ХОЛОДИЛЬНЫЙ АППАРАТ С КЛАПАНОМ ДЛЯ ВЫРАВНИВАНИЯ ДАВЛЕНИЯ
REFRIGERATING APPARATUS WITH PRESSURE BALANCING VALVE

Область техники
Настоящее изобретение относится к холодильному аппарату, например, такому как холодильник или морозильная камера, с клапаном для выравнивания давления, который служит для того, чтобы предотвращать возникновение разрежения во внутреннем пространстве холодильного аппарата.
Уровень техники
При каждом открывании двери холодильного аппарата внутрь него попадает теплый воздух, который после закрывания двери охлаждается там и создает разрежение, в результате чего дверь присасывается к передней стороне корпуса. Такое разрежение приводит к тому, что после закрывания дверь очень трудно снова открыть, пока давление между внутренним пространством и окружающей средой снова не выравняется. Через продолжительный отрезок времени давление все же снова выравнивается, так как уплотнение, помещенное обычным образом между дверью и фронтальной стороной корпуса холодильного аппарата, примыкает с неполной герметичностью, но интенсивность утечки через уплотнения обычно стремятся минимизировать, так как воздух, циркулирующий между внутренним пространством и окружающей средой сквозь негерметичное уплотнение, постоянно приводит и к нежелательному поступлению во внутреннее пространство тепла и влаги. Чем точнее выполнен холодильный аппарат и чем меньше в итоге интенсивность утечки, тем дольше задерживается разрежение после закрывания двери.
Для решения проблемы предлагались различные вспомогательные устройства для открывания двери, которые при помощи рычажных или подобных механизмов усиливали силу тяги, прикладываемую пользователем к дверной ручке для открывания двери, чтобы отделить дверь от корпуса, преодолевая сопротивление имеющегося внутри разрежения.
Такого рода механизмы для открывания двери должны включать в себя необходимые подвижные части, подвергаемые при эксплуатации воздействию значительных усилий, что создает возможность возникновения износа и повреждений.
Для того чтобы каждый раз легко открывать дверь, было также предложено помещать в стенке корпуса такого прибора клапан для выравнивания давления, который в случае возникновения разрежения во внутреннем пространстве, пропускает воздух снаружи внутрь и который закрывается, как только давление между окружающей средой и внутренним пространством выравнивается, так что исключается неконтролируемое проникновение тепла и влаги внутрь.
Практика показала, что во время работы холодильного аппарата такой клапан для выравнивания давления склонен к промерзанию, так что выравнивание давления через клапан прекращается.
Раскрытие изобретения
Поэтому задачей изобретения является разработка такого холодильного аппарата с клапаном для выравнивания давления между внутренним пространством и окружающей средой, в котором опасность промерзания клапана для выравнивания давления устраняется или, по меньшей мере, сокращается.
Согласно изобретению задача решена благодаря тому, что клапан для выравнивания давления состоит в термическом контакте с источником тепла, который позволяет поддерживать температуру клапана для выравнивания давления на уровне выше точки замерзания воды. Источник тепла может быть выполнен, например, в виде электрического резистивного нагревателя.
Дело в том, что на практике, как ни странно, замерзание клапана для выравнивания давления, как правило, не вызывается теми воздушными потоками, которые проходят через клапан для выравнивания давления после каждого закрывания двери, а решающее значение здесь имеют значительно более медленные потоки воздуха. Температура во внутреннем пространстве холодильного аппарата, даже когда дверь остается закрытой, не обязательно постоянна, она периодически колеблется, и каждое охлаждение связано с притоком воздуха во внутреннее пространство, тогда как при нагревании воздух выходит из него, т.е. образно можно говорить о «вдохе» и «выдохе» холодильного аппарата. В то время как при выравнивании давления после закрывания двери воздух протекает через клапан для выравнивания давления стремительно, и содержащаяся в нем влага вряд ли имеет возможность осаждаться на клапане, приток при «вдохе» значительно медленнее, так что поступающий воздух охлаждается уже в клапане для выравнивания давления и его влага оседает внутри последнего, в итоге влага замерзает, и клапан теряет свою подвижность и закупоривается.
Благодаря непосредственному или косвенному нагреву клапана для выравнивания давления надежно исключается образование льда в клапане и тем самым возникновение его неисправности. Одна из возможностей поддержания температуры клапана выше точки замерзания воды реализуется путем расположения клапана для выравнивания давления в области так называемого рамочного обогревателя в холодильных аппаратах.
