RU2493506C1

RU2493506C1 - Combined refrigerating unit with self-adjusting automatic control system for heat treatment and storage of cooled food products

Info

Publication number: RU2493506C1
Application number: RU2012114211/13A
Authority: RU
Inventors: Сергей Геннадьевич Юзов
Priority date: 2012-04-11
Filing date: 2012-04-11
Publication date: 2013-09-20

Abstract

FIELD: heating.

SUBSTANCE: combined refrigerating unit contains housing with working chamber provided with thermoelectric temperature control sensor of cooling air inside working chamber, air compressor of the first compression stage, air compressor of the second compression stage, electric service panel for electric power supply of refrigerating units assemblies, digital temperature measure-regulator connected to control unit.

EFFECT: providing high reliability and lifetime of refrigerating unit, reducing electric power consumption during its operation.

1 dwg

Description

Изобретение относится к технологическому оборудованию пищевой, в том числе мясной и рыбной, отрасли, более конкретно - машинам и аппаратам, процессам холодильной и криогенной техники, системам кондиционирования, и может использоваться в пищевой промышленности.The invention relates to food processing equipment, including meat and fish, industry, and more specifically to machines and apparatuses, processes of refrigeration and cryogenic technology, air conditioning systems, and can be used in the food industry.

В настоящее время широкое распространение получили холодильные установки на основе фреоновых компрессорных машин, особенно поршневой конструкции, по причине их высокой удельной холодопроизводительности и приемлемым технико-эксплуатационным характеристикам [Курылев Е.С. и др. Холодильные установки: Учебник для студентов вузов специальности «Техника и физика низких температур», «Холодильная криогенная техника и кондиционирование» / Курылев Е.С., Оносовский В.В., Румянцев Ю.Д. - 2-е изд., стереотип. - СПб.: Политехника, 2002. - 576 с.].Currently, refrigeration units based on freon compressor machines, especially piston designs, are widespread because of their high specific refrigerating capacity and acceptable technical and operational characteristics [Kurylev ES etc. Refrigeration units: A textbook for university students specializing in “Technics and Physics of Low Temperatures”, “Refrigeration Cryogenic Engineering and Air Conditioning” / Kurylev ES, Onosovsky VV, Rumyantsev Yu.D. - 2nd ed., Stereotype. - St. Petersburg: Polytechnic, 2002. - 576 p.].

В подавляющем большинстве случаев регулирование производительности холодильно-компрессорных машин осуществляется методом автоматического включения и отключения двигателя компрессора. Циклическая работа холодильной машины вызывает колебания значения температуры воздуха, окружающего продукт внутри камеры хранения, и сменяющие друг друга процессы усушки и конденсации влаги на поверхности продукта, а при наличии водо- и паронепроницаемых упаковочных покрытий на продукте - накопление конденсационной влаги в воздушном пространстве между поверхностным слоем продукта и слоем защитной пленки. В итоге это приводит к ухудшению качества хранимых пищевых продуктов, в том числе мясных и рыбных изделий, а также инициирует и ускоряет процессы их порчи. Таким образом, является актуальным решить задачу точной стабилизации значения температуры воздуха внутри рабочей камеры с продуктом для холодильной установки, содержащей фреоновую холодильно-компрессорную машину, методом плавного регулирования производительности холодильной машины.In the vast majority of cases, the performance control of refrigeration and compressor machines is carried out by the method of automatically turning the compressor motor on and off. The cyclic operation of the chiller causes fluctuations in the temperature of the air surrounding the product inside the storage chamber, and drying processes and moisture condensation on the product surface, and in the presence of water and vapor-tight packaging coatings on the product, the accumulation of condensation moisture in the air space between the surface layer product and a layer of protective film. As a result, this leads to a deterioration in the quality of stored food products, including meat and fish products, and also initiates and accelerates the processes of their deterioration. Thus, it is relevant to solve the problem of precise stabilization of the air temperature inside the working chamber with a product for a refrigeration unit containing a freon refrigeration-compressor machine, by continuously regulating the performance of the refrigeration machine.

Перспективно использование естественного холода окружающей среды для охлаждения холодильной установки с целью снижения энергопотребления. Значение температуры окружающего воздуха в течение года варьирует в широких пределах. Это обстоятельство также требует при создании системы управления установкой для стабилизации значения температуры воздуха внутри камеры с продуктом оснащения устройством гибкого оперативного регулирования производительности холодильной машины.It is promising to use the natural cold environment for cooling the refrigeration unit in order to reduce energy consumption. The value of ambient temperature during the year varies widely. This circumstance also requires when creating a control system for the installation to stabilize the temperature inside the chamber with the product equipped with a device for flexible operational control of the performance of the refrigeration machine.

Известна конструкция поршневого компрессора, в которой регулирование производительности осуществляется электромагнитным отжимом пластин всасывающих клапанов. Отжим пластин происходит под действием электромагнитного поля, сосредоточенного в зоне пластин, которое притягивает пластины к седлу клапана. Электромагниты размещены в верхних крышках цилиндров. Напряжение, подаваемое на электромагнитную катушку, составляет 36 В. При подаче тока на катушку электромагнита образуется магнитное поле. Благодаря наличию в корпусе катушки и в корпусе клапана вваренных вставок из немагнитной стали, магнитные силовые линии распространяются по особой незамкнутой схеме. При всасывании пластина всасывающего клапана прижимается к корпусу всасывающего клапана и, замыкая магнитное поле между внешним и внутренним кольцами корпуса, остается в притянутом положении. При снятии электрического напряжения с катушек электромагнитов всасывающие клапаны становятся самодействующими. Направляющая нагнетательного клапана выполнена из алюминия, что исключает замыкание магнитных силовых линий непосредственно через нагнетательный клапан [Лашутина Н.Г., Верхова Т.А., Суедов В.П. Холодильные машины и установки. - М.: КолосС, 2006. - 440 с. - (Учебники и учеб. пособия для студентов средних специальных учеб. заведений). С.90-91]. При отжиме всасывающего клапана во время нагнетания пар фреона через открытые всасывающие пластины поступает обратно во всасывающую полость компрессора, тем самым, разгружая его. То есть осуществляется метод перепуска пара фреона из цилиндра в полость всасывания (отключение или частичная разгрузка цилиндров компрессора) [Холодильные машины / Н.Н. Кошкин, А.Г. Ткачев, И.С. Бадылькес, Г.Н. Ден, И.А. Сакун, В.И. Фоменко, Р.П. Михальская, Г.Н. Данилова, Е.М. Бамбушек, А.Я. Ильин; под общ. ред. Н.Н. Кошкина. - М.: Пищевая промышленность, 1973. С.131-132]. Ввиду малой инерционности срабатывания (порядка 5-10 мс) электромагнитный клапан позволяет осуществить как шаговое (ступенчатое), так и плавное (импульсное) регулирование производительности поршневого компрессора. Датчик регулятора, например термометр электрического сопротивления, устанавливается в зоне контролируемой среды. Сигнал от датчика воспринимается регулятором и преобразуется в управляющие импульсы, поступающие на катушки электромагнитных клапанов. При шаговом регулировании по мере увеличения нагрузки (температура контролируемой среды возрастает) регулятор осуществляет поочередное (ступенчатое) включение цилиндров в работу, и, наоборот - при уменьшении нагрузки (температура контролируемой среды уменьшается) регулятор, поочередно включая ток в катушки электромагнитных клапанов, отключает цилиндры. При плавном (импульсном) регулировании катушки всех электромагнитных клапанов соединяются параллельно и подключаются на выход регулятора. Регулятор в зависимости от величины отклонения температуры контролируемой среды от заданного значения изменяет продолжительность импульсов тока, поступающего в катушки клапанов [там же, с.340-341].A known design of a reciprocating compressor, in which performance control is carried out by electromagnetic extraction of the plates of the suction valves. The plates are pressed by an electromagnetic field concentrated in the area of the plates, which attracts the plates to the valve seat. Electromagnets are located in the upper cylinder covers. The voltage supplied to the electromagnetic coil is 36 V. When a current is applied to the magnet coil, a magnetic field is generated. Due to the presence of welded inserts made of non-magnetic steel in the coil housing and in the valve housing, magnetic field lines propagate in a special open circuit. During suction, the plate of the suction valve is pressed against the body of the suction valve and, closing the magnetic field between the outer and inner rings of the body, remains in the pulled position. When removing the voltage from the coils of the electromagnets, the suction valves become self-acting. The discharge valve guide is made of aluminum, which eliminates the closure of magnetic lines of force directly through the discharge valve [Lashutina N.G., Verkhova T.A., Suedov V.P. Refrigerators and installations. - M .: KolosS, 2006 .-- 440 p. - (Textbooks and textbooks. Manuals for students of secondary specialized schools. Institutions). S.90-91]. When the suction valve is squeezed during the injection of freon vapor through the open suction plates, it flows back into the compressor suction cavity, thereby unloading it. That is, the method of transferring freon steam from the cylinder to the suction cavity (shutting down or partial unloading of the compressor cylinders) is carried out [Refrigerators / N.N. Koshkin, A.G. Tkachev, I.S. Badylkes, G.N. Den I.A. Sakun, V.I. Fomenko, R.P. Mikhalskaya, G.N. Danilova, E.M. Bambushek, A.Ya. Ilyin; under the general. ed. N.N. Koshkina. - M .: Food industry, 1973. S.131-132]. Due to the low response inertia (of the order of 5-10 ms), the electromagnetic valve allows both step (step) and smooth (pulse) control of the performance of the piston compressor. A controller sensor, such as an electrical resistance thermometer, is installed in a controlled environment. The signal from the sensor is perceived by the controller and converted into control pulses supplied to the solenoid valve coils. With step-by-step regulation, as the load increases (the temperature of the controlled medium increases), the regulator turns the cylinders on in turn (stepwise) into operation, and, conversely, when the load decreases (the temperature of the controlled environment decreases), the regulator turns off the cylinders one by one, turning on the current to the solenoid valve coils. With smooth (pulsed) regulation, the coils of all solenoid valves are connected in parallel and connected to the output of the regulator. The controller, depending on the deviation of the temperature of the controlled medium from the set value, changes the duration of the current pulses entering the valve coils [ibid, p. 340-341].

Недостатком этого способа регулирования производительности холодильной установки является то обстоятельство, что частота импульсов управляющего электрического тока, подаваемого на катушки клапанов с электромагнитным отжимом, работающих в двухпозиционном периодическом режиме действия, не может быть выше цикличности работы компрессорной поршневой машины. При малой величине снижения производительности холодильной установки с целью реализации высокоточной стабилизации температуры воздуха на ее заданном значении внутри рабочей камеры с пищевым продуктом это свойство системы управления вынудит применять очень продолжительные по времени импульсы или паузы управляющего электрического тока. По причине ограниченной тепловой инерционности охлаждающих приборов, размещенных в рабочей камере, это приведет к периодическому изменению значения температуры воздуха внутри нее, что противоречит поставленной задаче. Дополнительно усложняется система управления и автоматического регулирования работы холодильной компрессорной машины, что увеличивает вероятность ее выхода из строя.The disadvantage of this method of regulating the performance of a refrigeration unit is the fact that the pulse frequency of the control electric current supplied to the coil of valves with electromagnetic extraction, operating in a two-position periodic mode of operation, cannot be higher than the cyclic operation of the compressor piston machine. With a small decrease in the performance of the refrigeration unit in order to realize high-precision stabilization of the air temperature at its predetermined value inside the working chamber with the food product, this property of the control system will force the use of very long pulses or pauses of the control electric current. Due to the limited thermal inertia of the cooling devices located in the working chamber, this will lead to a periodic change in the value of the air temperature inside it, which contradicts the task. In addition, the control system and automatic regulation of the operation of the refrigeration compressor machine are complicated, which increases the likelihood of its failure.

