RU2197689C2

RU2197689C2 - Adjustable throttling device

Info

Publication number: RU2197689C2
Application number: RU2000108112/06A
Authority: RU
Inventors: В.М. Шляховецкий; Д.В. Шляховецкий; С.А. Чернявский; Д.В. Ступко
Original assignee: Шляховецкий Валентин Михайлович; Шляховецкий Давид Валентинович; Чернявский Сергей Александрович; Ступко Дмитрий Викторович
Priority date: 2000-03-31
Filing date: 2000-03-31
Publication date: 2003-01-27

Abstract

FIELD: liquid refrigerant flowrate and boiling temperature control. SUBSTANCE: adjustable throttling device has body with inlet and outlet branch pipes for liquid refrigerant and steam-liquid mixture, respectively. Fixed capillary tube is connected to outlet branch pipe. Mounted in tandem in device are perforated tube, guide tube that enclosed perforated tube from outside, and movable capillary tube coupled through nozzle with guide tube and inserted in fixed guide tube. External magnetic coil is mounted on body. Magnetic coil and supporting ring are mounted on guide tube. Supporting ring rests on spring. Ducts provided in body communicate with steam space between body and fixed capillary tube and with steam outlet branch pipe, respectively. EFFECT: enlarged flowrate and boiling temperature control range. 3 dwg

Description

Изобретение относится к холодильной технике, а именно к оборудованию для холодильных машин, и может быть использовано в малых и средних холодильных машинах, используемых во всех областях техники. The invention relates to refrigeration, in particular to equipment for refrigeration machines, and can be used in small and medium-sized refrigeration machines used in all areas of technology.

Известна капиллярная трубка для дросселирования жидкого хладагента (см. А. с. 1059372) с патрубками подвода жидкого хладагента и отвода парожидкостной смеси, которая, с целью снижения металлоемкости и расширения зоны регулирования расхода жидкого хладагента, на части длины выполнена с равномерно расположенными пережимами. A capillary tube is known for throttling liquid refrigerant (see A. p. 1059372) with nozzles for supplying liquid refrigerant and discharging a vapor-liquid mixture, which, in order to reduce the metal consumption and expand the zone for regulating the flow of liquid refrigerant, is made with uniformly arranged clamps on a part of the length.

К недостаткам известного устройства следует отнести недостаточно широкую зону регулирования расхода жидкого хладагенга. The disadvantages of the known device include an insufficiently wide area for regulating the flow rate of liquid refrigerant.

Известна капиллярная трубка для дросселирования жидкого хладагента (см. А. с. 1267135) с патрубками подвода жидкого хладагента и отвода парожидкостной смеси, которая на части длины выполнена с равномерно расположенными пережимами и, с целью регулирования температуры кипения хладагента путем изменения гидравлического сопротивления, изогнута в виде петли с расположением пережимов на ее внутренней стороне, при этом патрубки подвода жидкого хладагента и отвода парожидкостной смеси установлены с возможностью встречного перемещения. A capillary tube is known for throttling liquid refrigerant (see A. p. 1267135) with nozzles for supplying liquid refrigerant and discharging a vapor-liquid mixture, which is made with evenly spaced clamps over a portion of the length and, in order to control the boiling point of the refrigerant by changing the hydraulic resistance, is bent into in the form of a loop with the arrangement of the clamps on its inner side, while the nozzles for supplying liquid refrigerant and removal of the vapor-liquid mixture are installed with the possibility of oncoming movement.

К недостаткам указанного устройства следует отнести ограниченную зону регулирования расхода жидкого хладагента, при этом возможности встречного перемещения патрубков подвода жидкого хладагента и отвода парожидкостной смеси также ограничены н не регулируемы. The disadvantages of this device include a limited zone for regulating the flow of liquid refrigerant, while the possibilities of oncoming movement of the nozzles for supplying liquid refrigerant and for removing the vapor-liquid mixture are also limited and not adjustable.

