холодильної машини по безперервному у часі холодильному циклу незалежно від зміни температури оточуючого конденсатор повітря, що в умовах підвищеної температури навколишнього середовища призводить до скорішого зносу робочих вузлів холодильної машини та зниженню надійності м роботи, - підвищення, через короткий час, температури со о> 7111 конденсації парів холодоагенту в конденсаторі та як наслідок - зменшення холодопродуктивності та збільшення споживаної компресором потужності, тобто зниження енергетичної ефективності роботи кондиціонера, при роботі в умовах високої температури навколишнього повітря З урахуванням прогресу і використання в даний час нових технологій в області теплопередачі, необхідності створення більш досконалого устаткування для кондицюнування повітря кабін машиністів вантажних кранів, що працюють в умовах високих температур навколишнього повітря, і виходячи з жорстких вимог до охорони праці робітників на підприємствах з гарячими умовами виробництва, кондиціонер по авторському свідоцтву СРСР №1339357, що було опубліковано у офіційному бюлетені СРСР №35 за 1987р, як найбільш близький по сукупності ознак, обраний як аналог заявленого рішення на автономний крановий кондиціонер Відомий крановий кондиціонер по авторському свідоцтву СРСР №1339357 містить випарник, компресор, конденсатор парокомпресійної холодильної машини і тепловий акумулятор, послідовно розташовані в циркуляційному контурі холодоагенту, що має на вході випарника регулюючий вентиль, при цьому конденсатор виконаний у вигляді двох, паралельно підключених до циркуляційного контуру секцій, кожна з яких розташована в каналі охолодного середовища, а випарник у приточному каналі охолоджуваного повітря, що подається до кабіни крана Тепловий акумулятор виконаний у вигляді теплообмінника, розташованого у резервуарі з теплоакумулюючою речовиною Одна із секцій конденсатора зроблена регульованою і обладнана обвідним каналом, теплообмінник теплового акумулятора встановлений в останньому та підключений до контуру циркуляцм холодоагента за допомогою додаткових регулюючих вентилів, а на вході охолодного середовища поперед регульованої секції конденсатора встановлений датчик температури, пов'язаний з додатковими регулюючими вентилями Чинники, що перешкоджають одержанню очікуваного технічного результату при використанні відомого кондиціонера в умовах підвищеної температури навколишнього повітря, є - необхідність роботи холодильної машини по безперервному у часі холодильному циклу незалежно від зміни температури оточуючого конденсатор повітря, що в умовах підвищеної температури навколишнього середовища призводить до скорішого зносу робочих вузлів холодильної машини та зниженню надійності її роботи, - підвищення температури конденсації парів холодоагенту в конденсаторі та як наслідок - зменшення холодопродуктивності та збільшення споживаної компресором енергії, тобто зниження енергетичної ефективності роботи кондиціонера в умовах підвищеної температури навколишнього середовища До основи запропонованої корисної моделі покладена задача - усунути зазначені недоліки відомого кондиціонера й створити крановий кондиціонер, довговічний, надійний та економічний при експлуатації в умовах підвищеної температури навколишнього середовища (повітря) Задача вирішується завдяки тому, що запропонована конструкція кранового кондиціонера містить випарник, компресор, конденсатор парокомпресійної холодильної машини, послідовно розташовані в циркуляційному контурі холодоагенту, що має на вході випарника регулюючий вентиль, при цьому випарник холодильної машини розташований в середині бака з хладоакумулюючою речовиною, пов'язаною з охолоджуваним середовищем через повітроохолоджувач, виконаний у вигляді теплової труби (термосифона), випарна секція якого розташована у каналі охолоджуваного середовища, а конденсаторна секція - у баці з хладоакумулюючою речовиною Акумулятор холоду виконаний у вигляді термоізольованого бака, заповненого хладоакумулюючою рідкою речовиною, а датчик температури хладоакумулюючої речовини, пов'язаний з компресором