DE102022118369A1 - Compression refrigeration machine, system of compression refrigeration machines and method for operating a compression refrigeration machine - Google Patents
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Abstract
Kompressionskältemaschine (10), mit einem Verdichter (11), der eingerichtet ist, dampfförmiges Arbeitsmedium ausgehend von einem Eingangsdruck des Verdichters (11) auf einen Ausgangsdruck des Verdichters (11) zu verdichten, und mit einem Kondensator (12), der eingerichtet ist, stromabwärts des Verdichters (11) Wärme aus dem dampfförmigen, verdichteten Arbeitsmedium unter Verflüssigung desselben auszukoppeln, und mit einem Kondensat-Sammelbehälter (13), der eingerichtet ist, stromabwärts des Kondensators (12) Kondensat des verflüssigten Arbeitsmediums zu sammeln, und mit einem Expansionsventil (14), das eingerichtet ist, stromabwärts des Kondensat-Sammelbehälters (13) das Kondensat zu entspannen, und mit einem Flash-Tank (15), der eingerichtet ist, stromabwärts des Expansionsventils (14) flüssiges und dampfförmiges Arbeitsmedium zu sammeln, und mit einem Verdampfer (16), der eingerichtet ist, stromaufwärts des Verdichters (11) flüssiges Arbeitsmedium zu verdampfen, wobei der Verdichter (11) ein Hubkolbenverdichter mit mindestens einem Zylinder (17) ist, in den während eines Ansaugens und/oder während eines Verdichtens des dampfförmigen Arbeitsmediums flüssiges Arbeitsmedium injizierbar ist.Compression refrigeration machine (10), with a compressor (11), which is set up to compress vaporous working medium starting from an inlet pressure of the compressor (11) to an outlet pressure of the compressor (11), and with a condenser (12), which is set up, downstream of the compressor (11) to extract heat from the vaporous, compressed working medium while liquefying it, and with a condensate collecting container (13), which is set up to collect condensate of the liquefied working medium downstream of the condenser (12), and with an expansion valve ( 14), which is set up to expand the condensate downstream of the condensate collection container (13), and with a flash tank (15), which is set up to collect liquid and vaporous working medium downstream of the expansion valve (14), and with a Evaporator (16), which is set up to evaporate liquid working medium upstream of the compressor (11), the compressor (11) being a reciprocating piston compressor with at least one cylinder (17) into which the vaporous fluid is sucked in and/or compressed Working medium liquid working medium is injectable.
Description
Die Erfindung betrifft eine Kompressionskältemaschine, ein System aus Kompressionskältemaschinen und ein Verfahren zum Betreiben einer Kompressionskältemaschine.The invention relates to a compression refrigeration machine, a system of compression refrigeration machines and a method for operating a compression refrigeration machine.
Der grundsätzliche Aufbau einer Kompressionskältemaschine, die zum Beispiel als Wärmepumpe ausgeführt sein kann, ist aus der Praxis bekannt. So verfügt eine Kompressionskältemaschine über einen Verdichter, um ein Arbeitsmedium, ausgehend von einem Eingangsdruck des Verdichters auf einen Ausgangsdruck des Verdichters zu verdichten. Der Verdichter verdichtet dabei typischerweise ein dampfförmiges bzw. gasförmiges Arbeitsmedium, welches stromaufwärts des Verdichters im Bereich eines Verdampfers durch Verdampfen flüssigen Arbeitsmediums gewonnen wurde. Stromabwärts des Verdichters ist ein Kondensator vorgesehen, der eingerichtet ist, Wärme aus dem dampfförmigen, verdichteten Arbeitsmedium auszukoppeln, wobei hierbei anfallendes Kondensat in einem Kondensat-Sammelbehälter der Kompressionskältemaschine sammelbar ist. Das im Kondensat-Sammelbehälter der Kompressionskältemaschine gesammelte Kondensat kann im Bereich eines Expansionsventils entspannt werden, wobei hierbei anfallendes flüssiges und dampfförmiges Kondensat in einem Flash-Tank gesammelt wird. Das im Flash-Tank gesammelte, flüssige Kondensat wird über den Verdampfer verdampft, um dann im Bereich des Verdichters verdichtet zu werden. Bei aus der Praxis bekannten Kompressionskältemaschinen im Megawatt-Leistungsbereich kommen als Verdichter Turboverdichter zum Einsatz. Mit Turboverdichtern können nur geringe Verdichtungsverhältnisse in der Größenordnung von 1,5 bis 2 je Stufe realisiert werden. Dadurch ergeben sich dann, wenn Kompressionskältemaschinen mit einer Leistung im Megawatt-Leistungsbereich realisiert werden sollen, hohe Kosten.The basic structure of a compression refrigeration machine, which can be designed as a heat pump, for example, is known from practice. A compression refrigeration machine has a compressor in order to compress a working medium, starting from an inlet pressure of the compressor to an outlet pressure of the compressor. The compressor typically compresses a vaporous or gaseous working medium, which was obtained upstream of the compressor in the area of an evaporator by evaporating liquid working medium. A condenser is provided downstream of the compressor and is designed to extract heat from the vaporous, compressed working medium, with any resulting condensate