DE2930404A1 - Versorgungs- und schutzeinrichtung fuer kaelteanlagen. - Google Patents

Versorgungs- und schutzeinrichtung fuer kaelteanlagen.

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DE2930404A1 DE19792930404 DE2930404A DE2930404A1 DE 2930404 A1 DE2930404 A1 DE 2930404A1 DE 19792930404 DE19792930404 DE 19792930404 DE 2930404 A DE2930404 A DE 2930404A DE 2930404 A1 DE2930404 A1 DE 2930404A1
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Description

Versorgungs- und Schutzeinrichtung für Kälteanlagen
J Erfindungsgemäße Ausführungsformen
1. Versorgungs- und Schutzgerät für Kälteanlagen, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb einer Baueinheit (Fig.1), wegen universeller, überwiegend Abscheidefunktionen, als Universalabscheider (UA4) bezeichnet, die Betriebsvorgänge
>
"ülabscheiden" im dafür bezeichneten ÖS-Wirkraum (1), "Olentgasen" im E-Wirkraum (2),
"FlUssigkeitsabscheiden" im FA-Wirkraum (3) und "Flüssigkeitssammeln" im FS-Wirkraum (4) ablaufen.
Diese vier Wirkräume (l,2,3,4:Fig.l) sind hinsichtlich Lage, An- und Zuordnung außerdem permutativ (Fig.2,3,4,5 und 6), dabei in ihren Wirkungen funktionsorientiert, bezüglich der einzelnen Volum- und Anschlußgrößen auch anlagenorientiert.
Die Baueinheit ist jedoch nicht auf ein System mit vier Wirkräumen beschränkt, um auch gleiche Betriebsvergänge in zwei oder mehreren Wirkräumen vorzusehen.
Das Wirkräume-System ist bestimmt nach wirtschaftlichen, baulichen, funktionellen und thermodynumisehen Gesichtspunkten, wobei die konstruktive Auslegung eines Universalabscheiders (UA4) mit konzentrisch neben- und übereinander angeordneten Wirkräumen (Fig.9) ein Optimum darstellt.
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- 2 ORIGINAL !NSPSCTED
Versorgungs- und Schutzgerät für Kälteanlagen,-dadurch gekennzeichnet, daß hierbei innerhalb einer Baueinheit (Fig.14), wegen universeller, überwiegend Abscheidefunktionen, als Universalabscheider (UA3) bezeichnet, drei der unter Anspruch 1. genannten vier Betriebsvorgänge (ÖS,E,FA,FS) ablaufen.
Daraus ergeben sich bei jeweils drei von vier (n=4) Betriebsvorgängen (ÖS(1),E(2),FA(3),FS(4)) in drei (r=3) Wirkräumen einer Baueinheit vier verschiedene Kombinationen ( (") =n!/r!(n-r)! = 4 ) (Fig.14), wobei die drei Wirkräume der jeweiligen Baueinheit hinsichtlich Lage, An- und Zuordnung außerdem permutativ sind (Fig.15,16,17 und 18), dabei in ihren Wirkungen funktionsorientiert, bezüglich der einzelnen Volum- und Anschlußgrößen auch anlagenorientiert.
Die Baueinheit ist jedoch nicht auf ein System mit drei Wirkräumen beschränkt, um auch gleiche Betriebsvorgänge, in zwei oder mehreren Wirkräumen vorzusehen.
Das Wirkräume-System der einzelnen Kombinationen ist auch bestimmt nach wirtschaftlichen, baulichen, funktionell en und thermodynamisehen Gesichtspunkten, v/obei die konstruktive Auslegung des Universalabscheiders (UA3) mit konzentrisch neben- und übereinander angeordneten Wirkräumen oder konzentrischen Wirkräumen demgemäß ein Optimum darstellt. Fig.22 und 23 zeigen somit Universalabscheider (UA3) mit optimalem Wirkräume-System z.B. für die Kombination OS(1)/E(2)/FA(3).
Versorgungs- und Schutzgerät für Kälteanlagen, dadurch gekennzeichnet, daß hierbei innerhalb einer Baueinheit (Fig.27), wegen universeller Abscheidefunktionen, als Universalabscheider (UA2) bezeichnet, zwei der unter 1. genannten vier Betriebsvorgänge (OS,E,FA,FS) ablaufen.
Daraus ergeben sich bei jeweils zwei von vier (n=4) Betriebsvorgängen (ÜS(1),E(2),FA(3),FS(4)) in zwei (r=2) Wirkräumen einer Saueinheit sechs verschiedene Kombinationen ( (n) = n!/r!(n-r)! = 6 ) (Fig.27), wobei die zwei Wirkräume der jeweiligen Baueinheit hinsichtlich Lage, An- und Zuordnung außerdem permutativ sind (Fig.28,29 und 30), dabei in ihren Wirkungen'funktionsorientiert, bezüglich der Volum- und Anschlußgrößen auch anlagenorientiert.
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)ie Baueinheit ist jedoch nicht auf ein System mit zwei Wirkräumen ieschränkt, um auch gleiche Betriebsvorgänge in zwei oder mehreren /irkräumen vorzusehen.
)as Wirkräume-System der einzelnen Kombinationen ist auch bei diesem Jniversalabscheider (UA2) bestimmt nach wirtschaftlicher., baulichen, runktionellen und thermodynamisehen Gesichtspunkten, wobei die konitruktive Auslegung mit konzentrischen Wirkräu^on demgemäß ein Optimum iarstellt. Fig.32 zeigt somit einen Universalabscheider (UA2) mit opti-[jalem Wirkräume-System z.B. für die Kombination ÜS(1)/E(2).
lierzu 10 Blatt Zeichnungen
3eschreibung der Erfindung
Jniversalabscheider UA4
Die Erfindung betrifft ein Versorgungs- und Schutzgerät für Kälteanlagen, insbesondere Kompressions-Kälteanlagen.
