DE1751978C - Automatische Entlüftungseinrichtung für Kaltemittelkreislaufe, insbesondere in Kompressionskaltemaschinenanlagen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine automatische Entlüftungseinrichtung für Kälterhittelkreisläüfe, insbesondere in KombressiönSkältemaschinenahlageh, mit einem Entlüftungsgaskühler, bei der zwischen dem Verflüssiger der Kältemaschinenanlage und dem Boden des Entlüftungsgaskühler eine mit einer Drosseleinrichtung versehene und in diesen Boden mündende KältemiUeldampf-Zuführungsleitung sowie ein am Entlüftungsgaskühler angeordnetes Entlüftungsmagnetventil vorgesehen ist.

Kältemaschinenanlagen werden bekanntlich mit Entlüftungseinrichtungen ausgerüstet, da sich im Laufe des Betriebes der Anlagen im Bereich der Arbeitstemperaturen derartiger Anlagen unkondensierbare Gase im Kältemitteldampf anreichern können, die vorwiegend aus während der Durchführung von Reparaturen oder infolge eines Vakuums in den Anlagen eingesaugter Luft bestehen.

Derartige Vorrichtungen sind bekannt. Beispielsweise wird aus einem Kondensator eines Kältemittelkreislaufes einer Kälteanlage ein Flüssigkeitsanteil des Kältemittels als Kühlmedium durch einen Wärmetauscher geleitet und nach Abgabe von Kälte in einen Verdampfer des Kältemittelkreislaufes wieder zurückgeführt. Der Dampfanteil des Kältemittelkreislaufes, der uie verunreinigenden nicht kondensierbaren Gase enthält, wird über eine Drossel geführt und ir dem genannten Wärmetauscher abgekühlt, wobei der Kältemittelanteil des Dampfes kondensiert. Der verunreinigende, jetzt von der Kältemittelflüssigkeit getrennte Gasanteil wird druckgeregelt über ein Magnetventil und eventuell eine Pumpe ins Freie abgelassen. Der Kondensatanteil wird über eine Kondensatleitung einem Flüssigkeitsabscheider und von dort niveaugeregelt wieder dem Verdampfer, also dem Kältemittelkreislauf der Kälteanlage, zugeführt.

Die bekannte Einrichtung weist jedoch erhebliche Nachteile auf. Die komplizierten Regel- und Fördereinrichtungen sind im Reparaturfall umständlich auszubauen. Eine Vielzahl von teilweise kompliziert zu fertigenden Behältern und Leitungen sind notwendig, wobei dann bei Undichtheiten der A ;>paraturen oder bei Verklemmen der Schwimmen entile erhebliche Kältemittelverluste auftreten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache und betriebssichere Entlüftungseinrichtung zu schaffen, die nicht die Mangel der bekannten Vorrichtung aufweist.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Drosseleinrichtung in der Kältemitteldampf-Zuführungsleitung für den Rücklauf des im Entlüftungsgaskühler kondensierten Kältemittels in den Verflüssiger bzw. den Kältemittelsammler durch ein Syphonrohr überbrückt ist, in dem sich ein Schwimmschalter befindet, der bei unter einen mittleren Stand sinkender Flüssigkeitssäule im Syphonrohr das Entlüftungsmagnetventil öffnet, bzw. bei diesen mittleren Stand übersteigender Flüssigkeitssäule das Entlüftungsmagnetventil schließt.

Eine derartige Entlüftungseinrichtung ist einfach gebaut und äußerst betriebssicher. Sämtliche Einbauteile sind leicht zugänglich, so daß die Wartungsbzw. Reparaturzeiten und damit -kosten für die Entlüftungseinrichtung minimal sind. Infolge der verkürzten Wartungs- bzw. Reparaturzeiten verkürzt sich überdies die Dauer der dabei auftretenden Betriebsunterbrechungen der gesamten Kältemaschinenanlage, wodurch sich ihre Wirtschaftlichkeit zusätzlich erhöht. Als weiterer wesentlicher Vorteil ergibt sich, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung auch

jederzeit nachträglich an bis dahin handbetätigt^· Hn'.lüftungseinrichtungen auf einfache Weise angebaut werden kann.

