DE2500303B2

DE2500303B2 - Kühlanlage

Info

Publication number: DE2500303B2
Application number: DE2500303A
Authority: DE
Inventors: N Schumacher; V Smith; D Taft
Original assignee: Newfrey LLC
Current assignee: Newfrey LLC
Priority date: 1974-01-08
Filing date: 1975-01-07
Publication date: 1980-04-30
Also published as: GB1485583A; BR7500064A; US3905202A; CA1007062A; JPS558747B2; JPS50113854A; DE2500303C3; DE2500303A1

Description

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Die Erfindung betrifft eine Kühlanlage der im Oberbegriff des Patentanspruchs angegebenen Art.

Bei einer solchen bekannten Kühlanlage (US-PS 64 226) wird das in der Verdichterauslaßleitung angeordnete Ventil in Abhängigkeit von dem Druck in der Verdichterauslaßleitung gesteuert und die Leitung mit dem Druckregelventil ist an die Verdichterauslaßleitung und stromabwärts des Kondensators an die Leitung angeschlossen, die von dem Kondensator zu dem Sammler führt. Dadurch soll erreicht werden, daß während des Abtauens der Druck in dem Sammler ausreichend hoch gehalten und damit ein einwandfreier Betrieb der den Verdampfern zugeordneten Expansionsventile gewährleistet wird. Die bekannte Kühlanlage hat aber den Nachteil, daß in ihr nur die Druckzustände in der Verdichterauslaßleitung berücksichtigt werden und daß Druckänderungen weiter stromabwärts, z. B. in dem Kondensator, in der Leitung von dem Kondensator zu dem Sammler und in dem Sammler selbst, unberücksichtigt bleiben. Bei wahlweiser Abtauung einzelner Verdampfer mit Kältemittel-Heißgas kann daher ein unzulässiges Absinken des Sammler-Druckes auftreten.

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, eine Kühlanlage der im Oberbegriff des Patentan-

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m /Haft ein unzulässiges Absinken des Sammler-Druckes vermieden wird.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs angegebenen Merkmale gelöst

In der Kühlanlage nach der Erfindung werden auch Druckschwankungen in dem Kondensator und in dem Sammler berücksichtigt und es wird ein geeigneter Sammlerdruck aufgebaut, der einen einwandfreien Betrieb der Expansionsventile von kühlenden Verdampfern gewährleistet, während andere Verdampfer gerade abgetaut werden. Dabei wird in der Kühlanlage der Druck in dem Sammler geregelt, der in nächster Nähe der Expansionsventile angeordnet ist, um den einwandfreien Betrieb derselben zu gewährleisten. Wesentlich ist, daß zu diesem Zweck das Ventil in der Verdichterauslaßleitiiiig nicht in Abhängigkeit von dem Druck in der Verdichterauslaßleitung, sondern in Abhängigkeit von dem Druck in dem Sammler betätigt wird, damit dieses Ventil geschlossen oder in Richtung auf seine geschlossene Stellung bewegt wird, wenn der Druck in dem Sammler abfällt und durch die Leitung mit dem Druckregelventil kein ausreichender Druck in dem Sammler aufrechterhalten werden kann, um den richtigen Betrieb der Expansionsventile zu gewährleisten. Wenn also während des Abtauens kein ausreichender Druck über die Leitung mit dem Druckregelventil in dem Sammler aufgebaut werden kann, wird das Ventil in der Verdichterauslaßleitung betätigt, um den Druck in derselben und somit auch in dem Sammler wieder zu erhöhen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben.

Die Zeichnung zeigt schematisch eine vollständige Kühlanlage nach der Erfindung.

