CH639476A5

CH639476A5 - Refrigerating unit of the compression type with an expansion device

Info

Publication number: CH639476A5
Application number: CH303780A
Authority: CH
Inventors: Egidio Ceolotto
Original assignee: Monseol Ltd
Priority date: 1980-04-18
Filing date: 1980-04-18
Publication date: 1983-11-15
Also published as: ZA804990B; JPS56151860A

Abstract

The refrigerating unit comprises a compressor, a condenser, fans, an evaporator fed by a device (30) which carries out an expansion regulated by the level of the liquid emerging from the evaporator. The device comprises a cistern or tank (40) for collecting the liquid emerging from the evaporator; a float (64) is integral with an arm which is articulated at a point in the tank; a second arm (70) integral with the first is fixed to a shaft (72), one, widened head (74) of which interacts with a narrow passage (76) in an expansion block (50) of the device to regulate an expansion opening for the feed fluid of the evaporator according to the position of the float, that is to say the level of the liquid in the tank. The device preferably also functions as an intermediate heat exchanger (58). <IMAGE>

Description

La presente domanda si riferisce al campo dei gruppi frigoriferi o macchine frigorifere a compressione, come sono generalmente usati per esempio per celle frigorifere, per prodotti alimentari e altro. The present application refers to the field of refrigeration units or compression refrigeration machines, as they are generally used for example for cold rooms, for food products and others.

I gruppi frigoriferi noti, del tipo detto, funzionano generalmente con gas frigorifero come freon 12, freon 22, freon 502 e ammoniaca, e generalmente comprendono essenzialmente un gruppo compressore, un condensatore o scambiatore di calore, una o più valvole di espansione, un evaporatore statico o ventilato. Il gas frigorifero viene compresso dal compressore, si raffredda e si liquefa mediante corrente d'aria o d'acqua nel condensatore, viene quindi fatto espandere nelle valvole d'espansione e viene fatto evaporare nell'evaporatore; in questa fase assorbe calore dal mezzo che si deve raffreddare. Il vapore viene quindi ricondotto al compressore, ma prima se ne deve separare il liquido (olio, gas frigorifero misto a olio) che esso contiene; l'olio viene riutilizzato per la lubrificazione del compressore. Known refrigeration units of the type generally work with refrigerant gases such as freon 12, freon 22, freon 502 and ammonia, and generally comprise essentially a compressor unit, a condenser or heat exchanger, one or more expansion valves, an evaporator. static or ventilated. The refrigerant gas is compressed by the compressor, it cools and liquefies by means of air or water flow in the condenser, it is then made to expand in the expansion valves and is evaporated in the evaporator; in this phase it absorbs heat from the medium to be cooled. The steam is then returned to the compressor, but first the liquid (oil, refrigerating gas mixed with oil) that it contains must be separated; the oil is reused for compressor lubrication.

L'alimentazione all'evaporatore è generalmente fornita, come si è detto mediante una o più valvole di espansione termostatiche o manuali, che possono essere di diversi tipi. Ciascuna valvola termostatica può effettuare l'espansione in un certo campo di temperature. Quindi, quando occorre coprire un campo di temperature più ampio, è necessario montare più valvole termostatiche; ciò costituisce una notevole complicazione. Power to the evaporator is generally provided, as has been said through one or more thermostatic or manual expansion valves, which can be of different types. Each thermostatic valve can perform expansion in a certain temperature range. Therefore, when it is necessary to cover a wider temperature range, it is necessary to mount more thermostatic valves; this constitutes a significant complication.

Un ulteriore inconveniente con le valvole termostatiche note è la necessità di continui interventi sull'impianto per regolazione e manutenzione a sostituzione; A further drawback with known thermostatic valves is the need for continuous interventions on the system for adjustment and replacement maintenance;

Un ulteriore problema negli impianti di compressione è la separazione del fluido gassoso dal liquido (fluido refrigerante e olio di lubrificazione misti) prima dell'alimentazione al compressore. Per ovviare agli inconvenienti della tecnica precedente, si è quindi ideato il gruppo frigorifero descritto nella rivendicazione 1. A further problem in compression systems is the separation of the gaseous fluid from the liquid (mixed refrigerant and lubricating oil) before feeding to the compressor. To overcome the drawbacks of the prior art, the refrigeration unit described in claim 1 has therefore been devised.

