АККУМУЛЯТОР ХОЛОДА

Область техники, к которой относится полезная модель
Заявленное техническое решение относится к области аккумулирования холода с использованием теплоты фазового перехода. Устройство может быть использовано в системах вентиляции, кондиционирования, пищевой промышленности и других областях народного хозяйства с целью аккумулирования холода.
Уровень техники
Известно устройство получения чешуйчатого льда, содержащее цилиндрический испаритель, выполненный из стали, вал вращения, расположенный в подшипниках, патрубки ввода и отвода хладагента, соединенные с торцами вала вращения через сальники, ванна с водой для смачивания, блок ножей, лоток. Устройство снабжено рамой, на которой при помощи вертикальных упор установлены подшипники, патрубками ввода и отвода хладагента, ванны с водой, блоком ножей, лотком и защитным кожухом, расположенным над испарителем, размещенным по всей его длине, а поверхностный слой испарителя выполнен из алюминия. Патент РФ №8454 от 16.11.1998.
Также известна установка для вымораживания и получения чешуйчатого льда, содержащая основание, установленные на нем ось, снабженную устройством для ввода и отвода хладагента, приводное устройство, закрепленную на сальниковых узлах внешнюю поверхность испарения и замораживания льда, устройство для удаления льда с этой поверхности, ванну с продуктом. Устройство имеет укрепленную на сальниковых узлах и сообщенную с приводным устройством, внутреннюю поверхность испарения и намораживания льда и устройство для удаления льда с нее, при этом между внешней и внутренней поверхностями размещена разделительная вставка для обеспечения кипения хладагента в узком щелевом зазоре, причем разделительная вставка выполнена с развитой поверхностью в виде гофра, или резьбы, или канавок. Патент РФ №2206839 от 20.06.2003.
Также известно устройство для получения чешуйчатого льда из жидкости, в частности из воды, содержащее корпус, состоящий, по существу, из двух расположенных параллельно на расстоянии друг от друга плитообразных боковин и водопроницаемо проходящей между боковинами ванны, испарительный валик, установленный в боковинах с возможностью вращения вокруг горизонтальной оси, снабжаемый с внутренней стороны хладагентом и частично погруженный в жидкость, находящуюся в резервуаре в нижней части корпуса, а также расположенный на небольшом расстоянии от внешней боковой поверхности испарительного валика скребок для образовавшегося на боковой поверхности льда, боковины имеют, по существу, лишенный кромок внешний контур, на торцевых поверхностях боковин расположены уплотнительные тела, проходящие, по меньшей мере, вдоль части периметра боковин, при этом ванна своими боковыми концевыми участками упирается в торцевые поверхности боковин с возможностью стягивания с ними посредством стяжного устройства. Патент РФ №2291360 от 10.01.2007.
Также известен ледяной холодоаккумулятор, содержащий корпус, вертикально установленные в нем панели-теплообменники для наморозки льда, подсоединенные к холодильной машине, датчики-сигнализаторы количества намороженного льда, сообщенные с системой регулирования работы холодильной машины, и трубопроводы подачи и отвода воды из корпуса. С целью интенсификации теплообмена в режиме потребления холода путем увеличения площади теплообмена пропускаемой через корпус воды с намороженным льдом, холодоаккумулятор снабжен замкнутыми перфорированными перегородками из материала с высоким коэффициентом теплопроводности, выполненными в корпусе так, что каждая панель-теплообменник размещена внутри перегородок, а последние установлены с образованием зазоров между ними и стенками корпуса. Авторское свидетельство СССР №1121560 от 30.10.1984.
