Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_1987
.pdf
любому удобному внешнему источнику воды, наиболее предпочтительно, чтобы она получала воду из
открытого резервуара 33 (рис. 1 и 2), который здесь показан установленным на верхней части шкафа и
подробно показан на рис. 5 и 6. Коробка 33 содержит водонепроницаемый контейнер 34, который снабжается
водой через трубу 35, соединенную с водопроводом. Давление воды, подаваемое в трубу 29, поддерживается
практически постоянным с помощью соответствующего обратного клапана 36, подвижный конус 37 которого
приводится в действие поплавком 38, шарнирно прикрепленным к трубе 29 в точке 39, как показано на рис. 5.
Поплавок 38 представляет собой водонепроницаемую полую сферу с углублением 40 на верхней поверхности
для удержания стеклянной чашки 41, содержащей небольшое количество ртути 42. В нормальном режиме
работы системы циркуляции воды происходит постоянный поток воды по трубе 35 в емкость 34, который
поддерживает уровень воды в указанной емкости на постоянной высоте, при этом поплавок 38 опускается до
точки, которая позволяет воде проходить через клапан 36 со скоростью, равной скорости оттока по трубе 29 в
холодильное оборудование. Если по какой-либо причине уровень локально скопившейся воды в контейнере
34 поднимется выше его нормальной высоты, она будет отведена через большую дренажную трубу 43,
предотвращая тем самым случайное переполнение контейнера. Если подача воды через трубу 35 падает
ниже необходимого уровня для поддержания надлежащего уровня воды в контейнере 34, шаровой поплавок
38 опускается, унося с собой ртутный стакан 41 и тем самым прерывая источник тепла для холодильного
аппарата способом, который будет описан далее.
Во время образования паров хладагента, когда аппарат находится в положении, показанном на рис. 1, и когда
уровень воды в контейнере 34 находится на нормальном уровне, труба 29 будет подавать поток воды,
обозначенный пунктирными линиями 44 на рис. 8 и маленькими стрелками на рис. 1, который попадает в
правый отсек желоба 30, образованного низкой вертикальной стенкой 45, разделяющей желоб на правый и
левый отсеки. Однако, если давление воды упадет настолько, что количество подаваемой охлаждающей
воды уменьшится ниже безопасного минимума, труба 29 позволит воде стекать вниз, как показано
пунктирными линиями 46 на наклонной задней стенке 47 желоба 30, так что, как видно на рис. 7, при
возникновении этого условия вода будет проходить через левый отсек желоба в трубу 32 независимо от
положения качающейся рамы. Предположим, что водоснабжение осуществляется в обычном режиме, а
качающаяся рама находится в левом положении, как показано на рис. 1. Охлаждающая вода поступает по
трубе 31 в закрытый резервуар 48, закрепленный на верхнем фланце 24 правого рычага 14 качающейся рамы.
Резервуар 48 подает охлаждающую воду через ряд труб 49 на выступы чередующихся трубок 22
конденсатора-испарителя, так что поток из каждой трубы 49 разделяется и стекает вниз по углублениям по
обеим сторонам трубки 22, на которые он ударяется, охлаждая содержимое конденсатора-испарителя. Как
показано на рис. 3, углубления между трубками отводят воду в желоб 23, откуда охлаждающая вода
собирается в трубопроводе 14, откуда вода поступает в дренажный трубопровод 50 и через водяную рубашку
51 отводится по трубе 52, которая сбрасывает воду в резервуар 53, расположенный в поддоне 5. Уровень
воды в водосборнике 53 поддерживается постоянным. в любой удобный слив, не указанный на схеме. Когда
устройство находится в положении, показанном на рис. 2, вода течет из трубы 29 в левый отсек желоба 30 и
через трубу 32 контактирует с генераторно-абсорбционным барабаном 19 для его охлаждения. Как показано
здесь, предусмотрена водяная рубашка 55 для удержания охлаждающей воды в контакте с цилиндрической
поверхностью барабана 19, но такая водяная рубашка не является обязательной, поскольку труба 32 может
быть выполнена просто для распыления воды таким образом, чтобы она стекала по верхней части барабана
19 и собиралась в поддоне 5.