Известно регулируемое дроссельное устройство (см. патент GB 1088463, 1967 г.), содержащее корпус с патрубками подвода жидкого хладагента и отвода парожидкостной смеси и неподвижную капиллярную трубку, подсоединенную к патрубку отвода. Known adjustable throttle device (see patent GB 1088463, 1967), comprising a housing with nozzles for supplying liquid refrigerant and discharge of the vapor-liquid mixture and a fixed capillary tube connected to the branch pipe.

К недостаткам указанного устройства следует отнести отсутствие зоны регулирования расхода жидкого хладагента, при этом протяженность и диаметр неподвижной капиллярной трубки и патрубков подвода жидкого хладагента и отвода парожидкостной смеси постоянны и не регулируемы. The disadvantages of this device include the lack of a zone for regulating the flow of liquid refrigerant, while the length and diameter of the fixed capillary tube and nozzles for supplying liquid refrigerant and for discharging the vapor-liquid mixture are constant and not adjustable.

Настоящее изобретение направлено на решение технической задачи, заключающейся в расширении зоны регулирования расхода жидкого хладагента и изменении температуры кипения хладагента путем изменения величины гидравлического сопротивления капиллярной трубки вследствие регулирования ее длины. The present invention is directed to solving the technical problem, which consists in expanding the zone of regulation of the flow of liquid refrigerant and changing the boiling point of the refrigerant by changing the hydraulic resistance of the capillary tube due to the regulation of its length.

Поставленная задача решается таким образом, что регулируемое дроссельное устройство для жидкого хладагента, содержащее корпус с патрубками подвода жидкого хладагента и отвода парожидкостной смеси и неподвижную капиллярную трубку, подсоединенную к патрубку отвода, дополнительно выполнено в виде последовательно расположенных перфорированной трубки, направляющей трубки, охватывающей снаружи перфорированную трубку, и подвижной капиллярной трубки, связанной через сопло с направляющей трубкой и введенной в неподвижную направляющую трубку, а также внешней магнитной катушки, размещенной на корпусе, и пружины, работающей на собственное сжатие или расширение, причем на направляющей трубке закреплены магнитная катушка и опорное кольцо, выполненное опирающимся на пружину, а в корпусе выполнены каналы, сообщающиеся соответственно с паровой полостью между корпусом и неподвижной капиллярной трубкой и с патрубком отвода пара, которым оснащен корпус. The problem is solved in such a way that an adjustable throttle device for liquid refrigerant, comprising a housing with nozzles for supplying liquid refrigerant and discharge of the vapor-liquid mixture and a fixed capillary tube connected to the branch pipe, is additionally made in the form of a sequentially perforated tube, a guide tube that surrounds the perforated tube, and a movable capillary tube connected through a nozzle to the guide tube and inserted into the fixed guide tube a cage, as well as an external magnetic coil placed on the housing, and a spring working for its own compression or expansion, moreover, a magnetic coil and a support ring mounted on the spring are fixed on the guide tube, and channels are made in the housing communicating respectively with the vapor cavity between the casing and the fixed capillary tube and with the steam outlet pipe, which the casing is equipped with.

Оснащение регулируемого дроссельного устройства путем размещения в стакане корпуса перфорированной трубкой, которую снаружи охватывает направляющая трубка с закрепленными на ней магнитной катушкой и опорным кольцом, через сопло связанная с подвижной капиллярной трубкой, которая введена в неподвижную капиллярную трубку на корпусе, подсоединенную к патрубку отвода парожидкостной смеси хладагента, при этом на наружной поверхности стакана корпуса размещена внешняя магнитная катушка, позволяет осуществлять регулируемое изменение общей длины капиллярной трубки в зависимости от электрического воздействия на неподвижную магнитную катушку и линейного перемещения в стакане корпуса подвижной магнитной катушки. Equipping an adjustable throttle device by placing a perforated tube in the housing glass, which is covered on the outside by a guide tube with a magnetic coil and a support ring mounted on it, through a nozzle connected to a movable capillary tube, which is inserted into a fixed capillary tube on the body, connected to the branch pipe of the vapor-liquid mixture refrigerant, while an external magnetic coil is placed on the outer surface of the housing glass, which allows for a controlled change in the total the length of the capillary tube, depending on the electrical effects on the stationary magnetic coil and linear displacement in the glass of the housing of the moving magnetic coil.

