Вихровий кондиціонер
Використання: у холодильному обладнанні та може знайти застосування в автомобільній промисловості для кондиціонування повітря у салоні легкових автомобілів чи в кабінах інших видів транспорту. Сутність винаходу: циліндр компресора виконаний двопорожнинним, а поршень виконаний коротким і складається з двох частин, з'єднаних жорстко і герметично штоком, в канавках поршня розташовані кільця ущільнювачів з самозмащувальних матеріалів з гумовими кільцями, притиснутими сталевим кільцем за допомогою натискних винтів по периметру кільця, та розділові кільця, виконані з матеріалів, що самозмазуються, розташовані по обидва боки від ущільнювальних. Другий кінець штока жорстко з'єднаний з повзуном, що містить два опорні ролики, що контактують з напрямними, жорстко закріпленими на кришці. Соплове введення равлика вихрової труби виконано з похилим пазом, розташованим таким чином, що верхня кромка сопла лежить в одній площині з кромкою нахильного паза. 2 з.п. ф-ли, 5 іл.
Винахід відноситься до холодильного обладнання і може знайти застосування в автомобільній промисловості для кондиціювання повітря в салоні легкових автомобілів або кабінах інших видів транспорту.
Відомі компресійні кондиціонери повітря для автомобілів з використанням хладоагентів, наприклад фреону, які конструктивно складніші і дорожчі, ніж вихрові труби з повітряним компресором. З іншого боку, застосування фреону чи аміаку небажано, т.к. вони екологічно шкідливі і нині ці хладоагенти замінюються іншими.
Відомі також вихрові кондиціонери, які застосовуються в різних галузях народного господарства, наприклад, у харчовій промисловості, авіації, космонавтиці, шахтних вибоях, де температура навколишньогоповітря сягає 50 o C тощо. Однак застосування в автомобільній промисловості вихрові кондиціонери не знайшли через значну витрату стисненого повітря і відсутність малогабаритних високопродуктивних компресорів, що дають стиснене повітря вільне від масла і пилу, тобто. екологічно чистий.
Вихрові кондиціонери з великою холодопродуктивністю економічно вигідно застосовувати там, де є постійне джерело стисненого повітря, добре очищеного від пилу та олії.
Для кондиціонерів малої холодопродуктивності, наприклад, салонів легкових автомобілів, доцільно мати вихровий кондиціонер з малими габаритами, високопродуктивним компресором, що дає чисте стиснене повітря, вільне від пилу та олії.
У вітчизняному автомобілебудуванні вихрові кондиціонери не застосовуються, тому порівняльну оцінку можна зробити за ступенем складності та екологічної чистоти зі звичайним компресійним кондиціонером, який працює з холодоагентами, наприклад, фреоном або аміаком.
Вихровий кондиціонер може бути використаний не тільки для охолодження повітря, але й для обігріву салону автомобіля, де двигуни внутрішнього згоряння з повітряним охолодженням, так як температура гарячого повітря у вихровій трубі може досягати 70-80 o C при тих же коефіцієнтах витрати по холодному потоку. Таким чином, доцільність застосування вихрового кондиціонера є очевидною. Надійність вихрової труби дуже велика, т.к. вона не містить рухомих частин і практично не зношується, а надійність кондиціонера залежатиме від компресора та його приводу.
Відомі повітряні компресори, що застосовуються в автомобілебудуванні (див. наприклад, Пристрій та ремонт автомобілів. М. Вища школа 1972, стор 172-174), та побутові, конструктивно, в більшості випадківпоршневі з однією робочою порожниною і обов'язково з системою змащення всіх деталей, що труться, вузлів і ущільнювальних кілець. Тому стиснене повітря від них містить пари олії, що є неприпустимим для кондиціонера.
Крім того, питома продуктивність на одиницю ваги компресора при однакових оборотах та об'ємі циліндра невелика, т.к. використовується лише порожнину циліндра над поршнем.
Недоліком прототипу компресора є великі габарити, мала питома продуктивність та наявність парів олії у стислому повітрі.
У запропонованій конструкції компресора використовуються дві порожнини циліндра (над поршнем і під поршнем штокова) т.к. циліндр від картера відділений герметичною кришкою з ущільнювальним вузлом з матеріалу, що самозмазується під шток поршня.
На один оборот колінчастого валу компресора припадає два робочі цикли. Таким чином, габарити та вага компресора значно менші, ніж у звичайних поршневих компресорів. Крім цього, застосування ущільнювальних тертьових деталей з матеріалів, що самозмазуються, забезпечують отримання стиснутого повітря вільного від масла.
