Воздухоохладитель

(51)5 Р 25 В 1/00 ЕНИ тем, что корпус, рабочий ми, взаа нихпоцам, его тробежколеса,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(54)ВОЗДУХООХЛАДИТЕЛЬ Изобретение относится к области холодильной техники, в частности к воздухоохладителям.Известны аппараты для охлаждения воздуха, содержащие вращающийся корпус с полыми лопатками, внутри которых циркулирует холодильный агент, взаимодействующий через стенки лопаток с набегающим потоком воздуха.Из-за вынесенного электропривода и наличия большого числа деталей и узлов эти известные, аппараты довольно сложны по конструкцйи и не надежны в работе.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является воздухоохладитель. содержащий вращающийся корпус в видедвух полых дисков, связанных друг с другом при помощи полых лопаток и уплотненных относительно трубопроводов сальниками.В этом аппарате электропривод вынесен за пределы охлаждаемого корпуса и 5 Ц 1758361 Л 1(57) Назначение: холодильная техника, Сущность изобретения: рабочий орган выполнен в вице центробежно-центростремительного рабочего колеса 2 с наружными полыми ребрами, внутренние полости которых выполнены в виде логарифмических спиральных каналов, вытянутых вдоль оси и разделенных перегородками с дроссельными отверстиями в них, причем во внутренней полости рабочего колеса дополнительно установлен кинематически связанный с колесом электродвигатель или электрогенератор. 2 ил. отдельного агрегата, чтояет конст кцию данно- Б монтируется в видезначительно усложн РУго аппарата.Кроме того, из-за выполнения рабочего органа в виде "беличьего колеса" и отсутствия дросселирования хладагента (фреона) в полых лопатках, контактирующих с набегающим на них потоком воздуха очень маленький промежуток времени, эффективность этого известного воздухоохладителя будет низкой,Целью изобретения является упрощение конструкции и повышение эффективности. Поставленная цель достигается в воздухоохладителе. содержащем внутри которого размещен полый орган, снабженный полыми лопатка имодействующими с набегающим н током воздуха. и сальниками по тор рабочий орган выполнен в виде цен но-центростремительного рабочегоснабженного кольцевой полостью в виде тора со сферическими телами вращения ивнутри - электрогенерзтором (электродвигателем), а снаружи - полыми ребрами, центробежные и центростремительные каналыкоторых выполнены по логарифмическойспирали (по спирали Архимеда), вытянутойвдоль оси, и отделены друг от друга дросселями ввиде капиллярных трубочек, причемв корпусе походу потока воздуха установлены самоочйщаЮщиеся электростатическиеи мехайические фильтры.На фиг,1 показан воздухоохладитель. предлагаемой конструкции, разрез; наФиг,2- центробежные и центростремительные каналы рабочего органа воздухоохлэдителя,Воздухоохладитель содержит корпус 1и размещенный в нем рабочий орган 2,представляющий собой центробежно-центростремительное рабочее колесо, Рабочийорган 2 снабжен внутри электродвигателем(электрогенератором) 3 и над ним кольцевойполостью 4 в виде тора со сферическимителами вращения 5 различного размера изразличных материалов.В нижней части корпуса 1 предусмотренгрязесборник 6, соединенный перепускнымканалом с герметичным грязеотстойником 7в основании корпуса 1. К корпусу 1 жесткозакреплена полукрышка 8, имеющая входной патрубок 9, в котором размещены направляющий аппарат в виде неподвижныхосевых лопаток 10, механический и электростатический фильтры 11, Сетки электростатического фильтра 11 соединены с.изолированным проходным контактом 12,Входная полость рабочего колеса 2 уплотнена относительно входного патрубка 13уплотнением 14, На трущейся поверхностивходного патрубка 13 проточены кольцевыеканавки 15, в которые под давлением пода. ется смазка, уплотняющая и охлаждающаятрущиеся поверхности патрубка 13 и уплотнения 14.Подшипники 16 рабочего колеса 2 загерметизированы уплотнением 17;Рабочее колесо 2 снаружи снабженополйми ребрами 18, в которых имеются центробежные и центростремительные каналы19. Центробежные й центростремительныеканалы 19 отделены друг от друга капиллярными трубочками (капиллярами) 20,Электродвигатель 3 снабжен диэлектрическим кожухом. Обмоткй статора электродвйгателя 3 размещенй внутри его пологоротора и жестко закреплены на валу 21,3035 тических фильтров 11 и 25 заизолировзны от корпуса 1, полукрышки 8 и патрубков 13 и 26.Положительный заряд может быть по дзн также еще на корпус 1 и рабочее колесо2, только в этом случае корпус 1 из электро- проводящего материала покрывается снаружи слоем диэлектрика, а полукрышка 8 и патрубки 13 и 26 изготавливаются из диэлектрических материалов, Или корпус 1 может быть выполнен также из диэлектрика, но на его поверхности, контактирующие с потоком воздуха, наносится слой электро- проводящего материала; на который и подается положительный заряд.