Verfahren und Vorrichtung zum Betrieb
einer Kompressions-Kältemaschine
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum, Betrieb einer Kompressions-Kältemaschine,
bei der ein Kältemittel im Kreislauf verdichtet, kondensiert, entspannt, verdampft
und zum Zwecke der Wiederverdichtung angesaugt wird. Der Kältebedarf vieler Kühlanlagen
ist bekanntermaßen grossen Schwankungen unterworfen. Daher ist es erforderlich,
die von einer Kompressions-Kältemaschine erzeugte Kälteleistung dem Kältebedarf
der Kühlanlage anzupassen, damit die innerhalb der Kühlanlage gewünschte Kühlwirkung,
meist durch Herstellung gewisser vorbestimmter Temperaturen, erzeugbar wird. Diesen
Zweck
dient eine Reihe bekanntgewordener Regelverfahren zum Betrieb
einer Kompressions-Kältemaschine. Das einfachste dieser Verfahren besteht darin,
daß von einem Thermofühler der Kompressor der Kältemaschine ein- und ausgeschaltet
wird. Eine andere Regelung ist durch die Umgehung des Expansionsventils möglich,
wobei durch eine einschaltbare Leitung Kältemittel vom Verflüssiger bzw. Sammler
an irgend eine Stelle des Verdampfers bzw. der Ansaugleitung geführt wird. Insbesondere
bei hydrostatischem-Antrieb des Kompressors ist auch eine Regelung der Kälteleistung
durch Drehzahländerung des Kompressors bekannt. Außerdem ist es bekannt, eine Beeinflussung
der Ventilöffnungszeiten aii Kompressor vorzusehen oder einen Teil des komprimierten
Kältemittels vom Druckventil in den Saugraum des Kompressors zurückzuführen. Um
bei hohem Verdampfungsdruck Schäden an dem
| nd |
| Kompressour/an dem diesen antreibenden Elektromotor zu vermei- |
den, sind auch Startregler bekanntgeworden, die mit einer druckgesteuerten Membrane
ausgerüstet sind. Bei Kompressions-Kältemaschinen ist meist das erreichbare Temperaturgefälle
vorgegeben und dieses bestimmt die Kompressor- und dessen Antriebsleistung. Die-Erfindung
bezieht sich vornehmlich auf Kompressionskältemaschinen fUr Gefriermöbel, insbesondere
Tiefkühltruhen, bei denen sich bisher das Temperaturgefälle zwischen ca.
+ 25 0 C und
- 18 bzw.
- 240 C erstreckt. Für diesen Verwendungszweck
hat sich ein bestimmter Typus von Kleinkälte-
Maschinen bewährt,
der bei einfachem Aufbau einen störungsfreien Betrieb Über lange Jahre gewährleistet.
Bei diesen Kleinkältemaschinen kann im allgemeinen auf die vorstehend erwähnten
Regelverfahren und Einrichtungen verzichtet werden, was sich günstig auf deren
und Preisgestaltung auswirkt. Neuerdings wird eine Ausdehnung des Temperaturgefälles
bis zu etwa
- 40
0 C gewünscht. Um diesem Wunsche nachkommen zu können,
müßten größere Kältemaschinen mit größerer Antriebsleistung und damit mit komplizierterem
Aufbau,
- auch für die Regelung und den Schutz vor Überbeanspruchung
-, verwendet werden, was eine Abkehr von den bewährten Klein-Kältemaschinen
bedeuten würde. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, auch bei einem angestrebten
größeren Temperaturgefälle zwischen z.B.
+ 250 C und ca.
