DE3224385A1 - Lossless oil return for flooded evaporator - Google Patents

Lossless oil return for flooded evaporator

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DE3224385A1
DE3224385A1 DE19823224385 DE3224385A DE3224385A1 DE 3224385 A1 DE3224385 A1 DE 3224385A1 DE 19823224385 DE19823224385 DE 19823224385 DE 3224385 A DE3224385 A DE 3224385A DE 3224385 A1 DE3224385 A1 DE 3224385A1
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Jürgen Prof. 6300 Gießen Lettner
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    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B31/00Compressor arrangements
    • F25B31/002Lubrication
    • F25B31/004Lubrication oil recirculating arrangements

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Abstract

The invention makes it possible to operate the evaporator in a flooded condition in combination with a level controller in any refrigeration system with oil-lubricated compressor and oil-soluble refrigerant, and periodically to perform the indispensable oil return without loss. For the purpose of oil return, the evaporator is taken out of operation by shutting off the refrigerant feed. The compressor continues to run and sucks refrigerant vapour from the evaporator until the refrigerant filling of the evaporator has been evaporated. At the end of the process of sucking empty, the compressor is switched off by a pressure regulator. The refrigerator oil displaced during normal operation into the evaporator collects during the process of sucking dry in the lowest place of the evaporator as pure oil or as an oil-refrigerant mixture and after the end of the process of sucking dry is fed back from there via a valve with a natural gradient to the oil sump of the compressor or to the oil collector. Since the evaporation of the refrigerant filling during the process of sucking dry occurs with entirely normal cold production in the evaporator, this kind of oil return takes place losslessly.

Description

Prof. Jürgen Lettner */
Kropbacher Weg 41
6300 Gießen
Prof. Jürgen Lettner * /
Kropbacher Weg 41
6300 casting

An dasTo the

Deutsche PatentamtGerman Patent Office

Zweibrückenstraße 12Zweibrückenstrasse 12

8000 München8000 Munich

Betr.; Patentanmeldung Re .; Patent application

Anmelder; Prof. Jürgen Lettner, Kropbacher Weg 41, 6300 Gießen Applicant; Prof. Jürgen Lettner, Kropbacher Weg 41, 6300 Giessen

Verlustlose ölrückführung bei überflutetem VerdampferLossless oil return when the evaporator is flooded

Die Erfindung betrifft die verlustlose Rückführung des in den
überfluteten Verdampfer verlagerten Kältemaschinenöles zum ölsumpf des Kompressors oder zum ölsammler.
The invention relates to the lossless return of the in the
Flooded evaporator relocated refrigerating machine oil to the oil sump of the compressor or to the oil collector.

Bei ölgeschmierten Kältekompressoren ist es trotz nachgeschalteten ölabscheidern nicht zu verhindern, das ständig etwas öl
aus dem Kompressor in den Verdampfer verlagert wird. Dieses öl muß unbedingt von dort durch besondere Maßnahmen kontinuierlich oder periodisch zum ölsumpf des Kompressors oder zum ölsammler zurückgeführt werden, da sonst der Kompressor durch die ölverlagerung unter ölmangel leiden und mechanischen Schaden nehmen würde. In der Kältetechnik wird sehr oft der Trockenverdampfer bzw. Zwangsdurchlaufverdampfer eingesetzt, bei dem das im Thermostatischen Expansionsventil (TEV) gedrosselte Kältemittel
In the case of oil-lubricated refrigeration compressors, despite the downstream oil separators, it is impossible to prevent the constant flow of oil
from the compressor to the evaporator. This oil must be returned from there by special measures continuously or periodically to the oil sump of the compressor or to the oil collector, otherwise the compressor would suffer from a lack of oil due to the shifting of oil and would suffer mechanical damage. In refrigeration technology, the dry evaporator or forced flow evaporator is very often used, in which the refrigerant is throttled in the thermostatic expansion valve (TEV)

überwiegend flüssig in den Verdampfer eintritt und nach einmaligem Durchlauf am Ende als überhitzter Dampf austritt.predominantly liquid enters the evaporator and after one time Run-through at the end as superheated steam escapes.