Также в процессе регулирования производительности поршневого компрессора в сторону ее уменьшения за счет применения в конструкции всасывающих электромагнитных клапанов происходит снижение коэффициента полезного действия (КПД), в значительной степени - при больших диапазонах регулировании производительности. Причиной снижения КПД машины является то, что во время перепуска пара фреона из цилиндра в полость всасывания остаются прежними силы трения в элементах и узлах машины и скорость их перемещения. Например, требуемая производительность холодильной установки уменьшается при снижении температуры воздуха окружающей среды при поддержании постоянного значения температуры воздуха внутри рабочей камеры с пищевым продуктом. А в случае применения для привода компрессора асинхронного электродвигателя, который работает при практически постоянной частоте вращения ротора, большая разгрузка цилиндров компрессора приведет к значительному падению КПД электродвигателя и также к снижению значения показателя COS (φ) системы электроснабжения предприятия.Also, in the process of regulating the performance of a reciprocating compressor in the direction of decreasing it due to the use in the design of suction solenoid valves, the efficiency is reduced (efficiency), to a large extent - with large ranges of performance regulation. The reason for reducing the efficiency of the machine is that during the passage of freon vapor from the cylinder into the suction cavity, the friction forces in the elements and units of the machine and their speed of movement remain the same. For example, the required performance of a refrigeration unit decreases with decreasing ambient air temperature while maintaining a constant air temperature inside the working chamber with the food product. And if an asynchronous electric motor is used to drive the compressor, which operates at an almost constant rotor speed, a large unloading of the compressor cylinders will lead to a significant drop in the efficiency of the electric motor and also reduce the value of the COS (φ) indicator of the enterprise’s power supply system.

Гораздо эффективнее осуществляется регулирование холодопроизводительности винтовых компрессоров, в которых в качестве хладагента используется Фреон-22 или аммиак. Но этот тип компрессоров по технико-эксплуатационным и экономическим соображениям применяется в установках с холодопроизводительностью 350-2325 кВт, что гораздо выше производительности холодильных установок малой и средней мощности, и даже не охватывает нижнюю часть диапазона крупной мощности [там же, с.87-88].It is much more efficient to regulate the refrigerating capacity of screw compressors in which Freon-22 or ammonia is used as a refrigerant. But this type of compressor for technical, operational and economic reasons is used in installations with a cooling capacity of 350-2325 kW, which is much higher than the performance of refrigeration units of small and medium power, and does not even cover the lower part of the large power range [ibid, p. 87-88 ].

Более широкий диапазон регулирования производительности холодильных установок меньшей мощности может обеспечить газовая (воздушная компрессионная) холодильная машина, особенно при ее оснащении электродвигателем коллекторного типа, у которого в свою очередь КПД сравнительно менее значительно зависит от величины нагрузки на рабочем валу (ротор). Недостаток этого типа машин заключается в значительно меньшей холодопроизводительности, чем у машин на основе фреонового компрессора в области значений температур от -40°С до +4°С, наиболее часто применяемых в технологиях пищевых продуктов в настоящее время. Следует отметить, что при температурах от -80°С до -70°С воздушные холодильные машины становятся энергетически равноценными паровым (на аммиаке или фреоне) холодильным машинам, а при более низких температурах и более совершенными, чем последние. Это связано с быстрым снижением теоретического и действительного холодильного коэффициента паровой холодильной машины, независимо от того, является ли она одноступенчатой, многоступенчатой или каскадной, при понижении температуры кипения рабочего тела. Тогда как холодильный коэффициент регенеративной газовой машины с понижением температуры изменяется сравнительно мало. Для работы в области низких температур газовые холодильные машины не только в значительной степени конструктивно проще и надежнее паровых холодильных машин, но и превосходят их и по энергетическим показателям [там же, с.372-373].A wider range of regulating the performance of refrigeration units of lower power can be provided by a gas (air compression) refrigeration machine, especially when equipped with a collector-type electric motor, in which the efficiency, in turn, is relatively less dependent on the magnitude of the load on the working shaft (rotor). The disadvantage of this type of machine is its significantly lower cooling capacity than that of machines based on a freon compressor in the temperature range from -40 ° C to + 4 ° C, which are most often used in food technology today. It should be noted that at temperatures from -80 ° C to -70 ° C air chillers become energetically equivalent to steam (on ammonia or freon) refrigerators, and at lower temperatures they are more perfect than the latter. This is due to the rapid decrease in the theoretical and actual refrigeration coefficient of a steam refrigeration machine, regardless of whether it is single-stage, multi-stage or cascade, with a decrease in the boiling temperature of the working fluid. Whereas the refrigeration coefficient of a regenerative gas machine changes relatively low with decreasing temperature. To work in the field of low temperatures, gas chillers are not only significantly structurally simpler and more reliable than steam chillers, but they also surpass them in terms of energy performance [ibid., P. 372-373].

Является рациональным совместное использование в холодильных установках, оснащенных камерой единовременной загрузки продукции, фреоновой компрессорной и воздушной компрессионной холодильных машин: первая машина - для осуществления высокоэнергетических процессов термообработки пищевых продуктов (охлаждение и замораживание), вторая машина - для поддержания стабильного значения температуры воздуха внутри холодильной камеры во время хранения продукта в охлажденном или замороженном состоянии независимо от температуры воздуха окружающей среды.It is rational to use freon compressor and air compression refrigeration machines in refrigeration units equipped with a one-time product loading chamber: the first machine is used to carry out high-energy processes for heat treatment of food products (cooling and freezing), the second machine is used to maintain a stable air temperature inside the refrigerator during storage of the product in a chilled or frozen state, regardless of the ambient temperature conductive medium.

В условиях постоянных температур внешних источников преимуществом газовых холодильных машин является их относительная простота, безопасность при эксплуатации, а также меньшая металлоемкость, особенно в тех случаях, когда воздух из детандера непосредственно поступает в охлаждаемое помещение (теплообменный аппарат отсутствует) [там же, с.363]. Также известно, что для холодильных машин с теплообменными аппаратами разность температур между хладагентом и газообразной охлаждаемой средой (то есть для воздуха) с заданным значением температуры должна составлять 10-20°С [там же, с.58]. Поэтому последней фактор также способствует значительному снижению разности температур между хладагентом и охлаждаемой средой, создаваемой холодильным агрегатом, что дополнительно снижает энергозатраты.In conditions of constant temperatures of external sources, the advantage of gas chillers is their relative simplicity, safety during operation, and also lower metal consumption, especially in those cases when air from the expander directly enters the cooled room (there is no heat exchanger) [ibid, p. 363 ]. It is also known that for chillers with heat exchangers, the temperature difference between the refrigerant and the gaseous cooled medium (that is, for air) with a given temperature should be 10-20 ° C [ibid, p. 58]. Therefore, the latter factor also contributes to a significant reduction in the temperature difference between the refrigerant and the cooled medium created by the refrigeration unit, which further reduces energy consumption.

Для разрабатываемой комбинированной установки наилучшим образом подходит фреоновая холодильная машина на основе поршневого компрессора (различных конструктивных исполнений в зависимости от мощности установки) и воздушная компрессионная холодильная машина.A freon refrigeration machine based on a reciprocating compressor (various designs depending on the capacity of the installation) and an air compression refrigeration machine are best suited for the combined plant under development.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является воздушная компрессионная холодильная машина на основе одноступенчатого радиального турбодетандера совместно с электродвигателем коллекторного типа. Второй причиной выбора коллекторного электродвигателя является сопоставимая частота вращения его ротора и рабочего вала турбодетандера. Радиальный турбодетандер также имеет высокий КПД при различной производительности. Адиабатный КПД детандеров этого типа может быть порядка 0,85 и выше [там же, с.373-376].The closest in technical essence and the achieved result is an air compression chiller based on a single-stage radial turboexpander together with a collector type electric motor. The second reason for choosing a collector electric motor is the comparable rotational speed of its rotor and turbine expander working shaft. The radial turbo expander also has high efficiency at various capacities. The adiabatic efficiency of expanders of this type can be of the order of 0.85 and higher [ibid, p. 373-376].

Препятствие для использования этой холодильной машины в разрабатываемой холодильной установке заключается в том, что совместно с турбодетандером применяется воздушный турбокомпрессор - радиальный (центробежный) или осевой. К недостаткам турбокомпрессоров относятся: ограниченность их зоны работы по производительности - при уменьшении расхода хладоносителя (воздух) до 0,7-0,8 от расчетного в турбокомпрессоре возникают пульсации потока - помпаж, работа при котором недопустима; трудно создать турбокомпрессор для небольших объемных производительностей; турбокомпрессоры нуждаются в тщательной балансировке роторов; частота вращения ротора турбокомпрессора при небольшой производительности оказывается больше 300 с^-1 (более 18000 об/мин), поэтому между приводом и компрессором приходится устанавливать мультипликатор [там же, с.193-194].An obstacle to the use of this refrigeration machine in the refrigeration unit under development is that an air turbocompressor, radial (centrifugal) or axial, is used together with the turboexpander. The disadvantages of turbocompressors include: the limited performance of their work area - when the flow rate of the coolant (air) is reduced to 0.7-0.8 from the calculated one, flow pulsations occur in the turbocompressor - surging, the operation of which is unacceptable; it is difficult to create a turbocharger for small volumetric capacities; turbochargers need careful balancing of the rotors; the rotational speed of the turbocompressor rotor with a small capacity turns out to be more than 300 s ^-1 (more than 18000 rpm), therefore a multiplier must be installed between the drive and the compressor [ibid, p. 193-194].

Предлагаемым изобретением решается задача создания новой комбинированной холодильной установки на основе воздушной компрессионной холодильной машины, в которой воздух сжимается компрессором другого типа, у которого КПД зависит от изменения производительности в значительно меньшей степени, чем у воздушных турбокомпрессоров.The present invention solves the problem of creating a new combined refrigeration unit based on an air compression refrigeration machine, in which air is compressed by a different type of compressor, in which the efficiency depends on productivity changes to a much lesser extent than air turbocompressors.

Поставленная задача решается в комбинированной холодильной установке с саморегулирующейся системой автоматического управления для термообработки и хранения охлажденных и замороженных пищевых продуктов, включающей в себя: помещение из кирпича или корпус рамной конструкции с теплоизоляцией, оснащенный дверями, обеспечивающими доступ в рабочую камеру, внутри которой смонтированы приспособления для размещения обрабатываемых изделий, и управляемой с помощью термоэлектрического датчика контроля температуры охлаждающего воздуха внутри рабочей камеры, термоэлектрического датчика контроля температуры внутри обрабатываемого изделия, электронного цифрового измерителя-регулятора температуры двухканального посредством блока управления вместе с пусковыми устройствами и пультом управления с электроснабжением от электрического щита вместе с блоком питания, и отличающейся:The problem is solved in a combined refrigeration unit with a self-regulating automatic control system for heat treatment and storage of chilled and frozen food products, which includes: a brick room or a frame structure with heat insulation, equipped with doors that provide access to the working chamber, inside which are mounted devices for placement of processed products, and controlled by a thermoelectric sensor to control the temperature of the cooling air inside and a working chamber, a thermoelectric temperature control sensor inside the workpiece, a two-channel electronic digital temperature meter-controller through a control unit together with starting devices and a control panel with power supply from an electric panel together with a power supply unit, and characterized by:

совместным использованием в одной установке двух холодильных машин: фреоновой на основе поршневого компрессора - для интенсивной низкотемпературной термообработки пищевого продукта, воздушно-компрессионной на основе радиального турбодетандера совместно с прямой подачей охлажденного воздуха в рабочую камеру посредством воздушных грязеуловителей и перфорированных воздухораспределительных каналов - для хранения пищевого продукта в охлажденном или замороженном состоянии; применением в воздушно-компрессионной холодильной машине вместо турбокомпрессора воздушного винтового компрессора, холодопроизводительность которого эффективно и экономично регулируется с помощью золотника с ручным приводом или другим видом привода;the joint use of two refrigerating machines in one installation: freon based on a piston compressor - for intensive low-temperature heat treatment of a food product, air compression based on a radial turbo expander together with direct supply of cooled air to the working chamber through air dirt traps and perforated air distribution channels - for storing food in chilled or frozen condition; the use of an air screw compressor instead of a turbocompressor in an air-compression refrigeration machine, the cooling capacity of which is effectively and economically regulated by means of a spool with a manual drive or another type of drive;