Dieses Gerät ist mit Universal abscheider UA4 bezeichnet, da es universelle, überwiegend Abscheidefunktionen erfüllt.
Das erfindungsgemäße Merkmal besteht darin, daß innerhalb einer Baueinheit, also innerhalb eines Gerätes, die Betriebsvorgänge "ülabscheiden" im dafür bezeichneten ÜS-Wirkraum, "ölentgasen" im E-Wirkraum,
"Flüssigkeitsabscheiden" im FA-Wirkraum und
"Flüssigkeitssammeln" im FS-Wirkraum ablaufen, tfobei diese vier Räume (jedoch dara-jf nicht beschränkt) platzmäßig permutativ, funktions- und baubezogen angeordnet, in ihren Wirkungen funktionsgemäß und bezüglich Volum- und Anschlußgrößen anlagenorientiert sind.
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'(ο
lie genannten Betriebsvorgänge und damit verbundene Versorgungs- und ichutzwirkungen für den Kältekompressor sind aus Einzelgeräten in Kältenlagen, daher zwangsläufig nur als räumlich und funktionell getrennte 'inzelabläufe bekannt, jedoch nicht als Mehrfachabläufe innerhalb einer aueinheit mit komplexen, günstigen thermodynamisehen Wechselwirkungen. ier Universal abscheider UA4 kennzeichnet sich daher erfindungsgemäß urch seine Aufgaben auch als eine universelle Versorgungs- und Schutzeinrichtung für Kciltekompressoren. Zum Teil sind Versorgungs- und ■»*«.:«-*., ichutzwirkungen in diesem Universal abscheider UA4 verknüpft.
ι. Mehrfache Versorgungswirkungen des Universalabscheiders UA4 sind:
1. Wirkungsvolles nahezu vollständiges Abscheiden des Kältemaschinenöles aus dem Druckgas-Volumstrom V der Druckgasleitung im DS-Wirkraum durch entsprechende E ^bauelemente (Siebkörper, Prallblech) und funktionsgemäße Volumgröße sowie betriebsgemäße 01-rückführung (Schwimmerball-Mechanismus) in den E-Wirkraum, wobei
Art und Lage der Einspeisung durch die Entgasungsaufgabe mitbe- ■-.:-■■
stimmt wird (Gasraum, Abstand zum Ulspiegel und zur Entgasungsleitung) .
2. Wirkungsvolles Entgasen des Rücköles im E-Wirkraum durch Druckentspannung über Entgasungseinrichtung (z.B.: Entgasungsventil mit nachgeschaltetem Dampfdom und Staustrecke für kontinuierliche Entgasungswirkung) sowie ausreichende tJlbevorratung.
Abkühlung des eingespeisten Rücköles in der Zuführungsleitung (als Glattrohr, Rippenrohr oder Rohrschlange) im Bereich des FA- . '
Wirkraumes, aber auch, durch dessen Kühlwirkung auf das bevorratete ül im E-Wirkraum, entsprechende bauliche Zuordnung vorausgesetzt.
Druckkonstante Rückführung des entgasten und abgekühlten üles zur Kurbelwanne des Kältekompressors über einen daran vorgesehenen ülspiegel regulator (Schwimmerball-Mechanismus).
Dieser gesamte, in sich geschlossene Ablauf der Ölabschei'dung, schv/inmergere gelten Ölrück- -' .·.-·.,"',.
führung, Entgasung und Abkünlung unter thermisch günstiger
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COPY
OPJQINAL INSPECTED
Beeinflussung bei kurzen, günstigen Strömungsübergängen innerhalb dieses Universalabscheiders UA4 ist ebenfalls ein erfindungsgemäß kennzeichnendes Merkmal.
Dieser Universalabscheider UA4 stellt in konstruktiver, aber auch in funktioneller Hinsicht, ein Optimum dar, denn in diesem Gerät wird das ül mit hohem Wirkungsgrad abgeschieden (Energieeinsparung, da nur die geringe Restölmenge dem Kälten.eriium Energie entzieht und durch den Kältekreis transportiert wird und den Wirkungsgrad der Kälteanlage negativ beeinflußt, auch eine überlagerung und 'daraus resultierende Folgeschäden vermieden v/erden), in anfallender Menge mechanisch geregelt rückgeführt (betriebssicher), danach unmittelbar ertgast (ülaufschäumen im Kältekompressor und Folgeschäden daher vermieden werden) und gleichzeitig abgekühlt (unnötige Aufheizung der Kompressor-Lager daher abgewendet wird).
Der;Universalabscheider UA4 stellt somit eine erstrebenswerte Versorgungseinrichtung mit mehreren Schutzwirkungen für den Kältekompressor dar, besonders deshalb, weil durch diesen eine vollkommene Ölversorgung erreicht wird. *
B. Kehrfache Schutzwirkungen aes Universalabsch<=iders UA4 sind:
1. Wirkungsvolles, betriebssicheres Abscheiden der zur Sauggasseite abgewanderten oder vom Sauggas-Volumstrom Vo mitgerissenen Flüssigkeit (VFL: Kältemittel, Restöl oder deren Gemische) und zum anderen deren kontinuierliche, nebeiförmige, somit schutzgemäße Rückführung (VFL/Vo: über Venturi-Düse mit Saugröhrchen) aus dem FA-Wirkraum mit systemgemäßem Volum zum Kältekompressor durch dessen Sauggas-VoIumstrcm (Vo = λ-Vth).
Dadurch werden folgende Kompressor-Beschädigungen vermieden (UVV): Festschrumpfen der Lager (Unterkühlung)
Flüssigkeitsschläge (Hämmern der Kolben, Brechen der Arbeitsventile, Kolben, Exzenter bzw. Kurbelwellen, Reißen von Dichtungen) Beeinträchtigung der Schmieröl Versorgung (öl schaumbildung, Lagerschäden)
Das systemgemäi3e Volum (VFA = aQo + VFAmin) als Funktion der Kälteleistung und Anlagengröße ist für größere Aufnahmemengen abgeschiedener Flüssigkeit erreicht durch Parallelschaltung eines
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entsprechend großen Behälters über kommunizierende Rohre zum FA-Wirkraum hin.
2. Wirkungsvolles Unterkühlen (tu<t) der aus dem Kondensator über die Flüssigkeitsleitung austretenden Kältemittelflüssigkeit im FS-Wirkraum, besonders durch die Kühlwirkung des FA-Wirkraumes, zweckgemäße Zuordnung beider Wirkräume vorausgesetzt. Die Unterkühlung hat folgende Vorteile und Schutzwirkungen für den Anlagenbetrieb:
a) Keine Vorverdampfung (mögliche Folge: Kavitation; Hämmern des Expansionsventiles) bei normalem Druckverlust in der Flüssigkeitsleitung
b) Keine Vorverdampfung bei längerer Flüssigkeitsleitung
c) Vergrößerung der Kälteleistung Oo (größere Enthalpiedifferenz ^hou>/4ho = f(tu<t); siehe h, Ig ρ - Diagramm)
Neben diesen Schutzwirkungen und der Verbesserung des Leistungsgrades der Kälteanlage ist noch die positive thermodynamische Wechselwirkung beider Wirkräume erwähnenswert. Durch den Wärmestrom aus dem FS-Wirkrauni zum FA-Wirkraum, entsprechende bauliche Zuordnung vorausgesetzt, wird nicht nur die Flüssigkeit im FS-Wirkraum abgekühlt, sondern der durch den FA-Wirkraum geführte Sauggas-Volumstrom Vo und die abgeschiedene Flüssigkeit (VFL: Kältemittel, Restöl und deren Gemische) vorteilhaft aufgeheizt .(Vorteile: Niedrige Viskosität des aus dem FA-Wirkraum angesaugten 01-Kältemittel-Gemisches auch bei Tieftemperaturbetrieb, auch keine zu niedrige Sauggas-Eintrittstemperatur toh im Kältekompressor, die Aufheizung des Sauggas-Volumstromes Vo im FA-Wirkraum ist durch den Abstand und die Lage von Eintritt- und Austrittstutzen beeinflußbar).
Das systemgemäße Volum (VFS =»bQo + VFSmin) als Funktion der Kälteleistung und Anlagengröße ist für größere Flüssigkeitsaufnahmen erreicht durch Parallelschaltung eines entsprechend großen Behälters über kommunizierende Rohre zum FS-Wirkraum hin.
Die beschriebenen Wirkungen sind als Ablauf in einer geschlossenen Baueinheit mit de.n daraus resultierenden komplexen, günstigen thermodynamischen Wechselwirkungen bisher nicht bekannt geworden.
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-Y-
Universalabscheider UA3
Auch diese aus dem Universalabscheider UA4 abgeleitete Erfindung betrifft ein Versorgungs- und Schutzgerät für Kälteanlagen, insbesondere Kompressions-Kälteanlagen.
Dieses Gerät ist mit Universalabscheider UA3 bezeichnet, da es wie der Universalabscheider UA4 universelle, überwiegen^ Abscheidefunktionen erfüllt.
Das erfindungsgemäße Merkmal besteht hierbei jedoch darin, daß innerhalb einer Baueinheit, also innerhalb eines Gerätes, jeweils drei der vier Betriebsvorgänge "ölabscheiden", "ülentgasen", "Flüssigkeitsabscheiden" und "Flüssigkeitssammeln" ablaufen. Die drei Geräteräume (jedoch darauf -^ nicht beschränkt) sind platzmäßig permutativ, funktions- und baubezogen angeordnet, in ihren Wirkungen funktionsgemäß und bezüglich Volum- und Anschlußgrößen anlagenorientiert.
Auch dieser Universalabscheider UA3 kennzeichnet sich erfindungsgemäß durch seine aus den einzelnen Kombinationen der Funktionsinhalte (Betriebsvorgänge) ergebenden Aufgaben als eine universelle Versorgungsund Schutzeinrichtung für Kältekompressoren.
Die mehrfachen Versorgungs- und Schutzwirkungen des Universalabscheiders UA3 sind entsprechend den jeweiligen Funktionstrihalten den unter Universalabscheider UA4 beschriebenen identisch.
Universalabscheider UA2
Auch diese aus dem Universalabscheider UA4 abgeleitete Erfindung betrifft ein Versorgungs- und Schutzgerät für Kälteanlagen, insbesondere Kompressions-Kälteanlagen.
Dieses Gerät ist mit Universalabscheider UA2 bezeichnet, da es wie dzr Üniversalabscheider UA4 universelle, wenn auch auf zwei Wirkungen begrenzt, Abscheidefunktionen erfüllt.
