DE1014562B

DE1014562B - Cooling system

Info

Publication number: DE1014562B
Application number: DEC11601A
Authority: DE
Inventors: Stanley Jan Rachfal
Original assignee: Carrier Corp
Current assignee: Carrier Corp
Priority date: 1955-01-27
Filing date: 1955-07-25
Publication date: 1957-08-29

Description

Kühlsystem Die Erfindung betrifft ein Kühlsystem mit Zen trifugalverdichter, Verdampfer und Kondensator, und einer zwischen, der Ansaugleitung des Verdichters und einer Stelle, des Systems, welche komprimiertes., gasförmiges Kältemittel führt, angeordneten Nebenschlußleitung, in welcher der Zufluß komprimierten, gasförmigen Kältennittels zur Ansaugleitung mit einer Regeleinrichtung gesteuert wird.Cooling system The invention relates to a cooling system with centrifugal compressor Zen, Evaporator and condenser, and one between, the suction line of the compressor and a point of the system that carries compressed., gaseous refrigerant, arranged bypass line, in which the inflow of compressed, gaseous Kältenmittelels to the suction line is controlled with a control device.

Verwendet man bei dem Kühlsystem der vorgenannten Art zum Regeln; den Druckanstieg bzw. den Auslaßdruck, wie es in älterem; Anordnungen. der Fall war, läßt sich die volumetrische Belastung der Anlage nicht einwandfrei wiedergeben:, weil die Kon:densatortemperatur bei einer gegebenen@ Last während des Betriebes einer Kompressorkühlan;lage schwankt. Der Kompressorauslaßdruck wird bei gleicher Belastung des Kühlsystems durch einet geringere Kon:densatorwassertempera,tur heruntergedrückt, so, daß bei älterem, Steuerungen, unter gewissen Umständen das. Vorhandensein eines Schwell- oder Pump.zustandes angezeigt werden konnte, wenn; ein solcher tatsächlich nicht vorhanden war. Die vorliegende Erfindung hezweckt, die Regelungen der vorgenannten, Art zu verbessern und irrige Auswertungen des Betriebszustan.des des Kühlsystems mit Sicherheit auszuschließen.Is used in the cooling system of the aforementioned type for regulating; the pressure rise or the outlet pressure, as it was in older; Arrangements. the case the volumetric load on the system cannot be accurately reproduced :, because the condenser temperature at a given @ load during operation a compressor cooling system fluctuates. The compressor outlet pressure becomes the same Load on the cooling system due to a lower condenser water temperature, so that with older controls, under certain circumstances the presence of a Swell or pump status could be displayed if; such a thing actually was not present. The present invention aims, the regulations of the aforementioned, Art to improve and erroneous evaluations of the operating condition of the cooling system to be excluded with certainty.

E rfindungsgetnäß wird zur Lösung der vorgenannten Aufgabe das Kühlsystem so ausgebildet, daß die Regeleinrichtung auf eine Temperaturänderung dies den Verdichter durchfließenden gasförmigen; Kältemittels ansprechen kann:. Da der Temperaturanstieg des Kältemittels im Kompressor die volumetrischeßelastun:g dies Systems richtig wiedergibt, kann: bei der erfindungsgemäßen Ano-r-dnwng somit auch der Faktor, welcher das. Schwellen. oder Pumpen, des Kompressors hervorruft, richtig wiedergegeben werden. Vorzugsweise werden: bei dem erfindungsgemäßen Kühlsystem besondere Vorrichtungen vorgesehen, um den Druck und die Temperatur des durch, die N ebenschlußleitung fließenden gasförmigen Kältemittels zu. senken:.In accordance with the invention, the cooling system is used to solve the aforementioned problem designed so that the control device to a temperature change this the compressor flowing through gaseous; Refrigerant can respond :. Because the temperature rise of the refrigerant in the compressor, the volumetric load of this system is correct reproduces, can: with the anor-r-dnwng according to the invention thus also the factor which that. swell. or pumps caused by the compressor can be reproduced correctly. The following are preferably used in the cooling system according to the invention provided to the pressure and the temperature of the flowing through, the shunt line gaseous refrigerant. reduce:.