применением в винтовом компрессоре для точного перемещения золотника электромеханического привода на основе электрического серводвигателя, работа которого контролируется резистивным датчиком поступательного перемещения привода золотника, блоком сравнения электронных сигналов и блоком управления и, при необходимости, пультом управления; регулированием золотника в винтовом компрессоре электромеханическим приводом в зависимости от температуры воздуха окружающей среды и заданной температуры охлаждающего воздуха внутри рабочей камеры холодильной установки с целью поддержания точного постоянного значения температуры над поверхностью пищевого продукта с помощью саморегулирующейся системы автоматического управления на основе термометра электрического сопротивления, игольчатой термопары, электронного измерителя температуры воздуха и разности температур воздуха внутри и снаружи рабочей камеры, резистивного датчика поступательного перемещения привода золотника, блока сравнения электронных сигналов и блока управления.the use of an electromechanical drive based on an electric servomotor in a screw compressor for precise movement of the spool, the operation of which is controlled by a resistive sensor for translational movement of the spool drive, an electronic signal comparison unit and a control unit and, if necessary, a control panel; regulation of the spool in a screw compressor by an electromechanical drive depending on the ambient air temperature and the set temperature of the cooling air inside the working chamber of the refrigeration unit in order to maintain an accurate constant temperature value above the surface of the food product using a self-regulating automatic control system based on an electric resistance thermometer, needle thermocouple, electronic measuring instrument of air temperature and difference of air temperature inside three and outside the working chamber, a resistive sensor for translational movement of the spool actuator, electronic signal comparison unit and control unit.

Предлагаемое изобретение основано на применении винтового компрессора для сжатия воздуха в холодильной машине. Это машины ротационного типа и подразделяются на компрессоры сухого сжатия и маслозаполненные. У компрессоров сухого сжатия степень сжатия в некоторых случаях доходит до 5, у маслозаполненных - до 20. В холодильной технике применяются преимущественно маслозаполненные винтовые компрессоры, однако для сжатия воздуха во избежание его загрязнения рекомендуется применять винтовые компрессоры сухого сжатия.The present invention is based on the use of a screw compressor for compressing air in a refrigeration machine. These are rotary type machines and are divided into dry compression and oil-filled compressors. For dry compression compressors, the compression ratio in some cases reaches 5, for oil-filled compressors - up to 20. In refrigeration, oil-filled screw compressors are mainly used, however, dry compression screw compressors are recommended to compress air to avoid air pollution.

Основными достоинствами винтовых компрессоров являются: малое изменение КПД при широком изменении степени сжатия (и производительности); высокоэкономичное регулирование производительности золотниковым поршнем в широком диапазоне ее изменения; быстроходность, обусловливающая малый вес и малые габариты винтовой машины; возможность сжатия двухфазных и запыленных сред без ухудшения характеристик машины; полная уравновешенность компрессора; исключительно высокая надежность и долговечность; простота обслуживания и возможность легкого перевода на дистанционное управление. Основным недостатком винтовых компрессоров является создаваемый ими шум. Следует отметить, что уровень шума маслозаполненных винтовых компрессоров, благодаря их меньшей быстроходности (по сравнению с винтовым компрессором сухого сжатия) и наличию масла, не превышает уровня шума поршневого компрессора [там же, с.158-159].The main advantages of screw compressors are: a small change in efficiency with a wide change in the degree of compression (and performance); highly economical performance control with a spool piston in a wide range of its changes; speed, causing light weight and small dimensions of the screw machine; the ability to compress two-phase and dusty environments without compromising machine performance; full balance of the compressor; extremely high reliability and durability; ease of maintenance and the ability to easily transfer to a remote control. The main disadvantage of screw compressors is the noise they create. It should be noted that the noise level of oil-filled screw compressors, due to their lower speed (compared to a dry compression screw compressor) and the presence of oil, does not exceed the noise level of a piston compressor [ibid, p. 158-159].

Производительность винтового компрессора регулируется золотником, предусмотренным в конструкции машины. Золотник позволяет регулировать производительность компрессора в пределах от 10-20 до 100% [там же, с.183-184].The performance of the screw compressor is regulated by the spool provided in the design of the machine. The spool allows you to adjust the compressor performance in the range from 10-20 to 100% [ibid, p.183-184].

Для работы винтового компрессора является эффективным применять электродвигатель коллекторного типа. Причем лучше всего подходит электрический двигатель постоянного тока с параллельным возбуждением (также называется шунтовым двигателем) с электропитанием посредством выпрямительной системы, так как при его работе поддерживается практически постоянное число оборотов при изменениях нагрузки. Также является возможным регулирование числа оборотов ротора (электромагнитный якорь) в широких пределах, например, с помощью регулировочного реостата. Дополнительно, при необходимости, можно регулировать производительность воздушного винтового компрессора с помощью устройства управления мощностью электродвигателя коллекторного типа на основе генератора импульсов (или регулирования подаваемого на клеммы электродвигателя напряжения электрического тока).For the operation of a screw compressor, it is efficient to use a collector-type electric motor. Moreover, an electric DC motor with parallel excitation (also called a shunt motor) with power supply through a rectifier system is best suited, since during its operation an almost constant speed is maintained during changes in load. It is also possible to control the rotor speed (electromagnetic armature) over a wide range, for example, using an adjustment rheostat. Additionally, if necessary, it is possible to regulate the performance of an air screw compressor using a collector-type electric motor power control device based on a pulse generator (or regulating the electric current supplied to the motor terminals).

Основным недостатком схемы параллельного соединения обмоток якоря (ротора) и индуктора (статора) коллекторного электродвигателя является малый вращающий момент при пуске. Поэтому при пуске воздушного винтового компрессора в паре с турбодетандером рекомендуется, и даже следует, применять схему последовательного соединения обмоток якоря и индуктора коллекторного электродвигателя. В этом случае его также называют двигателем с последовательным возбуждением (или сериесным двигателем). Он характеризуется тем, что при возрастании нагрузки увеличиваются ток в якоре и магнитное поле индуктора, поэтому число оборотов двигателя резко издает, а развиваемый им вращательный момент резко возрастает. Таким образом, основным преимуществом двигателя постоянного тока с последовательным включением (сериесный двигатель) является большой вращающий момент при пуске. А основным недостатком является сильная зависимость числа оборотов от нагрузки. Поэтому последовательную схему включения двигателя следует применять при пуске воздушного винтового компрессора в паре с турбодетандером, а параллельную схему включения двигателя - при постоянном или переменном рабочем режиме воздушной компрессионной машины [Элементарный учебник физики; том II: Электричество и магнетизм / Под ред. Г.С. Ландсберга. - 8-е изд., стереотип. - М.: Наука, Главная редакция физико-математической литературы, 1973. С.495-506].The main disadvantage of the parallel connection of the armature windings (rotor) and the inductor (stator) of the collector motor is a small torque at start-up. Therefore, when starting an air screw compressor paired with a turboexpander, it is recommended, and even should, use a series connection of the armature windings and the collector motor inductor. In this case, it is also called a sequential excitation engine (or series engine). It is characterized by the fact that with increasing load, the current in the armature and the magnetic field of the inductor increase, therefore, the number of revolutions of the motor sharply publishes, and the torque it develops sharply increases. Thus, the main advantage of a series-connected DC motor (series motor) is its high starting torque. And the main disadvantage is the strong dependence of the speed on the load. Therefore, a sequential circuit for turning on the engine should be used when starting an air screw compressor paired with a turboexpander, and a parallel circuit for turning on the engine for a constant or variable operating mode of an air compression machine [Elementary textbook of physics; Volume II: Electricity and Magnetism / Ed. G.S. Landsberg. - 8th ed., Stereotype. - M.: Science, The main edition of the physics and mathematics literature, 1973. S.495-506].

Переключение соединения электромагнитных обмоток якоря и индуктора в коллекторном электродвигателе постоянного тока с последовательной схемы на параллельную схему осуществляется по установлению номинальной частоты вращения рабочего вала винтового компрессора с помощью устройства коммутации, например, собранном на тиристорах или симисторах, встроенном в блоке управления вместе с пусковыми устройствами и пультом управления. А обратное переключение схемы соединения электромагнитных обмоток электродвигателя - по окончании работы холодильной установки или непосредственно перед очередным пуском ее воздушной компрессионной машины.Switching the connection of the electromagnetic windings of the armature and inductor in the DC collector motor from a serial circuit to a parallel circuit is carried out by setting the nominal rotational speed of the working shaft of the screw compressor using a switching device, for example, assembled on thyristors or triacs, integrated in the control unit together with starting devices and remote control. And the reverse switching circuit of the electromagnetic windings of the electric motor - at the end of the refrigeration unit or immediately before the next start of its air compression machine.

Механический привод воздушного винтового компрессора от коллекторного электродвигателя следует осуществлять посредством редуктора, понижающего частоту вращения рабочего вала привода от 116,6-333,3 с^-1 (7000-20000 об/мин) до 33,3-66,6 с^-1 (2000-4000 об/мин). Для этого вполне подойдет зубчатый цилиндрический редуктор.The mechanical drive of an air screw compressor from a collector motor should be carried out by means of a gearbox that reduces the rotational speed of the drive shaft from 116.6-333.3 s ^-1 (7000-20000 rpm) to 33.3-66.6 s ^-1 ( 2000-4000 rpm). To do this, a gear cylindrical gearbox is quite suitable.

Предлагаемая комбинированная холодильная установка с саморегулирующейся системой автоматического управления для термообработки и хранения охлажденных и замороженных пищевых продуктов отличается от существующих устройств, применяемых в промышленном оборудовании для холодильной обработки пищевых продуктов, наличием следующих признаков.The proposed combined refrigeration unit with a self-regulating automatic control system for heat treatment and storage of chilled and frozen food products differs from existing devices used in industrial equipment for the refrigeration processing of food products by the presence of the following features.

1. Упрощенная система распределения воздуха внутри рабочей камеры, включающая в себя собственно сам корпус с теплоизоляцией с верхней частью в форме двускатного вытяжного зонта, в котором вдоль его центральной осевой линии проложен перфорированный воздухораспределительный вытяжной канал с выходом в вытяжной воздуховод, а в нижней части рабочей камеры вдоль периметра ее стен проложен перфорированный воздухораспределительный приточный канал смвходом из приточного воздуховода.1. A simplified air distribution system inside the working chamber, which includes the case itself with thermal insulation with the upper part in the form of a gable exhaust hood, in which a perforated air distribution exhaust channel with an outlet to the exhaust duct is laid along its central axial line, and in the lower part of the working the chamber along the perimeter of its walls is a perforated air distribution supply duct with an inlet from the supply air duct.

2. Дополнительно внутри рабочей камеры установлен термоэлектрический датчик контроля температуры внутри обрабатываемого изделия (в корпусе игольчатого конструктивного исполнения) для выключения фреонового холодильного агрегата на основе поршневого компрессора и включения воздушных винтовых компрессоров воздушной компрессионной холодильной машины с помощью электронного цифрового измерителя-регулятора температуры двухканального и блока управления вместе с пусковыми устройствами и пультом управления, то есть с целью автоматического переключения холодильной установки с режима интенсивной термообработки на режим хранения пищевого продукта.2. In addition, a thermoelectric temperature control sensor is installed inside the working chamber inside the workpiece (in the needle housing) to turn off the freon refrigeration unit based on the piston compressor and turn on the air screw compressors of the air compression refrigeration machine using an electronic digital temperature meter-controller of the two-channel and unit control together with starting devices and a control panel, that is, with the aim of automatically of switching the refrigeration system with a regimen of intensive heat treatment to a food storage mode.

