DE2437019A1

DE2437019A1 - Kuehlanlage

Info

Publication number: DE2437019A1
Application number: DE2437019A
Authority: DE
Inventors: Alfons Baehr; Arthur Scherer
Original assignee: BBC YORK KAELTE KLIMA
Current assignee: BBC YORK KAELTE KLIMA
Priority date: 1974-08-01
Filing date: 1974-08-01
Publication date: 1976-02-19

Description

Kälte- und Klimatechnik G-inbH Mannheim

.-ffr. 617/74 Mannheim, den 30. Juli 1974

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Kühlanlage

Die Erfindung betrifft eine Kühlanlage für exn Kühlfahrzeug mit einem Kältemittelverdichter, der mindestens einen eigenen, auf Normallast abgestimmten Antrieb aufweist, sowie mit je mindestens einem Verflüssiger und einem Verdampfer, wobei der Kältemittel-Kreislauf mit Hilfe eines Steuergerätes selbsttätig umkehrbar ist zum Abtauen des Verdampfers.

Das während des Betriebs von Kühlanlagen sich an den Verdampfern bildende Eis muß in bestimmten Zeitabständen, die am besten mit einer Automatik überwacht werden, abgetaut werden. Dies geschieht insbesondere bei mobilen Kühlanlagen, die meist keine zusätzlichen Energiequellen für das Abtauen zur Verfugung haben, durch die Umkehr des Kältemittel-Kreislaufes mittels entsprechender automatisch betätigter Umsehaltvorrichtungen. Während des Attaubetriebes arbeitet die Kühlanlage als Wärmepumpenanlage, die Funktionen von Verflüssiger und Verdampfer sind vertauscht, und das Eis wird mittels der Kondensationswärme vom Verdampfer ab^eschmolzen und falls gewünscht, das Fahrzeuginnere temperiert.

Zu Beginn des Abtaubetriobes tritt kurzzeitig ein sehr hoher Energiebedarf des Verdichters auf, der je nach Auslegung des Gerätes und je nach Kälteleistung bis zu etwa einer Minute andauert. Ausgelöst wird dieser erhöhte Energiebedarf dadurch, ί daß der Verdichter das sich im Verflüssiger in großer Menge befindende, Kältemittel ungehindert ansaugen und verdichten kann. Im Falle von stationären Kühlanlagen, deren Verdichter

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!beispielsweise mit vom Stromnetz versorgten Elektromotoren angetrieben sind, ist dieser erhöhte Energiebedarf völlig bejdeutungslos, da diese Motoren durch entsprechende Auslegung ,zumindest kurzzeitig überlastbar sind. Die Antriebe von mobilen j Kühlanlagen, z. B. Dieselmaschinen, sind aus Kosten- und/oder Gewichtsgründen auf die im Kühldauerbetrieb erforderliche Verdichterleistung (Kormallast) abgestimmt, sie sind daher kaum |in der lage, auch nur kurzfristig auftretende erhöhte Drehmomente abzugeben. Die Folge ist ein starker Drehzahlabfall der 'Antriebsmaschinen bei Überlast, der bis zum Stillstand der ι Maschine und somit zum Ausfall der Kühlanlage führen kann.

'Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Kühlanlage ^]der eingangs genannten Art anzugeben, deren ungestörter Betrieb ι auch nach dem Umschalten auf Abtaubetrieb auf einfache Weise gesichert ist.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß zwischen dem Verdichter und dem Verflüssiger ein mit einem Startregler überbrückter Rückfluß Verhinderer dera.rt Jm Kältemittel-Kreislauf vorgesehen ist, daß der RückflußVerhinderer

¹ bei Kühlbetrieb geöffnet ist und bei Umkehr des Kältemittel-Kreislaufes zumindest zu Beginn des Abtaubetriebes geschlossen j und der Startregler wirksam ist.

