DD241775A1 - Einrichtung zur zwischendruckentspannung fuer eine mehrstufige kaelteanlage - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Zwischendruckentspannung, Sammlung und Unterkuehlung des Kaeltemittel fuer eine mehrstufige Kaelteanlage. Durch die Erfindung soll der apparative Aufwand bei mehrstufigen Kompressionskuehlanlagen verringert werden, durch die Entwicklung eines einzigen Apparates fuer die Zwischendruckentspannung, Sammlung und Unterkuehlung des fluessigen Kaeltemittels nahe der Verdampfungstemperatur. Nach der Erfindung sind auf dem liegenden zylindrischen Behaelter als Sammelbehaelter domartige Aufbauten als Zwischendruckbehaelter angeordnet, deren Anzahl den Druckstufen entspricht. Im unteren Teil des Behaelters ist durch ein axiales Abdeckblech ein kreisabschnittsfoermiger Unterkuehlungsraum gebildet, in dem ein axialer, von Kaeltemittel ueberfluteter Waermeuebertrager angeordnet ist, durch den das vom Verdampfer kommende Kaeltemittelgas geleitet wird. Die Stroemungsfuehrung im Unterkuehlungsraum und Waermeuebertrager ist so gestaltet, dass Gegenstrom stattfindet. Bevorzugtes Anwendungsgebiet der Erfindung sind mehrstufige Kuehlanlagen unter Verwendung von Schraubenverdichtern mit Aufladung. Fig. 2

Description

-2- 241 775 Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist die Entwicklung eines einzigen Apparates für die Zwischendruckentspannung, Sammlung und Unterkühlung des flüssigen Kältemittels nahe der Verdampfungstemperatur bei mehrstufigen Kompressionskühlanlagen, unter Verwendung eines liegenden zylindrischen Behälters.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß auf dem liegenden zylindrischen Behälter domartige Aufbauten als Zwischendruckbehälter angeordnet sind, deren Anzahl den Druckstufen entspricht, wobei der in Strömungsrichtung letzte domartige Aufbau mit dem Behälterinnenraum verbunden ist, in dessen unteren Teil durch ein axiales Abdeckblech mit Durchtrittsöffnung ein kreisabschnittsförmiger Unterkühlungsraum gebildet ist, in dem sich ein axialer, von Kältemittel überfluteter Wärmeübertrager befindet, dessen Verdampferanschluß und der Austrittsanschluß fürflüssiges Kältemittel zum Verdampfer am Unterkühlungsraum am gleichen Behälterende und der Kompressoranschluß am Wärmeübertrager sowie die Durchtrittsöffnung im Abdeckblech am gegenüberliegenden Behälterende angeordnet sind.

Der erfindungsgemäße Apparat vereint damit die notwendigen Bauteile für mehrstufige Kühlanlagen in einer baulichen Einheit, in der auch eine Unterkühlung des flüssigen Kältemittels erfolgt.

Um die Unterkühlungstemperatur möglichst nahe an die Verdampfungstemperatur heranzubringen, sind im Unterkühlungsraum zwischen Abdeckblech und Behältermantel Umlenkplatten mit wechselweise versetzten Durchtrittsöffnungen angeordnet Damit ist eine Verbesserung des Wärmeübergangs zwischen dem flüssigen Kältemittel und dem gasförmigen Kältemittel erreicht worden.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird nachstehend an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Fig. 1: zeigt eine Kühlanlage mit Schraubenverdichter mit Aufladung;

Fig. 2: eine Kühlanlage mit zwei Verdichtern, wobei der Niederdruckverdichter und der Hochdruckverdichter mit Aufladung versehen sind.

