AT396834B - Refrigerating machine - Google Patents

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AT396834B AT0090092A AT90092A AT396834B AT 396834 B AT396834 B AT 396834B AT 0090092 A AT0090092 A AT 0090092A AT 90092 A AT90092 A AT 90092A AT 396834 B AT396834 B AT 396834B
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    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B41/00—Fluid-circulation arrangements
    • F25B41/20—Disposition of valves, e.g. of on-off valves or flow control valves

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Abstract

A refrigerating machine has a refrigerant circuit which includes a compressor 1, a condenser 2 in series therewith, an expansion valve 3 in series therewith, and an evaporator 4 in series therewith whose outlet is connected to the inlet of the compressor 1. The outlet of the compressor 1 is connected via a solenoid valve 5 and a bypass line 6 to an inlet manifold 41 of the evaporator 4. The inlet manifold 41 is connected to batteries (coils) 42 of the evaporator 4. Inserted between the expansion valve 3 and the evaporator 4 is a refrigerant distributor whose capillary tubes 43 are guided, approximately transverse to the longitudinal axis of the inlet manifold 41, through the inlet manifold 41, and in each case project into one of the batteries 42 of the evaporator 4. <IMAGE>

Description

AT396834BAT396834B

Die Eifindung betrifft eine Kältemaschine für eine Klimaanlage mit einem Kältemittelkreislauf, welcher einen Kompressor, in Serie dazu einen Kondensator, in Serie dazu ein Expansionsventil und in Serie dazu einen Verdampfer enthält, dessen Ausgang mit dem Eingang des Kompressors verbunden ist, wobei der Ausgang des Kompressors über ein Magnetventil und eine Bypaß-Leitung mit dem Eingang des Verdampfers verbunden ist.The invention relates to a refrigeration machine for an air conditioning system with a refrigerant circuit, which contains a compressor, a condenser in series, an expansion valve in series and an evaporator in series, the output of which is connected to the input of the compressor, the output of the compressor is connected to the inlet of the evaporator via a solenoid valve and a bypass line.

Derartige Kältemaschinen werden beispielsweise bei Klimaanlagen eingesetzt Ans iegelungstechnischen Gründen ist es dabei besonders im Übergangsbetrieb, d. h. bei mittleren Außentemperaturen, notwendig, die Kälteleistung der Kältemaschine vorübergehend auf Null reduzieren zu können, ohne daß der Kompressor abgeschaltet wird. Die Abschaltung des Kompressors würde dessen Lebensdauer deutlich reduzieren. Darüber hinaus benötigt der Kompressor nach dem Stillstand eine gewisse Anlaufzeit, so daß die Klimaanlage nach einem Stillstand nicht sofort einsetzbar istSuch chillers are used, for example, in air conditioning systems. For reasons of sealing technology, it is particularly in transitional operation, ie. H. at medium outside temperatures, it is necessary to be able to temporarily reduce the cooling capacity of the refrigeration machine to zero without switching off the compressor. Switching off the compressor would significantly reduce its service life. In addition, the compressor requires a certain start-up time after standstill, so that the air conditioning system cannot be used immediately after a standstill

Zur Reduktion der Kälteleistung ist es nun bekannt, den Kompressor im Leerlauf laufen zu lassen. Dabei wird am Eingang des Verdampfers ein Ventil geschlossen, so daß die Kälteleistung am Verdampfer gleich Null ist Damit der Kompressor nun weiterbetrieben weiden kann, wird eine Kuizschlußleitung zwischen dem Ausgang und dem Eingang des Kompressors geöffnet. Zur Vermeidung eines Überhitzens des Kompressors wird dabei mittels eines Nacheinspritzventües flüssiges, d. h. kaltes Kältemittel in diesen Kuizschlußkreis eingespritzt, welches durch seine Verdampfungswärme den Kompressor kühlt. Aus Sicherheitsgründen muß in den Kuizschlußkieislauf weiterhin ein Flüssigkeitsabscheider eingebaut sein, um sicherzustellen, daß nur gasförmiges Kältemittel in den Kompressor gelangt.To reduce the cooling capacity, it is now known to let the compressor run at idle. A valve is closed at the inlet of the evaporator so that the cooling capacity at the evaporator is zero. So that the compressor can continue to operate, a Kui connection line between the outlet and the inlet of the compressor is opened. To avoid overheating of the compressor, liquid, ie. H. cold refrigerant injected into this Kui circuit, which cools the compressor through its heat of vaporization. For safety reasons, a liquid separator must also be installed in the Kuizschlusskieislauf to ensure that only gaseous refrigerant gets into the compressor.

