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Regeleinrichtung für Großkälteanlagen Die Erfindung betrifft Kälteanlagen,
bei denen zwei oder mehr Verdampfer (oder, was weiterhin als eingeschlossen gilt,
Verdampfergruppen) an einen oder mehrere Verdichterzylinder angeschlossen sind.
Vielfach ist es erforderlich, in einem der angeschlossenen Verdampfer eine höhere
Verdampfungstemperatur zu halten als in den übrigen: Bekannte handbediente Einrichtungen
für diesen Zweck haben den Nachteil, daß sich die aus den einzelnen Verdampfern
angesaugten, ursprünglich verschieden gespannten Dämpfe in der gemeinsamen Saugleitung
oder zumindest im ansaugenden Zylinder mischen und die ursprünglich hochgespannten
Dämpfe auf niedrige Spannung heruntergehen. Dieser Spannungsausgleich ist mit einem
über Gebühr großen spezifischen Energieverbrauch des Kompressors verbunden. Ferner
bietet die Einhaltung beliebig festgelegter Temperaturen der einzelnen Kühlstellen
Schwierigkeiten. Durch bekanntgewordene selbsttätige Regel- und Steuerorgane, welche
zwei unterschiedliche Verdämpfungstemperatüren aufrechterhalten, sind diese Nachteile
nicht völlig vermieden. Denn diese Einrichtungen gestatten außer der Haltung einer
bevorzugten Temperatur des einen Verdampfers nur ganz bestimmte Temperaturdifferenzen
oder Druckverhältnisse zwischen beiden vorhandenen- Verdampfern, so daß, wenn der
bevorzugte Verdampfer auf eine höhere oder niedrigere Temperatur umgestellt wird,
dann auch die Temperatur des abhängigen Verdampfers notwendig steigt oder fällt.
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Nach der Erfindung werden die verschieden gespannten Kaltdämpfe in
jeder Betriebsphase selbstregelnd getrennt und wechselweise dem Saugraum des Verdichterzylinders
zugeführt, und zwar durch ein Schnellumschaltorgan, an das die Saugleitungen der
mit verschiedenen Temperaturen arbeitenden Verdampfer je über einen eigenen Zugang
angeschlossen sind und das in nächster Nähe' der Verdichtersaugventile an den Verdichter
angeschlossen ist. Den Zugang-vom bevorstehenden Verdampfer steuert hierbei ein-
Absperrventil, das mit einem beispielsweise elektromagnetisch betätigten Schnellschlußorgan
verbunden ist, dessen Steuerung durch die zu regelnde Spannung eben dieses Verdampfers
erfolgt. Der Saugrohranschluß der übrigen Verdampfer ist mit einem selbsttätig wirkenden
=Rückschlagventil versehen.
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Eine derart ausgerüstete Anlage ist beispielsweise in Fig. I dargestellt,
während Fig. II das Schnellschlußorgan nach der Erfindung in größerem Maßstabe zeigt.
-In an sich bekannter Art strömt das flüssige Kältemittel aus dem Flüssigkeitssammler
1 durch die Leitung 2 und durch die geöffneten Elektromagnetventile 3 und 3-a und
Regelventile 4 und 4 a in die Verdampfer 5 bzw. 5a. Beide Verdampfer haben getrennte
Sauge= Leitungen 6 und 6a, die efrndungsgemäß zu eiilem Schnellumschaltorgan 7 füf@ren.