Ein, weiteres Merkma,1 der vorliegenden Erfindung betrifft. ein Verfahreil zur Steuerung des Arbeitsabla:ufes eines Kühlsystems. mit einem. Zentr'ifugalverdichter konstanter Drehzahl, bei dem diel einzelnen Stufen, darin bestehen:, in dem Verdichter ein gasförmiges Kältemittel zu komprimieren, dass komprimierte! Kältemittel einem Kondensator zur Verflüssigung zuzuleiten., das flüssige Kältemittel oincm Kühler zuzuführen, das flüssige Kältemittel in dem Kühler zu: verdampfen und das gasförmige Kältemittel von dein Kühler zu dem Verdichter zu überführen, wobei eine Stufe vorhanden ist, in: der zumindestens ein Teil des von; dem Verdichter geförderten gasförmigen Kältemittels zu dem Einlaß des Verdichters in Abhängigkeit von; einer vorgegebenen: Temperaturänderung des den Verdichter durchströmenld,en,Kältemittels geleitet wird. Vorzugsweise ist hierbei eine Stufe vorgesehen, in, der die Temperatur und der Druck des ausgestoßenen gasförmigen, Kältemittels gesenkt wird, wenn. es, zu dem Verdichtereinlaß strömt.Another feature 1 of the present invention relates to. a process part to control the work flow of a cooling system. with a. Centrifugal compressor constant speed, at which the individual stages consist of:, in the compressor a gaseous refrigerant to compress that compressed! Refrigerant one Condenser for liquefaction, the liquid refrigerant oincm cooler to supply the liquid refrigerant in the cooler to: evaporate and the gaseous Transferring refrigerant from your cooler to the compressor, with one stage present is, in: at least part of the of; the compressor conveyed gaseous Refrigerant to the inlet of the compressor in response to; a given: Change in temperature of the refrigerant flowing through the compressor. In this case, a stage is preferably provided in which the temperature and the pressure of the discharged gaseous refrigerant is lowered when. it, to the compressor inlet flows.

Weitere Aufgaben und Vorteile der Erfindung ergeben, sich aus der Beschreibung und der Zeichnung, die in schematischer Ansicht, ein eirfindungsgemäßes Kühlsystem mit Zeni-trifugalveird.ichteir samt der dazugehörigen Steuerung zeigt.Further objects and advantages of the invention emerge from the Description and the drawing, in a schematic view, an eirfindungsgemes Cooling system with Zeni-trifugalveird.ichtir including the associated control shows.