^!Es ist also zwischen Verdichter und Verflüssiger ein Rückflußverhinderer angeordnet, der gleichzeitig von einem Startregler überbrückt ist* Dabei ist der Rückflußverhinderer so angeordnet, !daß er im Kühlbetrieb geöffnet ist und einen ungehinderten Kältemitteldurchfluß ermöglicht. Auf diese Weise ist ein unver- ;mindGrter Kühlbetrieb gegeben. Mit der Umkehr des KaitemitteliKreislaufes für den Abtaubetrieb schließt sich der RückflußjVerhinderer, und das Kältemittel kann, zumindest anfangs, nur I über den Startregler zum Ansaugstutzen des Verdichters gelangen. ;Startregler sind an sich bekannt, sie begrenzen die vom Verdichter angesaugte Kältemittelmenge, ao daß ein erhöhter

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Heistungsbedarf des Verdichters und eine Überlastung des auf j Normallast ausgelegten Antriebes vermieden und somit ein j störungsfreier Betrieb gewährleistet ist. Es ist hierbei selbstverständlich, daß der Durchlaß des Startreglers auf die lei- ! stung des Antriebsmotors abgestimmt ist. Diese Abstimmung wird vorzugsweise bereits vom Kühlanlagenhersteller vorgenommen. ; Um ein möglichst geringes Gewicht zu erzielen und um den Instal- ! lationsaufwand zu verringern, ist in vorteilhafter Weise der Startregler und der Rückflußverhinderer als eine Baueinheit

ausgeführt.

Für einen einfachen Aufbau ist es weiterhin günstig, wenn der Rückflußverhinderer als Rückschlagventil ausgebildet ist. Infolge ihrer Robustheit sind solche Ventile für den Einsatz in Fahrzeugen besonders geeignet.

Es bewährte sich auch, den Rückflußverhinderer als ein vom Steuergerät derart gesteurtes Magnetventil auszubilden, daß dieses nur zu Beginn des Abtaubetriebes während einer wählbaren Zeitspanne geschlossen und sonst offen ist. Auf diese Weise läßt sich der Anfahrbetrieb besonders exakt beherrschen.

In vorteilhafter V/eise ist hierbei die Zeitspanne vom Hersteller der Kühlanlage gewählt und fest eingestellt.

Um den Startregler im Hinblick auf den rauhen Fahrzeugbetrieb unempfindlich zu gestalten, ist in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung der· Startregler als Drosselorgan ausgebildet. Hierbei ist es weiterhin förderlich, wenn das Drosselorgan zur Drosselung mindestens eine Drosselöffnung aufweist.

ι Außerdem bewährte es sich, wenn der Querschnitt der Drosselöffnung einstellbar ist. Mit dieser Ausbildung läßt sich jeder

j gewünschte Drosselgrad einstellen und somit eine gute Anpassung der Anlage au. den Antrieb erzielen..

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Eine besonders einfache Ausbildung ist dann gegeben, wenn die Drosselöffnung im Magnetventil vorgesehen ist. Eine weitere Vereinfachung ergibt sich hierbei, wenn die Drosselöffnung im Schließelement des Magnetventils ausgespart ist. Das Schließelement des Magnetventils läßt also auch im Schließzustand einen gedrosselten, auf den Antrieb abgestimmten Kältemittelstrom durch.

Eine bevorzugte Weiterbildung besteht nun darin, daß die Drosselöffnung in einem, im Schließkörper des Magnetventils auswechselbar vorgesehenen Einsatz ausgespart ist. Auf diese Weise läßt sieh durch Austausch des Einsatzes gegen einen Einsatz mit anderer Drosselöffnung leicht eine Veränderung und/oder eine Anpassung des Drosselgrades erzielen. ^!

In den Zeichnungen ist ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen:

Pig. 1 eine Kühlanlage gemäß der Erfindung, Pig. 2 ein eingebautes Magnetventil mit Drosselöffnung als Einzelheit und im Schnitt.

Der Kältemittelverdichter 3 ist mit seiner Saug- und Druckseite mit einem Umschaltventil 12 verbunden. Bei Kühlbetrieb leitet dieses Umschaltventil das komprimierte Kältemittel über den j Rüekflußverhinder«=r 11 zum Verflüssiger 2 wo es kondensiert. ; Das flüssige Kältemittel strömt dann über eine leitung 13» in ; der ein Rückschlagventil 17 angeordnet ist, zum Sammler 4· Von j hier wird es über ein Schauglas 9, einen Trockner C, einen Überhitzer 5 und ein Ventil 7 zum ersten Einspritzventil 6 . geleitet. Hier wird das flüssige Kältemittel entspannt und über ein Verteilsystem 15 dem Verdampfer 1 zugeführt. Das verdampfte Kältemittel wird über eine leitung 14 dem Verdampfer entnommen, über den Überhitzer 5 geleitet und über ein Rückschlagventil 18, das Umschaltventil 12 zur Saugseite des Verdichters 3 geführt, so daß der Kältemittel-Kreislauf geschlossen ist.

