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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft den Bereich der Klima- und Kältetechnik, insbesondere eine Ölausgleichseinrichtung und eine Kälteanlage mit einer derartigen Ölausgleichseinrichtung.
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Hintergrund
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Bei einer Kälteanlage werden manchmal mehrere Verdichter benötigt. Beispielsweise findet die Vervielfältigung von Verdichtern zunehmend breite Anwendung im Gebiet der Klima- und Kühltechnik. Parallel geschaltete Verdichter sind gekennzeichnet durch eine Reihe von Vorteilen einschließlich günstiger Energieverstellung, günstiger Wartung bei Außerbetriebnahme individueller Einrichtung, und geringe Kosten. Beim Betrieb eines Verdichters ist Schmieröl unerlässlich. Jedoch kann bei ungenügender Schmierölmenge ein Verdichter, insbesondere ein Scroll-Verdichter mit einer Unterdruckkammer aufgrund unterschiedlicher Fördermengen und Leitungsausführungen zwischen den Verdichtern beschädigt werden. Aus diesem Grund muss man den Ölstand mehrerer Verdichter verwalten. Bei Ölstandsverwaltung gemäß dem Stand der Technik lässt sich eine aktive Ölrückförderungseinrichtung verwenden, welche im Gebiet der Gefriertechnik breite Anwendung findet. Diese ist jedoch aufgrund hoher Kosten und komplizierten Systemaufbaus nicht geeignet für kommerzielle und leicht kommerzielle Klimaanlagen. Des Weiteren lässt sich eine Ölstandsverwaltung durch abgestimmte Leitungsausführung ermöglichen, welche jedoch den Ölstand des Verdichters nicht zuverlässig steuern kann. Aus diesem Grund kann eine bekannte Ölstandsverwaltungseinrichtung den Anforderungen an niedrige Kosten und hohe Zuverlässigkeit nicht gleichzeitig gerecht werden.
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Eine herkömmliche Kälteanlage findet breite Anwendung bei Klimaanlagen zur Luftkühlung und -heizung in Räumen, und bei anderen Kälteanlagen. Eine Verdichtergruppe bei einer derartigen herkömmlichen Kälteanlage beinhaltet mehrere Verdichter, die einen ersten Verdichter mit verstellbarer Fördermenge (oder variabler Fördermenge) oder fester Fördermenge aufweisen. Um den Betrieb der Kälteanlage auch bei Teilbelastung zu ermöglichen, weist die Verdichtergruppe ferner mehrere parallel zueinander geschaltete zweite Verdichter, welche im intermittierenden Betrieb in Abhängigkeit vom Belastungsanspruch laufen können, auf. Bei hoher Anforderung an Genauigkeit der Fördermenge verfügt der erste Verdichter über eine verstellbare (variable) Fördermenge.
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Im konkreten Fall liegen bei einer herkömmlichen Kälteanlage mehrere Methoden zum Ausgleichen des Schmieröls zwischen dem ersten und den zweiten Verdichtern vor. Der Ausgleich des Öls zwischen mehreren Verdichtern ist entweder auf eine Ölausgleichsleitung zwischen Verdichtern, oder auf einen Ölabscheider an einer Auslassleitung angewiesen. Dennoch kann keine bekannte Methode eine zuverlässige Lösung zum Ölausgleich bei Teilbelastung bereitstellen. Ohne vorhandene Ölausgleichsleitung ist ein Verdichter mit kleinerer Fördermenge gegen Ölmangel anfällig, während bei einer Kälteanlage ohne Ölausgleichsleitung ein Verdichter mit größerer Fördermenge einen Ölmangelzustand schneller erreicht.
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Bei einer konventionellen Verdichtergruppe ist eine Ölausgleichsleitung vorgesehen, die mit dem Ölsumpf eines Verdichters entweder parallel zueinander geschaltet oder in Reihe verbunden ist. In manchen Ausgestaltungen ist eine zusätzliche Gasausgleichsleitung zwischen Verdichtern vorgesehen, um die Druckdifferenz innerhalb der Gehäuse aufgrund unterschiedlicher Durchflussmengen der Kältemittel zu vermindern.
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Bei Betrieb der Verdichter mit verschiedenen Fördermengen in einer herkömmlichen Verdichtergruppe lässt sich das Problem des Ölausgleichs unter Teilbelastung durch die Ölrückführleitung oder Ölausgleichsleitung des Verdichters nicht lösen. Wie in der bisherigen Praxis bewiesen, wird das Öl unter bestimmten Bedingungen (große Druckdifferenz zwischen verschiedenen Verdichtern aufgrund unterschiedlicher Fördermengen) von einem Verdichter mit höherem Druck abgesaugt und in einen Verdichter mit niedrigerem Druck gefördert. Des Weiteren kann die Gasausgleichsleitung zu einer verringerten Druckdifferenz beitragen, jedoch vorausgesetzt, dass der Aufbau des Verdichters entsprechend geändert wird, wobei zusätzliche Leitungen und Schweißarbeit benötigt werden, was zu erhöhter Komplexität des Systems führt.
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Aus den dargelegten Gründen kann der Schluss gezogen werden, dass im Stand der Technik eine zuverlässige und kostengünstige Lösung zum Ölausgleich fehlt.