Durch entsprechende Kältemittelführung im Verdampfer wird erreicht, daß das in den Verdampfer verlagerte öl zum Verdampferausgang gelangt und bei richtiger Verlegung der Saugleitung in dieser kontinuierlich zum ölsumpf des Kompressors zurückgeführt wird. Die Überhitzung des Kältemitteldampfes am Ende des Verdampfers ist als Regelgröße des TEV unumgänglich und kann bis zu 120C betragen. Daraus ergibt sich der Nachteil, daß der Verdampfer wegen seines Regelkreises mit einer verhältnismäßig großen Temperaturdifferenz (At ) betrieben werden muß und daß diese Temperaturdifferenz (t ) weitgehend erhalten bleibt, auch wenn im Teillastbetrieb die Kälteleistung gegen 0 geht. Beim überfluteten Verdampfer mit Einspeisung des Kältemittels über einen Niveau-Regler wird der Nachteil der zu großen Temperaturdifferenz (At ) vermieden, denn bei dieser Betriebsart stellt sich in Abhängigkeit von den augenblicklichen Betriebsbedingungen immer die kleinst-mögliche Temperaturdifferenz (At ) ein. Wenn im Teillastbetrieb die Kälteleistung gegen 0 geht, dann geht auch die Temperaturdifferenz (At ) gegen 0. Diesem Verdampferbetrieb haftet jedoch nach dem Stand der Technik der erhebliche Mangel an, daß das in den Verdampfer verlagerte öl nicht ohne Verluste zum Kompressor zurückgeführt werden kann, da es im Verdampfer vom flüssigen Kältemittel gelöst ist oder/und als ungelöstes öl auf dem flüssigen Kältemittel schwimmt. Um das öl aus dem Verdampfer zum Kompressor zurückführen zu können, wird aus dem Bereich des Verdampfers mit der größten ölanreicherung ständig ein Teilstrom an flüssigem Kältemittel (bis zu 10% des Kältemitteldurchsatzes) mit öl abgezweigt. Aus diesem Teilstrom wird das Kältemittel durch spezielle Wärmezufuhr ausgedampft, das übrig bleibende öl wird zum Kompressor zurückgeführt. Da der abgezweigte Teilstrom nicht an der Kälteerzeugung beteiligt ist, stellt er einen reinen Verlust dar: Die Vorteile des überfluteten Verdampferbetriebes werden in diesem Falle mit einer Minderung der Kälteleistung um bis zu 10% erkauft.Appropriate refrigerant conduction in the evaporator ensures that the oil displaced into the evaporator reaches the evaporator outlet and, if the suction line is laid correctly, is continuously returned to the oil sump of the compressor. The overheating of the refrigerant vapor at the end of the evaporator is unavoidable as a control variable of the TEV and can be up to 12 ° C. This results in the disadvantage that the evaporator has to be operated with a relatively large temperature difference (At) because of its control loop and that this temperature difference (t) is largely retained, even if the cooling capacity approaches 0 in partial load operation. In the case of a flooded evaporator with refrigerant feed via a level controller, the disadvantage of the excessive temperature difference (At) is avoided, because in this operating mode the smallest possible temperature difference (At) is always set depending on the current operating conditions. If the cooling capacity approaches 0 in partial load operation, then the temperature difference (At) also approaches 0. However, according to the state of the art, this evaporator operation is subject to the considerable deficiency that the oil shifted into the evaporator cannot be returned to the compressor without losses. because it is dissolved from the liquid refrigerant in the evaporator and / or as undissolved oil floats on the liquid refrigerant. In order to be able to return the oil from the evaporator to the compressor, a partial flow of liquid refrigerant (up to 10% of the refrigerant throughput) with oil is constantly diverted from the area of the evaporator with the greatest oil enrichment. The refrigerant is evaporated from this partial flow by means of a special heat supply, and the remaining oil is returned to the compressor. Since the branched off partial flow is not involved in the generation of cold, it represents a pure loss: In this case, the advantages of flooded evaporator operation are bought with a reduction in cooling capacity of up to 10%.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, den äußerst vorteilhaften Betrieb des überfluteten Verdampfers mit einer verlust-The invention is based on the object, the extremely advantageous Operation of the flooded evaporator with a loss