В случае наличия водяной рубашки вода сливается через трубу 56 в отстойник 53, благодаря чему поддон для
сбора капель 5, расположенный вне отстойника, остается обычно сухим. Далее, обращаясь к системе
теплоснабжения, следует отметить, что к генератору-абсорберу 19 подключен источник тепла любого
известного или подходящего типа, но здесь описываемый как электрическая плита и условно обозначенный
пунктирным кругом 57, который получает электрическую энергию через два контакта 58 на переднем конце
барабана 19, которые изогнуты вниз таким образом, чтобы свободно входить в отверстия в верхней части
двух чашек 59. Чашки 59 установлены на блоке 60 из подходящего изоляционного материала, который
закреплен на участке стенки 6 поддона для сбора капель. Два проводника 62 и 63, образующие
изолированный кабель 64, ведущий к клеммной коробке 33, могут быть соединены с чашками 59 с помощью
указанных крепежных винтов. Когда барабан 19 находится в самом нижнем положении (как показано на рис.
1), концы клемм 58 входят в ртуть, содержащуюся в чашках 59, тем самым замыкая цепь электрической плиты
57 и нагревая раствор, находящийся в резервуаре.
Однако, когда устройство находится в положении, показанном на рис. 2, клеммы 58 отсоединены от ртути, и
цепь плиты размыкается. В случае падения подачи охлаждающей воды к клеммной коробке 33 ниже
безопасного минимума цепь плиты также будет разорвана. Как показано на рис. 6, питание на плиту подается
путем подключения свободных концов проводников 62 и 63 к любому подходящему источнику питания, не
показанному на рисунке. Цепь может прокладываться от одного полюса источника питания, конца проводника
63, верхней металлической скобы 65 и свисающего с нее стержня 66 через ртуть 42, содержащуюся в чашке
поплавкового клапана -41, затем через второй металлический стержень 66 и его поддерживающую скобу 65
через кабель 64 и цепь через печь, предварительно проложенную обратно через проводник 62, включая
клеммные винты в коробке 33, к противоположному полюсу источника питания. Крепежные винты и
кронштейны опираются на блок 67 из подходящего изоляционного материала, надлежащим образом
закрепленный на стенке коробки 33.
Из анализа только что показанной схемы очевидно, что достаточное падение уровня воды в контейнере 34
опустит поплавок 38, чтобы вывести ртуть 42 из контакта со стержнями 66, тем самым полностью отключив
питание холодильной установки. Штанги 66 имеют регулируемую конструкцию и закреплены в кронштейнах
65, так что точку, в которой произойдет такое разъединение, можно регулировать в соответствии с
конкретными условиями эксплуатации. Из вышеизложенного очевидно, что для прекращения работы
холодильной установки достаточно просто перекрыть подачу воды в трубу 35 с помощью любого подходящего
клапана, не показанного на схеме. Очевидно, что вместо того, чтобы ставить клеммную коробку 33 на крышку
шкафа 1, ее можно разместить внутри шкафа при условии, что над верхним концом трубы 29 будет
достаточно воды для поддержания необходимого давления для создания струи 44, описанной ранее.
Описанный процесс охлаждения с помощью аппаратов реверсивно-абсорбционного типа состоит из двух фаз.
На первом этапе раствор хладагента, например, водный раствор аммиака, внутри абсорбера генератора
нагревается для образования паров хладагента (газообразного аммиака, если используется аммиак), которые
поступают в конденсатор-испаритель, где охлаждаются и конденсируются. Когда практически весь
хладагентный газ удаляется из раствора в генераторе-абсорбере, смещение силы тяжести, вызванное
прохождением пара в конденсатор-испаритель, приводит к перемещению качающейся рамы, поднимая
генератор-аспаритель и опуская конденсатор-испаритель, а также прекращает поток охлаждающей воды над
конденсатором-испарителем и заставляет ее течь над генератором-абсорбером для его охлаждения. На
втором этапе возникающее снижение давления вызывает повторное испарение жидкого хладагента (аммиака
с незначительным количеством воды), пар возвращается в генератор-абсорбер для поглощения
содержащегося в нем раствора, в то время как скрытая теплота испарения хладагента поступает из
окружающей атмосферы в холодную камеру.
