Патент на изобретение №2238485
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) ХОЛОДИЛЬНАЯ МАШИНА
(57) Реферат:
Изобретение относится к холодильной технике и может быть использовано в углекислотных холодильных машинах. Холодильная машина содержит в замкнутом контуре циркуляции хладагента, преимущественно диоксида углерода, компрессор с электродвигателем, помещенные в герметичный кожух теплообменник, охладитель (конденсатор), дроссельный вентиль и испаритель. Обмотки статора электродвигателя помещены в герметичную гильзу. Герметичный кожух выполнен в нижней части в форме емкости, в которую помещен дополнительный теплообменник. Дополнительный теплообменник введен в линию нагнетания между компрессором и теплообменником и погружен в жидкость, заполняющую нижнюю часть кожуха в форме емкости. Жидкость характеризуют положительные значения коэффициента объемного расширения от температуры. В качестве жидкости может быть использован толуол. Верхняя часть кожуха оснащена патрубком, связанным с параллельно установленными предохранительным и обратным клапанами, подсоединенными к нагнетательному трубопроводу компрессора. Использование изобретения позволит снизить металлоемкость компрессора. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к холодильной технике, а именно к оборудованию для холодильных машин, и может быть использовано в углекислотных холодильных машинах во всех областях применения холодильной техники, в том числе во всех отраслях пищевой промышленности, в системах кондиционирования воздуха химической и газовой промышленности. Известны холодильные машины, в которых для предотвращения утечек хладагента используются компрессоры, оснащенные электродвигателем и помещенные в герметичный корпус (см., например, Якобсон В.Б. Малые холодильные машины. – М.: Пищевая промышленность, 1977 г.). Известны многочисленные модификации основных конструктивных схем компрессоров с электродвигателем, помещенных в герметичный корпус. Так, известно использование вместо герметичного кожуха картера компрессора (см., например, пат. 5464332 США; пат. 5957667 США), причем герметичный картер заполнен газом под давлением, при этом всасывание производится через патрубок в картер компрессора, после чего всасываемый газ охлаждает обмотки электродвигателя и проходит во всасывающую полость компрессора. Известно использование в герметичных вертикальных поршневых холодильных компрессорах изолированных обмоток статора (см., например, пат. 5653125 США), где ротор приводного электродвигателя заключен в герметичную тонкостенную гильзу из маломагнитного материала, расположенную в зазоре между ротором и открытым статором, но всасывание паров хладагента происходит через картер. Независимо от конструктивных особенностей известных герметичных компрессоров, работающих в составе холодильной машины, и обладающих патентной защитой, характерными особенностями таких машин являются: – компрессор поддерживает во внутреннем объеме герметичного кожуха давление ниже давления кипения хладагента; – пары хладагента из испарителя холодильной машины всасываются во внутренний объем герметичного кожуха; – холодный пар затем используется для охлаждения обмоток электродвигателя; – в нижней части герметичного кожуха находится жидкость – смазочное масло, которое используется для смазки деталей компрессора; – компрессор нагнетает пары непосредственно в конденсатор холодильной машины. К недостаткам известных холодильных машин, оснащенных герметичным кожухом, находящимся под давлением всасывания, следует отнести необходимость создания конструкций, рассчитанных на перепад давлений Рнг – Рвс, величина которого может достигать значений 20 и более. Это приводит к достаточно большой металлоемкости компрессоров. В последние годы происходит реабилитация диоксида углерода (R744) как хладагента. Известно, что DORIN, итальянский производитель компрессоров, разработал первые образцы углекислотных машин в 1996 г. (см. DORIN проводит испытания 40 опытных образцов углекислотных компрессоров. /Холод. Бизнес, 2000, №5, с.10). В настоящее время 40 штук работают в Европе и Соединенных Штатах. В число разработок “Дорин” входит 10 одноступенчатых моделей для получения температур до минус 20 Требования при проектировании современных полугерметичных компрессоров на R744, а