Weitere Ausführungsformen einer Kältemaschine mit einem Kurzschlußkreislauf werden in den US-PS 4,785,640, US-PS 5,099,655, der EP-Al 411172 und in der DD-PS 288 207 beschrieben. Bei diesen Ausführungsformen wird der Kurzschlußkreislauf durch eine ventilbetätigte Bypaß-Leitung gebildet, welche den Ausgang des Kompressors mit dem Eingang des Verdampfers verbindetFurther embodiments of a refrigerator with a short circuit are described in US Pat. No. 4,785,640, US Pat. No. 5,099,655, EP-Al 411172 and DD-PS 288 207. In these embodiments, the short circuit is formed by a valve actuated bypass line which connects the output of the compressor to the input of the evaporator

Bei solchen Kältemaschinen entfallen die bei der eingangs genannten Lösung notwendigen Flüssigkeitsabscheider und das Nacheinspritzventil. Dadurch ist die Anlage kostengünstiger und vor allem kompakter herstellbar. Dies ist vor allem beim Einsatz in bewegten Fahrzeugen wie beispielsweise Lokomotiven oder Omnibussen ein wesentlicher Vorteil.In such refrigeration machines, the liquid separator and post-injection valve required in the solution mentioned at the beginning are eliminated. As a result, the system can be manufactured more cost-effectively and, above all, more compactly. This is a major advantage especially when used in moving vehicles such as locomotives or buses.

Ein bisher ungelöstes Problem entsteht bei der Dimensionierung der Einmündung der Kältemittelleitung in den Kältemittelkreislauf bzw. in den Verdampfer, da im Normalbetrieb der Kältemaschine flüssiges Kältemittel und im Kurzschlußbetrieb der Kältemaschine gasförmiges Kältemittel an den Verdampfer heiangebracht wird. Bekannte Einmündungen in den Verdampfer sind beispielsweise in der US-PS 4,114,397, der US-PS 4,149,390 und der DE-OS 3 413 931 dargestellt. Weiters ist aus der EP-A2132 620 bekannt, daß das Kältemittel dem Verdampfer über ein Verwirbelungselement und einen Kältemittelverteiler zugeführt wird.A hitherto unsolved problem arises in the dimensioning of the confluence of the refrigerant line in the refrigerant circuit or in the evaporator, since liquid refrigerant is brought to the evaporator in normal operation of the refrigerator and gaseous refrigerant in short-circuit operation of the refrigerator. Known openings in the evaporator are shown, for example, in US Pat. No. 4,114,397, US Pat. No. 4,149,390 and DE-OS 3,413,931. It is also known from EP-A2132 620 that the refrigerant is supplied to the evaporator via a swirling element and a refrigerant distributor.

Der Nachteil aller oben angeführten Vorrichtungen ist, daß die Einmündung in den Verdampfer entweder nur für ein flüssiges oder nur für ein gasförmiges Kältemittel dimensioniert werden kann, so daß die in den Verdampfer einströmende Kältemittelmenge entweder im Kurzschlußbetrieb zu gering ist oder im Normalbetrieb zu groß istThe disadvantage of all the devices mentioned above is that the opening into the evaporator can be dimensioned either only for a liquid or only for a gaseous refrigerant, so that the amount of refrigerant flowing into the evaporator is either too small in short-circuit operation or too large in normal operation