Поскольку газ, образующийся внутри генератора-абсорбера, легче раствора и поднимается вверх, к верхней
части резервуара 19 подсоединена выхлопная труба 68 для отвода образующегося пара. Однако для
эффективного поглощения возвращающегося пара его необходимо подавать ниже уровня раствора, чего не
произойдет, если позволить ему возвращаться через выхлопную трубу 68. Таким образом, предусмотрена
абсорбционная труба 69, которая заканчивается ниже уровня жидкости внутри абсорбера 19, — так что
возвращающийся пар поднимается через жидкость в виде пузырьков и абсорбируется. Следовательно,
необходимо предусмотреть средства, позволяющие парам свободно проходить из выхлопной трубы 68 в
конденсатор-испаритель, но предотвращающие прохождение возвращающихся паров через указанную трубу.
В ранее известных холодильных установках прерывистого абсорбционного типа применялись различные
механические клапаны, но это не дало удовлетворительного решения проблемы. Также использовалась
ловушка, заполненная ртутью до определенной высоты, через которую отработанные пары проходят в виде
пузырьков по пути к конденсатору; однако это устройство имеет множество недостатков, таких как выброс
жидкости из ловушки в трубу конденсатора.
Таким образом, данное изобретение предусматривает закрытую камеру, образующую ловушку или клапан 70,
соединенный в нижней части своего левого конца трубой 71 с L-образным сосудом или емкостью 72, около
нижнего угла которого заканчивается труба 71. Все трубы, составляющие систему циркуляции хладагента, по
которым хладагент проходит между генератором-абсорбером и конденсатором-испарителем в течение двух
фаз полного цикла работы, открываются в ловушку или клапан 70, и у некоторых из них концы могут быть
герметизированы или открыты в соответствии с положением качающейся рамы 12. Для герметизации таких
труб в надлежащее время в сосуде 72 содержится ртуть, которая имеет высокую температуру кипения и не
связывается с кипящим хладагентом. Ртуть перемещается между ловушкой 70 и сосудом 72 в соответствии с
давлением внутри холодильного оборудования. Таким образом, когда качающаяся рама впервые качается
влево в начале первой фазы охлаждения и к генераторно-абсорбционному барабану 19 подается тепло,
давление внутри системы повышается, чтобы вытолкнуть ртуть через трубу 71 в сосуд 72, где она собирается
на левом конце, как показано пунктирными линиями на рис. 1.
Уровень ртути не поднимется достаточно высоко, чтобы герметизировать нижний конец трубы 71, так что
давление внутри сосуда 72 будет таким же, как и во всей остальной части аппарата. В конце первой фазы
рабочего цикла, когда качающаяся рама поворачивается в положение, показанное на рис. 2, ртуть
скапливается у нижнего конца трубы 71 и герметизирует пар при высоком давлении, существующем в сосуде
72. При подаче охлаждающей среды на абсорбционный барабан генератора 19 давление внутри всего
аппарата понижается, так что пары высокого давления, заключенные внутри сосуда 72, выталкивают ртуть
вверх по трубе 71 в ловушку 70, где она собирается на правом конце ловушки, герметизируя концы труб 68 и
28 на протяжении всего указанного второго этапа. Таким образом, становится очевидно, что при подготовке
холодильного оборудования к транспортировке достаточно лишь продолжать первую фазу охлаждения
достаточно долго, чтобы ртуть проникла в сосуд 72, а затем, удерживая оборудование в положении,
показанном на рис. 1, позволить внутреннему давлению нормализоваться.
