Бытовые холодильники

Выполнить очистку поверхности  от этой пыли в существующих холодильниках  чрезвычайно затруднительно из-за огромного  количества проволочек и малого зазора между ними.

В конденсаторе по изобретению  указанная пыль оседает только на одну (верхнюю) поверхность каждой полоски, а довольно большое расстояние между  полосками позволяет легко простой  тряпочкой либо щеткой, либо кисточкой  удалять эту пыль с ровной поверхности. После удаления пыли конденсатор  восстанавливает свои тепло - физические характеристики.

      Вывод: Необходимо  учитывать, что данные патентные  анализы необходимы для дальнейшего  развития области холодопроизводства  в быту и уделить этому решению  внимание.

 

5. Анализ конструктивного  решения

Основными структурными блоками  холодильников (рис. 1)[6] и морозильников являются теплоизолированный шкаф и холодильный агрегат

(машина). Шкаф состоит  из наружного 7 и внутреннего  корпусов, разделенных теплоизоляционным  слоем 9. Наружный корпус является  несущим и представляет собой сварную конструкцию из низкоуглеродистого стального листа толщиной 0,6-1,0 мм. Снаружи корпус шкафа покрыт синтетической эмалью. Внутренний корпус образует холодильную камеру 2. Он может быть металлический (сталь, алюминий) или пластмассовый (ударопрочный полистирол). Внутренняя поверхность холодильной камеры, выполненная из низкоуглеродистой стали, покрыта синтетической эмалью[6].

Низкотемпературные камеры многокамерных холодильников и  камеры морозильников  выполняют  из  сплава  алюминия  или  коррозионно-стойкой  стали. Металлические камеры более  долговечны и гигиеничны, но увеличивают  массу холодильника и морозильника. Пластмассовые камеры более технологичны в изготовлении и сборке, имеют меньшую теплопроводность и массу. Однако они быстрее теряют товарный вид, менее прочны и долговечны по сравнению с металлическими. Шкаф закрывается дверью 8, которая удерживается в закрытом положении при помощи затвора. Герметичность соединения корпуса шкафа с дверью обеспечивается уплотнителем 6, закрепленным на внутренней панели двери. В верхней зоне холодильной камеры размещается испаритель 14. Внутренний объем испарителя образует низкотемпературное отделение 5. Под испарителем находится поддон 4, имеющий окна для циркуляции воздуха. Нижняя часть наружного корпуса обычно отводится для размещения компрессора 11 или части аппаратов абсорбционной машины. Для размещения аппаратов также используется задняя поверхность холодильного шкафа; на рис.3. на ней находится конденсатор 10.

 

Рис.2. Устройство бытового холодильника:

1 — сосуд для хранения  продуктов; 2 — холодильная камера; 3 — полка; 4 — поддон; 5 — низкотемпературное  отделение; 6 — уплотнитель; 7 — наружный  корпус; 8 — дверь; 9 — теплоизоляция; 10 — конденсатор; 11 — герметичный  компрессор; 12 — регулятор температуры; /3 — ручка; 14 — испаритель.

Холодильная камера закрывается дверью 8 с ручкой 13; плотность прилегания двери обеспечивается резиновой окантовкой, которая при закрывании двери прижимается к передней плоскости шкафа. Внутри камеры находится регулятор температуры 12.

Корпус является несущей  конструкцией, поэтому должен быть достаточно жестким. Его изготовляют из листовой стали толщиной 0,6...1,0 мм. Герметичность наружного шкафа обеспечивается пастой ПВ-3 на основе

хлорвиниловой смолы. Поверхность  шкафа фосфотируют, затем грунтуют и дважды покрывают белой эмалью ПЛ-12-01, ЭП-148, МЛ-242, МЛ-283 или др. Выполняют  это с помощью краскопультов  или в электростатическом поле.

В последнее время для изготовления корпусов холодильников все чаще применяют ударопрочные пластики. Благодаря этому сокращается расход металла и уменьшается масса холодильного прибора.

Внутренние шкафы холодильников, или как их еще называют, холодильные (морозильные) камеры изготовляют из стального листа толщиной 0,7...0,9 мм методом штамповки и сварки и эмалируют горячим способом силикатно-титановой эмалью.

Пластмассовые камеры изготовляют  из АБС-пластика или ударопрочного  полистирола методом вакуум-формирования. АБС-пластик (акрилбутадиеновый стирол) обладает высокими механическими свойствами и стойкостью по отношению к хладону (фреону).

Камеры у морозильников  и камеры низкотемпературных отделений  холодильников металлические —  из алюминия или нержавеющей стали. Стальные камеры более долговечны, гигиеничны, но они увеличивают массу  холодильника.

К преимуществам пластмассовых  камер относятся технологичность  изготовления, малый коэффициент  теплопроводности, меньшая масса. Однако такие камеры быстрее стареют, со временем теряют товарный вид, менее  долговечны и менее прочны по сравнению  с металлическими.

