Холодильная система прицепа и холодильная система грузового автомобиля с прицепом
Холодильная система прицепа или холодильная система грузового автомобиля с прицепом содержит змеевик испарителя, вентилятор испарителя, змеевик конденсатора, вентилятор конденсатора, расположенный в зоне змеевика конденсатора, и генератор с приводом от двигателя, электрически связанный с указанными вентиляторами. Вентилятор испарителя выполнен в виде, по меньшей мере, одного осевого вентилятора, всасывающего поток воздуха через змеевик испарителя и выпускающий его вертикально вверх, и содержит форсунку, которая расположена ниже по потоку относительно осевого вентилятора и поворачивающую поток воздуха, по существу, на 90° относительно выпускаемого вверх потока воздуха, и имеет поперечное сечение, изменяющееся от входного кругового к выходному прямоугольному с большим соотношением ширины к высоте с поворотом на 90°. Использование данной группы изобретений позволяет создать холодильную систему с высокоэффективной компоновкой системы распределения потоков воздуха. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 7 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Данное изобретение относится в основном к транспортной холодильной технике, а более конкретно, к системе распределения воздуха холодильной системы прицепа или грузового автомобиля с прицепом.
Уровень техники
Холодильные системы прицепов в общих чертах состоят из системы питания, охлаждающих контуров, систем распределения воздуха и системы управления, которые объединяются в устройство, установленное на прицепе. Эти системы снабжены тепловым барьером (или переходным устройством), который отделяет охлаждающую прицеп часть устройства от внешней части, содержащей двигатель, компрессор и устройства передачи механической мощности такие, как валы, муфты и ременные передачи. В последнее время электрические генераторы стали подсоединять к дизельному двигателю, а мощность передавать к другим компонентам системы электрическим способом. Основной охлаждающий контур включает компрессор, радиатор испарителя, радиатор конденсатора, расширительное устройство, трубки и клапана. Привод компрессора от системы питания осуществляется либо механически, либо электрически, как описано выше, при этом компрессор является основной нагрузкой для системы питания. Системы распределения воздуха испарителя и конденсатора состоят из механически или электрически приводимых вентиляторов, которые направляют поток через радиаторы и другие направляющие поток системы, связанные с оборудованием. Вентиляторы обычно потребляют значительно меньше энергии, чем компрессор, и представляют собой остальную существенную по мощности нагрузку. Схема систем распределения воздуха включает координацию работы вентиляторов, компоновку радиаторов и направляющих для потока, и выбор схемы оказывает существенное влияние на энергопотребление вентилятора. И, наконец, система управления включает аппаратную часть (электрические цепи и датчики) и программную часть, необходимую для управления всеми аспектами функционирования системы.
Настоящее изобретение относится в частности к системе распределения воздуха испарителя для холодильной системы прицепа, функцией которого является обеспечение циркуляции воздуха через груз прицепа и в обратном направлении через змеевик испарителя, который последовательно отбирает тепло из потока воздуха и, таким образом, охлаждает груз.
Для управления потоком воздуха традиционно применяют центробежные вентиляторы, которые являются конструкцией, преобладающей в данном уровне техники. В случае системы с механическим приводом обычно применяют один большой центробежный вентилятор (хотя, также выпускаются системы, в которых используется одиночный поперечный вентилятор). В более новых системах, имеющих вентиляторы с электроприводом, также применяют центробежные вентиляторы. В этих электрических системах обычно применяют два вентилятора меньшего размера. В обоих случаях центробежные вентиляторы обычно помещают в спиральные корпуса, которые улучшают характеристики вентиляторов и в некоторых случаях обеспечивают естественный поворот потока на 90 градусов, что может оказаться полезным. Вентиляторы обычно установлены таким образом, что они обеспечивают рециркуляцию, при которой змеевик испарителя обеспечивает испарение непосредственно внутрь прицепа. Традиционные вентиляторы испарителей с ременным приводом обычно устанавливают таким образом, чтобы вал был расположен горизонтально, для упрощения механизма. Валы вентиляторов с электроприводом могут быть расположены вертикально.
Вышеупомянутые системы с центробежными вентиляторами обычно занимают непропорциональный объем в холодильной системе прицепа, в частности, из-за больших размеров их спиральных корпусов. Во многих случаях это приводит к неоптимальной координации с радиатором испарителя и избыточным потерям потока. Эти потери затем приходится компенсировать при помощи вентилятора, что приводит к избыточному энергопотреблению вентилятора. Кроме того, проблема данной компоновки может существенно осложнить проектирование системы распределения потоков воздуха конденсатора. В том смысле, что при проектировании воздушной системы конденсатора ее размещение приходится проводить в меньшем объеме и число возможных вариантов компоновки снижается.
