DE102014214656A1

DE102014214656A1 - Kompressionskälteanlage und Verfahren zum Betrieb einer Kompressionskälteanlage

Info

Publication number: DE102014214656A1
Application number: DE102014214656.9A
Authority: DE
Inventors: Michael Sonnekalb
Original assignee: Konvekta AG
Current assignee: Konvekta AG
Priority date: 2014-07-25
Filing date: 2014-07-25
Publication date: 2016-01-28
Also published as: CN105299971A; JP2016035377A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kompressionskälteanlage (10), umfassend einen Kompressor (12), einen Gaskühler (14), ein Expansionsorgan (16) und einen Verdampfer (18), welche mittels Leitungen in einem Kreislauf miteinander verbunden sind, in welchem ein Kältemittel enthalten ist, Dabei ist stromab des Kompressors (12) und vor dem Gaskühler (14) ein erstes Absperrventil (34) angeordnet, und stromauf des Kompressors (12) ist mindestens ein zweites Absperrventil (36) angeordnet. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betreiben einer Kompressionskälteanlage (10), wobei im Stillstand der Kompressionskälteanlage (10) das zweite Absperrventil (36) geschlossen wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kompressionskälteanlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie ein Verfahren zum Betrieb einer Kompressionskälteanlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 9.
Stand der Technik
Kompressionskälteanlagen werden unter anderem in Fahrzeugen wie Personenkraftwagen oder Bussen als Klimaanlagen eingesetzt, um die Temperatur im Innenraum des Fahrzeugs zu verringern.
Eine gattungsgemäße Kompressionskälteanlage umfasst dazu unter anderem einen Kompressor, einen Gaskühler, ein Expansionsorgan und einen Verdampfer, welche in einem Kreislauf miteinander verbunden sind. In diesem geschlossenen Kreislauf ist ein Kältemittel vorhanden, beispielsweise Kohlendioxid (CO2).
Eine derartige Kompressionskälteanlage ist beispielsweise in der EP 147 972 B1 offenbart.
Eine solche Kompressionskälteanlage geht auch aus der WO 97/27437 hervor. In der WO 97/27437 ist ferner eine Kompressionskälteanlage offenbart, welche zusätzlich einen Zwischenwärmetauscher aufweist.
Aus der DE 10 2006 011 060 A1 ist eine Anlage bekannt, welche zusätzlich einen separaten Akkumulator aufweist, der zwischen dem Verdampfer und dem Wärmetauscher in den Kreislauf integriert ist.
Aus der WO 94/14016 ist eine Anlage bekannt, die ein zusätzliches Expansionsgefäß umfasst. Das Expansionsgefäß ist dabei zwischen dem Expansionsorgan und dem Verdampfer an eine Leitung des Kreislaufs angeschlossen.
Die DE 10 2006 041 156 A1 offenbart eine Anlage mit einem zusätzlichen Absperrventil. Das Absperrventil ist in eine Leitung zwischen dem Verdampfer und dem Expansionsorgan eingebaut. Beim Abschalten des Kompressors schaltet das Absperrventil die Leitung ab und bei Einschalten des Kompressors gibt das Absperrventil die Leitung frei.
Im Betrieb einer gattungsgemäßen Kompressionskälteanlage herrscht stromab des Kompressors ein verhältnismäßig hoher Betriebsdruck und stromauf des Kompressors herrscht ein verhältnismäßig geringer Druck. Im Stillstand findet ein Druckausgleich statt und es stellt sich ein immer noch verhältnismäßig hoher Stillstanddruck in dem Kreislauf der Kompressionskälteanlage ein. Der Kompressor muss dabei für den verhältnismäßig hohen Stillstanddruck ausgelegt und entsprechend abgesichert sein. Bei einer Anlage gemäß EP0876576 mit einem Füllgrad von z.B. 260 g/m3 würde bei einer maximalen Temperatur von 55°C im Stillstand gemäß EN378 ein maximaler Druck von 90,5 bar erreicht. Bei 3-facher Sicherheit sollte der Berstdruck in diesem Falle 271,5 bar betragen.
Aufgabe
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kompressionskälteanlage der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welcher auf den Kompressor bei Stillstand der Kompressionskälteanlage ein verringerter Stillstanddruck wirkt.
Lösung
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Kompressionskälteanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Eine gattungsgemäße Kompressionskälteanlage umfasst einen Kompressor, einen Gaskühler, ein Expansionsorgan und einen Verdampfer, welche mittels Leitungen in einem Kreislauf miteinander verbunden sind, in welchem ein Kältemittel enthalten ist.
Erfindungsgemäß ist stromab des Kompressors und vor dem Gaskühler ein erstes Absperrventil angeordnet, und stromauf des Kompressors ist mindestens ein zweites Absperrventil angeordnet. Das zweite Absperrventil ist also zwischen dem Ausgang des Gaskühlers und dem Eingang des Kompressors angeordnet.
Im Betrieb der Anlage sind beide Absperrventile offen. Im Stillstand der Anlage sind beide Absperrventile geschlossen, und die Kompressionskälteanlage ist durch die geschlossenen Absperrventile in zwei Teile getrennt.
In dem einen Teil, welcher als Hochdruckteil bezeichnet wird, steht das Kältemittel, vorzugsweise Kohlendioxid, dabei unter einem Betriebsdruck von etwa 100 bar. In dem anderen Teil, welcher als Niederdruckteil bezeichnet wird, steht das Kältemittel dabei unter einem Stillstanddruck von etwa 55 bar. Damit ist der Stillstanddruck des Kältemittels Kohlendioxid kleiner als der kritische Druck von etwa 73,8 bar.
Die Anlage wird z.B. mit 100 bar Hochdruck und 35 bar Saugdruck – dies entspricht 0°C Verdampfung – betrieben. Im Stillstand bleiben die Drücke zunächst gleich. Erwärmen sich alle Anlagenteile auf 55°C – maximale Temperatur bei Stillstand nach EN378 – so steigt der Druck auf der Niederdruckseite auf etwa 50 bis 60 bar. Dies ist kleiner als der kritische Druck von 73,8 bar und auch deutlich kleiner als bei Anlagen ohne Absperrventil.
Der Gaskühler befindet sich in dem Hochdruckteil. Der Kompressor befindet sich in dem Niederdruckteil und damit wirkt auf den Kompressor bei Stillstand der Kompressionskälteanlage ein geringerer Stillstanddruck als bei aus dem Stand der Technik bekannten Kompressionskälteanlagen. Somit ist der Kompressor gegen geringere Drücke abzusichern und kann daher leichter und preiswerter ausgeführt sein.
