DE2540578C2 - Vorrichtung zum automatischen Entlüften eines Kältemittelkreislaufes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum automatischen Entlüften eines Kältemittelkreislaufes gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Kältemittelkreisläufe v/erden bekanntlich mit Entlüftungseinrichtungen ausgerüstet, da ansonsten im Laufe des Betriebs das Kältemittel zu sehr mit unkondensierbaren Gasen angereichert würde. Aus der DE-OS 51 978 ist eine Vorrichtung zum automatischen Entlüften eines Kältemittelkreislaufes bekannt, bei der aus einem Kältemittelsammler eines Kältemittelkreislaufes einer Kälteanlage flüssiges, die Verflüssigungstemperatur aufweisendes Kältemittel entnommen und über den einen Strömungsquerschnitt eines Entlüftungsgaskühlers geführt wird. Von dort gelangt das Kältemittel in einen Verdampfer des Kältemittelkreislaufes. Gasförmiges, Verunreinigungen enthaltendes Kältemittel, das ebenfalls aus dem Kältemittelsammler oder dem Kältemittelverflüssiger entnommen wird, aber eine höhere Temperatur als das flüssige Kältemittel aufweist, wird über eine Drosselblende in den anderen Strömungsquerschnitt des Entlüftungsgaskühlers geleitet und tritt dort in Wärmetausch mit dem flüssigen Kältemittel. Durch den Temperaturunterschied zwischen flüssigem

ίο und gasförmigem Kältemittel kühlt das gasförmige Kältemittel ab und kondensiert bis auf die nicht kondensierbaren Verunreinigungen. Das in den Kältemittelsammler zurückgeleitete Kondensat strömt über einen, die Drosselblende überbrückenden By-Pass. Im By-Pass ist ein Syphonrohr angeordnet, in dem sich ein Schwimmerschalter befindet, der je nach Höhe der Flüssigkeitssäule im Syphonrohr ein Entlüftungsventil betätigt Eine derartige Einrichtung erfordert aber schwierige justierarbeiten der Drosselblende. Außerdem ist die Montage einer solchen Vorrichtung besonders aufwendig.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum automatischen Entlüften von Kältemittelkreisläufen der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß bei einem betriebssicheren und ein fachen Aufbau der Aufwand für das Einstellen der Ent lüftungsvorrichtung wesentlich verringert «/erden kann. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Meßkammer in ihrem oberen und in ihrem unteren Bereich über durchströmbare Verbindungselemen- te mit dem Entlüftungsgaskühler verbunden ist, die Entgasungsleitung an die Meßkammer angeschlossen ist, die Drossel im oberen Verbindungselement ausgebildet ist, die Ableitung für kondensiertes Kältemittel mit ihrem einen Ende in den Entlüftungsgaskühler bis in den Bereich zwischen dem oberen und unteren Verbindungselement hineinragt und mit ihrem anderen Ende mit dem Flüssigkeitsraum des Verflüssigers bzw. des Kältemittelsammlers in Verbindung steht, daß der Entlüftungsgaskühler über dem Flüssigkeitsniveau des Ver- flüssigers bzw. des Kältemittelsammlers angeordnet ist, und daß das Meßorgan das Entlüftungsventil bei einem Anstieg des kondensierten Kältemittels in der Meßkammer öffnet bzw. bei einem Absinken des kondensierten Kältemittels in der Meßkammer schließt.

Durch diesen Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist im Entlüftungsgaskühler ein bestimmtes Niveau des kondensierten Kältemittels vorgegeben, wodurch bei der Montage der Vorrichtung langwierige Einstellarbeiten an der Drossel entfallen können. Diese

so kann einfach durch die Verwendung eines kleinen Querschnitts für das obere Verbindungselement zwischen Entlüftungsgaskühler und Meßkammer gebildet sein.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird das gasförmige, die Verunreinigungen enthaltende Kälte mittel zunächst in die Meßkammer geführt, wo es einen bestimmten Druck aufrecht erhält Dieser Druck entspricht dem Verflüssigungsdruck des Kältemittels. Aus der Meßkammer wird das gasförmige Kältemittel dann über die in den oberen Verbindungselementen zwischen der Meßkammer und dem Entlüftungsgaskühler angeordnete Drossel in den ersten Strömungsweg des Entlüftungsgaskühlers geführt, wo es einen um den Druckabfall an der Drossel verringerten Druck erzeugt. Infolge der Druckdifferenz zwischen Meßkammer und er- stern Strömungsweg des Entlüftungsgaskühlers wird über die unteren Verbindungselemente das gegebenenfalls in der Meßkammer vorhandene kondensierte Kältemittel größtenteils aus der Meßkammer in den ersten