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DE 32 13 824 A1 zeigt ein Druckgasverteilungssystem für eine Kälteanlage mit zwei oder mehr Verdichtern. Öl kann aus einem Ölsumpf eines Verdichters kontrolliert in einen Ölsump eines anderen Verdichters gefördert werden, wobei man sich die Tatsache zunutze macht, das der Ölsumpf des spendenden Verdichters unter einem höheren Druck steht als ein Bereich des empfangenden Verdichters. In den die Verdichter verbindenden Ölleitungen sind Magnetventile vorgesehen, um den Ölfluss steuern zu können.
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US 2004/0231357 A1 zeigt eine Ölausgleichseinrichtung für eine Kältemittelverdichteranordnung. Die Kältemittelverdichteranordnung weist drei Verdichter auf, die parallel miteinander verbunden sind. Die Verdichter weisen Ansaugrohre für ein gasförmiges Kühlmittel auf, die parallel mit einer Ansaughauptleitung verbunden sind. Weiterhin weisen die Verdichter Absaugrohre auf, die mit einer Auslasshauptleitung verbunden sind. Ein Verdichter wird im Dauerbetrieb, die anderen Verdichter im intermittierenden Betrieb betrieben. Die Ölausgleichseinrichtung versorgt lediglich diejenigen Verdichter mit Öl, die in Betrieb sind; zu den übrigen Verdichtern ist der Ölzufluss unterbrochen.
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Breidenbach, Karl: Der Kälteanlagenbauer, Bd. 2, Grundlagen der Kälteanwendung, 5. Aufl. Berlin: C. F. Müller/VDE Verlag, 2010, S. 418 zeigt einen Ölsammler bei Kältemittelverdichtern im Verbundbetrieb. Der Ölsammler ist zum Einsatz zwischen Verdichtern vorgesehen. Es sind drei Verdichter vorgesehen, deren Ansaugleitungen parallel zueinander mit einer Saugleitung verbunden sind. Die Auslassleitungen sind parallel zueinander mit einer Druckleitung verbunden. Ölregler zweier Verdichter sind über eine erste Ölzuführleitung miteinander verbunden. Ein Ölregler eines weiteren Verdichters ist mit dieser ersten Ölzuführleitung über eine zweite Ölzuführleitung verbunden.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Nach der Erfindung wird eine Kälteanlage mit mehreren Verdichtern mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bereitgestellt. Die Verdichtern weisen einen ersten Verdichter und mindestens zwei zweite Verdichter auf, wobei die Ansaugrohre des ersten und der zweiten Verdichter parallel zueinander mit einer Primäransaugleitung verbunden sind, während die Auslassrohre des ersten und der zweiten Verdichter parallel zueinander mit einer Primärauslassleitung in Verbindung stehen. Während des Betriebs eines Systems mit der Ölausgleichseinrichtung wird der erste Verdichter im Dauerbetrieb und die zweiten Verdichter im intermittierenden Betrieb betrieben, wobei Ölsümpfe der einzelnen zweiten Verdichter über eine erste Ölausgleichsleitung miteinander in Reihe verbunden sind, und ein Ölsumpf des ersten Verdichters über eine zweite Ölausgleichsleitung am Boden der ersten Ölausgleichsleitung angeschlossen ist.
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In einem Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung wird die zweite Ölausgleichsleitung des ersten Verdichters an den Boden der gemeinsamen Ölausgleichsleitung zwischen den zweiten Verdichtern angeschlossen. Dadurch lässt sich eine direkte Verbindung des ersten Verdichters mit dem Ölsumpf eines zweiten Verdichters vermeiden. Folglich kann eine von einem Verdichter mit niedrigerem Druck benötigte Ölmenge zwischen dem ersten und den zweiten Verdichtern in den Ölsumpf eines Verdichters mit niedrigerem Druck transportiert werden. Ölstand in dem Verdichter mit niedrigerem Druck kann garantiert werden. Ölausgleich ist auf zuverlässige und kostengünstige Weise möglich.
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Figurenliste
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Zum besseren Verständnis der Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend bevorzugte Ausführungsbeispiele anhand der dabei verwendeten Zeichnungen näher beschrieben.
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Es zeigen
- 1 die schematische Darstellung einer zwischen 3 Verdichtern eingesetzten Ölausgleichseinrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
- 2 die schematische Darstellung einer Anordnung mit einem Ölabscheider und einem Ansaugrohr zur Förderung des Öls in einem anderen Verdichter gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
- 3 die schematische Darstellung einer Variante des Aufbaus der in 2 dargestellten Ölrückführleitung und des Ansaugrohrs gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
- 4 die schematische Darstellung der Anordnung einer Kälteanlage mit einem ersten Verdichter und n zweiten Verdichtern gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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Detaillierte Beschreibung
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Nachfolgend werden die technischen Lösungen der vorliegenden Erfindung im Detail anhand von Ausführungsformen mit Bezug zu den entsprechenden Abbildungen näher beschrieben. Bei der folgenden Beschreibung sind gleiche oder ähnliche Teile jeweils mit gleichen oder ähnlichen Bezugszeichen versehen. Die nachfolgende Beschreibung der erfindungsgemäßen Ausführungsformen anhand von Abbildungen nicht als Einschränkung des Rahmens der Erfindung zu verstehen.
