NO166974B - Anordning for avkjoeling av luft ved fordampning av en vaeske. - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelsen angår en anordning for avkjøling av luft ved fordampning av en væske, i samsvar med den innledende delen av patentkrav 1. Oppfinnelsen angår særlig, men ikke bare, fjerning av overskuddsvann frambrakt i kjøleanordninger med en luftgjennomtrengelig fordampningsblokk som kontinuerlig oversprøytes med vann og gjennom hvilken luft strømmer kontinuerlig, hvor luften avkjøles, dvs. mister varme ved fordampning av vann og overskuddsvann samles opp for resirkulering. Et særlig foretrukket område for bruk av oppfinnelsen er i kjøleenheter for avkjøling av lufttilførselen til førerhuset på anleggsmaskiner og andre mobile arbeidsplasser.

Bakgrunn for oppfinnelsen:

På anleggsmaskiner og andre kjøretøyer som tjener som arbeidssted for sjåfører og/eller andre operatører må luft-kondisjoneringen være svært effektiv, særlig i den varme sesongen. Kjøleenheter basert på bruk av halogenerte hydrokarboner slik som freon som kjølemiddel, brukes i dag i storparten av slike arbeidsplasser. Disse enhetene er ofte effektive og relativt kompakt i størrelse, men lider av den alvorlige ulempe at denne type kjølemiddel er en fare for omgivelsene, dvs. pga. av den ugunstige effekten på ozonlaget rundt jorden.

Der er således et stort behov for alternative kjøle-enheter som gjør bruk av miljø-positive kjølemidler. Et kjent alternativ er å gjøre bruk av fordampning av vann for avkjøling av lufttilførselen til førerhuset på anleggsmaskiner, hvor luften føres gjennom en fordampningsblokk med et forøket overflateareal og mettet med vann, hvor vannet fordampes i nevnte blokk, mens luften avkjøles. Slike overflateøkende fordampningsblokker er i og for seg kjent,

f.eks. bestående av et gitterverk av fuktbestandig papp (f.eks. CELDEK C-5090-15, tilgjengelig fra Munthers Svenska Forsaljnings AB, Sollentuna, Sverige).

Imidlertid har kjente kjøleenheter av denne type visse ulemper og er bare brukt i begrenset omfang. Selvfølgelig har vi kontinuerlig behov for "kjølemedium", dvs. vann som skal fordampes, og fordampningsblokka må vanligvis holdes overmettet med vann. I praksis betyr dette at overskuddsvann samler seg under kjøleenheten. Tidligere kjente kjøleinnret-ninger har ikke løst problemet med å håndtere overskuddsvannet på en tilfredsstillende måte; dette har blant annet resultert i høyt vannforbruk, som krever vanntanker med overstørrelse, og skvetting av overskuddsvann inn i fører-huset, særlig når kjøretøyet heller når det f.eks. kjører unnabakke.

Formål for oppfinnelsen:

Formålet med oppfinnelsen er å framskaffe en anordning for avkjøling av luft ved fordampning av en væske, der det sørges for effektiv fjerning av overskuddsvæske, og reduksjon av væskeforbruket, i anordninger av typen der en væske pumpes fra et væsketorråd til et forbrukssted og overskudd av den brukte væsken samles opp og fjernes periodisk, særlig for gjenbruk. Det er et særlig formål for oppfinnelsen effektivt å ta vare på overskuddsvann i vannbaserte kjøleenheter og å forhindre vann å følge med den avkjølte luften til forbruksstedet. Det er et annet særlig formål for oppfinnelsen å muliggjøre periodisk gjenbruk av overskuddsvannet ved bruk av en spesiell ventilinnretning, som kontrolleres automatisk av mengden overskuddsvann.

Oppfinnelsens formål oppnås med en anordning med trekk som angitt i den karakteriserende delen av patentkrav 1.

