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Verfahren und Einrichtung zur Verhinderung der Kondensation und Diffusion von Fördermedien in das Schmieröl eines Verdichters, sowie zur Anfahrentlastung, Überdrucksicherung und Leistungsregelung, vorzugsweise bei Kälteanlagen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Verhinderung der Kondensation und Diffusion von Fördermedien in das Schmieröl eines Verdichters während Betriebspausen beliebig langer Dauer, eine Anfahrentlastung, Überdrucksicherung sowie Leistungsregelung, vorzugsweise bei
Kälteanlagen.
Bei Verdichter-Kälteanlagen hat die Verdünnung des Schmieröls durch das Fördermedium infolge ungenügender Schmierung Lagerschäden zur Folge. Bei zu hohem Flüssigkeitsstand im ölraum treten Flüssigkeitsschläge auf, die Schäden an Triebwerk und Arbeitsventilen verursachen. Das Aufschäumen des Schmieröls hat ebenfalls Flüssigkeitsschläge zur Folge sowie Lagerschäden durch Schmiermittelmangel. Bei der Bildung von ölschaum wird viel öl in die Anlagen verschleppt.
Es ist bekannt, dass Kälteverdichter durch eine ölsumpfheizung geschützt werden, die während der Betriebspausen eingeschaltet wird und eine öltemperatur erzeugt, die über der Temperatur der Umgebung liegt. Mit zunehmender Differenztemperatur der Anlage verringert sich das Lösungsvermögen Öl-Kältemittel. Nachteilig ist jedoch, dass während der Betriebspausen Energie benötigt wird. Eine Ölheizung verhindert eine Mischung des öls mit dem Kältemittel nicht, sondern verlagert nur den Sättigungspunkt.
Ferner sind Kälteanlagen mit Absaugautomatik bekannt. Bei diesen Anlagen wird auf der Saugseite des Verdichters ein Unterdruck auch während der Betriebspausen der Anlage gehalten. Löst sich Kältemittel im öl, so erhöht sich der Druck im Verdichtergehäuse, der Verdichter wird automatisch eingeschaltet und das eingedrungene Kältemittel aus dem Öl ausgedampft und zum Verflüssiger gefördert. Diese Einrichtung hat den Nachteil, dass während der Betriebspausen ständig Energie zur Verfügung stehen muss.
Weiterhin wurde bereits vorgeschlagen, in der ölwanne des Verdichters ein überlaufrohr anzuordnen, das bei Ansteigen des Flüssigkeitsspiegels Öl-Kältegemisch in einen Sammelbehälter abfliessen lässt. Bei laufendem Verdichter wird die Flüssigkeit durch den in der Saugleitung vorhandenen Differenzdruck in den Verdichter zurückgedrückt. Das Überlaufrohr verhindert lediglich einen zu hohen Flüssigkeitsstand im Verdichter. Eine ölverdünnung und die daraus entstehenden Schäden werden jedoch nicht vermieden.
Zweck der Erfindung ist es, die den genannten Einrichtungen anhaftenden Mängel weitestgehend zu beseitigen, und eine Einrichtung zu schaffen, die eine störungsfreie Arbeitsweise von Verdichter-Kälteanlagen gewährleistet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zu verhindern, dass das Schmieröl des Verdichters
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durch das Fördermedium während Betriebspausen unzulässig verdünnt wird, der Flüssigkeitsspiegel im Ölraum unzulässig ansteigt und beim Anfahren des Verdichters ein übermässiges Aufschäumen des öls eintritt, auch wenn während langer Betriebspausen keine Energie zur Verfügung steht. Ausserdem soll eine Anfahrentlastung, überdrucksicherung sowie Leistungsregelung des Verdichters gewährleistet sein.
Erfindungsgemäss wird die Aufgabe durch ein Verfahren und die dazugehörige Einrichtung derart gelöst, dass auf der Saug-und Druckseite des Verdichters Absperrventile angeordnet sind, die vom
Schmieröldruck des Verdichters gesteuert, automatisch öffnen und schliessen. Für Hilfsleistungen, wie z. B. die Rücklaufleitung vom ölabscheider, sind Nebenventile angeordnet, die dem Druckabsperrventil parallel geschaltet werden. Das Saugabsperrventil wird durch einen Hydraulikzylinder vom öldruck des Verdichters, das Druckabsperrventil und die Nebenventile vom Differenzdruck des Fördermediums zwischen Saug-und Druckseite des Verdichters geöffnet. Das Druckabsperrventil und die Nebenventile werden vom Saugabsperrventil gesteuert.
Alle Ventile werden durch Federkraft geschlossen, wodurch erreicht wird, dass diese Ventile auch bei Störungen, z. B. durch Energieausfall, schliessen. Das Druckabsperrventil ist erfindungsgemäss gleichzeitig als überdrucksicherung des Verdichters ausgebildet. Die Schliessfeder und die Ventilfläche bestimmen den überdruck im Verdichter, der unabhängig von der Steuerung das Ventil öffnet.
Gemäss der Erfindung wird ein Bypassventil, das über eine Zugstange zwangsläufig vom Kolben des Druckabsperrventiles gesteuert wird, und bei geschlossenem Druckabsperrventil geöffnet ist, als Anfahrentlastung verwendet. Eine Bypassleitung verbindet das Bypassventil mit der Saugseite des Verdichters. Eine Drosselscheibe im Druckabsperrventil verhindert einen übermässigen Rückstrom von der Druckleitung der Anlage über die Bypassleitung zur Saugseite des Verdichters während des Schaltvorganges des Druckabsperrventiles. In die Bypassleitung ist ein von dem Saugabsperrventil gesteuerter Drosselkolben eingebaut, der das öffnen und Schliessen des Druckabsperrventiles erleichtert und Druckstösse verhindert.
