DE2900321A1

DE2900321A1 - Kuehleinrichtung

Info

Publication number: DE2900321A1
Application number: DE19792900321
Authority: DE
Inventors: Hiroaki Kino; Mitsuhiko Miayagawa; Shigekazu Nazawa; Hiroshi Takagi; Masayuki Urashin
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1978-01-06
Filing date: 1979-01-05
Publication date: 1979-07-19
Also published as: JPS5494149A; US4261180A

Description

HITACHI, LTD.

5-1 j 1-chome, Marunouchi, Chiyoda-ku Tokyo JAPAN

Kühleinrichtung

Die Erfindung betrifft eine Kälte- bzw. Kühleinrichtung, die einen Schraubenverdichter verwendet und insbesondere eine Kühleinrichtung, die ein flüssiges Kühlmittel, im folgenden Kühlflüssigkeit, verwendet, die in ein Sauggas des Schraubenverdichters einzumischen ist und die auf einen geeigneten Wert gesteuert bzw. geregelt wird.

Bei herkömmlichen Kühleinrichtungen, die einen Schraubenverdichter verwenden, wird eine große ölmenge in den Schraubenverdichter eingespritzt, um ein Lecken des Kühlgases aus einem Spalt an einem miteinander kämmenden Abschnitt zwischen dem eingreifenden oder männlichen Rotor und einem weiblichen Rotor, in den eingegriffen wird,

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oder von einem Spalt zwischen männlichen und weiblichen Rotoren und einer Gehäuseinnenwand zu verhindern und um auch das komprimierte oder verdichtete Hochdruckgas zu kühlen und männlichen und weiblichen Rotor, das Gehäuse usw. zu kühlen. Wenn eine derartige große ölmenge als solche durch Wärmetauscher,wie einem Kondensator, einem Verdampfer usw. zusammen mit dem verdichteten Gas hindurchtreten kann, wird das öl an den Wärmetauschflächen der Wärmetauscher niedergeschlagen, wodurch eine Wärmeübertragungswirkung der Wärmetauscher beeinträchtigt und das Betriebsverhalten der Wärmetauscher herabgesetzt wird. Es ist daher erwünscht, soweit wie möglich das Öl von dem verdichteten abgegebenen Gas abzutrennen und zu verhindern, daß öl durch die Wärmetauscher hindurchtritt. Zu diesem Zweck ist ein ölseparator oder ölabscheider in einer Leitung an der Auslaßseite des Schraubenverdichters vorgesehen, um das öl vom abgegebenen Gas zu trennen und um zu verhindern, daß Öl durch andere Geräte oder Einrichtungen der Kühleinrichtung insbesondere durch Wärmetauscher hindurchtritt und sich auch darin sammeln kann.

Andererseits besitzt das abgetrennte Öl als solches hohe Temperatur und ist nicht zur Wiederverwendung geeignet und muß daher auf eine geeignete Temperatur für die Wiederverwendung abgekühlt werden. Das Kühlen des Öls wird üblicherweise mittels eines ölkühlers durchgeführt, der Wasser oder ein anderes Kühlmittel als Kühlmedium verwendet, wobei der ölkühler als Einheit in der Kühleinrichtung vorgesehen ist. Da eine sehr große ölmenge bei herkömmlichen,einen Schraubendichter verwenden-

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den Kühleinrichtungen verwendet wird, sind ein ölseparator und ein ölkühler zur Nachbehandlung und zur Wiederverwendung des Öls unvermeidlich, wobei diese Einheiten so groß bemessen sind, daß die gesamte Kühleinrichtung sehr groß wird, wodurch die Kosten der Kühleinrichtung nachteilig sehr hoch werden. Darüber hinaus sind komplizierte Ausführungen der Rohrleitungen, der Ventile usw. erforderlich, die diese Einheiten verbinden, wobei die ölströmung oder die Kühlgasströmung gestört wird. Wenn einmal die ölströmung oder die Kühlgasströmung gestört ist, tritt ein Druckabfall infolge einer Fluidreibung auf, weshalb der Rohrdurchmesser der Rohrleitungen entsprechend erhöht werden muß. oder die Größe der Ventile usw. beispielsweise um eine Größenordnung höher gemacht werden müssen.