Das erfindungsgemäße Merkmal besteht hierbei jedoch darin, daß innerhalb einer Baueinheit, also innerhalb eines Gerätes, jeweils zwei der vier Betriebsvorgänge "ülabscheiden", "ülentgasen", "Flüssigkeitsabscheiden" und "Flüssigkeitssammeln" ablaufen. Die zwei Geräteräume (jedoch darauf nicht beschränkt) sind platzmäßig permutativ, funktions- und baubezogen
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angeordnet, in ihren Wirkungen funktionsgemäß und bezüglich Volum- und Anschlußgrößen anlagenorientiert.
Auch dieser Universalabscheider UA2 kennzeichnet sich erfindungsgemäß durch seine aus den einzelnen Kombinationen der Funktionsinhalte (Betriebsvorgänge), ergebenden Aufgaben als eine Versorgungs- und Schutzeinrichtung für Kältekompressoren.
Die Versorgungs- und Schutzwirkungen des Universalabscheiders UA2 sind entsprechend Jen jeweiligen Funktionsinhalten den unter Universalabscheider UA4 beschriebenen identisch.
Universalabscheider sind bisher nicht bekannt
Es sind in Kälteanlagen separate ölabscheider, Ülentgasungs-Zülsammelgefäße, Flüssigkeitsabscheider sowie Flüssigkeitssammler bekannt, jedoch nicht Universal abscheider UA4, UA3 und UA2 mit den beschriebenen erfindungsgemäßen Merkmalen.
/eitere Merkmale der Erfindung
io besteht demgegenüber die Erfindung darin, daß in einem Cerät in inzelnen Wirkräumen die Betriebsvorgänge "ölabscheiden", "ölentgasen", FTüssigkeitsabscheiden11 und "Flüssigkeitssammeln", mindestens jedoch wei von diesen, ablaufen.
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' COPY j
ie dadurch erfindungsgemäß gekennzeichneten Geräte, Universalabscheider \4,UA3,UA2 genannt, sind demgemäß für universellen Versorgungs- und :hutz-Einsatz in Kälteanlagen geeignet, insbesondere für Kompressionsilteanlagen, als Einkreis- oder Verbund-Kälteanlagen, ein-, zwei- oder ährstufiger Bauart oder in Kaskadenschaltung.
ie aus der Erfindung sich ergebende Baustruktur der Universalabscheider aßt'außerdem einen einfachen Anschluß bzw. eiuo einfache Unterbringung □n Steuerungs- und/oder Signaleinrichtungen in den entsprechenden Wirkäumen zu, um Flüssigkeitsstände anzuzeigen oder zu regeln.
uch besteht ein erfindungsgemäßes Merkmal darin, daß mit den Universalbscheidern ein technisch wirtschaftliches Optimum erreicht ist, welches urch die Synthese von funktionell em Mehrfacheinsatz in Verbindung mit iner Baueinheit zum Ausdruck kommt.
eutlich.wird dies auch in Gegenüberstellung zur bisherigen Bauweise on Kälteanlagen mit Einzelgeräten. Bei der bisher üblichen Montage eparater Geräte mit Einzelfunktion sind Platzbedarf und Montageaufwand rößer.
eshalb stellen schon allein aus diesen Gesichtspunkten die Universalbscheider eine wesentlich bessere Technik und Wirtschaftlichkeit dar, anz abgesehen davon, daß Kälteanlagen dadurch Kompakter und somit 'irtschaftlicher gebaut werden können.
iegenstand der Erfindung
iegenstand der Erfindung sind somit Universalabscheider UA4, in denen lie Betriebsvorgänge "Olabscheiden", "01 entgasen", "Flüssigkeitsabscheiden" ind "Flüssigkeitssammeln" in 4 Wirkräumen, jedoch darauf nicht beschränkt, iblaufen.
leiter sind Gegenstand der Erfindung Universalabscheider UA3, in denen iie Betriebsvorgänge "olabscheiden", "ölentgasen" und
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/12)
"Flüssigkeitsabscheiden" oder "ülentgasen", "FTüssigkeitsabscheiden" und "Flüssigkeitssammeln" oder 3 weitere der Betriebsvorgänge "ülabscheiden", "Ülentgasen", "Flüssigkeitsabscheiden" und '■Flüssigkeitssammeln" in jev/eiis 3 Wirkräumen, jedoch darauf nicht beschränkt, ablaufen.
Weiter sind auch Gegenstand der Erfindung Universalabscheider UA2, in denen die Betriebsvorgänge "ülabscheiden" und."ülentgasen" oder "ülabscheiden" und "Flüssigkeitsabscheiden" oder "Olentgasen" und "Flüssigkeitsabscheiden" oder 2 weitere der Betriebsvorgänge "ülabscheiden", "ülentgasen", "Flüssigkeitsabscheiden" und "Flüssigkeitssammeln" in jeweils 2 Wirkräumen, jedoch darauf nicht beschränkt, ablaufen.
Baueinheiten, Ausführungsheispiele und deren Wirkzusariimenhänge
In den Zeichnungen Blatt 1 bis 10 sind Universalabscheider UA4,UA3,UA2 als elementare Baueinheiten und als Ausführungsbeispiele mit Wirkzusammenhängen gemäß der Erfindung dargestellt, und zwar1 zeigt
Fig.l den elementaren Aufbau des Universalabscheiders (UA4) als schematisch dargestellte Baueinheit mit den Funktionsinhalten (Betriebsvorgängen):
"ülabscheiden" im ÜS-Wirkraum (1),
"ülentgasen" im E-Wirkraum (2),
"Flüssigkeitsabscheiden" im FA-Wirkraum (3) und "Flüssigkeitssammeln" im FS-Wirkraum (4).
Fig.2 zeigt eine schematisch dargestellte Baueinheit (UA4) mit nebeneinander angeordneten Wirkräumen ÖS(1),E(2),FA(3) und FS(4), wobei deren Plätze permutativ sind.