В оздухоохладитель устанавливаетсявне охлаждаемого объекта в специальном небольшом помещении рядом с ним, а его выходные патрубки 23 и 26 соединяются при помощи диэлектрических трубопрово-5 10 15 20 25 В выходном патрубке 23 корпуса 1 расположены спрямляющий аппарат в виде неподвижных, осевых лопаток 24, механический и электростатический фильтры 25.Выходной патрубок 26 снабжен неподвижными, осевыми лопатками 27 и уплотнен относительно выходной полости рабочего колеса 2 уплотнением 28, В осевых лопатках 27 жестко закреплен вал 29, снабженный осевым отверстием для подвода электро- провода к статору электродвигателя 3 и на конце гранями (шлицзми), находящимися в зацеплении с гранями (шлицами) вала 21,На трущейся поверхности патрубка 26 в зазоре с уплотнением 28 выполнены коль; цевые канавки 30, в которые под давлением подается смазка, уплотняющая и охлаждающая трущиеся поверхности патрубкз 26 и уплотнения 28.Подшипники 31 рабочего колеса 2 загерметизированы уплотнением 32. Сетки электростатического фильтра 25 соединены с изолированным проходным контактом 33. Выходная полость 34 рабочего колеса 2 жестко закреплена к нему при помощи штифтов с резьбой 35. Электродвигатель 3 помещен в диэлектрический, защитный кожух 36 и снабжен токосьемными щетками, которые размещены в полости 34 и на фиг.1 не показаны.Воздухоохладитель работает следующим образом,Рабочая среда (аммиак, фреон, и т.д,) подводится к входному пзтрубку 13 под давлением порядка (9-12) кГ/см, а воздух поступает во входной патрубок 9,На проходной контакт 12 подается отрицательный заряд, а на проходной контакт 33- положительный заряд. Сетки электростздов; первый- с охлаждаемым объектом, второй - с компрессором или конденсатором холодильной установки. Входной же патрубок 13 соединяется трубопроводом с регулирующей станцией или конденсатором холодильной установки,Жидкий хладоагент при давлении (9 - 12) кГ/см поступает через входной патрубок 13 в центробежные каналы 19 рабочего колеса 2 к его капиллярным отверстиям 20, которые неодинакового диаметра. Каждые два верхних капилляра 20 всех полых ребер 18 имеют диаметр больше, чем остальные (нижние). Это необходимо для создания крутящего момента значительной величины на рабочем колесе 2, Жидкий хладоагент дроссьлируется капиллярами 20 в центростремительные каналы 19, сбъем которых в несколько раз больше объема центробежных каналов 19, Сдросселированный хлада- гент в центростремительных каналах 19 превращается в парожидкостную смесь с низкой температурой при давлении (1 - 2) кГ/см и охлаждает полые ребра 18,При дросселировании хладагента в капиллярах 20 на раббчем колесе 2 создается крутящий момент значительной величины, т,е, рабочее колесо 2 начинает вращаться с достаточно высокой окружной скоростью.При вращении рабочего колеса 2 его центробежные каналы 19 захватывают жидкий хладоагент и под действием центробежных сил увеличивают его давление перед капиллярами 20 в 1,5 - 2 раза, а центростремительные каналы 19 в это же время захватывают парожидкостную смесь хладагента после капилляров 20 и под действием центростремительных сил, повышая давление в ней в несколько раз, выбрасывают ее через выходной патрубок 26 во всасывающую полость компрессора или в конденсатор холодильной установки,В этот же момент электродвигатель 3 работает в режиме электрогенератора и вырабайьает электроэнергию, которая поступает в аккумуляторы, а полые ребра 18 под действием центробежных и центростремительных сил засасывают воздух через фильтры 11 входного патрубка 9 и, охладив его до низкой температуры, направляют через фильтры 25 выходного патрубка 23 в охлаждаемый объект для снижения температуры в нем.Воздух, проходя через сетки механического и электростатического фильтра 11, очищается от крупных частичек пыли и заряжается отрицательлным зарядом, т.е. в нем образуются ионы с отрицательным зарядом и мелкие частички пыли также приобретают отрицательный заряд. Пыль и влага, пол 20 25 30 35 40 45 учив отрицательный заряд, притягиваются и оседают (т.е. намораживаются) на внутренней поверхности корпуса 1, рабочем колесе 2 и на сетках электростатического фильтра 25, которые имеют положительный заряд,А очищенный от пыли и от повышенного содержания влаги, насыщенный отрицательными и частично положительными зарядами воздухчерез выходной патрубок 23 по трубопроводу подается под значительнымдавлением в охлаждаемый обьект и охлаждает его,Как только температура охлаждаемого объекта понизится до нужного предела.приборы автоматики выводят воздухоохладитель из работы путем прекращения подачи жидкого хладагента в его входной патрубок 13, т.е. останавливают его.Под действием температуры воздуха в помещении, где установлен воздухоохладитель, внутрениие поверхности его корпуса 1, рабочего колеса 2, фильтров 11 и 25 оттаивают, т.