3. Введение в конструкцию холодильной установки нагнетающей и всасывающей фреоновых магистралей вместе с двумя поворотными распределительными кранами для фреонового холодильного агрегата на основе поршневого компрессора с целью перераспределения хладагента на другие подобные холодильные установки для проведения процесса интенсивной термообработки пищевых продуктов по окончании этой технологической стадии на первой установке, что исключает простои этой машины и делает ее работу более эффективной, а общую конструкцию холодильного комплекса - в итоге менее затратную по расходу металлов и других материалов.3. Introduction to the design of the refrigeration unit of the discharge and suction freon lines together with two rotary distribution valves for a freon refrigeration unit based on a piston compressor for the purpose of redistributing the refrigerant to other similar refrigeration units for carrying out the process of intensive heat treatment of food products at the end of this technological stage in the first installation , which eliminates the downtime of this machine and makes its work more efficient, and the overall design of the refrigeration complex - as a result, less expensive for the consumption of metals and other materials.

4. Единая экономичная схема механического привода воздушного винтового компрессора и воздушного турбодетандера от коллекторного электродвигателя постоянного тока с изменяемой схемой соединения электромагнитных обмоток якоря и индуктора вместо асинхронного электродвигателя по причине сопоставимой частоты оборотов его ротора и рабочего вала турбодетандера и более лучшей его динамической характеристики, а вращение рабочего вала винтового компрессора в конструкции привода осуществляется посредством редуктора зубчатого цилиндрического.4. A single economical scheme for the mechanical drive of an air screw compressor and an air turboexpander from a DC collector motor with a variable circuit for connecting the electromagnetic windings of the armature and inductor instead of an asynchronous electric motor due to the comparable speed of its rotor and the expander's working shaft and its better dynamic performance, and rotation the working shaft of the screw compressor in the drive design is carried out by means of a gear gear whom.

5. Раздельное синхронное регулирование электронного измерителя температуры воздуха и разности температур воздуха внутри и снаружи рабочей камеры и блока сравнения электронных сигналов для установки заданного значения температуры воздуха внутри рабочей камеры с помощью сдвоенного переменного/подстроечного резистора.5. Separate synchronous regulation of the electronic meter of air temperature and the temperature difference between the air inside and outside the working chamber and the electronic signal comparison unit for setting the set value of the air temperature inside the working chamber using a dual variable / tuning resistor.

Схема комбинированной холодильной установки с саморегулирующейся системой автоматического управления для термообработки и хранения охлажденных и замороженных пищевых продуктов представлена на чертеже (фигура).The scheme of a combined refrigeration unit with a self-regulating automatic control system for heat treatment and storage of chilled and frozen food products is shown in the drawing (figure).

Установка включает в себя: корпус 1 рамной конструкции с теплоизоляцией, верхняя часть которого выполнена в форме двускатного вытяжного зонта и который оснащен дверями 2 (или одной дверью), обеспечивающими доступ в рабочую камеру 3, внутри которой смонтированы вешала 4 или установлены рамы для обрабатываемых изделий 5, либо смонтированы решетчатые стеллажи для пищевых продуктов, и которая снабжена фреоновым пластинчатым воздухоохладителем 6 вместе с вентиляторами для левой части камеры вместе с поддоном 7 для сбора водного конденсата с водоотводящей трубкой, фреоновым пластинчатым воздухоохладителем 8 вместе с вентиляторами для правой части камеры вместе с поддоном 9 для сбора водного конденсата с водоотводящей трубкой, связанными посредством нагнетающей фреоновой магистрали 10 вместе с поворотным распределительным краном 11 и всасывающей фреоновой магистрали 12 вместе с поворотным распределительным краном 13 с фреоновым холодильным агрегатом 14 на основе поршневого компрессора. Рабочая камера также снабжена перфорированным воздухораспределительным вытяжным каналом 15 вместе с вытяжным воздуховодом 16, расположенными в ее верхней части, и перфорированным воздухораспределительным приточным каналом 17 вместе с приточным воздуховодом 18, расположенными в ее нижней части. Вытяжной воздуховод соединен посредством выходного воздушного грязеуловителя 19 с входным патрубком первичного контура воздушного теплообменника-регенератора 20, выходной патрубок которого в свою очередь соединен посредством воздуховода с входным патрубком воздушного винтового компрессора 21 первой ступени сжатия, снабженного регулировочным золотником 22 первого компрессора. Посредством воздуховода выходной патрубок первого компрессора соединен с охладителем сжатого воздуха 23 первой ступени сжатия, оснащенным охлаждающим вентилятором 24 первого охладителя воздуха. Посредством воздуховода первый охладитель воздуха соединен с входным патрубком воздушного винтового компрессора 25 второй ступени сжатия, снабженного регулировочным золотником 26 второго компрессора. Для ручной регулировки золотника установлен винт с валиком 27. Посредством воздуховода выходной патрубок второго компрессора соединен с охладителем сжатого воздуха 28 второй ступени сжатия, оснащенным охлаждающим вентилятором 29 второго охладителя воздуха. Посредством воздуховода второй охладитель воздуха соединен с входным патрубком вторичного контура воздушного теплообменника-регенератора 20, выходной патрубок которого в свою очередь соединен посредством воздуховода с входным патрубком воздушного турбодетандера 30 радиальной конструкции. Рабочие валы воздушных винтовых компрессоров соединены с ведомыми валами редуктора 31 зубчатого цилиндрического, а его ведущий вал соединен с рабочим валом воздушного турбодетандера 30 и одновременно с ротором коллекторного электродвигателя 32 постоянного тока. Выходной патрубок воздушного турбодетандера посредством входного воздушного грязеуловителя 33 соединен с приточным воздуховодом 18 вместе с перфорированным воздухораспределительным приточным каналом 17. Рабочая камера 3 снабжена термоэлектрическим датчиком 34 контроля температуры внутри обрабатываемого изделия (в корпусе игольчатого конструктивного исполнения) и термоэлектрическим датчиком 35 контроля температуры охлаждающего воздуха внутри рабочей камеры, которые соединяются посредством шин электрических управляющих сигналов с входом электронного цифрового измерителя-регулятора температуры 36 двухканального. Электроснабжение узлов холодильной установки, в том числе измерителя-регулятора температуры, осуществляется от электрического щита 37 вместе с блоком питания. Выход электронного цифрового измерителя-регулятора температуры связан с входом блока управления 38 вместе с пусковыми устройствами и пультом управления, его выход в свою очередь связан с шинами электрического питания и управления работой агрегатов, приборов и узлов холодильной установки, с помощью которых непосредственно осуществляется функционирование технологического аппарата. Привод золотника первого компрессора оснащен электрическим серводвигателем 39 и резистивным датчиком поступательного перемещения 40 привода золотника. Холодильная установка дополнительно снабжена игольчатой термопарой. Холодный спай игольчатой термопары 41 размещается внутри рабочей камеры, а теплый спай игольчатой термопары 42 - за ее пределами, в контакте с окружающей воздушной средой. Также внутри рабочей камеры рядом с холодным спаем игольчатой термопары размещается термометр электрического сопротивления 43. В его качестве применяется термометр электрического сопротивления обмоточного типа или пленочного типа, либо полупроводниковый термоэлемент. Игольчатая термопара и термометр электрического сопротивления связаны посредством шин электрических управляющих сигналов с входом электронного измерителя температуры воздуха и разности температур воздуха 44 внутри и снаружи рабочей камеры, а его выход связан с входом блока сравнения электронных сигналов 45. Его вход также связан посредством шин электрических управляющих сигналов с клеммами резистивного датчика поступательного перемещения 40 привода золотника первого компрессора. Выход блока сравнения в свою очередь связан с входом блока управления 38. Электронный измеритель температуры и блок сравнения снабжены сдвоенным переменным/подстроечным резистором 46 и 47 соответственно для установки заданного значения температуры воздуха внутри рабочей камеры холодильной установки на стадии хранения продукции.The installation includes: case 1 of a frame structure with thermal insulation, the upper part of which is made in the form of a gable exhaust hood and which is equipped with doors 2 (or one door) providing access to the working chamber 3, inside of which hung 4 were mounted or frames for workpieces were mounted 5, either lattice racks for food products are mounted, and which is equipped with a freon plate air cooler 6 together with fans for the left side of the chamber together with a tray 7 for collecting condensate from water exhaust pipe, freon plate air cooler 8 together with fans for the right side of the chamber together with a tray 9 for collecting water condensate with a drain pipe connected by means of a discharge freon line 10 together with a rotary distribution valve 11 and a suction freon line 12 together with a rotary distribution valve 13 with Freon refrigeration unit 14 based on a piston compressor. The working chamber is also equipped with a perforated air distribution exhaust channel 15 together with an exhaust duct 16 located in its upper part, and a perforated air distribution air supply channel 17 together with a supply air duct 18 located in its lower part. The exhaust duct is connected by means of the outlet air dirt trap 19 to the inlet pipe of the primary circuit of the air heat exchanger-regenerator 20, the outlet pipe of which in turn is connected to the inlet pipe of the air screw compressor 21 of the first compression stage, equipped with an adjustment spool 22 of the first compressor. Through the duct, the outlet pipe of the first compressor is connected to a compressed air cooler 23 of the first compression stage, equipped with a cooling fan 24 of the first air cooler. By means of an air duct, the first air cooler is connected to the inlet pipe of the air screw compressor 25 of the second compression stage, equipped with an adjustment spool 26 of the second compressor. For manual adjustment of the spool, a screw with a roller 27 is installed. Through the duct, the outlet pipe of the second compressor is connected to a compressed air cooler 28 of the second compression stage, equipped with a cooling fan 29 of the second air cooler. By means of an air duct, a second air cooler is connected to the inlet pipe of the secondary circuit of the air heat exchanger-regenerator 20, the outlet pipe of which in turn is connected to the inlet pipe of the radial air turbine expander 30. The working shafts of air screw compressors are connected to the driven shafts of the gear reducer 31 of the cylindrical gear, and its drive shaft is connected to the working shaft of the air turboexpander 30 and simultaneously with the rotor of the DC collector motor 32. The outlet pipe of the air turboexpander through the inlet air dirt trap 33 is connected to the supply air duct 18 together with the perforated air distribution supply duct 17. The working chamber 3 is equipped with a thermoelectric sensor 34 for controlling the temperature inside the workpiece (in the needle housing) and a thermoelectric sensor 35 for controlling the temperature of the cooling air inside working chamber, which are connected via bus electric control signals with The two-channel electronic digital temperature meter-controller 36. Power supply units of the refrigeration unit, including the temperature meter-controller, is carried out from the electric panel 37 together with the power supply. The output of the electronic digital temperature meter-controller is connected to the input of the control unit 38 together with the starting devices and the control panel; its output, in turn, is connected to the buses of electric power and control the operation of units, devices and units of the refrigeration unit, with the help of which the technological apparatus is directly operated . The spool drive of the first compressor is equipped with an electric servomotor 39 and a resistive translational displacement sensor 40 of the spool drive. The refrigeration unit is additionally equipped with a needle thermocouple. The cold junction of the needle thermocouple 41 is located inside the working chamber, and the warm junction of the needle thermocouple 42 is located outside it, in contact with the surrounding air. Also, inside the working chamber, next to the cold junction of a needle-shaped thermocouple, an electrical resistance thermometer 43 is placed. A thermocouple of electrical resistance thermometer or film type or a semiconductor thermocouple is used in its quality. A needle thermocouple and an electric resistance thermometer are connected via electric control signal buses to the input of an electronic meter of air temperature and air temperature difference 44 inside and outside the working chamber, and its output is connected to the input of the electronic signal comparison unit 45. Its input is also connected via electric control signal buses with the terminals of the resistive encoder 40 of the spool drive of the first compressor. The output of the comparison unit, in turn, is connected to the input of the control unit 38. The electronic temperature meter and the comparison unit are equipped with a dual variable / trimming resistor 46 and 47, respectively, for setting a preset value of the air temperature inside the working chamber of the refrigeration unit at the stage of product storage.