Такой рамочный обогреватель во многих холодильных аппаратах предусмотрен для того, чтобы при помощи обогрева рамки, образующей тепловой мост между внутренним пространством и окружающей средой, предотвратить охлаждение соседствующих с рамкой наружных поверхностей корпуса и/или двери, настолько сильное, что на них могла бы оседать влага. Благодаря тому, что клапан для выравнивания давления располагается в области, где он имеет термический контакт с рамочным обогревателем, замерзание клапана полностью исключается без дополнительных производственных затрат.
Удобное место расположения для клапана, в котором он надежно подогревается при помощи рамочного обогревателя, находится на участке двери, противоположном рамке.
Если рамка имеет известную для таких случаев применения ферромагнитную полосу, помещаемую напротив магнитного уплотнителя двери, то целесообразно включение в эту полосу отрезка с локальным расширением, расположенного напротив клапана для выравнивания давления. В таком случае хорошая теплопроводность полосы используется для эффективного подогрева клапана.
Имеет смысл также устанавливать клапан для выравнивания давления в углу двери, так как углы вообще представляют собой самые слабо охлаждаемые области двери.
Рамочный нагреватель предпочтительно включает в себя трубопровод, в котором протекает конденсированный хладагент. Правда, такой рамочный нагреватель способен подогревать клапан для выравнивания давления только в том случае, если одновременно работает компрессор, питающий нагреватель хладагентом, однако это ни в коей мере не снижет эффективность рамочного нагревателя как средства защиты от замерзания клапана: когда компрессор не работает и, следовательно, внутреннее пространство не охлаждается, то оно медленно нагревается. Хотя в это время рамочный нагреватель не может воспрепятствовать охлаждению клапана для выравнивания давления, при определенных условиях и до температуры ниже точки замерзания, однако благодаря одновременному нагреванию внутреннего пространства предотвращается поступление в него через клапан того воздуха, влага которого могла бы осесть в клапане для выравнивания давления. Поэтому и в течение таких периодов также не возникает опасность обледенения. Когда компрессор снова работает и внутреннее пространство охлаждается, воздух, конечно, снова проходит через клапан для выравнивания давления, но в это время клапан для выравнивания давления подогревается рамочным обогревателем.
Если стенка корпуса или двери, куда установлен клапан для выравнивания давления, включает в себя известные для таких случаев жесткую наружную обшивку, жесткую внутреннюю обшивку и заключенный между ними слой изоляционного материала, то возможен простой и дешевый способ монтажа клапана для выравнивания давления, при котором он помещен в трубку, проходящую сквозь слой изоляционного материала и герметично примыкающую к внешней и внутренней обшивкам, причем трубка включает в себя две входящие одна в другую втулки, одна из которых прочно закреплена на внешней обшивке, а другая - на внутренней. Втулки, входящие одна в другую, дают возможность легко приспосабливать конструкцию к различной или меняющейся толщине стенок корпуса благодаря возможности их раздвигания в продольном направлении Возможно плотное прикрепление каждой из втулок к внешней и внутренней обшивкам, даже если расстояние между ними варьируется.
Внешняя втулка предпочтительно имеет входной участок, конусообразно расширяющийся в направлении его проникновения внутрь слоя изоляционного материала. Этот входной участок упрощает монтаж клапана, облегчая вхождение одной втулки в другую. Это особенно важно при сборке стенки, в которую помещен клапан. Если втулки сначала крепятся к наружной и внутренней обшивкам стенки, то их обращенные друг к другу концы следует вставить друг в друга, прежде чем соединять друг с другом наружную и внутреннюю обшивки. Это совмещение упрощается благодаря расширенному участку.
Если внешняя из двух втулок по меньшей мере на одном участке ее длины охватывает внутреннюю втулку с зазором, то для уплотнения втулок между собой внутреннюю втулку на данном участке предпочтительно окружает прилегающая к наружной втулке первая кольцеобразная манжета.
Эта манжета предпочтительно имеет вогнутую форму со стороны слоя изоляционного материала, так что под давлением расширяющегося изоляционного материала она прижимается к наружной втулке, что способствует плотному прилеганию манжеты к наружной втулке.