Das Umschaltorgan, das im ganzen und dessen Gehäuse speziell mit 7 -bezeichnet ist,
ist durch eine Zwischenwand 11 in zwei Kammern geteilt. Zwiscfienwand 11 besitzt-
einen Durchlaß 12, der nach- öberi-äls Sitz für ein Ventil 13
ausgebildet
ist, das durch 'ein Schnellschlußorgän 14 gesteuert wird, welches seinerseits von
einem Druck-oder Temperaturschalter -16 beherrscht wird. Nach außen führt von der
oberen Kammer ein Anschluß @8, von der unteren Kammer ein offener Anschluß 15 und
ein durch ein Rückschlagventil 101 beherrschter Anschluß 9. Mit dem Anschluß 15
ist das Ürnschaltorgan an den Saugraum des Verdichterzylinders 17-angeschlossen,
während die S augeleitungen 6 und 6 c, durch die ventilgesteuerten Anschlüsse, und
zwar Leitung 6 durch Anschluß 8 in die obere Kammer, Leitung 6 ü über Rückschlagventil
10 -in die untere Kammer eintreten. Die Einrichtung wirkt in folgender Weise: Angenommen,
der Verdampfer 5 soll nur mit- einer Verdampfungstemperatur von 0 bis =3° C und
der Verdampfer 5a mit -15 bis -20° C arbeiten. Falls jetzt Verdampfer 5 die Temperatur
-3° C erreicht, unterbricht der Verdanipferdruck- oder Temperaturschalter 16 dem
Kontakt nach dem Schnellschlüßorgan 14, wodurch das Ventil 13 abfällt und der Durchläß
12 für den Verdampfer 5 abgesperrt wird. 'In der Folgezeit saugt der Verdichter
17 durch den Rohranschluß 9 über das Rückschlagventil 10 aus dem Verdampfer 5 d.
Steigt nunmehr die Temperatur im Verdampfer 5 bis 0° C an,- schließt der Schalter
16 den Kontakt zum Organ 14.- Das Ventil 13 gibt alsdann den Durchlaß 12 für den
höhergespannten Dampf frei. Die Folge hiervon ist selbsttätiges Schließen des Rückschlagventils
10, wodurch das eingangs beschrie=
bene nachteilige Mischen und
Ausgleichen der beiden verschiedenen Dampfspannungen verhindert wird.
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Das periodische Zu- und Abschalten eines Verdampfers oder einer Verdampfergruppe
soll nun keineswegs auf die hier beispielsweise herangezogene Regelung des Kältemittelkreislaufes
beschränkt sein. Letztere kann vielmehr beliebiger Art sein. Weil an die Kältemittelregelventile
4 und 4a hinsichtlich des präzisen Regelns erhebliche Anforderungen gestellt werden,
ist die Teilung dieses Ein-Kältemittelkreislaufs in den bekannten Hochdruck- und
Niederdruckkreislauf bei Anwendung des periodischen Zu- und Abschaltens von Verdampfern
während des Betriebes der Kältemaschine vorzuziehen, weil die Kältemittelverteilung
bei der letztgenannten Reglungsart, insbesondere bei Anordnung mehrerer Verdampfer,
die sich unabhängig voneinander, durch Temperaturschalter gesteuert, selbsttätig
zu- und abschalten, leichter und sicherer folgt und weniger empfindlich ist.
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Das vorbeschriebene Regelverfahren soll auch nicht auf Gleichstromverdichter
beschränkt sein. Es kann vielmehr bei nach dem Wechselstromprinzip arbeitenden Kältemaschinen
mit erhöhtem Nutzeffekt Anwendung finden.
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Bei mehrzylindrigen Verdichtern oder mehreren saugseitig angeschlossenen
Verdichtern kann die Anordnung des Schnellschlußumschaltorgans 7 auf nur einen oder
einen Teil der vorhandenen Zylinder oder Verdichter beschränkt bleiben, während
die restlichen Zylinder oder Verdichter ausschließlich aus den Verdampfern mit tieferer
Verdampfungstemperatur saugen.
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Durch die vorbeschriebene Einrichtung ist man ohne weiteres in der
Lage, durch Verwendung und entsprechenden Einbau mehrerer Schnellumschaltorgane
7 innerhalb einer zentralisierten Mehrverdampferkälteanlage ohne Mischen der verschiedenen
Kaltdampfspannungen mit mehreren verschiedenen Verdampfungstemperaturen zu arbeiten.
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An Stelle der Steuerung des Ventils 13 durch die Dampfdruckgrenzen
des mit höherer Verdampfungstemperatur arbeitenden Verdampfers 5 kann die Steuerung
auch durch die Verdampfungstemperatur in Verdampfer 5 a oder die Temperaturgrenzen
des zu kühlenden Kühlgutes erfolgen, wenn diesen. die Priorität in der Kälteversorgung
zugedacht ist.
