DE1501022C

DE1501022C - Refrigeration system with oil separator

Info

Publication number: DE1501022C
Authority: DE
Inventors: Josef Gerhard 6000 Frank fürt Cremer
Original assignee: Danfoss AS
Current assignee: Danfoss AS
Publication date: 1971-04-22

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kälteanlage mit einem zwischen Verdichter und Kondensator angeordneten ölabscheider, der über ein Thermoventil mit dem ölsumpf des Verdichters verbunden ist, wobei die ölablaßleitung an den Boden des ölabscheiders anschließt und der Temperaturfühler des Thermoventils im unteren Bereich des Ölabscheiders angeordnet ist.The invention relates to a refrigeration system with one between the compressor and condenser arranged oil separator, which is connected to the oil sump of the compressor via a thermal valve is, whereby the oil drain line connects to the bottom of the oil separator and the temperature sensor of the thermal valve is arranged in the lower area of the oil separator.

In derartigen ölabscheidern soll sich das flüssige öl von dem gasförmigen Kältemittel abtrennen. Da normalerweise etwas öl in dem Kältemittel gelöst ist, benutzt man manchmal auch Heizvorrichtungen, um dieses gelöste Kältemittel aus dem öl auszutreiben. The liquid should be in such oil separators Separate oil from the gaseous refrigerant. Because usually some oil is dissolved in the refrigerant heating devices are sometimes used to drive this dissolved refrigerant out of the oil.

Der für den ölablaß bestimmte Ausgang des ölabscheiders ist bei bekannten Geräten mit einem Schwimmerventil ausgestattet. Dieses Schwimmerventil öffnet, wenn der ölspiegel im ölabscheider eine bestimmte Höhe übersteigt. Dies hat jedoch den Nachteil, daß auch dann öl abgelassen wird, wenn dieses noch in erheblichem Maße Kältemittel enthält.The output of the intended for the oil drain The oil separator is equipped with a float valve in known devices. This float valve opens when the oil level in the oil separator exceeds a certain amount. However, this has the disadvantage that oil is also drained off if it still contains a significant amount of refrigerant.

Aus diesem Grunde hat man das Schwimmerventil, zusätzlich durch ein thermostatisches Arbeitssystem belastet, das von der Temperatur des ölabscheiders abhängig ist. Diese Temperatur kann erst dann über die Verdampfungstemperatur des Kältemittels ansteigen, wenn das öl kein gelöstes Kältemittel mehr enthält. Da aber bei einem genügend hohen Flüssigkeitspegel das Schwimmerventil trotzdem öffnet, wird dieser Öffnungszeitpunkt durch das thermostatische System nur verzögert, nicht aber bei zu starkem Vorhandensein des Kältemittels gänzlich unterbunden. For this reason you have the float valve, in addition through a thermostatic working system loaded, which depends on the temperature of the oil separator. Only then can this temperature exceed the evaporation temperature of the refrigerant rise when the oil no longer has dissolved refrigerant contains. However, since the float valve opens when the liquid level is high enough, this opening time is only delayed by the thermostatic system, but not if it is too strong Presence of the refrigerant completely prevented.

Sodann ist es bekannt, ein Schwimmerventil und ein thermostatisch betätigtes Ventil in Reihe zu schalten, wobei das thermostatische Ventil entweder von der Temperatur des ölabscheiders oder von der Temperatur des Schwimmerventils gesteuert wird. Das thermostatische Ventil soll öffnen, wenn der Fühler die Überhitzungstemperatur des Kältemittels anzeigt. Damit ist sichergestellt, daß es nur öffnet, wenn an der Fühlerstelle eine kältemittelarme Flüssigkeit vorhanden ist. Nachteilig hierbei ist jedoch, daß man zwei verschiedene Ventile benötigt und daß das jeweils nachgeschaltete Ventil jeweils mit einer Druckausgleichsleitung dampfseitig mit dem ölabscheider verbunden sein muß.Then it is known to connect a float valve and a thermostatically operated valve in series switch, the thermostatic valve either from the temperature of the oil separator or from the Temperature of the float valve is controlled. The thermostatic valve should open when the The sensor shows the overheating temperature of the refrigerant. This ensures that it only opens if there is a low-refrigerant liquid at the sensor point. The disadvantage here is, however, that you need two different valves and that the downstream valve in each case with a pressure equalization line must be connected to the oil separator on the steam side.

