DE2336369A1

DE2336369A1 - Kompressorsatz veraenderlicher kapazitaet fuer eine kuehlanlage

Info

Publication number: DE2336369A1
Application number: DE19732336369
Authority: DE
Inventors: Thomas F Conley; Jun Ernest F Gylland
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1972-07-17
Filing date: 1973-07-17
Publication date: 1974-02-07
Also published as: CA990518A; BE802373A; AU475453B2; GB1429050A; ES416944A1; AU5703873A; FR2193184B1; JPS5420020B2; IT997377B; US3775995A; USRE29621E; FR2193184A1; JPS4958444A

Description

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lR^ S. WekdhaOSeifi München, den '■ ^ ?

Mürtohengg w 593

WESTINGHOUSE ELECTRIC CORPORATION,

Pittsburgh, Pa./V.St.A.

Kompressorsatz veränderlicher Kapazität für eine Kühlanlage

Die Erfindung betrifft einen Kompressorsatz veränderlicher Kapazität für eine Kühlanlage mit einem ständig Kältemittelkreislauf liegenden Kompressor und einem wahlweise parallel dazu schaltbaren Kompressor.

Wenn bei den bekannten Kompressoranlagen dieser Art der nicht ständig in Betrieb befindliche Kompressor eingeschaltet wird, muß er gegen einen erheblichen Systemdruck arbeiten, der vom bereits im Betrieb befindlichen Kompressor erzeugt wird. Dadurch wird der Anlauf stark erschwert und verzögert und viel Energie unnötig verbraucht.

Der in Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, den abschaltbaren Kompressor beim Anlaufen von dem Betriebsdruck zu entlasten, so daß er seine volle Drehzahl und Leistung schneller und mit geringerem Energieaufwand erreicht. Hierzu dient vor allem ein Rückschlagventil

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zwischen dem Auslaßstutzen des absehaltbaren Kompressors und der Kältemittelleitung. Infolgedessen kann der auf der Druckseite der Kältemittelleitung herrschende, vom ständig laufenden Kompressor erzeugte Druck beim Anlaufen des abschaltbaren Kompressors nicht auf diesen rückwirken. Es muß dann nur dafür gesorgt werden, daß die Auslaßleitung dieses Kompressors tatsächlich nach dem Abschalten vom Druck entlastet wird. Dies geschieht durch eine absperrbare Umgehungsleitung zwischen dem Auslaßstutzen und der Saugseite des Kältemittelkreislaufs. Ein lastabhängiger Regler sorgt dafür, daß die Umgehungsleitung in den passenden Betriebszuständen freigegeben bzw. abgesperrt wird.

Die in den Unteransprüchen beschriebene Weiterbildung der Erfindung bezieht sich auf den Fall, daß der ständig laufende Kompressor vom hermetisch geschlossenen Typ mit mehreren teilweise entlastbaren Zylindern ist. Die maximal zulässige Höchsttemperatur des gesättigten Kältemittels an der Druckseite eines solchen Kompressors ist bei teilweise entlastetem Kompressor niedriger als bei voll belasteter Maschine, weil an dem umlaufenden gasförmigen Kältemittel im Mantel des teilweise entlasteten Kompressors Arbeit geleistet wird, wodurch es sich aufheizt. Dies bedeutet, daß die Obergrenze der Auslaßtemperatur für gesättigtes Gas niedriger liegt, als wenn keine teilweise entlastbaren Kompressoren im Betrieb

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wären. Selbstverständlich soll die Höchsttemperatur für jeden Betriebszustand so hoch wie möglich liegen. Deshalb ist gemäß der Weiterbildung der Erfindung die Anordnung so getroffen, daß ein Teil des gasförmigen Kältemittels im Mantel des teilweise entlasteten Kompressors in den Mantel des abschaltbaren Kompressors gesaugt wird, wenn dieser läuft; dadurch kann die zulässige Höchsttemperatur am Auslaßstutzen beider Kompressoren heraufgesetzt werden. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung beschrieben. Hierin sind:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Kompressorsatzes gemäß der Erfindung,

Fig. 2 ein logisches Diagramm des Regelkreises für den Kompressorsatz in Fig. 1
und

Fig. 3 eine Tabelle der typischen Betriebsbedingungen für vier verschiedene Kapazitätsstufen des erfindungsgemäßen Kompressorsatzes.