Втулки закрепляются на внутренней или наружной обшивке благодаря тому, что втулка, проходящая сквозь соответствующее отверстие, имеет выступ, примыкающий к наружной или внутренней обшивке на их на внешней стороне, и вторую кольцеобразную манжету, примыкающую к наружной или внутренней обшивке на их внутренней стороне, со стороны слоя изоляционного материала. Таким образом, наружная или внутренняя обшивка зажимается между выступом и огибающей втулку манжетой, а манжета одновременно предотвращает доступ изоляционного материала к краям отверстия и его выступание наружу.
Клапан предпочтительно включает в себя расположенный во внутренней втулке изогнутый гибкий лист с прилегающими к внутренней стороне втулки краями.
Для удерживания листа во втулке предусматривается, что вдоль внутренней втулки по ее диаметру проходит перегородка, а лист насаживается на перегородку. Кроме того, для удержания листа на одном конце втулки закрепляется накидная деталь, которая ограничивает свободную площадь сечения втулки, так что лист не выскальзывает.
Краткое описание чертежей
Дальнейшие свойства и преимущества изобретения следуют из приведенного ниже описания вариантов исполнения со ссылкой на прилагаемые чертежи. На них показано следующее:
фиг.1 - вид холодильного аппарата согласно изобретению, где видна наружная сторона двери холодильного аппарата;
фиг.2 - аксонометрическое изображение холодильного аппарата, где дверь широко раскрыта, так что видна ее внутренняя сторона;
фиг.3 - фрагменты боковой стенки и двери холодильного аппарата в разрезе по плоскости, обозначенной на фиг.2 цифрой III;
фиг.4 - аналогичный фиг.3 разрез по плоскости, обозначенной на фиг.2 цифрой IV;
фиг.5 - применяемый в холодильном аппарате клапан для выравнивания давления, частично в разрезе и частично в аксонометрическом изображении;
фиг.6 - увеличенный фрагмент фиг.1.
Осуществление изобретения
На фиг.1 изображен корпус холодильного аппарата с собственно корпусом 1 и дверью 2, шарнирно сочлененной с корпусом, показанной здесь в полуоткрытом положении. Клапан 5 для выравнивания давления расположен в нижнем углу двери 2 и проходит между передней и задней сторонами двери 2.
На фиг.2 показан такой же корпус с дверью 2 в более широко открытом положении, в котором видна ее задняя сторона, обращенная к внутреннему пространству 4 прибора. На задней стороне располагается магнитное уплотнение 26, имеющее форму рамки, которое при закрытой двери 2 плотно прилегает к рамке 3 корпуса 1.
Для удержания магнитного уплотнения 26 рамка 3 может быть сделана из ферромагнитного листа; здесь в качестве примера рассматривается случай, когда под изготовленную из пластика рамку 3 со стороны пеноизоляции подложена полоса 27 из ферромагнитного металла, положение которой показано на фиг.2 пунктирным контуром. В нижнем углу рамки 3 полоса 27 имеет направленный внутрь изгиб 28, который при закрытой двери располагается напротив клапана 5 для выравнивания давления.
На фиг.3 показан разрез передней части боковой стенки корпуса 1 и соседней с ним части двери 2 на уровне плоскости, обозначенной на фиг.2 цифрой III. Наполненная магнитным материалом камера 29 магнитного уплотнения 26 расположена напротив полосы 27, которая встроена в изоляционный пеноматериал со стороны внутренней поверхности рамки 3. На задней стороне полосы 27 к ней припаян трубопровод 30 хладагента, проходящий вокруг внутреннего пространства 4 от (не показанного) компрессора к конденсатору (также не показанному). Когда компрессор работает, в трубопроводе 30 хладагента циркулирует теплый хладагент, подогревающий рамку 3 прежде всего непосредственно напротив магнитного уплотнения 26 и за его пределами, а также через магнитное уплотнение 26 край двери 2.
На фиг.4 показан аналогичный фиг.3 разрез по плоскости, обозначенной на фиг.2 цифрой IV. Плоскость разреза проходит через клапан 5 для выравнивания давления и расположенный напротив него изгиб 28. Тепло, отдаваемое через изгиб 28 при работающем компрессоре, предотвращает замерзание клапана 5 для выравнивания давления.
На фиг.5 клапан 5 для выравнивания давления и его окружение показаны частично в разрезе, частично в аксонометрическом изображении. Часть металлической наружной обшивки двери 2 обозначена цифрой 6. Внутреннюю обшивку образует пластиковая камера, сформированная методом глубокой вытяжки, плотно соединенная по краям (не показаны) с наружной обшивкой. Фрагмент внутренней камеры обозначен цифрой 7.