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Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stellt eine Ölausgleichseinrichtung zum Einsatz bei einer Kälteanlage mit mehreren Verdichtern bereit, welche den Ölausgleich zwischen Verdichtern schnell und zuverlässig gewährleisten kann. In der Kälteanlage mit mehreren Verdichtern können einige Verdichter ölarm und andere Verdichter ölreich sein. Die Begriffe „ölarmer Verdichter“ und „ölreicher Verdichter“ werden nachfolgend kurz erläutert.
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Bei einem ölarmen Verdichter handelt es sich um einen Verdichter mit einer niedrigeren Ölmenge im Vergleich zu der Standardbetriebsmenge, oder der Ölmenge anderer mit diesem verbundenen Verdichter. Im Gegensatz dazu bezieht sich ein ölreicher Verdichter auf einen Verdichter mit einer größeren Ölmenge im Vergleich zu der Standardbetriebsmenge, oder der Ölmenge anderer mit diesem verbundenen Verdichter. Bei praktischer Anwendung kann sich die Zuordnung eines ölarmen oder ölreichen Verdichters in einem Mehrverdichtersystem entweder aus tatsächlichem Betriebszustand, oder aus absichtlicher Ausführung durch den Hersteller ergeben, indem das Öl eines oder mehrerer Verdichter(s) beispielsweise aufgrund eines Unterschiedes hinsichtlich des Ölstands, der Reihenfolge der Ölversorgung, oder des Ölverbrauchs schneller als andere Verdichter bis unter dem Standardölstand verbraucht wird, bevor ein Ölstand in den anderen Verdichtern einen niedrigen Stand erreicht. Der eine oder die mehreren Verdichter sind ölarme Verdichter. Verdichter mit einem Ölstand höher als im Standard-Ölstand sind ölreiche Verdichter. In der vorliegenden Anmeldung kann sich „Öl“ auf das Schmieröl, welches für den Betrieb eines Verdichters benötigt wird, beziehen.
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Die Verdichtergruppe der Kälteanlage gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besteht aus mehreren Verdichtern, die zueinander parallel geschaltet sind, wobei es sich bei einem der Verdichter um einen im Dauerbetrieb betriebenen ersten Verdichter handelt, während die übrigen Verdichter im intermittierenden Betrieb laufen. Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist dazu vorgesehen, den Aufbau einer Ölausgleichsleitung zu verbessern, um Situationen zu vermeiden, in denen Öl vom Verdichter mit variabler Fördermenge zu den Verdichtern mit konstanter Fördermenge oder umgekehrt gepumpt wird, d.h., um Situationen zu vermeiden, in denen Öl direkt vom ersten Verdichter zum zweiten Verdichter gepumpt wird oder Öl direkt von den zweiten Verdichtern zum ersten Verdichter gepumpt wird. Der veränderte Aufbau beinhaltet eine Verbindung der Ölausgleichsleitung, die am Verdichter mit variabler Fördermenge angeordnet ist, dergestalt, dass diese mit dem Unterteil einer gemeinsamen Ölausgleichsleitung zwischen den Verdichtern mit konstanter Fördermenge verbunden ist. Hierdurch wird eine direkte Verbindung des Verdichters mit variabler Fördermenge mit dem Ölsumpf der Verdichter mit konstanter Fördermenge vermieden, wodurch nur eine begrenzte Menge Öl in den Raum mit niedrigerem Druck gelassen wird.
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In einem Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Ölausgleichsleitung eines ersten Verdichters so aufgebaut, dass sie an den Boden der gemeinsamen Ölausgleichsleitung zwischen den zweiten Verdichtern angeschlossen werden kann, so dass sich eine direkte Verbindung des Ölsumpfs des ersten Verdichters mit den Ölsümpfen der zweiten Verdichter vermeiden lässt, und die zwischen dem ersten Verdichter und den zweiten Verdichtern mit niedrigerem Druck benötigte Ölmenge in den Ölsumpf dieses Verdichters mit niedrigerem Druck gefördert werden kann.
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Erstes Ausführungsbeispiel
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Es wird auf 1 verwiesen, die eine Verdichtergruppe mit 3 Verdichtern gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, wobei es sich bei einem Verdichter um einen ersten Verdichter (oder Primärverdichter, MCP: master compressor), und bei den übrigen zwei Verdichtern um die zweiten Verdichter (oder Sekundärverdichter, slave compressor) CP1 und CP2 handelt. Wie es sich aus der Abbildung 1 ergibt, sind der erste Verdichter MCP und die zweiten Verdichter CP1 bzw. CP2 jeweils durch die jeweiligen Ansaugrohre SX, S1, S2 parallel zueinander mit der Primäransaugleitung SMP verbunden. Dementsprechend sind Auslassrohre DX, D1 und D2 des ersten Verdichters MCP und der zweiten Verdichter CP1 und CP2 parallel zueinander mit einer Primärauslassleitung DMP verbunden, so dass der erste Verdichter MCP und die zweiten Verdichter CP1, CP2 in der Kälteanlage parallel zueinander geschaltet sind.