Ulteriori perfezionamenti sono stati specificati nelle rivendicazioni da 2 a 6. Further improvements have been specified in claims 2 to 6.

Il gruppo presenta il vantaggio di un minor costo rispetto agli impianti precedenti, per il fatto di aver eliminato le valvole termostatiche. Il blocco d'espansione è inoltre smontabile per permettere una migliore pulizia. L'uscita di ricupero dell'olio consente poi una separazione automatica perfetta del fluido refrigerante gassoso dall'olio di lubrificazione liquido prima dell'alimentazione al compressore. The group has the advantage of a lower cost compared to previous systems, due to the fact that it has eliminated the thermostatic valves. The expansion block can also be dismantled to allow better cleaning. The oil recovery outlet then allows a perfect automatic separation of the gaseous refrigerant fluid from the liquid lubrication oil before feeding to the compressor.

Una descrizione più particolareggiata del trovato verrà fatta in seguito con riferimento ai disegni allegati, in cui: A more detailed description of the invention will be made below with reference to the attached drawings, in which:

fig. 1 è una rappresentazione schematica di un gruppo frigorifero secondo questa invenzione; Fig. 1 is a schematic representation of a refrigeration unit according to this invention;

Fig. 2 è una vista in sezione parzialmente schematica del dispositivo a galleggiante per regolazione dell'espansione. Fig. 2 is a partially schematic sectional view of the float device for adjusting the expansion.

L'impianto frigorifero in oggetto è un impianto a compressione e funziona con fluido refrigerante come per esempio freon 12, freon 22, freon 502 e ammoniaca. The refrigeration system in question is a compression system and works with refrigerant fluid such as freon 12, freon 22, freon 502 and ammonia.

Con riferimento a fig. 1, un impianto frigorifero a compressione 10 per cella frigorifera, comprende essenzialmente una parte all'esterno della cella frigorifera e una parte all'interno della cella. La parte esterna e la parte interna della cella sono separate mediante pannelli isolanti, illustranti schematicamente e indicati con 12. La parte esterna alla cella comprende un compressore 14, uno sbrinatore automatico 16 (avente a monte di esso una valvola a solenoide 18, comandata da un temporizzatore); un condensatore 20; un serbatoio di raccolta liquido 22 e un ventilatore 24; nonché i necessari condotti di collegamento. With reference to fig. 1, a compression refrigeration system 10 for a cold room essentially comprises a part outside the cold room and a part inside the cell. The external part and the internal part of the cell are separated by means of insulating panels, schematically illustrated and indicated by 12. The external part of the cell comprises a compressor 14, an automatic defroster 16 (having upstream of it a solenoid valve 18, controlled by a timer); a capacitor 20; a liquid collection tank 22 and a fan 24; as well as the necessary connection pipes.

La parte interna della cella comprende un dispositivo 30 per espansione e scambio di calore, che verrà spiegato più ampiamente in seguito; un blocco di distribuzione 32; un evaporatore 34; un filtro 36; un ventilatore 38. The internal part of the cell comprises a device 30 for expansion and heat exchange, which will be explained more fully below; a distribution block 32; an evaporator 34; a filter 36; a fan 38.

Il dispositivo 30 è illustrato più chiaramente in fig. 2. The device 30 is illustrated more clearly in fig. 2.