Auch in der Leitung am Ausgang des Kompressors steht bei Stillstand der erfindungsgemäßen Kompressionskälteanlage nur der verringerte Stillstanddruck an. Somit muss der Kompressor nicht unter Last starten.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das erste Absperrventil als Rückschlagventil ausgebildet. Das erste Rückschlagventil schließt somit automatisch bei Abschalten des Kompressors, wenn der Druck in dem Kompressor sinkt und der Druck in dem Gaskühler höher ist als in dem Kompressor. Das erste Rückschlagventil öffnet automatisch bei Einschalten des Kompressors, wenn der Druck hinter dem Kompressor ansteigt. Ein explizites Ansteuern des ersten Absperrventils ist somit nicht erforderlich.
Das zweite Absperrventil ist vorzugsweise als Magnetventil ausgebildet. Besonders vorteilhaft ist das zweite Absperrventil mit einer Steuerung des Kompressors verbunden und wird bei Abschalten des Kompressors automatisch geschlossen und bei Einschalten des Kompressors automatisch geöffnet.
Vorteilhaft ist ein Zwischenwärmetauscher vorgesehen, der einen ersten Wärmetauscherstrang, welcher zwischen dem Gaskühler und dem Expansionsorgan angeordnet ist, und einen zweiten Wärmetauscherstrang, welcher zwischen dem Verdampfer und dem Kompressor angeordnet ist, umfasst. Dabei ist das zweite Absperrventil vorzugsweise zwischen dem ersten Wärmetauscherstrang und dem Expansionsorgan angeordnet. Dadurch ist der Stillstanddruck besonders gering.
Vorteilhaft ist ein Akkumulator zwischen dem Verdampfer und dem Kompressor angeordnet. Dabei ist das zweite Absperrventil vorzugsweise zwischen dem Akkumulator und dem Kompressor angeordnet. Dadurch ist der Stillstanddruck besonders gering.
Die Aufgabe wird auch durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst.
Dabei wird bei Abschalten des Kompressors, also im Stillstand der Kompressionskälteanlage, das zweite Absperrventil automatisch geschlossen.
Bei Einschalten des Kompressors, also im Betrieb der Kompressionskälteanlage, wird das zweite Absperrventil automatisch geöffnet.
Figuren und Ausführungsformen der Erfindung
Im Folgenden ist die Erfindung anhand von in den Figuren dargestellten vorteilhaften Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt. Es zeigen:
1: eine schematische Darstellung einer Kompressionskälteanlage gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
1a: eine schematische Kreisprozessdarstellung im p-H-Diagramm einer Kompressionskälteanlage gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
2: eine schematische Darstellung einer Kompressionskälteanlage gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,
2a: eine schematische Kreisprozessdarstellung im p-H-Diagramm einer Kompressionskälteanlage gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,
3: eine schematische Darstellung einer Kompressionskälteanlage gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel und
3a: eine schematische Kreisprozessdarstellung im p-H-Diagramm einer Kompressionskälteanlage gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel,
Eine Kompressionskälteanlage 10 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel umfasst einen Kompressor 12, einen Gaskühler 14, ein Expansionsorgan 16 und einen Verdampfer 18, welche mittels Leitungen in einem Kreislauf miteinander verbunden sind. In diesem geschlossenen Kreislauf ist als Kältemittel vorliegend Kohlendioxid (CO2) vorhanden.
In einer Leitung stromab des Kompressors 12 und vor dem Gaskühler 14 ist ein erstes Absperrventil 34 angeordnet. Das erste Absperrventil 34 sitzt dabei vorliegend unmittelbar vor dem Gaskühler 14.
Das erste Absperrventil 34 ist vorliegend als Rückschlagventil ausgebildet. Im Betrieb der Kompressionskälteanlage 10 kann das von dem Kompressor 12 auf Betriebsdruck verdichtete Kältemittel durch das erste Absperrventil 34 hindurch in den Gaskühler 14 strömen. Im Stillstand der Kompressionskälteanlage 10 verhindert das erste Absperrventil 34 einen Rückfluss des Kältemittels aus dem Gaskühler 14 in den Kompressor 12.
In einer Leitung stromauf des Kompressors 12, vorliegend zwischen dem Gaskühler 14 und dem Expansionsorgan 16, ist ein zweites Absperrventil 36 angeordnet. Das zweite Absperrventil 36 sitzt dabei vorliegend hinter dem Gaskühler 14. Es kann auch in das Expansionsorgan 16 integriert sein.
Das zweite Absperrventil 36 ist vorliegend als Magnetventil ausgebildet. Im Betrieb der Kompressionskälteanlage 10 ist das zweite Absperrventil 36 geöffnet, und das Kältemittel kann aus dem Gaskühler 14 durch das zweite Absperrventil 36 hindurch in das Expansionsorgan 16 strömen. Im Stillstand der Kompressionskälteanlage 10 ist das zweite Absperrventil 36 geschlossen und verhindert, dass das Kältemittel weiter aus dem Gaskühler 14 in das Expansionsorgan 16 strömt.
Die Kompressionskälteanlage 10 wird vorliegend transkritisch betrieben. Im Betrieb herrscht stromab des Kompressors 12 beispielsweise ein Betriebsdruck von 100 bar und eine Temperatur von 100°C. Das Kältemittel ist bei diesen Bedingungen in einem überkritischen Zustand. Im Betrieb herrscht stromauf des Kompressors 12 beispielsweise ein Druck von 34,9 bar und eine Temperatur von 5°C. Das Kältemittel ist bei diesen Bedingungen in einem gasförmigen Zustand.
Das Kältemittel strömt von dem Kompressor 12 durch das erste Absperrventil 34 zu dem Gaskühler 14, wo es abgekühlt wird. Von dem Gaskühler 14 strömt das Kältemittel durch das geöffnete zweite Absperrventil 36 zu dem Expansionsorgan 16, wo es expandiert und somit der Druck und die Temperatur reduziert werden. Dabei wird das Kältemittel teilweise flüssig und teilweise gasförmig. Von dem Expansionsorgan 16 strömt das Kältemittel weiter zu dem Verdampfer 18, wo der flüssige Anteil des Kältemittels wieder verdampft und somit gasförmig wird. Das aus dem Verdampfer 18 austretende gasförmige Kältemittel wird von dem Kompressor 12 angesaugt und auf den Betriebsdruck verdichtet.
Im Zusammenhang mit den in den 1a, 2a und 3a dargestellten Druck-/Enthalpie-Diagrammen, werden nachfolgend die einzelnen Zustände des Kältemittels, welche dieses bei Durchlauf der erfindungsgemäßen Kompressionskälteanlage 10 durchläuft, kurz erläutert.