В связи с этим существует реальная потребность в компактном, высокоэффективном варианте компоновки системы распределения потоков воздуха испарителя для холодильной системы прицепа. Заявитель разработал конфигурации, в которых применяется одиночная или сдвоенная компоновка высокоскоростных осевых вентиляторов, которая удовлетворяет данной потребности. Конструкции, следовательно, подходят для систем, в которых двигатель приводит электрический генератор, который может обеспечивать питание вентиляторов и/или компрессора. Конструкции включают как круговые, так и прямоугольные выпускные форсунки, обеспечивающие поворот потока примерно на 90 градусов. Конструкции были разработаны с использованием технологий анализа вентиляторов и направляющих потока, включающих трехмерное компьютерное моделирование гидродинамических процессов. Эффективность характеристик и компоновки также была проверена экспериментальным путем.
Раскрытие изобретения
Коротко, в соответствии с одной особенностью изобретения осевой вентилятор с вертикальным расположение оси и электрическим приводом установлен таким образом, что он всасывает поток воздуха через горизонтально установленный змеевик испарителя и направляет его вверх через форсунку, которая поворачивает поток на 90° и выпускает его в прицеп.
В соответствии с другой особенностью изобретения форма форсунки изменяется от круглого поперечного сечения к прямоугольному поперечному сечению с большим соотношением сторон (отношением ширины к высоте, большем 3) при повороте на 90°.
В соответствии с другой особенностью изобретения в системе могут использоваться два расположенных в непосредственной близости друг к другу осевых вентилятора или одиночный вентилятор/одиночная форсунка, расположенные в центре или с поперечным смещением.
В соответствии с другой особенностью изобретения вентилятор является в частности осевым лопастным вентилятором с направлением потока на выход профилем лопаток.
На чертежах, как описано далее, изображен предпочтительный вариант осуществления изобретения; однако в него могут вноситься различные модификации и выполняться изменения конструкции, не выходящие за рамки сущности и объема изобретения.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 - пространственный вид сзади холодильной системы прицепа текущего уровня техники.
Фиг.2 - другой пространственный вид данного системы текущего уровня техники.
Фиг.3 - пространственный вид сзади воздушной системы испарителя, конфигурация вентилятора и форсунок, которые соответствуют настоящему изобретению.
Фиг.4 - пространственный вид в разрезе воздушной системы испарителя с осевым вентилятором и форсункой согласно настоящему изобретению.
Фиг.5 - вид данной системы сбоку в разрезе.
Фиг.6 - изометрический контурный чертеж данной системы, соответствующей изобретению.
Фиг.7 - изометрический контурный чертеж в соответствии с другим вариантом осуществления изобретения.
Осуществление изобретения
На Фиг.1 показана соответствующая уровню техники холодильная система 11 прицепа грузового автомобиля, установленная на переднем торце прицепа 12 грузового автомобиля. Система 11 включает внешнюю часть 13 и внутреннюю часть 14. Внешняя часть 13 включает конденсатор и вентилятор, выполненные с возможностью обеспечения циркуляции через нее окружающего воздуха для конденсации хладагента системы.
Во внутренней части 14, которая расположена внутри прицепа, установлен змеевик испарителя и вентилятор или вентиляторы для перемещения потока воздуха через змеевик. Рецирукулирующий поток воздуха из прицепа благодаря этому затягивается в отверстие 16, проходит через змеевик испарителя для охлаждения и затем выпускается через верхнее отверстие 17 для циркуляции в направлении задней части прицепа 12 грузового автомобиля и охлаждения расположенного там груза.
Хотя и вентиляторы конденсатора, и вентиляторы испарителя обычно приводились через ременную передачу от двигателя системы, расположенного на нижнем участке внешней части 13, в последнее время стал применяться подход, при котором двигатель системы напрямую связан с генератором, электропитание от которого затем обеспечивает работу привода центробежных вентиляторов испарителя.
На Фиг.2 приведен пример отделения 18 испарителя из уровня техники, в котором змеевик 19 испарителя расположен, по существу, горизонтально, но предпочтительно с некоторым наклоном, как показано на чертеже, и находится напротив отверстия 21, которое связано с отверстием 16, как показано на Фиг.1. В зоне верхней части отделения 18 испарителя расположены два центробежных вентилятора 22 и 23 с электрическим приводом, имеющие соответствующие спиральные корпуса 24 и 26. За вентиляторами 22 и 23 находятся соответствующие отверстия 27 и 28, которые связаны с отверстиями 17, как показано на Фиг.1. При работе вентиляторы 22 и 23 всасывают поток воздуха через отверстие 16 и направляют его через змеевик 19 испарителя для охлаждения, после чего поток воздуха выпускается вентиляторами 22 и 23 через отверстие 17 и распространяется по прицепу 12.
Компоновка вентиляторов испарителя согласно настоящему изобретению при их установке в отделении 31 испарителя приведена на Фиг.3-6. Вместо центробежных вентиляторов, применяемых в уровне техники, используется одиночный осевой вентилятор и соответствующая форсунка.