- 400 G den
üblichen und bewährten Typus der Kleinkältemaschinen beibehalten zu können, ohne
daß dabei bei vergleichsweise hohem Verdampferdruck Überbeanspruchungen des Kompressors
und des Antriebsmotors auftreten können. Dazu wird erfindungsgemäß vorgeschlagen,
daß bei vergleichsweise hohen Drucken des Kältemittels im Verdampfer der Druck des
zur Wiederverdichtung angesaugten Kältemittelstromes durch Drosselung vermindert
und bei vergleichsweise niedrigen Kältemitteldruk?-ken im Verdampfer diese Drosselung
aufgehoben wird. Um die tiefen Verdampfungstemperaturen und damit die volle erhöhte
Kälteleistung zu erreichen, wird weiterhin die Verwendung eines
Kältemittels
mit größerer spezifischer Leistung, z.B. des Kältemittels mit der Bezeichnung R
502 vorgeschlagen. In 'zweckmäßiger Weise kann dieses Verfahren so durchgeführt
werden, daß bei oberhalb eines bestimmten Wertes liegenden Verdampfungstemperaturen
die Drosselung erfolgt und bei unterhalb dieses Wertes liegenden Verdampfungstemperaturen
diese Drosselung nicht erfolgt. Zur Durchführung des vorgeschlagenen Verfahrens
ist die Kompressionskältemaschine mit einem Kältemittelkreislauf und in diesem mit
einem Verdichter, einem Kondensator, einer Entspannungsstelle und einem Verdampfer,
insbesondere eine bisher für übliche Kältemittel, wie z.B. R 12, ausgelegteund damit
ein angestrebtes größeres Temperaturgefälle nicht erreichende Kältemaschine, erfindungsgemäß
dadurch gekennzeichnet, daß in die Saugleitung zum Verdichter eine veränderbare
Drosselstelle eingebaut ist. Um eine einfache und sichere Arbeitsweise und eine
wenig störanfällige Anordnung zu erhalten, kann zweckmäßigerweise die Drosselstelle
In der Saugleitung mit einem Temperaturfühler am Verdampfer in Wirkungsverbindung
stehen. Dabei wird In vorteilhafter Weise von der gegenseitigen
Ab-
hängigkeit
von Druck und Temperatur des Kältemittels im Verdampfer Gebrauch gemacht. Aus Gründen
der Einfachheit und der Betriebssicherheit wird als zweckmäßige Weiterbildung vorges
chlagen, daß die Drosselstelle In der Saugleitung als
Ab-
sperrventil und
als eine dieses umgehende Kapillarrohrleitung
ausgebildet ist. Damit
kann in vorteilhafter Weise das
Ab-
sperrventil vom Temperaturfühler am Verdampfer,
vorzugsweise elektromagnetisch, steuerbar, d.h. zu öffnen und zu schließen sein
und somit als einfaches und funktionssicheres Auf-Zu-Ventil ausgebildet sein. In
der Figur ist ein schematisches Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kompressionskältemaschine
gezeigt. Diese besteht aus einem Verdichter
1, einem Verflüssiger 2, einem
Trockner
3, einem Wärmetauscher 4, einer Drosselstelle
5,
einem Verdampfer
6 und einer Sammelflasche
7, die in der aufgezählten Reihenfolge zu
einem Kältemittelkreislauf zusammengeschaltet sind, wobei von der Sammelflasche
7 die Kältemittelleitung wieder durch den Wärmetauscher 4 und eine Ansaugleitung
8 zu dem Verdichter
1 geführt ist. Diese Anordnung entspricht im Wesentlichen
auch den Kleinkältemaschinen in Gefriermöbeln, die bei Verwendung des Kältemittels
R 12 üblicherweise für eine
0
Tiefsttemperatur von ca.
- 20
C ausgelegt sind. Um mit einer derartigen Kältemaschine auch die angestrebte
Temperaturerniedrigung auf ca.
- 400 erreichen zu können, was durch die Verwendung
eines Kältemittels größerer spezifischer Leistung, z.B. des Kältemittels R
502, möglich ist, mUssen jedoch Vorkehrungen getroffen werden, um eine Überbeanspruchung
von Verdichter und Antriebsmotor bei vergleichsweise hohen Drucken des Kältemittels
im Verdampfer auszuschließen. Diese Vorkehrungen bestehen erfindungegemäß im Einbau
einer Drosselstelle
in der Ansaugleitung
8. Diese Drosselstelle
besteht hier aus einer Kapillarrohrleitung
9, die ein in die Ansaugleitu.ng
8
eingebautes Absperrventil lo umgeht. Dieses Absperrventil
10
steht
in Wirkungsverbindung mit einem Temperaturfühler
11
am Verdampfer, derart,
daß das Absperrventil
10 geschlossen ist, wenn der Druck des Kältemittels
im Verdampfer so hoch ist, daß der davon abhängige hohe Ansaugdruck zum Verdichter
Überbeanspruchungen an diesem und an seiner Antriebsmaschine hervorrufen würde,
und daß das Absperrventil
10 geöffnet ist, also der Durchgang durch die Ansaugleitung
8 ungehindert erfolgt, wenn der Druck des Kältemittels im Verdampfer vergleichsweise
niedrig ist, so daß eine Überbeanspruchun.S am Verdichter und dessen Antriebsmotor
nicht eintreter xann. Das Absperrventil
10 ist als Magnetventil ausgebildet,
wobei ein Schalter 12, der vom Temperaturfühler
11 gesteuert wird, das Öffnen
und Schließen des Absperrventils bewirkt. Bei der gezeigten Anordnung kann die Umschaltung
des Absperrventils bei etwa
- 15 0 C erfolgen, wobei oberhalb dieser Temperatur
das Absperrventil
10
geschlossen ist, und unterhalb dieser Temperatur das
Absperrventil
10 geöffnet ist. Bei dieser Anordnung ist es vorteilhaft, daß
das Absperrventil
10 als einfaches Auf-Zu-Ventil ausgebildet werden kann
und bei Stromausfall durch die selbsttätige Schliessung des Ventils eine Mindestanaaugmenge
erhalten bleibt, so daß Schäden an der Maschine nicht auftreten
können.
Der Querschnitt der Kapillarrohrleitung
9 ist so bemessen, daß der Verdichter
bei hohen Kältemitteldrucken im Verdampfer nur die Gasmenge ansaugen kann, die er
ohne Gefährdung verarbeiten kann.