DE2515605C3 - Vorrichtung zum automatischen Abscheiden von Inertgasen aus dem Kondensator einer Kälteanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum automatischen Abscheiden von Inertgasen aus dem Kondensator einer Kälteanlage, bestehend aus einem an seiner Oberseite mit einem Inertgas-Ablaßventil versehenen Behälter, dessen unterer Teil mit je einem Anschluß für das zuströmende Hochdruck-Kältemittelgas und für das abzuleitende Kältemittelkondensat versehen ist und einen Kondensatsammelraum bildet, und dessen oberer, einen Inertgassammelraum bildender Teil eine von Kühlmittel durchströmte Kühlschlange enthält.

Bei Kälteprozessen ist es erforderlich, die sich im Kältemittelkreislauf bildenden bzw. eindringenden Inertgase abzuscheiden, da sich diese im Kondensationsbereich sammeln und dadurch eine Erhöhung des Kondensationsdruckes, eine Verschlechterung des Wärmeüberganges sowie chemische Reaktionen (durch eindringenden Luftsauerstoff) bewirken. Die Folgen sind höhere Energiekosten und geringere Lebensdauer der Anlage. Dabei ist es wichtig, daß die Abscheidung einerseits bei möglichst geringer Konzentration der Inertgase im Kondensationsbereich der Anlage erfolgt, um den Kondensationsdruck niedrig zu halten und anderseits das abzuscheidende Inertgas einen möglichst geringen Anteil an teuren bzw. umweltschädlichen Kältemitteln enthält.

Es sind mit Kühlschlangen ausgerüstete Geräte bekannt, die jedoch zur Erfüllung dieses Erfordernisses Bedienung und Überwachung erfordern, da sie nur unter bestimmten Randbedingungen (konstante Kondensationstemperatur, bestimmter Flüssigkeitsstand im Gerät usw.) angereichertes Inertgas ableiten.

Der Gegenstand nach der DE-AS 12 02 296 verwendet den Gesamtdruck im Gerät als Steuergröße für die Betätigung des Inertgas-Ablaßventiles. Ist kein Inertgas vorhanden, so ist der Druck im Gerät bei eingeschalteter Kühlung durch die vorgegebene Anordnung begrenzt Sammelt sich Inertgas an, so steigt der Druck um den Partialdruck des Inertgases an. Beim Erreichen

M) eines am Inertgas-Ablaßventil eingestellten Grenzdrukkes wird der Auslaß freigegeben. Fällt bei diesem Gerät durch Fehlbedienung oder Störung z. B. die Kühlung aus, so steigt der Druck auch ohne Vorhandensein von Inertgas an.Aus dem Gerät wird dann Kältemittel

is abgelassen. Ähnliche Verhältnisse ergeben sich, wenn die Flüssigkeitsableitung aus dem Gerät gestört ist.

Das in der DE-GM 18 67 032 beschriebene Gerät wird häufig für die Entlüftung von Hand angewendet Für eine automatische Betriebsweise ist es nicht geeignet, da die Anzeigen der Meßgeräte keine eindeutige Aussage über die Höhe des Kältemittel-Partialdruckes unter allen Betriebsbedingungen zulassen. Bei Anlagen mit veränderlicher Kondensationstemperatur, während des An- und Abfahrvorganges von

Anlagen, sowie bei Störung der Flüssigkeitsableitung aus dem Gerät treten Kältemittelverluste auf.

Die Anwendung d,es In der DE-AS 12116 897 beschriebenen Verfahrens als Entlüftungseinrichtung hat einen entscheidenden Nachteil darin, daß durch das Ansammeln von Inertgas ein zusätzlicher Partialdruck im Hochdruckteil der Kälteanlage aufgebaut, das heißt, der Gesamtdruck und damit der Energiebedarf des Verdichters stark erhöht wird. Eine starke Unterkühlung des Kältemittels im Verflüssiger, die z.B. bei luftgekühlten Verflüssigern häufig auftritt, führt zui einer Fehlfunktion, das heißt zum Ablassen von Kältemittel.

Es sind auch Geräte bekannt, die im Betriebszustand mit flüssigem Kältemittel gefüllt sind. Strömt weiteres Kältemittel mit Inertgasanteilen zu, so kondensiert das

■to Kältemittel, während das Inertgas nach oben steigt und über einen Schwimmerabieiter abgeführt wird. Ein Ausfall der Kühlung der Kühlschlange führt zur Erwärmung des Kältemittels und damit zur Dampfbildung und zum Ausströmen von Kältemittel, da der Schwimmerabieiter das Ablaßventil freigibt. Sinkt der Kältemittelstand aus irgend einem anderen Grund, so bewirkt dies ebenfalls einen Kältemittelverlust.

