CH664623A5

CH664623A5 - Horizontales saugsammelrohr fuer kaelteanlagen und waermepumpen zur phasentrennung des arbeitsmittels und/oder abscheidung des oels.

Info

Publication number: CH664623A5
Application number: CH400385A
Authority: CH
Inventors: Franz Fondel
Original assignee: Tyler Refrigeration Gmbh
Priority date: 1984-09-17
Filing date: 1985-09-16
Publication date: 1988-03-15
Also published as: DE3434044A1; GB2164736B; GB8522755D0; GB2164736A

Description

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PATENTANSPRUCH Horizontales Saugsammelrohr für Kälteanlagen und Wärmepumpen zur Abscheidung der flüssigen Phase des aus mindestens einem Verdampfer austretenden Arbeitsmittels und/oder Öls und zur Durchleitung der flüchtigen Phase zu mindestens einem in seinem oberen Innenraum beginnenden, vertikalen Standrohr, in dem zeitweise ein Saugstrom der flüchtigen Phase zu einem Kompressor erzeugbar ist, mit einer zwischen dem Boden des Saugsammelrohres und dem Standrohr verlaufenden Röhre von geringem Innendurchmesser, die einen Siphon enthält, dadurch gekennzeichnet, dass an einer Öffnung (18) im oberen Ende des Standrohres ( 10) dicht über dem Boden (20) des Saugsammelrohres ( 16) der Siphon (26) angeschlossen ist, dessen Krümmung (22) ein Niveau erreicht, das wesentlich oberhalb des Bodens (20) des Saugsammelrohres (16) liegt, und dass der Siphon (26) in einer abwärts gerichteten Venturi-Ver-teilerdüse (24) mit vergrössertem Austrittsquerschnitt unterhalb des Bodens (20) des Saugsammelrohres (16) endigt.

BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft ein horizontales Saugsammelrohr für Kälteanlagen und Wärmepumpen zur Abscheidung der flüssigen Phase des aus mindestens einem Verdampfer austretenden Arbeitsmittels und/oder Öls und zur Durchleitung der flüchtigen Phase zu mindestens einem in seinem oberen Innenraum beginnenden, vertikalen Standrohr, in dem zeitweise ein Saugstrom der flüchtigen Phase zu einem Kompressor erzeugbar ist, mit einer zwischen dem Boden des Saugsammelrohres und dem Standrohr verlaufenden Röhre von geringem Innendurchmesser, die einen Siphon enthält.

Wie aus der USA-Patentschrift Nr. 4 068 493 bekannt ist, tritt die flüchtige Phase des Arbeitsmittels, das im Zusammenhang mit einer Kälteanlage das Kältemittel ist, als Dampf, dem manchmal auch die flüssige Phase und normalerweise Öl beigemischt ist, aus dem Verdampfer in das horizontale Saugsammelrohr ein, dessen Aufgabe es ist, das Öl und/oder die flüssige Phase des Kältemittels von dessen flüchtiger Phase abzutrennen, die über ein dicht unter der Decke des Saugsammelrohres endendes Standrohr vom Kompressor abgesaugt wird. Unterhalb des Saugsammelrohres verläuft eine Röhre, in der das abgetrennte Öl vom Boden des Saugsammelrohres in das Standrohr zurückgeleitet wird, damit es in den Kompressor und damit wieder in den Kreislauf des flüchtigen Kältemittels gelangt. Falls jedoch am Boden des Saugsammelrohres dem abgesetzten Öl flüssiges Kältemittel beigemischt ist, so schwimmt das Öl auf der flüssigen Phase des Kältemittels und ist teilweise mit ihr vermischt.

Selbst wenn durch die Röhre nur geringe Mengen des flüssigen Kältemittels in den Kompressor gelangen, suchen sie das dort für die Lagerschmierung benötigte Öl zu lösen, also zu verdünnen und somit unwirksam zu machen, so dass der Kompressor beschädigt wird.