being able to be collected in a condensate collecting container of the compression refrigeration machine. The condensate collected in the condensate collection container of the compression refrigeration machine can be expanded in the area of an expansion valve, with the resulting liquid and vapor condensate being collected in a flash tank. The liquid condensate collected in the flash tank is evaporated via the evaporator and then compressed in the compressor area. In compression refrigeration machines known from practice in the megawatt performance range, turbo compressors are used as compressors. With turbo compressors, only low compression ratios of the order of 1.5 to 2 per stage can be achieved. This results in high costs if compression refrigeration machines with an output in the megawatt performance range are to be implemented.
Es besteht Bedarf an einer Kompressionskältemaschine, mit der insbesondere im Megawatt-Leistungsbereich mit geringen Kosten ein effizienter Betrieb und demnach eine effiziente Erzeugung thermischer Energie bzw. thermischer Leistung möglich ist. Diese Aufgabe wird durch eine Kompressionskältemaschine nach Anspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß ist der der Verdichter der Kompressionskältemaschine ein Hubkolbenverdichter mit mindestens einem Zylinder, in den während eines Ansaugens und/oder während eines Verdichtens des dampfförmigen Arbeitsmediums flüssiges Arbeitsmedium injizierbar ist.There is a need for a compression refrigeration machine with which efficient operation and therefore efficient generation of thermal energy or thermal power is possible, particularly in the megawatt power range, at low cost. This task is solved by a compression refrigeration machine according to claim 1. According to the invention, the compressor of the compression refrigeration machine is a reciprocating piston compressor with at least one cylinder into which liquid working medium can be injected during suction and/or during compression of the vaporous working medium.
Die Erfindung schlägt eine Kompressionskältemaschine vor, bei welcher der Verdichter derselben ein Hubkolbenverdichter mit mindestens einem Zylinder, vorzugsweise mit mehreren Zylindern, ist, wobei in den jeweiligen Zylinder des Hubkolbenverdichters während eines Ansaugens und/oder während eines Verdichtens des dampfförmigen Arbeitsmediums flüssiges Arbeitsmedium injizierbar ist. Mit einem als Hubkolbenverdichter ausgebildeten Verdichter können hohe Verdichtungsverhältnisse in der Größenordnung von 10 bis 30 realisiert werden. Damit ergeben sich insbesondere bei Kompressionskältemaschinen, die im Megawatt-Leistungsbereich thermische Leistung bereitstellen sollen, gegenüber Kompressionskältemaschinen, die als Verdichter Turboverdichter nutzen, erhebliche Kostenvorteile. Durch das Injizieren flüssigen Arbeitsmediums während des Ansaugens und/oder während des Verdichtens des dampfförmigen Arbeitsmediums in einen jeweiligen Zylinder des Hubkolbenverdichters wird eine Zweiphasenverdichtung realisiert. Dieses injizierte, flüssige Arbeitsmedium wird im dampfförmigen Arbeitsmedium fein zerstäubt, sodass die Flüssigkeitströpfchen des flüssigen Arbeitsmediums während der Verdichtung verdampfen. Die Verdampfung kühlt den Verdichtungsprozess, wodurch eine effiziente Verdichtung erreicht werden kann. Über die Menge des in den jeweiligen Zylinder während des Ansaugens und/oder während des Verdichtens des dampfförmigen Mediums injizierten flüssigen Arbeitsmediums kann der Austrittszustand des verdichteten Arbeitsmediums stromabwärts des als Hubkolbenverdichter ausgebildeten Verdichters eingeregelt werden.The invention proposes a compression refrigeration machine in which the compressor of the same is a reciprocating compressor with at least one cylinder, preferably with several cylinders, wherein liquid working medium can be injected into the respective cylinder of the reciprocating compressor during suction and / or during compression of the vaporous working medium. With a compressor designed as a reciprocating piston compressor, high compression ratios in the order of 10 to 30 can be achieved. This results in significant cost advantages, particularly in compression refrigeration machines that are intended to provide thermal power in the megawatt power range, compared to compression refrigeration machines that use turbo compressors as compressors. By injecting liquid working medium during the suction and/or during the compression of the vaporous working medium into a respective cylinder of the reciprocating piston compressor, a two-phase compression is realized. This injected liquid working medium is finely atomized in the vaporous working medium so that the liquid droplets of the liquid working medium evaporate during compression. Evaporation cools the compression process, allowing efficient compression to be achieved. The exit state of the compressed working medium downstream of the compressor designed as a reciprocating piston compressor can be regulated via the amount of liquid working medium injected into the respective cylinder during suction and/or during compression of the vaporous medium.