холодильної машини й вентилятором постачання охолоджуваного середовища до кабіни крана. Датчик температури, встановлений на вході охолодного середовища в конденсатор, пов'язаний з компресором холодильної машини, зблокованим з вентЭивнгарвИЁ/шовиетееттараознаками є, те що крановий кондиціонер містить випарник, компресор, конденсатор, регулюючий вентиль, розташовані в циркуляційному контурі холодоагенту парокомпресійної машини, датчики температури й акумулятор холоду Суттєвими відрізняльними ознаками є те, що запропонований кондиціонер містить акумулятор холоду, виконаний у вигляді термоізольованого бака, заповненого хладоакумулюючою речовиною, в середині бака розташований випарник холодильної машини і конденсаторна секція повітроохолоджувача охолоджуваного середовища, виконаного у вигляді теплової труби (термосифона). Випарна секція повітроохолоджувача розташована у каналі подання охолоджуваного середовища (повітря) до кабіни крана Акумулятор холоду виконаний у вигляді термоізольованого бака, заповненого хладоакумулюючою рідкою речовиною, а датчик температури хладоакумулюючої речовини, пов'язаний з компресором холодильної машини й вентилятором постачання охолоджуваного середовища до кабіни крана Датчик температури, встановлений на вході охолодного середовища в конденсатор, пов'язаний з компресором холодильної машини, зблокованим з вентилятором конденсатора Ознаками суттєвими у всіх випадках є те, що випарникхолодильної машини розташований у середині акумулятора холоду з хладоакумулюючою речовиною, пов'язаною з охолоджуваним середовищем через повітроохолоджувач, виконаний у вигляді теплової труби (термосифона), конденсаторна секція якого розташована в акумуляторі холоду, а випарна секція - у каналі охолоджуваного середовища. Ознаками суттєвими в окремих випадках є те, що акумулятор холоду виконаний у вигляді термоізольованого бака, заповненого хладоакумулюючою рідкою речовиною, а датчик температури хладоакумулюючої речовини, пов'язаний з компресором холодильної машини й вентилятором постачання охолоджуваного середовища до кабіни крана Датчик температури, встановлений на вході охолодного середовища в конденсатор, пов'язаний з компресором холодильної машини, зблокованим з вентилятором конденсатора Таким чином, завдяки тому, що передання тепла вщ охолоджуваного середовища до хладоакумулю 7111 ючої речовини відбувається у випарній секції повітроохолоджувача за рахунок випару робочої речовини теплової труби та наступної її конденсації в конденсаторній секції, розташованій у середині акумулятора холоду, де температура хладоакумулюючої речовини, підтримується періодично працюючою холодильною машиною, яка більш низька відносно до температури охолоджуваного середовища. А передання тепла від хладоакумулюючої речовини до холодоагенту циркуляційного контуру холодильної машини здійснюється шляхом теплопередачі через поверхню випарника холодильної машини, розташованого у баці акумулятора холоду. Температура хладоакумулюючої речовини у акумуляторі холоду підтримується на рівні температури випару холодоагенту у випарнику холодильної машини при здійсненні останньою холодильного циклу. Забезпечується можливість роботи холодильного контуру кондиціонера тільки при оптимальних температурних режимах з номінальною холодопродуктивністю і енергетичною ефективністю, а в умовах підвищеної температури, на охолоджуване середовище витрачається холод з хладоакумулятора, а холодильна машина по сигналам датчиків відключається і зберігає свій моторесурс. Сутність корисної моделі пояснюється кресленням, на якому зображена принципова схема автономного кранового кондиціонера. Кондиціонер містить випарник 1, компресор 2, конденсатор 3, вентиль 4, послідовно розташовані в циркуляційному контурі 5 холодоагенту холодильної машини. Випарник 1 холодильної машини розташований в середині акумулятора холоду, виконаного у вигляді термоізольованого бака 6, заповненого хладоакумулюючою речовиною 7. Повітроохолоджувач 8 кондиціонера виконаний у вигляді теплової труби (термосифона), випарна секція 9 якого розташована у каналі 