Wird gemäss der Erfindung in die Druckölleitung zum Saugabsperrventil eine Druckausgleichseinrichtung, z. B. ein Magnetwechselventil, angeordnet, welche die Druckbeaufschlagung des Hydraulikkolbens im Verhältnis der maximalen Leistung zur benötigten Leistung der Anlage steuert, so wird eine Leistungsregelung erreicht. Die Ventile schalten dann über die Bypassleitung den Verdichter im Wechsel von Betrieb auf Leerlauf. Es ist eine stufenlose Regelung von Null auf volle Leistung möglich.
Durch die Erfindung werden folgende besondere Vorteile erreicht. Der Verdichter wird nach dem Ausschalten gasdicht von der Anlage getrennt und somit das Eindringen des Fördermediums in das Schmieröl verhindert. Beim Anlauf kann die ölpumpe infolge kältemittelfreiem öl schnell einen öldruck aufbauen und die Lager mit Öl versorgen. Durch die Anfahrentlastung werden der Verdichter und die Lager erst nach Aufbau eines ausreichenden Schmieröldruckes voll belastet.
Die zugehörigen Zeichnungen zeigen : Fig. 1 die schematische Darstellung einer Kälteanlage, Fig. 2 die schematische Darstellung einer Kälteanlage mit Drosseleinrichtung in der Öldruckleitung, Fig. 3 die schematische Darstellung einer Kälteanlage mit Schalteinrichtung in der öldruckleitung, Fig. 4 die schematische Darstellung einer Kälteanlage mit Druckausgleichseinrichtung in der öldruckleitung, Fig. 5 das Schema der Ventile.
In einer Verdichter-Kälteanlage mit Verdichter-l-, Verdampfer-2-, Ölabscheider
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zum Verdichter--l-ist ein Nebenventil-11-eingebaut. Damit der Verdampfer --2- - in Betriebspausen nicht mit Kältemittel angefüllt werden kann, ist in die Flüssigkeitsleitung --12-- ein weiteres Nebenventil-13-eingebaut. Das Nebenventil-14-steuert beispielsweise eine nicht
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im Steuerraum-46- (Fig. 5) des Nebenventile damit das Nebenventil-14-schliesst.
Wird in die Öldruckleitung --17-- vom Verdichter --1-- zum Hydraulikkolben --39-- (Fig. 5) des Saugventiles--7-eine Drossel-18-eingebaut, wird die Leerlaufzeit des Verdichters --l-- beim Anfahren verlängert. Durch Das Rückschlagventil --19-- wird ein Rückschalten des Saugventiles--7--ohne Verzögerung bei Ausschalten der Anlage erreicht. Wird eine Entlastung von langer Dauer beim Anfahren benötigt, so wird ein Absperrventil--20--, z.
B. ein Magnetventil, das von einem Zeitrelais gesteuert wird, in der öldruckleitung --17-- angeordnet. Das Rückschlagventil --21-- sichert die Rückschaltung des Saugabsperrventiles--7-beim Ausschalten der Anlage.
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z. B.Druckabsperrventil --9-- wird die Drosselscheibe --47-- vom Förderstrom des Verdichters - an den Kolben mit Dichtring --27-- geschoben, der Förderstrom erleidet keine Drosselverluste.
Der Verflüssigerdruck füllt über die Steuerleitung --35-- den Steuerraum --46-- des Nebenventile Die Schliessfeder--31--schliesst das Nebenventile Die Nebenventile--11 ; 13 und 14--können nur in Druckleitungen eingebaut werden. Die Druckdifferenz am Ventilsitz zum Saugdruck des Verdichters-l-muss zum öffnen der Ventile ausreichen.
Wird beispielsweise die Schliessfeder-31-auf der Ventilsitzseite des Kolbens mit Dichtring --28-- eingebaut, damit das Nebenventil--11--von der Federkraft der öffnungsfeder--53-aufgedrückt wird, so kann das Nebenventil--11--auch in Saugleitungen verwendet werden. Der Differenzdruck zwischen Saugseite des Verdichters-l-und Druckseite der Anlage schliesst das Nebenventil-11-entgegen der Federkraft der Öffnungsfeder-53--. Bei Druckausgleich ist das Nebenventil-11-offen.
Werden Wechselventile als Nebenventile benötigt, so können Druckabsperrventile nach dem
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--9-- inSaugleitungen eingebaut werden. Sie arbeiten in gleicher Weise wie die vorher beschriebenen Nebenventile für Saugleitungen. Die Dichtungen-59 ; 60 ; 61 und 62-sind aus elastischem Material ausgeführt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Verhinderung der Kondensation und Diffusion von Fördermedien in das Schmieröl eines Verdichters, sowie zur Anfahrentlastung, Überdrucksicherung und Leistungsregelung,
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des Verdichters, mittels eines Saugabsperrventiles (7) sowie eines von diesem Ventil gesteuerten und durch den Differenzdruck zwischen Saug-und Druckseite des Verdichters betätigtem Druckabsperrventiles (9) und wahlweise angeordneter Nebenventile (11 ; 13 ; 14) derart selbsttätig gesteuert wird, dass bei Stillstand des Verdichters das Eindringen des Fördermediums in den Verdichter verhindert wird und bei Betrieb der Anlage der normale Kreislauf des Fördermediums erreicht und gleichzeitig eine Anfahrentlastung, Überdrucksicherung sowie Leistungsregelung des Verdichters bewirkt wird.
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