Die Verwendung derart großer ölmengen wirft wie erwähnt viele Probleme auf _/ und um eines dieser Probleme, nämlich das Kühlproblem zu überwinden, schlägt die US-PS 3 885 402 ein Verfahren zum Kühlen durch Einspritzen einer Kühlflüssigkeit anstelle der ölkühlung vor, wobei eine geeignete Menge eines flüssigen Kühlmittels, kurz einer Kühlflüssigkeit, in einen Verdichtungsabschnitt von einer begrenzten Stellung eingespritzt wird, nach dem Einführen des Sauggases in den Schraubenverdichter. Gemäß dem vorgeschlagenen Verfahren ist kein ölkühler erforderlich, wodurch der Nachteil der Zunahme der Kühleinrichtungsgröße aufgrund der Verwendung des ölkühlers und der Verwendung einer großen Menge an Kühlöl beseitigt werden kann, wobei jedoch ein anderes Problem auftritt, nämlich das Problem der Abdichtung des Kühlgases, das an den miteinander kämmenden Teilen von männlichem und weiblichem Rotor des Schraubenkompressors oder vom Spalt zwischen männlichem und weiblichem Rotor und der Gehäuse-

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- 6 innenwand leckt, und nicht gelöst werden kann.

Die US-PS 3 931 718 sowie das japanische Gebrauchsmuster 6698/71 schlagen die Verwendung der Abdichtwirkung einer eingespritzten Kühlflüssigkeit vor. Gemäß der US-PS 3 931 718 wird eine Kühlflüssigkeit in einen Verdichtungsabschnitt an der Hochdruckseite eines Schraubenverdichters eingespritzt und Mann von der Hochdruckseite zur Niederdruckseite innerhalb des Verdichters strömen, in Gegenrichtung zur Kühlmittelströmung_/in einem Kühlmittelzyklus durch Ausnutzen einer Druckdifferenz zwischen der Hochdruckseite und der Niederdruckseite, wodurch die Abdichtwirkung erreicht wird. Gemäß dem japanischen Gebrauchsmuster 6 698/71 wird ein Teil einer Kühlflüssigkeit im Bypass geführt und in einen Verdichter eingespritzt, wodurch die Abdichtwirkung erreicht wird.

Es ist Aufgabe der Erfindung, die Kühl- und die Abdichtwirkung von verdichtetem Gas nicht durch im Bypassführen eines Teils der Kühlflüssigkeit und deren Einspritzen in einen Verdichtungsraum zu erreichen, sondern durch Steuern einer Kühlmittelumwälzung in einem Kühlmittelzyklus, d. h. eines vom Verdampfer zum Schraubenverdichter zurückkehrenden Kühlmittels, und auch durch Bilden eines Kühlmittelzyklus zum Sicherstellen oder Verbessern des Betriebsverhaltens des Verdampfers durch die Kühlmittelsteuerung bzw. -regelung.

Zur Lösung der Aufgabe gibt die Erfindung eine Kühleinrichtung mit einem Schraubenkompressor, einem Kondensator, einem Expansionsventil und einem Verdampfer an, das sich durch die Steuerung eines Expansionsventils auszeichnet, das an der Innenseite des Verdampfers vorge-

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sehen ist, wodurch eine geeignete Menge einer Kühlflüssigkeit in ein Kühlgas gemischt wird, um das Kühlgas, das in den Schraubenverdichter durch Ansaugen eingeführt werden soll, stets in einem geeigneten befeuchteten Zustand zu halten.

