Комбинированный испаритель (аккумулятор) всасывающий контур радиатора-отопителя (варианты)
Комбинированный испаритель с всасывающим контуром радиатора отопителя предназначен для использования в воздушном кондиционировании и охлаждающих системах. Первая вытянутая плоская многоканальная труба, формирующая испаритель, выполнена в виде змеевика с помощью колен, изогнутых через меньший поперечный размер трубы, с множеством параллельных образующих промежутки между собой участков между концами трубы. На одном из концов размещена входная часть зажимного приспособления, а на другом - его выходная часть. Ребра размещены между соседними участками первой трубы. Вторая вытянутая плоская многоканальная труба, формирующая всасывающий контур радиатора, присоединена вдоль стороны стенки, образующей больший поперечный размер трубы, к соответствующей стороне стенки части первой трубы, расположенной непосредственно выше по течению относительно выходной части зажимного приспособления для обеспечения хорошего теплообмена между ними. На концах второй трубы размещены входная и выходная части зажимного приспособления. Использование изобретения позволит обеспечить сверхкомпактность комбинированного испарителя и всасывающего контура радиатора отопителя. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 8 ил.
Данное изобретение относится к теплообменникам, в частности к комбинированному всасывающему контуру радиатора отопителя и испарителю для использования в системах охлаждения.
Хорошо известно, что выброс хладагентов в атмосферу считается главной причиной ухудшения озонового слоя. Хотя такие хладагенты как R134a считаются менее опасными для окружающей среды, чем такие как хладагенты R12, тем не менее они также нежелательны, поскольку могут вызывать так называемый парниковый эффект.
Оба хладагента R12 и R134a использовались в автомобилях, где очень важны вес и объем. Если радиатор отопителя в автоматической системе воздушного кондиционирования будет тяжелым, то пострадает экономия топлива автомобиля. Аналогично, если радиатор будет объемным, то будет увеличен не только вес, но и дизайн радиатора отопителя подвергнется изменению со стороны дизайнера автомобиля для придания аэродинамически "скользкой" формы для экономии горючего.
Самая большая утечка хладагента в атмосферу происходит от автомобильных систем воздушного кондиционирования, потому что компрессор не может быть изолирован герметично, как в стационарных системах, обычно требующих передачи мощности через приводной ремень или другую передачу от двигателя автомобиля. Поэтому для использования в автомобиле желательно создать такую охладительную систему, в которой часть хладагента хотя и улетучивается в атмосферу, но практически не наносит вреда окружающей среде, и в которой обеспечивающая этот положительный для окружающей среды эффект система обезвреживающих частей остается небольшой и легкой, такой, чтобы способствовать экономии горючего.
Эти соображения приводят к необходимости рассмотрения систем закритического CO2 для возможного использования в автомобилях. Во-первых, используемый в качестве хладагента в подобных системах CO2 вначале может быть эффективно извлечен из атмосферы, и, если он будет просачиваться из системы, в которой он использовался, назад в атмосферу, это не будет чистым прибавлением содержания СО2 в атмосфере. Более того, хотя СО2 и нежелателен с точки зрения парникового эффекта, тем не менее он не влияет на озоновый слой и не приводит к увеличению парникового эффекта, поскольку в результате утечки нет чистого увеличения содержания СО2 в атмосфере. Такие системы требуют использования всасывающего контура радиатора отопителя для увеличения охлаждающего эффекта испарителя, обусловленного отношениями термодинамического свойства. Если это не используется, то возникает чрезвычайно высокий удельный массовый расход СО2 и соответственно высокий уровень потребляемой мощности компрессора, который требуется чтобы соответствовать обычным нагрузкам, встречающимся в автоматических системах воздушного кондиционирования. Благодаря использованию всасывающего контура радиатора отопителя массовый расход СО2 и потребляемая мощность компрессора могут быть снижены с надеждой, что также может быть достигнуто уменьшение размера системы компрессора. В тоже время добавление всасывающего контура радиатора отопителя автомобиля может способствовать увеличению веса и занимаемой площади машинного отделения, обычно ограниченного в стандартном автомобиле. Поэтому существует реальная необходимость в высококомпактном и высокоэффективном всасывающем контуре радиатора отопителя.
До сих пор всасывающий контур радиатора отопителя использовался в сравнительно больших охладительных системах, в которых хладагент, выпускавшийся из испарителя, должен был проходить как сверхнагретый пар в компрессор для обеспечения того, чтобы жидкость не попадала в компрессор. Необходимо, чтобы компрессоры, обычно применяемые в охладительных системах, были абсолютно положительно заменяемыми устройствами. Так, если некоторое количество жидкого хладагента, сосуществующего внутри газообразного хладагента в насыщенном состоянии, будет всасываться в компрессор, вероятным результатом этого явится серьезное повреждение и/или потеря нагнетающей способности компрессора.
При размещении между испарителем и компрессором всасывающий контур радиатора отопителя исключает эти трудности посредством попадания относительно горячего, сгущенного хладагента из выходного отверстия системы холодильника или газового охладителя в теплообмен с хладагентом, выпущенным из испарителя. Как результат, струя хладагента, выходящая из испарителя, будет нагрета. Всасывающий контур радиатора отопителя имеет такие регуляторы, чтобы поток, в конечном счете проходящий в компрессор из всасывающего контура радиатора отопителя, был сверхнагретым паром, с температурой обычно на несколько градусов выше температуры насыщения хладагента при давлении, существующем в этой точке системы. В результате хладагента в жидкой фазе не будет, и компрессор получит только газообразный хладагент. Типичная система этого вида схематично показана на Фиг.1.