Блок управления 38 вместе с пусковыми устройствами и пультом управления также оснащен коммутирующим устройством для многократного переключения соединения электромагнитных обмоток якоря (ротор) и индуктора (статор) коллекторного электродвигателя 32 постоянного тока из последовательной схемы на параллельную схему - и обратно (на схеме условно не показано).The control unit 38 together with the starting devices and the control panel is also equipped with a switching device for repeatedly switching the connection of the electromagnetic windings of the armature (rotor) and the inductor (stator) of the DC collector motor 32 from a serial circuit to a parallel circuit - and vice versa (conventionally not shown in the circuit) .

Привод охлаждающих вентиляторов 24 и 29 первого и второго охладителей воздуха может осуществляться как от редуктора 31 зубчатого цилиндрического, так и с помощью индивидуальных электродвигателей, частота вращения роторов которых может регулироваться в зависимости от положения привода регулировочного золотника 22 первого компрессора и, соответственно, от состояния резистивного датчика поступательного перемещения 40 привода золотника.The drive of cooling fans 24 and 29 of the first and second air coolers can be carried out both from a gear gear 31 of a cylindrical gear, and using individual electric motors, the rotor speed of which can be adjusted depending on the position of the drive of the adjusting spool 22 of the first compressor and, accordingly, on the state of the resistive Progressive encoder 40 of the spool actuator.

Также на чертеже (фигура) приняты следующие условные обозначения:Also in the drawing (figure), the following conventions are adopted:

U_tпроп и U_tвозд - значение электрического напряжения управляющего сигнала на входе электронного цифрового измерителя-регулятора температуры двухканального, связанного с термоэлектрическим датчиком контроля температуры внутри обрабатываемого изделия (в корпусе игольчатого конструктивного исполнения) и термоэлектрическим датчиком контроля температуры охлаждающего воздуха внутри рабочей камеры соответственно, В;U _tprop and U _tpr is the voltage value of the control signal at the input of a two-channel electronic digital temperature meter-controller connected with a thermoelectric temperature control sensor inside the workpiece (in a needle housing) and a thermoelectric sensor for cooling air temperature inside the working chamber, respectively, V ;

U'_tвозд и U'_Δtвозд - значение электрического напряжения управляющего сигнала на входе электронного измерителя температуры воздуха и разности температур воздуха внутри и снаружи рабочей камеры, связанного с термометром электрического сопротивления и игольчатой термопарой соответственно, В;U ' _tvoz and U' _Δtvozd - the value of the electrical voltage of the control signal at the input of an electronic meter of air temperature and the temperature difference between the air inside and outside the working chamber associated with an electric resistance thermometer and a needle thermocouple, respectively;

«R_серв» и «от R_серв» - электрический управляющий сигнал на клеммах резистивного датчика поступательного перемещения привода золотника первого компрессора и на входе блока сравнения электронных сигналов, соответственно;“R _serv ” and “from R _serv ” - electrical control signal at the terminals of the resistive sensor for translational movement of the spool drive of the first compressor and at the input of the electronic signal comparison unit, respectively;

U_блс - значение электрического напряжения управляющего сигнала на выходе блока сравнения электронных сигналов и на входе блока управления, В;U _bls is the voltage value of the control signal at the output of the electronic signal comparison unit and at the input of the control unit, V;

U_блупр - значение напряжения тока электрического питания и управления на выходе блока управления вместе с пусковыми устройствами и пультом управления для агрегатов, приборов и узлов холодильной установки, В;U _blupr - the voltage value of the electric power supply and control at the output of the control unit together with starting devices and a control panel for units, devices and units of the refrigeration unit, V;

Л - дополнительная электрическая линия для освещения внутри рабочей камеры и около холодильной установки.L - an additional electric line for lighting inside the working chamber and near the refrigeration unit.

Комбинированная холодильная установка с саморегулирующейся системой автоматического управления для термообработки и хранения охлажденных и замороженных пищевых продуктов работает следующим образом.Combined refrigeration unit with a self-regulating automatic control system for heat treatment and storage of chilled and frozen food products works as follows.

Включают электрический щит 37 вместе с блоком питания, при необходимости включают дополнительную электрическую линию «Л» для освещения внутри рабочей камеры и около холодильной установки с помощью пульта управления блока управления 38. На фронтальной стороне корпуса 1 открывают двери 2 рабочей камеры 3, через которые загружают на вешала 4 или рамы обрабатываемые изделия 5 (или на решетчатые стеллажи пищевой продукт). В толщу (предпочтительнее в центр) одного из изделий внедряют термоэлектрический датчик 34 контроля температуры внутри обрабатываемого изделия (в корпусе игольчатого конструктивного исполнения). Герметично закрывают двери 2 и выключают освещение внутри рабочей камеры 3 (дополнительная электрическая линия «Л»). На электронном цифровом измерителе-регуляторе температуры двухканальном 36 устанавливают заданные значения температуры охлаждающего воздуха внутри рабочей камеры и конечной температуры в толще обрабатываемого изделия для последующего проведения процесса низкотемпературной термообработки продукта. Также на электронном измерителе температуры воздуха и разности температур воздуха 44 внутри и снаружи рабочей камеры и на блоке сравнения электронных сигналов 45 с помощью сдвоенного переменного/подстроечного резистора 46 и 47 соответственно устанавливают заданное значение температуры воздуха внутри рабочей камеры на стадии хранения продукции.Turn on the electric shield 37 together with the power supply, if necessary, turn on an additional electric line "L" for lighting inside the working chamber and near the refrigeration unit using the control panel of the control unit 38. On the front side of the housing 1 open the doors 2 of the working chamber 3 through which they load on hung 4 or frames processed products 5 (or on lattice racks food product). In the thickness (preferably in the center) of one of the products, a thermoelectric sensor 34 for controlling the temperature inside the workpiece (in the needle housing) is introduced. Hermetically close the doors 2 and turn off the lighting inside the working chamber 3 (additional electrical line "L"). On a two-channel electronic digital temperature meter-controller 36, set values of the temperature of the cooling air inside the working chamber and the final temperature in the thickness of the workpiece are set for the subsequent process of low-temperature heat treatment of the product. Also, on the electronic meter of air temperature and air temperature difference 44 inside and outside the working chamber and on the electronic signal comparing unit 45, with the help of a double variable / tuning resistor 46 and 47, respectively, the set value of the air temperature inside the working chamber at the stage of product storage is set.

Предварительно открывают подачу хладагента для рабочей камеры установки поворотным распределительным краном 11 нагнетающей фреоновой магистрали 10 и поворотным распределительным краном 13 всасывающей фреоновой магистрали 12. С помощью пульта управления и пускового устройства блока управления 38 включают фреоновый холодильный агрегат 14 на основе поршневого компрессора и вместе с ним вентиляторы фреоновых пластинчатых воздухоохладителей 6 и 8. На фреоновые пластинчатые воздухоохладители 6 и 8 от фреонового холодильного агрегата 14 поступает подготовленный фреон по нагнетающей фреоновой магистрали 10 через поворотный распределительный кран 11, а отработанный фреон отводится от них обратно по всасывающей фреоновой магистрали 12 через поворотный распределительный кран 13. Обрабатываемые изделия 5 (пищевой продукт) подвергаются интенсивной низкотемпературной термообработке (охлаждение или замораживание) посредством охлаждающего воздуха внутри рабочей камеры 3 с помощью фреонового пластинчатого воздухоохладителя 6 вместе с вентиляторами для левой части камеры и фреонового пластинчатого воздухоохладителя 8 вместе с вентиляторами для правой части камеры.Pre-open the refrigerant supply for the installation chamber with a rotary distribution valve 11 of the discharge freon line 10 and a rotary distribution valve 13 of the suction freon line 12. Using the control panel and the starting device of the control unit 38, turn on the freon refrigeration unit 14 based on the piston compressor and with it the fans freon plate air coolers 6 and 8. On freon plate air coolers 6 and 8 from the freon refrigeration unit 14 t prepared freon on the injection freon line 10 through the rotary distribution valve 11, and the spent freon is taken away from them back on the suction freon line 12 through the rotary distribution valve 13. The processed products 5 (food product) are subjected to intensive low-temperature heat treatment (cooling or freezing) by means of cooling air inside the working chamber 3 using a freon plate air cooler 6 together with fans for the left side of the chamber and freon lamellar air cooler 8 together with fans for the right side of the chamber.

Процесс термообработки контролируется термоэлектрическим датчиком 35 контроля температуры охлаждающего воздуха внутри рабочей камеры и термоэлектрическим датчиком 34 контроля температуры внутри обрабатываемого изделия, от которых сигналы с напряжением U_tвозд и U_tпрод соответственно поступают на обработку посредством шин электрических управляющих сигналов на электронный цифровой измеритель-регулятор температуры двухканальный 36. От него в свою очередь сигнала/поступает на блок управления 38, который посредством шин электрического питания и управления работой агрегатов, приборов и узлов холодильной установки подает электрический ток напряжением U_блупр на фреоновый холодильный агрегат 14 на основе поршневого компрессора и вместе с ним на вентиляторы фреоновых пластинчатых воздухоохладителей 6 и 8, и контролирует работу этой машины. Электроснабжение перечисленных элементов и узлов установки осуществляется от электрического щита 37 вместе с блоком питания.The heat treatment process is controlled by a thermoelectric sensor 35 for controlling the temperature of the cooling air inside the working chamber and a thermoelectric sensor 34 for controlling the temperature inside the workpiece, from which signals with voltages _Utavt and _{Utprod are} respectively sent to the processing via electric control busbars to a two-channel electronic digital temperature meter-controller 36. From it, in turn, the signal / is supplied to the control unit 38, which, through the buses of the electric pi anija and controlling the operation units, devices and components of the refrigeration unit delivers electric current at a voltage U _blupr Freon refrigeration unit 14 through the reciprocating compressor, and with it the fans on freon plate evaporators 6 and 8 and controls the operation of the machine. The power supply of the listed elements and units of the installation is carried out from the electric panel 37 together with the power supply.