Двери изготовляют из стального  листа толщиной 0,8 мм методом штамповки  и сварки. В некоторых моделях  холодильников двери изготовлены  из ударопрочного полистирола.

Дверь холодильника состоит  из наружной и внутренней панелей, теплоизоляции  между ними и уплотнителя. В большинстве  моделей холодильников предусмотрена возможность перенавески двери, т. е. открывание двери слева направо и справа налево.

Дверь холодильника должна плотно прилегать к дверному проему, иначе теплый воздух будет проникать  в камеру. Для обеспечения герметичности  внутреннюю сторону двери по всему  периметру 

окантовывают магнитным уплотнителем разного профиля.

Магнитные затворы представляют собой эластичную магнитную вставку, помещенную в уплотнительный профиль. При закреплении двери она плотно притягивается к металлическому корпусу. Изготовленные ленты эластичного магнита намагничивают в магнитном поле.

Теплоизоляцию применяют для защиты холодильной камеры от проникновения тепла окружающей среды и прокладывают по стенкам, верху и дну холодильного шкафа и холодильной камеры, а также под внутренней панелью двери. От теплоизоляционных материалов требуется, чтобы они обладали низким коэффициентом теплопроводности, небольшой объемной массой, малой гигроскопичностью, влагостойкостью, были огнестойкими, долговечными, дешевыми, биостойкими, не издавали запаха, а также были механически прочными. Для теплоизоляции шкафа и двери холодильников применяют штапельное стекловолокно МТ-35, МТХ-5, МТХ-8, минеральный войлок, пенополистирол ПСВ и ПСВ-С и пенополиуретан ППУ-309М.

Минеральный войлок изготовляют  из минеральной ваты путем обработки  ее растворами синтетических смол. Исходным сырьем для получения минеральной  ваты служат минеральные породы (доломит, доломитоглинистый мергель), а также металлургические шлаки.

Стеклянный войлок — разновидность искусственного минерального войлока. Он состоит из тонких (толщина 10... 12 мкм) коротких стеклянных нитей, связанных синтетическими смола¬ми. Теплоизоляция из стеклянного войлока и супертонкого волокна биостойка, не имеет запаха, обладает водоотталкивающим свойством, удобно укладывается и поэтому часто применяется.

Пенополистирол — синтетический теплоизоляционный материал. Он представляет собой легкую твердую пористую газонаполненную пластмассу с равномерно распределенными замкнутыми порами. Теплоизоляцию из пенополистирола получают вспениванием жидкого полистирола непосредственно в простенках холодильной камеры и корпуса шкафа холодильника.

Пенополиуретан — пенопласты мелкопористой жесткой структуры,

полученные путем вспучивания  полиуретановых смол с применением  соответствующих катализаторов и эмульгаторов. Для повышения теплозащитных свойств в качестве вспучивающего газа применяют хладон-11 и др. Процесс пенообразования и затвердевания пены происходит в течение 10... 15 мин при температуре до 5°С.

Пенополиуретан обладает малой объемной массой, низким коэффициентом  теплопроводности, влагостоек. Его  можно вспенивать непосредственно  в холодильном шкафу. При этом он равномерно и без воздушных  полостей заполняет все пространство в простенках, хорошо склеивается  со стенками, повышая прочность шкафа.

В зависимости от качества теплоизоляционных материалов толщина  изоляции в стенках шкафа холодильника может быть от 30 до 70 мм, в двери  — от 35 до 50 мм. Замена теплоизоляции  из стекловолокна изоляцией из пенополиуретана  позволяет при одних и тех  же габаритах корпуса увеличить  объем холодильника на 25%.

К электрическому оборудованию бытовых холодильников относятся  следующие приборы:

- электрические нагреватели: для предохранения дверного проёма низкотемпературной (морозильной) камеры от выпадения конденсата (запотевания) на стенках; для обогрева испарителя при полуавтоматическом и автоматическом удалении снежного покрова;

- электродвигатель компрессора;

- проходные герметичные контакты для соединения обмоток электродвигателя с внешней электропроводкой холодильника через стенку кожуха мотор-компрессора;

- осветительная аппаратура, предназначенная для освещения холодильной камеры;

- вентиляторы: для обдува конденсатора холодильного агрегата

 воздухом (при использовании в холодильниках конденсаторов с принудительным охлаждением) и для принудительной циркуляции воздуха в камерах холодильников.

К приборам автоматики бытовых холодильников относятся:

- датчики-реле температуры (терморегуляторы) для поддержания заданной температуры в холодильной или низкотемпературной камере бытовых холодильников;

- пусковое реле для автоматического включения пусковой обмотки электродвигателя при запуске;

- защитное реле для предохранения обмоток электродвигателя от

 токов перегрузки;

- приборы автоматики для удаления снежного покрова со

стенок испарителя.