Обычные всасывающие контуры радиатора отопителя, применяемые в промышленности для охлаждения, имеют вид устройства концентрической круглой трубы, имеющей значительную длину. Они не подходят там, где ограничено пространство. Другие виды всасывающего контура радиатора отопителя используют круглую трубу большого диаметра для проведения струи из выходного отверстия испарителя в компрессор. Эта труба является "оберткой" круглой трубы малого диаметра, которая используется для проведения жидкого хладагента из холодильника в расширительное устройство системы. Эта форма радиатора отопителя отчасти лучше, чем структуры с концентрической круглой трубой, в которых она занимает место соединяющего трубопровода между конденсатором и расширяющим устройством со стороны высокого давления, и между испарителем и конденсатором со стороны низкого давления, таким образом экономится место. Несмотря на все это, он остается довольно больших размеров и, следовательно, не будет подходить для использования в передвижных холодильных системах, как, например, автомобильные системы воздушного кондиционирования.
Для достижения компактности было предложено скомбинировать испаритель и всасывающий контур радиатора отопителя в единое целое. Пример такой конструкции показан в патенте США №5678422, опубликованном 21 октября 1997 года Йошии и др. Предложен испаритель с так называемой конструкцией "опрокинутой чашки", который с одного конца обеспечивается дополнительным радиатором отопителя типа "опрокинутой чашки", который работает как всасывающий контур радиатора отопителя. Хотя и достигается некоторая степень компактности, добавление всасывающего контура радиатора отопителя "опрокинутой чашки" значительно увеличивает размер испарителя.
Другой пример объединения всасывающего контура радиатора отопителя с испарителем представлен в американском патенте Датта 5212965, опубликованном 25 мая 1993 года. В этом патенте описана круглая труба и сравнительно большой испаритель типа пластинчатого ребра, но, несмотря на объединение всасывающего контура радиатора отопителя с испарителем, снижение размеров не достигается.
Критзер в американском патенте 3274797, опубликованном 27 сентября 1966 года, описывает охлаждающую систему парового сжатия, обычно используемую в охлаждении, включающую капиллярную трубу, связывающую холодильник и испаритель (предположительно работающий как расширительное устройство), во взаимодействии с всасывающим контуром компрессора для достижения теплообмена между ними. Критзер установил, что скорость потока хладагента в испаритель меняется в зависимости от температуры хладагента во всасывающем контуре компрессора. Хотя это показывает, что Критзер имел отношение с теплообменом между выходным потоком испарителя и входным потоком из холодильника в расширительное устройство, но это делалось с целью достижения управления потоком и поэтому не является всасывающим контуром радиатора отопителя в общепринятом смысле.
Вакил в американском патенте 4304099, изданном 8 декабря 1981 года, описывает нечто подобное этому. Капиллярная труба, присоединенная к входному отверстию конденсатора, приводит к контактному теплообмену с наружной поверхностью испарителя по всей длине до входа внутрь испарителя. Вакил пытается охладить поступающую из холодильника жидкую струю хладагента для того, чтобы препятствовать образованию там пара до его испарения, иначе понизится термодинамическая отдача. Так как Вакил не раскрывает подробно форму используемого испарителя, не может быть достоверно установлено, достигается ли компактность в проекте Вакила. Поэтому оценивая по достоинству упомянутые проекты и попытки соединить всасывающий контур радиатора отопителя с испарителем, видно, что существенного снижения размеров достигнуто не было.
Принципиальным объектом изобретения является создание нового и улучшенного всасывающего контура радиатора отопителя. Конкретно целью изобретения является обеспечение сверхкомпактности комбинированного испарителя и всасывающего контура радиатора отопителя. Примерное воплощение изобретательских достижений в комбинированном испарителе и всасывающем контуре радиатора отопителя для использования в холодильных системах включает первую вытянутую плоскую многоканальную трубу, имеющую больший диаметр (больший поперечный размер трубы), меньший диаметр (меньший поперечный размер трубы), измеренный поперечно к большему диаметру, и противоположные концы. Первая труба выполнена в виде змеевика, изгибаясь через меньший диаметр, со множеством, как правило, параллельных, оставляющих промежутки между собой участков трубы, тянущихся между ее концами и образующих испаритель. Входная часть зажимного приспособления первой трубы расположена на одном из концов первой трубы, а выходная часть зажимного приспособления первой трубы расположена на другом конце первой трубы. Между соседними участками трубы протянуты ребра. Вторая вытянутая плоская многоканальная труба имеет длину, которая составляет меньшую часть длины первой трубы. Вторая труба имеет противоположные концы, больший диаметр (больший поперечный размер трубы) и меньший диаметр (меньший поперечный размер трубы), измеренный поперечно к большему диаметру. Вторая труба вдоль стороны стенки, образующей больший диаметр, контактирует с соответствующей стороной стенки части первой трубы, расположенной непосредственно выше по течению относительно выходной части зажимного приспособления, для обеспечения хорошего теплообмена с первой трубой, и создает всасывающий контур радиатора отопителя. Входная часть зажимного приспособления всасывающего контура расположена на одном конце второй трубы, а выходная часть зажимного приспособления всасывающего контура расположена на другом конце трубы.
