DE2028842A1

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Publication number: DE2028842A1
Application number: DE19702028842
Authority: DE
Priority date: 1969-06-13
Filing date: 1970-06-11
Publication date: 1970-12-17
Also published as: GB1271476A; US3577742A

Description

η. .·.,; VV'. rilockmxif

p 3290-27/Ho

Tilter Manufacturing Corporation 2217 South First Street. Milwaukee, Wisconsin, USA.

Kälteerzeugungssystem

Die vorliegende Erfindung "betrifft ein Kälteerzeugungssystem.

J3ei den Kälteerzeugungssystemen nach dem Stand der Technik sind entsprechend gewissen Belastungsbedingungen zwei Arbeitsansaugdrücke erforderlich. J3ei diesen herkömmlichen Anlagen werden gewöhnlich zwei Kompressoren verwendet» je einer für jeden Druck. Diese Anordnung ist zwar vom Standpunkt der Kälteleistung zufriedenstellend, sie ist jedoch kostspielig, da Doppelaufbauten von Motoren, Anlassern, Steuereinrichtungen u.dgl. vorgesehen werden müssen.

Es ist ferner bekannt, einen einzigen Kompressor vorzusehen, der zum Betrieb mit zwei Arbeitsdrücken verwendet werden kann, indem er mit einer Niederdrucksaughöhe arbeitet und

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dann unter höherem Saugdruck Dampf durch einen U-egendruckregler in die Niederdrucksaugleitung eingeführt wird. Diese Anlage nach dem Stand der Technik ist nicht leistungsfähig, da sie einen größeren Kompressor erfordert, weil sich der Hochdruck-Ansaugdampf entspannt, wenn sein Druck durch den Gegendruckregler auf .den Niederdruckpegel herabgesetzt worden ist. Darüber hinaus ist zum Verdichten des ganzen Dampfes aus dem Niedersaugdruck bis zum Kondensationsdruck zusätzliche Leistung erforderlich.

Ein Kälteerzeugungssystem nach der Erfindung ist mit einem Schraubenkompressor versehen, der aus einem Verdampfer eingespeistes .Niederdruckgas nach der Verdichtung an einen Kondensator abgibt und einen Hochdruck-Hilfssaugeinlaß aufweist, über welchen aus einem Druckminderer eingespeistes Hochdruckgas dem Kompressor zur Verdichtung zusammen mit dem Niederdruckgas zuführbar ist, und zwar an einer Stelle hinter einer absperrbaren Niederdruck-Ansaugöffnung.

Erfindungsgemäß wird ein geschlossener Kreislauf zur Kälteerzeugung mit einem Schraubenkompressor geschaffen, der an einem Ende eine Niederdruckansaugöffnung und eine Auslaßöffnung aufweist, aus welcher der durch die Läufer des Kompressors in den Hochdruckkondensator verdichtete Hochdruckdampf ausströmt, worauf der kondensierte Dampf in einen Ue- , halter strömt und dann die Flüssigkeit aus dem Behälter durch eine Einrichtung zur Herabsetzung des Druckes geleitet wird, welche die Strömung des Kältemittels zu einer Druckabfallkammer oder zu einem Verdampfer regelt. Die Verdampfer können entweder in Form einer Vorkammer bzw. einer Druckabfallkammer, in welcher eine gewisse Menge Flüssigkeit verdampft wird, um wie in einer Anlage mit einer einzigen Druckhöhe abgekühlt zu werden, oder aber in Form von Verdampfern zur Kälteerzeugung nach einem Zweipegel-Syatem ausgebildet sein. Erfindungs-

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gemäß wird üochdrucksaugdampf aus der Einrichtung zur Druckminderung entnommen und in den Schraubenkompressor eingeführt, um zusammen mit dem Niederdruckdampf verdichtet zu werden, wodurch die Leistung des Kompressors gesteigert wird. Nach einem besonderen erfindungsgemäßen Merkmal wird der Hochdrucksaugdampf vor Beginn der verdichtung in den Kompressor eingeführt.