Esso comprende un involucro 40 dotato di un'entrata 42 superiore per liquido e gas saturo proveniente dall'evaporatore; un'uscita superiore 43 per uscita dal gas e del liquido evaporato; un'uscita inferiore 44 di recupero olio, collegata al carter dell'olio sotto il compressore, un'entrata 46 per il liquido, proveniente dal serbatoio del liquido 22; un'uscita 48 per il liquido entrato attraverso 46. Il dispositivo 30 presenta inoltre un blocco di espansione 50, in cui si effettua l'espansione del fluido refrigerante; il blocco d'espansione 50 presenta un'entrata 52 per il fluido proveniente da 48 e una uscita 54 per il fluido espanso. Fra l'entrata 46 e l'uscita 48 del liquido in pressione è interposto uno scambiatore di calore 58 di qualsivoglia tipo. La parte inferiore dell'involucro 40 costituisce vasca o bacino 60 di raccolta di liquido, che perviene ad essa in uscita dall'evaporatore. Tale liquido è costituito da olio di lubrificazione e parti di fluido refrigerante non evaporate nell'evaporatore. It comprises a casing 40 equipped with an upper inlet 42 for liquid and saturated gas coming from the evaporator; an upper outlet 43 for exit from the gas and the evaporated liquid; a lower oil recovery outlet 44, connected to the oil sump under the compressor, an inlet 46 for the liquid, coming from the liquid tank 22; an outlet 48 for the liquid entered through 46. The device 30 also has an expansion block 50, in which the expansion of the cooling fluid is carried out; the expansion block 50 has an inlet 52 for the fluid coming from 48 and an outlet 54 for the expanded fluid. A heat exchanger 58 of any type is interposed between the inlet 46 and the outlet 48 of the liquid under pressure. The lower part of the casing 40 constitutes a tank or basin 60 for collecting liquid, which reaches it at the outlet of the evaporator. This liquid consists of lubrication oil and parts of the refrigerant fluid that have not evaporated in the evaporator.

La parte superiore dell'involucro 40 forma una camera 62 per il gas (fluido refrigerante allo stato gassoso). The upper part of the housing 40 forms a chamber 62 for the gas (refrigerant in the gaseous state).

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10 10

15 15

20 20

25 25

30 30

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

3 3

639476 639476

Nella camera 62 è accolto un galleggiante 64 che nelle figure è illustrato in due posizioni estreme possibili. Il galleggiante 64 è solidale a un primo braccio 66 fulcrato in 68 in un punto fisso. Un secondo braccio 70 è solidale all'estremità a uno stelo 72 mobile assialmente. Lo stelo 72 porta all'estremità opposta al braccio 70, una testa allargata 74 che spostandosi, scopre più o meno una luce o passaggio di espansione 76, che collega la luce di entrata 52 e la luce di uscita 54. Il passaggio varia a seconda del tipo di impianto. In. una forma di costruzione attualmente preferita, che risulta facilmente smontabile per pulizia, manutenzione, sostituzione, una piastra 78 costituisce una parete dell'involucro 40 e porta da una parte il fulcro 68, dall'altra la scatola 80 del blocco di espansione. Un elemento tubolare 82, in cui è formato il passaggio 76, è fissato alla piastra 78 e accolto nella scatola 80; esso presenta fori 84 per collegamento con l'uscita 54. Ovviamente sono previste tutte le guarnizioni necessarie per impedire la comunicazione fra l'interno del blocco 50 e la camera 62. In the chamber 62 there is a float 64 which in the figures is illustrated in two possible extreme positions. The float 64 is integral with a first arm 66 pivoted at 68 in a fixed point. A second arm 70 is integral with the end of a stem 72 axially movable. The stem 72 carries at the opposite end to the arm 70, an enlarged head 74 which, by moving, discovers more or less an expansion port or passage 76, which connects the inlet port 52 and the outlet port 54. The passage varies according to the type of plant. In a currently preferred form of construction, which can be easily dismantled for cleaning, maintenance, replacement, a plate 78 constitutes a wall of the casing 40 and carries on one side the fulcrum 68, on the other the box 80 of the expansion block. A tubular element 82, in which the passage 76 is formed, is fixed to the plate 78 and housed in the box 80; it has holes 84 for connection to the outlet 54. Obviously all the gaskets necessary to prevent communication between the inside of the block 50 and the chamber 62 are provided.

Si descriverà in seguito il funzionamento del gruppo. The functioning of the group will be described below.

