Устройство термостабилизации изотермического контейнера

Устройство термостабилизации изотермического контейнера

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Настоящее изобретение относится к способам термостабилизации изотермических контейнеров для транспортирования специальных грузов, например космических аппаратов, в заданных условиях температурно-влажностного режима.

Известен рефрижераторный вагон, состоящий из помещения с холодильными установками, приточно-вытяжной вентиляцией, электронагревательными установками (Кржимовский В.Е., Скрипкин В.В., Филюхин Г.И. Рефрижераторные секции отечественной постройки. -М.; Транспорт; 1983, с.5-12).

Известен изотермический контейнер (а.с. SU №1255521, МПК B65D 81/02), состоящий из корпуса несущей конструкции и теплоизоляции. Верхняя и нижняя части корпуса (потолок и пол) выполнены с обшивкой, расположенной снаружи теплоизоляции и образующей с последней воздушную полость. Воздушные полости улучшают теплоизоляцию пола и потолка контейнера, однако, боковые стенки лишены этого. Для поддержания заданного температурного режима контейнер снабжен устройствами обогрева и кондиционирования.

Недостатком этого устройства является нестабильность температуры внутри контейнера в зависимости от перепада температур вне его.

Наиболее близким по технической сути к предлагаемому способу термостабилизации изотермического контейнера и устройству для его осуществления является изотермический контейнер для транспортирования специальных грузов (патент №2263619, МПК B65D 88/74, 2005 г.), который был выбран в качестве прототипа. Изотермический контейнер содержит герметичный теплоизолированный корпус, внутри которого расположен испарительно-нагревательный блок кондиционера с вентилятором в автономном корпусе с раструбом в верхней части и открытой донной частью, связанной с воздуховодом, ограниченным сплошной горизонтальной стенкой и перфорированной торцевой стенкой, расположенной с противоположной стороны от испарительно-нагревательного блока кондиционера. Раструб автономного корпуса направлен на торцевую профилированную стенку, у которой расположен испарительно-нагревательный блок. Профиль выполнен ребристым. Направление ребер обеспечивает отражение воздушного потока в направлении транспортируемого изделия.

Термостабилизация изотермического контейнера осуществляется следующим способом: подогретый (охлажденный) воздух в испарительно-нагревательном блоке при помощи вентилятора через раструб подают на профилированную стенку контейнера, отражаясь от которой воздушный поток, проходя через весь контейнер, обдувает изделие, а далее через перфорированную стенку и систему воздуховодов снова поступает к испарительно-нагревательному блоку.

Недостатком данного способа термостабилизации изотермического контейнера является неоднородность температурного поля во внутреннем объеме контейнера, являющаяся следствием наличия застойных воздушных зон около перфорированной стенки контейнера и влекущая за собой возможность выхода за пределы заданного температурного диапазона, необходимого для сохранения параметров изделия и, как следствие, повреждение его функционально важных элементов. Образование застойных воздушных зон связано с принципом организации системы воздуховодов, при которой поток воздуха поступает в воздуховоды, проходя не через все отверстия перфорированной стенки, а только те, которые находятся в непосредственной близости к примыкающим воздуховодам, т.е. по пути наименьшего сопротивления.

Недостатками конструкции прототипа являются:

1) отсутствие элементов конструкции, исключающих влияние естественной конвекции на равномерное распределение температуры во внутреннем объеме контейнера. Следствием этого является разная эффективность работы устройства в режимах нагрева и охлаждения воздуха в контейнере;

2) ограничение возможности использования его для транспортирования изделий с большими габаритными размерами из-за наличия у контейнера системы воздуховодов, значительно уменьшающих зону полезного груза в контейнере. Этот недостаток является существенным вследствие жесткого ограничения габаритов грузов, транспортируемых по железной дороге (требования «Инструкции по перевозке негабаритных и тяжеловесных грузов на железных дорогах государств-участников СНГ, Латвийской республики, Литовской республики, Эстонской республики» от 19.10.2001 г.) и авиатранспортом (из-за ограничения габаритов грузового отсека). Кроме того, система воздуховодов, профилированная и перфорированная стенки в значительной степени усложняют конструкцию контейнера;

3) повышенные энергозатраты за счет прохождения воздуха по системе воздуховодов к открытой донной части корпуса кондиционера.

Целью настоящего изобретения является исключение указанных недостатков.