Вследствие этой конструкции всасывающий контур радиатора отопителя объединяется с испарителем и увеличивается только один размер испарителя на расстояние, соответствующее меньшему диаметру второй трубы. Результатом является высококомпактная структура.
В предпочтительном исполнении первая труба в месте соединения со второй трубой имеет практически прямой угол с участками трубы, и обе прочно оперты на некоторые из колен.
В предпочтительном исполнении третья вытянутая плоская многоканальная труба обратноподобна первой трубе. Третья труба имеет больший диаметр (больший поперечный размер трубы), меньший диаметр (меньший поперечный размер трубы), измеренный поперечно к большему диаметру, и противоположные концы. Третья труба выполнена в виде змеевика, изгибаясь через меньший диаметр, с множеством обычно параллельных, оставляющих промежутки между собой участков трубы между ее концами. В промежутках между участками трубы тянутся ребра. Один из концов третьей трубы находится в жидкостном взаимодействии с входной частью зажимного приспособления первой трубы, а другой конец третьей трубы находится в жидкостном взаимодействии с выходной частью зажимного приспособления первой трубы. Первая и третья трубы формируют сложный контур испарителя. Вторая труба также в части между ее концами контактирует своей стенкой со стенкой части третьей трубы, расположенной непосредственно выше по течению относительно выходной части зажимного приспособления, чтобы вторая труба находилась в теплообмене с третьей трубой.
В предпочтительном исполнении число участков первой трубы равно числу участков третьей трубы.
В очень предпочтительном исполнении третья труба является зеркальным отображением первой трубы.
В одном из исполнений изобретения выходная часть зажимного устройства всасывающего контура гидравлически расположена между входной частью и выходной частью зажимных приспособлений первой трубы для обеспечения противопотока во всасывающем контуре радиатора отопителя.
В одном из исполнений изобретения существует множество штабелеобразно размещенных первых труб от одной стороны комбинированного испарителя и всасывающего контура радиатора отопителя к другой стороне, и соответствующие одни концы всех первых труб присоединяются к входной части зажимного приспособления первой трубы, а соответствующие другие концы всех первых труб присоединяются к выходной части зажимного приспособления первой трубы.
В наиболее предпочтительном исполнении вторая труба является практически прямой.
В одном из исполнений изобретения входная часть и выходная часть зажимного приспособления первой трубы выполнены в виде отдельного зажимного блока.
В другом исполнении первая труба находится в двух отдельных секциях. Первая секция включает обычно параллельные, разделенные промежутками участки трубы, а вторая секция находится там, где она присоединяется ко второй трубе. Аккумулятор связывает обе секции.
В предпочтительном исполнении аккумулятор является вертикально вытянутой трубчатой конструкцией. Вторая секция первой трубы соединяется с трубчатой конструкцией над точкой соединения первой секции с трубчатой конструкцией.
В одном из исполнений аккумулятор располагается с одной стороны двух секций. В другом исполнении первая секция формирует путь воздухопотока через испаритель, и аккумулятор смещается в первую секцию и располагается на пути воздухопотока.
В другом исполнении первая труба в месте контакта со второй трубой находится под практически прямым углом с участками трубы и в зацеплении с коленами. В области контакта со второй трубой на первой трубе выполнены маленькие изгибы или шишкообразные выступы. Они выстроены в ряд и отвечают коленам первой трубы, зацепляя их. В местах изгибов первой трубы образуются небольшие зазоры между первой трубой и второй трубой, чтобы избежать охлаждающего воздействия первой трубы.
Одним из вариантов изобретения является двухконтурный испаритель с полным всасывающим контуром радиатора отопителя, включающий пару вытянутых плоских многоканальных труб, каждая с противоположными концами и в форме змеевика для формирования каркасов, имеющих множество параллельных участков, с промежутками между ними, один из концов каждой трубы является гидравлически близким для соответствующего входного участка каркаса, являющегося входной частью конца каркаса, а другие концы каждой трубы являются выходной частью конца каркаса; секция каждой трубы, находящаяся непосредственно выше по течению от упомянутой выходной части конца каркаса, простирается вдоль одной стороны соответствующего каркаса в направлении, поперечном к участкам этого каркаса, к месту на другой стороне соответствующего каркаса, близко к входному участку каркаса; упомянутые каркасы ориентированы в отношении один другого так, что упомянутые входные участки являются соседними один другому, и упомянутые расположенные выше по течению секции выровнены одна с другой; входную часть зажимного приспособления, присоединенную к обоим упомянутым входным частям концов каркасов; выходную часть зажимного приспособления, присоединенную к обоим упомянутым выходным частям концов каркасов; дополнительную вытянутую плоскую многоканальную трубу, проходящую вдоль упомянутых секций, расположенных непосредственно выше по течению относительно выходных частей концов каркасов, и находящуюся с ними в состоянии теплообмена.
Изобретение предусматривает также комбинированный испаритель и всасывающий контур радиатора отопителя, в котором первая труба в упомянутом месте в части, которая находится под практически прямым углом к участкам трубы и в жестком соединении с коленами трубы, имеет изгибы, выстроенные в ряд и зацепляющие соответствующие изгибы колен; в местах зацеплений колен с изгибами первой трубы оставлены промежутки между изгибами первой трубы и второй трубой.