Das heißt, im Gegensatz zum herkömmlichen Kühlflüssigkeits-Einspritzsystem, bei dem die Kühlflüssigkeit in den Verdichtungsraum beim Verdichten im Schraubenverdichter eingespritzt wird, wird bei einem Verdichtungszyklus ein umgewälztes Kühlmittel, nachdäm es in einem Verdampfer Wärme getauscht hat, in einen Schraubenverdichter durch Ansaugen eingeführt, wobei es eine geeignete Menge einer Kühlflüssigkeit enthält, wodurch das System gemäß der Erfindung als Flüssigkeits-Rückführsystem (liquid-back system) bezeichnet werden kann, im Gegensatz zum herkömmlichen Kühlflüssigkeits-Einspritzsystem·

Gemäß dem vorliegenden Flüssigkeits-Rückführsystem sind irgendwelche besonderen Rohrleitungen und Regelventile zum Einführen der Kühlflüssigkeit in den Schraubenkompressor, beispielsweise eine Bypass-Rohrleitung zum Führen einer kondensierten Kühlflüssigkeit und ein Ventil zum Steuern der kondensierten Kühlflüssigkeit usw., wie bei dem Kühlflüssigkeits-Einspritzsystem, nicht erforderlich, wodurch die gesamte Kühleinrichtung gemäß der Erfindung sehr stark vereinfacht werden kann. Das Ventil zum Steuern der Strömungsgeschwindigkeit bzw. Durchflußmenge des Kühlmittels,um eine geeignete Menge der Kühlflüssigkeit in das Kühlgas einzumischen, das durch Saugen in den Schraubenverdichter eingeführt werden soll, ist ein besonderes Expansionsventil, das an der Einlaßseite des Verdampfers vorgesehen ist, wobei das Öffnungs-

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Verhältnis des Expansionsventils gemäß einer Temperatur gesteuert bzw. geregelt wird, die durch ein Temperaturfühler-Rohr erfaßt wird, das in einer Rohrleitung an der Abgabeseite des Schraubenkompressors vorgesehen ist.

Auf diese Weise ist die Menge des Kühlmittels, das hindurchzuführen ist und das durch das besondere Expansionsventil gesteuert bzw. geregelt ist, ausreichend mehr als die notwendige Menge für den Wärmetausch im Verdampfer und entspricht im Fall eines dicht abgedichteten Schraubenverdichters mit darin enthaltenem Motor der Menge, die der Wärmemenge entspricht, die vom Motorteil abgegeben wird, der Menge, die zum Kühlen und Abdichten des Schraubenverdichters notwendig ist/und der Menge,die zum Aufrechterhalten einer geeigneten Menge des Kühlmittels in flüssigem Zustand notwendig ist.

Wie sich aus dem vorstehenden ergibt, gibt die Erfindung nicht nur eine vereinfachte Kühleinrichtung durch lediglich Ersetzen des Kühlflüssigkelts-Einspritzsystems durch ein Flüssigkeits-Rückführsystem an, sondern auch einen Kühlzyklus mit einem besonderen Expansionsventil zum Sicherstellen und zum Verbessern des Betriebsverhaltens des Verdampfers.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung sind ein hermetischer Schraubenverdichter mit darin enthaltenem Motor, ein Kondensator, ein Expansionsventil und ein Verdampfer miteinander in Reihe geschaltet und ist ein temperaturerfassendes Rohr des Expansionsventils in Berührung mit einer Rohrleitung an der Abgabeseite des Schraubenverdichters befestigt. Das Expansionsventil wird so

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gesteuert bzw. geregelt, daß ein Gasdruck des temperaturerfassenden Rohrs,der proportional einer Temperatur ansteigt, wie sie an der Rohrleitung an der Abgabeseite des Schraubenverdichters erfaßt wird, schnell übertragen wird, um das Ansprechverhalten zu verbessern, ist eine Heizeinrichtung am Kopfteil des Expansionsventils vorgesehen, um das dicht abgedichtete oder abgeschlossene Kühlmittel aufzuheizen.

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch ein Flußschema des Kühlzyklus , der die Grundlage der Erfindung darstellt,

Fig. 2 im Schnitt ein Expansionsventil, das das Kühlmittel in dem Kühlzyklus gemäß der Erfindung steuert sowie ein Temperaturerfassungsrohr,

Fig. 3 ein Mollier-Diagramm, wobei die Strichlinien den Kreislauf des Standes der Technik und die Vollinien den Kreislauf gemäß der Erfindung darstellen,

Fig. 4 Verläufe, die die Änderungen der Kühlmittel-ümwälzmenge G_R, der Enthalpie-Differenz A i und das Kühlvermögen Q_R über dem Kühlflüssigkeits-Prozentsatz zeigen, die durch eine Kühlzyklus-Steuerung gemäß der Erfindung erreichbar sind.