10 подачі охолоджуваного середовища (повітря) у кабіну після фільтра очищення повітря 11 від пилу, а конденсаторна секція 12 - в середині бака 6. Фільтр очищення 11, випарна секція 9 повітроохолоджувача 8 і вентилятор 13 послідовно розташовані у каналі 10 подання охолоджуваного середовища - рециркуляційного повітря (РП) або суміші його із зовнішнім повітрям (ЗП), для забезпечення тепловологої обробки (охолодження та осушення) й подання повітря до кабіни машиніста крана. Вентилятор 14 конденсатора 3 має блокуючий зв'язок з компресором 2 холодильної машини, на вході охолодного середовища у конденсатор 3 встановлений датчик температури 15, а в середині бака 6, акумулюючого холод, розташований датчик температури хладоакумулюючої речовини 16. Датчик температури 15 має функціональний зв'язок з компресором 2, а датчик 16 - з компресором 2 і вентилятором 13. Кондиціонер працює таким чином. При роботі конденсатора 3 в умовах температури оточуючого повітря, не перевищуючого межового значення, наприклад, 60°С, компресор 2 по циркуляційному контуру 5 нагнітає пари холодоагенту в конденсатор 3, у якому теплота конденсації передається потокові охолодного середовища (у даному випадку оточуючому повітрю), що продувається через конденсатор 3 вентилятором 14. Температура охолодного середовища контролюється датчиком темпера тури 15, встановленим на вході оточуючого повітря в конденсатор 3 і пов'язаним із компресором 2 холодильної машини. Після конденсатора 3 рідкий холодоагент по циркуляційному контуру 5 через регулюючий вентиль 4 надходить у випарник 1, розташований посередині бака 6, заповненого хладоакумулюючою речовиною 7. У випарнику 1 холодоагент кипить, відбираючи теплоту кипіння (паротворення) від хладоакумулюючої речовини 7, температура якої знижується аж до температури випару холодоагенту у випарнику 1. Пари холодоагенту відбираються з випарника 1 компресором 2 й подаються до конденсатору 3 по циркуляційному контуру 5, далі холодильний цикл парокомпресійної холодильної машини повторюється. При досягненні нижнього рівня температури (наприклад - 0°С) хладоакумулюючою речовиною за сигналом датчика температури 16, встановленого в середині бака 6, компресор 2 та зблокований з ним вентилятор 14 конденсатора 3 вимикаються, а вентилятор 13 подання охолодженого повітря до кабіни крана вступає до роботи. Охолодження РП або суміші РП і ЗП здійснюється у випарній секції 9 повітроохолоджувача 8, виконаного у вигляді теплової труби. Випарна секція 9 розташована після фільтра очищення 11 у каналі 10 подачі охолоджуваного повітря в кабіну крана (не показана), а конденсаторна секція 12 повітроохолоджувача 8 розташована в баці 6 із хладоакумулюючою речовиною 7. У випарній секції 9 повітроохолоджувача 8 робоча речовина (спирт, вода, хладон і т.п.) теплової труби кипить, відбираючи теплоту паротворення від охолоджуваного середовища (повітря), а пари її (по внутрішнім каналам труб) надходять до конденсаторної секції 12 й там конденсуються, віддаючи теплоту конденсації хладоакумулюючий речовині 7, температура якої підвищується. При досягненні температури хладоакумулюючою речовиною 7 заданого верхнього значення, наприклад, на 5°С вище нижнього заданого значення температури хладоакумулюючої речовини, за сигналом датчика 16 температури хладоакумулюючої речовини до роботи вступає компресор 2 холодильної машини та вентилятор 14 конденсатора 3. Холодильний цикл холодильної машини знову здійснюється згідно з вищевикладеним принципом, у результаті чого температура хладоакумулюючої речовини знижується. Охолоджуване повітря після тепловологої обробки (охолодження й осушення) у випарній секції 9 повітроохолоджувача 8 вентилятором 13 постачається по каналу 10 до кабіни машиніста крана. Вентилятор 13 може мати незалежне від компресора 2 вмикання до роботи або вмикатися за сигналом датчика температури 16 хладоакумулюючої речовини 7 при досягненні останньою нижнього заданого значення температури (наприклад, 0°С), а його робота (вмикання та вимикання) повинна регулюватися від датчика температури повітря, розташованого