Эта цель достигается за счет того, что:

1) воздух подают в пространство между боковой стенкой контейнера и изделием, направляя воздушный поток по периметру контейнера вдоль его боковых стенок по замкнутому кругу;

2) автономный корпус испарительно-нагревательного блока с вентилятором снабжен входным и выходным раструбами, направленными горизонтально вдоль боковых стенок контейнера в разные стороны;

3) выходной раструб снабжен поворотным устройством, меняющим угол его наклона в вертикальной плоскости, задавая требуемое направление воздушному потоку.

Суть изобретения поясняется чертежами. На фиг.1 изображен вид контейнера сверху на фиг.2 - вид по стрелке А.

Контейнер состоит из теплоизолированного корпуса 1, внутри которого в автономном корпусе 2 расположены испарительно-нагревательный блок кондиционера, состоящий из холодильника 3 и нагревателя 4, и вентилятор 5. Холодильник связан с компрессором 6, установленным снаружи контейнера. Со стороны входа и выхода испарительно-нагревательного блока автономный корпус 2 снабжен выходным раструбом 7 и входным раструбом 8, направленными горизонтально вдоль боковых стенок контейнера. Выходной раструб 7 снабжен поворотным устройством 9, меняющим угол его наклона в вертикальной плоскости.

Термостабилизация изотермического контейнера осуществляется следующим способом. С помощью испарительно-нагревательного блока кондиционера воздух внутри контейнера в зависимости от температуры воздуха окружающей среды нагревают или охлаждают и при помощи вентилятора через выходной раструб 7 подают в пространство между боковой стенкой контейнера и изделием, направляя при этом воздушный поток по естественному воздуховоду, ограниченному боковыми стенками контейнера и транспортируемым изделием. Изделие в данном случае выполняет функцию «перегородки» между областью высокого и низкого давления, создаваемых вентилятором. Воздух, проходя от выходного раструба 7 (области высокого давления) по периметру контейнера вдоль его боковых стенок и обдувая транспортируемое изделие, поступает во входной раструб 8 (области низкого давления), при этом исключается возможность образования застойных воздушных зон во всем объеме контейнера.

При увеличении разницы температуры воздуха окружающей среды и заданной температуры внутри контейнера увеличивается температурный градиент воздуха по периметру контейнера от выходного до входного раструбов и, как следствие, увеличивается отрицательное влияние естественной конвекции на поддержание температуры в заданном диапазоне и равномерность ее распределения. Исключение такого влияния осуществляется изменением направления воздушного потока путем изменения угла наклона в вертикальной плоскости выходного раструба поворотным устройством 9. В случае, если температура воздуха окружающей среды ниже или выше заданной температуры внутри контейнера, изменяют угол наклона выходного раструба, поворачивая его по стрелке, показанной на фиг.2, в направлении (-) или (+) соответственно, тем самым, компенсируя влияние естественной конвекции.

Предложенный способ термостабилизации изотермического контейнера и устройство для его осуществления обеспечивают однородность температурного поля во внутреннем объеме контейнера, уменьшают влияние естественной конвекции на равномерное распределение температуры и, тем самым, обеспечивают надежное сохранение технических характеристик транспортируемого изделия, а также позволяют значительно упростить конструкцию контейнера, увеличить зону размещения полезного груза и снизить энергозатраты.

Из известных авторам источников информации заявителю не известны контейнеры с совокупностью отличительных признаков заявляемого объекта.

Проведенные эксперименты на опытном образце контейнера, изготовленного на предприятии, подтвердили правильность изложенного в описании решения.

Устройство термостабилизации изотермического контейнера, осуществляющее обдув изделия в контейнере подогретым или охлажденным воздухом, содержащее кондиционер, испарительно-нагревательный блок которого вместе с вентилятором расположен в автономном корпусе внутри герметичного теплоизолированного корпуса контейнера, при этом воздух подают вентилятором в пространство между боковой стенкой контейнера и изделием, направляя воздушный поток по периметру контейнера вдоль его боковых стенок по замкнутому кругу, отличающееся тем, что автономный корпус снабжен входным и выходным раструбами, направленными горизонтально вдоль боковых стенок контейнера в разные стороны, причем выходной раструб снабжен поворотным устройством, меняющим угол его наклона в вертикальной плоскости, задавая требуемое направление воздушному потоку.