также специальные меры безопасности рассмотрены в работе: Коптелов КА. Полугерметичные поршневые и винтовые компрессоры для каскадных холодильных систем на СО2 Таким образом, существующие технические решения не позволяют эффективно решить возникшую проблему – создание компрессоров холодильных машин при работе преимущественно на R744, характеризуемых низкой металлоемкостью и возможностью использовать существующую базу компрессоростроения для создания новых машин, в том числе работающих на R744. Задачей настоящего изобретения ставится снижение металлоемкости холодильного компрессора путем создания в герметичном кожухе давления, равного или большего давлению нагнетания компрессора. Поставленная задача достигается тем, что согласно заявляемому изобретению холодильная машина содержит в замкнутом контуре циркуляции хладагента, преимущественно диоксида углерода, компрессор с электродвигателем, помещенные в герметичный кожух, теплообменник, охладитель (конденсатор), дроссельный вентиль и испаритель, при этом обмотки статора электродвигателя помещены в герметичную гильзу, герметичный кожух выполнен в нижней части в форме емкости, в которую помещен дополнительный теплообменник, и дополнительный теплообменник введен в линию нагнетания между компрессором и теплообменником, верхняя часть кожуха оснащена патрубком, связанным с параллельно установленными предохранительным и обратным клапанами, подсоединенными к нагнетательному трубопроводу компрессора, причем дополнительный теплообменник погружен в жидкость, заполняющую нижнюю часть кожуха в форме емкости, а эту жидкость характеризуют положительные значения коэффициента объемного расширения от температуры, например толуол. Выполнение герметичного кожуха в нижней части в форме емкости, в которую помещен дополнительный теплообменник, который введен в линию нагнетания между компрессором и теплообменником и погружен в жидкость, заполняющую нижнюю часть кожуха в форме емкости, а эту жидкость характеризуют положительные значения коэффициента объемного расширения от температуры, позволяет в процессе работы компрессора и повышении температуры нагнетания увеличить давление паров над жидкостью вследствие объемного расширения жидкости от нагрева. При этом давление паров в объеме между внутренней площадью поверхности кожуха и наружной поверхностью компрессора и герметичной гильзы возрастает до значения, равного или большего давлению нагнетания компрессора. Оснащение верхней части кожуха патрубком, связанным с параллельно установленными предохранительным и обратным клапанами с нагнетательным трубопроводом компрессора, обеспечивает поддержание в объеме между внутренней площадью поверхности кожуха и наружной поверхностью компрессора начального давления, равного давлению пара хладагента при остановке компрессора, и сброс величины избыточного давления пара из этого объема при превышении температуры нагнетания свыше расчетного значения. Помещение обмотки статора электродвигателя компрессора в герметичную гильзу обеспечивает охлаждение обмоток всасываемым паром низкого давления. На фиг.1 приведена принципиальная схема холодильной машины, оснащенной компрессором, размещенным в герметичном кожухе; на фиг.2 – графики изменения объема жидкости V в емкости кожуха и давления Р в кожухе от температуры нагнетания Тнг хладагента после компрессора. Холодильная машина (по фиг.1) содержит в замкнутом контуре циркуляции хладагента, преимущественно диоксида углерода, компрессор 1 с электродвигателем, теплообменник 2, охладитель (конденсатор) 3, дроссельный вентиль 4 и испаритель 5. Обмотки статора электродвигателя компрессора 1 (условно не показаны) помещены в герметичную гильзу 6, компрессор 1 с электродвигателем помещены в герметичный кожух 7. Всасывающий трубопровод 8 проходит сквозь герметичный кожух 7 и введен в герметичную гильзу 6. Герметичный кожух 7 выполнен в нижней части в форме емкости 9, в которую помещен дополнительный теплообменник 10, который введен в линию нагнетания 11 между компрессором 1 и теплообменником 4. Верхняя часть кожуха 3 оснащена патрубком 12, связанным с параллельно установленными предохранительным 13 и обратным 14 клапанами с нагнетательным трубопроводом компрессора 11, и дополнительный теплообменник 10 погружен в жидкость 15, заполняющую нижнюю часть