УНИВЕРСАЛЬНАЯ СУДОВАЯ ХОЛОДИЛЬНАЯ УСТАНОВКА

Полезная модель относится к холодильной технике, преимущественно к судовым хладоновым холодильным установкам провизионных кладовых.
Судовые провизионные кладовые делятся по режиму работы холодильных установок на низкотемпературные (минус 8°С ÷ минус 18°С) и высокотемпературные (0°С÷6°С). Компрессоры установок соответственно делятся на высокотемпературные и низкотемпературные. В низкотемпературных компрессорах из-за высокой температуры нагнетания конструктивно организован впрыск жидкого хладона в зону сжатия, в установках выполняется линия впрыска, отводящая часть жидкого хладона после конденсатора в компрессор.
На судах холодильные установки имеют комплекты запасных частей (ЗИП), предназначенные для поддержания ресурса, восстановления работоспособности установки в случае отказа комплектующих изделий, в том числе, случайных отказов компрессоров. Из-за различия схем установок, разнотипности состава, комплекты ЗИП имеют разнообразие и вследствие этого значительный общий объем, то есть увеличенную материалоемкость эксплуатационного обеспечения. Из-за отсутствия унификации установок невозможна замена одной установки другой или их узлов в случае необходимости.
Обзор научно-технической информации по аналогам [Патент RU 2362095 C1, F25B 1/00, F25B 41/04, F25B 41/06. Холодильная установка // Патент RU 138287 U1,, F25B 43/00. Энергосберегающая холодильная парокомпрессионная установка // Пат. заявка №2015-017764, Япония. Клапан для регулирования давления хладагента и контур охлаждения / Refrigerant pressure control valve and refrigerating cycle device, МПК F25B 41/06, F25B 1/00, B60H 1/22, F16K 17/30, Denso Corp.; Honda Shino. Заявл. 11.07.2013, опубл. 29.01.2015. // Патент №7287396, США. Регулятор давления испарителя. Контроль и диагностика /Evaporator pressure regulator control and diagnostics, МПК F25B 5/00, F25B 41/04, Computer Process Controls, Inc.; Maier A.W. и др. Заявл. 15.03.2005, №11/081083, опубл. 30.10.2007. // Патент №3253104 В2, Япония. Холодильная установка / Refrigeration unit. МПК F25B 1/00, Тосиба кяриа К.К.; Хисасу Тору и др. Заявл. 03.06.1991, опубл. 045.02.2002/ Изобретения стран мира. Вып. 76.2003. №2, р. 87. // Патентная заявка №4008877 А1, Германия. Охладитель с расширительным клапаном и испарителем, соединенными последовательно в цепи с блоком управления для поддержания желательной температуры в рабочем пространстве / Refrigerator with expansion valve and evaporator are connected in series circuit and with expansion valve control unit for maintaining desirable temperature in work space, МПК F25B 41/06, F25B 49/00, F25B 49/02, DANFOSS AS; Thuesen S.E. Gollnow К. Заявл. 20.03.1990, опубл. 02.10.1991. // Патент №3688267, Япония. Способ и система регулирования степени перегрева установки кондиционирования воздуха / The method and system of controlling the degree of air conditioning units overheating. МПК F24F 11/02. Samsung Electronics Co., Ltd.; Moon Joong Ki и др. Заявл. 05.01.2001, опубл. 24.08.2005 / Изобретения стран мира. Вып. 75. 2006. №8, р. 172.// Патент №6321549, США. Система регулирования электронного расширительного клапана/ Electronic expansion valve control system. МПК F25B 41/06, F25B 41/04, F25B 49/02, Carrier Corporation; Reason J.R. и др. Заявл. 14.04.2000, опубл. 27.11.2001. // Патент на п.м. №128179, РФ, Автономный судовой кондиционер воздуха постоянного тока, МПК B63J 2/02, Общество с ограниченной ответственностью "Научно-технический комплекс "Криогенная техника"; Деньгин В.Г. и др. Заявл. 13.12.2012, опубл. 20.05.2013.] показывает, что для поддержания температурных режимов холодильных установок применяются регулируемые дроссельные
устройства, электронные расширительные вентили (ЭРВ), работающие в комплекте с датчиками давления и температуры, с программируемыми контроллерами с процессорным управлением, что значительно усложняет установку и увеличивает трудоемкость эксплуатационного контроля и обслуживания.