Ein erfindungsgemäßes Kälteerzeugungssystem besitzt also einen Schraubenkompressor zum Verdichten von aus einem Verdampfer entnommenem Niederdrucksaugdampf, der nach der Verdichtung in einen Kondensator eingeführt wird. Der Kompressor ist mit einer Hilfsansaugöffnung zum Leiten von Hochdrucksaugdampf von einem Druckminderer zum Kompressor versehen und ermöglicht ein Verdichten zusammen mit dem Mederdrucksaugdampf. Der Erfindungsgegenstand findet bei einem Kälteerzeugungssystem mit zwei Arbeitsansaugdrücken oder mit einem Ansaugdruck Verwendung. Der Hochdrucksaugdampf wird in den Kompressor eingeführt, nachdem die äiederdruckansaugöffnung abgesperrt worden ist, so daß die Niederdrucksaugleistung nicht beeinträchtigt wird. Somit wird eine erhöhte Kompressorleistung aufgrund der Zugabe dieses Hochdruckdampfes erzielt.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung anhand der Zeichnung. Darin zeigt:

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Kälteerzeugungssystems nach der ürfindung mit zwei Ansaugdrücken;

Fig. 2 eine schematische Ansicht eines Kälteerzeugungssystems nach der Erfindung mit einem einzigen·Ansaugdruckhöhe, wobei eine Vor- oder Druckabfallkammer vorgesehen ist;

Fig. 5 eine vergrößerte Draufsicht, teilweise im Schnitt, des in Fig. 1 und 2 dargestellten Kompressors;

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Jj'±g. 4 eine Quer Schnittansicht entlang der Linie 4—4 in Jj'ig. 3 und

Fig. 5 eine vergrößerte Draufsicht des Kompressors, wobei einige Teile weggeschnitten und klarheitshalber * •abgenommen sind.

Fig. 1 zeigt den erfindungsgemäßen Schraubenkompressor in einem geschlossenen Kühlkreislauf mit zwei Verdampfern E und JK1 zur Erzeugung zweier Arbeitsansaugdrücke» Die Verdampfer selbst sind herkömmlicher Art und bestehen aus je einem Kältemittelbehälter mit einer Rohrschlange. Das Kältemittel strömt in den bzw. aus dem Verdampfer durch Leitungen 1 und 2. Beim Verdampfer JS1 wird eine höhere Temperatur aufrechterhalten als beim Verdampfer £ zwecks Kälteerzeugung mit einer anderen Temperatur, z.B. in einem gesonderten Raum.

Als Regelorgan für jeden Verdampfer zur Regelung der Strömung des aus dem Hochdruckbehälter 4 strömenden Kältemittels ist ein Schwimmerventil vorgesehen. Ss arbeitet auf bekannte Weise zum Herabsetzen des Kältemitteldruckes, bis er dem Verdampferdruck gleich wird. In den Verdampfern wird das noch flüssig vorhandene Kältemittel nach Durchströmen der Schwimmerventile zwecks Kälteleistung verdampft. Den Dampf saugt dann der Kompressor durch die Ansaugleitunge'n an.

Der Kühlkreislauf weist einen Schraubenkompressor C mit einem Paar gegenläufiger Rotoren bzw. Läufer 6 und 7 auf, die schnecken- bzw. schraubenförmige, erhöhte Gewindegänge haben, welche ständig im Eingriff miteinander stehen, und die unter Pump- bzw. Saug- und Verdichtungsleistung zusammenwirken. Die Gewindegänge der Läufer 6, 7 schließen Hohlräume ein, die zu einer Ansaugöffnung 8 für Niederdruckkälteraittel führen, zwischen den Läufern fortschreitend kleiner werden und

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die Ansaugöffnung 8 abschließen, so daß der Dampf im Inneren verdichtet wird. Über eine Leitung 10 strömt Niederdruckdampf aus dem Verdampfer E durch die Ansaugöffnung 8 in den Kompressor 0.

Der Kompressor.CJ hat auch eine Auslaßöffnung 12, aus welcher ' der von den Läufern 6, 7 verdichtete Hochdruckdampf durch die Leitung 13 in einen Kondensator oder Verflüssiger 14 strömt, ■ der herkömmlicher Art ist und dazu dient, den Hochdruckdampf aus dem Kompressor 0 aufzunehmen. Vom Kondensator 14 gelangt das verflüssigte Kältemittel zum Hochdruckbehälter 4.

