DE102005018602B4

DE102005018602B4 - Zweistufiges Schraubenverdichteraggregat

Info

Publication number: DE102005018602B4
Application number: DE102005018602.5A
Authority: DE
Inventors: Dr. Mosemann Dieter; Peter Kolberg
Original assignee: GEA Grasso GmbH
Current assignee: GEA Refrigeration Germany GmbH
Priority date: 2005-04-21
Filing date: 2005-04-21
Publication date: 2015-08-20
Anticipated expiration: 2025-04-22
Also published as: DE102005018602A1

Abstract

Zweistufiges Schraubenverdichteraggregat einer Kälteanlage mit mindestens einem Booster 1, auch Niederdruckschraubenverdichter genannt, und mit mindestens einem Hochdruckschraubenverdichter 2, die hintereinander, verbunden durch eine Verbindungsleitung, angeordnet sind, wobei zwischen dem Booster 1 und dem Hochdruckverdichter 2 ein Zwischendruckanschluss 12 vorhanden ist, der über eine Rohrleitung mit anderen Systemkomponenten der Kälteanlage verbunden ist, sowie einem nach dem Hochdruckverdichter 2 angeordneten Ölabscheider 3 und einem danach angeordneten Rückschlagventil 11, wobei vom Ölabscheider 3 zum Booster 1 und zum Hochdruckverdichter 2 eine Ölführungsleitung angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rückschlagventil 10 zwischen Booster 1 und Hochdruckverdichter 2 in Strömungsrichtung vor dem Zwischendruckanschluss 12 angeordnet ist und ein steuerbares Ventil 16 in der Ölzuführungsleitung zum Booster angeordnet, das im Betrieb des Boosters 1 geöffnet ist und beim Stillstand des Boosters 1 geschlossen ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung in einem zweistufigen Schraubenverdichteraggregat für hohe Betriebsdruckverhältnisse mit mindestens einem Niederdruckschraubenverdichter und mindestens einem Hochdruckschraubenverdichter, die in Strömungsrichtung des Arbeitsmediums nacheinander angeordnet sind. Dem Niederdruckschraubenverdichter, auch Booster genannt, wird zur Schmierung, Kühlung, Abdichtung der Rotoren Öl zugeführt, dass gemeinsam mit dem Arbeitsfluid die Druckseite dieses Verdichters verlässt und zur Saugseite des Hochdruckschraubenverdichters geführt wird. Der Hochdruckschraubenverdichter wird ebenfalls zur Schmierung, Kühlung und Abdichtung mit Öl versorgt, beide Ölströme aus dem Booster und aus dem Hochdruckschraubenverdichter gelangen mit dem Arbeitsfluid in den Ölabscheider und werden dort vom Arbeitsfluid getrennt. In der Verbindungsleitung zwischen dem Boosterverdichter und dem Hochdruckverdichter kann ein Zwischendruckanschluss vorgesehen werden, über den Flashgas aus einem Zwischendruckbehälter oder eine andere Seitenlast von einem anderen Verdampfersystem oder verdampftes Kältemittel aus einem Flüssigkeitsunterkühler zugeführt werden.
Bei bekannten Schraubenverdichteraggregaten dieser Bauart sind vor dem Boosterverdichter ein Rückschlagventil und ein Saugfilter angeordnet, und nach dem Ölabscheider ist ein weiteres Rückschlagventil angeordnet, um nach dem Abschalten der beiden Verdichter ein unzulässiges Rückwärtsdrehen der beiden Verdichter sowie damit verbundene Betriebsstörungen der Anlage zu vermeiden. Nachteilig ist das, dass am Rückschlagventil auf der Saugseite bei Betriebsregimen mit sehr tiefen Verdampfungsdrücken ein unzulässiger Druckabfall am Rückschlagventil auftritt, der zu einer Entspannung des Kältemittels am Rückschlagventil und damit zu einer Vergrößerung des spezifischen Volumens des Kältemittels führt, wodurch sich die Kälteleistung der Kälteanlage unzulässig vermindert. Eine andere technische Lösung verwendet zwangsgesteuerte Ventile vor dem Boosterverdichter, die nach dem Start des Verdichters geöffnet werden und beim Abschalten des Verdichters geschlossen werden. Nachteilig ist, dass das Zeitverhalten der Ventile dazu führt, dass zuviel Kältemittel und Öl aus dem zweistufigen Verdichteraggregat in die Saugleitung, den Flüssigkeitsabschalter oder in den Verdampfer zurücklaufen können.
Außerdem ist eine solche Ventilkombination kostenintensiv.
Aus der DE 101 64 792 A1 , der DD 2 41 775 A1 , der EP 1 555 438 A2 und der US 4 232 533 A sind verschiedene Verdichter bekannt.
Das Ziel der Erfindung besteht darin, diese Nachteile zu beseitigen und eine technische Lösung zu schaffen, die sowohl eine Verminderung der Kälteleistung durch Druckabfälle vor dem Boosterverdichter als auch ein unzulässiges Zurückströmen von Kältemittel und Öl in die Saugleitung vor dem Schraubenverdichteraggregat vermeidet und Herstellkosten reduziert. Gelöst wird die Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs.