Оснащение подвижной трубки закрепленным опорным кольцом, которое опирается на пружину, работающую на собственное сжатие или расширение, позволяет, при отключении электрического воздействия на неподвижную магнитную катушку, изменять общую длину капиллярной подвижной и неподвижной трубок в зависимости от условий работы холодильной машины, в состав которой вводится регулируемая дроссельная трубка. Equipping the movable tube with a fixed support ring, which is supported by a spring working on its own compression or expansion, allows you to turn off the total length of the capillary movable and fixed tubes, depending on the operating conditions of the refrigeration machine, which is introduced when the electrical action on the stationary magnetic coil is disconnected adjustable throttle tube.

Выполнение в корпусе каналов, которые сообщают соответственно паровую полость между корпусом и неподвижной капиллярной трубкой и между корпусом и подвижной капиллярной трубкой с патрубком отвода пара, которым оснащен корпус, позволяет, при отключении электропитания неподвижной магнитной катушки, обеспечить равенство давлений в регулируемом дроссельном устройстве и в конденсаторе, что упрощает условия эксплуатации. The implementation in the housing of channels that respectively communicate the steam cavity between the housing and the fixed capillary tube and between the housing and the movable capillary tube with a steam outlet pipe, which the housing is equipped with, makes it possible, when the power supply of the stationary magnetic coil is turned off, to ensure equal pressures in the adjustable throttle device and in capacitor, which simplifies operating conditions.

На фигуре 1 показан продольный разрез регулируемого дроссельного устройства, на фигурах 2 и 3 - схемы ввода заявляемого регулируемого дроссельного устройства в схему холодильной машины. The figure 1 shows a longitudinal section of an adjustable throttle device, in figures 2 and 3 - input circuit of the inventive adjustable throttle device in the circuit of the refrigeration machine.

Регулируемое дроссельное устройство (по фигуре 1) содержит корпус 1 и закрепленный на нем стакан 2 корпуса, патрубок подвода жидкого хладагента 3 и связанную с ним перфорированную направляющую трубку 4; внутри стакана 2 корпуса размещена подвижная магнитная катушка 5, размещенная на направляющей трубке 6, проходящей через уплотнение 7; снаружи стакана 2 корпуса размещена внешняя магнитная катушка 8 с выводами 9, закрытая кожухом 10. The adjustable throttle device (according to FIG. 1) comprises a housing 1 and a housing glass 2 fixed thereon, a liquid refrigerant supply pipe 3 and a perforated guide tube 4 connected thereto; inside the cup 2 of the housing is placed a movable magnetic coil 5 located on a guide tube 6 passing through the seal 7; outside the glass 2 of the housing is an external magnetic coil 8 with terminals 9, closed by a casing 10.

На направляющей трубке 6 закреплено подвижное опорное кольцо 11, опирающееся на пружину 12; направляющая трубка 6 через сопло 13 связана с подвижной капиллярной трубкой 14. On the guide tube 6, a movable support ring 11 is fixed, resting on a spring 12; the guide tube 6 through the nozzle 13 is connected with a movable capillary tube 14.

В корпусе 1 выполнен конусный переходник 15 и установлены подшипник 16, неподвижная капиллярная направляющая трубка 17 и прокладка-демпфер 18. В нижней части корпуса 1 установлен патрубок 19 отвода парожидкостной смеси хладагента. A cone adapter 15 is made in the housing 1 and a bearing 16, a fixed capillary guide tube 17 and a damper gasket 18 are installed. A pipe 19 for removing the vapor-liquid mixture of refrigerant is installed in the lower part of the housing 1.

В корпусе 1 выполнены каналы 20 и 21, сообщающиеся соответственно с паровой полостью 22 между корпусом 1 и неподвижной капиллярной направляющей трубкой 17 и полостью 23 между корпусом 1 и подвижной капиллярной трубкой 14. Каналы 20 и 21 заглушены пробками 24 и 25; полости 22 я 23 через каналы 20 и 21 связаны с патрубком отвода пара 26. In the housing 1, channels 20 and 21 are made, respectively communicating with the vapor cavity 22 between the housing 1 and the fixed capillary guide tube 17 and the cavity 23 between the housing 1 and the movable capillary tube 14. The channels 20 and 21 are plugged with plugs 24 and 25; the cavity 22 I 23 through the channels 20 and 21 are connected to the pipe branch 26.