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Für das Abtauen des Verdampfers 1 - das Umschalten hierzu kann über ein Steuergerät automatisch erfolgen - wird das Umschaltventil 12 betätigt, so daß für den Abtaubetrieb folgender Kälte>mittel-Kreislauf gegeben ist: Von der Druckseite 31 des Verdichters strömt das Kältemittel über das Umschaltventil 12 zum Rückschlagventil 19 und über eine Rohrleitung 22 zu einem im Verdampfer 1 vorgesehenen Kondensator, der zwar den Verdampfer mitbildet, jedoch unabhängig ist von der Verdampfungseinrichtung für den Kühlbetrieb. Hier kondensiert das Kältemittel un-

^; ter Abgabe von Wärme, die zum Abtauen des Verdampfers 1 und, falls gewünscht, zum Temperieren des Fahrzeuginnern ausgenutzt wird. Das kondensierte Kältemittel fließt jetzt über die Leitung 23 und das Rückschlagventil 20 zum Sammler 4. Im unteren

: Bereich des Sammlers wird es entnommen und über das Schauglas 9

zum zweiten Einspritzventil 16 geleitet, entspannt und dem Kondensator 2 zugeführt.

Die Regelung des Einspritzventiles 16 erfolgt über einen Fühler 26. Im Kondensator 2, der jetzt als Verdampfer dient, wird da3 Kältemittel in den gasförmigen Zustand übergeführt und über die Rohrleitung 24 zum Rückflußverhinderer 11 und zum Startregler 10 geleitet. Beim jetzigen umgekehrten Kältemittel-Kreislauf sperrt der RückflußVerhinderer 11 den Kältemitteldurchfluß, so daß das gesamte Kältemittel nur über den Startregler 10 zum Umschaltventil 12 und von hier zur Saugseite des Kompressors strömen kann.

Die Rückschlagventile 17 bis 20 sind so angeordnet-, daß sie jeweils beim Kühl- oder Abtaubetrieb den richtigen Kältemittelweg freigeben bzw. den nicht gewünschten Kältemittelweg absperren.

Der Rückfluss-verhinderer 11 gibt bei Kühlbetrieb den Weg vom Umschal-tventil 12 zum Verflüssiger 2 frei, so daß der parallel geschaltete Startregler 10 nicht wirksam werden kann. Wird dagegen auf Abtaubetrieb geschaltet, die Richtung des Kältö-

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mittel-Kreislaufes also umgekehrt, so daß das gasförmige Kältemittel vom Kondensator 2 über die leitung 24 zum Umschaltventil bzw. Kompressor strömt, so schließt der KickflußVerhinderer 11, und der Startregler 10 ist voll wirksam. Der Startregler kann an sich beliebig ausgeführt sein, er muß lediglich die Kältemittelzufuhr zum Kompressor 3 soweit reduzieren, daß während der Anfahrphase der leistungsbedarf des Yerdiehters nicht erhöht ist und der Antrieb 27 des Kompressors nicht überlastet wird und lediglich ein in der Leistung auf den Hormalbetrieb abgestimmter Antrieb erforderlich ist, ohne daß es zu Störungen kommt. Diese Gefahr der Überlastung besteht nur unmittelbar nach dem Umschalten, da jetzt vom vorangegangenen Kühlbetrieb noch erhebliche Mengen heißen Kältemittels im Verflüssiger vorhanden sind und vom Kompressor angesaugt werden. Hach einiger Betriebszeit, wenn der umgekehrte Kreislauf voll ausgebildet ist, besteht diese Gefahr nicht mehr, da jetzt das Einspritzventil 16 wirksam ist und regelnd eingreift.