1 bezeichnet das Kältemittel als überhitztes Gas am Eintritt des Kompressors 12. 1‘ bezeichnet den Zustand des Kältemittels als Dampf mit geringen Flüssigkeitsanteilen am Austritt des Verdampfers 18. 2 bezeichnet das Kältemittel als verdichtetes Gas am Austritt des Kompressors 12, Bezugszeichen 3 das Kältemittel als abgekühltes überkritisches Gas am Austritt des Gaskühlers 4, Zustand 3‘ weiter abgekühltes überkritisches gasförmiges Kältemittel am Eintritt des Expansionsorgans 16, Bezugszeichen 4 entspanntes Kältemittel, mit Flüssigkeits- und Dampfanteilen am Austritt des Expansionsorganes 16 und am Eintritt des Verdampfers 18, 4‘ die flüssige Phase des Kältemittels im Akkumulator 24 und 4‘‘ die Gasphase des Kältemittels im Akkumulator 24.
In 1a ist der Kreisprozess in einem Druck-Enthalpie-Diagramm dargestellt. An den Isochoren kann man die jeweils herrschende Dichte des Kältemittels ablesen. Die Verdichtung im Kompressor 12 erfolgt von Zustand 1 nach Zustand 2. Die Dichte ändert sich von 92 g/m3 auf 188 g/m3. Der Niederdruckteil des Kompressors 12 hat beispielsweise einen Anteil von 10,83 % vom Anlagenvolumen, der Hochdruckteil einen Anteil von 0,40 %. Die Druckleitung zum Gaskühler 14 hat einen Anteil von 4,93 %, die Dichte entsprechend Zustand 2 ist 188 g/m3.
Hinter dem ersten Absperrventil 34 wird das Kältemittel im Gaskühler 14 von Zustand 2 nach Zustand 3 abgekühlt. Dabei steigt die Dichte bis auf 621 g/m3 an. Der Gaskühler 14 ist in 3 Teile mit gleicher Leistung unterteilt. Die mittleren Dichten und Anteile am Anlagenvolumen sind jeweils 219 g/m3 und 4,85 %, 317 g/m3 und 10,92 %, 488 g/m3 und 30,91 %. Der heißeste Teil des Gaskühlers 14 benötigt wegen der größeren Temperaturdifferenz die kleinste Fläche und das kleinste Volumen zur Wärmeübertragung. Die Leitungen bis zum zweiten Absperrventil 36 und Expansionsorgan 16 haben einen Anteil von 1,98 % am Anlagenvolumen. Die Dichte entsprechend Zustand 3 ist 621 g/m3.
Das Expansionsorgan 16 hat keinen nennenswerten Anteil am Anlagenvolumen. Die isenthalpe Entspannung erfolgt von Zustand 3 nach Zustand 4. Das teilweise flüssige Kältemittel wird im Verdampfer 18 verdampft, so dass am Ausgang des Verdampfers 18 wieder der Zustand 1 erreicht wird. Der Verdampfer 18 ist in 3 Teile mit gleicher Leistung unterteilt. Die mittleren Dichten und Anteile am Anlagenvolumen sind jeweils 156 g/m3 und 7,22 %, 124 g/m3 und 7,22 %, 101 g/m3 und 8,24 %. Durch die gleichbleibende Verdampfungstemperatur sind alle Teile etwa gleich groß. Die Saugleitung zum Kompressor 12 hat einen Anteil von 12,49 % am Anlagenvolumen. Die Dichte entsprechend Zustand 1 ist 92 g/m3.
Der Gesamtfüllgrad der Anlage beträgt 268 g/m3. Die Isochore würde die Isotherme 42 mit 55°C bei einem Druck von 91,8 bar schneiden. Für diesen maximalen Stillstanddruck müsste der Kompressor 12 ausgelegt werden. Durch die vorteilhafte erste Ausführungsform mit den Absperrventilen 34 und 36 wird die Anlage in einen Hochdruckteil 40 umfassend den Gaskühler 14 und die Leitung zwischen dem Gaskühler 14 und dem zweitem Absperrventil 36 und in einen Niederdruckteil 38 unterteilt. Der Hochdruckteil 40 hat einen Anteil von 48,67 % am Anlagenvolumen und eine mittlere Dichte bzw. Füllgrad von 428 g/m3. Der Niederdruckteil 38 hat einen Anteil von 51,33 % und eine mittlere Dichte bzw. Füllgrad von 117 g/m3. Die Isochoren des Hochdruck- und Niederdruckteils 46, 44 sind eingezeichnet und schneiden die Isotherme 42 von 55°C bei 110,9 bar bzw. 55,7 bar. Dies ist der maximale Stillstanddruck. In 1a ist ein Niederdruckfüllgrad im Niederdruckteil 38 mit Bezugszeichen 44 bezeichnet; ein Hochdruckfüllgrad im Hochdruckteil 40 ist mit Position 46 bezeichnet.
Bei Stillstand der Kompressionskälteanlage 10 wird das zweite Absperrventil 36 geschlossen. Im dem Gaskühler 14 steht das Kältemittel noch unter Betriebsdruck. In den übrigen Teilen der Kompressionskälteanlage 10, also Expansionsorgan 16, Verdampfer 18 und Kompressor 12 findet ein Druckausgleich statt, und das Kältemittel steht dort unter einem geringeren Stillstanddruck von beispielsweise 55,7 bar.
Das erste, vorliegend als Rückschlagventil ausgebildete Absperrventil 34 verhindert einen Rückfluss des Kältemittels aus dem Gaskühler 14 in den Kompressor 12 und damit einen Druckausgleich zwischen dem Gaskühler 14 und dem Kompressor 12. Das zweite Absperrventil 36 verhindert einen Fluss des Kältemittels aus dem Gaskühler 14 in das Expansionsorgan 16 und damit einen Druckausgleich zwischen dem Gaskühler 14 und dem Expansionsorgan 16.
Somit ist die Kompressionskälteanlage 10 bei Stillstand durch die Absperrventile 34, 36 in einen Hochdruckteil und einen Niederdruckteil getrennt. Dabei befindet sich der Gaskühler 14 in dem Hochdruckteil, und der Kompressor 12 befindet sich in dem Niederdruckteil, in welchem ein Stillstanddruck von beispielsweise maximal 55,7 bar herrscht.
Vorliegend befinden sich auch das Expansionsorgan 16 und der Verdampfer 18 bei Stillstand der Kompressionskälteanlage 10 in dem Niederdruckteil.