Наиболее близкой к заявленной полезной модели по технической сущности и достигаемому техническому результату, является холодильная установка, описание которой приведено в [Патентная заявка №2015-017764 Япония. Клапан для регулирования давления хладагента и контур охлаждения / Refrigerant pressure control valve and refrigerating cycle device, МПК F25B 41/06, F25B 1/00, B60H l/22, F16K 17/30, Denso Corp.; Honda Shino. Заявл. 11.07.2013, опубл. 29.01.2015] и она принята за прототип.
Недостатком прототипа является ее работа в одном температурном режиме, работа в другом температурном режиме невозможна без использования других теплообменных аппаратов и дроссельного устройства.
Задачей полезной модели является создание унифицированной холодильной установки, работоспособной в низкотемпературном и высокотемпературном режимах, упрощение ее и снижение материалоемкости и трудоемкости эксплуатационных затрат.
Указанная задача выполняется тем, что в известной холодильной установке, содержащей компрессор с электродвигателем, конденсатор хладона, дроссельное устройство, испаритель хладона и регулятор давления хладона в испарителе, компрессор выполняют низкотемпературным, с линией впрыска жидкой фазы хладона, электродвигатель компрессора выполняют с мощностью для высокотемпературного компрессора, регулятор давления хладона в испарителе выполняют регулятором давления «до себя» с уставкой регулирования давления в испарителе для высокотемпературного режима, параллельно регулятору выполняют линию, содержащую запорный клапан и дополнительный регулятор давления «до себя» с уставкой регулирования давления в испарителе для низкотемпературного режима, на линии впрыска жидкой фазы хладона устанавливают запорный клапан.
Кроме того, в холодильной установке применяют хладон 134а, для регулятора высокотемпературного режима уставка принимается (0,2-0,3) МПа, для низкотемпературного - (0,05-0,13) МПа.
Техническими результатами полезной модели являются:
1. Унификация холодильной установки.
2. Упрощение холодильной установки.
3. Снижение эксплуатационных затрат.
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 аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволило установить совокупность существенного 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 чертеже представлена схема универсальной судовой холодильной установки по техническим решениям полезной модели.
Судовая холодильная установка состоит из следующих узлов: низкотемпературного компрессора 1, электродвигателя 2, конденсатора хладона 3, дроссельного устройства 4, испарителя хладона 5, регулятора давления «до себя» 6, линии 7, содержащей запорный клапан 8 и дополнительный регулятор давления «до себя» 9, подключенной параллельно регулятору 6, линии впрыска жидкой фазы 10, содержащей запорный клапан 11.
Некоторая арматура, приборы автоматики и связи, стандартные для холодильных установок, понятные специалистам и несущественные для пояснения полезной модели, на схеме не показаны.
3
3
2
Тепловые и гидравлические расчеты холодильной установки состоящей из спирального компрессора, геометрической производительностью (0,09-0,1) м/мин, жидкостного конденсатора хладона, работоспособного при температуре охлаждающей воды до 36°С, терморегулирующего клапана TN2-01 («Danfoss»), воздухоохладителя с расходом воздуха 1000-1200 м/час, поверхностью теплообмена 6-7 м, сильфонного регулятора давления «до себя», подтвердили возможность создания универсальной холодильной установки на хладоне 134а со следующими показателями:
1. Холодопроизводительность при температуре в камере минус (18±2)°С - (0,8±0,1) кВт, при температуре 3°С - (2±0,2) кВт.
2. Потребляемая электрическая мощность на низкотемпературном режиме (0,5-0.7) кВт, на высокотемпературном - (0,7-1,0) кВт.
