DE2951752C2

DE2951752C2 - Schalteinrichtung für eine Kälteanlage

Info

Publication number: DE2951752C2
Application number: DE2951752A
Authority: DE
Inventors: Donald Erwin Creve Coeur Mo. Friedman
Original assignee: Hussmann Refrigerator Co
Current assignee: Hussmann Corp
Priority date: 1978-04-03
Filing date: 1979-12-21
Publication date: 1986-07-17
Also published as: DE2951752A1; US4326387A

Description

Die Erfindung betrifft eine Schalteinrichtung für eine Kälteanlage mit mehreren parallel arbeitenden, den Kältemitteldampfdruck verändernden Aggregaten gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Nach dem Anspruch 3 des Hauptpatents führt die Durchströmungsrichtung der zu der Drosselarmatur parallelgeschalteten Rückschlagarmatur von den Pressostaien zu der Ansaugleitung der Verdichter. Dadurch wird bei kurzzeitigen Schwankungen des Kältemitteldampfdrucks in der Ansaugleitung ein häufiges Ein- und Ausschalten der Verdichteraggregate vermieden.

Wenn der Kältemitteldampf von den Verdichtern über eine Druckleitung einem Kondensator zugeführt wird, dem mehrere nacheinander ein- und ausschaltbare, die Kühlleistung bestimmende Kühlgebläse zugeordnet wird, werden bei schnellen Druckschwankungen in der Druckleitung die Motoren der Gebläse in kurzen Zeitabständen ein- und ausgeschaltet. Damit ist ein erheblicher unnötiger Energieaufwand verbunden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den Einfluß von häufigen schnellen Druckschwankungen auf den Betrieb der Gebläse fernzuhalten und das häufige

to Ein- und Ausschalten der Gebläsemotoren und den damit verbundenen Energieaufwand zu vermeiden.

Hierzu ist nach der Erfindung vorgesehen, daß die Durchströmungsrichtung der Rückschlagarmatur von der Kältemittel-Druckleitung zu den Pressostaten führt,

:s die die Kühlgebläse ein- bzw. ausschalten.

Mit dieser Durchströmungsrichtung der Rückschlagarmatur wird erreicht, daß die Kondensator-Kühlgebläse bei einer Erhöhung des Verdichter-Förderdrucks sofort eingeschaltet werden, die Drosselarmatur hält dann aber die Gebläse hinreichend lange in Betrieb, so daß bei kurzzeitigem Anstieg des Verdichter-Förderdrucks ein häufiges Ein- und Ausschalten der Motoren vermieden wird. Dies gilt auch für jeden kurzzeitigen Rückgang des Förderdrucks, so daß der Kondensator mit hohem Wirkungsgrad gekühlt wird. Wenn jedoch der Förderdruck langsam zurückgeht, z. B. bei Änderungen der Belastung als Folge von Witterungsänderungen oder dergL folgt der Druck in dem Speicherbehälter dieser Änderung genau nach, so daß nur die erforderliehe Kondensationsleistung bereitgestellt wird.

In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen des Gegenstandes des Hauptanspruchs gekennzeichnet.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand einer schematischen Zeichnung näher erläutert, die eine erfindungsgemäße Schalteinrichtung für eine Kälteanlage mit mehreren Verdichtern zeigt.

Zu der in der Zeichnung dargestellten zentralen Kälteanlage gehören zwei paraüslgeschaltete Verdichter ClOl und C102, von denen-jedet einen Ansaugstutzen 111 sowie einen Druckstutzen 112 aufweist, wobei die Druckstutzen mit einer gemeinsamen Druckleitung 113 verbunden sind, über die das heiße, verdichtete gasförmige Kältemittel einem Kondensator 114 zugeführt wird. Das Kältemittel wird durch den Kondensator 114 auf die Kondensationstemperatur und den Kondensationsdruck gebracht. Gemäß der Zeichnung ist der Kondensator durch eine Rohrleitung 115 mit einem Kältemittelsammler 116 verbunden, der einen Vorratsbehälter für das flüssige Kältemittel für den Betrieb der Kälteanlage bildet. Eine Druckausgleichsleitung 117 mit einem Rückschlagventil 118 verbindet den oberen Teil des Sammlers 116 mit dem oberen Teil des Kondensators 114. Der untere Teil des Sammlers 116 ist mit einer Flüssigkeitsabgabeleitung 119 verbunden, die das flüssige Kältemittel Abzweigleitungen 120 und 121 zuführt, welche mit den Verdampferrohrschlangen 122a bis 122c verbunden sind, die mehrere nicht dargestellte einzelne Kühleinrichtungen repräsentieren. Die Abzweigleitung 120 für jeden der Verdampfer 122a bis 122c ist an ein Magnetventil 123 angeschlossen. In der Zeichnung sind die sich an die Magnetventile anschließenden Abzweigleitungen 121 als unterbrochene Leitungen dargestellt, um anzudeuten, daß diese Leitungen zwischen dem Maschinenraum und den einzelnen gekühlten Einrichtungen eine unbestimmte Länge haben. In jede der Leitungen 121 ist ein Entspannungsventil 124 eingeschaltet, das während des Kühlvorgangs auf bekannte Weise da-

