DD241775A1

DD241775A1 - EQUIPMENT FOR INTERPRETENTATION RELIEF FOR A MULTI-STAGE PACKAGING SYSTEM

Info

Publication number: DD241775A1
Application number: DD28183185A
Authority: DD
Inventors: Alfred Kopp; Helmut Straach; Karl-Heinz Engmann; Rainer Cruse; Lutz Hoffmann
Original assignee: Halle Maschf Veb
Priority date: 1985-10-17
Filing date: 1985-10-17
Publication date: 1986-12-24

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. 2The invention relates to a device for intermediate pressure relaxation, collection and Unterkuehlung the Kaeltemittel for a multi-stage Kaelteanlage. The invention is intended to reduce the expenditure on equipment in multi-stage Kompressionskuehlanlagen, by the development of a single apparatus for the intermediate pressure relaxation, collection and Unterkuehlung the liquid refrigerant close to the evaporation temperature. According to the invention are arranged on the horizontal cylindrical container as Sammelbehaelter dome-like structures as Zwischendruckbehaelter whose number corresponds to the pressure levels. In the lower part of the container a kreisabschnittsfoermiger Unterkuehlungsraum is formed by an axial shroud, in which an axial, flooded by Kaeltemittel Waermeuebertrager is arranged, through which the coming of the evaporator Kaeltemittelgas is passed. The flow guidance in the subcooling room and heat transfer conveyor is designed so that countercurrent takes place. Preferred field of application of the invention are multi-stage cooling systems using screw compressors with charge. Fig. 2

Description

-2- 241 775 Darlegung des Wesens der Erfindung-2- 241 775 Presentation of the Essence of the Invention

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.The object of the invention is the development of a single apparatus for the intermediate pressure release, collection and subcooling of the liquid refrigerant near the evaporation temperature in multi-stage compression refrigeration plants, using a horizontal cylindrical container.

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.According to the invention the object is achieved in that on the horizontal cylindrical container dome-like structures are arranged as intermediate pressure vessel whose number corresponds to the pressure levels, the last in the flow direction dome-like structure is connected to the container interior, in the lower part by an axial cover plate with passage opening is formed circular section-shaped supercooling, in which an axial, of refrigerant flooded heat exchanger is located, the evaporator port and the outlet port for liquid refrigerant to the evaporator at the supercooling space at the same container end and the compressor port on the heat exchanger and the passage opening in the cover plate are arranged at the opposite end of the container.

Der erfindungsgemäße Apparat vereint damit die notwendigen Bauteile für mehrstufige Kühlanlagen in einer baulichen Einheit, in der auch eine Unterkühlung des flüssigen Kältemittels erfolgt.The apparatus of the invention thus combines the necessary components for multi-stage cooling systems in a structural unit, in which there is also a subcooling of the liquid refrigerant.

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.In order to bring the supercooling temperature as close as possible to the evaporation temperature, deflecting plates with alternately offset passage openings are arranged in the subcooling space between the cover plate and the container jacket. Thus, an improvement of the heat transfer between the liquid refrigerant and the gaseous refrigerant has been achieved.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung wird nachstehend an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert.The invention will be explained in more detail below with reference to two exemplary embodiments.

Fig. 1: zeigt eine Kühlanlage mit Schraubenverdichter mit Aufladung;Fig. 1: shows a cooling system with screw compressor with charging;

Fig. 2: eine Kühlanlage mit zwei Verdichtern, wobei der Niederdruckverdichter und der Hochdruckverdichter mit Aufladung versehen sind.Fig. 2: a cooling system with two compressors, the low pressure compressor and the high pressure compressor are provided with charge.

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 the cooling system according to FIG. 1, the refrigerant is compressed by the screw compressor 1 and liquefied in the condenser 2. Via a float valve 3, the liquid refrigerant flows into the dome-like structure 4 of the apparatus 5 according to the invention, which is designed as a horizontal cylindrical container. In the dome-like structure 4, the phase separation takes place. The gaseous refrigerant is supplied to the intermediate pressure inlet 6. In the lower part of the apparatus 5, a cover plate 7 is attached, which extends over most of the length of the apparatus 5. Thus, a supercooling space 8 has been formed in the lower part of the apparatus, in which a heat exchanger 9 is arranged. The liquid refrigerant collected in the apparatus 5 flows via the passage opening 10 into the subcooling space 8. There, a heat transferring contact to the heat exchanger 9 takes place. Baffles 11 improve the heat transfer. At the outlet connection 12, the liquid refrigerant is removed, expanded in the thermal expansion valve 13 and evaporated in the evaporator 14. The outlet 15 of the evaporator 14 is connected to the heat exchanger 9. Refrigerant gas passes through this in the screw compressor 1. As can be seen from the schematic illustration, the connections to the supercooling chamber 8 and the heat exchanger 9 are placed so that countercurrent takes place.