Gerade diese Druckausgleichsleitung hebt jedoch die gewünschte Funktion der Anordnung weitgehend auf. Das nachgeschaltete Ventil ist nämlich dauernd oder wenigstens über lange Betriebszeiten kälter als der Verflüssiger, der nach jeder Betriebsperiode des Verdichters mit einer großen Menge heißen Kältemittels gefüllt ist. Wegen dieser Temperaturdifferenz findet eine Rückkondensation zum nachgeschalteten Ventil hin statt, die über die Leitung zwischen Verflüssiger und ölabscheider sowie über die Druckentlastungsleitung zwischen ölabscheider und nachgeschaltetem Ventil verläuft. Infolgedessen sammelt sich im nachgeschaiteten Ventil reines Kältemittel, das beim öffnen dieses Ventils zusammen mit dem öl abgelassen wird und im Verdichter die bekannten Schäden hervorrufen kann.However, it is precisely this pressure equalization line that largely enhances the desired function of the arrangement on. The downstream valve is in fact continuously or at least colder than for long periods of operation the condenser, which after each period of operation of the compressor with a large amount of hot refrigerant is filled. Because of this temperature difference, there is a recondensation to the downstream Instead of the valve via the line between the condenser and oil separator and via the pressure relief line runs between the oil separator and the downstream valve. As a result, collects Pure refrigerant is found in the downstream valve, which when this valve is opened together with the oil is drained and can cause the known damage in the compressor.

Es ist auch schon ein beheizter ölabscheider vorgeschlagen worden, der dem Verdampfer einer Kältemaschine zugeordnet ist. Im oberen Teil des Flüssigkeitsraumes des beheizten ölabscheiders ist ein Thermofühler zur Steuerung der ölentnahme durch ein automatisch gesteuertes Magnetventil vorgesehen.A heated oil separator has also been proposed been assigned to the evaporator of a refrigeration machine. In the upper part of the liquid space of the heated oil separator is a thermal sensor to control the oil extraction through a automatically controlled solenoid valve provided.

Hierbei soll öl aus. einem flüssigen Kältemittel-Öl-Gemisch abgetrennt werden. Das Magnetventil arbeitet intermittierend, so daß das öl in bestimmten Abständen, aber jeweils in größereu Mengen in den ölsumpf des Verdichters zurückgeführt wird, was gewisse Betriebsstörungen nach sich ziehen kann.This is supposed to be oil. a liquid refrigerant-oil mixture be separated. The solenoid valve works intermittently so that the oil in certain At intervals, but in larger quantities each, is returned to the oil sump of the compressor, which can lead to certain malfunctions.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eineThe invention is based on the object of a

ίο Kälteanlage der eingangs beschriebenen Art zu. schaffen, bei der man mit einem einzigen Ablaßventil auskommt und bei der sichergestellt ist, daß nur im wesentlichen reines öl, und zwar in möglichst kleinen Mengen, aus dem ölabscheider abgelassen wird.ίο Refrigeration system of the type described above. create, in which one gets by with a single drain valve and in which it is ensured that only essentially pure oil, in the smallest possible quantities, drained from the oil separator will.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur Betätigung des Thermoventils ausschließlich dessen Temperaturfühler dient, der konzentrisch von einer ihm Wärme zuführenden Heizvorrichtung umgeben und über eine solche von ihm wärmeabführende Wärmeleitbrücke mit der Außenseite des ölabscheiders verbunden ist, daß die zum öffnen des Ventils erforderliche Fühlertemperatur überschritten wird, wenn die Wärmezufuhr zur Fühleroberfläche über im wesentlichen kältemittelfreies öl erfolgt, und die zum Schließen erforderliche Fühlertemperatur unterschritten wird, wenn die Wärmezufuhr wenigstens zu einem vorbestimmten Teil der Fühleroberfläche über Kältemitteldampf erfolgt.According to the invention, this object is achieved in that exclusively for actuating the thermal valve whose temperature sensor is used, the concentric one from a heating device that supplies heat surrounded and over such a heat-dissipating heat-conducting bridge with the outside of the oil separator is connected that the sensor temperature required to open the valve is exceeded when the heat supply to the sensor surface is essentially refrigerant-free oil takes place, and the sensor temperature required for closing is not reached if the Heat supply to at least a predetermined part of the sensor surface via refrigerant vapor he follows.