у кабіні машиніста (на кресленні не зображений). У зоні температур оточуючого повітря, не перевищуючих найбільш допускні значення (наприклад, < 60°С) робота кондиціонера (за сигналом датчика 16) здійснюється автоматично по вищенаведеному холодильному циклу. При цьому холодопродуктивність компресора 2 повинна бути розрахована на одночасну роботу повітроохолоджувача 8 і випарника 1, 7111 працюючого на захолоджування до заданої нижньої межі температури хладоакумулюючої речовини 7, і складати значення 1,5-r2,0Qx, де Qx - холодопродуктивність кондиціонера, кВт При підвищенні температури оточуючого конденсатор 3 середовища (повітря) вище 60°С по відповідному сигналу датчика 15 вимикається компресор 2 холодильної машини і зблокований з ним вентилятор 14 конденсатора 3 Охолодження повітря, постачаємого до кабіни крана вентилятором 13, здійснюється у випарній секції 9 повітроохолоджувача 8 за рахунок добору теплоти паротворення робочої речовини теплової труби від охолоджуваного середовища (повітря) і наступної передачі її до конденсаторної секції 12 повітроохолоджувача 8, у якій теплота конденсації цієї робочої речовини передається хладоакумулюючій речовині 7, якою заповнений бак 6 Переміщення робочої речовини повітроохолоджувача 8 від випарної секції 9 до конденсаторної секцн 12 буде відбуватися доти, доки температура хладоакумулюючої речовини 7 не досягне температури охолоджуваного середовища (повітря) на вході у випарну секцію 9 повітроохолоджувача 8 У цей період у роботі знаходиться тільки вентилятор 13, що подає по каналу 10 охолоджене у випарній секції 9 повітроохолоджувача 8 повітря до кабіни крана Робота вентилятора 13 у режимах "увімкнений-вимкнутий" регулюється датчиком температури повітря (не зображений), розташованим у кабіні крана, та не залежить від режимів роботи холодильної машини Холодопродуктивність акумулятора холоду повинна складати 50-100% від годинної холодопродуктивності кондиціонера і цілком забезпечувати при непрацюючої холодильної машині охолодження в повітроохолоджувачі 8 повітря, постачаємого до кабіни крана по каналу 10 вентилятором 13, протягом акабм «рама Комп ютерна верстка А Рябко 8 усього часу перебування крана в умовах підвищеної температури навколишнього середовища При зниженні температури навколишнього середовища (у даному випадку менше 60°С) за ВІДПОВІДНИМ сигналом датчика температури 15 до роботи вступає компресор 2 і вентилятор 14 конденсатора З холодильної машини Холодоагент починає циркулювати по циркуляційному контуру 5 холодильної машини, роблячи холодильний цикл по вище приведеному принципу Охолодження хладоакумулюючої речовини 7, що знаходиться у баці 6, відбувається за рахунок передання тепла випару від хладоакумулюючої речовини холодоагентові холодильної машини через теплопередавальну поверхню випарника 1 При досягненні хладоакумулюючою речовиною 7 температури випару холодоагенту за сигналом датчика 16 компресор 2 та вентилятор 14 конденсатора З вимикаються і знову вступають до роботи за сигналом датчика температури 16 при підвищенні температури хладоакумулюючої речовини до значення, що не перевищує температуру кипіння холодоагенту у випарнику 1 більш ніж на +5°С, тобто до значення to +5 °С, де to - температура випару холодоагенту у випарнику 1 холодильної машини Технічний результат виражається у тому, що використання запропонованої корисної моделі дозволяє істотно підвищити надійність й ефективність роботи кранового кондиціонера шляхом автоматичного вимикання холодильної машини при входженні крана до зони високої температури оточуючого повітря та забезпечення охолодження повітря, постачаємого до кабіни крана у цей період, за рахунок попередньо накопиченого холоду в акумуляторі холоду кондиціонера Принцип роботи теплової труби (термосифона) випробуван авторами при виготовленні повітронагрівачів для суден арктичного району плавання. V Підписне Тираж 28 прим Міністерство освгти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул Урицького, 45, м Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Глазунова, 1, м Київ - 4 2 , 01601