Die in der Verbindungsleitung /wischen Verflüssiger bzw. Kältemittelsammler und Entlüftungsgaskühler angeordnete Drosseleinrichtung, die beispielsweise eine Drosselblende sein kann, 1st zweckmäßigerweise so bemessen bzw. eingestellt, daß sie bei maximalem Durchfluß weniger zu entlüftenden Kältemitteldampf passieren läßt als im Entlüftungsgaskühler bei eingeschalteter Kühlung und bei von nicht kondensierbaren Gasen freier Füllung kondensieren könnte. Dadurch entsteht ein Druckgefälle zwischen Verflüssiger bzw. Kältemittelsammler und Rntlüftungsgaskühler.

Die Größe des Druckgefälles an der Drosseleinrichtung wird zur Regelung der Entlüftungseinrichtung ausgenutzt. Steigt im Entlüftungsgaskühler der Anteil an nicht kondensierbaren Gasen, so strömt weniger zu entlüftender Kältemitteldampf durch die Drosseleinrichtung in den Entlüftungsgaskühler, wodurch das Druckgefälle an der Drosseleinrichtung sinkt. Dabei unterschreitet die Kältemittel-Flüssigkeitssäule im Syphonrohr den mittleren Stand, wobei der von der Kältemittel-Flüssigkeitssäule gesteuerte Schwimmerschalter das Entlüftungsmagnetventil öffnet. Der mittlere Stand ist zweckmäßigerweise so gewählt, daß bei ihm nur ein geringer Druckunterschied an der Drosseleinrichtung vorliegt, so daß das Entlüftungsmagnetventil praktisch erst bei maximal möglicher Ansammlung von nicht kondensierbaren Gasen im Entlüftungsgaskühler geöffnet wird.

Sinkt durch das öffnen des Entlüftungsmagnetventils im Entlüftungsgaskühler der Anteil an nicht kondensierbaren Gasen, so strömt wieder mehr zu entlüftender Kältemitteldampf durch die Drosseleinrichtung in den Entlüftungsgaskühler, wobei das Druckgefälle an der Drosseleinrichtung steigt. Dabei steigt die Kältemittel-Flüssigkeitssäule im Syphonrohr und bei Überschreiten des mittleren Standes der Flüssigkeitssäule schließt der Schwimmerschalter das Entlüftungsmagnetventil, damit kein an nicht kondensierbaren Gasen armer Kältemitteldampf aus der Entlüftungseinrichtung abgelassen werden kann.

Wie bereits erwähnt, kann die erfindungsgemäße Entlüftungseinrichtung an den Verflüssiger oder den Kältemittelsammler der Kältemaschinenanlage angeschlossen werden. Wird sie an den Verflüssiger angeschlossen, so ist dabei Voraussetzung, daß am Verflüssiger die Zuführungsleitung des zu kondensierenden Kältemitteldampfes und die Anschlußleitung zur Entlüftungseinrichtung möglichst weit voneinander, zweckmäßigerweise an entgegengesetzten Enden des Verflüssigers, angeordnet werden. Dadurch wird erreicht, daß der Entlüftungseinrichtung nur Kältemitteldampf zugeführt wird, der durch Auskondensieren eines großen Kältemittelanteiles bereits weitgehend mit Luft angereichert wurde.

Mit dem Entlüftungsmagnetventil ist mit Vorteil ein fest einstellbares Regelventil in Reihe geschaltet. Dieses Regelventil dient zur Grobregelung des Ablassens der unkondensierbaren Gase.

Gemäß einer weiteren sehr vorteilhaften Ausbildung der Eifndung ist das Entlüftungsmagnetventil über einen Hilfskontakt am Verdichtermotorschütz und einen im Entlüftungskühler angeordneten Thermostaten der .it elektrisch verriegelt, daß es nur bei Verdichterbetrieb und der am Thermostaten eingestellten tiefen Solltemperatur geöffnet werden kann. Dadurch sind zusätzliche Sicherheitsmaßnahmen zur Verhinderung des Ablassens von an nicht kondensierbaren Gasen armem Kältemitteldampf aus der Entlüftungseinrichtung gegeben.

