DE2650936B1 - Gekapselte Kaeltemaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung Dezieht sich auf eine gekapselte Kältemaschine, bei der der Kapselinnenraum einen Ölsumpf aufweist und unter Saugdruck steht.

Derartige Kältemaschinen werden seit Jahrzehnten millionenfach verwendet. Bei ihnen mündet die von der Kälteanlage kommende Saugleitung im Kapselinnenraum. Der Kälteverdichter saugt das dampfförmige Kältemittel aus dem Kapselinnenraum ab.

Wenn sich bei längeren Stillstandszeiten die Kapsel abkühlt, kondensiert in ihr flüssiges Kältemittel. Dieses Kondensat wird teilweise vom Öl absorbiert und steht zum anderen Teil als Flüssigkeit über dem ölspiegel. Wenn die Kältemaschine anläuft, schäumen Kältemittel und öl auf. Wenn dabei Kältemitteltröpfchen in den Verdichter eingesaugt werden, ergeben sich infolge schlagartiger Verdampfung plötzliche Drucksteigerungen, die zu unangenehmen Geräuschen oder sogar zu Beschädigungen führen können. Es mußte daher darauf geachtet werden, daß die Kältemittelkondensation in der Kapsel möglichst gering war oder daß das flüssige Kältemittel vor Inbetriebnahme verdampft wurde.

Es ist ferner eine Kältemaschine bekannt, bei der die Saugleitung von ihrer Durchführung durch die Kapselwand direkt zur Saugseite des Kältemittel Verdichters geführt ist, damit möglichst kaltes Sauggas den Verdichter erreicht. Hiermit kann die Verdichtertemperatur herabgesetzt und die Kälteleistung erhöht werden. Der Kapselinnenraum steht hierbei mit der Druckseite des Verdichters in Verbindung, sei es über einen zwischen Kolben und Zylinder befindlichen Spalt, sei es über einen im Verdichter nachgeschalteten Vorkühler.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kältemaschine der eingangs beschriebenen Art anzugeben, bei der das Vorhandensein von flüssigem Kältemittel in der Kapsel beim Start des Verdichters

ίο unschädlich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Saugleitung von ihrer Durchführung durch die Kapselwand direkt zur Saugseite des Kältemittelverdichters führt und der Kapselinnenraum über einen Drosselkanal mit dieser Saugseite verbunden ist.

Diese Konstruktion basiert auf der Überlegung, daß das störende Aufschäumen von Öl und flüssigem Kältemittel darauf zurückzuführen ist, daß bei den bekannten Kältemaschinen mit dem Start des Verdichters plötzlich eine Druckabsenkung im Kapselinnenraum erfolgt. Erfindungsgemäß wirkt sich dagegen die plötzliche Druckabsenkung nur in der Saugleitung aus, so daß die Anlage normal in Betrieb tritt. Im Kapselinnenraum wird dagegen wegen des Drosselkanals der Druck allmählich abgebaut. Bei entsprechender Anpassung des Dosseiwiderstandes an die Arbeitsdaten des Verdichters läßt sich das Aufschäumen ganz verhindern oder zumindest soweit reduzieren, daß keine störenden Folgen auftreten. Ferner hat der Verdichtermotor ein kleineres Startmoment, weil verhältnismäßig wenig Kältemittel angesaugt wird; denn in der Saugleitung und im Verdampfer befindet sich wenig Kältemitteldampf und zum Kapselinnenraum hin wirkt der Drosselkanal.

Daneben wird auch der Vorteil der Kältemaschinen mit direktem Saugleitungsanschluß, nämlich die Herabsetzung der Verdichtertemperatur und die Erhöhung der Kälteleistung, erzielt, ohne daß die dort vorhandenen Nachteile bezüglich der Ölzirkulation in der Kapsel und in der Kälteanlage auftreten. Die Menge des von der ölpumpe, insbesondere Zentrifugalpumpe, geförderten Öls hängt unter anderem von dem auf dem ölspiegel lastenden Kapselinnendruck ab. Dieser war in den bekannten Fällen vom Förderdruck des Verdichters abhängig, der im Betrieb erheblichen Schwankungen unterliegt. Es läßt sich daher nicht ein für Schmierung und Kühlung optimaler ölumlauf einstellen. Bei übermäßiger ölförderung besteht darüber hinaus die Gefahr, daß mehr Öl in den Kältekreislauf gelangt, was zu störenden Verstopfungen führt. Wenn dagegen der Kapselinnenraum unter Saugdruck steht, der im Betrieb wesentlich geringeren Schwankungen unterliegt, kann ein optimaler ölumlauf in der Kapsel eingestellt und ein unnötiger Übertritt von öl in den Kältekreislauf verhindert werden.