Es sind drei Verdichter 40, 42 und 44 vorgesehen, die parallel an eine gemeinsame Leitung 46 angeschlossen sind, aus welcher verdichtetes, gasförmiges Kältemittel über eine Verdichterauslaßleitung 48 zu einem Kondensator 50 gelangt, der durch Umgebungsluit gekühlt wird und eine ausreichende Kapazität zum Kondensieren des gesamten Kältemittels aus den drei Verdichtern aufweist. Aus dem Kondensator 50 fließt das kondensierte Kältemittel in eine Abflußleitung 52 und über ein auf Druck ansprechendes Ventil 56 in eine Flüssigkeitsleitung 54. Die Flüssigkeitsleitung 54 ist an einen Sammler 58 über eine Verbindungileitung 60 angeschlossen und steht über Leitungen 66 und 68 mit Verdampfern 62 bzw. 64 in Verbindung. Das Kältemittel gelangt von den Verdampfern zurück zu den Verdichtern durch Rückflußleitungen 70, 73 bzw. 72 und durch eine gemeinsame Verdichtereinlaßleitung 74.

Wenigstens ein Teil der bei der Verdichtung des Kältemittels erzeugten Wärme kann zurückgewonnen und für Heizzwecke verwendet werden. Zu diesem Zweck ist ein Wärmetauscher 76 an die Verdichterauslaßleitung 48 über eine Umgehungsleitung 78 mit einem thermostatisch gesteuerten Magnetventil 80 angeschlossen. Ein Kondensatoreinlaßdruckregelventil 82 ist in einer Leitung 84 vorgesehen, welche vom Wärmetauscher 76 zu dem Kondensator 50 durch ein Einwegventil 86 führt und dazu dient, den gewünschten Höchstdruck im Verdichter aufrechtzuerhalten, wenn der Wärmetauscher 76 in Betrieb ist. Ein Magnetventil 88 und ein Einwegventil 90 liegen in einem Abschnitt 92 der Verdichterauslaßleitung 48 zwischen der Umgehungsleitung 78 und dem Kondensator 50. Das Ventil 88 crhlif»Rt u/Ann Hac Vpnii! R/l o-^^ffnot ti/irrl Avmit rlac

Heißgas in Serie durch den Wärmetauscher 76 und den Kondensator 50 strömt, wenn der Wärmetauscher 76 in Betrieb ist

Das Ventil 56 ist so eingestellt, daß ein gewünschter Druck im Kondensator 50 erreicht wird, und ein wenigstens teilweises Fluten des Kondensators 50 bei normalen Umgebungstemperaturen gewährleistet ist Eine Druckregelleitung 98 mit einem auf Druck ansprechenden Ventil 96 ist zwischen der gemeinsamen Leitung -Mi und dem Sammler 58 angeordnet und bestimmt den Druck des flüssigen Kältemittels in dem Sammler 58 und in der Flüssigkeitsleitung 54 für die Speisung der Verdampfer 62 und 64. Das Ventil 96 ist derart eingestellt, daß der vom gasförmigen Kältemittel aus der gemeinsamen Leitung 46 auf die Flüssigkeit in dem Sammler und in der Flüssigkeitsleitung 54 ausgeübte Druck kleiner ist als der Druck des verdichteten, gasförmigen Kältemittels in der Verdichterauslaßleitung 48 und in dem Kondensator 50, so daß keine Gefahr einer umgekehrten Strömung von Kältemittel aus dem Sammler zu dem Kondensator auftreten kann. Dabei kann jede mögliche Anzahl von Verdampfern in dieser Weise an die Flüssigkeitsleitung 54 angeschlossen sein, und in dem Sammler 58 steht eine ausreichende Kältemittelmenge zur Verfügung zur Speisung der Flüssigkeitsleitung 54 mit nüssigem Kältemittel, wenn die zur Speisung der Ve, dämpfer benötigte Kältemittelmenge größer ist als die Kältemittelzufuhr aus dem Kondensator 50.

Zum Abtauen der Verdampfer kann Kältemittel-Heißgas aus dem Verdichter durch die gemeinsame Leitung 46 und eine Heißgasleitung 100 zu dem betreffenden Verdampfer geleitet werden. Wenn z. B. der Verdampfer 62 abzutauen ist, wird ein Magnetventil 102 in einer Zweigleitung 103 der Heißgasleitung 100 zur Zufuhr von Kältemittel-Heißgas in die Leitung 70 geöffnet, während ein Ventil 105 in der Rückflußleitung 73 geschlossen wird. Das Heißgas strömt dann in zur Strömungsrichtung bei Kühlbetrieb entgegengesetzter Richtung durch den Verdampfer 62, um die Temperatur der Kühlschlangen und Kühlbleche des Verdampfers zu erhöhen, wodurch das Kältemittel-Heißgas gekühlt und wenigstens zum Teil kondensiert wird. Das dabei auftretende Kondensat strömt durch eine Umgehungsleitung 106 und ein Einwegventil 107 um das Expansionsventil 94 herum und gelangt durch die Leitung 66 in die Flüssigkeitsleitung 54 zurück.