Zweckmäßigerweise ist der Thermostat im oberen Abschnitt des Innenraums des EntlüftunL^gaskühlers angeordnet. An dieser Stelle wird die eingestellte tiefe Solltemperatur nur dann erreicht, wenn ein groüer Gehalt an nicht kondensierbaren Gasen im hntlüftungsgaskühler vorliegt. Hierdurch ergibt sich eine weitere zusätzliche Sicherheit gegen das Ablassen von an nicht kondensierbaren Gasen armem Kältemittel aus der Entlüftungseinrichtung.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß ein in der Kaltemittelzufuhrleitung zu einer im Entlüftungsgaskühler angeordneten Verdampfungsvorrichtung, welche beispeilsweise eine Rohrschlange sein oder aus mehre- ren nach Art eines F »hrenkessels parallelgeschalteten Rohren bestehen kam , befindliches Magnetventil über einen Hilfskontakt am Verdichtermotorschütz derart elektrisch verriegelt ist, daß eine Überfüllung der Verdampfungsvorrichtung bei abgestelltem Ver dichter vermieden wird.

Auch mit diesem Magnetventil kann mit Vorteil ein fest einstellbares Regelventil in Reihe geschaltet sein. Durch dieses Regelventil wird die normale Einspritzmenge für die Verdampfungsvorrichtung ein- gestellt.

Die erfindungsgemäße Entlüftungseinrichtung ist grundsätzlich auch für Kältemittelkreisläufe in anderen Kältemaschinenanlagen, beispielsweise in AbsorptionskäUemaschinenanlagen, verwendbar.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben.

Ein durch eine in der Zeichnung nicht dargestellte Rohrleitung mit dem zu entlüftenden Kältemittel be schickter Kältemittelsammler 1 einer Kompressions kältemaschinenanlage ist mit einem Entlüftungsgaskühler 2, in dessen Innenraum sich eine von flüssigem Kältemittel durchströmte Verdampferschlange 3 befindet, durch eine mit einer Drosselblende 4 ver sehene Rohrleitung 5 verbunden. Durch die Rohr leitung 5 strömt der zu entlüftende Kältemitteldampf vom Kältemittelsammler 1 in den Entlüftungsgaskühler 2.

Das durch die Kühlung des zu entlüftenden Kälte-

mitteldampfes mittels der Verdampftrschlange 3 im Entlüftungsgaskühler 2 anfallende Kondensat läuft durch ein die Drosselblende 4 überbrückendes Syphcnrohr 6 in den Kältemittelsammler 1 zurück. Aus diesem strömt es, vereinigt mit dem darin be findüchen Kondensat durch eine Rohrleitung 7 zum Regelventil der Kältemaschinenanlage. In dem Syphonrohr 6 stellt sich in Abhängigkeit von dem durch die Durchflußmenge durch die Rohrleitung 5 gegebenen Druckabfall an der Dross'elblende 4 ein

Kältemittel-Flüssigkeitsstaiid von z.B. Al, A2 oder A3 ein, wobei Λ2 ein mittlerer Flüssigkeilsstand ist. An 1er oberen Anschlußstelle des Syphonrohrs'6

ist ein durch die Kältemittel-Flüssigkeitssäule im

Syphbnrohr 6 steuerbarer Schwimmerschalter 8 an-

geordnet. Sammeln sich im EntlUftungsgaskiihler 2 nicht kondensierbare Gase, so strömt weniger zu entlüftender Kä'itemitteldampf in den Entlüftungsgaskühler ein und das Druckgefälle an der "Drossel-

blende 4 sinkt. Dadurch fällt der Flüssigkeitsstand zum Magnetventil 12 während der Dauer sorgt,

im Syphonrohr 6 unter die Höhe/i2, z. B. auf /il, während derer der Verdichtermotor eingeschaltet ist.