Der Schraubenkompressor C wird durch einen Elektromotor 16 auf bekannte weise angetrieben. Der Kompressor G hat auch eine Ansaugöffnung 20 für Hochdruckkältemittel, die mit den Hohlräumen zwischen den erhöhten Gewindegängen der Läufer 6, 7 in Verbindung steht, und zwar an einem Punkt unmittelbar hinter der Stelle, an welcher die Ansaugöffnung 8 für Hiederdruckkältemittel aufgrund der Zusammenarbeit der Läufer 6, 7 mit ihren ineinandergreifenden erhöhten (rewindegängen abgesperrt wird. Die Stelle, an welcher der Hochdruckdampf angesaugt wird, befindet sich vorzugsweise dort, wo die Dampfverdichtung infolge der Läuferdrehung beginnt; sie kann jedoch unter Umständen auch dort vorgesehen sein, wo eine gewisse Verdichtung schon erfolgt ist. Mt anderen worten, es strömt Hochdruckdampf durch eine Leitung 22 aus dem Verdampfer E1, in welchem das verflüssigte Kältemittel verdampft wird, wobei die Kälteleistung entsteht. Dieser Hochdruckdampf wird in die Hohlräume der Läufer 6, 7 eingeführt, nachdem die Niederdruckdampfetrömung schon abgesperrt worden ist und vorzugsweise bevor eine nennenswerte Verdichtung Im Kompressor 0 stattgefunden hat.

' Der wie oben beschriebene Kühlkreislauf bildet zusammen mit der dargestellten vorrichtung eine Hochdrucksaugleitung, durch

welche eine gewisse Menge Hochdruckdampf aus dem -Uruckminderer in die Ansaugöffnung 20 für Hochdruckmittel des Schraubenkompressors U strömt, infolgedessen wird der Hochdruckdampf zusammen mit dem Niederdruckdampf verdichtet und somit der Wirkungsgrad des Kompressors erhöht, wobei urücke zweier Druckpegel durch den mehrfachwirkenden Schraubenkompressor erzielt werden können, ohne daß die eingangs erwähnten Kachteile der Kompressoren nach dem Stand der Technik aufträten.

Der in fig. 2 gezeigte Kühlkreislauf weist eine Anzahl Teile auf, die mit den in ü'ig. 1 gezeigten gleichwertig und entsprechend bezeichnet sind. Hier wird jedoch nur ein Verdampfer E verwendet, wobei eine JJruckabfallkammer 40 zwischen dem Hochdruckbehälter und dem Verdampfer E vorgesehen ist. In der Druckabfallkammer 40 wird der Druck der vom Kältemittelbehälter strömenden Kältemittelflüssigkeit abgesenkt und dabei etwas Kältemitteldampf erzeugt, so daß dem Verdampfer E zur Steigerung seiner Leistung abgekühltes, flüssiges Kältemittel zugeführt wird.

Bei dieser erfindungsgemäßen Ausführungsform ist an den oberen .bereich der JJruckabfallkammer 40, in welchem sich der Dampf befindet, die Leitung 22 angeschlossen. Sie leitet den Hochdruckdampf wie oben beschrieben zum üchraubenkompressor C.

Bei dem in D¹Ig. 2 gezeigten Bin-Pegel-System führt der Schraubenkompressor G zu einer größeren Kälteleistung als der gewöhnliche Schraubenkompressor mit gleicher Verdrängung bei einem solchen Ein-Pegel-System. Diese erhöhte Leistung wird erzielt, indem die uruckabfallkammer 40 in der Hauptleitung für die Flüssigkeit vom Behälter 4 zum Verdampfer E vorgesehen ist . und der Dampf aus der Druckabfallkammer 40 in den an den KompresBor G angeschlossenen Hilfseinlaß 20 für Hochdruckmittel strömt. Einer gegebenen Menge aus der Druckabfallkammer 40

strömender kalter Flüssigkeit kann eine bessere Kälteleistung entnommen werden, als einer gleichen Menge vom Behälter 4 strömender warmer Flüssigkeit. Da der aus der Druckabfallkammer 40 in den Kompressor ü strömende Dampf die Menge des in die Hauptansa-ugöffnung 8 des Kompressors C strömenden Niederdruckdampfes nicht verringert und eine verdampfte kalte Flüssigkeit eine größere Kälteleistung ergibt als eine verdampfte warme Flüssigkeit, ist die Kompressorleistung erhöht.