In einer ersten Abwandlung des ersten Ausführungsbeispiels ist das zweite Absperrventil 36 in einer Leitung zwischen dem Expansionsorgan 16 und dem Verdampfer 18 angeordnet. In diesem Fall befindet sich das Expansionsorgan 16 bei Stillstand der Kompressionskälteanlage 10 in dem Hochdruckteil.
In einer zweiten Abwandlung des ersten Ausführungsbeispiels ist das zweite Absperrventil 36 in einer Leitung zwischen dem Verdampfer 18 und dem Kompressor 12 angeordnet. In diesem Fall befinden sich das Expansionsorgan 16 und der Verdampfer 18 bei Stillstand der Kompressionskälteanlage 10 in dem Hochdruckteil.
Eine Kompressionskälteanlage 10 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel ähnelt in Aufbau und Funktionsweise der Kompressionskälteanlage 10 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Im Folgenden wird daher insbesondere auf die Unterschiede eingegangen.
Die Kompressionskälteanlage 10 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel umfasst neben dem Kompressor 12, dem Gaskühler 14, dem Expansionsorgan 16 und dem Verdampfer 18 zusätzlich einen Zwischenwärmetauscher 28, welche mittels Leitungen in einem Kreislauf miteinander verbunden sind. Auch in diesem geschlossenen Kreislauf ist als Kältemittel vorliegend Kohlendioxid (CO2) vorhanden.
Der Zwischenwärmetauscher 28 umfasst einen ersten Wärmetauscherstrang 30 und einen zweiten Wärmetauscherstrang 32. Der erste Wärmetauscherstrang 30 liegt zwischen dem Gaskühler 14 und dem Expansionsorgan 16. Der zweite Wärmetauscherstrang 32 liegt zwischen dem Verdampfer 18 und dem Kompressor 12.
Im Betrieb der Kompressionskälteanlage 10 bewirkt der Zwischenwärmetauscher 28 ein Absinken der Temperatur des Kältemittels vor Eintritt in das Expansionsorgan 16 und ein Ansteigen der Temperatur des Kältemittels vor Eintritt in den Kompressor 12.
In einer Leitung stromab des Kompressors 12 und vor dem Gaskühler 14 ist ein erstes Absperrventil 34 angeordnet. Das erste Absperrventil 34 sitzt dabei vorliegend unmittelbar vor dem Gaskühler 14.
Das erste Absperrventil 34 ist vorliegend als Rückschlagventil ausgebildet. Im Betrieb der Kompressionskälteanlage 10 kann das von dem Kompressor 12 auf Betriebsdruck verdichtete Kältemittel durch das erste Absperrventil 34 hindurch in den Gaskühler 14 strömen. Im Stillstand der Kompressionskälteanlage 10 verhindert das erste Absperrventil 34 einen Rückfluss des Kältemittels aus dem Gaskühler 14 in den Kompressor 12.
In einer Leitung stromauf des Kompressors 12, vorliegend zwischen dem ersten Wärmetauscherstrang 30 des Zwischenwärmetauschers 28 und dem Expansionsorgan 16, ist ein zweites Absperrventil 36 angeordnet. Das zweite Absperrventil 36 sitzt dabei vorliegend unmittelbar hinter dem ersten Wärmetauscherstrang 30 des Zwischenwärmetauschers 28.
Das zweite Absperrventil 36 ist vorliegend als Magnetventil ausgebildet. Im Betrieb der Kompressionskälteanlage 10 ist das zweite Absperrventil 36 geöffnet, und das Kältemittel kann aus dem Zwischenwärmetauscher 28 durch das zweite Absperrventil 36 hindurch in das Expansionsorgan 16 strömen. Im Stillstand der Kompressionskälteanlage 10 ist das zweite Absperrventil 36 geschlossen und verhindert, dass das Kältemittel weiter aus dem Zwischenwärmetauscher 28 in das Expansionsorgan 16 strömt.
Die Kompressionskälteanlage 10 wird vorliegend transkritisch betrieben. Im Betrieb herrscht stromab des Kompressors 12 beispielsweise ein Betriebsdruck von 100 bar und eine Temperatur von 100°C. Das Kältemittel ist bei diesen Bedingungen in einem überkritischen Zustand. Im Betrieb herrscht stromauf des Kompressors 12 beispielsweise ein Druck von 34,9 bar und eine Temperatur von 5°C. Das Kältemittel ist bei diesen Bedingungen in einem gasförmigen Zustand.
Das Kältemittel strömt von dem Kompressor 12 durch das erste Absperrventil 34 zu dem Gaskühler 14, wo es abgekühlt wird. Von dem Gaskühler 14 strömt das Kältemittel weiter in den ersten Wärmetauscherstrang 30 des Zwischenwärmetauschers 28, wo es weiter abgekühlt wird. Von dem ersten Wärmetauscherstrang 30 des Zwischenwärmetauschers 28 strömt das Kältemittel durch das geöffnete zweite Absperrventil 36 zu dem Expansionsorgan 16, wo es expandiert und somit der Druck und die Temperatur reduziert werden. Dabei wird das Kältemittel teilweise flüssig und teilweise gasförmig. Von dem Expansionsorgan 16 strömt das Kältemittel weiter zu dem Verdampfer 18, wo der flüssige Anteil des Kältemittels wieder verdampft und somit gasförmig wird. Von dem Verdampfer 18 strömt das Kältemittel weiter zu dem zweiten Wärmetauscherstrang 32 des Zwischenwärmetauschers 28, wo es erwärmt wird. Das aus dem zweiten Wärmetauscherstrang 32 des Zwischenwärmetauschers 28 austretende gasförmige Kältemittel wird von dem Kompressor 12 angesaugt und auf den Betriebsdruck verdichtet.
In 2a ist der Kreisprozess in einem Druck-Enthalpie-Diagramm dargestellt. An den Isochoren kann man die jeweils herrschende Dichte des Kältemittels ablesen. Die Verdichtung im Kompressor 12 erfolgt von Zustand 1 nach Zustand 2. Die Dichte ändert sich von 92 g/m3 auf 188 g/m3. Der Niederdruckteil des Kompressors 12 hat beispielsweise einen Anteil von 10,75 % vom Anlagenvolumen, der Hochdruckteil einen Anteil von 0,39 %. Eine Druckleitung zum Gaskühler 14 hat einen Anteil von 4,90 %, die Dichte entsprechend Zustand 2 ist 188 g/m3.