In der eine Verwendungsmöglichkeit der Erfindung wiedergebenden Zeichnung, stellt 10 einem; üblichen; Zen.trifugalverdichter von der in. Kühlsystemen in weitem Maße benutztem Art dar. Der Verdichter 10 ist mechanisch über seine Antriebswelle und eine Kupplung mit einem Motor 11 für konstante Drehzahl verbunden. Das in denn Verdichter komprimierte, dampfförmige Kältemittel strömt durch die, Ausgangsleitung 12 zu einem eine Rohrschlange 13' enthalten-den Kondensator 13, in dem es in eine; Flüssigkeit umgewandelt wird, da die Wärme durch einen in der Rohrschlange, 13' fließenden, kühlenden Stoff ihm entzogen wird. Ein Schwimmerventil 14 gestattet der Flüssigkeit den Austritt aus dein Kondensator und den Eintritt in die Flüssigkeitsleitung 14'. Der mit einem Schwimmerventil 15' ausgerüstete Ekonomiser arbeitet so, daß er dem flüssigen Kältemittel den. Du.rchfluß zur Leitung 16, die zu dem Verdampfer oder Kühler 17 führt, möglich macht. Somit fließt die Flüssigkeit offensichtlich von dem höheren: Druck in dem Kondensator durch die. beiden Schwimmerventile zu dem niedrigeren Druck in dem Verdampfer. Das flüssige Kältemittel steht in dem Verdampfer in Wärmeaustausch mit einem beispielsweise in . der Rohrschlange 18 fließenden Medium, wie etwa. Wasser. Das Wass:or- kann. als Kühlmittel in einer Klimaanlage `verwendet werden. Da die Wärme von dem eintretenden Wasser auf das flüssige Kältemittel des Kühlers übertragen wird, ändert das Kältemittel seinen. Zustand und. strömt als Dampf zu dem Verdichter. Etwa in dem Ekonomiser auftretender Dampf, der sich irifölge einer Entspannungswirkung bilden kann, wenn diel Flüssigkerit in ein Gebiet- niedrigeren Druckesgelangt, fließt durch die Leitung 40 zu einer Vordichterstufe zurück.In the drawing depicting one possible use of the invention, 10 represents one; usual; Centrifugal compressor of the type widely used in refrigeration systems. The compressor 10 is mechanically connected via its drive shaft and a clutch to a constant speed motor 11. The vaporous refrigerant compressed in the compressor flows through the output line 12 to a coil 13 'containing the condenser 13, in which it is in a; Liquid is converted, since the heat is withdrawn from it by a cooling substance flowing in the pipe coil 13, 13 '. A float valve 14 allows the liquid to exit the condenser and enter the liquid line 14 '. The economizer equipped with a float valve 15 'works so that it the liquid refrigerant. Du.rchfluss to line 16, which leads to the evaporator or cooler 17, makes possible. Thus the liquid obviously flows from the higher pressure in the condenser through the. two float valves to the lower pressure in the evaporator. The liquid refrigerant is in the evaporator in heat exchange with, for example, in. the pipe coil 18 flowing medium, such as. Water. The water: or can. be used as a coolant in an air conditioner `. As the heat from the incoming water is transferred to the coolant's liquid refrigerant, the refrigerant changes its. Condition and. flows as vapor to the compressor. Any steam occurring in the economizer, which may form as a result of an expansion effect when the liquid kerite reaches an area of lower pressure, flows back through line 40 to a presealing stage.

Einte Ansaugdrossel 30 mit einem Betätigungsmotor 31, die in Abhängigkeit vorm der Tempe;ra,tur des die; Kühlschlange verlass:endenn gekühlten Wassers. arbeitet, ist, wie; dargestellt, in der Leitung 20 angeordnet. Zur Regelung des Drosselmotors in irgendeiner bekannten Weiset kann: ein Gefäß 32 verwendet werden:, das eine thermoempfindliche Füllung enthält.Einte intake throttle 30 with an actuating motor 31, which is dependent on vorm der Tempe; ra, tur des die; Leave the cooling coil: there is no longer any chilled water. is working, is like; shown, arranged in the line 20. For regulating the throttle motor In any known manner: a vessel 32 can be used, which is a thermosensitive Contains filling.

Die hier betra£htete Erfindung besteht darin, den oben beschriebenen Hauptkreislauf so. weit abzuwan@dedn, d,aß am Einlaß des. Verdichters. jederzeit ein Volumen, des. dampfförmigen Kältemittels verfügbar ist, das ausreicht, eine Umkehr der Strömungsrichtung des Kältemittels, in dem System zu verhindern.. Dazu ist eine Leitung 21 vorgesehen, die den Kondensator mit der Ansaugleitung verbindet. Ein Ventil 22, das auf einen voirgegebenen. Temperaturanstieg des. dampfförmigem. Kältemittels oder des Gases anspricht, soweit dieses durch den; Verdichter fließt, ermöglicht dem dampfförmigen Kältemittel den Durchfluß zu der Ansaugleitung, um das verminderte Gasvolumen zu ergänzen, sowie diese Verminderung durch. Absinken der Bedas.tung des Kühlers auftritt.The invention under consideration is that described above Main circuit like this. Far away from it, d, ate at the inlet of the compressor. at any time a volume of the vaporous refrigerant is available that is sufficient to one Reversing the direction of flow of the refrigerant in the system to prevent .. To do this a line 21 is provided which connects the condenser to the suction line. A valve 22, which is on a given. Temperature rise of the. Vaporous. Refrigerant or gas responds to the extent that this is caused by the; Compressor flows, allows the vapor refrigerant to flow to the suction line to to supplement the reduced gas volume, as well as this reduction by. Sinking the exposure of the cooler occurs.

