Устройство для регулирования температуры

Союз СоветскикСоциалистическиеРеспублик ОП ИСАЙ ИЕИЗОВРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(53)М. Кл. 6 05 0 23/02 3 Ьпудпретеаеый внетет СССР пф делам нзебретеннй н втермтнй(71) Заявител зико-техническии институт ниАН Украинской СС ких темп(54) УСТРОЙСТВО ДЛЧ РЕГУЛИРОВАНТЕМПЕРАТУРЫ Изобретениеотносится к системам регулирования температуры непря-, мого действия, использующим дополнительный источник энергии, например, энергию хладагента, содержащим термочувствительные элементы, расширякициеся или сжимающиеся при изменении температуры, и может найти применение, в частности, при хранении и транспортировании скоропортящихся охлажденных грузов, а также в системах пожаротушения и других системах криогенного обеспечения.Известно устройство регулирова-. ния температуры непрямого действия, содержащие чувствительный элемент, задающее устройство, элемент сравнения,.усилитель, исполнительный механизм и регулирующий орган 11.Наиболее близким техническим ре" шением к предлагаемому является устройство для регулирования температуры в изотермическом кузове транспортного средства (прицепы и полуприцепы - реФрижераторы и контейнеРы-рефрижераторы), использующие жидкий азот в качестве источника холода, содержащее послЕдовательно Юсоединенные чувствительный элемент и управляющее устройство, воздействующее на пневматический исполнительныймеханизм регулирующего органа с помощью энергии хладаген Ота, запасенного в емкости. При повьтшении температуры в кузове выше заданной чувствительный элемент взаимодействует с управляющим устройством таким образом, что пары хладагента, находящегося в емкости под давлением, воздействуют на мембрану .пневматического исполнительного механизма регулирующего органа, открывая клапан, в результате чего жидкий азот поступает в кузов. Положение клапана зависит от перепада давления над и под мембраной. При достижении заданной температуры подача газа в полость над мембраной прекра 932476щается, и давление снимается через калиброванное дренажное отверстие, клапан под действием пружины закрывается и прекращает подачу азота 21.5Недостатком известных устройств является то обстоятельство, что для работы регулирующего органа используется сравнительно низкое давление, равное давлению наддува емкости для 16 хранения хладагента, которое по прочностным соображениям и исходя из требований безопасной работы не превышает в современных сосудах значения 0,5-1,5 кг/см, что ограничивает его 15 область применения, Это объясняется тем, что для некоторых систем охлаждения требуются большие расходы хладагента, а это увеличивает размер клапана регулирующего органа и приво" 2 О дит к необходимости создания больших усилий в пневматическом исполнительноммеханизме, с целью надеж-ного открытия и закрытия клапана, которые данное устройство создать не может в силу ограниченного значения давления в емкости для хранения хпадагента.Кроме этого, устройства работают в том случае, когда давление под мембраной пневматического исЩлнительного механизмарегулирующего органа ниже, чем давление над мембраной на 0,4 кг/см , Следовательно, давле-.1)ние наддува в емкости для хпадаген 35 та должно быть выше этого значения.Но это экономически невыгодно, так как хладагент при повышенном давлении находится в равновесном состоянии при более высокой, темпеао ратуре, и теплота его парообраэования принимает меньшее значение. Результатом этого будет меньший отвод тепла при испарении азота, а45 следовательно, и большая потребность в хладагенте. Этот недостаток является существенным в связи с возможностью снижения давления за счет установки более эффективных форсунок50 для распыления азота.Цель изобретения - расширение об" ласти применения устройства и повышение его экономичности.