Bei der Kühlanlage nach Fig. 1 wird vom Schraubenverdichter 1 das Kältemittel komprimiert und im Kondensator 2 verflüssigt. Über ein Schwimmerventil 3 fließt das flüssige Kältemittel in den domartigen Aufbau 4 des erfindungsgemäßen Apparates 5, der als liegender zylindrischer Behälter ausgebildet ist. In dem domartigen Aufbau 4findet die Phasentrennung statt. Das gasförmige Kältemittel wird dem Zwischendruckeinlaß 6 zugeführt. Im unteren Teil des Apparates 5 ist ein Abdeckblech 7 angebracht, das sich über den größten Teil der Länge des Apparates 5 erstreckt. Damit ist im unteren Teil des Apparates ein Unterkühlungsraum 8 gebildet worden, in dem ein Wärmeübertrager 9 angeordnet ist. Das im Apparat 5 gesammelte flüssige Kältemittel fließt über die Durchtrittsöffnung 10 in den Unterkühlungsraum 8. Dort findet ein wärmeübertragender Kontakt zum Wärmeübertrager 9 statt. Umlenkplatten 11 verbessern die Wärmeübertragung. Am Austrittsanschluß 12 wird das flüssige Kältemittel abgeführt, im thermischen Expansionsventil 13 entspannt und im Verdampfer 14 verdampft. Der Auslaß 15 des Verdampfers 14 ist an den Wärmeübertrager 9 angeschlossen. Kältemittelgas gelangt über diesen in den Schraubenverdichter 1. Wie aus der schematischen Darstellung zu ersehen, sind die Anschlüsse am Unterkühlungsraum 8 und am Wärmeübertrager 9 so gelegt, daß Gegenstrom stattfindet.

In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist neben dem Schraubenverdichter 1 —der hier als Hochdruckverdichter arbeitet—ein weiterer Niederdruck-Schraubenverdichter 16 vorhanden. Beginnend vom Schraubenverdichter 1 ist der Kältemittelkreislauf zunächst bis zum domartigen Aufbau 4 entsprechend dem in Fig. 1 ausgeführt mit der Maßgabe, daß hier der domartige Aufbau 4 einen abgeschlossenen selbständigen Raum bildet, in dem eine Phasentrennung stattfindet. Kältemittelgas wird dem Zwischendruckeinlaß 18 des Hochdruck-Schraubenverdichters 1 zugeführt. Das flüssige Kältemittel gelangt über das Schwimmerventil 17 in den zweiten domartigen Aufbau 21 und wird dort entspannt. Der bei der Phasentrennung entstehende Dampf wird in die Saugleitung 22 des Hochdruck-Schraubenverdichters 1 geleitet. Das flüssige Kältemittel gelangt über das Schwimmerventil 19 in den dritten domartigen Aufbau 20, der mit dem Apparat 5 in Druckverbindung steht. Hierfindet wiederum eine Phasentrennung statt. Das gasförmige Kältemittel gelangt in den Zwischendruckeinlaß 6 des Niederdruck-Schraubenverdichters 16. Der folgende Kreislauf entspricht dem der Fig. 1.

Durch die Erfindung ist es gelungen, die Apparate für die Zwischendruckentspannung, den Sammler und den Unterkühler zu vereinen und dabei zu erreichen, daß das Kältemittel sehr weit unterkühlt wird, was den Wirkungsgrad der Kälteanlage verbessert. Die Abmessungen und der Aufwand ist im Vergleich zu Einzelapparaten wesentlich geringer.

Claims (2)

1. Erfindungsanspruch:

   1. Einrichtung zur Zwischendruckentspannung, Sammlung und Unterkühlung des Kältemittels für eine mehrstufige Kälteanlage, bei der für jede Druckstufe ein Zwischendruckgefäß als Entspannungs- und Phasentrennraum vorgesehen ist, die untereinander über Hochdruckschwimmer und Leitungen verbunden sind und das in Strömungsrichtung letzte Zwischendruckgefäß als Kältemittelsammler in Form eines liegenden zylindrischen Behälters dient und weiterhin ein Wärmeübertrager zur Unterkühlung des flüssigen Kältemittels aus der letzten Zwischendruckstufe durch vom Verdampfer kommendes gasförmiges Kältemittel vorgesehen ist, gekennzeichnet dadurch, daß auf dem liegenden zylindrischen Behälter (5) domartige Aufbauten (4; 20; 21) als Zwischendruckbehälter angeordnet sind, deren Anzahl den Druckstufen entspricht, wobei der in Strömungsrichtung letzte domartige Aufbau (20) mit dem Behälterinnenraum verbunden ist, in dessen unteren Teil durch ein axiales Abdeckblech (7) mit Durchtrittsöffnung (10) ein kreisabschnittsförmiger Unterkühlungsraum (8) gebildet ist, in dem sich ein axialer, von Kältemittel überfluteter Wärmeübertrager (9) befindet, dessen Verdampferanschluß (15) und der Austrittsanschluß (12) zum Verdampfer (14) am Unterkühlungsraum (8) am gleichen Behälterehde und der Kompressoranschluß am Wärmeübertrager (9) sowie die Durchtrittsöffnung (10) im Abdeckblech (7) am gegenüberliegenden Behälterende angeordnet sind.
2. 2. Einrichtung nach Pkt. !,gekennzeichnet dadurch, daß im Unterkühlungsraum (8) zwischen Abdeckblech (7) und Behältermantel Umlenkplatten (11) mit wechselweise versetzten Durchtrittsöffnungen angeordnet sind.