Das Wesen der Erfindung besteht darin, dass ein Rückschlagventil zwischen Boosterverdichter und Hochdruckverdichter angeordnet ist, das in Strömungsrichtung vor dem Zwischendruckanschluss angeordnet ist. Außerdem ist ein zwangsgesteuertes Ventil in der Ölzuführungsleitung zum Boosterverdichter angeordnet, dass nur beim Betrieb des Verdichters geöffnet ist und beim Stillstand des Verdichters geschlossen wird. Dazu werden bekannte Energien, wie zum Beispiel Elektroenergie, unter druckstehende Fluida oder potentielle Energien von Federelementen in Kombination mit den beschriebenen Energien verwendet, um dieses Ventil zu öffnen und zu schließen. Auf der Saugseite vor dem Booster ist kein Rückschlagventil angeordnet.
Der Vorteil dieser erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, dass auf der Saugseite des Verdichters nur noch geringfügige Druckabfälle am Saugfilter vor dem Boosterverdichter auftreten können und dass beim Abschalten des Verdichters ein Druckausgleich zwischen Ölabschalter über den Hochdruckverdichter bis zu dem erfindungsgemäßen Rückschlagventil erfolgt, wobei der Booster nach dem Abschalten unter dem Druck des Verdampfersystems steht, was den Start dieses Verdichters erleichtert, der betriebsbedingt für den Antrieb des Boosters mit einem eher kleinen Antriebsmotor ausgerüstet wird.
In der Rohrleitung zum Zwischendruckanschluss ist ein weiteres Rückschlagventil angeordnet, dass vom Zwischendruckbehälter zur Verbindungsleitung zwischen Booster und Hochdruckschraubenverdichter öffnet, wenn es in dieser Richtung durchströmt wird. Das Bespiel mit der dazugehörigen Figur zeigt das Schema eines zweistufigen Schraubenverdichteraggregates mit einem Booster 1, und einem Hochdruckschraubenverdichter 2, die in Strömungsrichtung hintereinander angeordnet sind. Dem Booster 1, auch Niederdruckschraubenverdichter genannt, wird zur Schmierung, Kühlung, Abdichtung der Rotoren Öl zugeführt, das gemeinsam mit dem Arbeitsfluid die Druckseite dieses Boosters 1 verlässt und zur Saugseite 13 des Hochdruckschraubenverdichters 2 geführt wird. Der Hochdruckschraubenverdichter 2 wird ebenfalls zur Schmierung, Kühlung und Abdichtung mit Öl versorgt, beide Ölströme aus dem Booster 1 und aus dem Hochdruckschraubenverdichter 2 gelangen mit dem Arbeitsfluid in den Ölabscheider 3 und werden dort vom Arbeitsfluid getrennt. Das Arbeitsfluid ist in diesem Beispiel Kältemittel, das im Verflüssiger 4 durch Wärmeentzug verflüssigt wird. In der Verbindungsleitung zwischen dem Booster 1 und dem Hochdruckverdichter 2 ist ein Zwischendruckanschluss 12 vorgesehen über den Flashgas aus einem Zwischendruckbehälter 5 zugeführt wird, das durch die Entspannung der unter dem Kondensatordruck stehenden Kältemittelflüssigkeit entsteht.
Gemäß der Erfindung ist ein Rückschlagventil 10 zwischen Booster 1 und Hochdruckverdichter 2 in Strömungsrichtung vor dem Zwischendruckanschluss 12 angeordnet. Außerdem ist ein zwangsgesteuertes Ventil 16 in der Ölzuführungsleitung zum Booster 1 angeordnet, dass nur beim Betrieb des Boosters 1 geöffnet ist und bei Stillstand geschlossen ist, um den Ablauf des Öles aus dem Ölabscheider 3 im Stillstand des Boosters 1 auf die Niederdruckseite der Kälteanlage zu vermeiden. Dazu werden bekannte Energien, wie zum Beispiel Elektroenergie, unter druckstehende Fluida oder potentielle Energien von Federelementen in Kombination mit den beschriebenen Energien verwendet, um dieses Ventil 16 zu öffnen und zu schließen.
Der Vorteil dieser erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, dass auf der Saugseite des Boosters 1 nur noch geringfügige Druckabfälle am Saugfilter vor dem Booster 1 auftreten und dass beim Abschalten ein Druckausgleich zwischen Ölabscheider 3 über Hochdruckverdichter 2 bis zu dem erfindungsgemäßen Rückschlagventil 10 erfolgt, wobei der Booster 1 nach dem Abschalten unter dem Druck des Verdampfersystems steht. In der Rohrleitung zum Zwischendruckanschluss 12 ist ein weiteres Rückschlagventil 15 angeordnet, dass vom Zwischendruckbehälter 5 zur Verbindungsleitung zwischen Booster 1 und Hochdruckschraubenverdichter 2 öffnet, wenn es in dieser Richtung durchströmt wird.
Bezugszeichenliste