In Figur 2 ist ein Schnitt durch einen als Magnetventil ausgebildeten Rückflußverhinderer als Einzelheit dargestellt, bei dem eine als Startregler dienende Drosselöffnung integriert ist. In dem Gehäuse 39 des Magnetventils sind öffnungen 32, 33 für dsn Anschluß der Zu- und Abflußleitungen vorgesehen. Außerdem ist der Schließkörper 34 zwischen den beiden öffnungen 32, 33 vorhanden. Der Schließkörper 34 weist eine Gewinde bohrung auf_? in der ein Einsatz 35 mit der Drosselöffnung 38 auswechselbar eingeschraubt ist. Ist der Elektromagnet 36 erregt, so wird der Schließkörper 34 nach oben gezogen und der gesamte Durchgangsquerschnitt freigegeben. Nach Abschalten der Erregung fällt der Schließkörper nach unten in seine Absperrstellung. Jetzt ist die Drosselöffnung 38 wirksam und verbindet die beiden Öffnungen 32, 33 mit vermindertem Querschnitt. Durch Auswechseln des Einsatzes 35 gegen einen solchen mit anderer Drosselöffnung läßt sich der Drosselgrad leicht verändern und anpassen.

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Das in die Anlage vor dem Verflüssiger eingebaute Magnetventil wird bei automatisch auslösbarem Abtaubetrieb zur Steuerung mit dem Steuergerät 30 für die Umschaltung auf Abtaubetrieb verbunden. Während des Kühlbetriebes ist das Magnetventil erregt und ein freier Durchgang für das Kältemittel gegeben. Mit dem Umschalten auf Abtaubetrieb wird die Erregung unterbrochen, das Magnetventil schließt und die im Querschnitt geringere Drosselöffnung wird wirksam und läßt von den anstehenden großen Mengen nur so viel Kältemittel durch, daß der Verdichterantrieb nicht überlastet ist und somit Betriebsstörungen ausgeschlossen sind. Nach einiger Zeit, z.B. einer Minute, wenn sich ein normaler umgekehrter Kältemittel-Kreislauf ausgebildet hat, wird das Magnetventil wieder erregt, so daß es Öffnet urd den vollen Durchgangsquerschnitt freigibt. Eine Drosselung ist nicht mehr erforderlich, da jetzt das zweite Einspritzventil die Regelung der umlaufenden Kühlmittelmenge übernimmt.

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Claims

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Patentansprüche:

Kühlanlage für ein Kühlfahrzeug mit einem Kältemittelverdichter, der mindestens einen eigenen, auf Hormallast abgestimmten Antrieb aufweist, sowie mit je mindestens einem .Verflüssiger und einem Verdampfer, wobei der Kältemittel-Kreislauf mit Hilfe eines Steuergerätes selbsttätig umkehrbar ist zum Abtauen des Verdampfers, dadurch g e kennzei chnet, daß zwischen dem Verdichter (3) und dem Verflüssiger (2) ein mit einem Startregler (10) j

überbrückter RückflußVerhinderer (11) derart im Kältemittel-Kreislauf vorgesehen ist, daß der Rückflußverhinderer bei Kühlbetrieb geöffnet ist und bei Umkehr des Kältemittel-Kreislaufes zumindest zu Beginn des Abtaubetriebes geschlossen und der Startregler wirksam ist_o
2. Kühlanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Startregler und der EüekflußVerhinderer eine Baueinheit bilden.
3. Kühlanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bückflußverhinderer als Rückschlagventil ausgebildet ist.
4. Kühlanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der RückflußVerhinderer ein vom Steuergerät derart gesteuertes Magnetventil igt, daß dieses nur zu Beginn des Abtaubetriebes während einer -wählbaren Zeitspanne geschlossen lind sonst offen ist_o
5. Kühlanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitspanne vom Hersteller der Kühlanlage gewählt und fest eingestellt ist.

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6. Kühlanlage nach einem der Ansprüche 1 "bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Startregler (10) als Drosselorgan ausgebildet ist.
! 7. Kühlanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das ' Drosselorgan mindestens eine Drosselöffnung aufweist.-
Kühlanlage nach Anspruch J₉ dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Drosselöffnung einstellbar ist.
9» Kühlanlage nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselöffnung im Eückflußverhinderer vorgesehen ist.
10. Kühlanlage nach Anspruch 9 mit einem als Rückflußve rhinde r-e r vorgesehenen Magnetventil gemäß Anspruch 4» dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselöffnung im Schließkörper des Magnetventils ausgespart ist_o

ill. Kühlanlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselöffnung (38) in einem, im Sehließkörper (54) des Magnetventils (29) auswechselbar vorgesehenen Einsatz (35) ausgespart ist (l?ig_e 2)₀

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