Завданням винаходу є підвищення питомої продуктивності компресора, отримання чистого, вільного від олії та пилу стисненого повітря, а також підвищення питомої холодопродуктивності неохолоджуваної вихрової труби.
Це досягається тим, що циліндр компресора виконаний з двома робочими порожнинами, а поршень виконаний коротким і складається з двох частин, з'єднаних жорстко і герметично одним кінцем штока, в каналах якого розташовані кільця ущільнювачів з самозмащувальних матеріалів з гумовими кільцями, підтисненими сталевим кільцем за допомогою гвинтів, розташованих у верхній частині поршня по периметру кільця, та розділові кільця, виконані зсамозмащувальних матеріалів і розташовані по обидва боки від ущільнювальних кілець, а через другий кінець штока жорстко з'єднаний з повзуном, що містить два опорні ролики, що контактують з напрямними, жорстко закріпленими на кришці, а повзун рухомо з'єднаний з шатуном, інший кінець якого з'єднаний з кривошипним колінчастим валом , встановленого в опорному поршневому вузлі, жорстко з'єднаним з картером, а вихідний кінець валу жорстко з'єднаний з фрикційним диском за допомогою шпонки і гайками, конічна поверхня якого взаємодіє з конічною поверхнею приводного шківа, з'єднаного рухомо через втулку з колінчастим валом і підводковою муфтою, тягами зі штоком пневмоприводу через коромисло, який взаємодіє з мембраною, пружно і герметично закріпленою в корпусі, жорстко закріпленим на картері компресора, а соплове введення равлика вихрової труби виконано з похилим пазом, розташованим таким чином, що верхня кромка сопла лежить в одній площині похилий паза.
На фіг. 1 та 2 показана конструкція вихрового кондиціонера; на фіг. 3 - переріз равлика по сопловому вводу; на фіг 4 конструкція поршня; на фіг. 5 – повзун з опорними роликами.
Вихровий кондиціонер складається з вихрової труби, що містить циліндричну трубу 1, всередині якої жорстко встановлена хрестовина 2, герметично з'єднану одним кінцем з корпусом 3, всередині якого розташована равлик 4 з похилим пазом 5, розташованим таким чином, що верхня кромка сопла лежить в одній площині з кромкою похилого паза, і діафрагма 6, штуцер 7, косинець 8 з теплоізоляційною втулкою 9, з'єднаний з трубою 10 з теплоізоляційною втулкою 11, інший кінець якої з'єднаний з кришкою 12 глушника 13, з'єднаного болтом 14 з кришкою,фіксують вихрову трубу на стінці повітроводу 16, а інший кінець труби з'єднаний з втулкою 17, всередині якої розташований регулюючий клапан 18 з гайкою 19 і контргайкою 20, і компресора, що містить циліндр 21 з гільзою 22, всмоктувальні клапани 2 23 і 23 (відокремлюючу штокову порожнину циліндра від картера) з напрямною втулкою 26 і ущільнювальним вузлом по штоку 27 виконаних з самозмащувальних матеріалів, поршень 28, що складається з двох частин, з'єднаних жорстко і герметично штоком 29, в канавках поршня розташовані ущільнювальні кільцями 31 підтиснутими сталевим кільцем 32 за допомогою натискних гвинтів 33, розташованих у верхній частині поршня по периметру кільця і розділові кільця 34 виконані так само з самозмащувальних матеріалів і розташовані по обидва боки від ущільнювальних кілець, другий кінець штока жорстко з'єднаний з повзуном опорних ролика 36, контактують з напрямними 37 жорстко закріпленими на кришці, а повзун 33 рухомо з'єднаний з шатуном 38, інший кінець якого з'єднаний рухомо з кривошипом колінчастого вала 39, встановленого в опорному підшипниковому вузлі 40, жорстко з'єднаному з картером 39 жорстко з'єднаний з фрикційним диском 42 за допомогою шпонки 43 і гайки 44, конічна поверхня якого взаємодіє з конічної поверхні приводного шківа 45, рухомо з'єднаного через втулку 46 з колінчастим валом, а маточина шківа з'єднана з поводковою муфтою ) з коромислом 48, з'єднаним зі штоком 49, що взаємодіє з мембраною 50 і пружиною 51, укріпленої пружно і герметично в корпусі 52 закріпленого на корпусі картера.