Insgesamt ermöglicht die erfindungsgemäße Kompressionskältemaschine eine effiziente Verdichtung dampfförmigen Arbeitsmediums im Verdichter bei geringen Kosten, insbesondere bei Kompressionskältemaschinen im Megawatt-Leistungsbereich.Overall, the compression refrigeration machine according to the invention enables efficient compression of vaporous working medium in the compressor at low costs, especially in compression refrigeration machines in the megawatt performance range.
Vorzugsweise ist der jeweilige Zylinder des Hubkolbenverdichters über eine Kondensatleitung mit dem Kondensat-Sammelbehälter und/oder über eine Kondensatleitung mit dem Flash-Tank gekoppelt. Hierdurch ist es möglich, in den jeweiligen Zylinder des Hubkolbenverdichters das flüssige Arbeitsmedium während des Ansaugens und/oder während des Verdichtens des dampfförmigen Arbeitsmediums ausgehend vom Kondensat-Sammelbehälter und/oder ausgehend vom Flash-Tank zu injizieren.Preferably, the respective cylinder of the reciprocating compressor is coupled to the condensate collecting container via a condensate line and/or to the flash tank via a condensate line. This makes it possible to inject the liquid working medium into the respective cylinder of the reciprocating compressor during suction and/or during compression of the vaporous working medium, starting from the condensate collecting container and/or starting from the flash tank.
Vorzugsweise weist der Hubkolbenverdichter ein Kurbelgehäuseentlüftungssystem auf, welches eingerichtet ist, dampfförmiges Arbeitsmedium zu verflüssigen und in Richtung auf den Flash-Tank zu führen. Durch die Nutzung eines Kurbelgehäuseentlüftungssystems des Hubkolbenverdichters ist es auf einfache Art und Weise möglich, einen Austritt des Arbeitsmediums in die Umgebung zu verhindern. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn als Arbeitsmedium Ammoniak oder ein anderes umwelt- und gesundheitsschädliches Arbeitsmedium genutzt wird. Über die Kurbelgehäuseentlüftung kann das jeweilige Arbeitsmedium, insbesondere Ammoniak, kondensiert und in den Bereich des Flash-Tanks der Kompressionskältemaschine zurückgeführt werden. Es besteht dann keine Gefahr, dass das jeweilige Arbeitsmedium, insbesondere Ammoniak, in die Umgebung austritt.The reciprocating compressor preferably has a crankcase ventilation system which is set up to liquefy vaporous working medium and direct it towards the flash tank. By using a crankcase ventilation system of the reciprocating compressor, it is easily possible to prevent the working medium from escaping into the environment. This is particularly advantageous when: Working medium ammonia or another working medium that is harmful to the environment and health is used. The respective working medium, in particular ammonia, can be condensed via the crankcase ventilation and returned to the area of the flash tank of the compression refrigeration machine. There is then no risk of the respective working medium, especially ammonia, escaping into the environment.
Vorzugsweise weist der Hubkolbenverdichter mehrere Zylinder auf, wobei mindestens zwei Zylinder parallel mit unterschiedlichem Eingangsdruck jedoch gleichem Ausgangsdruck betreibbar sind und/oder wobei mindestens zwei Zylinder seriell zur Bereitstellung von mindestens zwei Verdichtungsstufen betreibbar sind.The reciprocating compressor preferably has a plurality of cylinders, with at least two cylinders being operable in parallel with different input pressures but the same output pressure and/or at least two cylinders being operable in series to provide at least two compression stages.