Oppfinnelsen vil i det følgende forklares ved hjelp av eksempel på utførelse, og med henvisning til de vedlagte tegningene, der

fig. 1 viser et oppriss av en første utførelsesform for en kjøleenhet ifølge oppfinnelsen,

fig. 2 viser et tverrsnitt langs linjen II-II på fig. 1 sett i pilenes retning,

fig. 3 viser et tverrsnitt gjennom en første utførelsesform for en avtapningsventil ifølge oppfinnelsen vist i lukket stilling,

fig. 4 viser ventilen på fig. 3 i åpen stilling,

fig. 5 viser et oppriss av en andre utførelsesform for kjøleenheten ifølge oppfinnelsen,

fig. 6 viser et tverrsnitt langs linjen III-III på fig. 5, og

fig. 7 og 8 er tverrsnitt tilsvarende fig. 3 og 4 respektive, men viser en andre utførelsesform for avtapnings-ventilen ifølge oppfinnelsen.

Kjøleenheten vist på fig. 1 og 2 rommes i en boks omfattende en topplate la, en bunnplate lb og sideplater lc. En avdeling 2 deler rommet i boksen i en undertrykkside A og en overtrykksside B. Tre luftinntaksfiltre 3 er anbrakt i dertil anordnete åpninger i sideplaten lc på undertrykksiden A. To vifter 4a og 4b, som drives av en felles motor 5, trekker luften gjennom luftfiltrene 3 og tvinger den gjennom en fordampningsblokk 6 på overtrykksiden B i kjøleenheten. Luften kjøles i fordampningsblokka 6 ved fordampning av væske inneholdt deri, og føres så til forbruksstedet gjennom egnede, fortrinnsvis justerbare ventiler 7, av hvilke det finnes fire i den viste utførelsesform. Strømningsveien for luften gjennom enheten er illustrert skjematisk med prikkede piler på fig. 1 og 2.

Fordampningsenheten 6 (f.eks. av typen CELDEK, tilgjengelig fra Munthers Svenska Fdrsåljnings AB, Sollentuna, Sverige) tilføres primært væske fra et reservoar 8, f.eks. en vanntank, anbrakt på et egnet sted. Et materør 9 knytter vanntanken 8 sammen med to sprederør 10 anordnet over fordampningsblokka 6. Sprederørene 10 avgir fortrinnsvis vannet gjennom et mangfold små åpninger (ikke vist) fordelt langs rørene 10, slik at vannet treffer blokka 6 som "dusjer" av forholdsvis små dråper. Transporten av vann fra tanken 8 ivaretas av en pumpe 11 i rørsløyfen 9.

Grunnfunksjonen til den viste konstruksjonen er å pumpe vann fra tanken 8 gjennom spraydysene 10 for å fukte blokka 6 med vann. På samme tid suger viftene 4a og 4b luft gjennom luftinntakfiltrene 3 for å tvinge luften gjennom de åpne cellene i fordampningsblokka 6. Varmen nødvendig for fordampning av vannet i blokka 6 leveres av luften. Den avkjølte luften føres så til forbruksstedet, for eksempel til førerhuset på et anleggskjøretøy, gjennom regulerings-ventilen 7. Luftstrømmen kan justeres og innrettes ved hjelp av reguleringselementer (ikke vist) i ventilen 7. Overskuddsvannet fra fordampningsblokka 6 samler seg på en tett bunn 12 anbrakt under og rundt blokka 6. På utløpssiden er bunnen fortrinnsvis trukket opp og bøyd for å danne en skvalpesikring 12a, som hjelper til å forhindre overskuddsvann fra å skvette og medrives til forbruksstedet med den avkjølte luften.

I bunnen 12 er det anordnet en skålformet fordypning 12b, hvori der er anbrakt et flytelegeme 13 med i det vesentligste samme form som fordypningen 12b, men med litt mindre dimensjoner. Et avsugningsrør 14 knytter fordypningen 12b sammen med materøret 9 for vann på et sted mellom tanken 8 og pumpen 11. Funksjonen til flytelegemet er periodisk å knytte avsugningsrøret 14 sammen med røret 9 for fjerning og gjenbruk av overskuddsvann som har samlet seg i fordypningen 12b, som vil bli nærmere forklart i forbindelse med fig. 3 og 4.