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Pig. 1 zeigt einen hermetischen Schraubenverdichter 1, der darin einen Motor enthält, einen Kondensator 2, ein Expansionsventil 3 und einen Verdampfer 4, wobei diese miteinander mittels Rohrleitungen in Reihe geschaltet sind. Weiter ist ein Temperaturerfassungsrohr 5 dargestellt, das ein Kühlgas abgedichtet enthält und das in Berührung mit einer Rohrleitung 6 an der Abgabeseite des Schraubenverdichters 1 befestigt ist. Weiter ist ein Kapillarrohr 7 vorgesehen, das zur Verbindung des Temperaturerfassungsrohr 5 mit einem dicht abgeschlossenen oder abgedichteten Raum 9 angeschlossen ist, der

an einer Membran 10 am Kopfteil des Expansionsventils 3 ausgebildet ist. Weiter ist eine Druckausgleichsleitung 8 vorgesehen.

Gemäß Fig. 2 steht das Temperaturerfassungsrohr 5 mit dem dicht abgedichteten Raum 9 über das Kapillärrohr 7 in Verbindung. Der dicht abgeschlossene Raum 9 ist durch eine durch einen angelegten Druck verformbare Membran 1o gebildet sowie durch eine Abdeckung 12, die auf einem Expansionsventil-Körper 11 in einem dicht abgeschlossenen oder abgedichteten Zustand so befestigt ist, daß die Membran 10 eingeklemmt ist. Weiter ist eine Heizeinrichtung 13 eng an der Wand der Abdeckung 12 so befestigt, daß das in dem dicht abgeschlossenen Raum 9 abgeschlossene Kühlmittel durch die Abdeckung 12 erwärmt wird. Beispielsweise kann als Heizeinrichtung 13 ein elektrischer Heizer usw. geeignet sein. In Fig. 2 ist die Heizeinrichtung 13, wie ein elektrischer Heizer oder dergleichen, an der Außenfläche der Abdeckung 12 befestigt, kann jedoch auch an der Innenfläche der Abdeckung 12 in dem dicht abgeschlossenen Raum 9 so befestigt sein, daß sie direkt mit dem Kühlmittel in Berührung ist. Weiter ist ein Ventilschaft 14

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vorgesehen, der mit einem Ventilkopf 14' am Unterende versehen ist, wobei gemäß Fig. 2 der Ventilschaft 14 vertikalbewegbar so befestigt ist, daß er einen Spalt einer Drossel 15 am Körper 11 frei ändern kann. Das andere Ende des Ventilschafts 14 ist in Berührung mit der Unterseite der Membran 10 und weist ein Schraubengewinde auf. Eine Mutter 17 ist auf dem Gewindeabschnitt des Ventilschafts 14 über einen Anschlag 16 aufgeschraubt. Die Unterseite des Anschlags 16 ist in Berührung mit einer Feder 18 gebracht. Die Feder 18 mit geeigneter Federkraft ist zwischen dem Anschlag 16 und einer Wand 11a des Körpers 11 eingesetzt. Der Ventilschaft 14 ist am Eindringteil 19 der Wand 11a gasdicht abgedichtet oder abgeschlossen. Weiter ist ein Hochdruckflüssigkeitseinlaß 20 vorgesehen, der zu einem Hochdruckraum 21 offen ist, in dem der Ventilkopf 14" eingeschlossen ist. Weiter ist ein Niederdruckflüssigkeitsauslaß 22 vorgesehen, der zu einem Niederdruckraum 23 offen ist, der mit dem Raum 21 über die Drossel 15 in Verbindung steht.