Strömungsweg des Entlüftungsgaskühlers gedrückt Im Entlüftungsgaskühler tritt das gasförmige Kältemittel in Wärmetausch mit dem im zweiten Strömungsquerschnitt vorhandenen kälteren Kältemittel und kondensiert, wodurch ein ständiges Nachströmen von gasförmigem Kältemittel bewirkt wird. Das kondensierte Kältemittel wird im ersten Strömungsweg des Entlüftungsgaskühlers bis zu einem Niveau, das zwischen den beiden Verbindungselementen liegt, gesamme't Mit zunehmendem Anteil an Verunreinigungen, beispielsweise Luft, steigt der Druck im Entlüftungsgaskühler so weit an, daß zwischen Meßkammer und Entlüftungsgaskühler kein Druckunterschied mehr besteht und kein gasförmiges Kältemittel mehr über die Drossel in den Entlüftungsgaskühler strömt. Dies führt gleichzeitig dazu, daß kondensiertes Kältemittel über die unteren Verbindungselemente zwischen dem Entlüftungsgaskühler und der Meßkammer in die Meßkammer fließt Dadurch steigt der Flüssigkeitsstand in der Meßkamir er. Erreicht der Flüssigkeitsstand einen bestimmten Höchststand, so wird dies von einem Meßorgan direkt oder indirekt registriert, das dann ein öffnen des Entlüftungsventils bewirkt Gas, vorwiegend die gasförmigen Verunreinigungen, kann entweichen. Der Druck im ersten Strömungsweg des Entlüftungsgaskühlers fällt und das in der Meßkammer angesammelte Fluid wird in den Ent'.üftungsgaskühler zurückgesaugt, weshalb der Flüssigkeitsstand in der Meßkammer wieder fällt Erreicht der Flüssigkeitsstand einen bestimmten Niedrigstand, so wird dies von dem Meßorgan registriert das dann ein Schließen des Entlüftungsventils bewirkt

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist das Meßorgan ein Temperaturfühler, der im Bereich zwischen den oberen und den unteren Verbindungselementen angeordnet ist Der Temperaturfühler kann in einfacher Weise ohne komplizierte Anschlüsse und Dichtelemente mit dem Entlüftungsventil gekoppelt werden. Der Temperaturfühler ist so in der MeGkammer eingebaut, daß er bei einem bestimmten Flüssigkeitsstand in der Meßkammer in das kondensierte flüssige Fluid eintaucht oder nur von gasförmigem Fluid umgeben ist

Ebenso vorteilhaft ist es, wenn das Meßorgan als Druckmeßorgan ausgebildet ist, welches den Differenzdruck zwischen der Meßkammer und dem ersten Strömungsquerschnitt erfaßt.

Anhand einer in der Zeichnung schematisch dargestellten erfindungigemäßen Vorrichtung zum Entlüften von Kältemittelkreisläufen wird die Erfindung näher erläutert.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung besitzt einen als Rohrbündelwärmetauscher mit geraden Rohren ausgebildeten Entlüftungsgaskühler 1, an dem eine Meßkammer 2 angeordnet ist. Entlüftungsgaskühler 1 und Meßkammer 2 sind über im oberen und im unteren Bereich der Meßkammer 2 angeordnete Verbindungselemente 3,4 miteinander verbunden. Im oberen Verbindungselement 3 befindet sich eine Drossel. Das untere Verbindungselement 4 ist so angeordnet, daß in der Meßkammer 2 mindestens eine bestimmte Restmenge Kältemittel stehen bleibt. Im oberen Bereich der Meßkammer 2 mündet die Zuführungsleitung 5 für das gasförmige Kältemittel, das dem Verflüssiger 6 entommen wird. Zwischen den oberen und unteren Verbindungselementen 3, 4 ist in der Meßkammer 2 ein Temperaturfühler 8 angeordnet, der mit dem Entlüftungsventil 9, beispielsweise ein Magnetventil, gekoppelt ist. Anstelle des Temperaturfühlers könnte als Meßorgan auch ein Schwimmer oder eine Druckdifferenzmeßeinrichtung vorgesehen sein. Das Einlüftungsventil 9 sperrt oder öffnet eine mit dem ersten Strömungsquerschnitt verbundene Leitung 10 für das gasförmige Kältemittel. Dem Entlüftungsventil 9 kann eine verstellbare Drossel 11 vorgeschaltet sein. Durch den zweiten Strömungsquerschnitt des Entlüftungsgaskühlers wird vor unten nach oben flüssiges Kältemittel geführt Das flüssige Kältemittel wird dabei aus einem Kältemittelsammler 12 über Leitung 13 entnommen und über Leitjng 14, die ein Ventil 15 besitzt zum nicht gezeigten Verdampfer des Kältemittelkreislaufes geleitet In der Leitung 13 ist ein mit dem Verdichterschütz 16 gekoppeltes Ventil 17 eingebaut Weiterhin ist das Entlüftungsventil 9 über den Verdichterschütz 16 derart elektrisch verriegelt daß es nur bei Verdichterbetrieb geöffnet werden kann.