В схеме холодильной машины (фигуры 2, 3) в контуре циркуляции хладагента установлены испаритель 27, компрессор 28, конденсатор 29, жидкостный трубопровод 30, регулируемое дроссельное устройство 31 (по фигуре 1), паровой трубопровод 32; на жидкостном трубопроводе 30 установлен соленоидный вентиль СВ1, на паровом трубопроводе 32 установлен соленоидный вентиль СВ2. In the circuit of the refrigeration machine (figures 2, 3), an evaporator 27, a compressor 28, a condenser 29, a liquid pipe 30, an adjustable throttle device 31 (according to figure 1), a steam pipe 32 are installed in the refrigerant circuit; a solenoid valve CB1 is installed on the liquid pipe 30, a solenoid valve CB2 is installed on the steam pipe 32.

Регулируемое дроссельное устройство (по фигурам 1-3) работает следующим образом. Adjustable throttle device (according to figures 1-3) works as follows.

Жидкий хладагент из конденсатора 29 через СВ1 по трубопроводу 30 подводится к регулируемому дроссельному устройству 31, где через патрубок 3 и перфорированную трубку 4 поступает в направляющую трубку 6, откуда поступает в сопло 13, где происходит процесс адиабатного поджатая жидкости; из сопла 13 жидкость поступает последовательно в подвижную капиллярную трубку 14 и неподвижную капиллярную направляющую трубку 17, в которых, из-за гидравлического сопротивления протеканию жидкости, происходит понижение давления и температуры жидкого хладагента. Далее жидкий хладагент проходит через патрубок 19 и поступает в испаритель 27. The liquid refrigerant from the condenser 29 through CB1 through the pipe 30 is led to an adjustable throttle device 31, where through the pipe 3 and the perforated tube 4 it enters the guide tube 6, from where it enters the nozzle 13, where the adiabatic compressed fluid process takes place; From the nozzle 13, the liquid flows sequentially into the movable capillary tube 14 and the stationary capillary guide tube 17, in which, due to hydraulic resistance to the flow of liquid, a decrease in pressure and temperature of the liquid refrigerant occurs. Next, the liquid refrigerant passes through the pipe 19 and enters the evaporator 27.

Пары испарившегося хладагента из испарителя 27 отсасываются компрессором 28 и нагнетаются в конденсатор 29, где конденсируются, переходя в жидкую фазу. Через СВ1 и жидкостный трубопровод 30 жидкий хладагент подводится к регулируемому дроссельному устройству 31. Цикл завершается. Vapors of the evaporated refrigerant from the evaporator 27 are sucked off by the compressor 28 and pumped into the condenser 29, where they condense, passing into the liquid phase. Through CB1 and the liquid pipe 30, liquid refrigerant is supplied to the adjustable throttle device 31. The cycle ends.

При скорости течения жидкого хладагента, зависящей, главным образом, от его начальных параметров - давления и температуры после конденсатора, и при некотором времени, необходимом для доведения жидкого хладагента до равновесного состояния, соответствующего давлению и температуре в испарителе, определяющим является протяженность воздействия на жидкость гидравлического сопротивления, т.е. абсолютная длина трубки. At the flow rate of the liquid refrigerant, which depends mainly on its initial parameters - pressure and temperature after the condenser, and at some time necessary to bring the liquid refrigerant to an equilibrium state corresponding to the pressure and temperature in the evaporator, the extent to which the hydraulic fluid is affected resistance, i.e. absolute tube length.