Die Parallelverdichtung über mindestens zwei Zylinder des Hubkolbenverdichters ist insbesondere dann von Vorteil, wenn als Arbeitsmedium Ammoniak genutzt wird. Die serielle Verdichtung des dampfförmigen Arbeitsmediums in mindestens zwei Zylindern des Hubkolbenverdichters ist insbesondere dann von Vorteil, wenn als Arbeitsmedium Wasser genutzt wird.Parallel compression via at least two cylinders of the reciprocating compressor is particularly advantageous when ammonia is used as the working medium. The serial compression of the vaporous working medium in at least two cylinders of the reciprocating compressor is particularly advantageous when water is used as the working medium.
Das erfindungsgemäße System aus Kompressionskältemaschinen ist in Anspruch 7 definiert. Das erfindungsgemäße System aus Kompressionskältemaschinen erlaubt bei geringen Kosten eine effiziente Erzeugung thermischer Leistung im Megawatt-Leistungsbereich.The system of compression refrigeration machines according to the invention is defined in claim 7. The system of compression refrigeration machines according to the invention allows efficient generation of thermal power in the megawatt power range at low costs.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben einer Kompressionskältemaschine ist in Anspruch 9 definiert. Erfindungsgemäß wird während eines Ansaugens und/oder während eines Verdichtens des dampfförmigen Arbeitsmediums in den jeweiligen Zylinder des Hubkolbenverdichters flüssiges Arbeitsmedium injiziert. Durch das Injizieren des flüssigen Arbeitsmediums in den jeweiligen Zylinder des Hubkolbenverdichters während des Ansaugens und/oder während des Verdichtens des dampfförmigen Arbeitsmediums wird eine Zweiphasenverdichtung bereitgestellt. Dies erlaubt eine besonders effiziente Verdichtung sowie Regelung des Zustands des verdichteten, dampfförmigen Arbeitsmediums stromabwärts des Hubkolbenverdichters.The method according to the invention for operating a compression refrigeration machine is defined in claim 9. According to the invention, liquid working medium is injected into the respective cylinder of the reciprocating piston compressor during suction and/or during compression of the vaporous working medium. By injecting the liquid working medium into the respective cylinder of the reciprocating compressor during suction and/or during compression of the vaporous working medium, a two-phase compression is provided. This allows particularly efficient compression and control of the state of the compressed, vaporous working medium downstream of the reciprocating compressor.
Vorzugsweise wird das flüssige Arbeitsmedium in einem Bereich von ±30°KW (Kurbelwellenwinkel) um einen unteren Totpunkt einer Kolbenbewegung des jeweiligen Zylinders in den jeweiligen Zylinder injiziert. In diesem Kurbelwellenwinkelbereich und demnach Zeitbereich ist das Injizieren des flüssigen Arbeitsmediums in den jeweiligen Zylinder des Hubkolbenverdichters besonders bevorzugt. Es ist eine besonders effiziente Verdichtung unter einer feinen Zerstäubung sowie Verdampfung des in den jeweiligen Zylinder injizierten flüssigen Arbeitsmediums im dampfförmigen Arbeitsmedium möglich.Preferably, the liquid working medium is injected into the respective cylinder in a range of ±30° CA (crankshaft angle) around a bottom dead center of a piston movement of the respective cylinder. In this crankshaft angle range and therefore time range, injecting the liquid working medium into the respective cylinder of the reciprocating piston compressor is particularly preferred. A particularly efficient compression is possible with fine atomization and evaporation of the liquid working medium injected into the respective cylinder in the vaporous working medium.