losen ölrückführung zu ermöglichen.allow loose oil return.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß folgendermaßen gelöst: Der Verdampfer wird mit Hilfe eines Niveau-Reglers überflutet betrieben und zum Zweck der ölrückführung durch Sperren der Kältemitteleinspeisung außer Betrieb genommen. Der Kompressor läuft weiter und saugt solange Kältemitteldampf aus dem Verdampfer ab, bis die ganze Kältemittelfüllung des Verdampfers verdampft ist. Am Ende dieses Leersaugevorganges sinkt der Druck im Verdampfer stark ab und der Kompressor wird pressostatisch ausgeschaltet. Das während des normalen Betriebes in den Verdampfer verlagerte Kältemaschinenöl sammelt sich während des Leersaugevorganges an der tiefsten Stelle des Verdampfers als reines öl oder als Öl-Kältemittel-Gemisch und wird vo" dort nach Beendigung des Leersauge-Vorganges über ein Ventil mit natürlichem Gefälle zum ölsumpf des Kompressors oder zum ölsammler zurückgeführt. Da die Verdampfung der Kältemittelfüllung während des Leersaugevorganges mit einer ganz normalen bzw. nutzbringenden kälteerzeugung im Verdampfer verbunden ist, erfolgt diese Art der ölrückführung verlustlos.According to the invention, this object is achieved as follows: The evaporator is operated with the aid of a level regulator flooded and for the purpose of oil return by blocking the refrigerant feed decommissioned. The compressor continues to run and sucks refrigerant vapor from the evaporator until the entire refrigerant charge of the evaporator has evaporated. At the end of this evacuation process, the pressure in the evaporator drops sharply and the compressor is switched off pressostatically. The refrigeration machine oil shifted into the evaporator during normal operation During the evacuation process, it collects at the lowest point of the evaporator as pure oil or as an oil-refrigerant mixture and becomes vo "there after the end of the vacuum process returned via a valve with a natural gradient to the oil sump of the compressor or to the oil collector. Because the evaporation the refrigerant charge during the evacuation process with a completely normal or beneficial refrigeration in the Is connected to the evaporator, this type of oil return takes place lossless.

Die mit der Erfindung erziehlten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß in jeder Kälteanlage mit ölgeschmiertem Kompressor und öllöslichem Kältemittel der Verdampfer in der Kombination mit einem Niveau-Regler überflutet betrieben werden und die unerläßliche ölrückführung ohne Verluste periodisch durchgeführt werden kann. Da der überflutet betriebene Verdampfer gegenüber dem Trockenverdampfer nur Vorteile bietet, ist diese Erfindung von besonderer energiewirtschaftlicher Bedeutung.The advantages achieved with the invention are in particular that in every refrigeration system with an oil-lubricated compressor and oil-soluble refrigerant the evaporator is operated in combination with a flooded level regulator and the indispensable oil return can be carried out periodically without losses. As opposed to the flooded operated evaporator the dry evaporator only offers advantages, this invention is of particular importance in terms of energy management.

Claims (1)