Um Beschädigungen des Kompressors auszuschalten, ist bei der Anordnung nach der USA-Patentschrift Nr. 4 068 493 in die der Rückführung dienenden Röhre ein Ventil eingesetzt, das von einem Siphon überbrückt wird, dessen aufwärts geführte Krümmung jedoch nicht das Niveau des Bodens des Saugsammelrohres erreicht. Das Ventil wird in Abhängigkeit davon geschaltet, ob nur das zähflüssige Öl durch die Röhre zurückzuleiten ist oder dünnflüssiges Kältemittel in das Standrohr zurückzulaufen sucht. Im letzten Fall sperrt das Ventil die der Rückführung dienende Röhre ab, so dass das dünnflüssige Kältemittel den das Ventil überbrük-

kenden Siphon durchströmen muss. Der Innendurchmesser des Siphons ist dabei derart gering gewählt, dass nur unzureichend Öl durch den Siphon zum Kompressor hindurchzugehen in der Lage ist. Das dünnflüssige Kältemittel hingegen kann auf seinem relativ langen Weg durch die Wandung des Siphons hindurch Wärme aus der Umgebung aufnehmen und zumindest dabei teilweise in die flüchtige Phase übergehen. Zum Kompressor gelangende, kleine Restmengen des dünnflüssigen Kältemittels werden unter normalen Bedingungen noch an den relativ warmen Teilen des Kompressors verdampft, also verflüchtigt. Unter winterlichen Bedingungen dagegen können selbst geringste Mengen nicht mehr auf diese Weise verflüchtigt werden, so dass die Benutzung des Siphons unangebracht erscheint. Folglich müssen unter solchen Bedingungen die flüssigen Komponenten am Boden des Saugsammelrohres durch einen Heizstab erwärmt werden, damit sie in ihrer flüchtigen Phase durch das Standrohr zum Kompressor hin abgesaugt werden. Vom Heizstab erwärmtes Öl ist wesentlich flüssiger als kaltes und kann auch durch die der Rückführung dienende Röhre zum Standrohr laufen.

Gemäss den Angaben in der USA-Patentschrift Nr. 4 068 493 wird folglich die Benutzung eines Siphons in einer kalten Umgebung zwischen dem Saugsammelrohr und dem Standrohr unterlassen.

In der USA-Patentschrift Nr. 4 068 493 wird ferner auf die Benutzung sog. «Venturi-Geräte» hingewiesen, um ausreichend zähflüssiges Öl und überschüssige Mengen des dünnflüssigen Kältemittels zum Kompressor zurückzuleiten, insbesondere, wenn das Saugsammelrohr teilweise mit flüssigem Kältemittel gefüllt ist. Bei diesen Geräten steigert sich der Antrieb für die Rückleitung der flüssigen Phase mit der Strömungsgeschwindigkeit der flüchtigen Phase. Ausserdem können sie nicht zwischen dem zähflüssigen Öl und dem dünnflüssigen Kältemittel unterscheiden.

Eine derartige Unterscheidung zu treffen, erscheint aber durchweg nicht notwendig, falls im Zusammenhang mit der Benutzung von «Venturi-Geräten» Massnahmen getroffen werden, durch die sowohl die flüssige Phase des Kältemittels als auch das zähflüssige Öl zugleich zu feinsten Nebelpartikeln zerstäubt werden. In dieser Nebelphase tritt weder die nachteilige Verdünnung des der Lagerschmierung dienenden Öls noch eine mechanische Beschädigung des Kompressors durch wie Festkörper aufprallendes flüssiges Kältemittel auf.

Ein typisches Beispiel für die Anwendung eines «Venturi-Gerätes» ist in der deutschen Offenlegungsschrift Nr. 3 119 440 angegeben. Am Boden eines aufrechtstehenden, zylindrischen Behälters sammeln sich Öl und dünnflüssiges Kältemittel an. In der Mitte des Behälterdeckels endet ein am Kompressor angeschlossenes Saugrohr in einer Venturi-Düse. Längs der Mittelachse des Behälters ist ein gerades Röhrchen angeordnet, dessen eines Ende in die Flüssigkeit am Boden eintaucht, während das andere Ende innerhalb der Venturi-Düse des Saugrohres angeordnet ist. Bei diesem «Venturi-Gerät» kann der «Venturi-Effekt» nur einmal genutzt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für ein Saugsammelrohr der eingangs bezeichneten Art eine Anordnung anzugeben, von der die Verbindung zwischen dem Saugsammelrohr und dem zum Kompressor führenden Standrohr während der Stillstandszeiten des Kompressors wirksam zu unterbrechen ist und zur leichteren Entleerung des Saugsammelrohres bei laufendem Kompressor diejenige Saugkraft verstärkt wird, die auf die am Boden des Saugsammelrohres abgesetzte Flüssigkeit ausgeübt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass an einer Öffnung im oberen Ende des Standrohres dicht über s