Поставленная цель достигаетсятем, что устройстводля регулирова 55 ния температуры, содержащее установленный в объекте датчик температуры, соединенный с полостью размещенного в корпусе управляющего механизмасильфонного чувствительного элемента, связанного с клапаном, установленным во входной полости управляющего механизма, соединенной с емкостью, заполненной хладагентом исвязанной с входной полостью регулирующего органа, связанного с пневматическим исполнительным механизмом,,имеющим полость переменного объема,снабжено установленным на выходеуправляющего механизма и связаннымс выходной полостью регулирующегооргана теплообменником и капиллярной трубкой, заглушенный конец которой размещен в теплообменнике, адругой соединен с полостью переменного объема, причем полость капиллярной трубки и полость переменного объема заполнены газом,Давление наддува в емкости для хранения хладагента уменьшается за счеттого, что его величина выбираетсяиз условия необходимого расхода,игидросопротивлений тракта подачи жидкого хладагента в охлаждаемый объем.В устройстве используется эффектмногократного изменения давления взамкнутой полости, заполненной газом,.при охлаждении и конденсации этого газа,На чертеже показано устройстводля регулирования температуры, например, в грузовом помещении транспортного средства,Устройство для регулирования температуры содержит емкость 1 для жидкого азота, установленную на транспортном средстве вне кузова 2 сдверью 3. Емкость 1 снабжена заправочным вентилем 4, дренажным вентилем 5 с предохранительным клапаном 6, а также системой наддува(повышения давления в ней), состоящей из вентиля 7, испарителя 8, регулятора 9 давления с манометром 10.Емкость 1 через регулирующий орган11 трубопроводом 12 соединена с расположенным в кузове 2 коллектором13 с форсунками 14 для распыленияазота. Регулирующим органом 11 управляет датчик 15 температуры через управляющий механизм 16, соединенный с емкостью 1 через вентиль 17, который может открываться вручную при включении устройства и автоматически с помощью сильфона 18 при закрыва5 9324нии двери 3 кузова 2, осуществляяблокировку подачи азота при открытой двери.Регулирующий орган 11 имеет корпус19 с седлом 20, шток 21 с клапаном22, пружину 23, Шток 21 связан с гибким элементом (сильфоном) пневматического исполнительного механизма,полость переменного объема которогообразована стенками корпуса 19, сильфона 24 и капиллярной трубки 25,причем полость капиллярной трубки25 и полость переменного объема заполнены газом, например, азотом придавлении выше атмосферного (2 кг/см - 155 кг/см ). Управляюций механизм 16 .через вентиль 17 соединен с напорным трубопроводом 26 емкости 1 и состоит иэ корпуса 27 с седлом 28, штока 29 с клапаном 30, пружины 31, регулировочной гайки 32 и сильфонногочувствительного элемента 33, связанного с термобаллоном 15, заполненного легкокийяцей жидкостью, например, фреоном, 25Выходной трубопровод 34 управляющего устройства 16 соединен с регулирующим органом 11 и трубопроводом12. Конец трубки 25 служит теплооб-менником 35, т.е. имеет развитуюповерхность и хороший тепловой контакт с трубопроводом 34. Регулирующий орган включает также входнуюполость 36,Работает устройство для регулиро 35вания температуры следующим образом.Емкость 1 заполняется жидким азо-том из хранилища через заправочныйвентиль 4. Дренаж паров при заправкеосуществляется через вентиль 5 послезаправки оба вентиля закрываются иоткрывается вентиль 7, обеспечивающий подачу жидкости в испаритель 8для повышения давления в емкости донеобходимого значения, которое автоматически поддерживается регулятором9 давления, Регулировочной гайкой32 устанавливается степень сжатияпружины 31, соответствующая требуемому значению. температуры в кузове 2,50а затем открывается вентиль 17, обеспечивающий подачу жидкого азота вуправляющий механизм 16 при закрытой двери 3 кузова 2. Если температура в кузове выше заданной, то под55действием давления в термобаллоне15 сильфонный чувствительный элемент33, преодолевая усилие пружины 31, .опускает шток 29 относительно сед 76 6ла 28, клапан 30 открывает протокжидкого азота по трубопроводу 34 через надклапанное пространство регулирующего органа 11 в трубопровод12 и коллектор 13.