Patentan SprüchePatent to sayings Verlustlose ölrückführung bei überflutetem Verdampfer,Lossless oil return when the evaporator is flooded, dadurch .gekennzeichnet, daß nach Sperren der Kältemitteleinspeisung und dampfförmigem Leersaugen des Verdampfers durch den Kompressor das an der tiefsten Stelle im Verdampfer gesammelte öl bzw. öl-Kältemittel-Gemisch über ein Ventil zum ölsumpf des Kompressors oder zum ölsammler zurückgeführt wird.characterized in that after blocking the refrigerant feed and evacuating the evaporator in vapor form by the compressor that collected at the lowest point in the evaporator oil or oil-refrigerant mixture via a valve to the oil sump of the Compressor or to the oil collector. 2. Verlustlose ölrückführung bei überflutetem Verdampfer nach Anspruch 1,2. Lossless oil return after flooded evaporator Claim 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdampfer mehrere tiefste Stellen hat und die ölrückführung von allen tiefsten Stellen über eine Sammelleitung und ein gemeinsames Ventil erfolgt oder über mehrere Einzelventile.characterized in that the evaporator has several deepest points and the oil is returned from all the deepest points via a collecting line and a common valve or via several Single valves. 3. Verlustlose ölrückführung bei überflutetem Verdampfer nach Anspruch 1 und 2,3. Lossless oil return after flooded evaporator Claims 1 and 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in Anspruch 1 und 2 genannten Ventile bei Normalbetrieb des Verdampfers geschlossen sind und nur für die ölrückführung geöffnet werden.characterized in that the valves mentioned in claims 1 and 2 are closed during normal operation of the evaporator and are only opened for the oil return. 4. Verlustlose ölrückführung bei überflutetem Verdampfer nach Anspruch 1 bis 3,4. Lossless oil return after flooded evaporator Claims 1 to 3, dadurch gekennzeichnet, daß die ölrückführung dann erfolgt, wenn im Rahmen der Kälteleistungs-Regelung der Verdampfer durch Sperren der Kältemitteleinspeisung außer Betrieb genommen und durch den Kompressor dampfförmig leergesaugt ist.characterized in that the oil return takes place when the evaporator is locked in the context of the refrigeration capacity control the refrigerant supply has been taken out of operation and evacuated in vapor form by the compressor. 5. Verlustlose ölrückführung bei überflutetem Verdampfer nach Anspruch 1 bis 4,5. Lossless oil return after flooded evaporator Claims 1 to 4, — £ — "- £ - " dadurch gekennzeichnet, daß bei längerem Betrieb oder bei Dauerbetrieb des Verdampfers die ölrückführung spätestens dann erfolgen muß, wenn die maximal zulässige ölmenge vom Kompressor in den Verdampfer verlagert ist. Zu diesem Zweck wird der Verdampfer kurzzeitig durch Sperren der Kältemitteleinspeisung außer Betrieb genommen und durch den Kompressor dampfförmig leergesaugt.characterized in that during prolonged operation or in continuous operation of the evaporator, the oil return will then take place at the latest must if the maximum permissible amount of oil has been shifted from the compressor to the evaporator. For this purpose the vaporizer is used temporarily shut down by blocking the refrigerant feed and sucked empty in vapor form by the compressor. 6. Verlustlose ölrückführung bei überflutetem Verdampfer nach Anspruch 1 bis 5,6. Lossless oil return after flooded evaporator Claims 1 to 5, dadurch gekennzeichnet, daß durch entsprechende Verriegelung der Verdampfer erst dann wieder in Betrieb genommen werden kann, wenn die ölrückführung beendet ist.characterized in that the evaporator can only be put back into operation by appropriate locking when the oil return has ended. 7. Verlustlose ölrückführung bei überflutetem Verdampfer nach Anspruch 1 bis 6,7. Lossless oil return after flooded evaporator Claims 1 to 6, dadurch gekennzeichnet, daß die ölrückführung in Handschaltung oder in automatischer Schaltung durchgeführt wird.characterized in that the oil return is manual or in automatic switching. 8. Verlustlose ölrückführung bei überflutetem Verdampfer nach Anspruch 1 bis 7,8. Lossless oil return after flooded evaporator Claims 1 to 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdampfer mit stehender Kältemittelfüllung und natürlichem Dampfblasenauftrieb, mit Naturumlauf des Kältemittels oder mit Zwangsumlauf des Kältemittels betrieben wird.characterized in that the evaporator with standing refrigerant charge and natural vapor bubble buoyancy, with natural circulation of the refrigerant or with forced circulation of the refrigerant. 9. Verlustlose ölrückführung bei überflutetem Verdampfer nach Anspruch 1 bis 8,9. Lossless oil return after flooded evaporator Claims 1 to 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdampfer mit Rücksicht auf den Leersaugevorgang ein möglichst geringes Volumen auf der Kältemittelseite aufweist.characterized in that the evaporator has the smallest possible volume on the refrigerant side with regard to the evacuation process having. 0O. Verlustlose ölrückführung bei überflutetem Verdampfer nach Anspruch 1 bis 9,0O. Lossless oil return after flooded evaporator Claims 1 to 9, dadurch gekennzeichnet, daß die ölrückführung in der gleichen Art erfolgt, wenn mehrere Verdampfer und/oder mehrere Kompressoren zu der Kälteanlage gehören.characterized in that the oil return in the same Type occurs when several evaporators and / or several compressors belong to the refrigeration system. 11. Verlustlose ölrückführung bei überflutetem Verdampfer nach Anspruch 1 bis 10,11. Lossless oil return after flooded evaporator Claims 1 to 10, dadurch gekennzeichnet, daß der (die) Verdampfer nicht in einer Kälteanlage sondern in einer anderen Anlage - z.B. einer Wärmepumpe - eingesetzt ist (sind) und das Arbeitsmedium in dieser Anlage ggf. nicht Kältemittel heißt sondern eine andere Bezeichnung führt.characterized in that the evaporator (s) are not in a refrigeration system but in another system - e.g. a heat pump - is (are) used and the working medium in this system may not be called refrigerant but a different name leads.
DE19823224385 1982-06-30 1982-06-30 Lossless oil return for flooded evaporator Withdrawn DE3224385A1 (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2589561A1 (en) * 1985-11-05 1987-05-07 Froilabo METHOD OF PROTECTING A REFRIGERATING FACILITY AGAINST THE DEPOSITS OF ADDITIVES IN THE CIRCUIT OF THE HEAT PUMP FLUID, AND CENTRAL USING SUCH A METHOD
DE4019060A1 (en) * 1989-08-18 1991-02-21 Carrier Corp METHOD AND DEVICE FOR PREVENTING A COMPRESSOR FAILURE DUE TO LUBRICANT LOSS

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DE4019060A1 (en) * 1989-08-18 1991-02-21 Carrier Corp METHOD AND DEVICE FOR PREVENTING A COMPRESSOR FAILURE DUE TO LUBRICANT LOSS

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