Das Thermoventil bleibt geschlossen, solange das den Fühler umspülende Kältemittel-Öl-Gemisch die Verdampfungstemperatur des Kältemittels nicht übersteigt. Erst wenn sämtliches oder nahezu sämtliches Kältemittel ausgedampft ist, kann die Heizvorrichtung eine ausreichende Wärmemenge auf den Temperaturfühler übertragen. Das Thermoventil öffnet daher. Das Schließen des Thermoventils erfolgt automatisch, wenn die Temperatur des Fühlers unter einen vorgegebenen Sollwert absinkt. Diese Temperaturabsenkung wird dadurch erreicht, daß nach dem Ablassen des Öls ein größerer Teil der Fühleroberfläche (oder seine gesamte Oberfläche) nur noch mit dem Kältemitteldampf und nicht mehr mit dem öl in Berührung steht. Da der Dampf die Wärme von der Heizvorrichtung wesentlich schlechter auf die Fühlerfläche überträgt als das öl und auf der anderen Seite aber Wärme über die Wärmeleitbrücke nach außen abgeführt wird, kann die öffnungstemperatur nicht mehr aufrechterhalten werden. Das Thermoventil schließt kontinuierlich. Daher kann sich ein Betriebszustand einstellen, bei dem über längere Zeiträume hinweg dauernd kleine ölmengen in den Verdichter zurückgeführt werden.The thermal valve remains closed as long as the refrigerant-oil mixture around the sensor is the Does not exceed the evaporation temperature of the refrigerant. Only when all or almost all of them Refrigerant has evaporated, the heating device can apply a sufficient amount of heat to the temperature sensor transfer. The thermal valve therefore opens. The thermal valve closes automatically, when the temperature of the sensor falls below a specified setpoint. This drop in temperature is achieved in that a larger part of the sensor surface after draining the oil (or its entire surface) only with the refrigerant vapor and no longer with the oil is in contact. Because the steam the heat from the heater is much worse the sensor surface transfers heat via the heat conduction bridge as the oil and on the other side is discharged to the outside, the opening temperature can no longer be maintained. The Thermal valve closes continuously. Therefore, an operating state can arise in which over For longer periods of time, small amounts of oil are continuously returned to the compressor.

Für die Beheizung kann in an sich bekannter Weise das verdichtete überhitzte Kältemittel benutzt werden. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel erfolgt die Beheizung elektrisch.The compressed, superheated refrigerant can be used for heating in a manner known per se will. In another embodiment, the heating takes place electrically.

Eine besonders einfache Ausführungsform ergibt sich, wenn in an sich bekannter Weise das Arbeitselement des Thermoventils als Fühler dient und wenn das Arbeitselement in einem am Umfang durchbrochenen Topf untergebracht ist, der mit einem Sieb umgeben ist. Mit Hilfe dieses TopfesA particularly simple embodiment is obtained when the working element of the thermal valve is used as a sensor in a manner known per se and if the working element is housed in a pot with openwork on the periphery, which is with surrounded by a sieve. With the help of this pot

kann das Arbeitselement unmittelbar in den ölabscheider-Boden eingesetzt werden. Ein elektrischer Heizwendel kann dann konzentrisch um Arbeitselement und Sieb herum angeordnet werden. the working element can be placed directly in the oil separator base can be used. An electrical heating coil can then be arranged concentrically around the working element and screen.