Возможен также двухконтурный комбинированный испаритель с полным всасывающим контуром радиатора отопителя, в котором упомянутая дополнительная труба является практически прямой трубой, присоединенной к упомянутым расположенным выше по течению секциям, и имеющей противоположные концы, между которыми упомянутые секции расположены, соединение входной части на одном из концов дополнительной трубы и соединение выходной части на другом конце дополнительной трубы.
Кроме того, возможен двухконтурный испаритель с полным всасывающим контуром радиатора отопителя, включающий ребра, протянутые между соседними участками.
Также предусмотрен двухконтурный испаритель с полным всасывающим контуром радиатора отопителя, в котором трубы упомянутой пары являются идентичными, и ориентированы так, чтобы одна являлась зеркальным отображением другой.
Другие объекты и преимущества будут видны из описания с сопроводительными чертежами.
Фиг.1 - дана схема прежней системы охлаждающей технологии, включающей всасывающий контур радиатора отопителя.
Фиг.2 - дана выполненная в соответствие с изобретением схема охлаждающей системы, включающей всасывающий контур радиатора отопителя.
Фиг.3 - дан вертикальный разрез шестиконтурного испарителя с полным всасывающим контуром радиатора отопителя, выполненного в соответствие с изобретением, и взятый приблизительно вдоль линии 3-3 на Фиг.4.
Фиг.4 - дан схематический вид всасывающего контура радиатора отопителя, объединенного с испарителем.
Фиг.5 - дан разрез, взятый приблизительно по линии 5-5 на Фиг.3.
Фиг.6 - дан вертикальный вид измененного исполнения изобретения.
Фиг.7 - дан вертикальный разрез измененного исполнения изобретения.
Фиг.8 - дан увеличенный частичный вид одной точки контакта между трубой, образующей всасывающий контур радиатора отопителя, и трубой, образующей испаритель.
Предпочтительное исполнение испарителя с полным всасывающим контуром радиатора отопителя будет дано на примере охлаждающей системы, изображенной на Фиг.2. Очевидно, что радиатор отопителя, описанный в изобретении, может применяться не только в охлаждающих системах, но также эффективно работать там, где компактный радиатор отопителя использует газ как одну среду теплообмена для обмена теплотой со второй средой теплообмена, которая, циркулируя, может поглощать или передавать теплоту третьей среде теплообмена.
Также очевидно, что изобретение может эффективно работать в охлаждающих системах, использующих подходящие хладагенты, где испаряемый хладагент конденсируют именно в конденсаторе, а также и в более тонких системах, например системах сверхкритического CO2, где сжатый хладагент не конденсирован, а только охлажден в радиаторе отопителя, называемом газоохладитель. Термин газоохладитель обозначает не только радиатор отопителя в системах сверхкритического CO2, но также и подходящий холодильник в системах, использующих подходящий хладагент.
Упомянутая выше охлаждающая система изображена на Фиг.2. Она идеально подходит для использования в автомобилях благодаря компактности и небольшому весу. Также она может быть использована в стационарных системах.
Как видно на Фиг.2, система включает компрессор 10, который подает горячий хладагент при высоком давлении на выходную часть линии 12 в газоохладитель 14. Охладитель, например воздух окружающей среды, пропускается или втягивается через газоохладитель 14 с помощью вентилятора 16. Впоследствии конденсированный или сильно охлажденный хладагент при высоком давлении покидает газоохладитель 14 на линии 18, с которой будет направлен в радиатор отопителя 20, который находится в состоянии теплообмена с испарителем 22 и особенно со стороной выходной части испарителя 22. Вентилятор 24 используется для подачи или втягивания воздуха, который был остужен испарителем 22. Некоторая часть этого воздуха будет протекать около радиатора отопителя 20.
Радиатор отопителя 20 выпускает еще относительно горячий высокого давления хладагент в расширительное устройство 26, которое нагнетает его в испаритель 22. Расширившийся внутри испарителя хладагент поглощает скрытую теплоту парообразования (в случае испаряющегося хладагента). Затем испаритель 22 нагревает поступающий во всасывающий контур радиатора отопителя 20 хладагент и выпускает его на входное отверстие компрессора 10.
Обратимся к Фиг.3. Объединенные испаритель и всасывающий контур радиатора отопителя 20 и 22 будут описаны более подробно. Испаритель включает входную часть зажимного приспособления 30, которую желательно объединить с входной частью зажимного приспособления 32. Входная часть зажимного приспособления 30 должна быть стандартно присоединена к расширительному устройству 26, а выходная часть зажимного приспособления 32 должна быть стандартно присоединена к входной части компрессора 10.
Два длинных участка выпрямленных труб 34 и 36 имеют входные концы 38 и 40 соответственно, они присоединены к входной части зажимного приспособления 30. Трубы 34 и 36 также имеют выходные концы 42 и 44, которые присоединены и находятся в жидкостном взаимодействии с выходной частью зажимного приспособления 32.
Труба 34, в промежутке между концами 38 и 42, изогнута в форме змеевика так, чтобы иметь множество параллельных участков 46, соединяющихся коленами 48. Участки 46 отделены одни от других промежутками, и между смежными участками 46 тянутся ребра 50 змеевика.
Один участок, обозначенный позицией 52, является выходным участком и расположен сбоку со стороны пластины 54, вставленной между двумя серпантинными ребрами 50. На верхнем конце выходной участок 52 изогнут коленом 56 на примерно 90 градусов для того, чтобы быть протянутым к выходной части зажимного приспособления 32 так, чтобы конец 42 трубы 34 находился в жидкостном взаимодействии с выходной частью зажимного приспособления 32. Эта секция трубы 34, обозначенная позицией 58, находится в контакте с коленами 48 на примыкающей стороне испарителя и располагается выше по течению относительно выходной части зажимного приспособления 32. Труба 36 является зеркальным отображением трубы 34, снабжена пластиной 54 и секцией 58 выходной части, поперечной для участков 46 и им подобных. Фактически труба 36 может быть выполнена одинаковой с трубой 34 и только перевернута на 180 градусов. Поскольку трубы 34 и 36 идентичны, на фигурах каждая труба 34 и 36 будет иметь такое же число участков 46, как другая. Необходимо заметить, что если потребуется, то одна из труб 34 или 36 может иметь большее число участков, чем другая.
В результате вышеуказанного важно отметить, что хладагент был испарен после того, как прошел через расширительное устройство (подобное расширительное устройство 26 показано на Фиг.2) и поступает на входную часть зажимного приспособления 30 для течения через обе трубы 34 и 36, чтобы в конце концов появиться на выходной части зажимного приспособления 32.
Для обеспечения эффективного всасывающего контура радиатора отопителя относительно прямая секция трубопровода 70, также плоская труба, жестко соединяется с помощью пайки твердым или мягким припоем к выходным участкам 58 обеих труб 34 и 36. На своих концах 72 и 74 труба 70 соответственно обеспечивается входной частью зажимного приспособления 76 и выходной частью зажимного приспособления 78. По Фиг.2 должно быть понятно, что входная часть зажимного приспособления 76 соединена с выходным отверстием газоохладителя 14, а выходная часть зажимного приспособления 78 присоединена к входному отверстию расширяющего устройства 26. Вследствие такой конструкции относительно горячий хладагент под высоким давлением потечет через трубу 70 из зажимного приспособления 76 к зажимному приспособлению 78. Он будет находиться в состоянии теплообмена с охлажденным хладагентом низкого давления, когда этот хладагент будет выпущен из испарителя 22 на выходную часть зажимного приспособления 32. В результате хладагент низкого давления будет нагрет для достижения супернагрева выходящего потока.
Как видно на Фиг.4, несколько рядов труб 34, 36 могут быть использованы в комплекте. Так, расположенный вверх по течению ряд труб 34 и 36 обозначен позицией "А", расположенный вниз по течению ряд обозначен позицией "В". Средний ряд обозначен позицией "С". Следует отметить, что размеры трубы в каждом ряду не обязательно должны быть одинаковыми. Обычно, но не всегда, там будет одна из труб 70 для каждого из рядов "А", "В" и "С".
Ввиду всего сказанного предпочтительно использовать плоскую трубу так называемого многоканального типа. В подобную трубу может быть впрессована или включена внутренняя вставка, разделяющая полость трубы на множество проходов. Проходы могут быть разделены или находиться в жидкостном сообщении. Изображенная на Фиг.5 труба 70 имеет множество внутренних проходов 80, разделенных с помощью перемычек 82, которые могут быть выполнены посредством экструзии или выдавливания, и соединены вставкой. Трубы 34 и 36 включают множество внутренних проходов 84, разделенных перемычками 86, которые могут быть образованы подобным образом. Все трубы 34, 36 и 70 являются плоскими трубами, и необходимо иметь ввиду, что каждая труба будет иметь больший диаметр DM (больший поперечный размер трубы), а также меньший диаметр DM (меньший поперечный размер трубы), измеренный поперек большего диаметра DM. Поскольку трубы плоские, на их границе 90 внутреннее соединение может быть получено с помощью пайки твердым или мягким припоем для достижения хорошего контакта теплообмена между трубами 70 и 34, 36.
Альтернативное исполнение показано на Фиг.6. Оно включает входную часть зажимного приспособления 100, предназначенную для присоединения к расширительному устройству, обозначенному позицией 26 на Фиг.2. Входная часть зажимного приспособления 100 соединяется с трубой 102, которая выполнена из двух секций. Первая секция, в целом обозначенная позицией 103, включает многоканальную трубу, состоящую из множества обычно прямых параллельных отрезков 104, которые соединяются коленами 106. Конец первой секции 103 трубы 102 соединяется, находясь в жидкостном взаимодействии, с трубой 108, которая тянется к вертикально ориентированной трубчатой конструкции аккумулятора 110, закрытого на его концах и обычно бывающего круглого или овального поперечного сечения. Трубопровод 108 находится в жидкостном сообщении с внутренней полостью трубчатой конструкции 110 при расположении обычно ниже выходной части трубопровода 112. Оба присоединяются к трубчатой конструкции 110 около ее верхнего конца.
Выходная часть трубопровода 112 соединяется со второй секцией 114 трубы 102, которая обычно тянется под практически прямым углом к участкам 104 первой секции 103 трубы 102, и к выходной части зажимного приспособления 116 с той стороны трубы 102, которая имеет входную часть зажимного приспособления 100. Выходная часть зажимного приспособления 116 присоединяется к входной части компрессора, подобного компрессору 10 на Фиг. 2. В некоторых случаях подходящий аккумулятор может быть вставлен между выходной частью зажимного приспособления 116 и компрессором 10.
Вторая многоканальная труба 120 граничит и контактирует со второй трубой 114 по существу вдоль всей длины. Вторая труба 120 служит всасывающим контуром радиатора отопителя и на одном конце включает входную часть зажимного приспособления 122, а на противоположном конце выходную часть зажимного приспособления 124. Таким образом, как показано на Фиг. 2, всасывающий контур радиатора отопителя присоединяется к охлаждаемому контуру.
Должно быть оценено по достоинству, что комбинированный всасывающий контур радиатора отопителя и испаритель обеспечиваются там, где поток хладагента, выходящий из секции испарителя, течет противопотоком к хладагенту, текущему во всасывающем контуре радиатора отопителя, образуемого трубой 120. В этом исполнении трубчатая конструкция 110 служит аккумулятором. В устойчивом состоянии жидкий хладагент не покидает испаритель через вторую секцию 114 первой трубы 102. В неустойчивых состояниях, например во время пуска, выходящий хладагент может оказаться не достаточно нагретым горячим хладагентом во всасывающем контуре радиатора отопителя, формируемым трубой 120, так что не весь пар выходит из выходной части 116, если аккумулятор образован трубчатой конструкцией 110. В исполнении, изображенном на Фиг.6, весь хладагент, выходящий из секции испарителя, формируемым первой секцией трубы 102, будет поступать в аккумулятор 110. Жидкий хладагент будет оставаться на дне, и только газообразный хладагент будет выходить из выходной части трубопровода 112, нагретый всасывающим контуром радиатора отопителя, формируемым трубой 120.
Необходимо отметить, что в этом исполнении первая секция трубы 102 определяет путь воздушного потока через испаритель. Аккумулятор в этом особом исполнении близко примыкает к первой секции трубы 102 для того, чтобы находиться на пути воздушного потока. В случае присутствия жидкого хладагента в аккумуляторе 110 истекающий воздушный поток нагреет его, и жидкий хладагент испарится во время работы устройства.
Альтернативное исполнение, показанное на Фиг.7, подобно исполнению, показанному на Фиг.6, исключая то, что испаритель с Фиг.7 является многоконтурным, и аккумулятор находится на одной стороне испарителя. Вследствие подобия для подобных компонентов будут использоваться одинаковые обозначения.
Как показано на Фиг.7, первая секция трубы 102 заменяется двумя, гидравлически параллельными секциями 130 и 132 в форме змеевиков. Обе трубы секций 130 и 132 присоединены к входной части зажимного приспособления 100, а также к зажимному приспособлению 134, которое служит входной частью трубчатого аккумулятора 136, который может быть тем же самым или подобным трубчатой конструкции 110. В этом случае аккумулятор 136 находится с одной стороны секций 130 и 132. Секция трубы 130 включает параллельные участки 136, соединяемые коленами 138, а трубчатая секция 132 включает прямые параллельные участки 140, соединенные коленами 142. В результате секции трубы 130 и 132 имеют форму змеевика, и ребра в форме змеевика 144 подходят для использования.
В этом исполнении вторая секция трубы 114 присоединена к аккумулятору 136 с помощью зажимного приспособления 150 около верхнего конца аккумулятора 136 и расположена над зажимным приспособлением 134. Работа устройства в основном аналогична работе варианта исполнения, изображенного на Фиг.6. Исполнение на Фиг.7 предназначено для применения тех случаях, где можно опасаться резкого понижения давления. В связи с тем, что исполнение на Фиг.7 имеет удвоенное количество контуров по сравнению с исполнением на Фиг.6, масса потока через каждый контур снижена вполовину с соответствующим снижением потери давления.
Здесь могут быть представлены некоторые исполнения, касающиеся короткоконтурных путей в секции испарителя комбинированного всасывающего контура радиатора отопителя и испарителя. Так в некоторых случаях желательно, чтобы охлаждающая способность хладагента, текущего через секцию комплекта испарителя, не была снижена по причине отвода тепла из всасывающего контура радиатора отопителя, образуемого трубой 70 или трубой 120 испарителя. Так, при необходимости может быть использована конструкция, изображенная на Фиг.8. Необходимо отметить, что хотя Фиг.8 была описана в связи с исполнением, изображенным на Фиг.6, конструкция, изображенная на Фиг.8, может быть эффективно использована во всех исполнениях, где это необходимо.
Вторая секция трубы 114 контактирует с каждым из колен 106 и имеет небольшие, U-образной формы изгибы 152. Обычно изгибы 152 соединяются с соответствующими коленами 106 путем пайки твердым припоем. Изгибы 152 образуют зазоры 154 между второй секцией трубы 114 и трубой 120, формирующей всасывающий контур радиатора отопителя, и препятствуют переносу тепла от трубы 120 к первой секции трубы 102, которые обе находятся в плотной близости по причине соседства трубы 114. В результате имеется небольшая доступная площадь для передачи тепла и, следовательно, существует значительное препятствие передаче тепла от горячего хладагента, текущего во всасывающем контуре радиатора отопителя, к хладагенту, испаренному внутри секции испарителя в комбинированном агрегате. Необходимо заметить, что многие исполнения изобретения с различными особенностями являются в основном взаимозаменяемыми, и если показано, что специфическая конструкция годна к применению с одним исполнением, то не имеется ввиду, что нельзя использовать ее в другом исполнении изобретения. Необходимо отметить, что пайка многоканальных труб твердым припоем, использование аккумуляторов, применение изгибов, использование множества отрезков труб, и тому подобное могут быть применены в любом исполнении изобретения.