Eine Vollautomatisierung der bekannten Geräte, die unter allen Betriebsbedingungen zuverlässig arbeitet, ist mit einfachen Mitteln nicht möglich. Während des

Betriebes ist eine ständige Überwachung erforderlich.

Werden Störungen nicht rechtzeitig bemerkt, so treten beträchtliche Kältemittelverluste auf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache und zuverlässige Vorrichtung zum automatischen Abscheiden von Inertgasen aus dem Kondensator einer Kälteanlage zu entwickeln, die unter allen Betriebsbedingungen für eine automatische Steuerung einer sicher wirkenden Entlüftung £orgt und somit keine

Bedienung bzw. Überwachung erfordert.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im Inertgassammelraum unterhalb der Kühlschlange ein geschlossener Balg angeordnet ist, der das gleiche Kältemittel enthält, das auch im Kältekreislauf der

hi Kälteanlage verwendet ist, wobei das Kältemittel im Balg nur zum Teil verflüssigt ist, daß der Balg mit dem mit Vorspannung am Ventilsitz anliegenden Ventilglied des Inertgas-Ablaßventiles derart verbunden ist, daß das

Inertgas-Ablaßventil öffnet, wenn der Balg zusammengedrückt wird, und daß zwischen der Kühlschlange und dem Balg eine Kondensat-Leitvorrichtung angeordnet ist, die das an den Kühlschlangen anfallende Kältemittelkondensat über den Balg leitet.

Die weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß bei einer Vorrichtung mit einem im Kondensatsammeiraum angeordnetem Schwimmerventil, das bei zu niedrigem Flüssigkeitsstand den Kondensatablaß absperrt, das Schwimmerventil derart ausgebildet ist, daß es zusätzlich bei zu hohem Flüssigkeitsstand den Kondensatsammeiraum gegenüber dem Inertgassammelraum absperrt.

Die mit der Erfindung emelbaren Vorteile bestehen darin, daß das Gerät durch die Verwendung des Partialdruckes des Inertgases als Steuergröße für das Inertgasablaß ventil von den eingangs erwähnten Randbedingungen unabhängig ist und somit keinen Bedienungs- und Überwachungsaufwand erfordert, auch nicht bei der In- bzw. Außerbetriebnahme, weil der Partialdruck des Inertgases eine direkte Meßgröße für den Inertgasanteil ist

Die Anreicherung von Inertgas erfolgt durch die Kondensation des Kältemittels an der Kühlschlange, wobei das flüssige Kältemittel aus dem Gerät über ein Schwimmerventil abgeleitet wird, während das Inertgas durch die vom Schwimmerventil gebildete Flüssigkeitsvorlage am Abströmen gehindert wird. Während dieses Vorganges strömt die dem kondensierten Anteil entsprechende Menge von Gasgemisch (Kälteinitteldampf und Inertgas) nach. Durch diesen sich ständig wiederholenden Vorgang erfolgt eine Anreicherung von Inertgas.

Wird dieser Vorgang z. B. durch eine Unterbrechung der Flüsigkeitsableitung gestört, so sperrt bei steigendem Flüssigkeitsstand ein Schwimmerventil den Kondensat- vom Inertsammelraum ab. Eine Überflutung des Gerätes mit einem dabei möglichen Kältemittelverlust ist somit ausgeschlossen.

Durch die Zunahme des Inertgasanteiles steigt der Partialdruckanteil des Inertgases im Gerät an, während der Partialdruckanteil des Kältemittels zurückgeht. Der Grad der erreichbaren Absenkung des Kältemiitel-Partialdruckes (bzw. der entsprechenden Erhöhung des Inertgas-Partialdruckes) hängt von der Temperatur des Kühlmittels ab. Je niedriger diese Temperatur ist, desto niedriger ist der Anteil des Kältemittels in der Gasphase.

Das in der Kühlschlange kondensierende Kältemittel besitzt eine Temperatur, die dem Partialdruck des Kältemittels in der Gasphase gemäß der Dampfdruckkurve entspricht. Beim Überleiten des an der Kühlschlange anfallenden Kondensates über den Balg nimmt dieser und das darin befindliche Kältemittel die Temperatur des Kondensates an. Im Balginneren herrscht somit der dieser Temperatur entsprechende Partialdruck ües Kältemittels, während von außen der Gesamtdruck als Summe der Partialdrücke von ί Kältemittel und Inertgas wirkt, so daß der Balg resultierend von außen durch den Partialdruck des Inertgases belastet wird.