Регулирование расхода и параметров хладагента, подаваемого через регулируемое дроссельное устройство, согласно фигуре 1, осуществляется путем изменения суммарной длины подвижной капиллярной трубки 14 и неподвижной капиллярной трубки 17. Это достигается последовательным включением в электрическую цель питания внешней электромагнитной катушки 8 и линейным (шаговым) перемещением "сверху вниз и обратно" катушки 5, связанной с катушкой 8 электромагнитными силами. (Связь выводов 9 катушки 8 с цепью управления холодильной машины для последовательного регулирования не показана). The flow rate and parameters of the refrigerant supplied through an adjustable throttle device, according to figure 1, is carried out by changing the total length of the movable capillary tube 14 and the stationary capillary tube 17. This is achieved by sequentially connecting the external electromagnetic coil 8 to the electrical target and linear (step) movement " from top to bottom and back "of the coil 5, connected with the coil 8 by electromagnetic forces. (The connection of the terminals 9 of the coil 8 with the control circuit of the chiller for sequential regulation is not shown).

Перемещением катушки 5 обеспечивается изменение суммарной длины подвижной капиллярной трубки 14 и неподвижной капиллярной трубки 17 в интервале от минимальной длины, когда подвижная капиллярная трубка 14 находится в крайнем нижнем положении, упираясь в прокладку-демпфер 18, до максимальной длины, когда подвижная капиллярная трубка 14 находится в крайнем верхнем положении в неподвижной капиллярной трубке 17, определяемом верхним размещением катушки 5 в катушке 8. Moving the coil 5 provides a change in the total length of the movable capillary tube 14 and the stationary capillary tube 17 in the interval from the minimum length when the movable capillary tube 14 is in its lowest position, abutting against the gasket damper 18, to the maximum length when the movable capillary tube 14 is in the highest position in the fixed capillary tube 17, determined by the upper placement of the coil 5 in the coil 8.

При движении катушки 5 с трубкой 6 вверх жидкость из внутренней полости стакана 2 корпуса через перфорацию на трубке 4 возвращается в трубку 6. При перемещении трубки 6 "вверх - вниз - вверх" кольцо 11 взаимодействует с пружиной 12. Характер взаимодействия кольца 11 с пружиной 12 определяется режимом работы холодильной машины, в составе которой работает регулируемая капиллярная трубка. When the coil 5 with the tube 6 moves upward, the liquid from the inner cavity of the housing cup 2 through the perforation on the tube 4 returns to the tube 6. When the tube 6 is moved up-down-up, the ring 11 interacts with the spring 12. The nature of the interaction of the ring 11 with the spring 12 determined by the operating mode of the refrigeration machine, which includes an adjustable capillary tube.

Холодильная машина по фигурам 2 и 3 может работать в режимах:
- с "сухим" конденсатором 29 и сливом всего жидкого хладагента в испаритель 27 (фигура 2);
- с частично затопленным конденсатором 29 и незатопленным испарителем 27 (фигура 3).The chiller according to figures 2 and 3 can operate in the following modes:
- with a "dry" condenser 29 and the discharge of all liquid refrigerant into the evaporator 27 (figure 2);
- with a partially flooded condenser 29 and a non-flooded evaporator 27 (figure 3).

При остановке компрессора 28 холодильной машины неподвижная магнитная катушка 8 отключается от линии электропитания. When the compressor 28 of the chiller stops, the stationary magnetic coil 8 is disconnected from the power line.

В режиме с "сухим" конденсатором пружина 12 возвращает кольцо 11 и связанную с ним трубку 6 в крайнее нижнее положение. В этом случае используется пружина 12, работающая на собственное сжатие. При этом при остановке компрессора 28 (см. фигуру 2) открыты СВ1 и СВ2. Жидкий хладагент проходит из конденсатора 29 в испаритель 27. In the "dry" capacitor mode, the spring 12 returns the ring 11 and the associated tube 6 to its lowest position. In this case, a spring 12 operating on its own compression is used. Moreover, when the compressor 28 is stopped (see figure 2), CB1 and CB2 are open. Liquid refrigerant flows from condenser 29 to evaporator 27.

Через трубопровод 32 при открытом СВ2 полости 22 и 23 через патрубок 26 сообщаются в конденсатором 29, обеспечивая во всей схеме холодильной машины одинаковое давление. Through the pipe 32, with open CB2, the cavities 22 and 23 through the pipe 26 communicate in the capacitor 29, providing the same pressure in the entire circuit of the chiller.