Процесс интенсивной низкотемпературной термообработки изделий завершается при достижении минимального значения температуры внутри обрабатываемого изделия, заданного в оперативной памяти электронного цифрового измерителя-регулятора температуры двухканального 36, от которого поступает сигнал на блок управления 38 вместе с пусковыми устройствами и пультом управления. Он в свою очередь в этот момент времени осуществляет остановку фреонового холодильного агрегата 14 на основе поршневого компрессора и вместе с ним вентиляторов фреоновых пластинчатых воздухоохладителей 6 и 8. А затем подает электрический ток напряжением U_блупр посредством шин электрического питания и управления работой агрегатов, приборов и узлов холодильной установки на коллекторный электродвигатель 32 постоянного тока в холодильной воздушной компрессионной машине и тем самым осуществляет его пуск. При этом предварительно блок управления 38 вместе с пусковыми устройствами и пультом управления с помощью коммутирующего устройства переключает соединение электромагнитных обмоток якоря и индуктора коллекторного электродвигателя 32 на последовательную схему и тем самым включает режим сериесного (тягового) электродвигателя для привода ведущего вала редуктора 31 зубчатого цилиндрического. По достижении номинальной частоты вращения ведущего вала редуктора 31 блок управления 38 вместе с пусковыми устройствами и пультом управления с помощью коммутирующего устройства переключает соединение электромагнитных обмоток якоря и индуктора коллекторного электродвигателя 32 на параллельную схему и тем самым включает режим шунтового электродвигателя для обеспечения постоянной частоты вращения его ротора. Электроснабжение коллекторного электродвигателя 32 постоянного тока осуществляется от электрического щита 37 вместе с блоком питания, оснащенным в свою очередь выпрямительным устройством (на схеме условно не показано). Комбинированная холодильная установка переходит в режим стадии хранения продукции.The process of intensive low-temperature heat treatment of products is completed when the minimum temperature inside the workpiece is reached, which is set in the RAM of the electronic digital temperature meter-controller of the two-channel 36, from which the signal is transmitted to the control unit 38 together with the starting devices and the control panel. He, in turn, at this point in time, stops the freon refrigeration unit 14 based on the piston compressor and with it the fans of the freon plate air coolers 6 and 8. And then supplies the electric current with voltage U _blup through the electric power buses and controls the operation of units, devices and units refrigeration unit on the DC collector motor 32 in the refrigeration air compression machine and thereby carries out its start. In this case, the control unit 38, together with the starting devices and the control panel, by means of a switching device switches the connection of the electromagnetic windings of the armature and the inductor of the collector motor 32 to a serial circuit and thereby turns on the serial (traction) motor for driving the drive shaft of the gear gear 31. Upon reaching the nominal speed of the drive shaft of the gearbox 31, the control unit 38, together with the starting devices and the control panel, by means of a switching device switches the connection of the electromagnetic windings of the armature and the inductor of the collector motor 32 to a parallel circuit and thereby turns on the shunt motor to ensure a constant speed of its rotor . Power supply of the DC collector motor 32 is provided from the electric panel 37 together with a power supply unit, which is in turn equipped with a rectifier device (not shown conventionally in the diagram). Combined refrigeration unit goes into the mode of storage of products.

Является возможным переключение подачи хладагента от фреонового холодильного агрегата 14 для другой подобной холодильной камеры при помощи поворотного распределительного крана 11 на ее нагнетающую фреоновую магистраль и поворотного распределительного крана 13 на ее всасывающую фреоновую магистраль. После чего включают эту машину и осуществляют ее управление от измерителя-регулятора температуры и блока управления второй холодильной установки.It is possible to switch the refrigerant supply from the freon refrigeration unit 14 to another similar refrigerating chamber by means of a rotary distribution valve 11 to its delivery freon line and a rotary distribution valve 13 to its suction freon line. Then they turn on this machine and carry out its control from the temperature meter-controller and the control unit of the second refrigeration unit.

Крутящий момент от ведущего вала редуктора 31 зубчатого цилиндрического передается ведомым валам, от которых работают следующие узлы холодильной воздушной компрессионной машины: воздушный винтовой компрессор 21 первой ступени сжатия, охлаждающий вентилятор 24 первого охладителя воздуха, воздушный винтовой компрессор 25 второй ступени сжатия, охлаждающий вентилятор 29 второго охладителя воздуха. Дополнительно крутящий момент передается на ведущий вал редуктора 31 от воздушного турбодетандера 30 радиальной конструкции.The torque from the drive shaft of the gear gear 31 is transmitted to the driven shafts, from which the following units of the refrigeration air compression machine operate: air screw compressor 21 of the first compression stage, cooling fan 24 of the first air cooler, air screw compressor 25 of the second compression stage, cooling fan 29 of the second air cooler. Additionally, the torque is transmitted to the drive shaft of the gearbox 31 from the radial air turbine expander 30.

Собственно сама холодильная воздушная компрессионная машина работает следующим образом. Из рабочей камеры 3 равномерно по объему охлаждаемый воздух забирается вытяжным зонтом, состоящим из верхней части корпуса 1 и перфорированного воздухораспределительного вытяжного канала 15 вместе с вытяжным воздуховодом 16. От него через выходной воздушный грязеуловитель 19 воздух поступает в первичный контур воздушного теплообменника-регенератора 20, где он подогревается от воздушного потока во вторичном контуре воздушного теплообменника-регенератора 20, выходящим в свою очередь из охладителя сжатого воздуха 28 второй ступени сжатия. Затем подогретый воздух забирается воздушным винтовым компрессором 21 первой ступени сжатия, производительность которого варьируется регулировочным золотником 22 первого компрессора, сжимается до необходимой степени сжатия и направляется в охладитель сжатого воздуха 23 первой ступени сжатия. После него охлажденный сжатый воздух забирается воздушным винтовым компрессором 25 второй ступени сжатия, производительность которого варьируется регулировочным золотником 26 второго компрессора, снабженного винтом с валиком 27 для ручной регулировки золотника, сжимается до необходимой степени сжатия и направляется в охладитель сжатого воздуха 28 второй ступени сжатия. Охладитель сжатого воздуха 23 первой ступени сжатия и охладитель сжатого воздуха 28 второй ступени сжатия обдуваются охлаждающим вентилятором 24 первого охладителя воздуха и охлаждающим вентилятором 29 второго охладителя воздуха соответственно. Затем охлажденный сжатый воздух выталкивается во вторичный контур воздушного теплообменника-регенератора 20, где он дополнительно охлаждается от воздушного потока в первичном контуре воздушного теплообменника-регенератора 20, выходящим в свою очередь из рабочей камеры 3 посредством перфорированного воздухораспределительного вытяжного канала 15 вместе с вытяжным воздуховодом 16 через выходной воздушный грязеуловитель 19. Далее воздух под давлением поступает на воздушный турбодетандер 30 радиальной конструкции, где он, совершая механическую работу, охлаждается до нужного значения температуры. Механическая работа передается на рабочий вал воздушного турбодетандера, а от него - ведущему валу редуктора 31 зубчатого цилиндрического, тем самым повышая общий КПД холодильной воздушной компрессионной машины. Холодный воздух с низким избыточным давлением поступает через входной воздушный грязеуловитель 33 посредством приточного воздуховода 18 в перфорированный воздухораспределительный приточный канал 17, с помощью которого воздух подается в рабочую камеру 3 равномерно по ее объему. Холодный воздух нейтрализует теплопритоки, поступающие от окружающей среды через стены, пол и потолок корпуса 1 рамной конструкции с теплоизоляцией, и поддерживает температуру воздуха внутри рабочей камеры и обрабатываемых изделий 5 строго на заданном постоянном уровне. Отработанный холодный воздух выводится из рабочей камеры 3 равномерно по ее объему с помощью перфорированного воздухораспределительного вытяжного канала 15, а затем посредством вытяжного воздуховода 16 через выходной воздушный грязеуловитель 19 направляется в первичный контур воздушного теплообменника-регенератора 20.Actually the refrigeration air compression machine itself operates as follows. From the working chamber 3, the air cooled evenly by volume is drawn in by an exhaust hood, consisting of the upper part of the housing 1 and a perforated air distribution exhaust duct 15 together with the exhaust duct 16. From it, air enters the primary circuit of the air heat exchanger-regenerator 20 through the air outlet dirt trap 19, where it is heated from the air flow in the secondary circuit of the air heat exchanger-regenerator 20, which in turn leaves the compressed air cooler 28 of the second compression stage. Then the heated air is taken in by the air screw compressor 21 of the first compression stage, the performance of which varies with the adjusting spool 22 of the first compressor, is compressed to the required compression ratio and sent to the compressed air cooler 23 of the first compression stage. After it, the cooled compressed air is taken in by an air screw compressor 25 of the second compression stage, the performance of which varies with the adjusting valve 26 of the second compressor, equipped with a screw with a roller 27 for manual adjustment of the valve, is compressed to the required compression ratio and sent to the compressed air cooler 28 of the second compression stage. The compressed air cooler 23 of the first compression stage and the compressed air cooler 28 of the second compression stage are blown by the cooling fan 24 of the first air cooler and the cooling fan 29 of the second air cooler, respectively. Then, the cooled compressed air is pushed into the secondary circuit of the air heat exchanger-regenerator 20, where it is additionally cooled from the air flow in the primary circuit of the air heat exchanger-regenerator 20, which in turn exits from the working chamber 3 through the perforated air distribution exhaust channel 15 together with the exhaust duct 16 through output air dirt trap 19. Further, air under pressure enters the air turbine expander 30 of a radial design, where it, mechanically work, it is cooled to the desired temperature. The mechanical work is transferred to the working shaft of the air turbine expander, and from it to the drive shaft of the gear reducer 31 of the cylindrical gear, thereby increasing the overall efficiency of the refrigeration air compression machine. Cold air with low overpressure enters through the inlet air trap 33 through the supply air duct 18 into the perforated air distribution supply duct 17, with the help of which air is supplied to the working chamber 3 uniformly in its volume. Cold air neutralizes the heat influx coming from the environment through the walls, floor and ceiling of the housing 1 of the frame structure with thermal insulation, and maintains the temperature of the air inside the working chamber and the processed products 5 strictly at a given constant level. Exhausted cold air is discharged from the working chamber 3 uniformly in volume using a perforated air distribution exhaust channel 15, and then through the exhaust duct 16 through the air outlet dirt trap 19 is sent to the primary circuit of the air heat exchanger-regenerator 20.

И так далее, согласно вышеописанному циклу работы холодильной воздушной компрессионной машины.And so on, according to the above operation cycle of the refrigeration air compression machine.

В случае хранения обрабатываемых изделий (пищевого продукта) в охлажденном состоянии, то есть при низких положительных значениях температуры воздуха в рабочей камере, накопленный из воздуха водный конденсат в виде льда на рабочих поверхностях фреоновых пластинчатых воздухоохладителей 6 и 8 на стадии низкотемпературной термообработки продукта, будет таять. Конденсат собирается с них поддонами 7 и 9 соответственно и через водоотводящие трубки выводится за пределы рабочей камеры с целью предупреждения дальнейшего переувлажнения воздуха, циркулирующего внутри нее и узлов холодильной воздушной компрессионной машины.If the processed products (food product) are stored in a cooled state, that is, at low positive values of the air temperature in the working chamber, water condensate from the air in the form of ice accumulated from air on the working surfaces of the freon plate air coolers 6 and 8 at the stage of low-temperature heat treatment of the product will melt . Condensate is collected from them by pallets 7 and 9, respectively, and is discharged outside the working chamber through drainage tubes in order to prevent further overmoistening of the air circulating inside it and the nodes of the refrigeration air compression machine.