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In diesem Ausführungsbeispiel sind Ölsümpfe (nicht dargestellt) der zweiten Verdichter CP1 und CP2 über eine erste Ölausgleichsleitung EQ1 miteinander verbunden, welche in der Regel als eine waagerechte Leitung ausgeführt wird, während ein Ölsumpf (nicht dargestellt) des ersten Verdichters MCP über die zweite Ölausgleichsleitung EQ2 mit dem Boden der ersten Ölausgleichsleitung EQ1 in Verbindung steht. Durch Gestaltung der Form der zweiten Ölausgleichsleitung EQ2 lässt sie sich an den Boden der ersten Ölausgleichsleitung EQ1 anschließen. Aus diesem Grund kann eine zweite Ölausgleichsleitung EQ2 mit jeglicher Form zum Einsatz kommen, solange sie die oben genannte Funktion erfüllen kann.
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In der Ausführungsform sind die Ölsümpfe der zweiten Verdichter CP1 und CP2 durch die erste Ölausgleichsleitung EQ1 verbunden. Der Ölsumpf des ersten Verdichters MCP ist mit der ersten Ölausgleichsleitung EQ1 über eine zweite Ölausgleichsleitung EQ2 verbunden. Die Form der Leitung EQ2 ist dergestalt aufgebaut, dass sie mit dem Boden der ersten Leitung EQ1 verbunden werden kann. Hierdurch kann erreicht werden, dass eine Ölschicht, die einen hydraulischen Verschluss bildet, den Zufluss der Leitung bedeckt und Gas daran hindert, in die Leitung EQ2 einzudringen. Hierdurch wird die Effizienz des Öltransports der Ölausgleichsleitung verbessert. Die Leitung EQ1 gleicht Öl zwischen den Verdichtern CP1 und CP2 und kleinere Druckdifferenzen durch die Gasschicht über dem Öl aus. Unter der Annahme, dass der erste Verdichter MCP mit höherer Fördermenge als die zweiten Verdichter CP1 und CP2 arbeitet, wird der Druck in seinem Gehäuse niedriger als in den zweiten Verdichtern CP1 und CP2 sein. Das Öl beginnt von der ersten Leitung EQ1 zum ersten Verdichter MCP durch die Leitung EQ2 zu wandern. Sobald das Öl in den zweiten Verdichtern CP1 und CP2 den Boden der ersten Leitung EQ1 erreicht, kann kein weiteres Öl zum ersten Verdichter MCP transferiert werden, da die Leitung EQ2 keine direkte Verbindung zu deren Ölsümpfen hat. Hierdurch wird ein minimaler Ölstand aufrechterhalten. Für den Fall, dass der erste Verdichter MCP mit einer kleineren Fördermenge als die zweiten Verdichter CP1 Und CP2 arbeitet, wird das Öl in eine andere Richtung wandern - aus dem ersten Verdichter MCP. Sobald das Öl den Boden der Leitung EQ2 erreicht, wird sich das Öl nicht unter der Leitung wegbewegen, weil der Gasfluss durch den Widerstand der Ölschicht über der Verbindung zur Leitung EQ1 gedämpft wird. Hierdurch wird der minimale Ölstand im ersten Verdichter MCP ebenso aufrechterhalten.
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Wie aus der Abbildung 1 zu entnehmen ist, liegen Verbindungsstellen P1, P2, an denen ein Ende der ersten Ölausgleichsleitung EQ1 jeweils mit den zweiten Verdichtern CP1, CP2 verbunden ist, ungefähr in der gleichen Höhe, nämlich einer geeigneten Höhe oberhalb des Bodens der Ölsümpfe der zweiten Verdichter CP1 und CP2. Darüber hinaus liegt die Verbindungsstelle PX, an der ein Ende der zweiten Ölausgleichsleitung EQ2 mit dem Ölsumpf des ersten Verdichters MCP verbunden ist, ungefähr in der gleichen Höhe wie P1 und P2. Es ist somit verständlich, dass der Fachmann auf diesem Gebiet die Höhe der Verbindungsstellen PX, P1, P2 in Abhängigkeit von konkreten Anforderungen und Anwendungsfällen einstellen kann. In diesem Ausführungsbeispiel liegen die Ansaugrohre S1, S2 und das Ansaugrohr SX in der gleichen Höhe wie die Verbindungsstellen der zugeordneten Verdichter CP1, CP2, MCP. Selbstverständlich lassen sich die Verbindungsstellen und Höhen der Ansaug- und Auslassrohre je nach tatsächlichem Bedarf wählen.
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Zu beachten ist, dass sich die Ölsümpfe der Verdichter CP1, CP2, MCP in diesem Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung an den Böden der jeweiligen Verdichter befinden.
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In diesem Ausführungsbeispiel ist der Durchmesser der zweiten Ölausgleichsleitung EQ2 gleich oder kleiner als der der ersten Ölausgleichsleitung EQ1.
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Zur vereinfachten Steuerung der mehreren parallel zueinander geschalteten Verdichter sind die Fördermengen der mehreren parallel zueinander geschalteten zweiten Verdichter identisch oder vergleichbar miteinander. Jedoch ist eine derartige Ausführung nicht unbedingt notwendig. Bei einem größeren Unterschied zwischen den Fördermengen der zweiten Verdichter CP1, CP2 kann man einen Durchflussbegrenzungsring an dem Sauganschluss des Verdichters mit kleinerer Fördermenge zum Ausgleichen einer Eintrittsdruckdifferenz zwischen den zweiten Verdichtern vorsehen. Die Fördermenge des ersten Verdichters MCP ist nicht beschränkt.