Das beim Abtauen des Verdampfers 62 anfallende flüssige Kältemittel steht dementsprechend zur Benutzung in dem kühlenden Verdampfer 64 sowie auch für andere Verdampfer der Anlage zur Unterstützung der Versorgung derselben mit flüssigem Kältemittel zur Verfügung. Die Strömung des flüssigen Kältemittels aus dem abtauenden Verdampfer 62 in die Flüssigkeitsleitung 54 ist möglich, da der Druck des flüssigen Kältemittels in dem Sammler 58 und in der Leitung 54 infolge der Leitung 98 und des Druckregelventils 96 geringer ist als der Druck der Heißgasstromung zu den abtauenden Verdampfern durch die Heißgasleitung 100.

In bestimmten Fällen, z. B. wenn mehrere Verdampfer gleichzeitig abgetaut werden, ist die aus dem Verdichter benötigte Heißgasmenge so hoch, daß der Druck in der gemeinsamen Leitung 46 und in der Heißgasleitung 100 absinkt In dem Falle kann der über das Druckregelventil 96 und die Leitung 98 auf das flüssige Kältemittel in dem Sammler 58 und der Flüssigkeitsleitung 54 ausgeübte Druck unter den Wert fallpn. wplrhpr fiir pinpn pinwanHfrpipn Rptriph Hpr Expansionsventile und der zugeordneten Verdampfer erforderlich ist Um diese Möglichkeit zu verhindern, ist eine Sammlerdruckabfühlleitung 110 an den Sammler 58 angeschlossen und führt zu einem membranbetätigten Ventil 112 in der Verdichterauslaßleitung 48 an einer Stelle hinter der Heißgasleitung 100. Das Ventil 112 ist normalerweise offen, es dient jedoch zur Drosselung der Gasströmung aus dem Verdichter durch die Verdichterauslaßleitung 48, wenn der Druck in der Verdichterauslaßleitung 48 unter den erwünschten Druck in der Flüssigkeitsleitung 54 fällt In diesem Falle beginnt das Ventil 112 zu schließen, dadurch steigt der Verdichterauslaßdruck und der auf das flüssige Kältemittel in dem Sammler und der Flüssigkeitsleitung 54 ausgeübte Drack über die Leitung 98 und das Druckventil 96. Auf diese Weise wird ein geeigneter und vorbestimmter Druckunterschied zwischen dem Heißgas für Abtauzwecke und dem flüssigen Kältemittel zur Speisung der Verdampfer bei allen Betriebsbedingungen der Anlage gewährleistet

Wenn die Umgebungstemperatur, welcher der Kondensator 50 ausgesetzt ist, verhältnismäßig hoch ist, sind alle drei Verdichter 40, 42 und 44 erforderlich zur Lieferung des erforderlichen Kältemittels für die verschiedenen Verdampfer der Anlage. Wenn jedoch die Umgebungstemperatur in der Nähe des Kondensators 50 mäßig oder normal ist, so ist die Temperatur der unterkühlten Flüssigkeit, welche in die Flüssigkeitsleitung 54 und den Sammler 58 strömt, niedriger und auch der Druck am Auslaß des Verdichters ist kleiner. Unter solchen Bedingungen genügen zwei Verdichter, wie z. B. 40 und 42, zur Zuführung der benötigten Kältemittelmenge und der dritte Verdichter 44 kann abgeschaltet werden. Zu diesem Zweck kann ein Organ 116 vorgesehen sein, welches auf den Verdichteransaugdruck anspricht und den Verdichter 44 abschaltet, wenn die benötigte Kältemittelmenge absinkt. Infolgedessen wird die Antriebsleistung des Verdichters 44 eingespart und es kann eine wesentliche Verminderung der Leistungsaufnahme der Anlage erzielt werden.