und der Schwimmerschalter 8 öffnet ein in einer am Der zweite Anschluß des Magnetventils 12 sowie ein

oberen Ende des Entlüftungsgaskühlers 2 angeord- Anschluß des Entlüftungsmagnetventils 10 sind mit

neten EntlUftungslcitung 9 befindliches Entlüftungs- 5 dem Netz-Nulleiter verbunden. Der zweite. Anschluß

magnetventil 10. Dabei entweichen die nicht konden- des Relais des Thermostaten 16 ist über den Schwim-

sierbarcn Gase aus dem EntlUftungsgaskühlcr 2 merschalter 8 mit dem zweiten Anschluß des Ent-

durch die Entlüftungsleitung 9 und eine an ihrem lüftungsmagnetvcntils 10 verbunden. Durch diese

Ende angeordnete Flüssigkeitsvorlagella ins Freie. Schaltung kann das Entlüftungsmagnetventil 10 nur

Infolge der dadurch herbeigeführten Entlastung io öffnen, wenn der Verdichtermotor eingeschaltet ist,

des Entlüftungsgaskühlcrs 2 von nicht kondensier- die Versorgung der Vcrdampfcrschlange 3 mit flüs-

barcn Gasen strömt wieder mehr zu entlüftender sigcm Kältemittel durch das Magnetventil 12 frei-

Kältcmittcldampf aus dem Kältcmittelsammlcr 1 in gegeben ist und am Thermostaten 16 die geforderte

den Entlüftungskühlcr 2, so daß die Druckdifferenz tiefe Solltemperatur herscht.

an der Drosselblcndc 4 steigt. Dadurch steigt die 15 Eine vorzeitige Betätigung des Schwimmcrschal-

Flüssigkcilssäulc im Syphonrohr 4 wieder an. Ist die tcrs 8 wäre also ohne Wirkung. Erst wenn sämtliche

Flüssigkeitssäule auf einen höheren Stand als hl, obengenannten Voraussetzungen erfüllt sind, kann

z. B. auf //3 gestiegen, so schließt der Schwimmer- durch Absinken der Flüssigkeitssäule im Syphon-

schallcr 8 wieder das Entliiftungsmagnctvcntil 10. rohi 6 auf z. B. Λ1 der Schwimmerschalter 8 das

Auf diese Weise wird vermieden, daß an nicht kon- ao Entliiftungsmagnctvcntil 10 öffnen. Durch Ansteigen

dcnsicrbarcn Gasen armer Kältemitteldampf aus der der Flüssigkeitssäule auf z. B. Λ3 wird das Entlüf-

Ent'üftungscinrichtung abgelassen wird, tungsmagnclventil 10 anschließend wieder gcschlos-

Mit dem Entlüftungsmagnetventil 10 ist ein von sen und der Entlüftungsvorgang ist beendet.

Hand fest einstellbares Regelventil 11 zur Grob- Für den Wartungs- bzw. Reparaturfall der Ent-

rcgclung der Entlüftungsgasmenge in Reihe gcschal- as lüftungseinrichtung ist in ihrer Anschlußleitung 5 an

tct. den Kältcmitlclsammlcr 1 ein Hauptabsperrventil 18

Die Verdampfcrschlange 3 wird über eine mit angeordnet, mittels dessen die Zufuhr von zu cnt-

cinem Magnetventil 12 versehene Rohrleitung 13 mit lüftendem Kälicmittcldampf zur Entlüftungscinrich-

flüssigcm Kältemittel aus dem Kältcmittelsammlcr 1 tung unterbrochen werden kann. Sämtliche F.irm·!-

vcrsorgt. in der Rohrleitung 13 ist außerdem ein von 3s teile der Einrichtung lassen sich, nachdem auch das

Hand fest einstellbares Regelventil 14 angeordnet, Ventil 14 und ein — in der Zeichnung nicht dar-

mittcls dessen die normale Einspritzmenge für die gestelltes — in der Rohrleitung 15 angeordnetes Ab-

Vcrdampfcrschlange 3 eingestellt wird. Das in der sperrventil geschlossen wurden, einzeln ausbauen.