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Mit anderen Worten kann der Fachmann auf diesem Gebiet je nach Bedarf den ersten und die zweiten Verdichter wie folgt ausführen: (1) den ersten Verdichter als einen Verdichter mit variabler Fördermenge, und die zweiten Verdichter als Verdichter mit fester Fördermenge; (2) den ersten Verdichter als einen Verdichter mit fester Fördermenge, und die zweiten Verdichter als Verdichter mit fester Fördermenge, oder (3) den ersten Verdichter als einen Verdichter mit variabler Fördermenge, und die zweiten Verdichter als Verdichter mit variabler Fördermenge. Nach Bedarf lassen sich Änderungen an der oben erläuterten Anordnung vornehmen, um einen besseren Betrieb eines jeden Verdichters zu verwirklichen.
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Wie es sich aus 1 ergibt, kann die Form der zweiten Ölausgleichsleitung EQ2 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel wie folgend ausgeführt werden: beide Enden bestehen aus einem ungefähr waagerechten Rohrabschnitt EQ22, während es sich bei dem mittleren Abschnitt EQ21 um einen Rohrwinkel oder einen schrägen Rohrabschnitt handelt, welcher die beiden waagerechten Rohrabschnitte EQ22 miteinander verbindet. Der mittlere Abschnitt EQ21 ist so ausgebildet, dass sich ein Ende der Ölausgleichsleitung EQ2 an den Boden der ersten Ölausgleichsleitung EQ1 anschließen lässt.
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Die Ölausgleichseinrichtung mit einer ersten Ölausgleichsleitung EQ1 und einer zweiten Ölausgleichsleitung EQ2 gemäß diesem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann die durch die Ölausgleichsleitungen zwischen dem ersten Verdichter und den zweiten Verdichtern gelieferte Menge gasförmiger Kältemittel vermindern, und somit die Effizienz der Ölförderung der ersten und/oder zweiten Ölausgleichsleitung EQ1/EQ2 verbessern. Die erste Ölausgleichsleitung EQ1 dient zum Ausgleichen des Ölstands und des Drucks oberhalb des Ölsumpfs zwischen den zweiten Verdichtern CP1 und CP2.
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Bei Betrieb des ersten Verdichters MCP mit einer Fördermenge, welche höher als die des zweiten Verdichters CP1 oder CP2 ist, liegt der Druck innerhalb des Gehäuses des ersten Verdichters MCP unter dem Druck innerhalb der Gehäuse der zweiten Verdichter CP1 und CP2. Somit kann das Öl von der ersten Ölausgleichsleitung EQ1 durch die zweite Ölausgleichsleitung EQ2 in den ersten Verdichter MCP geliefert werden. Sobald der Ölstand in den zweiten Verdichtern CP1 und CP2 die Höhe des Bodens der ersten Ölausgleichsleitung EQ1 erreicht, wird das Öl nicht mehr in den ersten Verdichter MCP geliefert, da die zweite Ölausgleichsleitung EQ2 nicht direkt mit den Ölsümpfen der zweiten Verdichter CP1, CP2 verbunden ist. Somit wird der minimale Ölstand der Ölsümpfe der zweiten Verdichter CP1, CP2 beibehalten.
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Bei Betrieb des ersten Verdichters MCP mit einer Fördermenge, welche niedriger als die der zweiten Verdichters CP1 und CP2 ist, wird das Öl von dem ersten Verdichter MCP zu den zweiten Verdichtern CP1, CP2 geliefert. Sobald der Ölstand in dem ersten Verdichter MCP die Höhe des Bodens der Leitungsverbindungsstelle PX erreicht, an der die zweite Ölausgleichsleitung EQ2 an den Ölsumpf des ersten Verdichters MCP angeschlossen ist, wird das Öl nicht mehr von dem ersten Verdichter MCP in die erste Ölausgleichsleitung EQ1 geliefert. Somit wird der minimale Ölstand des Ölsumpfs des ersten Verdichters MCP ebenso sichergestellt.
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Wie aus der bisherigen Erläuterung zu entnehmen ist, kann die Lösung zum Ölausgleich gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung den Ölausgleich zwischen Verdichtern verwirklichen, und dabei den minimalen Ölstand verschiedener Verdichter garantieren.
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Zweites Ausführungsbeispiel
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Es wird auf 2 verwiesen, die eine Anordnung von Leitungen mit einem Ölabscheider, der mit dem Ölabscheider verbundenen Leitung, und das Ansaugrohr zur Lieferung des durch den Ölabscheider abgeschiedenen Öls zu einem anderen Verdichter zeigt.