Über eine Leitung 18, deren obere Öffnung im Bereich zwischen den oberen und unteren Verbindungselementen 3,4 im ersten Strömungsquerschnitt des Ent- lüftungsgaskühlers angeordnet ist, wird das kondensierte Kältemittel in den Kältemittelsammler 12 zurückgeleitet Dadurch, daß die Leitung 18 in den Entlüftungsgaskühler 1 hineinragt, wird im Entlüftungsgaskühler maximal ein der Höhe der Öffnung der Leitung 18 entsprechender Flüssigkeitsstand erzeugt. Um die Zurückleitung des kondensierten Kältemittels zu ermöglichen, ist der Entlüftungsgaskühler über dem Flüssigkeiisniveau im Verflüssiger bzw. Kältemittelsammler angeordnet Gleichzeitig wird dadurch vermieden, daß verflüssigtes Kältemittel aus dem Kältemittelsammler 12 über die Leitung 18 in den ersten Strömungsquerschnitt des Entlüftungsgaskühlers gedrückt wird.

Das gasförmige, die Verunreinigungen enthaltende Kältemittel wird aus dem Verflüssiger 6 des Kältemittelkreislaufes über Leitung 5 entnommen und in die Meßkammer 2 geführt, wo es einen bestimmten, dem Verflüssigungsdruck des Kältemittels entsprechendem Druck aufbaut Dadurch wird die Meßkammer 2 bis auf einen Rest von flüssigem Kältemittel freigehalten. Aus der Meßkammer 2 strömt das gasförmige Kältemittel über die Drossel in den ersten Strömungsquerschnitt des Entlüftungsgaskühlers 1 und tritt in Wärmetausch mit dem durch den zweiten Strömunjjsquerschnitt des Entlüftungsgaskühlers strömenden flüssigen Kältemittel. Im Entlüftungsgaskühler kondensiert das gasförmige Kältemittel und bewirkt eine laufende Nachströmung von gasförmigem Kältemittel aus dem Verflüssiger 6 in die Meßkammer 2 und von dort durch die Drossel in den Entlüftungsgaskühler 1. Da die Meßkammer von flüssigem Kältemittel weitgehend freigehalten ist, ist der Temperaturfühler 8 von dem die Verflüssigungstemperatur aufweisenden, gasförmigen Kältemittel umgeben. In dieser Stellung ist das Entlüftungsventil, beispielsweise ein Magnetventil, geschlossen. Mit zunehmendem Anteil an Verunreinigungen, beispielsweise Luft, und durch laufende Kältemittelkondensation und Nachströmung sinkt im ersten Strömungsquerschnitt des Entlüftungsgaskühlers der Kältemittel-Partialdruck des gasförmigen Kältemittels und damit die verflüssigte

ω Menge und die Nachströmung. Infolge der ständig abnehmenden Druckdifferenz zwischen der Meßkammer und dem eFsten Strömungsquerschnitt für das gasförmige Kältemittel im Entlüftungsgaskühler strömt über die Drossel immer weniger gasförmiges Kältemittel. Der Widerstand der Drossel nimmt gleichzeitig ab. Wird der Widerstand der Drossel geringer als die zu überwindende Flüssigkeitshöhe 19, füllt sich die Meßkammer 2 langsam mit kondensiertem flüssigem Kältemittel, das durch