После этого повышение давления в сосуде 72 не сможет вытолкнуть ртуть в сосуд 70, поскольку ртуть
находится вне конца трубы 71, независимо от того, в какую сторону перемещается весь аппарат во время
транспортировки. При подготовке собранного холодильного аппарата к выполнению его рабочих функций
система сначала очищается от воздуха через трубку 73, после чего через эту трубку заливается необходимое
количество ртути, и, при зафиксированном аппарате в положении, показанном на рис. 1, через трубку
заливается раствор водного аммиака или другого хладагента. Этот раствор не смешивается с ртутью,
собранной в левом конце ловушки 70, но, плавая на ртути, проходит по трубе 69 в барабан 19. Когда в
барабан залито достаточное количество хладагента, чтобы заполнить его примерно на две трети, труба 73
герметично закрывается, например, металлической пробкой, которую можно припаять на место. Теперь
качающаяся рама зафиксирована клином, чтобы предотвратить ее перемещение, и устройство готово к
отправке.
При подготовке аппарата к эксплуатации качающаяся рама освобождается от клиньев, чтобы свободно
качаться, и, поскольку часть хладагента могла попасть в конденсатор-испаритель во время транспортировки,
целесообразно несколько раз переместить аппарат из положения генерации в положение охлаждения. Когда
аппарат находится в охлаждающем положении, как показано на рис. 2, любая жидкость в
конденсаторе-испарителе будет собираться в левом заднем углу коллектора 26, как было описано ранее, а
при перемещении в положение генерации собранная жидкость будет поступать по трубе 28 в камеру 70,
откуда она будет поступать по трубе 69 в генератор-абсорбер. Затем устанавливается клеммная коробка 33;
водопроводная труба 35 подключается к источнику воды; предусмотрен удобный клапан для перекрытия воды
в любое время; проводники 62 и 63 подключаются к противоположным полюсам соответствующего источника
питания; в чашки 41 и 59 заливается заданное количество ртути, и аппарат готов к работе.
Для запуска холодильной установки достаточно включить воду, поданную через трубу 35. Благодаря наличию
хладагента в генераторе-абсорбере левая сторона качающегося механизма перевешивает правую, и аппарат
оказывается в положении, показанном на рис. 1. По мере повышения уровня воды в контейнере 34 поплавок
38 поднимается до тех пор, пока ртуть 42 не коснется стержней 66, замыкая цепь, описанную ранее для
электрической плиты, которая нагревает генератор-абсорбер. При повышении температуры внутри барабана
19 из раствора образуются пары аммиака, которые проходят через выхлопную трубу 68 (часть которой
окружена водяной рубашкой 51, как было описано ранее) в ловушку 70. Из ловушки пар проходит по трубам 28
и 74 к коллектору 26 конденсатора-испарителя, откуда пар отводится в трубки 22. Вследствие постепенного
повышения давления в трубах и потока охлаждающей воды из труб 49, газообразный аммиак постепенно
охлаждается и сжижается.
Хотя выхлопная труба 68 расположена на противоположном конце барабана 19 от печи 57, чтобы
предотвратить выброс раствора в указанную выхлопную трубу, некоторое количество водяного пара все же
будет переноситься вместе с образующимся паром аммиака; однако большая часть этого водяного пара
будет конденсироваться при прохождении через водяную рубашку 51 и будет возвращаться в генератор под
действием силы тяжести. По мере образования газообразного аммиака вес генераторной (или левой) стороны
системы уменьшается, а сконденсированный хладагент в трубках 22 постепенно увеличивает вес другой (или
правой) стороны системы, пока в момент, когда практически весь аммиак не будет удален из раствора в
генераторе, смещение веса не станет достаточным для того, чтобы раскачать раму, опустив
конденсатор-испаритель и подняв генератор-абсорбер до тех пор, пока дисковая часть 21 качающейся рамы
не зацепится и не упрется в свое кольцевое седло 10, тем самым завершив первую, или генерирующую, фазу
цикла. В начале второй фазы цикла аппарат находится в положении, показанном на рис. 3, при этом крышка
25 конденсатора-испарителя расположена практически горизонтально.