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Wie es sich aus der Abbildung 2 ergibt, sind in dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ebenfalls 3 Verdichter, bei denen es sich um einen ersten Verdichter MCP und zwei zweite Verdichter CP1, CP2 handelt, jeweils mit der Primäransaugleitung SMP und der Primärauslassleitung DMP parallel verbunden. Die Ölausgleichseinrichtung (nämlich die erste und zweite Ölausgleichsleitung EQ1, EQ2) zwischen den Ölsümpfen der 3 Verdichter ist ähnlich der des ersten Ausführungsbeispiels, und auf eine ausführliche Beschreibung wird daher verzichtet. Der Unterschied des zweiten Ausführungsbeispiels im Vergleich zu dem ersten Ausführungsbeispiel liegt darin, dass 3 zusätzliche Ölabscheider zum Abscheiden des Öls und zur Förderung des abgeschiedenen Öls zu einem damit verbundenen nächsten Verdichter vorgesehen sind.
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Nachfolgend werden die zusätzlichen Ölabscheider OS1, OS2, OSX und zugehörige Ausgestaltungen näher erläutert.
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Wie aus 2 zu entnehmen ist, weisen die Ansaugrohre S1, S2 jeweils die vertikalen Abschnitte S11, S21 und die damit verbundenen, nach oben geneigten schrägen Rohrabschnitte S12, S22 auf. Gas wird durch die vertikalen Rohrabschnitte S11, S21 von der Primäransaugleitung SMP heraus geleitet, und durch die jeweiligen schrägen Rohrabschnitte S12, S22 in die zugehörige Verdichter CP1, CP2 angesaugt. Dementsprechend weist das Ansaugrohr SX einen vertikalen Rohrabschnitt SX1 und einen damit verbundenen waagerechten Rohrabschnitt SX2 auf, wobei das Gas durch den vertikalen Rohrabschnitt SX1 von der Primäransaugleitung SMP heraus geleitet, und durch den waagerechten Rohrabschnitt SX2 in den Verdichter MCP, der in dieser Ausführungsform ein Verdichter mit variabler Fördermenge ist, angesaugt wird.
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Genauer gesagt ist das Auslassrohr D1 des zweiten Verdichters CP1 mit dem zugehörigen Ölabscheider OS1 verbunden, welcher das Öl von dem aus dem zweiten Verdichter CP1 abgeführten Gas abscheidet, und das abgeschiedene Öl durch die Ölrückführleitung OR1 in den waagerechten Rohrabschnitt SX2 des Ansaugrohrs des ersten Verdichters MCP liefert, und dabei das abgeschiedene Gas durch die Primärauslassleitung DMP ablässt. Anschließend werden das Gas aus der Primäransaugleitung SMP und das Öl aus der Ölrückführleitung OR1 gemeinsam durch den waagerechten Rohrabschnitt SX2 in den ersten Verdichter MCP angesaugt, wobei das Öl unter Einwirkung der Schwerkraft in den Behälter des ersten Verdichters MCP fällt. Somit kann das von dem Abgas des zweiten Verdichters CP1 abgeschiedene Öl in den ersten Verdichter MCP geliefert werden.
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In ähnlicher Weise ist das Auslassrohr DX des ersten Verdichters MCP mit dem zugehörigen Ölabscheider OSX verbunden. Dieser scheidet das in dem Abgas des ersten Verdichters MCP enthaltene Öl ab, und liefert das abgeschiedene Öl durch die Ölrückführleitung ORX in den schrägen Rohrabschnitt S22 des Ansaugrohrs S2 des zweiten Verdichters CP2, und lässt dabei das abgeschiedene Gas zu der Primärauslassleitung DMP ab. Anschließend werden das Gas aus der Primäransaugleitung SMP und das Öl gemeinsam durch den schrägen Rohrabschnitt S22 durch den zweiten Verdichter CP2 angesaugt, wobei das Öl unter Einwirkung der Schwerkraft in den Ölsumpf dieses zweiten Verdichters CP2 fällt.
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Das Auslassrohr D2 des zweiten Verdichters CP2 ist mit dem zugehörigen Ölabscheider OS2 verbunden, welcher das in dem Abgas des zweiten Verdichters CP2 enthaltene Öl abscheidet, und das abgeschiedene Öl durch die Ölrückführleitung OR2 in den schrägen Rohrabschnitt S12 des Ansaugrohrs S1 des zweiten Verdichters CP1 liefert, und dabei das abgeschiedene Gas zu der Primärauslassleitung DMP ablässt. Anschließend werden das Gas aus der Primäransaugleitung SMP und das Öl gemeinsam durch den schrägen Rohrabschnitt S12 durch den zweiten Verdichter CP1 angesaugt, wobei das Öl unter Einwirkung der Schwerkraft in den Ölsumpf dieses zweiten Verdichters CP1 fällt.
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Bei einer derartigen Ausgestaltung kann das Öl gemeinsam mit dem durch die Ölabscheider OS1, OS2, OSX fließenden Öl von einem Verdichter zu einem anderen mitgeliefert werden. Bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung weisen die Ansaugrohre der zweiten Verdichter CP1, CP2 jeweils einen schrägen Rohrabschnitt auf, welcher große Vorteile mit sich bringen kann. Insbesondere bei Einstellung des Betriebs eines zweiten Verdichters leitet der schräge Rohrabschnitt unter Einwirkung der Schwerkraft das zurückgeförderte Öl in den vertikalen Rohrabschnitt des Ansaugrohrs, und liefert dieses zu der Primäransaugleitung SMP. Somit kann das Öl in der Primäransaugleitung SMP zu dem nächsten im Betrieb laufenden Verdichter gefördert werden. Bei dem ersten Verdichter MCP wird kein schräges Ansaugrohr benötigt, da der erste Verdichter MCP im Dauerbetrieb betrieben wird. Auf diese Weise verbessert die Ölausgleichsleitung die Ölausgleichseffizienz und ermöglicht einen Ölausgleich innerhalb von kürzerer Zeit.