Vorzugsweise wird die Menge oder das Volumen des in den jeweiligen Zylinder injizierten flüssigen Arbeitsmediums so eingestellt, dass ein Volumen des injizierten flüssigen Arbeitsmediums ein Totvolumen des jeweiligen Zylinders im oberen Totpunkt einer Kolbenbewegung des jeweiligen Zylinders nicht übersteigt. Hierdurch kann vermieden werden, dass dann, wenn das injizierte, flüssige Arbeitsmedium innerhalb des jeweiligen Zylinders des Hubkolbenverdichters nicht verdampft werden sollte, der Kolben des jeweiligen Zylinders keinen Schlag gegen eine inkompressible Flüssigkeit erleidet. Hierdurch kann einem Verschleiß bzw. einer Beschädigungsgefahr des jeweiligen Kolbens des jeweiligen Zylinders des Hubkolbenverdichters entgegengewirkt werden.Preferably, the amount or volume of the liquid working medium injected into the respective cylinder is adjusted so that a volume of the injected liquid working medium does not exceed a dead volume of the respective cylinder at the top dead center of a piston movement of the respective cylinder. This can prevent the piston of the respective cylinder from suffering a blow against an incompressible liquid if the injected liquid working medium is not evaporated within the respective cylinder of the reciprocating piston compressor. This can counteract wear and tear or the risk of damage to the respective piston of the respective cylinder of the reciprocating piston compressor.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
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1 : ein Blockschaltbild einer ersten erfindungsgemäßen Kompressionskältemaschine, -
2 ein Blockschaltbild einer zweiten erfindungsgemäßen Kompressionskältemaschine, -
3 ein Blockschaltbild einer dritten erfindungsgemäßen Kompressionskältemaschine, -
4 ein Blockschaltbild einer Weiterbildung der ersten erfindungsgemäßen Kompressionskältemaschine Gemäß1 , -
5 ein Blockschaltbild eines Systems aus zwei kaskadierten Kompressionskältemaschine, -
6 ein logP-h-Diagramm zur Verdeutlichung der Erfindung.
-
1 : a block diagram of a first compression refrigeration machine according to the invention, -
2 a block diagram of a second compression refrigeration machine according to the invention, -
3 a block diagram of a third compression refrigeration machine according to the invention, -
4 a block diagram of a further development of the first compression refrigeration machine according to the invention1 , -
5 a block diagram of a system consisting of two cascaded compression refrigeration machines, -
6 a logP-h diagram to illustrate the invention.
Die hier vorliegende Erfindung betrifft eine Kompressionskältemaschine, nämlich eine Dampfkompressionskältemaschine, die insbesondere als Wärmepumpe zur Wärme- bzw. Dampferzeugung im Megawatt-Leistungsbereich, zum Beispiel im Bereich zwischen 10 MW und 200 MW, genutzt werden kann. Die Kompressionskältemaschine nutzt als Arbeitsmedium ein Arbeitsmedium bzw. Kältemittel mit hoher volumetrischer Wärmekapazität, insbesondere Wasser oder Ammoniak.The present invention relates to a compression refrigeration machine, namely a vapor compression refrigeration machine, which can be used in particular as a heat pump for generating heat or steam in the megawatt power range, for example in the range between 10 MW and 200 MW. The compression refrigeration machine uses a working medium or refrigerant with a high volumetric heat capacity, in particular water or ammonia, as the working medium.
Die Kompressionskältemaschine 10 verfügt in Strömungsrichtung des Arbeitsmediums gesehen stromabwärts des Verdichters 11 über einen Kondensator 12, der eingerichtet ist, Wärme aus dem dampfförmigen, verdichteten Arbeitsmedium auszukoppeln, und zwar unter Verflüssigung des Arbeitsmediums. Hierbei anfallendes Kondensat wird in einem Kondensat-Sammelbehälter 13 der Kompressionskältemaschine 10 gesammelt.Viewed in the flow direction of the working medium, the
Das in dem Kondensat-Sammelbehälter 13 gesammelte Kondensat und damit verflüssigte Arbeitsmedium wird im Bereich eines Expansionsventils 14 der Kompressionskältemaschine 10 entspannt, wobei hierbei anfallendes dampfförmigen Arbeitsmedium und flüssiges Arbeitsmedium in einem Flash-Tank 15 der Kompressionskältemaschine 10 sammelbar ist.The condensate and thus liquefied working medium collected in the
Die Kompressionskältemaschine 10 verfügt stromabwärts des Flash-Tanks 15 und stromaufwärts des Verdichters 11 über einen Verdampfer 16, der eingerichtet ist, das im Flash-Tank 15 gesammelte Arbeitsmedium unter Zufuhr von Wärme zu verdampfen und das verdampfte Arbeitsmedium dem Verdichter 11 bereitzustellen.The
Bei dem Verdichter 11 handelt es sich bei der erfindungsgemäßen Kompressionskältemaschine 10 um einen Hubkolbenverdichter, der mindestens einen Zylinder 17 aufweist.