Электродвигатели для привода герметичных компрессоров и работы в среде хладагента и масла применяются однофазные асинхронные встраиваемые электродвигатели с короткозамкнутым ротором, без подшипниковых щитов и вала. Они выпускаются на номинальное напряжение 127 или 220 В (допустимое отклонение напряжения от -15 до +10%) мощностью 60, 90, 120 Вт. Частота вращения 1500 и 3000 мин -1.

Электродвигатели предназначены для работы в среде хладагента — хладона (фреона)-12 или хладона (фреона)-22 — и рефрижераторного масла. В бытовых холодильниках применяются следующие электродвигатели: ЭД, ЭД-21, ЭД-23, ЭДП-24, ЭДП-125, ДМХ-2-120, ДХМ-5 и др., а также электродвигатели, работающие в среде озонобезопасного хладагента.

Коэффициент полезного действия электродвигателя при номинальной  мощности [6]:

60 Вт — 0,6 (частота вращения 3000 и 1500 мин -1);

90 Вт — 0,67 (частота вращения 3000 мин -1) и 0,62 (частота вращения 1500 мин -1);

120 Вт — 0,68 (частота  вращения 3000 мин -1) и 0,64 (частота вращения 1500 мин -1).

Для пуска электродвигателей и защиты их в аварийных режимах предусматривается применение пускозащитной аппаратуры.

Электродвигатель холодильника в нормальных условиях работает циклично, т. е. через определенные промежутки времени включается и выключается. Отношение части цикла, в продолжение которой электродвигатель работает, к общей продолжительности цикла называют коэффициентом рабочего времени. Чем он больше (при постоянной температуре в помещении), тем ниже температура в холодильной камере и тем больше будет среднечасовой расход электроэнергии. Определенную цикличность в работе холодильника (коэффициент рабочего времени) обеспечивает датчик-реле температуры — прибор, с помощью которого регулируется температура в шкафу холодильника.

Озонобезопасные хладагенты. На Международном совещании в Копенгагене (ноябрь 1992 г.) было принято решение о прекращении производства с 1 января 1996 года озоноопасных хладагентов R11, R12 и R502.

В переходный период допускалось  применение хладагента R134a (C2H2F4), который  не воспламеняется во всем диапазоне  температур эксплуатации.

Хладагент R134a имеет эксплуатационные характеристики, близкие к R12. Его рекомендовалось применять в бытовых холодильниках и он может быть использован при переводе холодильных систем бытовых холодильников с R12 на R134a.

Холодильный агрегат бытового холодильника состоит из мотор-компрессора, испарителя, конденсатора, системы  трубопроводов и фильтра-

осушителя.

В наиболее распространенных бытовых холодильниках компрессор

 установлен внизу,  под шкафом, конденсатор — на  задней стенке, а испаритель образует  небольшое морозильное отделение  в верхней части камеры. Иногда  применяется иная компоновка: компрессор  устанавливают на шкафу, горизонтальный  и частично наклонный конденсатор  — над ним, а испаритель, как  и в предыдущем случае, — в  верхней части камеры, т. е. под компрессором (рис. 3).

В напольных холодильниках  различают три типа агрегатов: агрегаты с испарителем, который устанавливают через люк задней стенки шкафа; агрегаты с испарителем, который монтируют через дверной проем; несъемные холодильные агрегаты, установленные в шкаф и залитые пенополиуретаном.

Компрессоры по конструкции подразделяют на исполнения:

ХКВ — с кривошипно-кулисным механизмом;

ХШВ — с шатунным механизмом.

Компрессоры выпускаются без устройства дополнительного охлаждения и с ним (М).

Пример условного обозначения  компрессора хладонового,

 герметичного, кулисного,  с вертикальной осью вращения, описанного объема 5 см3/1 ход, для  сети с напряжением 220 В и  частотой 50 Гц, без устройства дополнительного охлаждения, климатического исполнения УХЛ:

ХКВ 5—1 ГОСТ 17008—85.

Примечания: 1. Описанный объем — объем, который вытесняется поршнем за единицу времени или за один ход при номинальной частоте вращения.

2. УХЛ — для условий  эксплуатации в районе с тропическим климатом.

 

Рис.3. Компоновка холодильных агрегатов бытовых холодильников с нижним (а) и верхним (б) расположением компрессора.

 

6. Разработка конструкции

холодильник – морозильник двухкамерный, с нижним расположением морозильной камеры МК

В холодильнике – морозильнике применен один агрегат с электромагнитным клапаном. Агрегат ХК (холодильная  камера) и МК (морозильная камера) состоит из прокатно-сварного блока  испарителей, компрессора, фильтра-осушителя, электромагнитного клапана и  соединительных патрубок.