Aufgabe der Erfindung ist es, eine einfache und dimensionierbare Art eines solchen Kuizschlußkieislaufs zu schaffen.The object of the invention is to provide a simple and dimensionable type of such Kuizschlusskieislaufs.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Bypaß-Leitung in ein Eingangssammelrohr mündet, das quer zur Längsachse mit Rohrschlangen des Verdampfers verbunden ist, und daß die Kapillarrohre eines zwischen dem Expansionsventil und dem Verdampfer eingefugten Kältemittelverteilers quer zur Längsachse des Eingangssammelrohres durch dieses hindurchgeführt sind und in je eine da Rohrschlangen des Verdampfers hineinragen.This object is achieved in that the bypass line opens into an inlet manifold, which is connected transversely to the longitudinal axis with coils of the evaporator, and that the capillary tubes of a refrigerant distributor inserted between the expansion valve and the evaporator are passed through the transversely to the longitudinal axis of the inlet manifold and protrude into the coils of the evaporator.

Vorteilhaft ist eine Ausgestaltung der Erfindung, bei welcher in die Bypaß-Leitung ein durchgesteuerter Durchflußlegier eingefugt ist Hiedurch kann eine genaue Abstimmung der Anlage erfolgen und die an sich schwierige Dimensionierung des Verdampfras wird erleichtertAn embodiment of the invention is advantageous in which a controlled flow alloy is inserted into the bypass line. This allows the system to be precisely tuned and the dimensioning of the evaporative grass, which is difficult per se, to be facilitated

Die Erfindung wird an Hand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung näher erläutert In dieser zeigen Fig. 1 eine beispielhafte Kältemaschine in einem Diagramm und Fig. 2 einen Detailausschnitt des Verdampfers nach Kg. 1.The invention is explained in more detail using an exemplary embodiment in the drawing, in which FIG. 1 shows an exemplary refrigeration machine in a diagram and FIG. 2 shows a detailed section of the evaporator according to Kg. 1.

Die Kältemaschine nach Hg. 1 umfaßt an für die Funktion unumgänglichen Bestandteilen einen Kompressor (1), einen Kondensator (2), ein Expansionsvraitil (3) und einen Verdampfer (4). Diese Komponenten sind zu einem Kältemittelkreislauf zusammengeschlossen. Die Funktion dieses Kreislaufes ist im wesentlichen wie folgt:The refrigerator according to Hg. 1 comprises a compressor (1), a condenser (2), an expansion valve (3) and an evaporator (4) on components that are essential for the function. These components are combined in a refrigerant circuit. The function of this cycle is essentially as follows:

Am Eingang des Kompressors (1) liegt das Kältemittel gasförmig bei geringem Druck vor. Der Kompressor (I) verdichtet das Gas, dieses wird dann im Kondensator (2) verflüssigt (abgekühlt) und dann dem Expansionsventil zugeführt, welches das Gas an den Verdampfer (4) weiterleitet Im Verdampfer wird das flüssige Kältemittel wieder in einen gasförmigen Zustand übergeführt und dem Kompressor zugeführt Der Kreislauf ist geschlossen. Während des Kondensationsprozesses im Kondensator (2) wird Wärme an die Umgebung abgegeben. Diese Wärmeabgabe wird durch den Kondensatorlüfter (10) unterstützt Während des Verdampfungsprozesses im Verdampfer (4) wird Wärme aus der Umgebung aufgenommen. Dieser Vorgang wird durch den Klimalüfter (II) unterstützt Der Verdampfer (4) befindet sich im Inneren des zu kühlenden Raumes, der Kondensator (2) -2-At the inlet of the compressor (1), the refrigerant is in gaseous form at low pressure. The compressor (I) compresses the gas, which is then liquefied (cooled) in the condenser (2) and then fed to the expansion valve, which forwards the gas to the evaporator (4). The liquid refrigerant is converted back to a gaseous state in the evaporator and fed to the compressor The circuit is closed. Heat is released to the environment during the condensation process in the condenser (2). This heat emission is supported by the condenser fan (10). During the evaporation process in the evaporator (4), heat is absorbed from the environment. This process is supported by the air conditioning fan (II). The evaporator (4) is inside the room to be cooled, the condenser (2) -2-