Охлаждающая вода, хранящаяся в резервуаре 48, теперь вытекает по трубам 49 и стекает через ряд щелей
75, расположенных рядом с коллектором 26 между некоторыми из соприкасающихся трубок 22. Под каждым
прорезью 75 находится наклонный по диагонали металлический палец 76, по которому стекает вода,
проходящая через прорезь 75 и наполняющая чашку 77, в которую в данный момент погружается палец 76.
Как показано пунктирными линиями на рис. 3, четыре такие чашки 77 можно удобно отлить на кронштейне 78,
закрепленном на торцевой стенке коробки 79, расположенной под конденсатором-испарителем. Кронштейн 78
также имеет меньшую чашку 80, в которую вставляется шпилька 81, свисающая с нижней части головки 26.
Объем резервуара 48 достаточно велик, чтобы вода между верхней и центральной трубами 49, проходя через
крошечное отверстие 82 (рис. 3) и стекая вниз по коллектору 26 и шпильке 81, полностью заполнила
небольшую чашку 80. Вода, протекающая по четырем оставшимся трубам 49 в чашки 77, лишь наполняет эти
чашки. Однако любой избыток воды будет стекать в левый задний угол коробки 79, который опорожняется по
трубе 83, опускающейся в воду в отстойнике 53.
Охлаждающая вода, протекающая теперь по трубе 32 и водяной рубашке 55, понижает температуру и,
следовательно, давление внутри генератора-абсорбера, в результате чего жидкий хладагент в трубах 22 и
коллекторе 26 снова испаряется и проходит обратно через трубу 74, ловушку 70 и абсорбционную трубу 69 в
раствор в барабане 19, где пары аммиака снова поглощаются. Ртутное уплотнение на конце трубы 28
предотвращает перетекание жидкого хладагента из коллектора 26 и тем самым существенно повышает
эффективность аппарата, поскольку отвод тепла из окружающей атмосферы происходит только за счет
испарения жидкого хладагента. Ртутное уплотнение также перекрывает трубу 68 и заставляет весь пар,
возвращающийся в барабан 19, проходить через трубу 69 для поглощения, тогда как, если бы ему позволили
проходить через трубу 68, он бы не поглощался, но обеспечил бы выравнивание давления во всей системе,
пока внутри конденсатора-испарителя все еще находился жидкий хладагент. Испарение жидкого хладагента
внутри конденсатора-испарителя поглощает тепло, которое может быть подведено только изнутри камеры 3.
Воздух, непосредственно окружающий конденсатор-испаритель, таким образом, сильно охлаждается и,
благодаря повышенной плотности, проходит вниз вокруг перегородки 84, над левой стенкой коробки 79
(которая для этой цели вырезана) и через ряд отверстий 85 во внутренней облицовке камеры
конденсатора-испарителя ко дну накопительной камеры S, как показано сплошными стрелками на рис. 2.
Теплый воздух в верхней части накопительной камеры S предпочтительно поднимается вверх через
трубопровод 86 в задней части корпуса, как показано пунктирными стрелками на рис. 2, и, охлаждаясь при
контакте с испарителем, опускается вниз, как описано выше. Таким образом, все содержимое камеры S
охлаждается конвекцией. Для увеличения проводящей поверхности испарителя к коллектору 26 могут быть
прикреплены металлические ребра 87, как показано на рисунке. Перегородка 84 и коробка 79 могут быть
изготовлены из теплоизоляционного материала, такого как древесноволокнистая плита или подобный
материал, так что тепло, выделяемое при конденсации хладагента в конденсаторе-испарителе, не будет
излучаться в камеру S, а будет отводиться охлаждающей водой, протекающей по трубе 50'.
Когда в камере 3 происходит конденсация, детали сильно нагреваются, и желательно предотвратить
тепловое сообщение с камерой S. Это достигается с помощью конструкции, показанной на чертежах.
Трубопровод 86, открывающийся в верхней части камеры 3, не позволит горячему воздуху вблизи
конденсатора-испарителя создавать конвекционные потоки. По этой причине нижние слои воздуха в камере 3
и весь воздух в камере S, скорее всего, останутся холодными. Снижение температуры конденсаторного
испарителя на стадии испарения приведет к замерзанию воды, содержащейся в чашках 77 и 80. Обычно
сначала происходит замораживание воды в чашке 80, что фиксирует штифт 81 в нужном положении,
удерживая конденсатор-испаритель в нижнем положении. Дальнейшее понижение температуры приведет к
замерзанию воды в стаканах 77, в результате чего пальцы зафиксируются в образовавшемся ледяном блоке.
Таким образом, хотя возвращающийся хладагент, абсорбированный в генераторе-абсорбере, увеличивает
вес левой стороны аппарата и стремится раскачать опорную раму, чтобы поднять конденсатор-испаритель
(для возобновления первой, или генерирующей, фазы цикла работы), такое движение аппарата не может
произойти до тех пор, пока весь хладагент не испарится и в камеру 3 не поступит достаточно внешнего тепла,
чтобы растопить ледяные блоки, освободив тем самым штифт и пальцы, позволяющие аппарату вернуться в
исходное положение, как показано на рисунке 1.
Когда вследствие истощения хладагента в испарителе температура испарителя поднимается выше точки
замерзания воды, ледяные блоки 88 отделяются от своих чашек, а затем штифт 81 освобождается от льда в
чашке 80, позволяя качающейся раме поднять испаритель, пальцы, поднимающие ледяные блоки из чашек,
после чего блоки, оттаявшие, соскальзывают вниз по этим пальцам и падают, как показано пунктирными
линиями на рис. 1, на наклонное дно ящика 79. Блоки льда 88 сдвигаются вниз в положение, показанное
сплошными линиями на рис. 1, где они лежат на теплоизолирующем покрытии 89 из пробки или подобного
материала до тех пор, пока их не уберут; передняя сторона коробки 79 срезается, как показано на рис. 90,
чтобы обеспечить возможность такого извлечения. Когда аппарат поворачивается в положение генерации, в
конденсаторе-испарителе может оставаться небольшое количество жидкости, состоящей из
сконденсированного водяного пара, выкипавшего из генератора-абсорбера и содержащего в растворе жидкий
аммиак; но такая жидкость, если она присутствует, будет находиться в коллекторе 26, откуда она будет
самотеком протекать через трубу 28, камеру 70 и трубу 69 обратно в генератор-абсорбер.
Если по какой-либо причине во время фазы нагрева конденсационные трубки 22 заполнятся жидким
хладагентом без раскачивания машины для запуска фазы охлаждения, что может привести к опасному
повышению давления в системе, жидкий хладагент перельется из верхних концов трубок 22 в коллектор 26,
откуда, как описано выше, он потечет обратно в генератор-абсорбер. По мере образования дополнительного
пара в генераторе-абсорбере, который поступает в конденсатор-испаритель для сжижения, эквивалентное
количество жидкости переливается в коллектор и возвращается в нижнюю часть генератора-абсорбера.
Таким образом, вскоре будет достигнуто состояние равновесия, при котором поток пара покидает верхнюю
часть генератора-абсорбера, а его место постоянно пополняется эквивалентным потоком жидкости,
возвращающимся в нижнюю часть указанного генератора-абсорбера. Несмотря на то, что при заполнении
конденсатора-испарителя жидкостью будет создаваться высокое давление, такая система перелива
устанавливает определенный предел этого высокого давления.
Для обеспечения абсолютной взрывобезопасности холодильного оборудования в случае, если по какой-либо
причине поплавковый выключатель в резервуаре 33 не сработает и не отключит ток в случае выхода из строя
хладагента, или если сливная труба 28 не сможет достаточно быстро отводить жидкий аммиак, или если по
какой-либо другой причине внутри холодильного оборудования возникнет опасное давление, может быть
предусмотрен предохранительный срабатывание. Подробно описав и определив природу моего изобретения
и способ его осуществления, я заявляю, что то, что я...
Соседние файлы в папке патенты