Der erfindungsgemäße Kühlkreislauf weist also einen Schrauben- ' A kompressor G mit zwei sich im Gleichlauf drehenden und dabei mit kleinem Spielraum ineinandergreifenden Läufern 6, 7 mit schnecken- bzw. schraubenförmigen Gewindegängen auf. Der Niederdruckdampf strömt durch die Einlaß- bzw. Ansaugöffnung 8 des Kompressors G, in sich vergrößernde Hohlräume zwischen den Gewindegängen der läufer 6, 7. Sobald diese Hohlräume bei der Lauferdrehung an der Einlaßöffnung 8 vorbeikommen, werden sie von der Niederdrucksaugkammer abgesperrrt. Dann werden die Hohlräume im Zuge der weiteren Läuferdrehung fortschreitend kleiner, so daß der Dampf nach und nach verdichtet wird, bis die vollständige Verdichtung an der Auslaßöffnung ν 12 erreicht ist. Die Hochdrucksaugleitung 22 führt zum Kompressorgehäuse und in dieses Gehäuse hinein. Sie steht mit M den Hohlräumen in Verbindung. Der Hochdruckdampf wird in das Kompressorgehäuse unmittelbar nach der Sperrung des Niederdruckdampfes und vorzugsweise am Beginn der Verdichtung vor dem Druckaufbau im Kompressor eingeleitet. Der Hoehdruckdampf strömt in die freigelegten Hohlräume, da der Druck in der Hochdrucksaugleitung 22 höher ist als der Druck in den mit Niederdruckdampf gefüllten Hohlräumen. Daher bleibt eine gewisse Menge Höchdruckdampf mit dem Niederdruckdampf eingeschlossen. Weil der Hochdruckdampf nach der Sperrung des Niederdruckdampfes eingeführt wird, erfolgt keine Herabsetzung der Niederdrucksaugwirkung, und die Zugabe von Hochdruckdampf bewirkt eine größere Arbeitsleistung sowie eine steigerung des Wirkungsgrades des Kompressors.

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Claims

Patentansprüc he

1. / Kälteerzeugungssystem, gekennzeichnet rch einen bchraubenkompressor (.0), der aus einem Verdampfer

E1) eingespeistes Niederdruckgas nach der Verdichtung an einen Kondensator (HJ abgibt und einen Hochdruck-Hilfssaugeinlaß (20) aufweist, über welchen aus einem Druckminderer (40) eingespeistes·Hochdruckgas dem Kompressor (C) zur Verdichtung zusammen mit dem Niederdruckgas zuführbar ist, und zwar an einer ütelle hinter einer absperrbaren Niederdruck-Ansaugöffnung (8).

2. Kälteerzeugungssystem, gekennzeichnet durch einen Schraubenkompressor (C) mit einem .Paar gegenläufiger Läufer (6,7) die schnecken- bzw. schraubenförmige, ständig ineinandergreifende Gewindegänge haben, welche unter Saug- bzw. Pump- und Verdichtungsleistung zusammenwirken, wobei der Kompressor (C) an einem ünde eine Niederdruckansaugöffnung (8) zur Aufnahme von Niederdruckdampf, eine Hochdruckansaugöffnung (20) hinter der Niederdruckansaugöffnung und eine Auslaßöffnung (12; aufweist, aus welcher der von den Läufern (6,7) verdichtete Hochdruckdampf ausströmen kann, durch einen mit der Auslaßöffnung (12) des Kompressors (C) in Verbindung stehenden Hochdruckkondensator (14J zur Aufnahme von Hochdruckdampf aus dem Kompressor, durch einen Behälter (4)' zur Aufnahme von kondensiertem Kältemittel aus dem Kondensator (HJ, durch einen Druckminderer bzw. eine Druckabfallkammer (40) zur Aufnahme von flüssigkeit aus dem uehälfer (4) unter Herabsetzung des Druckes dieser Flüssigkeit und folglich zum Bilden einer