Som det framgår fra fig. 3 og 4 er et ventillegeme 15 festet til bunnen av fordypningen 12b, i det vesentligste i sentrum derav. Den midtre delen av flytelegemet 13 er anordnet med en passende ventildel 16, hvorav ventilsetet 16a samvirker med spissen 15a på ventillegemet 15. I ventildelen 16 er der en kanal 16b, som knytter åpningen 16a i ventilsetet sammen med avsugningsrøret 14. Ventillegemet 15 er således stasjonært i forhold til bunnen 12 og dens fordypning 12b og er således uavhenig av nivået V av overskuddsvannet. På den annen side er ventildelen 16 og dets sete 16a bevegelige i forhold til bunnen 12 / fordypningen 12b - og følgelig i forhold til ventillegemet 15 - avhengig av vannivået V. På denne måten kan ventilen 15, 16 holde avsugningsrøret 14 lukket (fig. 3) eller åpent (fig. 4), avhengig av vannivået V. I stillingen vist på fig. 3 er vannivået V i fordypningen 12b så lavt at ventillegemet 15 tettende berører ventilsetet 16a. Fordampningsblokka 6 vil da tilføres vann bare fra tanken 8, slik som indikert med pilen F i røret 9 på fig. 3. Når vannivået V stiger i fordypingen 12b, stiger flytelegemet 13 gradvis inntil ventilen 15, 16 åpner avsugningsrøret 14 når vannivået V overstiger en forhåndsvalgt verdi. I denne åpne stillingen, som er illustrert på fig. 4, suges overskuddsvann opp fra fordypningen 12b, gjennom ventilen 15, 16 og avsugningsrøret 14 og gjennom materøret 9 til fordampningsblokka 6 for gjenbruk, slik som indikert med pilen R. På grunn av at avsugningrøret 14 er koblet til materøret 9 mellom pumpen 11 og tanken 8, vil vann vanligvis ikke tilføres fra tanken 8 så lenge som ventilen 15, 16 er åpen. Når mesteparten av overskuddsvannet er sugd opp, stenges ventilen 15, 16 automatisk fordi flytelegemet 14 har sunket til utgangs-stillingen. Pumpen 11 går tilbake til å pumpe vann fra tanken 8 slik som på fig. 3, hvoretter syklusen gjentas, og så videre. Opphengningen av ventildelen 16 med tilhørende flytelegeme 13 kan varieres på mange måter, men det er funnet å være særlig fordelaktig å anordne opphenget slik at flytelegemet 13 tvinges til å gjøre i det minste en begrenset gyrobevegelse under påvirkning av tyngdekraften, særlig når det er ønskelig ikke å pumpe vann til fordampningsblokka 6 når et kjøretøy, som er utrustet med anordningen, heller sterkt, f.eks. når det kjører nedoverbakke. I et slikt tilfelle vil flytelegemet 13 være skråstilt i forhold til bunnen 12 av tyngdekraften, for derved å holde ventilen 15, 16 åpen i det vesentligste uavhengig av vannivået V. Pumpen 11 vil så i det vesentligste bare suge luft gjennom avsugningsrøret 14 i stedet for vann fra tanken 8. (det er selvfølgelig en nødvendighet at pumpen 11 kan tåle å pumpe luft.) Ventilen 15, 16 og flytelegemet 13 kan fortrinnsvis innrettes slik at ventilen åpner for å slippe luft gjennom ved en helning på kjøretøyet i størrelsesorden 15-20°.