При пуске компрессора 28 закрываются СВ1 и СВ2, в катушку 8 подается электропитание. Пар хладагента высокого давления через каналы 20, 21, 22 и через зазор между трубками 14 и 17 поступает в испаритель 27 и отсасывается компрессором 28. When the compressor 28 is started, CB1 and CB2 are closed, power is supplied to the coil 8. High pressure refrigerant vapor passes through the channels 20, 21, 22 and through the gap between the tubes 14 and 17 into the evaporator 27 and is sucked off by the compressor 28.

Машина работает в нормальном режиме накопления хладагента в конденсаторе и дозированной подачи жидкого хладагента в испаритель 27 в зависимости от уровня тепловой нагрузки. The machine operates in the normal mode of accumulation of refrigerant in the condenser and dosed supply of liquid refrigerant to the evaporator 27, depending on the level of heat load.

В режиме с частично затопленным конденсатором 29 и незатопленным испарителем 27 пружина 12 возвращает кольцо 11 и связанную с ним трубку 6 в крайнее верхнее положение, пружина 12 работает на собственное разжатие. При этом при остановке компрессора 28 (см. фигуру 3) закрыт СВ1 и открыт СВ2. Жидкий хладагент не проходит из конденсатора 29 в испаритель 27. In the mode with a partially flooded condenser 29 and a non-flooded evaporator 27, the spring 12 returns the ring 11 and the associated pipe 6 to its highest position, the spring 12 operates on its own release. In this case, when the compressor 28 stops (see figure 3), CB1 is closed and CB2 is open. Liquid refrigerant does not pass from condenser 29 to evaporator 27.

При пуске компрессора 28 открывается СВ1 и закрывается СВ2, в катушку 8 подается электропитание. Пар хладагента высокого давления через каналы 20, 21, 22 и через зазор между трубками 14 и 17 поступает в испаритель 27 и отсасывается компрессором 28. Машина работает в нормальном режиме накопления хладагента в конденсаторе и дозированной подачи жидкого хладагента в испаритель 27 в зависимости от уровня тепловой нагрузки. When the compressor 28 is started, CB1 opens and CB2 closes, and power is supplied to coil 8. High pressure refrigerant vapor passes through channels 20, 21, 22 and through the gap between tubes 14 and 17 to the evaporator 27 and is sucked off by the compressor 28. The machine operates in the normal mode of accumulation of refrigerant in the condenser and dosed supply of liquid refrigerant to the evaporator 27 depending on the level of thermal load.

Таким образом, заявляемое регулируемое дроссельное устройство, по сравнению с известными, позволяет:
- в зависимости от начальных параметров - давления и температуры после конденсатора и при некотором времени, необходимом для доведения жидкого хладагента до равновесного состояния, соответствующего давлению и температуре в испарителе, обеспечить регулирование расхода и параметров хладагента при регулируемом изменении абсолютной длины капиллярной трубки;
- в зависимости от размещения в устройстве пружины, работающей на собственное сжатие или расширение, обеспечить использование устройства в схемах холодильной машины с "сухим" или затопленным конденсатором.Thus, the claimed adjustable throttle device, in comparison with the known, allows you to:
- depending on the initial parameters - pressure and temperature after the condenser and at some time necessary to bring the liquid refrigerant to an equilibrium state corresponding to the pressure and temperature in the evaporator, to provide control of the flow and parameters of the refrigerant with a controlled change in the absolute length of the capillary tube;
- depending on the placement in the device of the spring, working on its own compression or expansion, to ensure the use of the device in the circuits of the chiller with a "dry" or flooded condenser.

Claims

An adjustable throttle device for liquid refrigerant, comprising a housing with nozzles for supplying liquid refrigerant and discharging a vapor-liquid mixture and a fixed capillary tube connected to a branch pipe, characterized in that the device is equipped with a sequentially perforated tube, a guide tube covering the perforated tube from the outside, and a movable capillary a tube connected through a nozzle to a guide tube and inserted into the stationary guide tube, as well as an external magnetic cable an ear placed on the housing and a spring working for its own compression or expansion, and a magnetic coil and a support ring mounted on the spring are fixed on the guide tube, and channels are made in the housing, communicating respectively with the vapor cavity between the housing and the stationary capillary tube and with a steam outlet, which is equipped with a housing.