При этом в теплообменнике 35 происходит конденсация газа, эаполняюцего полость переменного объема исполнительного пневматического механизма регулирующегб органа 11, давление в полости яадает и под действием пружины 23 клапан 22 открывается, обеспечивая подачу азота из емкости в коллектор 3 и на форсунки 14. При охлаждении кузова и достижении заданной температуры давление в термобаллоне 15 падает и поддействием пружины 31 клапан 30 закрывается. При этом прекращается подача жидкости в трубопровод 34, теплообменяик 35 под действием внешнего тепла отогревается и сконденсировавшийся в трубке 25 газ сноваиспаряется, повышая давление на сильфон 24, в результате чего регулируюций орган 11 закрывается и подачаазота прекращается.Преимущества описанной системысостоят в следующем. Полость переменного давления пневматического исполнительного механизма регулируюцего органа 11 выполнена герметичной и заполнена газом при избыточном давлении.В связи с этим в теплообменнике35 при его охлаждении жидким азотом происходит конденсация газа рабочего вецества (азота), сопровождаюцаяся изменением в широких пределах давления в полости переменногообъема, воздействующего на шток 21с клапаном 22 через сильфон 24. С учетом размеров полости и прочности сильфона это давление может быть доведено до нескольких десятков атмосфер, а при охлаждении теплообмен- ника 35 жидким азотом оно будет резко падать за счет ожижения рабочего вещества,Прн этом изменение давления совершенно не зависит от давления наддува емкости 1, которое в пределе должно обеспечивать только выдавливание жидкости из емкости, что дает возможность более экономично исполь- . зовать жидкий хладагент.Таким образом, в предлагаемом изоб ретеяии обеспечивается большое усилие в пневматическом исполнительном932476 Формула изобретения 7.механизме регулирующего органа 11, не зависящие от давления наддува емкости с хладагентом, что расширяет область применения устройства.В связи с тем, что для охлаждения и конденсации рабочего газа в теплообменнике 35 требуется расход жидкого азота на несколько порядков меньший, чем для охлаждения кузова, управляющий механизм 16 может иметь очень малое проходное сечение седла 28, а следовательно, и малый раз-. мер клапана 30. Поэтому давление в емкости 1, воздействующее на клапан 30, создает незначительное усилие, вносящее погрешность во взаимодействие сильфонного чувствительного элемента 33 и пружины 31, Этим достигается точность поддержания температуры с помощью предлагаемого устройства.В предлагаемом устройстве за счет применения герметичной полости переменного объема пневматического исполнительного механизма регулирующего органа, заполненной газом при давлении выше атмосферного и снабженной трубкой с теплообменннком, охлаждаемым потоком жидкого азота, обеспечивается большее усилие в приводе регулируощего органа, не зависящее от давления в емкости с хладагентом, что расширяет область применения устройства, а снижение давления наддува дает возможность более экономично расходовать жидкий хладагент,Устройство для регулированиятемпературы, содержащее установлен 5 ный в объекте датчик температуры,соединенный с полостью размещенного в корпусе управляющего механизма сильфонного чувствительного элемента, связанного с клапаном, уста 10 новленным во входной полости управляющего механизма, соединенной с ем"костью, заполненной хладагентом,и с входной полостью регулирующегооргана, связанного с пневматическим15 исполнительным механизмом, имеющимполость переменного объема, о т -л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения области применения иповьппения экономичности устройства,20 оно снабжено установленным на выхо де управляющего механизма и связанным с выходной полостью регулирующего органа теплообменником и капиллярной трубкой, .заглушенный конец25 которой размещен в теплообменнике,а другой соединен с полостью переменного объема, причем полость капиллярной трубки и полость пвременного объема заполнены газом.30 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Канторович В;И, Основы автоматизации холодипьных установок,М., "Пищевая промышленность", 1976,се 32 342. Патент США Ф 3281075,кл, 236-99, опублик. 1966 (прототип).932476 ставитель Н,Иирнаяхред М. Надь Корректор И.Иуска ктор Е.Папп вен т пинал 11 ПП Патент , г, Ужгород, ул, Проектная, 4 Заказ 3783/68 Тираж 908 ВНИИПИ Государст по делам изобр 113035, Москва, ЖПодписноего комитета СССРй и открытийРаушская иаб., д.