Il fluido perviene al compressore allo stato gassoso. Il compressore 14 comprime il fluido (inevitabilmente a questo punto vi è un inquinamento del fluido con olio), e lo manda allo sbrinatore 16 e quindi al condensatore 20 (secondo le frecce segnate in figura). Qui una corrente d'aria ambiente aspirata in A dal ventilatore 24 ed espulsa in B, raf-5 fredda il fluido e lo liquefa. Il fluido va quindi al serbatoio 22 e di lì all'entrata 46 dello scambiatore 58 del dispositivo 30. Nello scambiatore 58 il fluido (sempre liquido in pressione), si sottoraffredda; esce da 48, passa nel filtro 36 ed entra nel blocco espansore 50. Qui si espande, esce da 54 io e viene inviato al distributore 32 e di lì all'evaporatore 34. In esso, il fluido evapora per la maggior parte, assumendo il calore di una corrente d'aria calda aspirata in C ed espulsa come aria fredda in D, dal ventilatore 38. The fluid reaches the compressor in the gaseous state. The compressor 14 compresses the fluid (inevitably at this point there is a pollution of the fluid with oil), and sends it to the defroster 16 and then to the condenser 20 (according to the arrows indicated in the figure). Here a current of ambient air sucked in A by the fan 24 and expelled in B raf-5 cools the fluid and liquefies it. The fluid then goes to the tank 22 and from there to the inlet 46 of the exchanger 58 of the device 30. In the exchanger 58 the fluid (always liquid under pressure) is subcooled; it exits 48, passes through filter 36 and enters expander block 50. Here it expands, exits 54 and is sent to distributor 32 and from there to evaporator 34. In it, the fluid evaporates for the most part, assuming the heat of a stream of hot air drawn in C and expelled as cold air in D, by the fan 38.

Il fluido refrigerante, gassoso in massima parte, ma conte-15 nente parti liquide e olio, entra nella camera 62. Il liquido si separa nella vasca 60; la parte gassosa esce da 43 e va al compressore. Si noterà che, se il livello del liquido aumenta, il galleggiante sale e la luce di espansione è più strozzata; diminuisce quindi la pressione nell'evaporatore e nella ca-20 mera 62; il fluido refrigeratore allo stato liquido nel dispositivo 30 evapora. Il dispositivo 30 consente quindi una regolazione automatica dell'espansione per regolare il livello del liquido in uscita dall'evaporatore. The refrigerant fluid, mostly gaseous, but containing liquid parts and oil, enters the chamber 62. The liquid separates in the tank 60; the gaseous part leaves 43 and goes to the compressor. It will be noticed that, if the liquid level increases, the float rises and the expansion port is more constricted; the pressure in the evaporator and in the chamber 62 therefore decreases; the liquid refrigeration fluid in the device 30 evaporates. The device 30 therefore allows an automatic expansion adjustment to adjust the level of liquid leaving the evaporator.

v v

2 fogli disegni 2 drawings sheets

Claims

639 476

1. Compression type refrigerating unit, comprising a compressor unit for compressing a gaseous refrigerant fluid, a condenser for cooling and condensing the refrigerant fluid, an expansion device, an evaporator for evaporating the expanded refrigerant, characterized in that the device expansion (30) which feeds the evaporator (34) comprises means (50, 64) adapted to regulate the expansion of the refrigerant fluid according to the level of the liquid leaving the evaporator.

Group according to claim 1, wherein said device (30) is a float device (64).

2

Group according to claim 1, wherein said device comprises a casing (40) forming a collection basin (60) for said liquid leaving the evaporator; an inlet (42) for mixed liquid and gas from the evaporator; an outlet (44) for recovering the lubricating oil, a float (64) adapted to float on said liquid; said float being connected to a first arm (66) pivoted on said casing: a second arm (70) of the float integral with the first being constrained to a stem (72); said sheet controlling a head (74) for regulating an outlet passage (76) of the expanded refrigerant fluid, in an expansion block (50) for the liquid upstream of the evaporator.

Group according to claim 3, wherein said expansion block (50) is integral with said casing and comprises an entrance port (52), an exit port (54) and a communication passage (76) between said ports, said head collaborating with said passage for adjusting the expansion.

Group according to claim 4, wherein said block can be dismantled and comprises: a plate (78) made integral with said casing and having a through opening; a tubular element (82) mounted in said through opening so as to protrude therefrom and having an axial hole for said stem and radial holes (84) in the extended portion; a box part (80) which can be made integral with said plate; said box having an inlet port, an outlet port, an intermediate passage for receiving the tubular element.

Group according to claim 3, wherein said device is also an intermediate heat exchanger, being equipped with an exchanger means (58), an inlet (46) for the liquid under pressure coming from the condenser and an outlet (48 ) for the subcooled pressurized liquid, directed towards the expansion block.