Hinter dem ersten Absperrventil 34 wird das Kältemittel im Gaskühler 14 von Zustand 2 nach Zustand 3 abgekühlt. Dabei steigt die Dichte bis auf 621 g/m3 an. Der Gaskühler 14 ist in 3 Teile mit gleicher Leistung unterteilt. Die mittleren Dichten und Anteile am Anlagenvolumen sind jeweils 219 g/m3 und 4,81 %, 317 g/m3 und 10,84 %, 488 g/m3 und 30,68 %. Der heißeste Teil des Gaskühlers 14 benötigt wegen der größeren Temperaturdifferenz die kleinste Fläche und das kleinste Volumen zur Wärmeübertragung.
Die Leitungen bis zum ersten Wärmetauscherstrang 30 des Zwischenwärmetauschers 28 haben einen Anteil von 0,14 % am Anlagenvolumen. Die Dichte entsprechend Zustand 3 ist 621 g/m3. Im ersten Wärmetauscherstrang 30 des Zwischenwärmetauschers 28 wird das Kältemittel weiter abgekühlt bis zum Zustand 3‘ und einer Dichte von 690 g/m3. Der erste Wärmetauscherstrang 30 hat einen Anteil von 0,34 % am Anlagenvolumen und die mittlere Dichte beträgt 654 g/m3. Die Leitungen bis zum zweiten Absperrventil 36 und Expansionsorgan 16 haben einen Anteil von 1,83 % am Anlagenvolumen. Die Dichte entsprechend Zustand 3‘ beträgt 690 g/m3.
Das Expansionsorgan 16 hat keinen nennenswerten Anteil am Anlagenvolumen. Die isenthalpe Entspannung erfolgt von Zustand 3‘ nach Zustand 4. Das teilweise flüssige Kältemittel wird im Verdampfer 18 und im zweiten Wärmetauscherstrang 32 des Zwischenwärmetauschers 28 verdampft. Am Ausgang des Verdampfers 18 wird der Zustand 1‘ und eine mittlere Dichte von 102 g/m3 erreicht. Der Verdampfer 18 ist in 3 Teile mit gleicher Leistung unterteilt. Die mittleren Dichten und Anteile am Anlagenvolumen sind jeweils 182 g/m3 und 7,50 %, 139 g/m3 und 7,50 %, 112 g/m3 und 7,50 %. Durch die gleichbleibende Verdampfungstemperatur sind alle Teile gleich groß. Der Verdampfer 18 ist gegenüber der ersten Ausführungsform besser gefüllt.
Die Leitung zwischen dem Verdampfer 18 und dem zweiten Wärmetauscherstrang 32 des Zwischenwärmetauschers 28 hat einen Anteil von 2,10 % des Anlagenvolumens und die mittlere Dichte entsprechend Zustand 1‘ beträgt 102 g/m3. Im zweiten Wärmetauscherstrang 32 wird das Kältemittel weiter verdampft und überhitzt, so dass wieder der Zustand 1 erreicht wird. Der zweite Wärmetauscherstrang 32 des Zwischenwärmetauschers 28 hat einen Anteil von 0,42 % am Anlagenvolumen und die mittlere Dichte beträgt 97 g/m3. Die Saugleitung zum Kompressor 12 hat einen Anteil von 10,30 % am Anlagenvolumen. Die Dichte entsprechend Zustand 1 beträgt 92 g/m3.
Der Gesamtfüllgrad der Anlage beträgt 275 g/m3. Die Isochore würde die Isotherme 42 mit 55°C bei einem Druck von 92,8 bar schneiden. Für diesen maximalen Stillstanddruck müsste der Kompressor 12 ausgelegt werden. Durch die vorteilhafte zweite Ausführungsform mit den Absperrventilen 34 und 36 wird die Anlage in einen Hochdruckteil 40 umfassend den Gaskühler 14, den ersten Wärmetauscherstrang 30 des Zwischenwärmetauschers 28 und die Leitungen zwischen dem Gaskühler 14 und dem zweitem Absperrventil 36 und in einen Niederdruckteil 38 unterteilt. Der Hochdruckteil 40 hat einen Anteil von 48,64 % am Anlagenvolumen und eine mittlere Dichte bzw. Füllgrad von 432 g/m3. Der Niederdruckteil 38 hat einen Anteil von 51,36 % und eine mittlere Dichte bzw. Füllgrad von 125 g/m3. Die Isochoren des Hochdruck- und Niederdruckteils 40, 38 sind eingezeichnet und schneiden die Isotherme 42 von 55°C bei 111,5 bar bzw. 58,5 bar. Dies ist der maximale Stillstanddruck.
Bei Stillstand der Kompressionskälteanlage 10 wird das zweite Absperrventil 36 geschlossen. Im dem Gaskühler 14 und in dem ersten Wärmetauscherstrang 30 des Zwischenwärmetauschers 28 steht das Kältemittel noch unter Betriebsdruck. In den übrigen Teilen der Kompressionskälteanlage 10, also Expansionsorgan 16, Verdampfer 18, zweiter Wärmetauscherstrang 32 des Zwischenwärmetauschers 28 und Kompressor 12 findet ein Druckausgleich statt, und das Kältemittel steht dort unter einem geringeren Stillstanddruck von beispielsweise 58,5 bar.
Das erste, vorliegend als Rückschlagventil ausgebildete Absperrventil 34 verhindert einen Rückfluss des Kältemittels aus dem Gaskühler 14 in den Kompressor 12 und damit einen Druckausgleich zwischen dem Gaskühler 14 und dem Kompressor 12. Das zweite Absperrventil 36 verhindert einen Fluss des Kältemittels aus dem ersten Wärmetauscherstrang 30 des Zwischenwärmetauschers 28 in das Expansionsorgan 16 und damit einen Druckausgleich zwischen dem ersten Wärmetauscherstrang 30 des Zwischenwärmetauschers 28 und dem Expansionsorgan 16.
Somit ist die Kompressionskälteanlage 10 bei Stillstand durch die Absperrventile 34, 36 in einen Hochdruckteil und einen Niederdruckteil getrennt. Dabei befindet sich der Gaskühler 14 in dem Hochdruckteil, und der Kompressor 12 befindet sich in dem Niederdruckteil, in welchem ein Stillstanddruck von beispielsweise maximal 58,5 bar herrscht.
Vorliegend befindet sich auch der erste Wärmetauscherstrang 30 des Zwischenwärmetauschers 28 bei Stillstand der Kompressionskälteanlage 10 in dem Hochdruckteil. Vorliegend befinden sich auch das Expansionsorgan 16, der Verdampfer 18 und der zweite Wärmetauscherstrang 32 des Zwischenwärmetauschers 28 bei Stillstand der Kompressionskälteanlage 10 in dem Niederdruckteil.