В дне углубления 8, сформированного во внутренней камере, вырезано отверстие 9, имеющее форму круга, уменьшенного с противоположных сторон на два сегмента. Перед соединением внутренней камеры 7 с наружной обшивкой 6 в отверстие 9 со скрытой от наблюдателя стороны введена первая втулка 10 и закреплена там. На конце, обращенном к наблюдателю, втулка 10 снабжена фланцем 11, который, как и отверстие 9, имеет форму круга с усеченными боковыми сегментами и поэтому в положении, повернутом на 90° относительно изображенного, проходит через отверстие 9 и закрепляется в нем в изображенном положении.
Стенка внутренней камеры 7 в показанной конфигурации зажимается между фланцем 11 и эластичным кольцеобразным фланцем 12, прижимающим внутреннюю камеру 7 со стороны наружной обшивки. Наружный диаметр кольцеобразного фланца 12 превышает диаметр отверстия 9, так что (не показанный на фиг.2) изоляционный материал, заполняющий пространство между наружной обшивкой 6 и внутренней камерой 7, не поступает к отверстию 9.
Второй кольцеобразный фланец 13 меньшего, чем первый кольцеобразный фланец 12, диаметра образован на втулке 10 близко к ее концу со стороны наружной обшивки 6. Этот кольцеобразный фланец 13 упруго прилегает к внутренней стороне конусообразно расширяющегося участка 14 второй втулки 15. Втулка 15 крепится таким же образом, как и втулка 10, к наружной обшивке 6, зажимая последнюю между фланцем 16, примыкающим к обшивке 6 с наружной стороны, и упругим кольцеобразным фланцем 17, примыкающим с внутренней стороны. Эластичность кольцеобразного фланца 13 позволяет сдвигать две втулки 10, 15 относительно друг друга во время сборки, благодаря чему компенсируется переменная толщина двери.
Втулка 15 также крепится к наружной обшивке 6 перед ее соединением с внутренней камерой 7. Когда происходит соединение наружной обшивки 6 с внутренней камерой 7, расширяющаяся конструкция участка 14 облегчает проникновение втулки 10 во втулку 15.
К участку 14 примыкает короткий цилиндрический отрезок 18 втулки 15, в котором с геометрическим замыканием держится втулка 10.
Свободный конец втулки 10 доходит до чашеобразного расширения 19 втулки 15, которое примыкает к цилиндрическому отрезку 18 и содержит фланец 16 и кольцеобразный фланец 17.
В результате продвижения в конусообразный участок 14 кольцеобразный фланец 13 втулки 10 эластично отгибается, так что поверхность кольцеобразного фланца 13 со стороны изоляционного материала приобретает вогнутую форму. Таким образом, когда при заполнении пространства между наружной обшивкой 6 и внутренней камерой 7 возникает давление, кольцеобразный фланец 13 прижимается к конусообразному участку 14, что улучшает уплотняющее действие кольцеобразного фланца 13.
Внутренний объем втулки 10 делится по диаметру продольной перегородкой 20. На продольную перегородку 20 надет эластичный лист 21 из пластика. Лист 21 имеет по существу эллиптическую форму, так что его края по всей длине с легкостью плотно прилегают к втулке 10. В случае пониженного давления во внутреннем пространстве 4 края листа 21 отжимаются в направлении продольной перегородки 20, и воздух поступает снаружи внутрь. В случае повышенного давления во внутреннем пространстве 4 оно действует на всю поверхность листа 21 и прижимает его наружу, или к втулке 10. Накидная деталь 22, укрепленная на свободном конце втулки 10 при помощи не показанного байонетного замка, предотвращает выдвигание листа 21 из втулки 10 под действием повышенного внутреннего давления, во-первых, потому, что накидная деталь 22 сужает свободный проем втулки 10, а во-вторых, благодаря поперечной перемычке 23, которая проходит по диаметру через центральное отверстие 24 накидной детали 22.
В представленном на фиг.6 виде на клапан снаружи показано расширение 19 втулки 15 с примыкающим к внешней стороне наружной обшивки 6 фланцем 16, части отверстия 25 наружной обшивки, в которое вставляется втулка 15, а также накидная деталь 22 внутри расширения 19.