Также известно устройство для аккумулирования холода, включающее льдохранилище, теплообменный контур, заполненный жидким холодопередающим агентом, содержащий теплообменный узел, размещенный в льдохранилище, и теплообменный узел, размещенный в холодильной камере, подводящий и отводящий каналы и насос. В устройстве использован холодопередающий агент с температурой замерзания -60°C и ниже, при этом теплообменный узел, размещенный в льдохранилище, включает первый и второй вертикальные коллекторы, размещенные у противоположных концов льдохранилища, каждый из которых снабжен и сообщен, по меньшей мере с двумя горизонтальными коллекторами, размещенными параллельно друг другу на разных уровнях по высоте вертикальных коллекторов, в толще льда, причем полости горизонтальных коллекторов, расположенных в одной горизонтальной плоскости, сообщены с горизонтальным регистром, включающим, по меньшей мере, две трубы, при этом поперечное сечение вертикального коллектора меньше суммы поперечных сечений горизонтальных коллекторов, которое в свою очередь меньше суммы поперечных сечений горизонтальных регистров, кроме того, трубы горизонтальных регистров снабжены оребрениями, кроме того, теплообменный узел, размещенный в холодильной камере, выполнен с возможностью работы в одном из двух режимов, либо с отбором холода из льдохранилища, либо с отбором холода из наружного воздуха при его температуре ниже - (40-60°C) и подачей его в льдохранилище. Патент РФ №2469245 от 10.12.2012.
Также известен аккумулятор холода, содержащий бак-аккумулятор, размещенные в баке-аккумуляторе герметичные пластиковые контейнеры, заполненные средой фазового перехода и имеющие профилированную поверхность. Контейнеры выполнены в виде линейных эластичных труб с гофрированной поверхностью, гофрированная стенка трубы армирована спиралью из поливинилхлорида, трубы размещены в баке-аккумуляторе параллельно перекрестными рядами. Патент РФ №2438074 от 27.12.2011
Также известен льдоаккумулятор для производства ледяной воды включающий теплоизолированную емкость с водой, которая гидравлически связана с потребителями ледяной воды, внутри емкости установлена основная теплообменная секция холодильной установки и дополнительная теплообменная секция для охлаждения воды внешним хладоносителем с датчиками контроля толщины льда. В качестве внешнего хладоносителя выбрана незамерзающая при температурах окружающего воздуха жидкость. В состав устройства введен воздушный охладитель внешнего хладоносителя с принудительной циркуляцией воздуха, который установлен на открытом воздухе и связан с дополнительной теплообменной секцией замкнутым гидравлическим контуром с принудительной циркуляцией внешнего хладоносителя, а также введен датчик контроля толщины льда дополнительной теплообменной секции, который электрически связан с приводом побудителя расхода воздуха в воздушном охладителе и побудителя расхода внешнего хладоносителя в гидравлическом контуре. Патент РФ №2484396 от 10.06.2013
Также известен аккумулятор холода и/или тепла, содержащий множество несущих элементов, нагруженных аккумулирующей холод и/или тепло средой, и, по меньшей мере, один первый теплообменник, который предназначен для прохождения первого теплоносителя и который имеет, по меньшей мере, один первый имеющий форму змеевика полый профиль, причем, по меньшей мере, между некоторыми из первых изгибов змеевика, образованных каждыми двумя соседними первыми плечами и первой соединительной зоной, расположен, по меньшей мере, один несущий элемент. Несущие элементы образованы множеством полос несущего элемента, которые ориентированы по существу перпендикулярно первым плечам. Патент РФ №2392557 от 20.06.2010.
Наиболее близким аналогом заявленного технического решения является установка для получения чешуйчатого льда, содержащая неподвижные наружный и внутренний цилиндры испарителя, вал, электродвигатель, водяные трубки для орошения цилиндров, установленные на валу и закрепленные на кронштейнах внутренний и наружный ножи для вращения их вместе с валом и срезания льда, намораживаемого на цилиндры, редуктор, трубку подачи хладагента, сухопарник, водосборник, бачок избыточной воды, льдоскат, водяной насос. Установка снабжена установленными в пространстве между внутренним и наружным цилиндрами испарителя трубкой отвода хладагента и гибким спиральным элементом, содержащим поплавки, плотность которых ниже плотности жидкого хладагента. Патент РФ №2220385 от 27.12.2003.