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.In the embodiment according to FIG. 2, a further low-pressure screw compressor 16 is present in addition to the screw compressor 1 -which here operates as a high-pressure compressor. Starting from the screw compressor 1, the refrigerant circuit is first executed to the dome-like structure 4 corresponding to that in Fig. 1 with the proviso that here the dome-like structure 4 forms a closed independent space in which a phase separation takes place. Refrigerant gas is supplied to the intermediate pressure inlet 18 of the high-pressure screw compressor 1. The liquid refrigerant passes through the float valve 17 in the second dome-like structure 21 and is relaxed there. The resulting in the phase separation steam is passed into the suction line 22 of the high-pressure screw compressor 1. The liquid refrigerant passes through the float valve 19 into the third dome-like structure 20, which is in pressure communication with the apparatus 5. Here again a phase separation takes place. The gaseous refrigerant passes into the intermediate pressure inlet 6 of the low-pressure screw compressor 16. The following circuit corresponds to that of 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.The invention has managed to unite the apparatuses for the intermediate pressure release, the collector and the subcooler and thereby achieve that the refrigerant is very far subcooled, which improves the efficiency of the refrigeration system. The dimensions and the effort is much lower compared to single devices.

Claims

Invention claim:

1. means for intermediate pressure release, collection and subcooling of the refrigerant for a multi-stage refrigeration system in which an intermediate pressure vessel is provided as expansion and phase separation for each pressure stage, which are interconnected via high pressure float and lines and the last intermediate pressure vessel in the flow direction as a refrigerant collector in the form of a Further, a heat exchanger for subcooling the liquid refrigerant from the last intermediate pressure stage is provided by gaseous refrigerant coming from the evaporator, characterized in that arranged on the horizontal cylindrical container (5) dome-like structures (4; 20; 21) as an intermediate pressure vessel are, whose number corresponds to the pressure levels, wherein the flow direction last dome-like structure (20) is connected to the container interior, in the lower part by an axial cover plate (7) with passage opening (10) a circular section-shaped supercooling space (8) is formed, in which an axial, of refrigerant flooded heat exchanger (9), the evaporator port (15) and the outlet port (12) to the evaporator (14) at the supercooling space (8) same Behälterehde and the compressor port on the heat exchanger (9) and the passage opening (10) in the cover plate (7) are arranged at the opposite end of the container.

2. Device according to Pkt!, Characterized in that in the supercooling space (8) between the cover plate (7) and the container jacket baffles (11) are arranged with alternately offset passage openings.

For this 1 page drawings

Field of application of the invention

The invention relates to a device for intermediate pressure release, collection and subcooling of the refrigerant for a multi-stage refrigeration system, in which an intermediate pressure vessel is provided as relaxation and phase separation for each pressure stage, which are connected to each other via high-pressure float and lines and in the flow direction last intermediate pressure vessel as a refrigerant collector Form of a horizontal cylindrical container is used. Furthermore, a heat exchanger for subcooling the liquid refrigerant from the last intermediate pressure stage is provided by coming from the evaporator gaseous refrigerant.

Characteristic of the known technical solutions

In refrigeration systems, even in multi-stage design, it is expedient to provide a refrigerant collector after the condenser, in order to prevent a backflow of condensed agent in the condenser and thus the obstruction of the heat transfer in certain operating conditions. For the relaxation to the intermediate pressure, a separate intermediate pressure vessel is used, to which the liquid refrigerant is supplied from the collector via Hochdruckschwimmer. The refrigerant cools down to the temperature of the intermediate pressure. The resulting vapor can be supplied in a known embodiment of the charging inlet opening of a screw compressor (DE-OS 2028842 Fig. 2). In refrigerators with many intermediate stages, it is known to switch such intermediate pressure vessels in a row. The coolant then flows through high-pressure float from one intermediate pressure vessel to the next. The resulting in each intermediate pressure vessel refrigerant vapor is supplied to the corresponding pressure stage of the compressor (DD-PS 18860). The refrigerant is cooled in this known system in the last intermediate pressure vessel to the temperature corresponding to this pressure, which is still higher than the evaporation temperature. To increase the efficiency of a refrigeration system, it is known to subcool the liquid refrigerant before relaxing on the evaporator pressure and entry into the evaporator. For this purpose, a separate apparatus is provided as a temperature changer. In this apparatus is a heat exchanger. This heat exchanger is traversed on the one hand by gaseous refrigerant from the evaporator and on the other hand by liquid refrigerant under condenser pressure or intermediate pressure in multi-stage systems. Depending on the size of the temperature changer succeeds so cool the liquid refrigerant to near the evaporation temperature (DE-PS 847751).

A disadvantage of these known cooling systems that a separate container is required for the intermediate pressure release for each pressure stage that further a separate apparatus for the collection of the liquid refrigerant necessary and also for the supercooling of the liquid refrigerant near the evaporation temperature a separate heat transfer device is necessary. These devices in their entirety improve the efficiency of refrigeration systems, especially in multi-stage operation in an effective manner. In contrast, however, there is the high cost of the large number of individual devices, which also have a large footprint and make the system bulky and confusing.

Object of the invention

The aim of the invention is to reduce the expenditure on equipment in multi-stage compression refrigeration systems.