Claims (2)

AT396834B außerhalb. Wärme wird somit aus dem Inneren des zu kühlenden Raumes über den Kältemittelkreislauf an die Umgebung abgegeben. Dies ist die grundsätzliche Wirkungsweise aller Kältemaschinen. Die Steuerung des Verdampfungsprozesses erfolgt durch das Expansionsventil (3). Dieses benötigt als Eingangsparameter die Temperatur und den Druck des Kältemittels am Ausgang des Verdampfers (4). Diese Parameter werden mittels Temperaturfühler (13) und Druckfühler (14) gemessen und an das Expansionsventil weitergeleitet. Um die Temperatur im Inneren des Raumes regeln zu können, ist es nun notwendig, daß der Verdampfer (4) zumindest kurzzeitig keine Wärme aufnimmt. Dabei soll aber der Kompressor (1) nicht abgeschaltet werden, da ein Abschalten die Lebensdauer des Kompressors verringern würde und eine langwierige Hochlaufzeit bedingt Während der Zeit da kein Wärmeaustausch erfolgen soll, wird daher der Kompressor (1) gewissermaßen im Leerlauf betrieben. Dies geschieht derart, daß am Ausgang des Kompressors eine Bypaß-Leitung (6) mittels eines Magnetventils (5) geöffnet wird, welche das Heißgas an den Eingang des Verdampfers (4) zurückführt Die Menge des rückgeführten Heißgases ist durch die Dimensionierung der Bypaß-Leitung (6) und des Verdampfereinganges bestimmt. Zusätzlich ist ein druckgesteuerter Durchflußmengenregler (7) angebracht mit dem die Menge des zurückgeführten heißen Kältemittels eingestellt werden kann. Durch diese Rückführung wird die Temperatur des Verdampfers (4) auf Raumtemperatur gebracht und der Verdampfer nimmt somit keine Wärme auf. Die Kältemaschine ist mit den genannten Komponenten grundsätzlich funktionsfähig. Üblicherweise werden jedoch noch zusätzliche Komponenten eingefügt welche die Wirkungsweise der Kältemaschine verbessern. Diese zusätzlichen Komponenten sind im beispielhaften Fall Kompensatoren (12) am Ein- und Ausgang des Kompressors (1), die eine Übertragung der im Betrieb auftretenden Schwingungen des Kompressors auf die Kältemittelrohrleitungen verhindern. Zweckmäßig sind auch ein Sammler (15) im Anschluß an den Kondensator, ein Filtertrockner (8) und ein Schauglas (9). Die erfindungsgemäße Zusammenführung der Bypaß-Leitung (6) und der Ausgänge (Kapillarrohre) des Expansionsventils (3) zeigt Fig.AT396834B outside. Heat is thus released from the interior of the room to be cooled to the environment via the refrigerant circuit. This is the basic mode of operation of all chillers. The evaporation process is controlled by the expansion valve (3). This requires the temperature and the pressure of the refrigerant at the outlet of the evaporator (4) as input parameters. These parameters are measured using a temperature sensor (13) and pressure sensor (14) and passed on to the expansion valve. In order to be able to regulate the temperature inside the room, it is now necessary that the evaporator (4) does not absorb any heat, at least for a short time. However, the compressor (1) should not be switched off, since switching off would reduce the service life of the compressor and lead to a lengthy start-up time. During the time when there should be no heat exchange, the compressor (1) is operated to a certain extent in idle mode. This is done in such a way that a bypass line (6) is opened at the outlet of the compressor by means of a solenoid valve (5), which returns the hot gas to the inlet of the evaporator (4). The amount of hot gas returned is due to the dimensioning of the bypass line (6) and the evaporator inlet determined. In addition, a pressure-controlled flow regulator (7) is attached with which the amount of the returned hot refrigerant can be adjusted. This return brings the temperature of the evaporator (4) to room temperature and the evaporator does not absorb any heat. The chiller is basically functional with the components mentioned. However, additional components are usually added which improve the mode of operation of the refrigerator. In the exemplary case, these additional components are compensators (12) at the inlet and outlet of the compressor (1), which prevent the vibrations of the compressor occurring during operation from being transmitted to the refrigerant pipelines. A collector (15) following the condenser, a filter dryer (8) and a sight glass (9) are also useful. The combination of the bypass line (6) and the outputs (capillary tubes) of the expansion valve (3) according to the invention is shown in FIG. 2. Diese Figur zeigt das Eingangssammelrohr (41) des Verdampfers, die Eingänge zweier Rohrschlangen (42), sowie zwei Kapillairohre (43). Über die Kapillarrohre (43) gelangt das flüssige Kältemittel aus dem Expansionsventil (3) über einen Kältemittelverteiler in die Rohrschlangen (42). Das gasförmige Kältemittel vom Ausgang des Kompressors (1) gelangt über das Eingangssammelrohr (41) in die Rohrschlangen (42). Die Dimensionierung des Verdampfers (4) mit den Rohrschlangen (42), dem Eingangssammelrohr (41) und den Kapillarrohren (43) ist vom Anwendungsfall abhängig und erfolgt nach Erfahrungswelten. Mit Hilfe des Mengenreglers (7) ist eine Feinabstimmung möglich, wodurch die Dimensionierung des Verdampfers (4) erleichtert wird. Weiterhin kann mit diesem Heißgasregler auch eine gewisse geringfügige restliche Kälteleistung eingestellt werden. PATENTANSPRÜCHE 1. Kältemaschine für eine Klimaanlage mit einem Kältemittelkreislauf, welcher einen Kompressor, in Serie dazu einen Kondensator, in Serie dazu ein Expansionsventil und in Serie dazu einen Verdampfer enthält, dessen Ausgang mit dem Eingang des Kompressors verbunden ist, wobei der Ausgang des Kompressors über ein Magnetventil und eine Bypaß-Leitung mit dem Eingang des Verdampfers verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Bypaß-Leitung (6) in ein Eingangssammelrohr (41) mündet, das quer zur Längsachse mit Rohrschlangen (42) des Verdampfers (4) verbunden ist, und daß die Kapillairohre (43) eines zwischen dem Expansionsventil (3) und dem Verdampfer (4) eingefügten Kältemittelverteilers quer zur Längsachse des Eingangssammelrohres (41) durch dieses hindurchgeführt sind und in je eine der Rohrschlangen des Verdampfers (4) hineinragen. 2. Kältemaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die Bypaß-Leitung (6) ein druckgesteuerter Durchflußiegler (7) eingefügt ist. Hiezu 2 Blatt Zeichnungen -3-2. This figure shows the inlet manifold (41) of the evaporator, the inlets of two coils (42) and two capillary tubes (43). Via the capillary tubes (43), the liquid refrigerant from the expansion valve (3) reaches the coil (42) via a refrigerant distributor. The gaseous refrigerant from the outlet of the compressor (1) reaches the coils (42) via the inlet manifold (41). The dimensioning of the evaporator (4) with the coils (42), the inlet manifold (41) and the capillary tubes (43) depends on the application and is based on experience. With the help of the volume controller (7), fine tuning is possible, which makes the dimensioning of the evaporator (4) easier. Furthermore, a certain small remaining cooling capacity can also be set with this hot gas regulator. 1. A refrigeration machine for an air conditioning system with a refrigerant circuit, which contains a compressor, a condenser in series, an expansion valve in series and an evaporator in series, the output of which is connected to the input of the compressor, the output of the compressor being via a solenoid valve and a bypass line are connected to the inlet of the evaporator, characterized in that the bypass line (6) opens into an inlet manifold (41) which is connected transversely to the longitudinal axis with coils (42) of the evaporator (4) , and that the capillary tubes (43) of a refrigerant distributor inserted between the expansion valve (3) and the evaporator (4) are passed transversely to the longitudinal axis of the inlet header pipe (41) and protrude into each of the coils of the evaporator (4). 2. Chiller according to claim 1, characterized in that in the bypass line (6) a pressure-controlled flow sealer (7) is inserted. Add 2 sheets of drawings -3-
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