кожуха 7 в форме емкости 9. Эту жидкость характеризуют положительные значения коэффициента объемного расширения от температуры, например толуол, которому присущ коэффициент объемного расширения Холодильная машина (по фиг.1 и 2) работает следующим образом. После запуска электродвигателя компрессор 1 понижает давление в герметичной гильзе 6. Из испарителя 5 пары хладагента по трубопроводу 8 поступают в полость гильзы 6, охлаждают обмотки статора электродвигателя (условно не показаны) и затем всасываются в компрессор 1. Сжатые пары хладагента из компрессора 1 поступают в теплообменник 10, затем последовательно проходят через нагнетательный трубопровод 11 в теплообменник 2, далее в охладитель 3; затем хладагент через дроссельный вентиль 4 возвращается в испаритель. Цикл работы завершается. В начале работы компрессора 1 из трубопровода 11 через обратный клапан 14 и патрубок 12 пары хладагента поступают в объем между внутренней площадью поверхности кожуха 7 и наружной поверхностью компрессора 1 и герметичной гильзы 6. Давление паров хладагента в этом объеме равно давлению нагнетания. Поскольку температура Тнг нагнетаемых компрессором 1 паров хладагента выше температуры окружающей среды Тос, жидкость 15, заполняющая нижнюю часть кожуха 7 в форме емкости 9 и имеющая объем V0, начинает нагреваться. Вследствие повышения температуры при положительном значении коэффициента объемного расширения При остановке компрессора 1 и охлаждении жидкости до Тос объем, занимаемый жидкостью в объеме между внутренней площадью поверхности кожуха 7 и наружной поверхностью компрессора 1 и герметичной гильзы 6, уменьшается и давление Pj понижается до значения Рнг. Цикл работы завершается. Таким образом, заявляемая холодильная машина, отображенная на фиг.1 и обеспечивающая протекание процессов по фиг.2 в объеме между внутренней площадью поверхности кожуха 7 и наружной поверхностью компрессора 1 и герметичной гильзы 6, по сравнению с известным обеспечивает снижение металлоемкости компрессора путем сокращения перепада давлении между деталями компрессора и окружающей компрессор средой из-за равенства давлений Pj и Рнг (или небольшого превышения давления Pj=Рпк относительно давления Рнг). Формула изобретения
1. Холодильная машина, содержащая в замкнутом контуре циркуляции хладагента, преимущественно диоксида углерода, компрессор с электродвигателем, помещенные в герметичный кожух, теплообменник, охладитель (конденсатор), дроссельный вентиль и испаритель, отличающаяся тем, что обмотки статора электродвигателя помещены в герметичную гильзу, герметичный кожух выполнен в нижней части в форме емкости, в которую помещен дополнительный теплообменник, при этом дополнительный теплообменник введен в линию нагнетания между компрессором и теплообменником, верхняя часть кожуха оснащена патрубком, связанным с параллельно установленными предохранительным и обратным клапанами, подсоединенными к нагнетательному трубопроводу компрессора, и дополнительный теплообменник погружен в жидкость, заполняющую нижнюю часть кожуха в форме емкости. 2. Холодильная машина по п.1, отличающаяся тем, что нижнюю часть кожуха в форме емкости заполняют жидкостью, характеризуемой положительными значениями коэффициента объемного расширения от температуры, например, толуолом. РИСУНКИ
MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 23.04.2004
Извещение опубликовано: 10.12.2006 БИ: 34/2006
|
||||||||||||||||||||||||||
С и 10 двухступенчатых для температур вплоть до минус 40
=109,9
10-5 1/град (см. Справочник машиностроителя, т. 2. Изд. 3. /Под редакц. Ачеркана/. – М.: Машгиз, 1960).
t) объем жидкости увеличивается до значения Vj. Это уменьшает объем, занимаемый парами хладагента в объеме между внутренней площадью поверхности кожуха 7 и наружной поверхностью компрессора 1 и герметичной гильзы 6. При этом давление паров Pj в объеме между внутренней площадью поверхности кожуха 7 и наружной поверхностью компрессора 1 и герметичной гильзы 6 возрастает до значения, большего давления нагнетания Рнг компрессора. Когда давление паров Pj достигает значения Рпк, например, соответствующего точке А (фиг.2), установленного в качестве предельно допустимого, срабатывает предохранительный клапан 13 и пары с избыточным давлением сбрасываются в нагнетательный трубопровод 11.