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Fig.3 zeigt eine schematisch dargestellte Baueinheit (UA4) mit übereinander angeordneten Wirkräumen ÖS(l),E(2)SFA(3) und FS(4), wobei deren Plätze permutativ sind.
Fig.4 zeigt eine schematisch dargestellte Baueinheit (UA4) mit konzentrisch angeordneten Wirkräumen ÜS(1),E(2),FA(3) und FS(4), wobei deren Plätze permutativ sind.
Fig.5 zeigt eine schematisch dargestellte Baueinheit (UA4) mit konzentrisch übereinander angeordneten Wirkräumen ÖS(1),E(2),FA(3) und FS(4), wobei deren Plätze permutativ sind.
Fig.6 zeigt eine schematisch dargestellte Baueinheit (UA4) mit konzentrisch neber- und übereinander angeordneten Wirkräumen ÖS(1),E(2), FA(3) und FS(4), wobei deren Plätze permutativ sind.
Fig.7 zeigt das Fließbild einer Einkreis-Kälteanlage mit einstufigem Kompressor (7) und Universalabscheider (UA4). Für die Wirkräume OS(I),E(2),FA(3) und FS(4) des Universalabscheiders (UA4) ergeben sich darin folgende Wirkzusammenhänge:
Der vom Kältekompressor (7) erzeugte Kaitemittelstrom des Kältekreises tritt zunächst als Druckgas-VolurnStrom (V) über die Druckgasleitung (12) in den ÜS-Wirkraum (1) ein. ■Dort wird das vom Druckgas-Volumstrom mitgeführte Kompressor-ül nahezu vollständig abgeschieden und im Rhythmus betrieblich anfallender Menge unter Druckgasdruck (p) in den E-l.'irkraum (2) gefördert.
Hier wird das im ül gelöste Druckgas bei niedrigerem Druck ( (po+Zjp) <p ) entspannt und über ein Entgasungsventil (6) zum FA-Wirkraum (3) abgeführt. Das im E-Wirkraum (2) entgaste und bevorratete öl wird durch die Kühlwirkung des FA-W ">rkraumes (3) abgekühlt (tFA<tE).
Der Druckgas-Volumstrom /λν'} gelangt aus dem ÜS-Wirkraum (1) über ein nachgeschaltetes Rückschlagventil (15) in der Druckgasleitung (12) zum Kondensator (8). Die dort austretende Kaitemittelflüssigkeit führt über die Flüssigkeitsleitung (13) in den FS-Wirkraum (4), wo sie durch Kühlwirkung des i-Λ-Wirkraumes (3) und der Umluft unterkühlt wird.
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Vom FS-Wirkraum (4) strömt die unterkühlte Kaitemittelflüssigkeit durch die Flüssigkeitsleitung (13) zum Expansionsventil (10), wo sie auf Verdampfungsdruck (po) entspannt und in den Verdampfer (9) eingespritzt v/ird.
Das verdampfte Kältemittel tritt als Sauggas-Volumstrom (Vo) über die Sauggasleitung (11) in den FA-Wirkraum (3) ein. Hier werden die vom Sauggas-Volumstrom mitgerisseneri oder von der Flüssigkeitsseite her abgewanderten Flüssigkeiten (kältemittel,Restöl oder deren Gemische) wirkungsvoll abgeschieden und gesammelt. Mit dem austretenden Sauggas-Volumstrom werden diese Flüssigkeiten kontinuierlich in schutzgemäßer Form vom Kältekompressor (7) über die Sauggasleit:ing (11) abgesaugt.
Das im E-Wirkraum (2) bevorratete entgaste und abgekühlte Rücköl gelangt unter konstantem Differenzdruck (Δρ) durch ein Austritt-Abi sperrventil (5) und ülrückführleitung (17) über einen ülspiegelregulator (14) in die Kurbelwanne des Kältekompressors (7).
'ig.8 zeigt das Fließbild einer Einkreis-Kälteanlage mit zweistufigem Kompressor (18), Flüssigkeitsunterkühler (25) und Universalabscheider (UA4). Für die Wirkräume ÖS(l),E(2),FA(3) und FS(4) des Universalabscheiders ergibt sich darin ein Wirkzusammenhang analog wie unter Fig.7 beschrieben, wobei folgende, mit dem zweistufigen Betrieb zusammenhängende Wirkungen zu berücksichtigen sind: Der Druckgas-Volumstrom (V) tritt aus der Hochdrjckstufe (20) in den Kältekreis ein, der Sauggas-Volumstrom (Vo) wird von der Niederdruckstufe (19) des zweistufigen Kältekompressors (18) erzeugt. In der Kurbelwanne herrscht hierbei nahezu Mitteldruck (pm), da eine Verbindung zum Mitteldruckbereich (21) besteht. Im E-Wirkraum (2) bedingt das einen Druck ( (pm+Zlp) < ρ ) größer Mitteldruck (pm). Durch Entgasung zum Mitteldruckbereich (21) hin wird dies erreicht. Die Entgasungsleitung (24) ist dafür mit der Flüssigkeitseinspritzleitung (23) zwischen Expansionsventil (22) für die Zwischeneinspritzung und Flüssigkeitsunterkühler (25) verbunden.
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Fig.9 zeigt das Ausführungsbeispiel eines konstruktiv gestalteten Universalabscheiders (UA4) mit Wirkräume-System ( ÖS(l),E(2),FA(3), FS(4) ) gemäß Fig.6, mit Wirkzusammenhängen wie unter Fig.7 beschrieben.