Das Inertgas-Ablaßventil öffnet, wenn die Belastung durch den stetig ansteigenden Partialdruck des Inertgases so hoch angestiegen ist, daß sie die Vorspannung überwindet mit der das Inertgas-A.blaßventil auf seinen Sitz gepreßt wird. Diese Vorspannung wird durch die Eigenfederung des Balges oder durch eine zusätzliche Feder erzeugt Die Höhe der Vorspannung ist so abgestimmt daß das Ablaßventil erst öffnet, wenn der durch die Temperatur des Kühlmittels bestimmte geringst mögliche Partialdruck des Kältemittels annähernd erreicht ist Ein Ausfall der Kühlung bewirkt bei dieser Anordnung keinen Kältemittelverlust durch eine Fehlfunktion, Ja bei fehlender Kühlung keine Kondensation erfolgt und somit der Balginv^ndruck nicht abgesenkt werden kann.

Auch ein Undichtwerden des Balges hat keinen Kältemittelverlust zur Folge, da das Inertgas-Ablaßventil resultierend nur durch die Vorspannung belastet wird und somit »^schlössen bleibt

Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Das Gasgemisch mit dem abzuscheidenden Inertgasanteil wird der Vorrichtung über Anschluß 1 zugeleitet Es wird dem Kondensator oder einer anderen der bekannten Luftansammeistellen des Hochdruckteiles der Kälteanlage entnommen. Es strömt durch den Kondensatsammeiraum 2 und die Öffnung 3 in den Inertgassammelraum 4. Im Inertgassammelraum 4 ist eine Kühlschlange S angeordnet die von einem Kühlmittel durchströmt wird. An der Oberfläche der Kühlschlange 5 kondensiert der Kältemittelanteil des Gemisches, während das Inertgas gasförmig bleibt

Das Kondensat wird durch ein Leitblech 6 über den Balg 7 geleitet gelangt durch die Öffnung 3 in den Kondcnsatsammelraum 2 und wird vom Schwimmerventil 8 über den Kondensatablaß 9 in den Kreislauf der Kälteanlage abgeleitet

Das Inertgas-Ablaßventil 10 öffnet, wenn der Partialdruck des Inertgases so hoch angestiegen ist daß er die Vorspannung überwindet, mit der das Inertgas-Ablaßventil 10 auf den Sitz gepreßt wird. Das angereicherte Inertgas strömt über den Anschluß 11 ab.

Die Öffnung 3 ist als Ventilsitz ausgebildet, so daß sie bei ansteigendem Flüssigkeitsspiegel im Kondensatsammeiraum 2 durch den Schwimmer 8 verschlossen wird und eine Überflutung des InertgassammelTaumes verhindert

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche;

1. Vorrichtung zum automatischen Abscheiden von Inertgasen aus dem Kondensator einer Kälteanlage, bestehend aus einem an seiner Oberseite mit einem Inertgas-Ablaßventil versehenen Behälter, dessen unterer Teil mit je einem Anschluß für das zuströmende Hochdruck-Kältemittelgas und für das abzuleitende Kältemittelkondensat versehen ist und einen Kondensatsammeiraum bildet, und dessen oberer, einen Inertgassammelraum bildender Teil eine von Kühlmittel durchströmte Kühlschlange enthält, dadurch gekennzeichnet, daß im Inertgassammelraum (4) unterhalb der Kühlschlange (5) ein geschlossener Balg (7) angeordnet ist, der das gieiche Kältemittel enthält, das auch im Kältekreislauf der Kälteanlage verwendet ist, wobei das Kältemittel im Balg (7) nur zum Teil verflüssigt ist, daß der Balg (7) mit dem mit Vorspannung am Ventilsitz anliegenden Ventilglied des Inertgas-Ablaßventiles XfO) derart verbunden ist, daß das Inertgas-Ablaßventil (10) öffnet, wenn der Balg (7) zusammengedrückt wird, und daß zwischen der Kühlschlange (5) und dem Balg (7) eine Kondensat-Leitvorrichtung (6) angeordnet ist, die das an den Kühlschlangen (5) anfallende Kältemittelkondensat über den Balg (7) leitet

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, mit einem im Kondensatsammelraum angeordneten Schwimmerventil, das bei zu niedrigem Flüssigkeitsstand den Kondensatablaß absperrt, dadurch gekennzeichnet, daß das Schwimmerventil (β) derart ausgebildet ist, daß es zusätzlich bei zu bohem Flüssigkeitsstand den Kondensatsammelraum (?) gegenüber dem Inertgassammelraum (4) absperrt.