Gemäß Fig. 1 sind zwei Kompressoren 10 und 20, vorzugsweise mit hermetisch geschlossenem Mantel, über einen Saugstutzen 11 und eine Druckleitung 30 mit dem nicht dargestellten Kältemittelkreislauf verbunden. Der Saugstutzen 11 steht in Verbindung mit dem Inneren des Mantels des ersten Korn-

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pressors 10 und der Saugstutzen 21 des zweiten Kompressors 20 steht ebenfalls in Verbindung mit dem Inneren des Mantels des Kompressors 10 und darüber mit dem Saugstutzen 11. Der erste Kompressor 10 besitzt mehrere teilweise entlastbare Zylinder und hat zwei Druckstutzen 12 und 13· Der Druckstutzen 12 ist mit denjenigen Zylindern verbunden, die nicht entlastet werden können, während der Druckstutzen 13 mit den entlastbaren Zylindern verbunden ist. Im Stutzen 13 ist ein nicht dargestelltes Rückschlagventil vorgesehen, damit die belasteten Zylinder am Auslaßstutzen 12 einen Druck im Kältemittelsystem aufbauen können, wenn die entlastbaren Zylinder sich im entlasteten Zustand befinden. Der Kompressor 20 hat einen einzigen Auslaßstutzen 22. Alle Auslaßstutzen 12, 13 und 22 sind parallel zueinander über die Leitung 30 mit der Druckseite des Kältemittelkreislaufs verbunden.

Zwischen dem Auslaßstutzen 22 des Kompressors 20 und der Druckleitung 30 befindet sich ein Rückschlagventil 31» damit beim Betrieb des Kompressors 10 allein der hohe Gasdruck in der Leitung 30 nicht auf den Auslaßstutzen 22 des stillstehenden Kompressors 20 rückwirken kann. Während nämlich der Kompressor 10 ständig läuft, sollte der Kompressor 20 zwecks Herabsetzung der Kältemittelkapazität abschaltbar sein. Wenn der Kompressor 20 wieder eingeschaltet werden soll, während der Kompressor 10 weiterläuft, erleichtert das Rückschlagventil 31 den Anlauf des Kompressors 20, da dieser den im

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Kältemittelkreislauf herrschenden hohen Druck nicht von vornherein überwinden muß, falls der Druck im Auslaßstutzen des Kompressors 20 ausgeglichen ist.

Es kann vorkommen, daß das Rückschlagventil Jl nicht ganz dicht schließt und dadurch allmählich einen Druck im Auslaßstutzen 22 aufbaut, wodurch der Kompressor 20 beim Anlaufen Schwierigkeiten hat. Andererseits kann nach dem Abschalten des Kompressors 20 ein hoher Druck auf der Auslaßseite 22 bestehen bleiben, der das spätere Wiedereinschalten behindert, Deshalb ist eine Umgehungsleitung 33 zwischen dem Auslaßstutzen 22 und dem Einlaßstutzen 21 des Kompressors 20 vorgesehen. In der Umgehungsleitung 33 befindet sich ein Magnetventil 3^· Dieses ist geschlossen, wenn der Kompressor 20 läuft, und offen bei abgeschaltetem Kompressor 20, Infolgedessen werden alle am Rückschlagventil 31 einsickernden Kältemittelmengen zum Saugstutzen 21 und zu den Mänteln der Kompressoren 10 und 20 zurückbefördert, ohne einen Druck im Auslaßstutzen 22 aufbauen zu können. Ferner gleicht sich bei offenem Magnetventil 3k jeder etwa vorhandene Druck im Auslaßstutzen 22 aus. Wenn der Kompressor 20 wieder anlaufen soll, wird das Magnetventil Jk geschlossen, so daß der Abgabedruck im Auslaßstutzen 22 nicht mehr zur Saugleitung entlastet werden kann.

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— O -

Gemäß Fig. 2 ist ein Kapazitätsregler kO vorgesehen, der vier Sehaltzustände aufweist. Diese können durch einen Kälteraittellastfühler ^l bekannter Art bestimmt werden. Die erste Schalterstellung kOa entspricht dem Betriebsfall, daß 100$ der Systemkapazität vom Lastfühler benötigt werden. Befindet sich der Schalter kO in Stellung 40a, so ist der Entlastungsmagnet k2 in Ruhestellung, d. h. die mit dem Auslaßstutzen 13 verbundenen Zylinder des Kompressors 10 sind nicht entlastet und arbeiten voll. Auch der Kompressor 20 ist in Betrieb, so daß beide Kompressoren anlaufen bzw. weiterlaufen und die Anlage ihre volle Höchstkapazität besitzt. Wird der Regler kO vom Lastfühler kl in die Schalterstellung kOb gestellt, die einer Anforderung von 75$ der Systemkapazität entspricht, so befindet sich der Entlastungsmagnet k2 in Stellung ^MEIN^W, so daß die an die Auslaßleitung I3 angeschlossenen Zylinder entlastet werden. Es sei zum Zweck der Erläuterung angenommen, daß die Hälfte der Zylinder des Kompressors 10 entlastbar und mit dem Stutzen 13 verbunden ist und daß die Kapazitäten beider Kompressoren 10 und 20 gleich groß sind. Wenn also beide Kompressoren in Betrieb sind und der Schalter kl sich in Stellung 40b befindet, ergibt sich eine Kapazität von 75$ der Systemkapazität. In Stellung 40c des Schalters 40 wird der Starterkreis 43 des Kompressors 20 abgeschaltet, so daß Kompressor 20 stehenbleibt. Der Magnet k2 ist aber in Stellung "AUS¹¹, so daß der Kompressor 10 mit voller Last weiterläuft und eine