Unterkühlung im Unterteil des Entlüftungsgaskühlers eine niedrigere Temperatur als die Verflüssigungstemperatur aufweist. 1st der Temperaturfühler dann von flüssigem Kältemittel umgeben, bewirkt er ein öffnen des Entlüftungsventils und das verunreinigte Gas, beispielsweise Luft, wird abgelassen. Die Anordnung des Temperaturfühlers ist günstigerweise so gewählt, daß das flüssige Kältemittel den Temperaturfühler genau dann erreicht und umgibt, wenn der Partialdruck der verunreinigten Gase im Entlüftungsgaskühler einen zulässigen Maximalwert erreicht hat Im Strömungskanal für das Kältemittel im Entlüftungsgaskühler fällt durch das Ablassen von Gasen der Druck und der Zustrom von gasförmigem Kältemittel über die Drossel wird wieder verstärkt. Gleichzeitig baut sich wieder ein is Druckunterschied zwischen der Meßkammer und dem Entlüftungsgaskühler auf, weshalb das flüssige Kältemittel wieder über das Verbindungselement 4 in den Entlüftungsgaskühler zurückge:augt wird. Der Flüssigkeitsstand in der Meßkammer sinkt und der Temperaturfühler ist wieder nur noch von dem wärmeren gasförmigen Kältemittel umgeben. Der Temperaturfühler bewirkt dann wieder ein Schließen des Entlüftungsventils 9. Die optimal auf das Volumen des Strömungskanals für das gasförmige Kältemittel im Entlüftungsgaskühler einzustellende jeweilige Abblasmenge kann durch eine Schaltpunktdifferenz des Temperaturfühlers 8 und durch die verstellbare Drossel 11 beeinflußt werden. Anstelle des Temperaturfühlers könnte der Entlüftungsgaskühler in seinem Strömungskanal für das gasförmige Kältemittel sowie die Meßkammer eine Druckmeßeinrichtung aufweisen, die, sobald sich eine bestimmte Druckdifferenz zwischen diesen beiden Räumen eingestellt hat, ein öffnen oder Schließen des Ventils bewirkt

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Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (3)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum automatischen Entlüften eines Kältemittelkreislaufes, mit einer an einen Verflüssiger und/oder einen Kältemittelsammler angeschlossenen Entgasungsleitung zur Aufnahme von gasförmigem, Verunreinigungen enthaltendem Kältemittel, mit einem Entlüftungsgaskühler, welcher in zwei Strömungsquerschnitte aufgeteilt ist,

dessen erster Strömungsquerschnitt mit einem wärmeren Kältemittel beaufschlagbar ist, welches über die Entgasungsleitung und über eine Drossel zugeführt wird, sowie eine Ableitung für kondensiertes Kältemittel und ein Entlüftungsventil aufweist, dessen zweiter Strömungsquerschnitt mit einem kälteren Kältemittel beaufschlagbar ist, und mit einer Meßkammer, in welcher mit Hilfe eines Meßorgans die statische Höhe kondensierten Kältemittels erfaßt und ein Steuersignal für das Entlüftungsventil erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßkammer (2) in ihrem oberen und in ihrem unteren Bereich über durchströmbare Verbindungselemente (3, 4) mit dem Entlüftungsgaskühler (1) verbunden ist, die Entgasungsleitung (5) an die Meßkammer (2) angeschlossen ist, die Drossel im oberen Verbindungselement (3) ausgebildet ist, die Ableitung (18) für kondensiertes Kältemittel mit ihrem einen Ende in den Entlüftungsgaskühler (1) bis in den Bereich zwischen dem oberen und unteren Verbindungselement (3, 4) hineinragt und mit ihrem anderen Ende mit dem Flüssigkeitsraum des Verflüssigers (6) bzw. des Kältemittelsammlers (12) in Verbindung steht, daß der Entlüftungsgaskühler (1) über dem Flüssigkeitsniveau des Verflüssigers (6) bzw. des Kältemittelsammlers (12) angeordnet ist, und daß das Meßorgan (8) das Entlüftungsventil (9) bei einem Anstieg des kondensierten Kältemittels in der Meßkammer (2) öffnet bzw. bei einem Absinken des kondensierten Kältemittels in der Meßkammer (2) schließt

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßorgan (8) als Temperaturfühler ausgebildet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßorgan (8) als Druckmeßorgan ausgebildet ist, welches den Differenzdruck zwischen der Meßkammer (8) und dem ersten Strömungsquerschnitt erfaßt