Claims

The invention is explained in more detail below with reference to the drawing. 1 shows a first exemplary embodiment of a refrigeration system according to the invention with a schematically illustrated oil separator, FIG. 2 part of an oil separator at another. Embodiment and FIG. 3 a Thermoventi.i which can be used according to the invention. In the refrigeration system of FIG. 1, a compressor 1, a condenser 2, an expansion valve 3 and an evaporator 4 are connected in a circuit in the usual way. Between the compressor 1 and the condenser 2 there is an oil separator 5 with an inlet connection 6, a first output connection 7 for the refrigerant and a second output connection 8 for the separated oil. The latter is connected to the oil sump of the compressor 1 via a line 10 provided with a thermal valve 9. The superheated, compressed refrigerant first enters a heating room 11 before it reaches the actual separation room 14 via a line 12 and fixtures 13. Optionally, before it reaches the line 12, the refrigerant can be passed through a coiled pipe 15. In the inner part of the room 14 there is a temperature sensor 16 which controls the thermo valve 9 via a pipe 17. The thermo valve is set so that it opens or closes at a temperature slightly above the evaporation temperature of the refrigerant. closes. The arrangement works in the following way: It is assumed that there is liquid in the oil separator 5 up to the level Zi1. This liquid is heated by the overheated refrigerant flowing into the heating room 11 and flowing through the coils 15, but maintains its temperature, namely the evaporation temperature of the elderly medium, until all of the refrigerant has evaporated from the Λ. Then heat can be transferred to the cooler 16 and the valve 9 opens, and the practically pure oil is drained via the line 10 into the oil sump of the compressor 1, although the surface of the sensor 16 is not wetted to the same extent by liquid If the same amount of heat can no longer be transferred from the heating room 11 to the sensor, its temperature drops and the valve 9 closes. This can be the case, for example, when the liquid level has reached the level K1. So that the valve 9 has a defined bleeding, the sensor 16 is connected to the outside of the labscheiders via a thermal bridge, not shown, so that the sensor temperature drops immediately when the sensor is no longer supplied with the required heat. The Wärmeleitriieke should have a better thermal conductivity than the apillary tube 17. The valve can be adjusted without difficulty so that the oil is drained off in small quantities over a longer period of time. If the level has fallen below a predetermined level, the thermal valve closes until the described game begins again. In the modification of FIG. 2, a sensor 16 with a capillary tube 17 is arranged on the floor in the interior t of the oil separator 5 and is heated from above by an electrical heating wire coil 18. In the horizontal arrangement of the sensor 16, even small differences in height in the liquid level are sufficient to bring the sensor above or below the setpoint temperature. The electrical heater has the advantage over the overheating line that it can also be effective when the compressor is idle. The thermal valve of FIG. 3 is inserted directly into the bottom 19 of the oil separator 5. His working element 20 is at the same time a feeler. It is accommodated in a pot 22 which is provided with openings 21 on the circumference and which is surrounded by a sieve 23. This arrangement is surrounded by an electrical heating coil 24. The pressure plate 25 of the working element 20 acts on a valve closure piece 26 which is pressed from the other side by means of a spring 27 via a spring plate 28 onto a valve seat 29. The nominal value can be set with the aid of a screw 30, the latter being covered by a plug 31. When the valve is opened, oil can flow into the line 10 via a channel 32. The thermostatic valves described can be set without difficulty so that the oil is drained off in small quantities at the beginning of the operating period. This has the advantage that no more oil has to be drained off during the standstill period, so that any recondensation of refrigerant from the condenser into the oil separator during the standstill period is completely irrelevant. Conversely, an electrical heater can also be used to ensure that recondensed refrigerant evaporates again immediately or that recondensation does not take place at all. ". L claims:

1. Refrigeration system with an oil separator arranged between the compressor and the condenser, the is connected to the oil sump of the compressor via a thermal valve, the oil drainage line connects to the bottom of the oil separator and the temperature sensor of the thermal valve in the lower one Area of the oil separator is arranged, characterized in that for actuation of the thermal valve (9; 26, 29) only whose temperature sensor (16, 20) is used, the concentrically surrounded by a heating device (15, 18, 24) which supplies heat to it and over such a heat-conducting bridge that dissipates heat from it with the outside of the oil separator is connected that the sensor temperature required to open the valve is exceeded when the heat supply to the sensor surface is via essentially refrigerant-free oil takes place, and the sensor temperature required for closing is not reached if the Heat supply to at least a predetermined part of the sensor surface via refrigerant vapor he follows.

2. Refrigeration system according to claim 1, characterized in that that in a known manner the working element (20) of the thermal valve as a sensor serves and that the working element is housed in a pot (22) which is perforated on the periphery is surrounded by a sieve (23).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings