Установка для кондиционирования воздуха в кабине транспортного средства с газобаллоной системой питания

 

Изобретение относится к кондиционерам, обеспечивающим микроклимат в салоне транспортного средства. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем оптимизации холодопроизводительности установки и обеспечение авторегулирования режима работы. При работе двигателя газобаллонного транспортного средства природный газ из баллонов 1 поступает в магистраль отбора 2, а затем - в газовый редуктор 4, который поддерживает постоянное (заданное) давление в магистрали отбора 2 после теплообменника 9 за счет соединения последней с управляющей полостью газового редуктора 4. В результате дросселирования в газовом редукторе 4 температура природного газа понижается, после чего он используется в качестве хладагента в теплообменнике 9, где отбирает тепло от наружного воздуха, засасываемого в кожух 10 теплообменника 9 через фильтр 6 с помощью вентилятора 7, приводимого во вращение электроприводом 8. После охлаждения в теплообменнике 9 до заданной температуры воздух из воздушной магистрали 5 направляется в кабину, а нагретый природный газ - в редуктор низкого давления и далее в карбюратор транспортного средства. При понижении давления газа в баллонах 1 температура газа после газового редуктора 4 повышается, что при заданном объемном расходе воздуха через теплообменник 9 приводит к росту температуры воздуха в магистрали 5. Это фиксируется датчиком температуры 21, сигнал (термоЭДС) подается в усилитель-преобразователь 20, а затем - в регулируемый электропривод 8. В результате частота вращения крыльчатки вентилятора 7 понижается, что приводит к снижению расхода воздуха через теплообменник 9. Это вызывает снижение тмпературы воздуха в воздушной магистрали 5 до заданного значения. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1604634 (51)5 В 60 Н 3 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АBTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4480784/24-11 (22) 09.09.88 (46) 07. 1 1.90. Бюл. № 41 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт использования газа в народном хозяйстве, подземного хранения нефти, нефтепродуктов и сжиженных газов (72) И. В. Щербатенко и В. П. Ханкин (53) 629.113 (088.8) (56) Грачев А. Б. и Калинин Н. В. Получение и использование низких температур.—

М.: Энергоиздат, 1981, с. 114, рис. 41. (54) УСТАНОВКА ДЛЯ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА В КАБИНЕ ТРАНС—

ПОРТНОГО СРЕДСТВА С ГАЗОБАЛЛОННОЙ СИСТЕМОЙ ПИТАНИЯ (57) Изобретение относится к кондиционерам, обеспечивающим микроклимат в салоне транспортного средства. Цель изобретения — расширение функциональных возможностей путем оптимизации холодопроизводительности установки и обеспечение авторегулирования режима работы. При работе двигателя газобаллонного транспортного средства природный газ из баллонов 1 поступает в магистраль отбора 2, а затем— в газовый редуктор 4, который поддерживает постоянное (заданное) давление в магистрали отбора 2 после теплообменника 9 за счет соединения последней с управляющей полостью газового редуктора 4. В резуль— тате дросселирования в газовом редукторе

4 температура природного газа понижается, после чего он используется в качестве хладагента в теплообменнике 9, где отбирает тепло от наружного воздуха, засасываемо1604634

10

30

45

3 го в кожух 10 теплообменника 9 через фильтр 6 с помощью вентилятора 7, приводимого во вращение электроприводом 8.

После охлаждения в теплообменнике 9 до заданной температуры воздух из воздушной магистрали 5 направляется в кабину, а нагретый природный газ — в редуктор низкого давления и далее в карбюратор транспортного средства. При понижении давления газа в баллонах 1 температура газа после газового редуктора 4 повышается, что при Заданном объемном расходе воздуха

Изобретение относится к установкам искусственного климата, а именно к кондиционерам, обеспечивающим требуемый микроклимат в салоне транспортного средства, например автомобиля, с газобаллонной системой питания, работающего на сжатом природном газе.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей путем оптимизации холодопроизводительности установки и обеспечение авторегулирования режима работы.

На фиг. 1 приведена пневматическая схема установки для кондиционирования воздуха в кабине газобаллонного автомобиля; на фиг. 2 — кинематическая схема газового редуктора; на фиг. 3 — графики зависимости объемного расхода воздуха от текущего давления P в баллонах при массовом расходе газа тг и 0,5 mr

Установка содержит баллоны (емкость) 1 со сжатым природным газом, магистраль

2 отбора с вентилем 3, в которой установлен газовый редуктор 4, воздушную магистраль 5, снабженную установленными по ходу потока фильтром 6, вентилятором 7 с электроприводом 8 и двухполостным теплообменником 9. Газовая полость теплообменника 9 сообщена с выходом газового редуктора 4, а воздушная полость, представляющая собой, например, кожух 10, — с воздушной магистралью 5. Газовый редуктор 4, закрепленный на кожухе 10, состоит из корпуса 11, мембраны 12, образующей с корпусом 11 управляющую полость 13, пружины 14, седла 15 и штока 16 с тарелкой 17, причем управляющая полость

13 посредством трубопровода 18 соединена с газовой магистралью 19 после теплообменника 9.

Установка снабжена также усилителемпреобразователем 20 с источником электропитания и датчиком 21 температуры (термопарой), установленным в воздушной магистрали 5 после теплообменника 9, причем датчик 21 температуры связан через усилитель-преобразователь 20 с регулируемым электроприводом 8 вентилятора 7.

4 через теплообменник 9 приводит к росту температуры воздуха в магистрали 5. Это фиксируется датчиком температуры 21, сигнал (термоЭДС) подается в усилитель-преобразователь 20, а затем — в регулируемый электропривод 8. В результате частота вращения крыльчатки вентилятора 7 понижается, что приводит к снижению расхода воздуха через теплообменник 9. Это вызывает снижение температуры воздуха в воздушной магистрали 5 до заданного значения. 3 ил.

Установка работает следующим образом.

При работе, например, двигателя внутреннего сгорания (ДВС) газобаллонного автомобиля природный газ из баллонов 1, где он находится под высоким давлением, поступает в магистраль 2 отбора, а оттуда — в газовый редуктор 4, который независимо от режима работы ДВС поддерживает заданное постоянное давление в газовой магистрали 19 перед редуктором низкого давления автомобиля (не показан) за счет соединения последней с управляющей полостью 13 газового редуктора 4. В результате дросселирования в газовом редукторе 4 температура природного газа понижается, после чего он используется в качестве хладагента в теплообменнике 9, отбирая тепло от наружного воздуха, засасываемого в кожух 10 через фильтр 6 с помощью вентилятора 7, приводимого во вращение электроприводом 8. После охлаждения в теплообменнике 9 до заданной температуры, например 7, =20 С, воздух из воздушной магистрали 5 направляется в рабочую зону кабины (не показана). Такая система кондиционирования воздуха называется конвективной. Нагретый в теплообменнике 9 природный газ поступает в редуктор низкого давления автомобиля, поддерживающий в случае автомобиля с ДВС постоянное давление на входе в карбюратор.

Действие газового редуктора 4 сводится к следующему. Если по какой-либо причине в газовой магистрали 19 давление снизится, то оно упадет и в управляющей полости 13, вследствие чего шток 16 с тарелкой 17 под действием пружины 14 переместятся вверх, увеличив проходное сечение для газа между седлом 15 и тарелкой

17. В результате в газовую магистраль 19 поступит больше газа и давление будет восстановлено. Если в газовой магистрали 19 давление повысится, то мембрана 12, преодолевая усилие пружины 14, прогнется вниз, щель между седлом 15 и тарелкой 17 прикроется и давление в газовой магистрали 19 восстановится.

1604634

Формула изобретения

Ввиду того, что давление в баллонах

1 в процессе работы ДВС снижается от начального значения Р„до конечного Р„, которое выбирается из условия обеспечения нормальной работв редуктора низкого давления, холодопроизводительность установки также понижается, достигая мак минимального дав-значения при давлении

Р„(Р, )Р, ), соответствующем минимально допустимому (предельному) объемному расходу охлажденного воздуха, подаваемого в рабочую зону кабины данного транспортного средства (автомобиля) для обеспечения комфортных условий труда оператора (водителя) .

Понижение давления газа Р (Рк Р(Р„) в баллонах 1 приводит к снижению холодопроизводительности установки ввиду уменьшения перепада давлений Р— Рк, срабатываемого в газовом редукторе 4. При данном объемном расходе воздуха через теплообменник mg это эквивалентно увеличению температуры воздуха после теплообменника

Tg (подаваемого в кабину) по сравнению и с заданной величиной, например, 7 =

=293 К(+20 С). Термопара 21 фиксирует это увеличение температуры, вырабатывая соответствующий сигнал (термоЭДС), который подается в усилитель-преобразователь

20 (вторичный прибор), где этот сигнал после усиления и преобразования поступает в регулируемый электропривод 8. В результате частота вращения (обороты) электропривода 8, а значит и крыльчатки вентилятора 7, уменьшается, что при прочих равных условиях приводит к снижению расхода воздуха mg через теплообменник 9.

Это, в свою очередь, вызывает снижение К температуры воздуха Tt, до заданного значения и т. д.

Действующая обратная связь (объемный расход воздуха — температура воздуха после теплообменчика) обеспечивает устойчивую работу установки и подддержание постоянной (фиксированной) температуры

К воздуха послетеплообменника Т взаданном диапазоне изменения давления в баллонах

1 оТ Р„д,о Рк.

Соединение управляющей полости 11 газо— вого редуктора 4 посредством трубопровода

12 с газовой магистралью 13 позволяет получить оптимальную (предельную) холодопроизводительность установки, так как нез ависимо от гидравлического сопротивления газовой магистрали 13 и газовой полости теплообменника 9, определяемого при т„=

=const плотностью (давлением) газа перед и после газового редуктора 4, на последнем всегда поддерживается максимальный (предельный) перепад давлений Р— g ..

Настройка необходимого уровня давления в газовой магистрали 13 проводится изменением натяжения пружины газового редуктора 4 (фиг. 2), например, с помощью регулировочного винта (не показан).

На фиг. 3 приведены расчеты в виде зависимости объемного расхода воздуха mg, подаваемого в кабину (после теплообменника) от текущего давления в баллонах

P при массовом расходе газа т„и 0,5 пу, Согласно графика 1 при m=6,09 10 кг/с объемный расход подаваемого в кабину охлажденного воздуха (Т =2,93 К) уменьшается в процессе работы автомобиля с начального значения 206 м /ч при

Р=19,6 МПа до конечного значения пц=13 м /ч при P=4 МПа. При P=4 МПа установка отключается, так как дальнейшее снижение давления газа в баллонах Ж (4 МПа не обеспечивает комфортных условий труда в кабине. Суммарная холодопроизводительность установки составляет порядка 10540 кДж, а средняя за время работы (4 МПа(Р19, 6 МПа) холодопроизводительность 0,792 кВт. В случае m =

3,045 10 кг/с (кривая 11) объемный расход воздуха пц, подаваемoro в кабину автомобиля в процессе его работы, уменьшается с пав=110 м /ч до пц=8 м /ч. При этом средняя за время работы холодопроизводител ьность установки составит 0,43 кВт.

Таким образом, проведенные расчеты показали, что утилизация энергии сжатого природного газа в предлагаемой установке позволяет без ущерба для выходных параметров газодизельного двигателя автомобиля дополнительно получить 0,792 кВт холода, используемого для охлаждения воздуха, подаваемого в рабочую зону кабины и тем самым обеспечить комфортные условия труда водителя при работающем двигателе. В случае, если данный автомобиль уже располагает системой кондиционирования воздуха с искусственным источником холода, использование предлагаемой установки позволит уменьшить холодопроизводительность основного кондиционера или частично его резервировать в случае кратковременного выхода из строя.

Установка для кондиционирования воздуха в кабине транспортного средства с газобаллонной системои питания, содержащая магистраль отбора, в которой установлен дроссель, воздушную магистраль, имеющую расположенные по ходу потока фильтры и вентилятор с электроприводом, и двухполостной теплообменн ик, одна полость которого сообщена с магистралью отбора после дросселя, а другая — с воздушной магистралью после вентилятора, отличаюи аяся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем оптимизации холодопроизводительности и обеспечения авторегулирования режима работы, магистраль отбора подключена к газобаллонной системе питания, при этом установка снабжена датчиком температуры, усили1604634

Вгл плпйиенник

Ф02, 2

200

100

Составитель А. Барыков

Техред А. Кравчук Корректор Л. Бескид

Тираж 403 Подписное

Редактор С. Патрушева

Заказ 3424

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

7 телем-преобразователем с источником электропитания, а дроссель выполнен в виде размещенного на корпусе теплообменника газового редуктора, управляющая полость которого соединена с магистралью отбора

8 после теплообменника, причем в воздушной магистрали после теплообменника установлен упомянутый датчик температуры, связанный через усилитель-преобразователь с электроприводом.