Der Drosselwiderstand des Drosselkanals kann gegenüber flüssigem Kältemittel so groß bemessen sein, daß unter der Saugkraft des Verdichters höchstens unschädliche kleine Mengen des flüssigen Kältemittels hindurchtreten können. Diese Bemessung des Drosselkanals stellt sicher, daß unter keinen Umständen flüssiges Kältemittel in den Verdichter gelangen kann. Wenn der Drosselkanal durch flüssiges Kältemittel verstopft ist, sinkt der Druck auf der dem Verdichter

h^r> zugewandten Stirnseite des Flüssigkeitsfadens, so daß dort der Siedepunkt sinkt und der Flüssigkeitsfaden sich durch allmähliche Verdampfung auflöst.

Bei der erfindungsgemäßen Konstruktion ist es nicht

INSPECTED

nur gleichgültig, wieviel Kältemittel in der Kapsel kondensiert ist, sondern man kann sogar mit Absicht eine stärkere Füllung der Kapsel mit flüssigem Kältemittel vorsehen. Beispielsweise kann die für die Kälteanlage erforderliche Menge flüssigen Kältemittels einfach in die Kapsel eingeführt werden. Es ist sogar möglich, die Kapsel im Lieferzustand außer mit öl ganz oder weitgehend mit flüssigem Kältemittel zu füllen, so daß die Kapsel als Transportbehälter dient. Beim Einbau braucht diese Kapsel lediglich an die evakuierte Kälteanlage angeschlossen und dann der Verdichter in Betrieb gesetzt zu werden. Dies erleichtert die Herstellung von Kühlschränken u. dgl. ganz erheblich.

Der Kapselinnenraum kann ferner mit der Saugleitung vor der Saugseite des Verdichters in Verbindung stehen und daher im Nebenschluß zum letzten Saugleitungsabschnitt liegen. Dies bietet die Möglichkeit, den Kapselinnenraum zumindest zeitweilig mit einem kleinen Teilstrom des Sauggases zu »durchlüften«, was die Bildung von stagnierenden Zonen verhindert. Dies erleichtert auch einen Druckausgleich nach Abschalten des Verdichters. Wenn sich in der Verbindungsleitung Flüssigkeit gesammelt haben sollte, wird sie beim Abschalten des Verdichters in die Kapsel gedrückt, da der Druck in der Saugleitung rascher ansteigt als in der Kapsel.

Mit besonderem Vorteil ist außerhalb der Kapsel in der Saugleitung ein Flüssigkeitsabscheider vorgesehen, der über eine Flüssigkeitsabfuhrleitung mit dem Kapselinnenraum verbunden ist. Ein solcher Flüssigkeitsabscheider dient zum Abtrennen von Öl und flüssigem Kältemittel. Bei längeren Stillstandszeiten tritt in ihm eine erhebliche Kondensation des Kältemittels auf. Da diese Flüssigkeit in die Kapsel zurückgeführt wird, können auch für dieses abgeschiedene oder kondensierte flüssige Kältemittel die oben angeführten Vorteile geltend gemacht werden.

Konstruktiv ergibt sich eine sehr günstige Lösung, wenn der Drosselkanal in die Saugventilkammer mündet, an die auch die Saugleitung angeschlossen ist.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert, das eine erfindungsgemäße Kältemaschine schematisch darstellt.

Die Figur zeigt eine Kapsel 1, in welcher ein Motorverdichter 2 an Federn 3 aufgehängt ist. Der Motorverdichter besteht aus einem Elektromotor 4 und einem Kolbenverdichter 5. Der Motor treibt über seine Welle 6 und eine Kurbelschleife 7 einen Verdichterkolben 8 in einem Zylinder 9 hin und her. Eine ölfördervorrichtung 10 taucht in einen ölsumpf 11, der sich unten im Innenraum 12 der Kapsel 1 sammelt.

Ein Zylinderdeckel oder -kopf 13 weist eine Saugventilkammer 14 und eine Druckventilkammer 15 auf, die über nicht veranschaulichte Saug- und Druckventile mit dem Hubraum des Verdichters 5 in Verbindung stehen. Die Druckventilkammer 15 ist über eine mäanderförmig gebogene (gestrichelt dargestellte) Druckleitung 16 mit einer Durchführung 17 verbunden, an welcher ein Kondensator angeschlossen werden kann. Die Saugventilkammer 14 ist einerseits mit einem Ansaugstutzen 18 versehen und steht andererseits über einen Drosselkanal 19 mit mindestens einer Schalldämpferkammer 20 in Verbindung, die einen Eintrittsstutzen 21 aufweist, der in den Innenraum 12 der Kapsel mündet.

An der Außenseite der Kapsel 1 ist ein Fliehkraftabscheider 22 angebracht, der einen oben zylindrisch und unten konischen Abscheideraum 23 mit vertikaler Achse aufweist. Unten schließt sich ein Sammelraum 24 für Flüssigkeit an. Oben ist tangential ein Eintrittsstutzen 25 und ein zentrisches Tauchrohr 26 angeordnet, das sich etwa über die Höhe des Eintrittsquerschnitts

ίο erstreckt. Vom Tauchrohr führt ein Sauggaskanal 27, vom Sammelraum 24 eine Flüssigkeitsleitung 28 zu einer Durchführung 29 in der Kapselwand.