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Ergänzend und abrundend wird in Zusammenarbeit mit dem neuen Regelverfahren
die Möglichkeit aufgezeigt, durch Mitverwendung einer an und für sich bekannten
selbsttätigen Leistungsregeleinrichtung für Kompressionskältemaschinen, die normalerweise
in die nicht durch Ventil 13 gesteuerten Verdichterzylinder einzubauen ist, zu einer
in zentralisierten vollautomatischen Mehrverdampferkälteanlagen mit wechselndem
Kältebedarf und mit verschiedenen Verdampfungstemperaturen bisher nicht erreichten
Wirtschaftlichkeit des Betriebes zu gelangen.
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In der vorbeschriebenen Form dient das Umschaltorgan 7 der Aufrechterhaltung
bestimmter Temperaturverhältnisse in einem bevorzugten Teil der Anlage. Es besteht
aber auch ein Interesse daran, jederzeit die Gesamtleistung des Kompressors dem
Bedarf der Gesamtanlage anzupassen, was mit Hilfe eines wenig abgewandelten Umschaltorgans
erfindungsgemäß besonders einfach möglich ist. Dies geschieht dadurch, daß bei Erreichen
sämtlicher Verdampfungs-oder Kühlgut-Solltemperaturen der Kompressor seine Leistung
zeitweilig aussetzt, d. h. daß er praktisch leerläuft. Eine derartige Anlage ist
in Fig. III und IV dargestellt. Nach Fig. III erfolgen die Öffnungs- und Schließbewegungen
der Ventile 10a und 13a in umgekehrter Richtung wie die der entsprechenden Teile
10 und 13 in Fig. II, wobei gemäß Fig. IV die sonst gleichen Rohrleitungsanschlüsse
8, 9 und 15 einer anderen Verwendung dienen. Mit Rohranschluß 15 ist das Gerät 7
a an die Druckseite des Kompressors 17 angeschlossen, vom Rohranschluß 9 führt die
Druckleitung zum Kondensator 1 und vom Rohranschluß 8 im Kurzschluß durch die vom
Verdampfer kommende Saugeleitung 6 in den Kompressor zurück. Dieser letztere Anschluß
wird durch die Druck- oder Verdampfungstemperaturgrenzen oder durch die Temperaturgrenzen
des zu kühlenden Kühlgutes gesteuert. Sobald das Ventil 13a geöffnet ist, findet
Druckausgleich zwischen Saug- und Druckseite im Kompressor statt, während der Kondensator
durch das Rückschlagventil 10a ausgeschaltet ist. Der Energieverbrauch des Kompressorantriebsmotors
entspricht dann praktisch dem Leerlaufkraftbedarf des Kompressors. Das z. B. in
Mehrraumanlagen zu dem zu regelnden Verdampfer führende elektrisch gesteuerte Kältemittel-Absperrventil
für das flüssige Kältemittel wird zweckmäßig mit dem Leistungsregler parallel geschaltet.
Bei Trennung des Kältemittelkreislaufes in einen Hochdruck- und Niederdruckkreislauf
(Fig. IV) kann die vorbeschriebene selbsttätige Aussetzer-Leistungsregelung bevorzugt
Anwendung finden, weil Flüssigkeitsschläge bei Wiederleistungsaufnahme des Verdichterzylinders
durch den vorgebauten Flüssigkeitsabscheider 18 ausgeschlossen sind.
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Außer für die beschriebene Aussetzer-Leistungsregelung kann das Gerät
nach Fig. III nebenbei auch zur Leeranlaufregelung des Antriebsmotors des Kompressors
mitverwendet werden, und zwar wird zu diesem Zweck bei Stern-Dreieck-Anlauf des
Motors die Steuerung der Betätigungseinrichtung 14 in Fig. III und IV über einen
an und für sich bekannten Einschalthilfskontakt in der Sternstufe und einen in Reihe
geschalteten Ausschalthilfskontakt in der Dreieckstufe mitgeschaltet, derart, daß
beim Anlassen des Motors der Steuerstrom für das Steuerorgan 14 in der Sternstufe
eingeschaltet und nach Erreichender vollen Motordrehzahl beim Einschalten der Dreieckstufe
wieder abgeschaltet wird.