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Drittes Ausführungsbeispiel
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3 zeigt eine Variante des Aufbaus der in 2 dargestellten Ölrückführleitungen und Ansaugrohre.
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Der Unterschied der 3 im Vergleich zu 2 ergibt sich aus der Verbindungsweise der Ölrückführleitungen der Ölabscheider OS1, OS2, OSX, und dem Aufbau der jeweiligen Ansaugrohre, während die Mitlieferung des Öls mittels der Schwerkraft und die Rückförderung des Öls zu der Primäransaugleitung auf die gleiche Weise erfolgen.
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Wie es sich aus der Abbildung 3 ergibt, sind in dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ebenfalls 3 Verdichter, bei denen es sich um einen ersten Verdichter MCP und zwei zweite Verdichter CP1, CP2 handelt, jeweils mit der Primäransaugleitung SMP und der Primärauslassleitung DMP parallel verbunden. Die Ölausgleichseinrichtung (nämlich die erste und zweite Ölausgleichsleitung EQ1, EQ2) zwischen den Ölsümpfen der 3 Verdichter ist ähnlich dem ersten Ausführungsbeispiel, und auf eine ausführliche Beschreibung wird daher verzichtet. Der Unterschied des dritten Ausführungsbeispiels im Vergleich zu dem zweiten Ausführungsbeispiel liegt darin, dass die Anordnung und Verbindungsweise der Ölrückführleitung und des Ansaugrohrs geändert sind.
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Nachfolgend werden die Anordnung der Ölrückführleitung und des Ansaugrohrs näher erläutert.
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Wie aus 3 zu entnehmen ist, weisen die Ansaugrohre S1, S2 jeweils die vertikalen Abschnitte S11, S21 und die damit verbundenen waagerechten Rohrabschnitte S12, S22 auf. Gas wird durch die vertikalen Rohrabschnitte S11, S21 von der Primäransaugleitung SMP heraus geleitet, und durch die jeweiligen waagerechten Rohrabschnitte S12, S22 in die zugehörigen Verdichter CP1, CP2 angesaugt. Dementsprechend weist das Ansaugrohr SX einen vertikalen Rohrabschnitt SX1 und einen damit verbundenen waagerechten Rohrabschnitt SX2 auf, wobei das Gas durch den vertikalen Rohrabschnitt SX1 von der Primäransaugleitung SMP heraus geleitet, und durch den waagerechten Rohrabschnitt SX2 in den ersten Verdichter MCP angesaugt wird.
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Genauer gesagt ist das Auslassrohr D1 des zweiten Verdichters CP1 mit dem zugehörigen Ölabscheider OS1 verbunden, welcher das Öl von dem aus dem zweiten Verdichter CP1 abgeführten Gas abscheidet, und das abgeschiedene Öl durch die Ölrückführleitung OR1 in den waagerechten Rohrabschnitt SX2 des Ansaugrohrs SX des ersten Verdichters MCP liefert, und dabei das abgeschiedene Gas durch die Primärauslassleitung DMP ablässt. Anschließend werden das Gas aus der Primäransaugleitung SMP und das Öl aus der Ölrückführleitung OR1 gemeinsam durch den waagerechten Rohrabschnitt SX2 durch den ersten Verdichter MCP angesaugt, wobei das Öl unter Einwirkung der Schwerkraft in den Ölsumpf des ersten Verdichters MCP fällt. Somit wird das Öl von dem Abgas des zweiten Verdichters CP1 abgeschieden, und in den ersten Verdichter MCP geliefert.
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In ähnlicher Weise ist das Auslassrohr DX des ersten Verdichters MCP mit dem zugehörigen Ölabscheider OSX verbunden. Dieser scheidet das in dem Abgas des ersten Verdichters MCP enthaltene Öl ab, und liefert das abgeschiedene Öl durch die Ölrückführleitung ORX in den vertikalen Rohrabschnitt S21 des Ansaugrohrs S2 des zweiten Verdichters CP2, und lässt dabei das abgeschiedene Gas zu der Primärauslassleitung DMP ab. Anschließend werden das Gas aus der Primäransaugleitung SMP und das Öl in dem vertikalen Rohrabschnitt S21 gemeinsam durch den waagerechten Rohrabschnitt S22 durch den zweiten Verdichter CP2 angesaugt.
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Das Auslassrohr D2 des zweiten Verdichters CP2 ist mit dem zugehörigen Ölabscheider OS2 verbunden, welcher das in dem Abgas des zweiten Verdichters CP2 enthaltene Öl abscheidet, und das abgeschiedene Öl durch die Ölrückführleitung OR2 in den vertikalen Rohrabschnitt S11 des Ansaugrohrs S1 des zweiten Verdichters CP1 liefert, und dabei das abgeschiedene Gas zu der Primärauslassleitung DMP ablässt. Anschließend werden das Gas aus der Primäransaugleitung SMP und das Öl in dem vertikalen Rohrabschnitt S11 gemeinsam durch den waagerechten Rohrabschnitt S12 durch den zweiten Verdichter CP1 angesaugt.