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dem Boden des Saugsammelrohres der Siphon angeschlossen ist, dessen Krümmung ein Niveau erreicht, das wesentlich oberhalb des Bodens des Saugsammelrohres liegt, und dass der Siphon in einer abwärts gerichteten Venturi-Verteilerdüse mit vergrössertem Austrittsquerschnitt unterhalb des Bodens des Saugsammelrohres endigt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 und 2 einen Längsschnitt bzw. einen Querschnitt durch das Saugsammelrohr. und die Anordnung gemäss der Erfindung und

Fig. 3 einen Querschnitt durch die Venturi-Verteilerdüse.

Von einem Kompressor (nicht gezeigt) läuft ein Standrohr 10 senkrecht nach oben, und sein oberes Ende 12 ragt in den Innenraum eines Saugsammelrohres 16 hinein. Dicht am Boden 20 des Saugsammelrohres 16 befindet sich eine durch die Wand des Standrohres 10 hindurchgehende Öffnung 18, durch die am Boden 20 niedergeschlagenes oder aufgefangenes Kältemittel und/oder Öl in den Innenraum 28 des Standrohres 10 hinein und durch dieses zum Kompressor hin abgesaugt werden kann.

Um zu vermeiden, dass eine wesentliche, in sich geschlossene Flüssigkeitsmenge unmittelbar den Kompressor erreicht und dort Schläge hervorruft, ist im Innenraum 28 des Standrohres 10 ein Siphon 26 angeordnet, der eine Verbindung zwischen der Öffnung 18 und einer Venturi-Verteilerdüse 24 herstellt, von der die durch den Siphon 26 angesaugte Flüssigkeit bei ihrem Eintritt in den Innenraum 28 des Standrohres 10 bis zur Zerstäubung zerteilt wird. Der hier benutzte Siphon 26 weist nur eine Krümmung 22 auf, deren Lage oberhalb des Bodens 20 des Saugsammelrohres 16 durch dasjenige Niveau bestimmt ist, das beim Ansteigen der sich am Boden 20 ansammelnden Flüssigkeit von dieser praktisch nicht mehr erreicht werden kann.

Oben am Saugsammelrohr 16 ist ein Anschluss 30 zu dem Verdampfer (nicht gezeigt) hin angebracht. Natürlich s können an dem Saugsammelrohr 16 parallel noch weitere Kompressoren durch eine ähnliche Anordnung wie die gezeigte angeschlossen sein; dabei können die Kompressoren unterschiedliche Leistungen aufbringen.

In der Figur 3 ist der Querschnitt durch die Venturi-Ver-lo teilerdüse 24 wiedergegeben. Am Ende des langen Schenkels des Siphons 26 nimmt der der Strömung zur Verfügung stehende Querschnitt ab und erreicht, in Strömungsrichtung betrachtet, schliesslich einen Engpass 34, hinter dem sich der Querschnitt abrupt erweitert. An diese Erweiterung 36 15 schliesst sich ein etwa gleichförmig zunehmender Querschnitt 32 bis zum Rand 38 der Venturi-Verteilerdüse 24 an, an dem die Flüssigkeit in fein zerstäubter Form austritt.

Die Zerstäubung des Flüssigkeitsstromes wird bereits in 2# der Krümmung des Siphons 26 eingeleitet, in der infolge der starken Richtungsänderung Wirbel erzeugt werden. Diese Flüssigkeitswirbel werden anschliessend durch den langen Schenkel zu dem sich gleichmässig verengenden Querschnitt der Venturi-Verteilerdüse 24 mitgeführt und bewirken mit Erreichen des abrupten Überganges vom Engpass 34 zur Erweiterung 36 ein Aufreissen des bislang zusammenhängenden Flüssigkeitsstromes bis zu feinsten, nebelartigen Tröpfchen, deren gegenseitiger Abstand beim Durchgang durch den zunehmenden Querschnitt 32 noch vergrössert „„ wird.

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Wie allgemein bekannt ist, kann eine Kälteanlage durch ziemlich einfache Massnahmen zu einer Wärmepumpe umfunktioniert werden. Dies hat jedoch keine wesentlichen Abänderungen an der beschriebenen Ausführungsform der 35 Erfindung zur Folge.

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1 Blatt Zeichnungen