Die Leitung 21 weist eine Einschnürung in Form einer Platte 33, in der eine Öffnung vorhanden ist, auf, um dem von; dem Kondensator zur Ansaugleitung strömenden Gas einen Druckabfall zu erteilen.. Die Leitung 34 gestattet dem flüssigen Kältemittel, von dem Kondensator zu. der Leitung 21 - stromabwärts von der Einschnürung aus - zu fließen. Das flüssige Kältemittel verdampft bei seltnem Eintritt in. die: Zone niedrigeren, Druckes durch Entspannung und ruft eine Kühlwirkung hervor. Es sei bemerkt, daß die Ein schnürung 33 und die Leitung 34 so, den; Druck und die Temperatur des Gases in der N ebenwegle:itung im wesentlichen auf den Druck und die: Temperatur in der Ansaugleitung senken. Es wurde festgestellt, da,ß im Fa,11e eines mit konstanter Drehzahl laufenden Zen.trifuga,lverdichters, das zur Verhinderung des Arbeitens im unstabilen Bereich erforderliche: Gasvolumen; in Beziehung zu der Temperaturänderung des den Verdichter durchströmenden Gases steht. Zur Erläuterung sei bemerkt, daß dann, wenn. sich. die Belastung des Kühlers verändert, die durch die Wärmemenge: dargestellt wird:, die zur Erzielung einer gewünschten Temperatur des die Rohrschlange: vorlassenden Wassers denn Wasser entzogen werden muß, sich das Volumen, des durch den. Wärmeaustausch erzeugten Gases ebenfalls verändern. wird- Die durch den. Verdichter entwickelte Druckhöhe, dividiert durch dein Wirkungsgrad liefert die Eingangsenergie pro Gewichtseinheit des Kältemittelgases. Dieser Wert ist dem über- deren Verdichter entstehenden Enahalpiean:stieg proportional. der seinerseits mit. dem Temperaturanstieg des Gases über dem Verdichter unmittelba.r in Beziehung steht. Es wurde festgestellt, daß die; Förderhöhe mit einer Abnahme des Volumens des behandelten Gases zunimmt; deshalb nimmt die Temp-c-raturd.ifferenz über den Verdichter infolge der obenerwähnten Tatsachen zu. Die oben beschriebene Steuervorrichtung erfaßt den Zustand, und ergänzt das Volumen, in der Ansaugleitung dadurch, da.ß sie das Ventil in der N ebenwegleitung öffnet.The line 21 has a constriction in the form of a plate 33, in the one opening is present, to that of; the condenser to the suction line to give the flowing gas a pressure drop .. The line 34 allows the liquid Refrigerant, from the condenser to. of line 21 - downstream of the constriction from - to flow. The liquid refrigerant evaporates when it enters the: Zone of lower pressure through relaxation and creates a cooling effect. It it should be noted that the constriction 33 and the line 34 so, the; Pressure and the Temperature of the gas in the path line essentially depends on the pressure and die: lower the temperature in the suction line. It was found that ß in the Fa, 11e a centrifugal oil compressor running at constant speed to prevent required to work in the unstable area: gas volume; in relation to the Change in temperature of the gas flowing through the compressor. In order to explain note that if. themselves. the load on the cooler changed by the amount of heat: is represented: which is necessary to achieve a desired temperature of the coiled pipe: the water that is letting in because water has to be withdrawn from itself the volume of the. Heat exchange generated gas also change. will- The through the. Compressor developed pressure head, divided by your efficiency supplies the input energy per unit weight of the refrigerant gas. This value is the Enahalpiean arising from the supercharger: increased proportionally. the for his part with. the rise in temperature of the gas above the compressor immediately is related. It was found that the; Funding head with a decrease the volume of the treated gas increases; therefore the temp-c-raturd.difference increases through the compressor as a result of the above-mentioned facts. The one described above Control device detects the state, and supplements the volume, in the suction line in that it opens the valve in the bypass line.

