ХОЛОДИЛЬНАЯ МАШИНА СУДОВОЙ СИСТЕМЫ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА

Полезная модель относится к холодильной технике, преимущественно к холодильным машинам судовых систем кондиционирования воздуха подводных или погруженных аппаратов.
Известна холодильная установка [1], содержащая компрессор, конденсатор с магистралью охлаждающей воды, снабженной насосом, и испаритель с линией хладоносителя. Основным недостатком данного аналога является наличие насоса охлаждающей воды, что вызывает виброакустический шум и дополнительное энергопотребление.
По результатам анализа научно-технической литературы [1, 2, 3, 4], наиболее близкой к заявленной полезной модели по технической сущности и достигаемому техническому результату, является холодильная машина судовой системы кондиционирования воздуха, описание которой приведено в [4].
Эта холодильная машина выбрана в качестве прототипа. К недостаткам прототипа так же относится наличие насоса охлаждающей забортной воды, что повышает шумность судна, снижает надежность холодильной машины, приводит к виброакустическому излучению за пределы судна.
Целью полезной модели является создание конструкции холодильной машины судовой системы кондиционирования воздуха с повышенной надежностью и сниженными уровнями вибрации и шума.
Указанная цель достигается тем, что в известной холодильной машине, содержащей винтовой компрессорный агрегат, конденсатор хладона, охлаждаемый забортной водой, дроссельное устройство и испаритель хладона, охлаждающий хладоноситель системы кондиционирования, конденсатор хладона помещают в межкорпусное пространство судна (между прочным и легким корпусами), сообщающееся с забортной водой. Конденсатор выполняют в виде батарей труб. В батареях внутритрубное пространство выполняют как хладоновую полость конденсатора хладона.
Кроме того, суммарное проходное сечение батареи выполняют прямо пропорционально среднему значению удельного объема хладона в батарее.
Техническими результатами полезной модели являются:
1. Увеличение надежности холодильной машины;
2. Снижение шума и вибрации холодильной машины.
Вторичным техническим результатом является снижение виброакустического излучения за пределы корпуса судна.
Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленной полезной модели, позволили установить, что заявитель не обнаружил источник, характеризующийся признаками тождественными (идентичными) всем существенным признакам полезной модели. Определение из перечня выявленных аналогах прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволили установить совокупность существенных по отношению к рассматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном устройстве, изложенных в формуле полезной модели.
Следовательно, заявленная полезная модель соответствует признаку "новизна".
На рисунке представлена схема холодильной машины судовой системы кондиционирования воздуха по техническим решениям полезной модели с конденсатором хладона, выполненным в виде батарей труб.
Холодильная машина состоит из основных узлов - винтового компрессорного агрегата 1, конденсатора хладона из батарей труб 2, дроссельного устройства 3 и испарителя хладона 4. К испарителю подводится хладоноситель 5. Конденсатор хладона расположен в межкорпусном пространстве 8 судна, между прочным корпусом 6 и легким корпусом 7, сообщающемся с забортной водой 9.
Некоторая арматура, приборы автоматики и связи, стандартные для холодильных машин и несущественные для пояснения полезной модели, на схеме не показаны.
Расположение конденсатора хладона в межкорпусном пространстве позволяет отказаться от насоса забортной воды, т.к. конденсатор охлаждается в большом объеме забортной воды, находящейся в этом пространстве.
Выполнение конденсатора в виде батарей труб, позволяет исключить обечайку конденсатора, которая необходима при нахождении конденсатора (в преобладающем большинстве случаев - кожухотрубного) внутри прочного корпуса. Отсутствие обечайки конденсатора повышает надежность холодильной машины, т.к. трубы малого диаметра (относительно диаметра обечайки) более надежны при одинаковых внутренних давлениях. Для конструктивного исполнения в виде батарей хладоновой полостью конденсатора выполняется внутритрубное пространство.
В судостроении в газогидравлических системах с целью снижения шума и вибрации ограничивают и выравнивают скорости текущих сред в системах в целом и в каждом конкретном агрегате.
Теплофизические и газодинамические расчеты показывают, что для ограничения и достижения одинаковой скорости в батареях труб конденсатора, необходимо суммарное проходное сечение труб батареи выполнять прямо пропорционально среднему значению удельного объема хладона в батарее. Коэффициент пропорциональности зависит, в основном, от заданной скорости хладона в трубах и не входит в рассмотрение и задачи предлагаемой полезной модели.
По предлагаемой полезной модели из состава холодильной машины исключается насос забортной воды - сложный электромеханический и гидравлический аппарат, обладающий высокой виброактивностью и определенной вероятностью отказа. Конструкция конденсатора позволяет исключить обечайку большого (относительно диаметра труб батареи) диаметра и обеспечить заданные равные скорости хладона в батареях конденсатора.
Холодильная машина по предлагаемой полезной модели работает следующим образом.
В компрессорном агрегате 1 сжимаются пары хладона, затем они конденсируются в батареях труб 2, превращаясь в переохлажденную жидкость хладона, которая, проходя через дроссельное устройство 3, расширяется до давления кипения в испарителе, и парожидкостная смесь поступает в испаритель 4, где охлаждает хладоноситель 5, а затем перегретый пар всасывается компрессорным агрегатом, после чего цикл охлаждения повторяется.
По предлагаемой полезной модели проведены тепловые и конструктивные расчеты, разработан макетный образец и проведены экспериментальные исследования, получены положительные результаты, обосновывающие заявленные технические результаты.
Таким образом, изложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленной полезной модели следующих совокупностей условий:
- средство, воплощающее заявленную полезную модель при его осуществлении, предназначено для промышленного использования, а именно, в холодильных машинах судовых систем кондиционирования воздуха;
- для заявленной полезной модели в том виде, в котором он охарактеризован в независимом пункте изложенной формулы полезной модели, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов.
Следовательно, заявленная полезная модель соответствует условию "промышленная применимость".
Внедрение предлагаемого устройства позволяет повысить надежность холодильной машины судовой системы кондиционирования воздуха, снизить ее вибрацию и шум и, как следствие, снизить виброакустическое излучение за пределы судна.
1. Авторское свидетельство СССР №918714 кл. F25B 1/02, B63J 2/02, 1982.
2. Авторское свидетельство СССР №1217723 кл. B63J 2/00, 1986.
3. Авторское свидетельство СССР №687726 кл. B63J 2/12, 1983.
4. Б.В. Смирнов, В.Г. Деньгин и др. Малошумные холодильные машины для судовых систем кондиционирования воздуха // Холодильная техника, №8, 2007 г., с. 4-7.