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Kapazität von 50% erreicht wird. Gleichzeitig erhält der Betätigungsmagnet k^ für das Magnetventil 3'+ Strom, so daß er das Magnetventil öffnet und einen Druckaufbau am Auslaß »22 des Kompressors 20. verhindert. In Stellung hOd. des Schalters kO ist der Entlastungsmagnet k2. in Stellung "EIN" und der Starter 43 des Kompressors 20 in Stellung "AUS", während der Betätigungsmagnet hk das Ventil 3^ offen hält; da also nur der Kompressor 10 in halb entlastetem Zustand läuft, ergibt sich eine Kapazität von 75$ der Gesamtkapazität.

Die Tabelle der Fig. 3 gibt Vergleichswerte, um den Leistungsbereich des beschriebenen Kompressorsätzes zu zeigen. Unter der Annahme, daß die Temperatur des gesättigten Gases an der Saugseite 5 C beträgt, wenn beide Kompressoren 10 und 20 unter voller Last laufen, ist eine Obergrenze der Betätigungstemperatur an der Druckseite von 63 C ohne KompressorSchädigung für eine bestimmte Anlage erreichbar. Bei der Kapazität von 75%» wenn der Kompressor 10 halb entlastet läuft, beträgt die zulässige Höchsttemperatur 57 0, also nur 6 C weniger · als für den Betrieb mit 100% Kapazität. Wenn bei der Kapazität 50% nur der Kompressor 10 voll belastet läuft, beträgt die zulässige Höchsttemperatur für die gleiche Anlage wieder 63⁰C. Bei 25% der vollen Kapazität, wenn nur Kompressor 10 halb entlastet läuft, ist schließlich die zulässige Höchsttemperatur 52 C; dies ist der niedrigste Wert, weil das gasförmige Kältemittel nicht aus dem Martel des Kompressors 10 in denjenigen des Kompressors 20 übertreten kann, wenn der Kompres-

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sor 20 stillsteht.

Um die Beschreibung zu vereinfachen, ist die elektrische Schaltung des Regelkreises in Fig. 2 nicht im einzelnen dargestellt, da jeder Fachmann sie leicht ausführen kann. Auch können Kompressoren anderer Art und anderer Anzahl verwendet werden; wesentlich ist nur, daß der zeitweise abschaltbare Kompressor das gasförmige Kältemittel durch den Mantel des ständig laufenden Kompressors ansaugt.

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Claims

4· WESTINGHOUSE ELECTRIC CORPORATION, Pittsburgh, Pa./V.St.A. Pat entansprüche

1. JKompressorsatz für eine Kühlanlage veränderlicher Kapazität mit einem ständig im Kältemittelkreislauf liegenden Kompressor und einem wahlweise parallel dazu schaltbaren Kompressor, gekennzeichnet durch ein zwischen den Auslaßstutzen (12, 22) der beiden Kompressoren (10, 20) angeordnetes Rückschlagventil (3-1-)» das den Rückfluß des Druckgases aus dem ständig laufenden in den abschaltbaren Kompressor verhindert, eine vom Auslaßstutzen (22) des abschaltbaren Kompressors (20) zu einer demgegenüber Unterdruck aufweisenden Stelle (2l) des Kältemittelkreislaufs führende Umgehungsleitung (33) und ein in dieser Umgehungsleitung liegendes Absperrorgan (3*0 t das je nachdem, ob der abschaltbare Kompressor ein- oder ausgeschaltet ist, geschlossen oder geöffnet ist.

2. Kompressorsatζ nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompressoren hermetisch geschlossen sind und daß der ständig laufende Kompressor (lO) ein Mehrzylinderkompressor ■it teilweise druckentlastbaren Zylindern ist, sowie daß der Einlaßstutzen (2l) des abschaltbaren Kompressors (2θ) an den Mantel des ständig laufenden Kompressors (lO) angeschlossen ist.

3. Kompressorsatζ nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen lastabhängigen Kapazitätsregler (4θ) mit vier Stufen, der in der ersten Stufe beide Kompressoren mit voller Kraft einschaltet , in der zweiten Stufe die Ent1astungsvorrichtung {kz) des ständig laufenden Kompressors einschaltet, in der dritten Stufe den Starter (^3) des abschaltbaren Kompressors ausschaltet und gleichzeitig die Entlastungsvorrichtung des anderen Kompressors unwirksam macht, sowie in der vierten Stufe bei fortdauernder Abschaltung des zweiten Kompressors die Entlastungsvorrichtung des ersten Kompressors wieder wirksam macht.

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