Vcrdampferschlangc 3 erwärmte Kältemittel strömt Beispielsweise kann der EntlUftungsgaskühlcr 2 cin-

durch eine Rohrleitung 15 zum Flüssigkcitsabschcidcr 35 fach durch Trennung von den mit ihm verbundenen

der Kiiltcmaschincnanlagc. Rohrleitungen 9 bzw. 13 bzw. 5 bzw. 15 an den Ven-

Im oberen Abschnitt des Innenraums des Entlüf- tuen 11 bzw. 14 bzw. an den Flanschen 19 bzw. 20

tungsgaskühlcrs 2 ist ein Thermostat 16 angeordnet. ausgebaut werden.

Am Motorschütz des Verdichters der Kältcmaschi- Die erfindungsgemäßc Entlüftungseinrichtung gc-

nenanlagc ist ein Hilfskontakt 17 angeordnet, der mit 40 stattet die Verwendung von einfachen, handels-

jc einem Anschluß des Relais des Thermostaten 16 üblichen Automatikcinbautcilen, wodurch ihre Her-

und des Magnetventils 12 verbunden ist und für die stellung sowie ihre Wartung bzw. Reparatur äußerst

Stromzufuhr zum Relais des Thermostaten 16 und kostensparend werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Automatische Entlüftungseinrichtung für Kältemittelkreisläufe, insbesondere in Kompressionskältemaschinenanlagen, mit einem Entlüftungsgaskühler, bei der zwischen dem Verflüssiger der Kältemaschinenanlage und dem Boden des Entlüftungsgaskühlers eine mit einer Drosseleinrichtung versehene und in diesen Boden mündende Kältemitteldampf-Zuführungsleitung sowie ein am Entlüftungsgaskühler angeordnetes Entlüftungsmagnetventil vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosseleinrichlung (4) in der Kältemitteldampf-Zuführungsleitung (5) für den Rücklauf des im Entlüftungsgaskühler (2) kondensierten Kältemittels in den Verflüssiger bzw. den Kältemittelsammler durch ein Syphonrohr (6) überbrückt ist, indem sich ein Schwimmerschalter (8) befindet, der bei unter einen mittleren Stand (Λ2) sinkender Flüssigkeitssäule im Syphonrohr (6) das Entlüftungsmagnetventil (10) öffnet bzw. bei diesen mittleren Stcnd (hl) übersteigender Flüssigkeitssäule das Entlüftungsmagnetventil (10) schließt.

2. Automatische Entlüftungseinrichtung nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Entlüftungsmagiietventil (10) ein fest einstellbares Regelventil (11) in Reihe geschaltet ist.

3. Automatische Entlüftungseinrichtung nach Ansoruch 1 oder 2, dadurcn gekennzeichnet, daß das Entlüftungsmagnetventil (10) über einen Hilfskontakt (17) am Verdiciitermotorschütz und einen im Entlüftungsgaskühler (2) angeordneten Thermostaten (16) derart elektrisch verriegelt ist, daß es nur bei Verdichterbetrieb und der am Thermostaten (16) eingestellten tiefen SoUtemperatur geöffnet werden kann.

4. Automatische Entlüftungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß <Jer Thermostat (16) im oberen Abschnitt des Innenraumes des Entlüftungsgaskühlers (2) angeordnet ist.

5. Automatische Entlüftungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein in der Kältemittelzufuhrleitung (13) zu einer im Entlüftungsgaskühler (2) angeordneten Verdampfungsvorrichtung (3) befindliches Magnetventil (12) über einen Hilfskontakt (17) am Verdichtermotorschütz derart elektrisch verriegelt ist, daß eine Uberfüllung des Flüssigkeitsabscheiders der Kältemaschinenanlage mit flüssigem Kältemittel durch die Verdampfungsvorrichtung (3) hindurch bei abgestelltem Verdichter vermieden wird.

6. Automatische Entlüftungseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Magnetventil· (12) ein fest einstellbares Regelventil (l4) in Reihe geschaltet ist.

60