Принцип роботи вихрового кондиціонераполягає в наступному: приводний шків 45 з'єднаний з двигуном за допомогою клинового ременя. При працюючому двигуні і відсутності керуючого пневматичного сигналу "Ру" на пневмопривід 52, під дією пружини 51 шток 49 з коромислом 48, з'єднані двома тягами ( не показано), з проводкою муфтою 47, з'єднаною зі маточкою шківа 45 , перемістить шків вправо і роз'єднає його з фрикційним диском 42, жорстко з'єднаним з колінчастим валом 39, і компресор не працюватиме, а приводний шків буде обертатися від двигуна вхолосту. При подачі тиску пневмопривід 52 шків 45 увійде в зачеплення і фрикційним диском 42, і колінчастий вал 39 почне обертатися. При цьому обертальний рух валу перетворюється в поступальний за допомогою кривошипа і шатуна 38, рухомого з'єднаного з повзуном 35, який забезпечений двома роликами 36 (див. фіг.5), контактуючими з напрямними 37, чим виключається вплив бічних зусиль на шток 29 і підши 26 з ущільнювачем 27. Повзун 35 жорстко з'єднаний зі штоком 29, а шток з поршнем 28 і таким чином поршень в циліндрі 21 з гільзою 22 рухається зворотно-поступально.
При русі поршня в нижнє крайнє положення відкривається всмоктувальний клапан 23 повітря з атмосфери через фільтр "ф" засмоктується в порожнину циліндра над поршнем. Одночасно в нижній порожнині під поршнем відбувається стиск повітря та подача стисненого повітря через нагнітальний клапан 24 трубопровід. За наступний напівобіг відбудеться стиск у верхній порожнині над поршнем і подача через другий нагнітальний клапан 24 трубопровід, з'єднаний з вихровою трубою. Таким чином, за один оборот валу компресора відбувається два робочі ходи.
Внутрішній холодний потік виникає із зовнішнього (механізмперетворення потоків див. Мартинов А. В. Бродянський В.М. Що таке вихрова труба? М: Енергія. 1976 стор 19-24. 29-31 (див. стор. 31 рядка 6-9 і далі до кінця стор. 32) стор. 44). З розглянутого механізму руху потоків повітря і перетворення енергії видно, що зі зменшенням товщини потоку повітря при тій же площі поперечного перерізу сопла збільшується t x (різниця температури холодного потоку і температури повітря, що підводиться до сопла), а також збільшиться кількість холодного потоку тобто. збільшиться питома холодопродуктивність.
Таким чином холодний потік повітря через діафрагму 6 косинець 8, трубу 10, корпус 12, фільтр-глушник надходить у повітропровід і через нього, наприклад, салон автомобіля.
1. Вихровий кондиціонер для кондиціонування повітря, що складається з вихрової труби, що містить циліндричну трубу, всередині якої жорстко встановлена хрестовина, герметично з'єднана одним кінцем з корпусом, в якому розташовані равлик і діафрагма, щільно з'єднані косинцем з теплоізоляційною втулкою, інший кінець глушника, з'єднаного болтом з кришкою, кріпильні гайки, що фіксують вихрову трубу на стінці повітроводу, а інший кінець циліндричної труби з'єднаний з втулкою, всередині якої розташований регулюючий клапан з гайкою і контргайкою, і компресора, що містить циліндр з гільзою, що всмоктують з ущільнювальними кільцями, з'єднаний кривошипно-шатунним механізмом з колінчастим валом, підшипниковий вузол, жорстко з'єднаний з картером, і приводний шків, з'єднаний з колінчастим валом, який відрізняється тим, що компресор містить циліндр з гільзою, що всмоктують, циліндра від картера, з напрямною втулкою таущільнювальним вузлом по штоку, виконаних з самозмащувальних матеріалів, поршень, що складається з двох частин, з'єднаних жорстко і герметично штоком, в канавках поршня розташовані кільця ущільнювачів з самозмащувальних матеріалів з гумовими кільцями, підтисненими сталевим кільцем за допомогою натискних периметру кільця, та розділові кільця, виконані також з самозмащувальних матеріалів і розташовані по обидві сторони від ущільнювальних кілець, другий кінець штока жорстко з'єднаний з повзуном, що містить два опорні ролики, що контактують з напрямними, жорстко закріпленими на кришці, жорстко з'єднаної з картером і циліндром.
2. Кондиціонер за п. 1, який відрізняється тим, що соплове введення равлика виконане з похилим глухим пазом, розташованим таким чином, що верхня кромка сопла лежить в одній площині з похилою кромкою паза.
3. Кондиціонер по п.1, який відрізняється тим, що приводний шків рухомо з'єднаний через підшипник кочення і втулку ковзання з колінчастим валом і мають конусну розточку, поверхня якої взаємодіє з конічним фрикційним диском, жорстко з'єднаним через шпонку з валом, а на ступиці підшипник кочення з поводковою муфтою, з'єднаною тягами з коромислом пневмоциліндра жорстко закріпленого на картері.