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gewissen Menge von Kältemitteldampf durch eine zwischen die Druckabfallkammern ('4OJ und die Niederdruckansaugöffnung (8) des Kompressors IGJ geschaltete Niederdrucksaugleitung (10) und durch eine Hochdrucksaugleitung (22) zum Überleiten einer gewissen Menge Hochdruckdampf von dem Druckminderer zur Hochdruckansaugöffnung (20) des Kompressors (C), so daß Hochdruckdampf zusammen mit dem Niederdruckdampf verdampft wird und somit die Kompressorleistung erhöht.

3. Kälteerzeugungssystem, gekennzeichnet durch einen Schraubenkompressor (G) mit einem Paar gegenläufiger Läufer (6,7)»die ständig ineinandergreifende schnecken— bzw. schraubenförmige Gewindegänge haben, welche unter Saugbzw. Pump- und Verdichtungsleistung zusammenwirken, wobei der Kompressor (C) an einem Ende eine Niederdruckansaugöffnung (8) zur Aufnahme von Niederdruckdampf hat und zwischen den Gewindegängen der Läufer (6, 7) gebildete Hohlräume aufweist, welche die Niederdruckansaugöffnung (8) abschließen, dann fortschreitend kleiner werden und somit den in ihnen befindlichen Dampf verdichten, wobei der Kompressor (C) eine Hochdruckansaugöffnung (20) hat, die mit den Hohlräumen an einer Stelle unmittelbar hinter der Niederdruckansaugöffnung (8) und am Beginn der von der Läuferdrehung bewirkten Verdichtung des Dampfes in Verbindung steht und wobei der Kompressor (C) ferner eine Auslaßöffnung (12) hat, aus welcher . der von den Läufer (6, 7) verdichtete Hochdruckdampf ausströmen kann, durch einen Hochdruckkondensator (14), der mit der Auelaßöffnung (12) des Kompressors (C) zur Aufnahme von Hoch- druckdampf aus dem Kompressor in Verbindung steht, durch einen Behälter (4) zur Aufnähme von kondensiertem Kältemittel aus dem Kondensator (14) durch einen Druckminderer (40) zur Aufnahme von Flüssigkeit aus dem .Behälter (4) unter Herabsetzung dee Druckes dieser Flüssigkeit und folglich zum Bilden einer gewissen Menge von Kältemitteldampf, durch eine Niederdruck-

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saugleitung (10) zwischen dem Druckminderer (40) und der
Niederdruckansaugöffnung (8) des Kompressors (G) und durch
eine Hochdrucksaugleitung (22) zum Überleiten einer gewissen
Menge Hochdruckdampf von dem Druckminderer (40) zur Hochdruckansaugöffnung (20) des Kompressors (G), so daß Hochdruckdampf zusammen mit dem Niederdruckdampf verdichtet wird und somit
den Wirkungsgrad des Kompressors (C) erhöht.

4. System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß der Druckminderer aus einer
Druckabfallkammer (40) zum Senken des druckes der aus dem Behälter empfangenen Flüssigkeit-besteht und daß die Hochdrucksaugleitung (22) die !»ruckabfallkammer (40) mit der Hochdruckansaugöffnung (20) des Kompressors (C) verbindet.

5. system nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß es als Zweidruckpegel-System ausgebildet ist, bei welchem der Druckminderer
zwei Verdampfer (E, E1) aufweist, wovon der eine mit höherer Temperatur als der andere arbeitet, und daß die Hochdrucksaugleitung (22) einen dieser Verdampfer mit der üochdruckansaug-Öffnung (20) des Kompressors (C) verbindet.

6. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochdrucksaugleitung (22) mit dem mit höherer Temperatur arbeitenden Verdampfer in Verbindung steht.

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