Для возможности работы в низкотемпературном режиме компрессор выполнен с впрыском жидкой фазы хладона, при этом для возможности работы в высокотемпературном режиме его электродвигатель выполняют с соответствующей этому режиму мощностью (выше, чем для низкотемпературного). В высокотемпературном режиме впрыск жидкой фазы необязателен, для прекращения впрыска установлен запорный клапан на линии впрыска. Регулятор давления исполняют по схеме «до себя» так как он регулирует давление только по давлению на входе, а не по разности давлений и поэтому обеспечивает более стабильную характеристику. Уставка регулирования давления этого регулятора выполнена для высокотемпературного режима. Наименование регулятора - «до себя» является употребляемым термином в холодильной технике, понятен специалистам и, в соответствии с общими требованиями к оформлению заявки, может применяться в материалах заявки.
Для работы в низкотемпературном режиме параллельно регулятору выполняют линию, содержащую дополнительный регулятор «до себя» с уставкой регулирования давления низкотемпературного режима и запорный клапан. Запорный клапан необходим при реализации высокотемпературного режима.
В установке применяют озонобезопасный хладон 134а.
Учитывая данные равновесных значений «давление - температура» хладона 134а, для высокотемпературного режима уставка регулятора принимается (0,2-0,3) МПа, что соответствует температуре кипения (минус 10°С-0°С), для низкотемпературного - (0,05-0,13) МПа, что соответствует температуре кипения (минус 40°С - минус 20°С) и обеспечивает температурные режимы продовольственных кладовых.
Работа холодильной установки по техническим решениям предложенной полезной модели описана ниже.
Рассмотрим работу установки на высокотемпературном режиме, при этом запорные клапаны 8 и 11 закрыты.
Электродвигатель 2 является приводом компрессора 1, который сжимает пары хладона и подает их в конденсатор 3, где они охлаждаются и конденсируются. Далее хладон расширяется в дроссельном устройстве 4, снижает свою температуру и в испарителе 5 охлаждает воздух. Температура кипения в испарителе определяется давлением, которое поддерживает регулятор 6. В испарителе жидкая фаза хладона выкипает, он перегревается и после регулятора 6 в парообразном виде поступает в компрессор. Далее цикл повторяется.
При работе в низкотемпературном режиме открывают запорные клапаны 8 и 11. Работа установки в низкотемпературном режиме аналогична высокотемпературному режиму. Хладон циркулирует по линии: компрессор 1 - конденсатор 3 - дроссельное устройство 4 - испаритель 5 - запорный клапан 8 - дополнительный регулятор давления 9. Кроме того, часть жидкого хладона по линии 10 через запорный клапан 11 подается в компрессор 1. Регулятор 6 при этом закрывается автоматически, так как в этом режиме перед ним давление ниже его уставки регулирования (высокотемпературного режима).
Применение регуляторов давления «до себя» значительно упрощает установку, так как в этом случае не нужны термореле и соленоидные вентили, а также отпадает необходимость в ЭРВ, датчиках давления и температуры, контроллерах, программном обеспечении.
Предложенная холодильная установка является универсальной для применения в судовых провизионных кладовых обеспечивая как низкотемпературный, так и высокотемпературный режимы кладовых. На судах потребности в высокотемпературном холоде в 2-4 раза больше, чем в низкотемпературном. Унифицированные узлы установки обеспечивают это соотношение и способствуют ее применению.
Расчет комплектов ЗИП основан на законах надежности и вероятности отказов элементов. Для унифицированных холодильных установок комплект ЗИП является групповым, в котором количество однотипных элементов, в том числе компрессоров на случайный отказ, будет меньше.
Кроме уменьшения общего объема возимого ЗИП, упрощение установки приводит к снижению трудоемкости технического обслуживания при эксплуатации.
Все технические средства полезной модели описаны или известны на дату подачи заявления.
Спиральные компрессоры, водоохлаждаемые конденсаторы хладона, испарители хладона разных типов, сильфонный регулятор давления «до себя», запорные клапаны в виде шаровых кранов различных типоразмеров выпускаются собственным производством Заявителя для холодильного и климатического оборудования морского назначения.
Таким образом, изложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленной полезной модели следующих совокупных условий:
- средство, воплощающее заявленную полезную модель при его осуществлении, предназначено для промышленного использования, а именно, в судовой холодильной установке;
- 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 унифицировать судовые холодильные установки, упростить их и снизить эксплуатационные расходы.