"ig.10 zeigt das Ausführungsbeispiel eines konstruktiv gestalteten Universalabscheiders (UA4), dem durch kommunizierende Rohre (27,28) ein Behälter (26) für systemgemäßes FS-Wirkraum (4) Volum (VFS = bQo + VFSmin) parallelgeschaltet ist, als eine Ausführung für größere Kälteanlagen, mit Wirkzusammenhängen wie unter Fig.7 beschrieben.
"ig.11 zeigt das Ausführungsbeispiel eines konstruktiv gestalteten Universalabscheiders (UA4), dem durch kommunizierende Rohre (;30,31) ein Behälter (29) für systemgemäßes FA-Wirkraum (3) Volum (VFA = aQo + VFAmin) parallelgeschaltet ist, als eine Ausführung für größere Kälteanlagen, mit Wirkzusammenhängen wie unter Fig.7 beschrieben.
ig.12 zeigt einen Universalabscheider (UA4) in sinnbildlicher Darstellung bei Zuordnung einer Baueinheit für mehrere (n) einstufige Kältekompressoren (7,...7 ) bzw. für mehrere (n) zweistufige Kältekompressoren (18,...18 ) einer Verbund-Kälteanlage.
ig.13 zeigt mehrere (n) Universalabscheider (U.A4, ...UA^ ) in sinnbildlicher Darstellung bei Zuordnung einer Baueinheit für jeden einzelnen einstufigen Kältekompressor (7-,...7 ) bzw. für jeden einzelnen zweistufigen Kältekompressor (18,...18 ) einer Verbund-Kälteanlage.
ig.14 zeigt den elementaren Aufbau eines Universalabscheiders (UA3) als schematisch dargestellte Baueinheit, bestehend aus drei (r=3) Wirkräumen mit jeweils drei der vier (n=4) Funktionsinhalte (Betriebsvorgänge): "ülabscheiden": DS(I), "ülentgasen": E(2), "Flüssigkeitsabscheiden": FA(3) und "Flüssigkeitssammeln": FS(4). Damit ergeben sich vier verschiedene Kombinationen ( (") = n!/r!(n-r)! = 4 ) an Funktionsinhalten.
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ig. 15 zeigt eine schematisch dargestellte Baueinheit (UA3) mit neben- * · einander angeordneten drei Wirkr'äumen für die vier verschiedenen Kombinationen aer vier Funktionsinhalte ÖS(1),E(2),FA(3) und FS(-4},. ' ■ wobei deren Plätze permutativ sind.
ig. 16 zeigt eine schematisch dargestellte Baueinheit (UA3) mit übereinander ungeordneten drei Wirkräumen für die vier verschiedenen *.-■:>■:»■„■■.·»>Kombinationen der vier Funktionsinhalte US(I),E(2),FA(3) und FS(4), :-,,-,-,.; wobei deren Plätze permutativ sind.
ig.17 zeigt eine schematisch dargestellte Baueinheit (UA3) mit konzentrisch angeordneten drei Wirkräumen für die vier verschiedenen Kombinationen der vier Funktionsinhalte ÜS(1),E(2),FA(3) und FS(4), wobei deren Plätze permutativ sind.
ig.18 zeigt eine schematisch dargestellte Baueinheit (UA3) mit konzentrisch übereinander angeordneten drei Wirkräumen für die vier verschiedenen Kombinationen der vier Funktionsinhalte ÜS(1),E(2), FA(3) und FS(4), wobei deren Plät?e permutativ sind.
"ig.19 zeigt das Fließbild einer Einkreis'-Kälteanlage mit einstufigem Kompressor (7) und Universalabscheider (UA3), für dessen drei Wirkräume die Funktionsinhalte OS(I),E(2) und FA(3) zugrunde gelegt sind. Damit ergeben sich folgende Wirkzusammenhänge:
0er vom Kältekomprecsor (7) erzeugte Kältemittel strom des Kälte-
kreises tritt zunächst als Druckgas-Volumstrom (V) über die "V"';"'\:';
Druckgasleitung (12) in den öS-Wirkraum (1) ein. Dort wird das vom Druckgas-Volumstrom mitgeführte Kompressor-Ül nahezu vollständig abgeschieden und im Rhythmus betrieblich anfallender Menge unter Druckgasriruck (p) in den E-Wirkraum (2) gefördert. Hier wird das im öl gelöste Druckgas bei niedrigerem Druck ( (po+^p)< ρ ) entspannt und über ein Entgasungsventil (6) zum FA-Wirkraum (3) abgeführt. Das im E-Wirkraum (2) entgaste und bevorratete öl wird durch die Kühlwirkung des FA-Wirkraumes (3)
abgekühlt (tFA<tE). . .:,.;.-·,.
Der Druckgas-Volumstrom (V) gelangt aus dem ÜS-Wirkraum (1) über ein nachgeschaltetes Rückschlagventil (15) in der Druckgasleitunc (12) zum Kondensator (8). Die dort austretende Kaitemittelflussig-
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keit wird von dem nachgeordneten Anlagen-Flüssigkeitssammler (32) aufgenommen und durch die Umluft unterkühlt. Die unterkühlte Kältemittelflüssigkeit strömt weiter zum Expansionsventil (10), v/o sie auf Verdampfungsdruck (po) entspannt und in den Verdampfer (9) eingespritzt wird.
Das verdampfte Kältemittel tritt als Sauggas-Volumstrom (Vo) über die Sauggasleitung (11) in den FA-.Wirkraum (3) ein. Hier werden die vom Sauggas-Volumstrom mitgerissenen oder von der Flüssigkeitsseite her abgewanderten Flüssigkeiten (Kältemittel, Restöl oder deren Gemische) wirkungsvoll abgeschieden und gesammelt. Mit dem austretenden Sauggas-Volumstrom werden diese Flüssigkeiten kontinuierlich in schutzgemäßer Form vom Kältekompressor (7) über die Sauggasleitung (11) abgesaugt.