Desweiteren kann, wenn die Umgebungstemperatur niedrig ist, so daß eine wesentliche Unterkühlung des flüssigen Kältemittels erreicht wird, durch Abtauen eines oder mehrerer Verdampfer die benötigte flüssige Kältemittelmenge weiter vermindert werden, so daß die Heißgasstromung für den Abtaubetrieb durch einen einzigen Verdichter erzeugt werden kann. Dies ermöglicht das Abschalten der Verdichter 42 und 44, während allein der Verdichter 40 die erforderliche Heißgasstromung zum Kühlen und zum Abtauen liefert. Zu diesem Zweck ist ein Organ 118 am Verdichter 42 vorgesehen, welches auf eine weitere Verminderung des Verdichtereinlaßdruckes anspricht und den Verdichter 42 abschaltet. Das erlaubt eine weitere Verminderung der erforderlichen Leistung zum Betrieb der Kühlanlage.

Die Anlage ist dementsprechend mit nur einem einzigen Verdichter betriebsfähig, wenn der Kondensator 50 einer niedrigen Umgebungstemperatur ausgesetzt ist, während nur zwei Verdichter während des normalen Betriebes benötigt werden und der dritte Verdichter nur in Betrieb genommen wird, wenn die Umgebungstemperatur außergewöhnlich hoch ist. Die Verminderung der Leistungsaufnahme der Anlage wird dementsprechend durch Heranziehen des Kondensators 50 zur Unterkühlung des flüssigen Kältemitteis während allen üblichen Betriebsbedingungen erzielt und Λακ prlaiiht pinp u/pcpnt!irhp F.np>raippincnarunCT 711m

Betrieb der Anlage. Sogar wenn es bei außergewöhnlich hohen Umgebungstemperaturen erforderlich ist, auf die Verwendung eines Nachkühlers 120 zurückzugreifen, kann der konstante Druck in der Flüssigkeitsleitung 54 während des Abtauens aufrechterhalten werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

25 OO

Kühlanlage mit wenigstens einem Verdichter, der eine Auslaß- und eine Einlaßleitung aufweist, mit einem an die Verdichterauslaßleitung angeschlossenen Kondensator, mit einem das aus dem Kondensa tor abströmende kondensierte Kältemittel aufnehmenden Sammler, mit mehreren Verdampfern, die jeweils mit einem Expansionsventil versehen sind, mit einer von dem Sammler zu den Expansionsventilen und den Verdampfern führenden Flüssigkeitsleitung, mit einer Rückflußleitung zwischen den Verdampfern und der Verdichtereinlaßleitung, mit einer Vorrichtung zum Abtauen der Verdampfer, durch die Kältemittel-Heißgas über eine Abzweig- '5 leitung von der Verdichterauslaßleitung abgezweigt, in zur Strömungsrichtung bei Kühlbetrieb entgegengesetzter Richtung durch den abzutauenden Verdampfer geleitet, darin kondensiert und unter Umgehung des Expansionsventils in die vom Sammler zu den Expansionsventilen führende Flüssigkeitsleitung geleitet werden kann, mit einem in der Verdichterauslaßleitung stromabwärts der Abzweigleitung angeordneten Ventil, durch das bei Betrieb der Abtauvorrichtung der Heißgasstrom gedrosselt werden kann, und mit einer Leitung zwischen der Verdichterauslaßleitung und einer Stelle stromabwärts des Kondensators, die ein Druckregelventil aufweist, das den Druck in dem Sammler regelt, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (112) in der Verdichterauslaßleitung (48) nur in Abhängigkeit von dem Druck in dem Sammler (58) zu betätigen ist, daß das Druckregelventil (96) so eingestellt ist, daß es den Druck in dem Sammler niedriger als in der Verdichterauslaßleitung hält, und daß die Leitung (98) mit dem Druckregelventil (96) unmittelbar an den Sammler (58) angeschlossen ist.