Двухконтурный испаритель с полным всасывающим контуром радиатора отопителя включает в себя пару вытянутых плоских многоканальных труб, имеющих противоположные концы и изогнутых в форме змеевика. Эти две трубы формируют каркасы, имеющие множество параллельных с промежутками участков каркаса, входную часть и выходную часть по концам. Входная часть конца каркаса расположена (гидравлически) вблизи от одного из концов каждой трубы. Выходной частью конца каркаса являются другие концы каждой из труб. Секция каждой трубы, находящаяся непосредственно выше по течению относительно входной части конца каркаса, простирается вдоль одной стороны соответствующего каркаса в направлении, поперечном к участкам каркаса, к месту на другой стороне соответствующего каркаса, находящегося по соседству с входным участком каркаса.
Каркасы ориентированы так, что входные участки являются соседними друг к другу, а секции, расположенные выше по течению относительно выходной части конца каркаса, выровнены одна к другой.
Выходная часть зажимного приспособления присоединяется к обоим выходным частям концов каркасов.
Вдоль секций, находящихся непосредственно выше по течению относительно выходных частей концов каркасов, тянется дополнительная многоканальная труба, находящаяся с этими секциями в теплообмене.
Из вышеописанного очевидно, что комбинированный испаритель и всасывающий контур радиатора отопителя, выполненный в соответствие с изобретением, является весьма компактным. В самом деле, только оболочка, заполненная испарителем 22, минимально увеличивается из-за меньшего диаметра dm трубы 70 и какое-то место занимают выходная и входная части зажимных приспособлений 76 и 78 трубы 70.
Хотя изобретение было иллюстрировано двумя схематичными решениями, тем не менее при желании по ним могут быть выполнены простые схематичные реальные устройства. Может быть желательно исключить трубу 36, что обеспечит течение противопотока в трубе 70 и выходном отверстии секции 58 трубы 34 для максимальной эффективности теплообмена.
По желанию полезный объем может быть легко увеличен или уменьшен без изменения фронтальной площади полного радиатора отопителя путем изменения числа рядов "А", "В" и "С" в радиаторе отопителя.
1. Комбинированный испаритель с всасывающим контуром радиатора отопителя, предназначенный для использования в воздушном кондиционировании и охлаждающих системах, включающий в себя
первую вытянутую плоскую многоканальную трубу, формирующую испаритель, имеющую больший поперечный размер трубы и меньший поперечный размер трубы, измеренный перпендикулярно большему поперечному размеру трубы, и противоположные концы, первая труба выполнена в виде змеевика с помощью колен, изогнутых через упомянутый меньший поперечный размер трубы, с множеством параллельных образующих промежутки между собой участков первой трубы между упомянутыми концами;
входную часть зажимного приспособления на одном из концов первой трубы;
выходную часть зажимного приспособления на другом из концов первой трубы;
ребра, тянущиеся между соседними участками первой трубы;
вторую вытянутую плоскую многоканальную трубу, формирующую всасывающий контур радиатора-отопителя и имеющую длину, которая составляет меньшую часть длины первой трубы, противоположные концы, больший поперечный размер трубы и меньший поперечный размер трубы, измеренный перпендикулярно большему поперечному размеру трубы;
вторая труба вдоль стороны стенки, образующей упомянутый больший поперечный размер трубы, присоединена к соответствующей стороне стенки части первой трубы, расположенной непосредственно выше по течению относительно выходной части зажимного приспособления для обеспечения хорошего теплообмена между ними;
входную часть зажимного приспособления всасывающего контура на одном из концов второй трубы;
выходную часть зажимного приспособления всасывающего контура на другом конце второй трубы.
2. Комбинированный испаритель с всасывающим контуром радиатора-отопителя по п.1, где часть первой трубы в упомянутом расположении находится под прямым углом к упомянутым участкам трубы и в жестком контакте с некоторыми из колен.
3. Комбинированный испаритель с всасывающим контуром радиатора-отопителя по п.2, включающий третью вытянутую плоскую многоканальную трубу, которая имеет вид перевернутого изображения первой трубы и имеет больший поперечный размер трубы, меньший поперечный размер трубы, измеренный перпендикулярно большему поперечному размеру трубы, и противоположные концы; третья труба выполнена в виде змеевика с помощью колен, изогнутых через упомянутый меньший поперечный размер трубы, с множеством параллельных, образующих промежутки между собой участков третьей трубы между упомянутыми концами и ребрами, тянущимися между соседними участками третьей трубы; один из упомянутых концов третьей трубы находится в жидкостном взаимодействии с входной частью зажимного приспособления первой трубы, другой конец упомянутой третьей трубы находится в жидкостном взаимодействии с выходной частью зажимного приспособления первой трубы; первая и третья трубы формируют сложный контур испарителя; упомянутая вторая труба в части между ее концами соединена своей стенкой со стенкой части третьей трубы, расположенной непосредственно выше по течению относительно выходной части зажимного приспособления первой трубы так, чтобы вторая труба находилась в теплообмене с третьей трубой.
4. Комбинированный испаритель с всасывающим контуром радиатора-отопителя по п.3, где третья труба является зеркальным отображением первой трубы.
5. Комбинированный испаритель с всасывающим контуром радиатора-отопителя по п.3, где число упомянутых участков первой трубы равно числу упомянутых участков третьей трубы.