Контроль работы холодильной воздушной компрессионной машины с целью поддержания точного стабильного заданного значения температуры охлаждающего воздуха в рабочей камере 3, содержащей обрабатываемые изделия 5, при переменной температуре окружающей среды осуществляется с помощью саморегулирующейся системы автоматического управления. Внутри рабочей камеры 3 от холодного воздуха охлаждается холодный спай 41 игольчатой термопары, а от воздуха окружающей среды нагревается теплый спай 42 игольчатой термопары. Сформированный на игольчатой термопаре сигнал с напряжением U'_Δtвозд посредством шин электрических управляющих сигналов подается на электронный измеритель температуры воздуха и разности температур воздуха 44 внутри и снаружи рабочей камеры, а от него - на блок сравнения электронных сигналов 45. В нем формируется предварительный управляющий электрический сигнал с напряжением U_блс, согласно линейной прямо пропорциональной зависимости от значения U'_Δtвозд, и поступает на блок управления 38 вместе с пультом управления, который в свою очередь посредством шин электрического питания и управления работой агрегатов, приборов и узлов холодильной установки подает электрический ток напряжением U_блупр на электрический серводвигатель 39 привода золотника первого компрессора. Работа серводвигателя контролируется по положению привода золотника с помощью резистивного датчика 40 поступательного перемещения привода золотника первого компрессора. От клемм резистивного датчика 40 «R_серв» поступает сигнал обратной связи посредством шин электрических управляющих сигналов на вход «от R_серв» блока сравнения электронных сигналов 45. В блоке сравнения осуществляется в режиме реального времени сопоставление значений напряжений электронных управляющих сигналов, поступивших через электронный измеритель от игольчатой термопары, с текущим значением электрического сопротивления резистивного датчика 40 поступательного перемещения привода золотника первого компрессора. В зависимости от соотношения величин управляющих сигналов электрический серводвигатель 39 совершает прямое или обратное поступательное перемещение привода золотника первого компрессора, а при достижении их равенства - останавливает привод золотника в строго фиксированном положении. Варьирование рабочего состояния регулировочного золотника 22 изменяет производительность воздушного винтового компрессора 21 первой ступени сжатия, от которого в свою очередь меняется холодопроизводительность всей воздушной компрессионной машины и в результате - температура охлаждающего воздуха внутри рабочей камеры 3. Таким образом осуществляется предварительное регулирование значения температуры воздуха в рабочей камере холодильной установки.Monitoring the operation of the refrigeration air compression machine in order to maintain an accurate stable set value of the temperature of the cooling air in the working chamber 3 containing the workpiece 5 at a variable ambient temperature is carried out using a self-regulating automatic control system. Inside the working chamber 3, a cold junction of 41 needle thermocouples is cooled from cold air, and a warm junction of 42 needle thermocouples is heated from ambient air. The signal formed on a needle thermocouple with a voltage U ' _Δt through the electric control signal buses is fed to an electronic meter of air temperature and air temperature difference 44 inside and outside the working chamber, and from it to the electronic signal comparison unit 45. A preliminary control electric signal is generated in it with a voltage U _bls , according to a linear directly proportional dependence on the value of U ' _Δt , and arrives at the control unit 38 together with the control panel, which in turn l through the tires of electric power and control the operation of units, devices and units of the refrigeration unit supplies electric current voltage U _blupr to the electric servomotor 39 of the spool drive of the first compressor. The operation of the servomotor is monitored by the position of the spool drive using a resistive sensor 40 for translational movement of the spool drive of the first compressor. A feedback signal is received from the terminals of the resistive sensor 40 “R _serv ” via the electric control busbars to the input “from R _serv ” of the electronic signal comparison unit 45. In the comparison unit, the voltage values of the electronic control signals received via the electronic meter are compared in real time from a needle thermocouple, with the current value of the electrical resistance of the resistive sensor 40 of the translational movement of the spool drive of the first compressor. Depending on the ratio of the values of the control signals, the electric servomotor 39 performs a direct or reverse translational movement of the spool drive of the first compressor, and when they are equal, it stops the spool drive in a strictly fixed position. Varying the operating state of the control valve 22 changes the performance of the air screw compressor 21 of the first compression stage, which in turn changes the cooling capacity of the entire air compression machine and, as a result, the temperature of the cooling air inside the working chamber 3. Thus, the air temperature in the working chamber is preliminarily controlled. refrigeration unit.

Корректировка значения температуры охлаждающего воздуха (точное регулирование) производится следующим образом. Внутри рабочей камеры 3 от холодного воздуха с предварительно отрегулированным значением температуры охлаждается термометр электрического сопротивления 43, расположенный рядом с холодным спаем 41 игольчатой термопары. Сформированный на термометре электрического сопротивления сигнал с напряжением U'_tвозд посредством шин электрических управляющих сигналов подается на электронный измеритель температуры воздуха и разности температур воздуха 44 внутри и снаружи рабочей камеры, а от него - на блок сравнения электронных сигналов 45. С помощью сдвоенного переменного/подстроечного резистора 46 и 47 электронного измерителя температуры и блока сравнения соответственно устанавливается заданное точное значение температуры воздуха внутри рабочей камеры. В блоке сравнения сопоставляется значение напряжения электронного управляющего сигнала, поступившего через электронный измеритель от термометра электрического сопротивления 43, с величиной электрического сопротивления переменного/подстроечного резистора 47, отрегулированного с помощью переменного/подстроечного резистора 46 по показаниям электронного измерителя температуры воздуха и разности температур воздуха 44 в режиме настройки. На основании значения различия этих величин, определенного в режиме реального времени, в блоке сравнения осуществляется корректировка управляющего электрического сигнала, который с напряжением U_блс повторно поступает на блок управления 38 вместе с пультом управления. От него в свою очередь посредством шин электрического питания и управления работой агрегатов, приборов и узлов холодильной установки повторно подается электрический ток напряжением U_блупр на электрический серводвигатель 39 привода золотника первого компрессора. Как и в процессе предварительного регулирования, работа серводвигателя контролируется по положению привода золотника с помощью резистивного датчика 40 поступательного перемещения привода золотника первого компрессора. От клемм резистивного датчика 40 «R_серв» поступает сигнал обратной связи посредством шин электрических управляющих сигналов на вход «от R_серв» блока сравнения электронных сигналов 45. Осуществляется повторное сопоставление в блоке сравнения значений напряжений электронных управляющих сигналов, поступивших через электронный измеритель от термометра электрического сопротивления и игольчатой термопары, с величиной электрического сопротивления переменного/подстроечного резистора 47 и резистивного датчика 40 поступательного перемещения привода золотника первого компрессора. Более детально, корректируется электронный сигнал от игольчатой термопары по величине различия между значениями напряжений на термометре электрического сопротивления 43 и переменном/подстроечном резисторе 47, а затем повторно сопоставляется с текущим значением электрического сопротивления резистивного датчика 40 поступательного перемещения привода золотника первого компрессора. В свою очередь в зависимости от откорректированного соотношения величин управляющих сигналов электрический серводвигатель 39 совершает дополнительное прямое или обратное поступательное перемещение привода золотника первого компрессора, а при достижении их равенства - останавливает привод золотника в строго фиксированном положении. Повторное варьирование рабочего состояния регулировочного золотника 22 корректирует производительность воздушного винтового компрессора 21 первой ступени сжатия, от которого в свою очередь перенастраивается холодопроизводительность всей воздушной компрессионной машины и в результате - с большей точностью стабилизируется температура охлаждающего воздуха внутри рабочей камеры 3. Таким образом осуществляется повторное точное регулирование значения температуры воздуха в рабочей камере холодильной установки.Correction of the temperature of the cooling air (precise control) is as follows. Inside the working chamber 3, the cold resistance thermometer 43, located next to the cold junction 41 of a needle thermocouple, is cooled from cold air with a pre-adjusted temperature value. The signal with the voltage U ' _t formed on the thermometer of electrical resistance is _fed through the busbars of the electric control signals to an electronic meter of air temperature and air temperature difference 44 inside and outside the working chamber, and from it to the electronic signal comparison unit 45. Using a dual variable / tuning resistors 46 and 47 of the electronic temperature meter and the comparison unit, respectively, sets the specified exact value of the air temperature inside the working chamber. The comparison unit compares the voltage of the electronic control signal received through the electronic meter from the resistance thermometer 43 with the value of the electrical resistance of the variable / tuning resistor 47, adjusted with the variable / tuning resistor 46 according to the readings of the electronic air temperature meter and the air temperature difference of 44 V setting mode. Based on the difference value of these values, determined in real time, in the comparison unit, the control electric signal is adjusted, which with voltage U _{bls is} re-fed to the control unit 38 together with the control panel. From it, in turn, by means of electric power buses and controlling the operation of units, devices and units of the refrigeration unit, an electric current of voltage U _blup is repeatedly supplied to the electric servomotor 39 of the spool drive of the first compressor. As in the process of pre-regulation, the operation of the servomotor is controlled by the position of the spool drive using a resistive sensor 40 for translational movement of the spool drive of the first compressor. A feedback signal is received from the terminals of the resistive sensor 40 “R _serv ” via the electric control busbars to the input “from R _serv ” of the electronic signal comparison unit 45. The voltage values of the electronic control signals received through the electronic meter from the electric thermometer are re-compared resistance and needle thermocouple, with the magnitude of the electrical resistance of the variable / tuning resistor 47 and the resistive sensor 40 translational displaced oia drive the spool of the first compressor. In more detail, the electronic signal from the needle thermocouple is corrected for the difference between the voltage values on the electric resistance thermometer 43 and the variable / trimmer resistor 47, and then it is again compared with the current value of the electrical resistance of the resistance sensor 40 for translational movement of the spool drive of the first compressor. In turn, depending on the adjusted ratio of the values of the control signals, the electric servomotor 39 performs an additional forward or reverse translational movement of the spool drive of the first compressor, and when they are equal, it stops the spool drive in a strictly fixed position. Repeated variation of the operating state of the adjusting spool 22 corrects the performance of the air screw compressor 21 of the first compression stage, from which the refrigeration capacity of the entire air compression machine is in turn retuned and, as a result, the temperature of the cooling air inside the working chamber 3 is more accurately stabilized. air temperature in the working chamber of the refrigeration unit.

Другими словами, осуществляется настройка рабочего положения привода регулировочного золотника 22 воздушного винтового компрессора 21 первой ступени сжатия методом последовательного приближения.In other words, the operating position of the drive of the adjusting valve 22 of the air screw compressor 21 of the first compression stage is adjusted by the successive approximation method.

Для смещения диапазона задаваемых значений температуры охлаждающего воздуха внутри рабочей камеры 3 в меньшую или большую сторону предусматривается дополнительная настройка холодопроизводительности воздушной компрессионной машины в ручном режиме. Она осуществляется варьированием производительности воздушного винтового компрессора 25 второй ступени сжатия с помощью регулировочного золотника 26, снабженного винтом с валиком 27 для ручной регулировки золотника.To shift the range of preset values of the temperature of the cooling air inside the working chamber 3 to a smaller or larger side, an additional adjustment of the cooling capacity of the air compression machine in manual mode is provided. It is carried out by varying the capacity of the air screw compressor 25 of the second compression stage with the help of an adjusting spool 26 equipped with a screw with a roller 27 for manual adjustment of the spool.

По окончании хранения продукции выключается в холодильной установке воздушная компрессионная машина с помощью пульта управления блока управления 38 вместе с пусковыми устройствами и при необходимости включается дополнительная электрическая линия «Л» для освещения внутри рабочей камеры и около холодильной установки. Открываются двери 2 корпуса 1, обеспечивающие доступ в рабочую камеру 3. Из толщи одного из обрабатываемых изделий 5 вручную извлекается методом выкручивания термоэлектрический датчик 34 (в корпусе игольчатого конструктивного исполнения). Обрабатываемые изделия 5 снимают с вешал 4 (или пищевой продукт - с решетчатых стеллажей) и выгружают из рабочей камеры 3 либо выкатывают их на рамах.At the end of the storage of products, the air compression machine is turned off in the refrigeration unit using the control panel of the control unit 38 together with the starting devices and, if necessary, an additional electric line “L” is turned on for lighting inside the working chamber and near the refrigeration unit. The doors 2 of the housing 1 are opened, providing access to the working chamber 3. From the thickness of one of the processed products 5, a thermoelectric sensor 34 (in a needle housing) is manually removed by twisting. The processed products 5 are removed from the hung 4 (or food product from the lattice racks) and unloaded from the working chamber 3 or rolled out on frames.

Комбинированная холодильная установка готова для низкотемпературной термообработки и хранения очередной партии пищевой продукции.The combined refrigeration unit is ready for low-temperature heat treatment and storage of the next batch of food products.

Периодически, и в случае внеочередной необходимости, производится санитарная обработка внутренних поверхностей рабочей камеры установки. Для чего предварительно выключается электрический щит 37 вместе с блоком питания, отепляется рабочая камера вместе с элементами установки, находящимися внутри нее. Затем осуществляется собственно сама санитарная обработка с последующей промывкой чистой водой и просушиванием.Periodically, and in case of urgent need, sanitary treatment of the internal surfaces of the working chamber of the installation is performed. For this, the electric shield 37 together with the power supply unit is previously turned off, the working chamber is heated together with the installation elements inside it. Then, the actual sanitation itself is carried out, followed by washing with clean water and drying.