Der Hubkolbenverdichter 11 ist ausgehend von einem Motor 19 zur Verdichtung des Arbeitsmediums antreibbar.The reciprocating piston compressor 11 can be driven by a
In den jeweiligen Zylinder 17 des Hubkolbenverdichters 11 ist während eines Ansaugens und/oder während eines Verdichtens des dampfförmigen Mediums im Hubkolbenverdichter 11 flüssiges Arbeitsmedium injizierbar. Hierdurch wird eine Zweiphasenverdichtung aus dampfförmigen Arbeitsmedium und flüssigem Arbeitsmedium bereitgestellt, wobei hierbei das flüssige Arbeitsmedium im jeweiligen Zylinder 17 des Hubkolbenverdichters 11 fein zerstäubt und verdampft wird. Hierdurch kann gewährleistet werden, dass das Arbeitsmedium aus dem Hubkolbenverdichter als gesättigter oder leicht überhitzter Kältemittel-Dampf austritt.Liquid working medium can be injected into the
In
Mit der in
Mit dem Hubkolbenverdichter 11 kann eine hohe Leistungsdichte erreicht werden. Der Hubkolbenverdichter 11, nämlich der mindestens eine Zylinder 17 desselben, ist, wie oben ausgeführt, vom Motor 19 motorisch angetrieben, wobei der Hubkolbenverdichter 11 dampfförmiges Arbeitsmedium, welches im Bereich des Verdampfers 16 verdampft wurde, ansaugt, insbesondere in einem Sattdampf-Zustand. Das dampfförmige Arbeitsmedium strömt über Einlassventile des jeweiligen Zylinders 17 des Hubkolbenverdichters 11 in den Zylinderraum des jeweiligen Zylinders 17 ein, wobei während des Ansaugens und/oder während des Verdichtens des dampfförmigen Arbeitsmediums im jeweiligen Zylinder 11 in den Zylinder 11 flüssiges Arbeitsmedium injizierbar ist. Durch die Bewegung des Kolbens 18 des jeweiligen Zylinders 17 wird das dampfförmige Arbeitsmedium und das injizierte flüssige Arbeitsmedium angesaugt und verdichtet, wobei Auslassventile des jeweiligen Zylinders 17 des Hubkolbenverdichters 11 öffnen, sobald ein Druck im jeweiligen Zylinder 17 einen Gegendruck in einer Auslassleitung übersteigt.A high power density can be achieved with the reciprocating piston compressor 11. The reciprocating piston compressor 11, namely the at least one
Zur Injektion des flüssigen Arbeitsmediums in die Zylinder 17 des Hubkolbenverdichters 11 kann ein System genutzt werden, das einem Kraftstoff-Einspritzsystem von Hubkolbenmotoren entspricht.To inject the liquid working medium into the
Durch die Injektion des flüssigen Arbeitsmediums direkt in den jeweiligen Zylinder 17 des Hubkolbenverdichters 11 während des Ansaugens und/oder während des Verdichtens des dampfförmigen Arbeitsmediums in dem jeweiligen Zylinder 17 wird eine Zweiphasenverdichtung bereitgestellt, bei der das flüssige Arbeitsmedium, welches direkt in den jeweiligen Zylinder 17 des Hubkolbenverdichters 11 injiziert wird, fein zerstäubt und verdampft wird. Hierbei anfallende Verdampfungskälte sorgt dafür, dass das verdichtete dampfförmige Arbeitsmedium aus dem jeweiligen Zylinder 17 des Hubkolbenverdichters 11 als gesättigter oder leicht überhitzter Dampf austritt. Der Austrittszustand des Dampfs kann über die Injektionsmenge des flüssigen Arbeitsmediums in den jeweiligen Zylinder 17 des Hubkolbenverdichters 11 geregelt werden.By injecting the liquid working medium directly into the
Vorzugsweise wird das flüssige Arbeitsmedium in einem Bereich von ±30°KW (Kurbelwellenwinkel) um den unteren Totpunkt einer Kolbenbewegung des Kolbens 18 des jeweiligen Zylinders 17 in den jeweiligen Zylinder 17 des Hubkolbenverdichters 11 injiziert. Vorzugsweise liegt der Bereich und damit Zeitpunkt, in welchem das flüssige Arbeitsmedium direkt in den Zylinder 17 des Hubkolbenverdichters 11 injiziert wird, in einem Bereich von ±20° KW um den unteren Totpunkt.Preferably, the liquid working medium is injected into the