Змеевик 32 испарителя расположен в нижней части отделения 31 испарителя и предпочтительно установлен под углом, как показано на чертеже, для увеличения эффективной площади поверхности и для слива конденсата. Входное отверстие 33 выполнено для входного потока воздуха, возвращаемого из внутреннего объема прицепа.
На несущей полке 34 установлен вентиляторно-форсуночный узел 36. В нижней части вентиляторно-форсуночного узла 36 расположены осевой вентилятор 37 и его приводной электродвигатель 38, оси которых вертикальны, при этом приводной электродвигатель 38 находится над осевым вентилятором 37. Осевой вентилятор является лопастным с направлением потока на выход профилем лопаток.
Форсунка 39, безусловно, является круглой в районе нижнего торца и окружает осевой вентилятор 37. По мере движения по ней вверх от кругового нижнего торца площадь ее поперечного сечения уменьшается, и форма ее сечения постепенно переходит от круговой к прямоугольной с большим значением соотношения сторон, при этом форсунка поворачивает на 90° в отверстие 41, выходящее назад. Отверстие 41 имеет отношение ширины к высоте большее 3 для того, чтобы поддерживать неразрывную структуру воздушного потока, поступающего через него в прицеп.
Хотя вентиляторно-форсуночный узел 36 показан расположенным в центральной части отделения 31 испарителя, следует понимать, он может быть установлен со смещением в поперечном направлении в любую сторону от средней линии, если это потребуется в конкретном варианте осуществления. Например, подобное смещенное расположение может обеспечить размещение прочих компонентов с одной или с другой стороны от него.
Как показано на Фиг.7, в альтернативном варианте осуществления изобретения имеется два вентиляторно-форсуночных блока 42 и 43, расположенных параллельно друг другу. Каждый из них функционирует так же, как и блок 36, описанный выше, при этом два блока совместно всасывают рециркулирующий поток воздуха и подают поток охлажденного воздуха в прицеп.
Хотя настоящее изобретение продемонстрировано и описано со ссылками на конкретный вариант его осуществления, показанный на чертежах, специалистам в данной области техники следует понимать, что возможно выполнение различных его модификаций или изменений, некоторые из которых обсуждались в данном документе, не выходящих за пределы сущности и объема изобретения.
1. Холодильная система прицепа, включающая змеевик испарителя, вентилятор испарителя, змеевик конденсатора, вентилятор конденсатора, расположенный в зоне змеевика конденсатора, и генератор с приводом от двигателя, электрически связанный с указанными вентиляторами, при этом вентилятор испарителя выполнен в виде, по меньшей мере, одного осевого вентилятора, всасывающего поток воздуха через змеевик испарителя и выпускающий его вертикально вверх, и содержит форсунку, расположенную ниже по потоку относительно осевого вентилятора, поворачивающую поток воздуха, по существу, на 90° относительно выпускаемого вверх потока воздуха, и имеющую поперечное сечение, изменяющееся с поворотом на 90° от входного кругового к выходному прямоугольному сечению, у которого ширина больше высоты.
2. Система по п.1, которая содержит два осевых вентилятора, расположенных в непосредственной близости друг от друга и в поперечном направлении относительно потока воздуха.
3. Система по п.1, в которой указанная ширина больше высоты более чем в 3 раза.
4. Система по п.1, которая содержит, по меньшей мере, один осевой вентилятор, расположенный со смещением в поперечном направлении относительно потока воздуха.
5. Система по п.1, в которой осевой вентилятор является лопастным с направлением потока на выход профилем лопаток.
6. Холодильная система грузового автомобиля с прицепом, включающая конденсатор, испаритель со змеевиком, компрессор и генератор с приводом от двигателя, электрически связанный с вышеперечисленными компонентами, и содержащая, по меньшей мере, один осевой вентилятор, расположенный ниже по потоку относительно змеевика испарителя, всасывающий поток воздуха через змеевик и выпускающий его, по существу, вверх, и форсунку, расположенную ниже по потоку относительно осевого вентилятора, поворачивающую поток воздуха, по существу, от направления вверх к, по существу, горизонтальному направлению и имеющую поперечное сечение, изменяющееся с поворотом на 90° от входного круглого сечения к выходному прямоугольному сечению, у которого ширина больше высоты.
7. Система по п.6, которая содержит два осевых вентилятора, расположенных в непосредственной близости друг от друга и в поперечном направлении относительно потока воздуха.
8. Система по п.6, в которой указанная ширина больше высоты более чем в 3 раза.
9. Система по п.6, которая содержит, по меньшей мере, один осевой вентилятор, расположенный со смещением в поперечном направлении относительно потока воздуха.
10. Система по п.6, в которой осевой вентилятор является лопастным с направлением потока на выход профилем лопаток.