По окончании работ на холодильной установке с помощью пульта управления блока управления 38 выключается дополнительная электрическая линия «Л» для освещения внутри рабочей камеры и около холодильной установки, закрываются двери 2 корпуса 1, и выключается электрический щит 37 вместе с блоком питания.Upon completion of work on the refrigeration unit using the control panel of the control unit 38, the additional electric line “L” is turned off for lighting inside the working chamber and near the refrigeration unit, the doors 2 of the housing 1 are closed, and the electric panel 37 together with the power supply is turned off.

Также периодически очищаются от засоров выходной воздушный грязеуловитель 19 и входной воздушный грязеуловитель 33 холодильной воздушной компрессионной машины.Also, the output air dirt trap 19 and the input air dirt trap 33 of the refrigeration air compression machine are periodically cleaned of blockages.

Технический результатTechnical result

Предлагаемым изобретением решена задача точной стабилизации значения температуры воздуха внутри рабочей камеры с пищевым продуктом для холодильной установки, содержащей фреоновый агрегат на основе поршневого компрессора, методом плавного регулирования производительности холодильной машины во время стадии хранения продукта. Это осуществлено за счет рационального совместного использования в холодильной установке, оснащенной камерой единовременной загрузки продукции, фреоновой компрессорной и воздушной компрессионной холодильных машин. Первая машина - для осуществления высокоэнергетических процессов термообработки пищевых продуктов (охлаждение и замораживание), вторая машина - для поддержания стабильного значения температуры воздуха внутри рабочей камеры холодильной установки во время хранения продукта в охлажденном или замороженном состоянии независимо от температуры воздуха окружающей среды. В итоге предлагаемым изобретением решена задача создания новой комбинированной холодильной установки на основе воздушной компрессионной холодильной машины, в которой воздух сжимается компрессором винтового типа, у которого КПД зависит от изменения производительности в значительно меньшей степени, чем у воздушных турбокомпрессоров. Установка оснащена устройством гибкого оперативного регулирования производительности холодильной машины с помощью автоматической системы управления с целью точной стабилизации значения температуры воздуха внутри рабочей камеры с продуктом при варьировании температуры окружающего воздуха в широких пределах, в том числе с учетом ее изменений в течение года. Саморегулирующаяся система автоматического управления не требует построения характеристик холодильной установки и предварительной настройки изготовителем устройства, а также задания оператором технологического оборудования параметров регулирования, таких как диапазон допустимого изменения значения температуры ((t_max-t_min), °C) или величина допустимого отклонения значения температуры (Δt, °C).The present invention solves the problem of precise stabilization of the air temperature inside the working chamber with a food product for a refrigeration unit containing a freon unit based on a reciprocating compressor, by continuously regulating the performance of the refrigeration machine during the storage phase of the product. This was achieved through rational sharing in a refrigeration unit equipped with a one-time loading chamber, freon compressor and air compression refrigeration machines. The first machine is for carrying out high-energy processes of heat treatment of food products (cooling and freezing), the second machine is for maintaining a stable value of the air temperature inside the working chamber of the refrigeration unit during storage of the product in a cooled or frozen state, regardless of the ambient temperature. As a result, the proposed invention solved the problem of creating a new combined refrigeration unit based on an air compression refrigeration machine, in which air is compressed by a screw type compressor, in which the efficiency depends on productivity changes to a much lesser extent than air turbocompressors. The unit is equipped with a device for flexible operational control of the performance of the chiller using an automatic control system with the aim of precisely stabilizing the air temperature inside the working chamber with the product while varying the ambient temperature over a wide range, including taking into account its changes during the year. The self-regulating automatic control system does not require constructing the characteristics of the refrigeration unit and pre-setting by the device manufacturer, as well as setting control parameters by the operator of the technological equipment, such as the range of permissible changes in temperature ((t _max -t _min ), ° C) or the value of the permissible deviation of the temperature (Δt, ° C).

Непосредственная подача охлажденного воздуха из турбодетандера в рабочую камеру и замкнутый цикл движения хладагента в холодильной воздушной компрессионной машине позволяет охлаждать воздух не теплообменными аппаратами с сопутствующими процессами конденсации водяного пара на их рабочих поверхностях и осушения воздуха, а внутри его собственного объема без указанных побочных эффектов. Это техническое решение позволяет поддерживать практически равновесное значение относительной влажности воздуха над поверхностью обрабатываемого изделия на протяжении всей стадии хранения пищевого продукта, что значительно увеличит качество и снизит (и даже устранит!) усушку продукции. Разработанная система не нуждается в применении дополнительных систем автоматического регулирования параметров воздушной охлаждающей среды внутри рабочей камеры холодильной установки в зависимости от изменений термических и гигроскопических свойств пищевого продукта.The direct supply of cooled air from the turboexpander to the working chamber and the closed cycle of movement of the refrigerant in the refrigeration air compression machine allows the air to be cooled not by heat exchangers with the accompanying processes of condensation of water vapor on their working surfaces and air drying, but inside its own volume without the indicated side effects. This technical solution makes it possible to maintain an almost equilibrium value of relative humidity above the surface of the processed product throughout the entire storage phase of the food product, which will significantly increase the quality and reduce (and even eliminate!) The drying of the product. The developed system does not require the use of additional systems for automatically controlling the parameters of the air cooling medium inside the working chamber of the refrigeration unit, depending on changes in the thermal and hygroscopic properties of the food product.

Дополнительно применение в холодильной установке воздушной компрессионной машины позволяет с большей эффективностью использовать естественный холод окружающей среды для охлаждения сжатого хладагента в холодильной установке с целью снижения энергопотребления.In addition, the use of an air compression machine in a refrigeration unit makes it possible to more effectively use the natural cold of the environment to cool compressed refrigerant in a refrigeration unit in order to reduce energy consumption.

Предлагаемая конструкция комбинированной холодильной установки в перспективе позволяет достичь высокой эффективности в проведении процессов низкотемпературной термообработки и хранения пищевых продуктов и снизить энергетические затраты при достаточной простоте и дешевизне схемы и конструктивных элементов. Это в свою очередь позволит существенно снизить себестоимость предлагаемого технологического оборудования, как для промышленного производства, так и для проведения лабораторных исследований. Создание комбинированных холодильных установок с корпусом рамной конструкции с теплоизоляцией по упрощенной схеме и в малогабаритном лабораторном конструктивном исполнении является очень удобным при проведении научных и инновационных технологических исследований.The proposed design of a combined refrigeration unit in the long run allows to achieve high efficiency in the processes of low-temperature heat treatment and storage of food products and reduce energy costs with sufficient simplicity and low cost of the circuit and structural elements. This, in turn, will significantly reduce the cost of the proposed technological equipment, both for industrial production and for laboratory research. The creation of combined refrigeration units with a frame structure housing with thermal insulation according to a simplified scheme and in a small-sized laboratory design is very convenient when conducting scientific and innovative technological studies.

Разработанная комбинированная холодильная установка с саморегулирующейся системой автоматического управления предназначается для термообработки и хранения всех видов пищевых продуктов в охлажденном и замороженном состоянии, для которых требуется хранение на протяжении различных сроков, и в первую очередь, для мясного сырья и мясопродуктов. Возможно осуществление разнообразных конструктивных вариантов: как в малогабаритном лабораторном и полупромышленном исполнении - с целью проведения опытных выработок экспериментальной продукции, так и в промышленном исполнении - для внедрения в производственную практику. Ожидается получение образцов продукции после холодильной обработки и хранения улучшенного качества, по сравнению с аналогичными технологиями и устройствами для их осуществления, без общей усушки продукта и признаков пересушки его поверхности, а также без наличия ослизнения и роста плесени на поверхности обрабатываемых изделий. Дополнительно это позволит увеличить продолжительность холодильного хранения пищевых продуктов.The developed combined refrigeration unit with a self-regulating automatic control system is intended for heat treatment and storage of all types of food products in a chilled and frozen state, which require storage for various periods, primarily for meat raw materials and meat products. It is possible to carry out a variety of design options: both in small-sized laboratory and semi-industrial versions - for the purpose of experimental development of experimental products, and in industrial versions - for implementation in industrial practice. It is expected that product samples will be obtained after refrigeration processing and storage of improved quality, compared with similar technologies and devices for their implementation, without general drying of the product and signs of drying of its surface, as well as without mucilage and mold growth on the surface of the processed products. Additionally, this will increase the duration of the refrigerated storage of food products.

Claims

A combined refrigeration unit with a self-regulating automatic control system for heat treatment and storage of chilled and frozen food products, including: a frame structure with heat insulation, the upper part of which is made in the form of an exhaust umbrella and which is equipped with doors or one door providing access to the working chamber, inside of which hung racks are mounted, or frames for processed products are installed, or lattice racks for a food product are mounted, and which is equipped with wife with a freon plate air cooler together with fans for the left side of the chamber together with a condensate drain pan with a drain pipe, a freon plate air cooler with fans for the right side of the camera together with a fans for water condensate with a drain pipe connected by means of a freon discharge line together with rotary distribution valve and freon suction line together with a rotary distribution valve with refrigerant freon regatta based on reciprocating compressor; the working chamber is also equipped with a perforated air distribution exhaust channel together with an exhaust air duct located in its upper part, and a perforated air distribution air supply channel with a supply air duct located in its lower part; the exhaust duct is connected by means of the outlet air dirt trap to the inlet pipe of the primary circuit of the air heat exchanger-regenerator, the outlet pipe of which in turn is connected to the inlet pipe of the air screw compressor of the first compression stage, equipped with an adjustment spool of the first compressor; through the duct, the outlet pipe of the first compressor is connected to a compressed air cooler of the first compression stage equipped with a cooling fan of the first air cooler; through the duct, the first air cooler is connected to the inlet of the air screw compressor of the second compression stage, equipped with an adjustment spool of the second compressor; for manual spool adjustment, a screw with a roller is installed; through the duct, the outlet pipe of the second compressor is connected to a compressed air cooler of the second compression stage equipped with a cooling fan of the second air cooler; through the duct, the second air cooler is connected to the inlet of the secondary circuit of the air heat exchanger-regenerator, the outlet of which, in turn, is connected via the duct to the inlet of the radial air turbine expander; the working shafts of air screw compressors are connected to the driven shafts of the gear cylindrical gearbox, and its drive shaft is connected to the working shaft of the air turbine expander and simultaneously with the rotor of the DC collector electric motor; the outlet pipe of the air turboexpander through the inlet air dirt trap is connected to the supply air duct together with a perforated air distribution supply duct; the working chamber is equipped with a thermoelectric sensor for controlling the temperature inside the workpiece and a thermoelectric sensor for controlling the temperature of the cooling air inside the working chamber, which are connected via buses of electrical control signals to the input of a two-channel electronic digital temperature meter-controller; power supply of the units of the refrigeration unit, including the temperature meter-controller, is provided from the electric panel; the output of the electronic digital temperature meter-controller is connected to the input of the control unit together with the control panel; its output, in turn, is connected to buses of electric power and control the operation of units, devices and units of the refrigeration unit, with the help of which the operation of the technological apparatus is carried out directly; the spool drive of the first compressor is equipped with an electric servomotor and a resistive sensor for translational movement of the spool drive; the refrigeration unit is additionally equipped with a needle thermocouple, the cold junction of the needle thermocouple is located inside the working chamber, and the warm junction of the needle thermocouple is located outside it, in contact with the surrounding air; Also, inside the working chamber, next to the cold junction of a needle thermocouple, there is an electrical resistance thermometer; a needle thermocouple and an electric resistance thermometer are connected via busbars of electrical control signals to the input of an electronic meter of air temperature and the temperature difference between the air inside and outside the working chamber, and its output is connected to the input of the electronic signal comparison unit, its input is also connected via terminals of electric control signals to the terminals a resistive sensor for translational movement of the spool drive of the first compressor, the output of the comparison unit is in turn connected to the input of the unit the Board, together with a remote control; the electronic temperature meter and the comparison unit are equipped with a dual variable / trimming resistor for setting the set value of the air temperature inside the working chamber of the refrigeration unit at the stage of product storage.