1: Booster
2: Hochdruckschraubenverdichter
3: Ölabscheider
4: Verflüssiger
5: Zwischendruckbehälter
6: Hochdruckschwimmer
7: Hochdruckschwimmer
8: Niederdruckabscheider
9: Verdampfer
10: Rückschlagventil
11: Rüückschlagventil
12: Zwischendruckanschluß
13: Saugseite
14
15: Rückschlagventil
16: Ventil

Claims

Zweistufiges Schraubenverdichteraggregat einer Kälteanlage mit mindestens einem Booster 1, auch Niederdruckschraubenverdichter genannt, und mit mindestens einem Hochdruckschraubenverdichter 2, die hintereinander, verbunden durch eine Verbindungsleitung, angeordnet sind, wobei zwischen dem Booster 1 und dem Hochdruckverdichter 2 ein Zwischendruckanschluss 12 vorhanden ist, der über eine Rohrleitung mit anderen Systemkomponenten der Kälteanlage verbunden ist, sowie einem nach dem Hochdruckverdichter 2 angeordneten Ölabscheider 3 und einem danach angeordneten Rückschlagventil 11, wobei vom Ölabscheider 3 zum Booster 1 und zum Hochdruckverdichter 2 eine Ölführungsleitung angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rückschlagventil 10 zwischen Booster 1 und Hochdruckverdichter 2 in Strömungsrichtung vor dem Zwischendruckanschluss 12 angeordnet ist und ein steuerbares Ventil 16 in der Ölzuführungsleitung zum Booster angeordnet, das im Betrieb des Boosters 1 geöffnet ist und beim Stillstand des Boosters 1 geschlossen ist.