zu dient, die Zufuhr des Kältemittels zu den Verdampferrohrschlangen 122a bis 122c zu dosieren. Die Auslässe der Verdampfer sind durch Ansaugleitungen 125, die ebenfalls als unterbrochene Leitungen dargestellt sind, um ihre unbestimmte Länge zu bezeichnen, mit Dreiwegeventilen 126 verbunden, weiche unter normalen Kühlbedingungen über die Ansaugleitungen 127 Verbindungen zu einer gemeinsamen Hauptansaugleitung 128 herstellen, die durch Verdichteransaugleitungen 128a mit den Ansaugstutzen 111 der Verdichter ClOl und C102 verbunden ist, so daß das dampfförmige Kältemittel von den Verdampfern aus zu den Verdichtern zurückströmen kann, wodurch der Kreisprozeß zum Erzeugen von Kälte geschlossen wird. Gemäß der Zeichnung sind Verdampferdruckregelventile 129 in die Ansaugleitungen 127 eingeschaltet, um darzustellen, daß der Ansaugdruck bei den verschiedenen Verdampferrohrschlangen 122a bis J 22c so eingestellt werden kann, daß sich die verschiedenen Kühleinrichtungen mit unterschiedlichen Temperaturen im Bereich der Ansaugdrücke betreiben lassen, weiche durch die Verdichter ClOl und C102 aufrechterhalten werden.

Bei Kälteanlagen der hier vorliegenden Art ist es gewöhnlich erforderlich, ein kurzes, jedoch vollständiges Abtauen aller Verdampfer periodisch zu bewirken, um den auf den Verdampferrohrschlangen 122a bis 122c angesammelten Reif zu beseitigen. Hierzu ist gemäß der Zeichnung eine Hauptabtauleitung 130 vorhanden, die dazu dient, das gasförmige Kältemittel nach Bedarf den Verdampferrohrschlangen zuzuführen. Die Leitung 130 ist durch Zweigleitungen 131 mit den Dreiwegeventilen 126 verbunden. In der Zeichnung befindet sich das Dreiwegeventil für den Verdampfer 122c in seiner Abtaustellung. An ihrem anderen Ende ist die Abtauleitung 130 an den oberen Teil des Aufnehmers 116 angeschlossen, wie es bei 132 dargestellt ist, so daß zum Abtauen dem Aufnehmer entnommenes gesättigtes Gas verwendet wird, dessen Druck im wesentlichen dem Förderdruck der Verdichter entspricht Bei jedem Entspannungsventil 124 ist ein Umgehungs-Rückschlagventil 133 in eine Umgehungsleitung 134 eingeschaltet, die den Einlaß der betreffenden Verdampferrohrschlange mit der Leitung 119 für das flüssige Kältemittel verbindet, so daß das betreffende Entspannungsventil 124 kurzgeschlossen werden kann. Das flüssige Kältemittel, das beim Abtauen eines Verdampfers anfallt, wird über die Umgehungsleitung 134 und das Rückschlagventil 133 direkt zu der Leitung 119 zurückgeleitet. In die Leitung 119 ist ein Druckminderventil 135 vor den Abzweigleitungen 120 eingeschaltet, das zwischen der Sammlerseite der Leitung 119 und der Verdampferseite einen Druckabfall im Bereich von etwa 1 bis 2,75 bar bewirkt.

Der Kondensator 114 wird mit Hilfe mehrerer einzelner Gebläse 161,162,163 und 164 mit Luft gekühlt. Die Gebläse lassen sich -:iach Bedarf in und außer Betrieb setzen, um jeweils einen Quadranten des Kondensators auf die gewünschte Temperatur zu bringen. Auf diese Weise läßt sich die Kondensationskapazität so regeln, daß der Förderdruck der Verdichter innerhalb eines vorbestimmten optimalen Druckbereichs von etwa 12 bis 12,75 kg/cm² gehalten wird. Der Förderdruck der Verdichter variiert in Abhängigkeit von den klimatischen Bedingungen und der Belastung der Kühlanlage in weiten Grenzen. Dabei ist einerseits erwünscht, daß z.B. ein Mindestförderdruck von etwa 12 kg/cm² aufrechterhalten wird, damit in der Kühlvorrichtung ein ausreichender KältemittcMruck herrscht und daß andererseits die Kondensator-Kühlgebläse 161 bis 164 nach Bedarf betrieben werden, um z. B. während des Sommerbetriebs zu verhindern, daß der Förderdruck einen Höchstwet t von etwa 15,5 kg/cm² überschreitet.