Die Menge oder das Volumen des direkt in den jeweiligen Zylinder 17 injizierten flüssigen Arbeitsmediums wird dabei vorzugsweise so eingestellt, dass ein Volumen des injizierten, flüssigen Arbeitsmediums ein Totvolumen des jeweiligen Zylinders 17 im oberen Totpunkt der Kolbenbewegung des jeweiligen Zylinders 17 nicht übersteigt. Hierdurch wird sichergestellt, dass bei einer Nichtverdampfung des flüssigen Arbeitsmediums der Kolben 18 des jeweiligen Zylinders 17 keinen Schlag gegen die inkompressible Flüssigkeit erleidet.The amount or volume of the liquid working medium injected directly into the
Wie bereits ausgeführt, kann als Injektionssystem für das Arbeitsmedium in den jeweiligen Zylinder 17 des Hubkolbenverdichters ein Kraftstoff-Einspritzsystem von Hubkolben-Verbrennungsmotoren genutzt werden. As already stated, a fuel injection system from reciprocating internal combustion engines can be used as an injection system for the working medium into the
Zu den Baugruppen des Kurbelgehäuseentlüftungssystems 25 zählt ein Lüfter bzw. Gebläse 26, um aus der Umgebung Luft anzusaugen und im Kurbelgehäuse 24 einen Unterdruck gegenüber Atmosphäre einzustellen. Hierdurch gelangt dampfförmiges Arbeitsmedium nicht in die Umgebung, sondern in den Bereich des Lüfters bzw. Gebläses 26.The components of the crankcase ventilation system 25 include a fan or blower 26 in order to suck in air from the environment and to set a negative pressure relative to the atmosphere in the
Das über den Lüfter bzw. das Gebläse 26 angesaugte Gemisch aus Umgebungsluft und dampfförmigem Arbeitsmedium wird in
In der Weiterbildung der
Der in
Bei der Parallelverdichtung der
Die Parallelverdichtung gemäß
Die weitere Wärmequelle 32, die als Verdampfer ausgebildet sein kann, kann in
Die mehrstufige Verdichtung der
Die weitere Wärmequelle 32, die als Verdampfer ausgebildet sein kann, kann auch in
In
Bei der Kompressionskältemaschine 10 der
Die Erfindung betrifft weiterhin ein System aus kaskadierten Kompressionskältemaschinen. So zeigt
Wie in
Wie ebenfalls in
BezugszeichenlisteReference symbol list
- 10, 10'10, 10'
- KompressionskältemaschineCompression refrigeration machine
- 11, 11'11, 11'
- Verdichtercompressor
- 12, 12'12, 12'
- Kondensatorcapacitor
- 13, 13'13, 13'
- Kondensat-SammelbehälterCondensate collection container
- 14, 14'14, 14'
- ExpansionsventilExpansion valve
- 14a14a
- ExpansionsventilExpansion valve
- 14b14b
- ExpansionsventilExpansion valve
- 15, 15'15, 15'
- Flash-TankFlash tank
- 16, 16'16, 16'
- VerdampferEvaporator
- 17, 17'17, 17'
- Zylindercylinder
- 18, 18'18, 18'
- KolbenPistons
- 1919
- Motorengine
- 20, 20'20, 20'
- KondensatleitungCondensate line
- 21, 21'21, 21'
- Pumpepump
- 2222
- KondensatleitungCondensate line
- 23, 23'23, 23'
- Ölfilter/ÖlabscheiderOil filter/oil separator
- 2424
- Kurbelgehäusecrankcase
- 2525
- KurbelgehäuseentlüftungssystemCrankcase ventilation system
- 2626
- Lüfter, GebläseFans, blowers
- 2727
- Ölfilter/ÖlabscheiderOil filter/oil separator
- 2828
- Kondensatorcapacitor
- 2929
- Tanktank
- 3030
- EntlüftungseinrichtungVentilation device
- 3131
- Tanktank
- 3232
- Wärmequelleheat source
Claims (11)
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DE102022118369.6A DE102022118369A1 (en) | 2022-07-22 | 2022-07-22 | Compression refrigeration machine, system of compression refrigeration machines and method for operating a compression refrigeration machine |
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US20150159919A1 (en) | 2010-02-25 | 2015-06-11 | Mayekawa Mfg. Co., Ltd. | Heat pump unit |
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2022
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2023
- 2023-06-02 WO PCT/EP2023/064764 patent/WO2024017531A1/en unknown
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Also Published As
Publication number | Publication date |
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WO2024017531A1 (en) | 2024-01-25 |
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