Ein Raum 24 ist mit einem Hochdruck-Kühlgas von einer Verbindungsöffnung 8' gefüllt, an die die Druckausgleichsleitung 8 angeschlossen ist. Die Lage des Ventilschafts 13 wird hauptsächlich durch einen Ausgleich zwischen einer Kraft F₁, die durch die Feder 18 über den Anschlag 16 und die Mutter 17 ausgeübt wird und einer Kraft F2, die durch die Membran 10 in einer Richtung entgegengesetzter Kraft F₁ ausgeübt wird, eingestellt, d. h. durch einen Ausgleich, der ausgedrückt wird durch F₁ = F₃. Bei diesen Kräften ist die Kraft F₁, die durch die Feder 18 ausgeübt wird, eine Kraft,die lediglich

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zur Ablenkung der Feder 18 proportional ist. Andererseits ist die durch die Membran 10 ausgeübte Kraft F2 gegeben durch F₂ = f.. ~ f?' wobei f-, die durch einen Druck auf die Oberseite 10a der Membran 10 ausgeübte Kraft und f₂ ein Druck an der Unterseite 10b der Membran 10 sind. Bei diesen Kräften ist die Kraft f. eine durch den Druck des gesättigten Kühlgases ausgeübte Kraft, das eine in dem Temperaturerfassungsrohr 5,dem Kapillarrohr 7 und dem dicht abgeschlossenen Raum 9 abgeschlossene Flüssigkeit enthält. Die Heizeinrichtung 13, wie ein elektrischer Heizer oder dergleichen, wird betrieben, d. h. beginnt das Heizen nur, wenn eine Kühlflüssigkeit bei der Kühlflüssigkeit und dem Kühlgas,die in dem Temperaturerfassungsrohr 5 und dem dicht abgeschlossenen Raum 9 enthalten sind, in dem dicht abgeschlossenen Raum 9 gesammelt wird, wobei die Temperatur des elektrischen Heizers bzw. der Heizeinrichtung 13 so gesteuert bzw. geregelt wird, daß das Kühlgas lediglich in dem dicht abgeschlossenen Raum 9 und die Kühlflüssigkeit lediglich in dem Temperaturerfassungsrohr 5 zurückgehalten werden können. Die Heizeinrichtung 13 kann betrieben werden, wenn die Kühlmitteltemperatur in dem dicht abgeschlossenen Raum 9 niedriger wird als die Kühlmitteltemperatur in dem Temperaturerfassungsrohr 5. Auf diese Weise verdampft die Temperatur des abgegebenen Gases, die das Temperaturerfassungsrohr 5 erfassen kann, die in dem Temperaturerfassungsrohr 5 abgeschlossene Kühlflüssigkeit und bestimmt einen Druck P- in dem dicht abgeschlossenen Raum 9, und bestimmt weiter die Kraft f- = P- · S-, wobei S-die Fläche der Oberseite 10a der Membran 10 ist. Andererseits ist die Kraft f₂ eine Kraft, die durch Einführen eines Druckes Pd des abgegebenen Gases an der Hochdruckseite ausgeübt wird, von der Verbindungsöffnung 8¹, die am Körper 11 vorgesehen ist, in den Raum 24, und kann

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wiedergegeben werden durch f ₂ = Pd » S₂, wobei S₂ die Fläche der Unterseite 10b der Membran 10 ist. Somit ergibt sich die Kraft F.. aus F₁ ^ F₃ zu F.. = f. - f₂ und somit zu F₁ = P₁S₁ - PdS₃. Wenn zur Vereinfachung angenommen ist, daß S₁ = S_ = S₀, ergibt sich F₁ zu F₁ = (P₁ -Pd) · S . Der'Druck P₁ in dem dicht abgeschlossenen Raum 9 ist ein Druck, der durch den Schnitt der Isothermen mit einer kritischen Geraden eines Mollier-Diagramms entsprechend der Temperatur des abgegebenen Gases erhalten wird, und die dem Druck P₁ entsprechende Sättigungstemperatur ist im wesentlichen gleich der Temperatur des abgegebenen Gases, die durch das Temperaturerfassungsrohr 5 des ExpansionsventiIs 3 erfaßt wird. Auf diese Weise wird der Druck P₁ durch die Temperatur des abgegebenen Gases bestimmt. Weiter ist die Kraft F₁,die durch die Feder 18 ausgeübt wird, durch eine Druckdifferenz von P₁ - Pd bestimmt, d. h. eine Differenz zwischen der Temperatur des abgegebenen Gases und einer Sättigungstemperatur entsprechend dem Druck des abgegebenen Gases. Wenn die Federkraft F₁ dadurch einmal bestimmt ist, bewegt sich der Ventilschaft 14 zur Bestimmung des Spaltes der Drossel 15. Auf diese Weise wird, wenn die Temperatur des abgegebenen Gases erhöht wird, das Öffnungsverhältnis der Drossel 15 im Expansionsventil 3 erhöht und wird daher die Umwälzmenge des Kühlmittels erhöht. Das Öffnungsverhältnis der Drossel 15 ist so, daß etwa 1 bis etwa 25 Gew.-% einer Kühlflüssigkeit im Kühlgas auf der Grundlage des Kühlgases am Saugeintritt des Schraubenverdichters 1 enthalten sind.