For utførelsesformen illustrert på fig. 5-8 er tilsvarende deler angitt med de samme referansetallene som for utførelsesformen vist på fig. 1-4. Således omfatter også den andre utførelsesformen av kjøleenheten en boks la-lc, en avdeling 2 som deler kjøleanordningen i en undertrykkside A og en overtrykkside B, filtre 3 for innsugningsluften, luft-vifter 4a, 4b drevet av en motor 5, en fordampningsblokk 6 som mettes med vann fra en vanntank 8 ved hjelp av en pumpe 11, et materør 9 og sprederør 10, og overskuddsvann oppsamles på en tett bunn 12 omfattende en skvalpesikring 12a.

I stedet for å ha bare en sentral avsugningsventil 15, 16, omfatter kjøleenheten vist på fig. 5-8 flere separate ikke-sentrerte avsugningsventilenheter 22a-22d, fortrinnsvis fire slike ventilenheter anordnet symmetrisk om senter av oppsamlingsområdet for overskuddsvann dannet av den tette bunnen 12. Selv om bare ventilenheten 22a, vist på fig. 7-8, vil bli beskrevet i større detalj, er det underforstått at ventilenhetene 22b-d har tilsvarende utforming.

Som vist på fig. 7 og 8 samvirker ventilenhet 22a med en vann-samlende skålformet fordypning 23a anordnet i bunnen 12. En elektrode (jordplate) 24a strekker seg inn i fordypningen 23a på et valgt nivå. Et suge- eller avtapningsrør 14a, tilsvarende røret 14 på fig. 3 og 4, strekker seg ned i fordypningen 23a med åpningen i enden derav nær bunnen. Slik som i den foran beskrevne utførelsesform, er den motstående enden av røret 14a, koblet til materøret 9. En elektrisk eller magnetisk regulert ventil 28a, slik som en solenoid-ventil, er anbrakt på røret 14a og anordnet for å åpne og lukke nevnte rør som respons på signaler mottatt fra en reguleringsenhet 29. En elektrisk kabel 25a omfatter en sentral elektrisk leder 26a og en omgivende isolasjon 25a med en ende av lederen 26a koblet til reguleringsenheten 29 og den andre enden strekkende ned i fordypningen 23a. Lederen 26a slutter i en viss avstand fra den jordede elektroden 24a, hvor nevnte avstand fortrinnsvis er justerbar.

Hver av ventilenhetene 22a - 22d har i prinsippet samme funksjon 6om den ene ventilen 15, 16 vist på fig. 3 og 4, dvs. å holde røret 14a lukket når nivået V av overskuddsvann i den respektive fordypning 23a er lavere enn en forhåndsvalgt verdi, og å åpne nevnte rør når nevnte nivå V overskrider den forhåndsvalgte verdien, for derved å la overskuddsvann bli avsugd til materøret 9 for gjenbruk i fordampningsblokka 6. Ved å anbringe individuelt regulerte avsugningsventiler i "de fire hjørner" på stedet for oppsamling av overskuddsvann, oppnås en effektiv og hurtig avsugningseffekt som funksjon av forandring av helling på kjøretøyet, aksellerasjon eller retardasjon, eller liknende betingelser som forårsaker at overskuddsvann beveger seg rundt på oppsamlingsstedet 12, 23a.

Solenoidventilen 28a reguleres av vannivået V som følger. Når vannivået ikke når opp til enden av lederen 26a, er det et luftrom mellom den jordede elektroden 24a og lederen 26a. I dette tilfellet er det ikke behov for avsug-ning av overskuddsvann, slik at solenoidventilen 28a er lukket, og ikke noe signal registreres i reguleringsenheten 29. Når vannivået V når opp til lederen 26a, vil den elektriske motstanden mellom lederen 26a og den jordede elektroden 24a forandre seg, og denne nye tilstanden vil bli registrert av reguleringsenheten 29, som vil sende et åpningssignal til ventilen 28a. Ventilen holdes åpen inntil vannivået V synker til under enden av lederen 26a som igjen etterlater et luftrom mellom lederen 26a og den jordede elektroden 24a. Denne tilstandsforandringen registreres av regulseringsenheten 29, som sender et lukkesignal til solenoidventilen 28a. Slike reguleringsfunksjoner og reguleringsenheter er i og for seg kjent, og vil ikke bli beskrevet ytterligere her.

Oppfinnelsen er selvfølgelig ikke begrenset til utførelsesformene som er beskrevet ovenfor og vist på tegningene, og mange variasjoner og modifikasjoner er mulige innenfor rammen for de vedlagte patentkrav.

Claims (8)

1. Anordning for avkjøling av luft ved fordampning av en væske, omfattende a) ei fordampningsblokk (6) med forøket overflate, b) rør (9) for mating av væske fra et væskeforråd (8) til fordampningsblokka (6) og å gjennomtrekke denne med væsken, c) organ (4a, 4b) for å mate lufta som skal avkjøles gjennom fordampningsblokka (6), d) organ (12, 12b) for oppsamling av overskuddsvæske fra fordampningsblokka (6), karakterisert ved at minst et dreneringsrør (14) knytter sammen oppsamlingsorganet (12, 12b, 23a) med materøret (9) fra væskeforrådet (8) til fordampningsblokka (6) i et punkt mellom væskeforrådet (8) og ei pumpe (11), som pumper væske til fordampningsblokka (6), og ved at dreneringsrørene (14) er anordnet med hver sin normalt lukkete ventil (15, 16, 28a), som er anordnet for å åpne dreneringsrørene (14) når væskenivået i oppsamlingsorganet/(12, 12b, 23a) overskrider en forhåndsvalgt grenseverdi, slik at pumpa (11) pumper overskuddsvann fra oppsamlings organet (12, 12b, 23a) til fordampningsblokka (6) for gjenbruk.

2. Anordning i samsvar med krav 1, karakterisert ved at røret (9) for å gjennomtrekke fordampningsblokka (6) med væske, omfatter minst et sprederør (10) anbrakt over blokka (6) og anordnet med en stort antall av små dyseåpninger som sprøyter vann som små dråper vesentlig jevnt over hele blokkas (6) toppflata.

3. Anordning i samsvar med krav 1-2, for bruk i anleggsmaskiner eller liknende kjøretøy, karakterisert ved at ventilene (15, 16, 28a) er anordnet for å åpne for å slippe luft inn i drenerings-rørene (14a) når helningen til kjøretøyet overskrider omtrent 15°.

4. Anordning i samsvar med krav 1, karakterisert ved at den omfatter minst to dreneringsrør (14a) og en uavhengig regulert drenerings-ventil (28a) for hvert dreneringsrør (14a).

5. Anordning i samsvar med krav 4, karakterisert ved at dreneringsventilene (15, 16; 28a) er uavhengig regulert ved organ (13; 24a, 25a, 28a, 29) for deteksjon av nivået (V) av overskuddsvann, og åpning eller lukking av den tilsvarende dreneringsventilen som funksjon av det registrerte nivå (V) av overskuddsvann.

6. Anordning i samsvar med krav 1, karakterisert ved at hver ventil omfatter en bevegelig ventildel i form av et flottør (13) som flyter på den oppsamlete overskuddsvæsken og samvirker med en stasjonær ventildel (15), som er uavhengig av nivået av overskuddsvæske, for å åpne, resp. lukke dreneringsrørene (14) avhengig av stillingen til flottøren (13).

7. Anordning i samsvar med krav 4, karakterisert ved at flottøren (13) er anordnet i en skålformet fordypning (12b) som fylles med overskuddsvæske, og ved at den stasjonære ventildelen omfatter et ventillegeme (15a) som er festet til bunnen (12b) av fordypningen og samvirker med et tilsvarende ventilsete (16a) på flottøren (13).

8. Anordning i samsvar med krav 1, 2 eller 3, karakterisert ved at deteksjonsorganene for å registrere nivået (V) av overskuddsvann og regulere dreneringsventilene (28) omfatter en referanseelektrode (24a) atskilt fra en elektrisk leder (26a) og organ (29) for å registrere den elektriske motstand mellom elektroden (24a) og den elektriske lederen (26a).