In einer ersten Abwandlung des zweiten Ausführungsbeispiels ist das zweite Absperrventil 36 in einer Leitung zwischen dem Gaskühler 14 und dem ersten Wärmetauscherstrang 30 des Zwischenwärmetauschers 28 angeordnet. In diesem Fall befindet sich der erste Wärmetauscherstrang 30 des Zwischenwärmetauschers 28 bei Stillstand der Kompressionskälteanlage 10 in dem Niederdruckteil.
In einer zweiten Abwandlung des zweiten Ausführungsbeispiels ist das zweite Absperrventil 36 in einer Leitung zwischen dem Expansionsorgan 16 und dem Verdampfer 18 angeordnet. In diesem Fall befindet sich das Expansionsorgan 16 bei Stillstand der Kompressionskälteanlage 10 in dem Hochdruckteil.
In einer dritten Abwandlung des zweiten Ausführungsbeispiels ist das zweite Absperrventil 36 in einer Leitung zwischen dem Verdampfer 18 und dem zweiten Wärmetauscherstrang 32 des Zwischenwärmetauschers 28 angeordnet. In diesem Fall befinden sich das Expansionsorgan 16 und der Verdampfer 18 bei Stillstand der Kompressionskälteanlage 10 in dem Hochdruckteil.
In einer vierten Abwandlung des zweiten Ausführungsbeispiels ist das zweite Absperrventil 36 in einer Leitung zwischen dem zweiten Wärmetauscherstrang 32 des Zwischenwärmetauschers 28 und dem Kompressor 12 angeordnet. In diesem Fall befinden sich das Expansionsorgan 16, der Verdampfer 18 und der zweite Wärmetauscherstrang 32 des Zwischenwärmetauschers 28 bei Stillstand der Kompressionskälteanlage 10 in dem Hochdruckteil.
Eine Kompressionskälteanlage 10 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel ähnelt in Aufbau und Funktionsweise der Kompressionskälteanlage 10 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel. Im Folgenden wird daher insbesondere auf die Unterschiede eingegangen.
Die Kompressionskälteanlage 10 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel umfasst neben dem Kompressor 12, dem Gaskühler 14, dem Expansionsorgan 16, dem Verdampfer 18 und dem Zwischenwärmetauscher 28 zusätzlich einen Akkumulator 24, welche mittels Leitungen in einem Kreislauf miteinander verbunden sind. Auch in diesem geschlossenen Kreislauf ist als Kältemittel vorliegend Kohlendioxid (CO2) vorhanden.
Der Akkumulator 24 liegt vorliegend zwischen dem Verdampfer 18 und dem zweiten Wärmetauscherstrang des Zwischenwärmetauschers 28. Aufgabe des Akkumulators 24 ist es, eine zusätzliche Menge Kältemittel zu speichern und bei Bedarf an den Kreislauf der Kompressionskälteanlage 10 abzugeben.
In einer Leitung stromab des Kompressors 12 und vor dem Gaskühler 14 ist ein erstes Absperrventil 34 angeordnet. Das erste Absperrventil 34 sitzt dabei vorliegend unmittelbar vor dem Gaskühler 14.
Das erste Absperrventil 34 ist vorliegend als Rückschlagventil ausgebildet. Im Betrieb der Kompressionskälteanlage 10 kann das von dem Kompressor 12 auf Betriebsdruck verdichtete Kältemittel durch das erste Absperrventil 34 hindurch in den Gaskühler 14 strömen. Im Stillstand der Kompressionskälteanlage 10 verhindert das erste Absperrventil 34 einen Rückfluss des Kältemittels aus dem Gaskühler 14 in den Kompressor 12.
In einer Leitung stromauf des Kompressors 12, vorliegend zwischen dem Zwischenwärmetauscher 28 und dem Kompressor 12, ist ein zweites Absperrventil 36 angeordnet. Das zweite Absperrventil 36 sitzt dabei vorliegend unmittelbar hinter dem Zwischenwärmetauscher 28.
Das zweite Absperrventil 36 ist vorliegend als Magnetventil ausgebildet. Im Betrieb der Kompressionskälteanlage 10 ist das zweite Absperrventil 36 geöffnet, und das Kältemittel kann aus dem Zwischenwärmetauscher 28 durch das zweite Absperrventil 36 hindurch in den Kompressor 12 strömen. Im Stillstand der Kompressionskälteanlage 10 ist das zweite Absperrventil 36 geschlossen und verhindert, dass das Kältemittel weiter aus dem Zwischenwärmetauscher 28 in den Kompressor 12 strömt.
Die Kompressionskälteanlage 10 wird vorliegend transkritisch betrieben. Im Betrieb herrscht stromab des Kompressors 12 beispielsweise ein Betriebsdruck von 100 bar und eine Temperatur von 100°C. Das Kältemittel ist bei diesen Bedingungen in einem überkritischen Zustand. Im Betrieb herrscht stromauf des Kompressors 12 beispielsweise ein Druck von 34,9 bar und eine Temperatur von 5°C. Das Kältemittel ist bei diesen Bedingungen in einem gasförmigen Zustand.
Im Unterschied zu der Kompressionskälteanlage 10 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel strömt im Betrieb der Kompressionskälteanlage 10 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel das Kältemittel aus dem Verdampfer 18 in den Akkumulator 24 und von dort weiter in den Wärmetauscher 28.
In 3a ist der Kreisprozess einer PKW-Klimaanlage in einem Druck-Enthalpie-Diagramm dargestellt. An den Isochoren kann man die jeweils herrschende Dichte des Kältemittels ablesen. Die Verdichtung im Kompressor 12 erfolgt von Zustand 1 nach Zustand 2. Die Dichte ändert sich von 92 g/m3 auf 188 g/m3. Der Niederdruckteil des Kompressors 12 hat beispielsweise einen Anteil von 16,17 % vom Anlagenvolumen, der Hochdruckteil einen Anteil von 2,26 %. Die Druckleitung zum Gaskühler 14 hat einen Anteil von 1,89 %, die Dichte entsprechend Zustand 2 ist 188 g/m3.
Hinter dem ersten Absperrventil 34 wird das Kältemittel im Gaskühler 14 von Zustand 2 nach Zustand 3 abgekühlt. Dabei steigt die Dichte bis auf 621 g/m3 an. Der Gaskühler 14 ist in 3 Teile mit gleicher Leistung unterteilt. Die mittleren Dichten und Anteile am Anlagenvolumen sind jeweils 219 g/m3 und 1,60 %, 317 g/m3 und 3,62 %, 488 g/m3 und 10,44 %. Der heißeste Teil des Gaskühlers 14 benötigt wegen der größeren Temperaturdifferenz die kleinste Fläche und das kleinste Volumen zur Wärmeübertragung.