Wie erläutert, spielt die Heizeinrichtung 13 eine wesentliche Rolle bei der Wirkungsweise des Expansionsventils 3. Das heißt, daß, da das Temperaturerfassungs-

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rohr 5 in Berührung mit der Verbindungsleitung 6 an der Abgabeseite befestigt ist, die Temperatur des Temperatur.-erfassungsrohrs 5 gleich der Rohrleitungstemperatur an der Abgabeseite des Schraubenverdichters 1 ist und im wesentlichen gleich der Temperatur des abgegebenen Gases ist, d. h. auf einer erheblich hohen Temperatur. Andererseits ist die Befestigungslage des Expansionsventils 3 in der Rohrleitung auf dem Weg zur Einlaßseite des Verdampfers 4, weshalb es einer Atmosphäre einer erheblich niedrigeren Temperatur als die Befestigungslage des- Temperaturerfassungsrohrs 5 ausgesetzt ist. Das heißt, daß das in dem Temperaturerfassungsrohr 5 abgedichtete Kühlmittel in dem dicht abgeschlossenen Raum 9 auf der Seite des Expansionsventils 4 auf der niedrigeren Temperatur leicht kondensiert und verflüssigt werden kann. Jedesmal, wenn das Temperaturerfassungsrohr 5 eine Temperatur des abgegebenen Gases in einem solchen Zustand erfassen kann, wird lediglich das Gas in dem Temperaturerfassungsrohr 5 erhöht, wodurch lediglich eine geringe Druckzunahme verursacht wird, da das Temperaturerfassungsrohr 5 lediglich mit Gas gefüllt ist und keinerlei Ansammlung der Kühlflüssigkeit enthält. Folglich können die Eigenschaften, die dem Sättigungsdruck und den Temperaturcharakteristiken entsprechen, die dann erhalten werden, wenn die Kühlflüssigkeit vorhanden ist, in einem solchen Zustand nicht erreicht und kann das Expansionsventil 3 nicht zufriedenstellend betrieben werden. Um einen solchen Zustand zu vermeiden, muß auch stets eine Kühlflüssigkeit im Temperaturerfassungsrohr 5 vorhanden sein. Das bedeutet, daß jedesmal wenn das Expansionsventil zufriedenstellend betrieben werden soll, die Heizeinrichtung 13 am Kopfteil des Expansionsventils 3 betrieben wird, zum Steuern bzw. Regeln der Temperatur in dem dicht abgeschlossenen Raum 9, derart, daß sie höher ist als die Temperatur im Temperaturerfassungsrohr 5.

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Ein Kühlmittel mit einem kritischen Druck, der so niedrig wie möglich ist, ist als Kühlmittel geeignet, das in dem Temperaturerfassungsrohr 5 und dem dicht abgeschlossenen Raum 9 abgeschlossen werden soll. Beispiele geeigneter Kühlmittel sind R-113, R-114, usw.

Die Steuerung bzw. Regelung des Kühlmittelzykluses gemäß der Erfindung wird anhand des Kühlkreislaufes im Mollier-Diagramm gemäß Fig. 3 erläutert.