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Wie aus der bisherigen Beschreibung zu entnehmen ist, erfüllen die waagerechten Rohrabschnitte S12, S22 der Ansaugrohre S1, S2 die Aufgabe, das abgeschiedene Öl zu den Ansaugrohren der zweiten Verdichter CP1, CP2 zurückzufördern. Daher bringt der Luftstrom bei Anlauf des Verdichters das Öl-enthaltende Gas in den jeweiligen Verdichter mit. Ansonsten wird das Öl zu den jeweiligen vertikalen Rohrabschnitten S11, S21 geliefert, und fällt unter Einwirkung der Schwerkraft in die Primäransaugleitung SMP. In dieser Ausführungsform ist die Ölrückführleitung für den Ölabscheider OS1 mit dem waagerechten Rohrabschnitt SX2 des Ansaugrohres SX des ersten Verdichters MCP verbunden, da der erste Verdichter MCP im Dauerbetrieb betrieben wird.
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Bei beiden Ausgestaltungen gemäß dem zweiten und dritten Ausführungsbeispiel lassen sich die zweiten Verdichter CP1, CP2 in verschiedener Reihenfolge starten.
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Viertes Ausführungsbeispiel
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Es wird ferner auf 4 verwiesen, die eine allgemeinere Anordnung von einem ersten Verdichter und n (n ist eine ganze Zahl) zweiten Verdichtern zeigt.
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Die Ausführungsformen der Abbildungen der 4 und 3 sind in Verbindungsaufbau und Funktionsweise ähnlich mit dem Unterschied, dass die Anzahl der zweiten Verdichter eine andere ist. Daher wird auf eine ausführliche Erläuterung der Funktionsweise sowie Anordnung verzichtet, und nachfolgend wird lediglich der Unterschied näher erläutert. Insbesondere ist eine erste Ölausgleichsleitung EQ1 mit entsprechenden Ölsümpfen der n zweiten Verdichter CP1, CP2...CPk, CPk+1...CPn-1, CPn in Reihenschaltung verbunden, wobei n und k jeweils für eine ganze Zahl stehen.
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Des Weiteren sind n Ölsümpfer OS1, OS2...OSk, OSk+1 ...OSn-1, Osn, n Auslassrohre D1, D2...Dk, Dk+1...Dn-1, Dn, n Ölausgleichsleitungen OR1, OR2...0Rk, ORk+1...0Rn-1, ORn, und n Auslassrohre S1, S2...Sk, Sk+1...Sn-1, Sn auf ähnliche Weise wie in dem dritten Ausführungsbeispiel vorgesehen, wobei n und k jeweils für eine ganze Zahl stehen.
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Gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung befindet sich der erste Verdichter im Dauerbetrieb, und die Ölausgleichseinrichtung weist eine erste Ölausgleichsleitung zwischen zweiten Verdichtern und eine zweite Ölausgleichsleitung zwischen einem ersten Verdichter und dem Boden der ersten Ölausgleichsleitung auf, wodurch eine zuverlässige Ölverteilung zwischen den Verdichtern erreicht werden kann, unabhängig davon, ob der zweite Verdichter in Betrieb ist oder abgeschaltet. Zusätzlich ist die Verbindung der Leitungen einfach und keine zusätzlichen Komponenten oder zusätzliche Änderungen eines Verdichtergehäuses sind notwendig. Aus diesem Grund zeichnet sich die Lösung entsprechend der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung durch niedrigere Kosten aus.
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Bei der bisherigen beispielhaften Beschreibung konkreter Ausführungsbeispiele werden zur besseren Übersicht zwei zweite Verdichter und ein erster Verdichter als Beispiel herangezogen. Jedoch ist dem Fachmann auf diesem Gebiet geläufig, dass der Umfang der vorliegenden Erfindung nicht auf diese Beispiele beschränkt ist, und auch eine Anwendung bei 3, 4, 5, 6 oder mehr Verdichtern möglich ist. Des Weiteren kann es bei dem ersten Verdichter sowohl um einen Verdichter mit fester Fördermenge, als auch einen Verdichter mit variabler Fördermenge, und bei allen zweiten Verdichtern um Verdichter mit fester oder variabler Fördermenge handeln.
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In den oben genannten konkreten Ausführungsbeispielen gemäß der vorliegenden Erfindung kann es bei dem ersten Verdichter und den zweiten Verdichtern um Scroll-Verdichter mit einer Unterdruckkammer handeln. Jedoch ist eine derartige Ausgestaltung ist nicht unbedingt nötig, und auch bei Verdichtern anderer Art kann die vorliegende Erfindung zum Einsatz kommen.
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Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird auch eine Kälteanlage bereitgestellt.
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Die bisher dargestellten Ausführungsbeispiele dienen der beispielhaften Beschreibung der Ausgestaltungen der Erfindung. Es ist dem Durchschnittsfachmann auf diesem Gebiet geläufig, dass verschiedene Abänderungen dieser Ausführungsbeispiele im Rahmen der Prinzipien sowie Grundideen der Erfindung möglich sind, und der Schutzumfang der Erfindung durch die Patentansprüche sowie deren Äquivalenten definiert wird.