Die Leitungen bis zum ersten Wärmetauscherstrang 30 des Zwischenwärmetauschers 28 haben einen Anteil von 1,22 % am Anlagenvolumen. Die Dichte entsprechend Zustand 3 ist 621 g/m3. Im ersten Wärmetauscherstrang 30 des Zwischenwärmetauschers 28 wird das Kältemittel weiter abgekühlt bis zum Zustand 3‘ und einer Dichte von 690 g/m3. Der erste Wärmetauscherstrang 30 hat einen Anteil von 1,65 % am Anlagenvolumen und die mittlere Dichte ist 654 g/m3.
Die Leitungen bis zum Expansionsorgan 16 und das Expansionsorgan 16 haben keinen nennenswerten Anteil am Anlagenvolumen. Die isenthalpe Entspannung erfolgt von Zustand 3‘ nach Zustand 4. Das teilweise flüssige Kältemittel wird im Verdampfer 18 und im zweiten Wärmetauscherstrang 32 des Zwischenwärmetauschers 28 verdampft. Am Ausgang des Verdampfers 18 wird der Zustand 1‘ und eine mittlere Dichte von 102 g/m3 erreicht. Der Verdampfer ist in 3 Teile mit gleicher Leistung unterteilt. Die mittleren Dichten und Anteile am Anlagenvolumen sind jeweils 182 g/m3 und 4,80 %, 139 g/m3 und 4,71 %, 112 g/m3 und 4,62 %. Durch die gleichbleibende Verdampfungstemperatur sind alle Teile etwa gleich groß.
Die Leitungen zwischen dem Verdampfer 18, dem Akkumulator 24 und dem zweiten Wärmetauscherstrang 32 des Zwischenwärmetauschers 28 haben einen Anteil von 5,03 % am Anlagenvolumen und die mittlere Dichte entsprechend dem Zustand 1‘ beträgt 102 g/m3. Der gegenüber der zweiten Ausführungsform zusätzliche Akkumulator 24 hat einen Anteil von 36,79 % am Anlagenvolumen. Hierdurch sinkt der Anteil des Gaskühlers 14 und des Verdampfers 18 am Anlagenvolumen entsprechend. Bei gefüllter Anlage enthält der Akkumulator 24 etwa 30 % flüssiges Kältemittel vom Zustand 4‘ und 70 % gasförmiges Kältemittel vom Zustand 4“. Die mittlere Dichte beträgt dann 346 g/m3.
Im zweiten Wärmetauscherstrang 32 wird das Kältemittel weiter verdampft und überhitzt, so dass wieder der Zustand 1 erreicht wird. Der zweite Wärmetauscherstrang 32 des Zwischenwärmetauschers 28 hat einen Anteil von 1,68 % am Anlagenvolumen und die mittlere Dichte ist 97 g/m3. Die Saugleitung zum Kompressor 12 hat einen Anteil von 3,50 % am Anlagenvolumen. Die Dichte entsprechend Zustand 1 ist 92 g/m3.
Der Gesamtfüllgrad der Anlage beträgt 265 g/m3. Die Isochore würde die Isotherme 42 mit 55°C bei einem Druck von 91,4 bar schneiden. Für diesen maximalen Stillstanddruck müsste der Kompressor 12 ausgelegt werden. Durch die vorteilhafte dritte Ausführungsform mit den Absperrventilen 34 und 36 wird die Anlage in einen Niederdruckteil 38 umfassend den Kompressor 12 und seine direkten Anschlussleitungen und in einen Hochdruckteil 40 unterteilt. Der Hochdruckteil 40 hat einen Anteil von 76,17 % am Anlagenvolumen und eine mittlere Dichte bzw. Füllgrad von 314 g/m3. Der Niederdruckteil 38 hat einen Anteil von 23,83 % und eine mittlere Dichte bzw. Füllgrad von 109 g/m3. Die Isochoren des Hochdruck- und Niederdruckteils 40, 38 sind eingezeichnet und schneiden die Isotherme 42 von 55°C bei 98,3 bar bzw. 52,9 bar. Dies ist der maximale Stillstanddruck.
Bei Stillstand der Kompressionskälteanlage 10 wird das zweite Absperrventil 36 geschlossen. Im dem Gaskühler 14, dem Zwischenwärmetauscher 28, dem Expansionsorgan 16, dem Verdampfer 18 und dem Akkumulator 24 findet ein Druckausgleich statt, und das Kältemittel steht dort annähernd unter Betriebsdruck. In dem Kompressor 12 steht das Kältemittel unter einem geringeren Stillstanddruck von beispielsweise maximal 52,9 bar.
Das erste, vorliegend als Rückschlagventil ausgebildete Absperrventil 34 verhindert einen Rückfluss des Kältemittels aus dem Gaskühler 14 in den Kompressor 12 und damit einen Druckausgleich zwischen dem Gaskühler 14 und dem Kompressor 12. Das zweite Absperrventil 36 verhindert einen Fluss des Kältemittels aus dem Zwischenwärmetauscher 28 in den Kompressor 12 und damit einen Druckausgleich zwischen dem Zwischenwärmetauscher 28 und dem Kompressor 12.
Somit ist die Kompressionskälteanlage 10 bei Stillstand durch die Absperrventile 34, 36 in einen Hochdruckteil 40 und einen Niederdruckteil 38 getrennt. Dabei befindet sich der Gaskühler 14 in dem Hochdruckteil 40, und der Kompressor 12 befindet sich in dem Niederdruckteil 38, in welchem ein Stillstanddruck von beispielsweise maximal 52,9 bar herrscht.
Vorliegend befinden sich auch beide Wärmetauscherstränge des Zwischenwärmetauschers 28, das Expansionsorgan 16, der Verdampfer 18 und der Akkumulator 24 bei Stillstand der Kompressionskälteanlage 10 in dem Hochdruckteil 40.
In einer ersten Abwandlung des dritten Ausführungsbeispiels ist das zweite Absperrventil 36 in einer Leitung zwischen dem Gaskühler 14 und dem Zwischenwärmetauscher 28 angeordnet. In diesem Fall befinden sich beide Wärmetauscherstränge des Zwischenwärmetauschers 28, das Expansionsorgan 16, der Verdampfer 18 und der Akkumulator 24 bei Stillstand der Kompressionskälteanlage 10 in dem Niederdruckteil.