   Hierzu 1 Seite Zeichnungen

   Anwendungsgebiet der Erfindung

   Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Zwischendruckentspannung, Sammlung und Unterkühlung des Kältemittels für eine mehrstufige Kälteanlage, bei der für jede Druckstufe ein Zwischendruckgefäß als Entspannungs- und Phasentrennraum vorgesehen ist, die untereinander über Hochdruckschwimmer und Leitungen verbunden sind und das in Strömungsrichtung letzte Zwischendruckgefäß als Kältemittelsammler in Form eines liegenden zylindrischen Behälters dient. Weiterhin ist ein Wärmeübertrager zur Unterkühlung des flüssigen Kältemittels aus der letzten Zwischendruckstufe durch vom Verdampfer kommenden gasförmigen Kältemittels vorgesehen.

   Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

   Bei Kälteanlagen, auch in mehrstufiger Ausführung, ist es zweckmäßig,nach dem Kondensator einen Kältemittelsammler vorzusehen, um einen Rückstau von kondensiertem Mittel im Kondensator und damit die Behinderung des Wärmeübergangs bei bestimmten Betriebszuständen zu verhindern. Für die Entspannung auf den Zwischendruck wird ein gesondertes Zwischendruckgefäß verwendet, dem das flüssige Kältemittel vom Sammler über Hochdruckschwimmer zugeleitet wird. Dabei kühlt sich das Kältemittel auf die Temperatur des Zwischendruckes ab. Der dabei entstehende Dampf kann bei einer bekannten Ausführung der Aufladeeinlaßöffnung eines Schraubenverdichters zugeführt werden (DE-OS 2028842 Fig. 2). Bei Kühlanlagen mit vielen Zwischenstufen ist es bekannt, solche Zwischendruckgefäße hintereinander zu schalten. Das Kühlmittel fließt dann über Hochdruckschwimmer von einem Zwischendruckgefäß in das nächste. Der in jedem Zwischendruckgefäß entstehende Kältemitteldampf wird der entsprechenden Druckstufe des Verdichters zugeführt (DD-PS 18860). Das Kältemittel wird bei dieser bekannten Anlage im letzten Zwischendruckbehälter auf die diesem Druck entsprechende Temperatur abgekühlt, die aber noch höher liegt als die Verdampfungstemperatur. Zur Erhöhung des Wirkungsgrades einer Kälteanlage ist es bekannt, das flüssige Kältemittel vor der Entspannung auf den Verdampferdruck und Eintritt in den Verdampfer zu unterkühlen. Dazu ist ein gesonderter Apparat als Temperaturwechsler vorgesehen. In diesem Apparat befindet sich ein Wärmeübertrager. Dieser Wärmeübertrager wird einerseits von gasförmigem Kältemittel aus dem Verdampfer und andererseits von flüssigem Kältemittel unter Kondensatordruck bzw. Zwischendruck bei mehrstufigen Anlagen durchströmt. Je nach Größe des Temperaturwechslers gelingt es damit, dasflüssige Kältemittel bis nahe an die Verdampfungstemperatur abzukühlen (DE-PS 847751).

   Nachteilig ist bei diesen bekannten Kühlanlagen, daß für die Zwischendruckentspannung für jede Druckstufe ein gesonderter Behälter erforderlich ist, daß weiterhin ein gesonderter Apparat für die Sammlung des flüssigen Kältemittels notwendig und auch für die Unterkühlung des flüssigen Kältemittels nahe der Verdampf ungstemperatur eine gesonderte Wärmeübertragungseinrichtung notwendig ist. Diese Einrichtungen verbessern in ihrer Gesamtheit den Wirkungsgrad von Kälteanlagen, vor allem bei mehrstufigem Betrieb in wirkungsvoller Weise. Demgegenüber steht jedoch der hohe Aufwand für die Vielzahl von Einzelapparaten, die außerdem einen hohen Platzbedarf haben und die Anlage sperrig und unübersichtlich machen.

   Ziel der Erfindung

   Ziel der Erfindung ist es, den apparativen Aufwand bei mehrstufigen Kompressionskühlanlagen zu verringern.