Es ist somit offensichtlich, daß eine Anordnung getroffen ist., die verhindert, daß das. Volumen; des Gaseis oder dampfförmigen Kältemittels so weit verringert wird., daß in dem System eine Umkehr des Kältemittelflusses eintritt. Obgleich das erläuterte System ein, Ventilsteuerglied 23 enthält, das auf einen vorgege@ben.en Temperaturanstieg, wie er durch die Fühler 24 und 25 erfaßt wird, anspricht, ist es klar, daß ein einzelner Fühler, der für die Erfassung einer vorgegegebenen Temperaturdifferenz entworfen ist, verwendet werden kann.It is thus evident that an arrangement has been made prevents that. Volume; of the gas ice or vaporous refrigerant so far that a reversal of refrigerant flow occurs in the system. Although the illustrated system includes a valve control member 23 that acts on a vorgege@ben.en temperature rise as detected by sensors 24 and 25, responds, it is clear that a single sensor is used for the detection of a given Temperature difference is designed can be used.

Wenn sich auch die beschriebene Ausführungsform auf das Problem der Verhinderung des Pumpens in einer Kühlanlage, die einen: Zentrifugalverdichted verwendet, bezieht, kann die Erfindung ofensichtlidl auch zu anderen. Anwendungen. benutzt werden., bei denen. Turbokompressoren verwendet werd f; für die die Einhaltung einer konstanten; Volumenbelastung erforderlich ist. Zur Erläuterung sei angeführt, da;ß bei Betrieb, eines Gebläseofens eine Dämpfung zur Drosselung der Luftzufuhr durch eine Anordnung g#r stew°rt werden kann, die auf die Temperaturzunahme des Gases bei dessen Durchfluß durch das Gebläse anspricht.If the described embodiment also addresses the problem of Preventing pumping in a refrigeration system that uses a: centrifugal compressor, relates, the invention ofensichtlidl can also be applied to others. Applications. used be., at which. Turbo compressors are used f; for adhering to a constant; Volume loading is required. For explanation it should be mentioned that; ß during operation of a fan oven, dampening to throttle the air supply through an arrangement based on the increase in temperature of the gas can be used responds to its flow through the fan.

Andere Ausführungsformen und Anordnungen, die unter Berücksichtigung dieser die Steuervorrichtung, einschließenden Beschreibung entworfen wenden, um den Temperaturanstieg zu messen, ergeben. sich für den Fachmann von selbst, ohne den Bereich der Erfindung, wie er in den Ansprüchen festgelegt ist, zu verlassen.Other embodiments and arrangements under consideration this description including the control device, designed to apply measure the temperature rise. for the professional by itself, without to depart from the scope of the invention as defined in the claims.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Cooling system with centrifugal compressor, evaporator and condenser and one between the suction pipe of the compressor and a point of the system, which carries compressed, gaseous refrigerant, arranged; Shunt line in which the inflow of compressed, gaseous refrigerant to the suction line is controlled with a control device, characterized in that that the control device to a temperature change (24, 25) of the. The compressor flowing through gaseous: refrigerant: partly responds.

2. Cooling system according to claim 1, characterized in that the pressure and the temperature of the by the bypass line flowing. Gaseous refrigerant lowering devices (33, 34) are provided are..

3. Method for controlling the workflow of a cooling system with a Centrifugal compressor with constant speed according to claims 1 and 2, at which the individual stages consist of a gaseous refrigerant in the compressor to compress; to liquefy the compressed refrigerant to a condenser to supply the liquid refrigerant to a: ern cooler to supply the liquid refrigerant in the cooler to evaporate and the gaseous refrigerant from the cooler to the compressor. transfer "characterized in that, ß a stage is present, in which at least part of what is required by the compression. gaseous refrigerant to the inlet of the compressor depending on a predetermined temperature change of the compressor flowing through. Refrigerant is directed.

4. Procedure according to. Claim 3, characterized in that a stage is provided in which the temperature and pressure of the discharged gaseous refrigerant is lowered as it flows to the compressor inlet. Contemplated publications !: USA. Pat. No. 2,661,145.