6. Комбинированный испаритель с всасывающим контуром радиатора-отопителя по п.1, где упомянутая выходная часть зажимного приспособления всасывающего контура гидравлически расположена между входной частью и выходной частью зажимных приспособлений первой трубы для обеспечения противопотока во всасывающем контуре радиатора-отопителя.
7. Комбинированный испаритель с всасывающим контуром радиатора-отопителя по п.1, который включает множество штабелеобразно размещенных первых труб от одной стороны комбинированного испарителя и всасывающего контура радиатора-отопителя к другой стороне и соответствующие одни концы всех первых труб присоединяются к входной части зажимного приспособления первой трубы, а соответствующие другие концы всех первых труб присоединяются к выходной части зажимного приспособления первой трубы.
8. Комбинированный испаритель с всасывающим контуром радиатора-отопителя по п.1, в котором упомянутая вторая труба является прямой.
9. Комбинированный испаритель с всасывающим контуром радиатора-отопителя по п.1, в котором упомянутые входная часть и выходная часть зажимных приспособлений первой трубы выполнены в виде отдельного зажимного блока.
10. Комбинированный испаритель с всасывающим контуром радиатора-отопителя по п.1, в котором первая труба выполнена из двух отдельных секций; первая секция включает упомянутые участки трубы, обычно параллельные, с промежутками между ними, а вторая секция находится в упомянутом месте, где первая труба соединяется со второй трубой, и обе секции связаны аккумулятором.
11. Комбинированный испаритель с всасывающим контуром радиатора-отопителя по п.10, в котором упомянутый аккумулятор является вертикально вытянутой трубчатой конструкцией.
12. Комбинированный испаритель с всасывающим контуром радиатора-отопителя по п.11, в котором упомянутая вторая секция присоединяется к упомянутой трубчатой конструкции выше точки присоединения первой секции к трубчатой конструкции.
13. Комбинированный испаритель с всасывающим контуром радиатора-отопителя по п.10, в котором упомянутый аккумулятор расположен с одной стороны от упомянутых двух секций.
14. Комбинированный испаритель с всасывающим контуром радиатора-отопителя по п.10, в котором упомянутая первая секция формирует путь воздушного потока через испаритель и упомянутый аккумулятор примыкает к первой секции на пути воздушного потока.
15. Комбинированный испаритель с всасывающим контуром радиатора-отопителя по п.10, в котором есть две первые секции трубы, переплетающиеся одна с другой для формирования сложного контура испарителя.
16. Комбинированный испаритель с всасывающим контуром радиатора-отопителя по п.1, в котором первая труба в упомянутом месте в части, которая находится под практически прямым углом к участкам трубы и в жестком соединении с коленами трубы, имеет изгибы, выстроенные в ряд и зацепляющие соответствующие изгибы колен; в местах зацеплений колен с изгибами первой трубы оставлены промежутки между изгибами первой трубы и второй трубой.
17. Комбинированный испаритель с всасывающим контуром радиатора-отопителя по п.16, причем всасывающий контур радиатора-отопителя выполнен полным, а испаритель выполнен двухконтурным, в котором упомянутая дополнительная труба является практически прямой трубой, присоединенной к упомянутым расположенным выше по течению секциям и имеющей противоположные концы, между которыми упомянутые секции расположены, соединение входной части на одном из концов дополнительной трубы и соединение выходной части на другом конце дополнительной трубы.
18. Комбинированный испаритель с всасывающим контуром радиатора-отопителя по п.16, причем всасывающий контур радиатора отопителя выполнен полным, а испаритель выполнен двухконтурным, включающим ребра, протянутые между соседними участками.
19. Комбинированный испаритель с всасывающим контуром радиатора-отопителя по п.16, причем всасывающий контур радиатора отопителя выполнен полным, а испаритель выполнен двухконтурным, в котором трубы упомянутой пары являются идентичными и ориентированы так, чтобы одна являлась зеркальным отображением другой.
20. Комбинированный испаритель с всасывающим контуром радиатора-отопителя, причем всасывающий контур радиатора отопителя выполнен полным, а испаритель выполнен двухконтурным, включающий
пару вытянутых плоских многоканальных труб, каждая с противоположными концами и в форме змеевика для формирования каркасов, имеющих множество параллельных участков с промежутками между ними, один из концов каждой трубы является гидравлически соединяемым для соответствующего входного участка каркаса, являющегося входной частью конца каркаса, а другие концы каждой трубы являются выходной частью конца каркаса; секция каждой трубы, находящаяся непосредственно выше по течению от упомянутой выходной части конца каркаса, простирается вдоль одной стороны соответствующего каркаса в направлении, поперечном участкам этого каркаса, к месту на другой стороне соответствующего каркаса, близко к входному участку каркаса;
упомянутые каркасы ориентированы в отношении один другого так, что упомянутые входные участки являются соседними один другому и упомянутые расположенные выше по течению секции выровнены одна с другой;
входную часть зажимного приспособления, присоединенную к обоим упомянутым входным частям концов каркасов;
выходную часть зажимного приспособления, присоединенную к обоим упомянутым выходным частям концов каркасов;
дополнительную вытянутую плоскую многоканальную трубу, проходящую вдоль упомянутых секций, расположенных непосредственно выше по течению относительно выходных частей концов каркасов и находящуюся с ними в состоянии теплообмена.