In einer zweiten Abwandlung des dritten Ausführungsbeispiels ist das zweite Absperrventil 36 in einer Leitung zwischen dem Zwischenwärmetauscher 28 und dem Expansionsorgan 16 angeordnet. In diesem Fall befinden sich der zweite Wärmetauscherstrang des Zwischenwärmetauschers 28, das Expansionsorgan 16, der Verdampfer 18 und der Akkumulator 24 bei Stillstand der Kompressionskälteanlage 10 in dem Niederdruckteil.
In einer dritten Abwandlung des dritten Ausführungsbeispiels ist das zweite Absperrventil 36 in einer Leitung zwischen dem Expansionsorgan 16 und dem Verdampfer 18 angeordnet. In diesem Fall befinden sich der zweite Wärmetauscherstrang des Zwischenwärmetauschers 28, der Verdampfer 18 und der Akkumulator 24 bei Stillstand der Kompressionskälteanlage 10 in dem Niederdruckteil.
In einer vierten Abwandlung des dritten Ausführungsbeispiels ist das zweite Absperrventil 36 in einer Leitung zwischen dem Verdampfer 18 und dem Akkumulator 24 angeordnet. In diesem Fall befinden sich der zweite Wärmetauscherstrang des Zwischenwärmetauschers 28 und der Akkumulator 24 bei Stillstand der Kompressionskälteanlage 10 in dem Niederdruckteil.
In einer fünften Abwandlung des dritten Ausführungsbeispiels ist das zweite Absperrventil 36 in einer Leitung zwischen dem Akkumulator 24 und dem Zwischenwärmetauscher 28 angeordnet. In diesem Fall befindet sich der zweite Wärmetauscherstrang des Zwischenwärmetauschers 28 bei Stillstand der Kompressionskälteanlage 10 in dem Niederdruckteil.
Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereichs eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen.
Bezugszeichenliste

1: Zustand Kältemittel, überhitztes Gas
2: Zustand Kältemittel, verdichtet am Kompressor-Austritt
3: Zustand Kältemittel, abgekühltes überkritisches Kältemittel am Austritt des Gaskühlers
3‘: weiter abgekühltes Kältemittel, überkritisches Gas am Eintritt des Expansionsorgans
4: Zustand Kältemittel, entspannt, Flüssigkeits- und Dampfanteile
4‘: Flüssige Phase Kältemittel im Akkumulator
4‘‘: Gasphase Kältemittel im Akkumulator
10: Kompressionskälteanlage
12: Kompressor
14: Gaskühler
16: Expansionsorgan
18: Verdampfer
24: Akkumulator
28: Zwischenwärmetauscher
30: erster Wärmetauscherstrang
32: zweiter Wärmetauscherstrang
34: erstes Absperrventil
36: zweites Absperrventil
38: Niederdruckteil
40: Hochdruckteil
42: Isotherme (55°C)
44: Niederdruck-Füllgrad
46: Hochdruck-Füllgrad

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 147972 B1 [0004]
WO 97/27437 [0005, 0005]
DE 102006011060 A1 [0006]
WO 94/14016 [0007]
DE 102006041156 A1 [0008]
EP 0876576 [0009]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

EN378 [0009]
EN378 [0017]

Claims

Kompressionskälteanlage (10), umfassend einen Kompressor (12), einen Gaskühler (14), ein Expansionsorgan (16) und einen Verdampfer (18), welche mittels Leitungen in einem Kreislauf miteinander verbunden sind, in welchem ein Kältemittel enthalten ist, dadurch gekennzeichnet, dass stromab des Kompressors (12) und vor dem Gaskühler (14) ein erstes Absperrventil (34) angeordnet ist, und dass stromauf des Kompressors (12) mindestens ein zweites Absperrventil (36) angeordnet ist.
Kompressionskälteanlage (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kältemittel Kohlendioxid ist.
Kompressionskälteanlage (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Absperrventil (34) als Rückschlagventil ausgebildet ist.
Kompressionskälteanlage (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Absperrventil (36) als Magnetventil und/oder als Expansionsorgan (16) ausgebildet ist.
Kompressionskälteanlage (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zwischenwärmetauscher (28) vorgesehen ist, der einen ersten Wärmetauscherstrang (30), welcher zwischen dem Gaskühler (14) und dem Expansionsorgan (16) angeordnet ist, und einen zweiten Wärmetauscherstrang (32), welcher zwischen dem Verdampfer (18) und dem Kompressor (12) angeordnet ist, umfasst.
Kompressionskälteanlage (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Absperrventil (36) zwischen dem ersten Wärmetauscherstrang (30) und dem Expansionsorgan (16) angeordnet ist.
Kompressionskälteanlage (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Absperrventile (34, 36) im Anlagenstillstand einen Niederdruckteil (38), in dem ein unterkritischer Druck herrscht, und einen Hochdruckteil (40), in dem ein überkritischer Druck herrscht, voneinander trennen.
Kompressionskälteanlage (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Akkumulator (24) zwischen dem Verdampfer (18) und dem Kompressor (12) angeordnet ist.
Kompressionskälteanlage (10) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Absperrventil (36) zwischen dem Akkumulator (24) und dem Kompressor (12) angeordnet ist.
Kompressionskälteanlage (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kompressor (12) eingerichtet ist, einen maximalen Betriebsdruck größer dem kritischen Druck und einen maximalen Stillstandsdruck kleiner dem kritischen Druck des Kältemittels zu erzeugen.
Kompressionskälteanlage (10) gemäß Anspruch (1), dadurch gekennzeichnet, dass der Kompressor (12) auf einen Berstdruck ausgelegt ist, der dem 1,5-fachen bis 3-fachen, vorzugsweise dem 2-fachen des kritischen Druckes des Kältemittels entspricht.
Kompressionskälteanlage (10), umfassend einen Kompressor (12), einen Gaskühler (14), ein Expansionsorgan (16) und einen Verdampfer (18), welche mittels Leitungen in einem Kreislauf miteinander verbunden sind, in welchen ein Kältemittel enthalten ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kompressor (12) eingerichtet ist, einen maximalen Betriebsdruck größer dem kritischen Druck und einen maximalen Stillstandsdruck kleiner dem kritischen Druck des Kältemittels zu erzeugen.
Verfahren zum Betreiben einer Kompressionskälteanlage (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Stillstand der Kompressionskälteanlage (10) das zweite Absperrventil (36) geschlossen wird.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass im Betrieb der Kompressionskälteanlage (10) das zweite Absperrventil (36) geöffnet wird.