Bei einem herkömmlichen Kühlmittel- bzw. Kühlkreislauf ist der Zustand am Auslaß des Verdampfers 4 gegeben !durch a', wobei der Punkt b' nach Einführen des Kühlgases in den Schraubenverdichter 1 durch Ansaugen in einem überhitzten Zustand erreicht wird und anschliessende Verdichtung erfolgt.

Dann tritt das verdichtete Kühlgas durch den Kondensator 3 und wird kondensiert und verflüssigt,, wobei eine Druckreduzierung am Punkt c mittels des Expansionsventils

3 erfolgt und an der Eihlaßseite des Verdampfers 3 der Punkt d erreicht ist. Die Viskosität des idealen Gases am Punkt a' , d. h. dem Punkt der Abgabe vom Verdampfer

4 und der Zufuhr zum Verdichter 1 durch Ansaugen beträgt etwa 1,1 χ 10 kg-s/m² bei einer Temperatur von 0 ⁰C, während die Viskosität der Flüssigkeit bei der gleichen Temperatur etwa 20 χ 10 kg-s/m² beträgt. Das heißt, die Viskosität der Flüssigkeit beträgt etwa das 20fache der des idealen Gases.

Die Erfindung beruht auf dieser Tatsache und hält den

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Auslaß des Verdampfers 4, d. h. den Ansaugpunkt in den Verdichter 1 auf dem Punkt a in einem befeuchteten Zustand, wodurch ein Zustand erreicht wird, daß etwas Kühlflüssigkeit stets in einem Kühlgas gemischt ist. Dann wird das Kühlgas vom Punkt a zum Punkt b verdichtet und kann in den Kondensator 2 eintreten. Da das Lecken des Gases im wesentlichen umgekehrt proportional der Viskosität ist, kann die Viskositätszunahme auf etwa das 2Ofache das Gaslecken vom Verdichtungsraum des Schraubenverdichters 1 verringern, wobei das Verdichtungs-Betriebsverhalten durch die erhöhte Dichtungswirkung stark verbessert wird. Weiter kann der Einschluß der Kühlflüssigkeit in natürlicher Weise die Wirkung der Kühlung des verdichteten Gases des Motors, usw. verbessern.

Der Punkt a im befeuchteten Zustand kann frei gewählt und gesteuert bzw. geregelt werden, soweit er im Bereich für den befeuchteten Zustand bleibt. Ein praktischer Bereich ist der Bereich von etwa 1 bis etwa 25 Gew.% der Kühlflüssigkeit im Kühlgas auf der Grundlage des Kühlgases. Wenn der Punkt a am Auslaß des Verdampfers 2 nach links verschoben wird, damit der befeuchtete Zustand die Flüssigkeits-Sättigungskurve gemäß Fig. 4 erreicht, wird die Enthalpie-Differenz Ai entsprechend verringert, wobei jedoch das Öffnungsverhältnis der Drossel 15 des Expansionsventils 3 erhöht wird, und wird die Menge der Kühlmittelumwälzung G_n im richtigen Verhältnis zur Menge der Kühlflüssigkeit erhöht. Auf diese Weise besitzt die Kühlkapazität Q , die durch das Produkt der Kühlmittel-Umwälzmenge G_n und der Enthalpie-Differenz Δi wiedergegeben ist, zunehmende Tendenz und nimmt zu, wenn die Menge der Kühlflüssigkeit in einem Bereich von etwa 1 bis 25 Gew.-% im Kühlgas auf der Grundlage des Kühlgases liegt.

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Es kann den Wärmetausch-Wirkungsgrad des Verdampfers 2 verbessern ,um die Kühlflüssigkeit im Verdampfer zurückzuhalten, wobei dies auch dazu beitragen kann, daß die Größe des Verdampfers 2 geringer wird.