Der Gaskanal 27 weist einen Stutzen 30 auf, der unterhalb des Ansaugstutzens 18 des Verdichterkopfes 13 angeordnet ist. Beide Stutzen sind aufeinander zu gerichtet und verlaufen etwa parallel zur Achse des Motorverdichters 2. Beide Stutzen werden teleskopartig von einem im wesentlichen steifen Verbindungsrohr 31 übergriffen, das mit jedem Stutzen vermittels eines als Dämpfungselement dienenden O-Dichtringes 32 bzw. 33 ein Gelenk bildet. Aufgrund dieser Gelenke kann sich der Motorverdichter an seiner federnden Aufhängung frei bewegen.

Es sei angenommen, daß die Kältemaschine längere Zeit außer Betrieb war, z. B. im Winter. Infolgedessen ist in der Kapsel ein Teil des Kältemittels der gesamten Anlage kondensiert. Wenn nun der Verdichter 2 eingeschaltet wird, erzeugt er in der Saugventilkammer 14 den vollen Ansaugdruck, der in der gesamten Saugleitung, also dem Sauggaskanal 27, dem Stutzen 25 und der Verbindungsleitung zum Verdampfer wirksam wird. Die Verbindung zum Kapselinnenraum 12 dagegen erfolgt über den Drosselkanal 19. Der in diesem Kanal auftretende Druckabfall sorgt dafür, daß der Druck im Innenraum 12 nicht sofort die Größe des Saugdrucks annimmt, sondern erst allmählich auf diesen Wert übergeht.

Infolgedessen wird ein Aufschäumen der aus Öl und Kältemittel bestehenden Flüssigkeit in der Kapsel 1 ganz oder weitgehend verhindert. Da der Siedepunkt des Kältemittels mit sinkendem Druck abnimmt, wird immer mehr Kältemittel verdampft, so daß, wenn der Saugdruck in der Kapsel annähernd erreicht ist, praktisch alles Kältemittel in Dampfform über den Drosselkanal 19 zur Saugseite des Verdichters hin abgeführt ist.

Im Betrieb steht der Innenraum der Kapsel 1 über die Leitung 28 mit dem Flüssigkeitsabscheider 22 in Verbindung. Dies ergibt einen Nebenstrompfad, über den dauernd ein kleiner Teilstrom des Sauggases durch die Kapsel geleitet wird. Wenn sich im Sammelraum 24 der Flüssigkeitsspiegel über den Einlaufquerschnitt der Leitung 28 erhebt, werden entsprechende Flüssigkeitsteilchen von diesem Teilstrom mitgerissen und in die Kapsel geführt. Wenn sich im Flüssigkeitsabscheider 22 während der Stillstandszeit eine größere Flüssigkeitsmenge gebildet hat, wird diese ebenfalls in den Kapselinnenraum zurückgeführt, sobald ein ausreichender Druckunterschied zwischen dem Flüssigkeitssammelraum und dem Kapselinnenraum vorhanden ist.

Statt des veranschaulichten Fliehkraftabscheiders kann auch irgend ein anderer Flüssigkeitsabscheider, z. B. mit Prallblechen, verwendet werden. Die Leitung 28 kann auch mit Gefälle zum Kapselinnenraum führen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Gekapselte Kältemaschine, bei der der Kapselinnenraum einen ölsumpf aufweist und unter Saugdruck steht, dadurch gekennzeichnet, daß die Saugleitung von ihrer Durchführung (29) durch die Kapselwand direkt zur Saugseite des Verdichters (5) führt und der Kapselinnenraum (12) über einen Drosselkanal (19) mit dieser Saugseite verbunden ist.

2. Kältemaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Drosselwiderstand des Drosselkanals (19) gegenüber flüssigem Kältemittel so groß bemessen ist, daß unter der Saugkraft des Verdichters (5) höchstens unschädlich kleine Mengen des flüssigen Kältemittels hindurchtreten können.

3. Kältemaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapsel (1) im Lieferzustand außer mit öl ganz oder weitgehend mit flüssigem Kältemittel gefüllt ist.

4. Kältemaschine nach einem der Ansprüche 1 bis

3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kapselinnenraum (12) auch mit der Saugleitung vor der Saugseite des Verdichters (5) in Verbindung steht und daher im Nebenschluß zum letzteren Saugleitungsabschnitt (27,31) liegt.

5. Kältemaschine nach einem der Ansprüche 1 bis

4, dadurch gekennzeichnet, daß außerhalb der Kapsel (1) in der Saugleitung ein Flüssigkeitsabscheider (22) vorgesehen ist, der über eine Flüssigkeitsabführleitung (28) mit dem Kapselinnenraum (12) verbunden ist.

6. Kältemaschine nach einem der Ansprüche 1 bis

5, dadurch gekennzeichnet, daß der Drosselkanal (19) in die Saugventilkammer (14) mündet, an die auch die Saugleitung(27,31) angeschlossen ist.