Данная установка имеет следующие недостатки:
- повышенные теплопритоки из внешней среды
- низкий уровень компактности
- необходимость отдельного бака для хранения льда
- необходимость переохлаждения льда, для предупреждения склеивания отдельных чешуек льда
Раскрытие полезной модели
Задачей, на решение которой направлено заявленное техническое решение, является аккумуляция холода с минимальными тепловыми притоками из внешней среды, максимальным теплообменом между охлаждаемой жидкостью и аккумулирующим телом (льдом), повышение компактности оборудования, совмещение испарителя и емкости для накопления льда в одном корпусе, снижение энергозатрат на генерацию льда, предупреждение склеивания и смерзания частиц льда, поддержание постоянной околонулевой температуры жидкости на выходе из аккумулятора.
Данная задача решается за счет того, что заявленный аккумулятор холода на бинарном или чешуйчатом льде состоит из металлического бака с тепловой изоляцией, внутри которого расположен испаритель холодильной машины, предназначенный для забора тепла жидкости и образования на его поверхности льда и устройства для снятия льда с поверхности испарителя, закрепленные на валу и приводимые в движение электрическим приводом посредством редукторной передачи или муфты. Электродвигатель привода расположен соосно с валом, на котором закреплены устройства для снятия льда с поверхности испарителя или ортогонально ему. Металлический бак заполнен жидкостью (вода, раствор солей в воде). Испаритель холодильной машины выполнен в форме полого тора прямоугольного сечения и погружен в жидкость. В качестве устройств для снятия льда с поверхности испарителя могут быть использованы шнек или скребок. Устройства для снятия льда с поверхности испарителя закреплены на валу и расположены соосно с испарителем. Снятие льда с поверхности испарителя может происходить с внутренней стороны, с внешней стороны или с обеих сторон испарителя одновременно. При этом, для снятия льда с внутренней поверхности испарителя может быть использован шнек или скребок, а для снятия льда с внешней поверхности испарителя - скребок.
Таким образом, конструкция устройства позволяет сочетать в едином блоке, как генератор бинарного или чешуйчатого льда, так и емкость-накопитель льда и охлажденной жидкости. Поскольку лед находится во взвешенном состоянии в воде, не происходит склеивания и смерзания частиц льда.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является улучшение теплообмена между охлаждаемой жидкостью и аккумулирующим телом (льдом), снижение теплопритоков из внешней среды, снижение энергозатрат на генерацию льда. Устройство также позволяет длительный период времени поддерживать температуру жидкости на выходе из устройства близкой к 0°C.
Сущность изобретения поясняется фиг. 1, на которой изображен аккумулятор холода с местным разрезом и фиг. 2. на которой изображен разрез аккумулятора.
Краткое описание чертежей
Аккумулятор холода представляет собой металлический бак (1) с тепловой изоляцией (2), который может быть заполнен жидкостью или льдом (3) (выполняет функцию емкости для накопления льда и охлажденной жидкости) и включает испаритель холодильной машины (4). Испаритель холодильной машины (4) погружен в жидкость. Испаритель холодильной машины (4) представляет собой полый тор прямоугольного сечения. Вращающийся шнек (или скребки) (7) для удаления льда с поверхности испарителя, закреплены на валу соосно с испарителем и приводятся в движение электродвигателем привода (8) посредством редукторной передачи или муфты (9). Электродвигатель расположен на жестком основании в верхней части металлического бака. В верхней и нижней частях металлического бака закреплены два патрубка, служащих для подвода (5) нагретой и отвода (6) охлажденной жидкости, соответственно. Помимо этого, в нижней части испарителя расположены патрубки, предназначенные для отвода (10) и подачи (11) фреона.