е. очищаются от грязи и влаги в виде снега (инея). Влага и грязь стекают в грязесборник 6 и затем в грязеотстойник 7, откуда в канализацию,После повышения температуры воздуха в охлаждаемом объекте приборы автоматики включают воздухоохладитель в работу путем подачи жидкого хладагента в еговходной патрубок 13,В случае необходимости электродвигатель 3 переключается на режим работы электродвигателя и, подав на него электропитание, вводят в работу воздухоохладитель.1 аким образом, воздухоохладитель может работать не только под действием жидкого хладагента, подаваемого в его входной патрубок 13, но и за счет электропривода (в этом случае он не вырабатывает электроэнергию),Спрямляющие аппараты в виде неподвижных осевых лопаток 10, 24 и 27 улучшают течение потоков хладагента и воздуха во 5055 входном 9, выходных 23 и 26 патрубках, причем спрямляющий аппарат такой же конструкции может быть установлен и во входном патрубке 13 для заворачивания потока жидкого хладагента навстречу вращению рабочего колеса 2,А это все вместе позволит значительно повысить напорные характеристики потоков хладагента и воздуха, выходящих из корпуса воздухоохладитвля.Этом же содейстсуют и виброколебания, образующиеся на рабочем колесе 2 за счет вращения в кольцевой полости 4 сферических тел 5, поскольку в этом случае значительно снизится сопротивление трения5 10 15 20 25 30 35 40 потоков хладагента и воздуха о стенки вканалых 19 и о полые ребра 18.Воздухоохладитель предложенной конструкции по сравнению с прототипом обладает следующими преимуществами.Рабочий орган представляет собой центробежно-центростремительное колесо,снабженное внутри электродвигателем(электрогенератором), а снаружи - полымиребрами, центробежные и центростреми. тельные каналы которых выполнены по логарифмической спирали (по спиралиАрхимеда), вытянутой вдоль оси.Такое решение рабочего органа позволяет за счет действия центробежных и центростремительных сил значительноувеличить не только скорость движения хладагента в центробежных и центростремительных каналах рабочего органа, но иповысить скорость движения потока воздуха, омывающего полые ребра рабочего органа, а также удлинить время контакта потокавоздуха с холодной поверхностью полых ребер.А это все вместе как раз и обеспечиваетне только интенсификацию процесса охлаждения потока воздуха, проходящего черезкорпус, и таким образом значительное повышение эффективности да нного устройства, нои за счет размещения электродвигателя(электрогенератора) внутри рабочего органаупростить конструкцию этого воздухоохладителя в целом, вращающийся ротор которого при таком решении еще выполняетфункции маховика-накопителя энергии,Кроме того, при таком решении электропривода расширяется область примене-нйя устройства,Ведь данный агрегат может быть использован не только для охлаждения какойлибо среды и выработки электроэнергии засчет подачи в его рабочий орган рабочейсреды под высоким давлением (газа, нефти,воды из пробуренных скважин), но и за счетприменения его электропривода по прямому назначению использовать в холодильныхустановках в качестве агрегата, совмещающего в себе одновременно компрессор, конденсатор и испаритель холодильной установки.Далее, вращающиеся сферические тела в кольцевой полости создают виброколебания на наружной поверхности рабочего органа и в его полых ребрах, что уменьшает потери энергии на трение потока хладагента и воздуха о стенки полых ребер и центробежных и центростремительных каналов, а дроссели в виде капиллярных трубочек, дросселируя хладагент, снижают его температуру в центростремительных каналах полых ребер,А это все вместе способствует еще большему увеличению скорости движения хладагента в центробежных и центростремительных каналах и потока воздуха между полыми ребрами с резким снижением температуры последнего, что еще больше увеличивает эффективность предлагаемого воздухоохладителя.Что же касается механических и электростатических фильтров, то они хотя и уменьшают скорость движения воздуха, но очищают его от грязи, влаги и ионизируют его, что значительно удлиняет срок хранения сельхозпродукции с сохранением всех ее питательных веществ и вкусовых качеств. Формула изобретения Воздухоохладитель, содержащий корпус, внутри которого размещен полый рабочий орган, снабженный полыми лопатками, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности охлаждения и расширения функциональных возможностей, рабочий орган выполнен в виде центробежно-центростремительного рабочего колеса с наружными полыми ребрами, внутренние полости которых выполнены в виде логарифмических спиральных каналов, вытянутых вдоль оси и разделенных перегородками с дроссельными отверстиями в них, причем во внутренней полости рабочего колеса дополнительно установлен кинематически связанный с рабочим колесомэлектродвигатель или электрогенератор.