Das im E-Wirkraum (2) bevorratete entgaste und abgekühlte Rücköl gelangt unter konstantem Differenzdruck (Δρ) durch ein Austritt-Absperrventil (5) und ülrückführleitung (17) über einen ülspiegelregulator (14) in die Kurbelwanne des Kältekompressors (7).
Fig.20 zeigt das Blockbild eines Universalabscheiders (UA3) für eine einstufige Einkreis-Kälteanlage.
Für die drei Wirkräume sind die Funktionsinhalte QS(I),E(2) und FA(3) zugrunde gelegt, wobei deren Plätze gegenüber den Wirkräumen des Universalabscheiders (UA3) in Fig.19 permutativ geändert sind. Doch herrschen gleiche Wirkzusammer.^änge wie unter Fig.19 beschrieben.
Fig.21 zeigt einen Universalabscheider (UA3) in sinnbildlicher Darstellung bei Zuordnung einer Baueinheit für einen zweistufigen Kältekompressor (IS).
Die Wirkzusammenhärige sind analog wie unter Fig.8 beschrieben, doch fehlt der FS-Wirkraum. Ein Anlagen-Flüssigkeitssammler (32), siehe Fig.19, übernimmt hierbei diese Aufgabe.
Fig.22 zeigt das Ausführungsbeispiel eines konstruktiv gestalteten Universalabscheiders (UA3) mit Wirkräume-System (OS(I),E(2), FA(3)) gemäß Fig.18, mit Wirkzusammenhängen wie unter Fig.19 beschrieben.
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293040A 1*
ig.23 zeigt das Ausführungsbeispiel eines konstruktiv gestalteten Universalabscheiders (UA3) mit Wirkräume-System (OS(I),E(2), FA(3)) gemäß Fig.17, mit Wirkzusammenhängen wie unter Fig.19 beschrieben.
ig.24 zeigt das Ausführungsbeispiel eines konstruktiv gestalteten Universala'jscheiders (UA3), dem durch kOmmunizierende Rohre (30,31) ein Behälter (29) für systemgemäßes FA-Wirkraum (3)-Volum ( VFA = aQo + VFAmin ) parallelgeschaltet ist, als eine Ausführung für größere Kälteanlagen, mit Wirkzusammenhängen wie unter Fig.19 beschrieben.
ig.25 zeigt einen Universalabscheider (UA3) in sinnbildlicher Darstellung bei Zuordnung einer Baueinheit für mehrere (n) einstufige Kältekompressoren (7,...7 ) bzw. für mehrere (n) zweistufige Kältekompressoren (18J...18 ) einer Verbund-Kälteanlage.
g.26 zeigt mehrere (n) Universalabscheider (UA3,...UA3 ) in sinnbildlicher Darstellung bei Zuordnung einer Baueinheit für jeden einzelnen einstufigen Kältekompressor (7,..·7 ) bzw, für jeden einzelnen zweistufigen Kältekompressor (18,... 18 ) einer Verbund-Kälteanlage.
g.27 zeigt den elementaren Aufbau eines Universalabscheiders (UA2) als schematisch dargestellte Baueinheit, bestehend aus zwei
«·-'' (r=2) Wirkräumen'mit jeweiTs'zwei der vier (n=4)> Funktionsinhalte (Betriebsvorgänge): "01 abscheiden": OS(I), "ülentgasen": E(2), "Flüssigkeitsabscheiden": FA(3) und "Flüssigkeitssammeln": FS(4). Damit ergeben sich sechs verschiedene Kombinationen ( (Jl) = n!/r!(n-r)! = 6 ) an Funktionsinhalten.
g.28 zeigt eine schematisch dargestellte Baueinheit (UA2) mit nebeneinander angeordneten zwei Wirkräumen für die sechs verschiedenen Kombinationen der vier Funktionsinhalte D'S(1),E(2) ,FA(3) und FS(4), wobei deren Plätze permutativ sind.
g.29 zeigt eine schematisch dargestellte Baueinheit (UA2) mit. übereinander angeordneten zwei Wirkräumen für die sechs verschiedenen
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Kombinationen der vier Funktionsinhalte ÜS(l),E(2),FA(3) und FS(4),'wobei deren Plätze permutativ sind.
Fig.30 zeigt eine schematisch dargestellte Baueinheit (UA2) mit konzen-· trisch angeordneten zwei Wirkräumen für die sechs verschiedenen Kombinationen der vier Funktionsinhalte ÖS(l),E(2),FA(3) und FS(4), wobei deren Plätze permutativ sind.
Fig.31 zeigt das Fließbild zu einer Einkreis-Kälteanlage mit einstufigem Kompressor (7) und Universalabscheider (UA2), für dessen zwei Wirkräume die Funktionsinhalte ÜS(I) und E(2) zugrunde gelegt sind. Damit ergeben sich folgende Wirkzusammenhänge:
Der vom Kältekompressor (7) erzeugte Kältemittel strom des Kältekreises tritt zunächst als Druckgas-Volumstrom (V) über die Druckgasleitung (12) in den ÜS-Wirkraum (1) ein. Dort wird das vom Druckgas-Volumstrom mitgeführte Kompressor-Ol nahezu vollständig abgeschieden und im Rhythmus betrieblich anfallender Menge unter Druckgasdruck (p) in den E-Wirkraum (2) gefördert. Hier wird das im öl gelöste Druckgas bei niedrigerem Druck ( (po+Zlp) <[ ρ ) entspannt und über ein Entgasungsventil (6) und Entgasungsl=itung (24) zur Sauggasleitung (11) abgeführt. Das im E-Wirkraum (2) entgaste und bevorratete ül wird durch die Kühlwirkung der Umluft abgekühlt (tLuft<tE).