Hierzu dienen Pressostate 165 mit mehreren Schalterkontakten 166, die die Motoren der Kondensator-Kühlgebläse 161 bis 164 in Abhängigkeit vom Förderdruck der Verdichter stufenweise nacheinander ein- bzw. ausschalten. Zwischen der Kältemittel-Druckleitung 113 und den Pressostaten 165 ist eine Drosselarmatur 141 angeordnet, die dazu dient, den auf der Hochdruckseite herrschenden Druck zu regeln, der auf die Schalter der Pressostate wirkt, um eine elektrische Steuerung des Betriebs der Kondensator-Kühlgebläse 161 bis 164 zu bewirken. Die Drosselarmatur 141 und die Pressostate 165 können zweckmäßig in einem gemeinsamen Gehäuse 167 untergebracht seia Hierbei ist die Drosselarmatur 141 oberhalb der Druckleitung 113 angeordnet, um zu verhindern, daß sie Öl aufnimmt. Zu ihr gehört eine Rückschlagarmatur 154, deren Eintrittsseite durch eine ungedrosselte Rohrleitung 144 mit der Druckleitung 113 verbunden ist. wähl cad ihre Austrittsseite über eine weitere ungedrosselte Rohrleitung 147 an die Schalter der Pressostate 165 angeschlossen ist, so daß ein im wesentlichen ungedrosseltes Ströme.! des Kältemittels von der Kältemittel-Druckleitung 113 aus über das Rückschlagventil 154 zu den Pressostaten 165 möglich ist, damit bei jeder Zunahme des Förderdrucks der Verdichter ClOl und C102 sofort ein Druckausgleich erfolgt Die Druckstufen der Pressostate 165 sind so vorprogrammiert, daß sie nacheinander die Kontakte 166 für die verschiedenen Kondensator-Kühlgebläse schließen, wenn sich der Druck um bestimmte Beträge erhöht, wie es im folgenden angegeben ist

Gebläse

Einschaltdruck
kg/em²

161	12.25
162	1239
163	12,53
164	12,67

Jedesmal dann, wenn sich der Förderdruck am etwa 0,14 kg/cm² erhöht, wird somit ein weiteres Kondensator-Kühlgebläse in Betrieb gesetzt, um die Kondensationsleistung sofort zu steigern, damit der Förderdruck innerhalb des Bereichs von 12,25 bis 12,95 kg/cm² gehalten wird.

Da der Förderdruck relativ schnellen Schwankungen unterworfen ist, die auf Veränderungen in den Kühleinrichtungen und der Umgebungsbedingungen sowie darauf zurückzuführen ist, daß sich die Leistung des Kondensators beim Ein- und Ausschalten der verschiedenen Gebläse 161 bis 164 entsprechend verändert, werden die Motoren der Kondeusstor-Gebläse in kurzen Zeitabssänden ein- und ausgeschaltet. Es ist aber erwünscht, den Betrieb der Gebläse zu stabilisieren, ein kurzzeitiges Ein- und Ausschalten zu vermeiden und die Leistung des Kondensators bei vorübergehenden Erhöhungen und Senkungen des Förderdrucks der Verdichter aufrechtzuerhalten, wenn bei einem Verdampfer ein Abtauvorgang eingeleitet wird.

Hierzu dient eine Drosselarmatur in Form eines Kapillarrohrs 142 und ei.1 Speicherbehälter 143 zum Verringern des Strömens von unter Druck stehendem Dampf von den Pressostaten 165 zurück zu der Förderleitung 113, wenn es erforderlich ist, einen Druckaus-

gleich während kurzzeitiger Rückgänge des Förderdrucks zu verzögern. Zu dem Speicherbehälter 143 gehört ein oberer Anschluß 170, der in offener Strömungsverbindung mit der Leitung 147 steht, so daß sich der Druck in dem Speicherbehälter mit dem Verdichter- ■> Förderdruck ausgleicht, der über das Rückschlagventil 154 und die Leitung 147 unmittelbar auf die Pressostaten 165 wirkt; allerdings wird ein solcher Druckausgleich in dem Speicherbehälter je nach der Größe dieses Behälters und den Abmessungen der zugehörigen Einrichtungen verzögert; beispielsweise können der Auslaß des Ventils 154 und die Pressostate 165 beide unmittelbar mit dem oberen Teil des Speicherbehälters 143 verbunden sein. Der Boden des Speicherbehälters ist mit einer unteren Austrittsleitung 153 versehen, die zu ei- is nem Filter 145 führt, an das das Kapillarrohr 142 angeschlossen ist. welches längs einer kurzen Strecke nach oben verläuft und dann schraubenlinienförmig um den oberen Teil des Speicherbehäiters herumgelegt ist. so daß seine Windungen 142a unter der Wirkung der Schwerkraft durchströmt werden können. Das untere Ende des Kapillarrohrs 142 ist an die zu der Druckleitung 113 führende Leitung 144 angeschlossen. Somit sprechen die Pressostate 165 unmittelbar auf jede Erhöhung des Verdichter-Förderdrucks an. der sich über die Rückschlagarmatur 154 und die Leitung 147 auswirkt, damit die Kondensator-Kühlgebläse 161 bis 164 nacheinander betätigt werden, während die Drosselarmatur mit dem Kapillarrohr 142 von vorbestimmter Länge und lichter Weite sowie der Speicherbehälter 143 von vor- jo bestimmtem Fassungsvermögen so bemessen sind, daß eine optimaie zeitliche Verzögerung beim Abblasen des Druckmittels von den Pressostaten 165 zurück zu der Druckleitung 113 erreicht wird.

Die Drosselarmatur 141 und die Pressostaten 165 können in einem gemeinsamen Gehäuse 167 untergebracht und oberhalb der Druckleitung 113 angeordnet sein (mit Ausnahme des kurzen senkrecht verlaufenden Teils des Kapillarrohres 142). damit ein Zurückhalten von öl vermieden wird, und damit sämtliches öl, das auf der Hochdruckseite der Anlage in der Strömungsrichtung hinter einem auf bekannte Weise ausgebildeten Ölabscheider 171 vorhanden ist, der Kälteanlage erneut zugeführt wird. In die Leitungen 144 und 147 sind normalerweise offene Ventile 150 und 151 eingeschaltet.

Da die Drosselarmatur 141 in vielen Fällen einer Umgebungstemperatur ausgesetzt ist, die niedriger ist als die Kondensationstemperatur und daher eine Kondensation in dem Speicherbehälter 143 stattfindet, ist eine Heizeinrichtung in Gestalt eines elektrischen Heizelemems 172 oder dergl. in dem Gehäuse 167 oder in der Nähe des Speicherbehälters 143 angeordnet. Dabei kann man die Einschaltzeit des Heizelements 172 durch nicht dargestellte thermostatische oder sonstige Regler steuern, um den Energieverbrauch zu verringern.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schalteinrichtung für eine Kälteanlage mit mehreren parallel arbeitenden, den Kältemitteldampfdruck verändernden Aggregaten, die durch Pressostate, welcher über eine ein Kapillarrohr aufweisende Drosselarmatur mit der Leitung für den Kältemitteldampf verbunden sind, in einer vorbestimmten Reihenfolge durch den Druck des Kältemitteldajnpfs ein- und ausschaltbar sind, um einen vorbestimmten Kältemitteldampfdruck in der Leitung aufrechtzuerhalten, wobei zwischen den Pressostaten und der Leitung für den Kältemitteldampf parallel zu der Drosselarmatur eine nur einen geringen Strömungswiderstand aufweisende Rückschlagarmatur geschaltet ist, die in ihrer Durchströmungsrichtung die Verzögerung der Drosselarmatur aufhebt, nach Patent (Anmeldung P 29 13 167.7), wobei der Kältemttteldampf über eine Druckleitung einem Kondensator zugeführt wird, dem mehrere nacheinander ein- und ausschaltbare, die Kühlleistung bestimmende Kühlgebläse zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchströmungsrichtung der Rückschlagarmatur (154) von der Kältemittel-Druckleitung (113) zu den Pressostaten (165) führt, die die Kühlgebläse eic-bzw. ausschalten.

2. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Eintrittsende des Kapillarrohres (142) ein Filter (145) vorgeschaltet ist.

3. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselarmatur (141) einen Speicherbehälter (14?* umfaßt, der in Reihe mit dem Kapillarrohr (142) geschaltet ist

4. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Kapillarrohr (142) um den Speicherbehäher (143) schraubenlinienförmig mit Gefälle in seiner Durchströmungsrichtung herumgelegt ist.

5. Schaltvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Kapillarrohr (142) zwischen einem unteren Anschluß des Speicherbehälters (143) und der Kältemittel-Druckleitung (113) geschaltet ist und die zu den Pressostaten (165) führende Kältemittel-Druckleitung (113) hinter der Rückschlagarmatur (154) an den oberen Teil des Speicherbehälter (143) angeschlossen ist.

6. Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß dem Speicherbehälter (143) eine Heizeinrichtung (172) benachbart ist.