Gemäß der Erfindung wird ein Kühlmittel- bzw. Kühlzyklus so gesteuert oder geregelt, daß etwa 1 bis etwa 25 Gew.-% einer Kühlflüssigkeit in ein in einen Schraubenverdichter 1 einzusaugendes Kühlgas auf der Grundlage des Kühlgases eingemischt werden, wodurch eine Wirkung bezüglich der Kühlung des Motors in einem hermetischen Schraubenkompressor und des verdichteten Gases und eine Dichtwirkung zur Verhinderung eines Gasleckes aus einem Spalt zwischen männlichen und weiblichen Rotor und einem Spalt zwischen den Rotoren und dem Gehäuse erreicht werden kann. Weiter sind im Gegensatz zum Bypass-System und zum System mit Einspritzen einer Kühlflüssigkeit in den Verdichter 1 besondere Bypass-Leitungen, Regelventile usw. nicht erforderlich, wodurch die Kühleinrichtung stark vereinfacht werden kann. Weiter wird der Zustand des Kühlgases am Auslaß des Verdampfers 2 auf einen befeuchteten Zustand geregelt, wodurch das Kühlvermögen des Verdampfers 4 entsprechend verbessert wird. Die Verbesserung des Kühlvermögens des Verdampfers erreicht, daß der Verdampfer 4 kleiner ausgeführt werden kann, wodurch auch die Kühleinrichtung kompakter ausgebildet werden kann. Weiter kann die Temperatur des abgegebenen Gases um die latente Verdampfungswärme des flüssigen Kühlmittels bzw. der Kühlflüssigkeit verringert werden, die durch Ansaugen in den Schraubenverdichter 1 eingeführt wird oder umgekehrt, wodurch der Betrieb des Schraubenverdichters 1 durchgeführt werden kann, während stets die Temperatur des abgegebenen Gases stabilisiert wird und wodurch das Kühlvermögen der Kühl-

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einrichtung stets stabilisiert werden kann. Durch die Erfindung sind die erwähnten zahlreichen praktischen Wirkungen erreichbar.

Bei der Erfindung werden also etwa 1 bis etwa 25 Gew.-% einer Kühlflüssigkeit in ein Kühlgas auf der Grundlage des Kühlgases eingemischt, das in einen Schraubenverdichter durch Ansaugen eingeführt werden soll, und zwar bei einer Kühleinrichtung mit einem Schraubenverdichter, einem Kondensator und einem Expansionsventil und einem Verdampfer, die miteinander in Reihe geschaltet bzw. angeordnet sind. Dadurch kann in zufriedenstellender Weise sowohl eine Kühl- als auch eine Abdichtwirkung erreicht werden.

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Claims

Ansprüche

Uy Kühleinrichtung mit einem Schraubenverdichter, einem Kondensator, einem Expansionsventil und einem Verdampfer, dadurch gekennzeichnet,

daß ein Temperaturfassungsrohr (5) des Expansionsventils (3) in Berührung mit einer Rohrleitung (6) an der Abgabeseite des Schraubenverdichters (1) befestigt ist,

daß ein dicht abgeschlossener Raum (9),der mit dem Temperaturfassungsrohr (5) in Verbindung steht, über einer Membran des Expansionsventils (3) vorgesehen ist,

daß eine Heizeinrichtung (13) an einer Wand des dicht abgeschlossenen Raums (9) vorgesehen ist,

daß die Heizeinrichtung (13) nur dann betrieben ist, wenn eine Kühlflüssigkeit in dem dicht abgeschlossenen Raum (9) angesammelt ist, unter der Kühlflüssigkeit und dem Kühlgas, die in dem Temperaturfassungsrohr (5)_/dem dicht abgeschlossenen Raum (13) und einem Durchtrittsraum (Kapillarrohr 7) vorhanden sind, das das Temperaturfassungsrohr (5) mit dem dicht abgeschlossenen Raum (9) verbindet, und

daß etwa 1 bis etwa 25 Gew,-% der Kühlflüssigkeit stets in das Kühlgas auf der Basis des Kühlgases eingemischt sind, das in den Schraubenverdichter (1) durch Ansaugen einzuführen ist.

81-(A3 316-02)-Me-rs

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ORIGINAL INSPECTED
2. Kühleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die Heizeinrichtung (13) ein elektrischer Heizer ist.

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