Der Druckgas-Volumstrom (V) gelangt aus dem DS-Wirkraum (1) über ein nachgeschaltete; Rückschlagventil (15) in der Druckgasleitung (12) zum Kondensator (S).
Aus dem Verdampfer (9) tritt das verdampfte Kältemittel als Sauggas-Volumstrom (Vo) über Sauggasleitung (11) und Anlagen-Flüssigkeitsabscheider (16) in den Kältekompressor (7) ein.
Das im E-Wirkraum (2) bevorratete entgaste und abgekühlte Rücköl gelangt unter konstantem Differenzdruck (Δρ) durch ein Austritt-Absperrventil (5) und ülrückführleitung (17) über einen ölspiegelregulator (14) in die Kurbelwanne des Kältekompressors (7).
ig.32 zeigt das Ausführungsbeispiel eines konstruktiv gestalteten Universalabscheiders (UA2) mit Wirkräume-System (GS(I),E(2)) gemäß Fig.30, mit Wirkzusammenhängen vn'e unter Fig.31 beschrieben.
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Fig.33 zeigt einen Universalabscheider (UA2) in sinnbildlicher Darstellung bei Zuordnung einer Baueinheit für einen zweistufigen Kältekompressor (13).
Die Wirkzusammenhänge sind analog wie unter Fig.8 beschrieben, " doch fehlen FA- und FS-Wirkräume. Hierfür übernehmen ein Anlagen-Flüssigkeitsabscheider (16), siehe Fig.31, und ein Anlagen-Flüssigkeitssammler (32), siehe Fig.19, diese Aufgaben.'
Fig.34 zeigt einen Universalabscheider (UA2) ir, sinnbildlicher Darstellung bei Zuordnung einer Baueinheit für mehrere (n) einstufige Kältekompressoren (7,...7 ) bzw. für mehrere (n) zweistufige Kältekompressoren (18,...18 ) einer Verbund-Kälteanlage.
Fig.35 zeigt mehrere (n) Universalabscheider (UA2,...UA2 ) in sinnbildlicher Darstellung bei Zuordnung einer Baueinheit für jeden einzelnen einstufigen Kältekompressor (7^...7 ) bzw. für jeden einzelnen zweistufigen Kältekompressor (18....18 ) einer Verbund-Kälteanlage.
Der Wirkraum 3 mit der in den Fig. 9, 22, 23 und 24 schematisch wiedergegebenen Venturidüse ist vorzugsweise dem in der DE-OS 2 602 582 beschriebenen Flüssigkeitsabscheider mit Absaugdüse entsprechend ausgebildet.
Neben den in den Figuren wiedergegebenen, verschiedenen Anordnungen der Wirkräume kann auch eine im Grundriß sternförmige Anordnung vorgesehen werden, wobei die Wirkräume ähnlich Fig. 1 in Rechteck- oder Quadratform oder als Sektoren eines Kreisquerschnittes angeordnet sein können, so daß jeweils ein Wirkraum an zwei benachbarte Wirkräume angrenzt.
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130011/0047 original 1NSPECTEo
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Claims (6)

  1. Dr. F. Zumstein sen. - Dr. E. Ässmann - Dr. R. Koenigsbe?^? 0404 Dipl.-Phys. R. Holzbauer - Dipl.-Ing. F. Klingseisen - Dr. F. Zumstein jun.
    PATENTANWÄLTE
    ZUGELASSENE VERTRETER BEIM EUROPAISCHEN PATENTAMT REPRESENTATIVES BEFORE THE EUROPEAN PATENT OFFICE
    PA-20077S 40/Li
    Erich Schultze Kommanditgesellschaft, Berlin 27
    PATENTANSPRÜCHE
    Versorgungs- und Schutzeinrichtung für Kälteanlagen, insbesondere Kompressionskälteanlagen, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Gehäuse bzw. einheitlichem Gerät (UA) wenigstens zwei Abteilungen (1,2,3,4) vorgesehen sind, die für wenigstens zwei der Betriebsvorgänge Ölabscheider Ölentgasen, Flüssxgkeitsabscheiden und Flüssigkeitssammeln ausgebildet sind.
  2. 2. Versorgungs- und Schutzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch, gekennzeichnet, daß für einen oder für mehrere der vier Betriebsvorgär.^e mehrere Abteilungen (1,2,3*4) in dem Gerät vorgesehen sind.
  3. 3· Versorgungs- und Schutzeinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei der Abteilungen (1,2,3,4), beispielsweise über eine die Abteilungen trennende Värmeaustauschflache, miteinander in tfirkverbindung stehen.
  4. 4. Versorgungs- und Schutzeinrichtung nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehr als zwei Abteilungen (1,2,3,4) diese so angeordnet sind, daß jeweils eine Abteilung an höchstens zwei benachbarte Abteilungen über einen größeren Flächenbereich angrenzt.
    13001
  5. 5. Versorgungs- und Schutzeinrichtung nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehr als zwei Abteilungen (1,2,3»^) diese so angeordnet sind, daß eine der Abteilungen an mehr als zwei der anderen Abteilungen über einen größeren Flächenbereich angrenzt.
  6. 6. Versorgungs- und Schutzeinrichtung nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Abteilungen konzentrisch zueinander angeorinet sind.
    ORIGINAL INSPECTED
    130011/0047
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