DE3240323A1 - Kuehlsystem bzw. kuehleinrichtung mit behaelterbypassleitung bzw. umgehungsleitung - Google Patents
Kuehlsystem bzw. kuehleinrichtung mit behaelterbypassleitung bzw. umgehungsleitungInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Küh!system
bzw. eine Kühleinrichtung mit geschlossenem Kreislauf, welche sich eines entfernt liegenden Kondensators
bedient und eine Ausbildung erfährt, um die Wirksamkeit bzw. den Wirkungsgrad des Systems zu
verbessern und den Kraftverbrauch herabzusetzen.
Bei der Basiskonstruktions und der Arbeit eines Kühlsystems bzw. einer Kühleinrichtung mit geschlossenem
Kreislauf wird ein gasförmiges Kühlmittel, beispielsweise Freon, auf eine hohe Temperatur und einen hohen
Druck komprimiert bzw. zusammengepreßt. Das komprimierte Gas wird durch einen Kondensator geleitet, wo es in
eine flüssige Phase kondensiert wird. Der Druck in dem Kondensator wird hinreichend hoch aufrechterhalten,
daß die Kondensationstemperatur höher als die Temperatur der umgebenden Luft ist. Das flüssige
Kühlmittel kann zeitweilig in einem Sammelbehälter gespeichert werden, bevor es durch eine Meßvorrichlung
bzw. eine Zuteilvorrichtung zur Verringerung des
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Druckes des flüssigen Kühlmittels zu einem Verdampfer geleitet wird, der in dem Schaustellbehälter angeordnet
ist. Wenn die Flüssigkeit durch den Verdampfer geht, entzieht sie Hitze dem Schaustellbehälter und macht
eine Änderung des Aggregatzustandes in den gasförmigen
Zustand durch. Dieses gasförmige Kühlmittel niedrigen Druckes wird der Zugabeseite des Kompressors zug'eleitet,
wo es erhitzt bzw. erwärmt und auf einen hohen Druck komprimiert wird.
Herkömmlich wurde der Kondensator mit einem voroeplanten
Temperaturspiegel bzw. einer solchen Höhe betrieben. Die geplante
Temperatur für den Kondensator wurde im allgemeinen als Funktion der höchsten Umgebungstemperatur während
einer normalen Periode der wärmsten Jahreszeit in einem besonderen Bereich bzw. Zone bestimmt. Der
Kondensator wurde betätigt, um so das gasförmige Kühlmittel bei einer Temperatur von zum wenigsten
1o°F (-270C) über der geplanten Temperatur zu kondensieren.
Wenn demzufolge die geplante Temperatur 9o°F (220C) betrug , dann war die Kondensatortemperatur
auf 1oo°F (370C) festgelegt.
In der Erkenntnis, daß die geplante bzw. eingeplante Temperatur mit Wahrscheinlichkeit nur wenige
Tage im Jahr und dann nur tagsüber und nicht des Nachts gegeben ist, wurde das Kühlsystem so geändert,
daß die Kondensatortemperatur im Verlauf der Umgebungstemperatur folgend stets wenigstens 1o°F (60C) oberhalb
der Umgebungstemperatur lag. Das Ändern der Kondensatortemperatur, um den Umgebungsbedingungen
zu folgen, ergibt eine erhöhte Kompressorkapazität. Die Daumenregel ist, daß jedes Sinken der Kondensatortemperatur
um 1o°F (60C) die Kompressorkapazität
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um ungefähr 6% erhöht. Wenn daher die Kompressortemperatur
um 1oo°F auf 75°F (37°C auf 22°C) fällt, vergrößert sich die Kapazität des Kompressors um
ungefähr 15%. Gleichzeitig wird der Verbrauch des Kompressors verringert bzw. herabgesetzt und wird
der Wirkungsgrad bzw. die Wirksamkeit erhöht, bei wobei der BTU/Watt des Kompressors stciat.
Die Kombinationswirkung besteht darin, daß die Kompressorkapazität erhöht wird und der Kraftverbrauch
verringert wird, eine konstante Kühlbelastung vorausgesetzt. Wenn die Kondensatortemperatur von
1oo°F (37°C) auf 75°F (22°C) beispielsweise fällt,
dann wird der Verbrauch um fast 2o% herabgesetzt, vorausgesetzt eine' konstante Kühlbelastung.
Während der Arbeitens des Kühlsystems ist es notwendig, den Druck in dem Sammelbehälter zu regeln,
um ein richtiges Arbeiten der Verdampfer zu erreichen.
Eine solche Regelung wurde typisch durch Abstellen des heißen gasförmigen Kühlmittels von der
Gasabgabeleitung des Kompressors unmittelbar in den Sammelbehälter vorgenommen, wann auch immer der relative
Druck des Behälters mehr abfällt als ein vorgewählter Druckunterschied von dem Druck in der Gasabgabeleitung.
Hierzu ist in der Leitung zwischen der Gasausgabeleitung und dem Sammelbehälter ein Absperrventil bzw.
Rückschlagventil vorgesehen, welches darauf eingestellt ist, um auf einenDruckunterschied von der
Größenordnung von 2o oder 3o psi anzusprechen. Wann auch immer der Druck in dem Sammelbehälter um mehr
als 2o oder 3o psi im Vergleich zu dem Druck in der Gasabgabeleitung fällt, öffnet das Absperrventil
und läßt es zu, daß heißes Gas von der Gasabgabeleitung unmittelbar in den Sammelbehälter fließt.
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— JSr-
Da das gasförmige Kühlmittel in der Gasableitung sich typisch in einer Temneraturhöhe von ungefähr 2oo°F
(930C) befindet, wirkt ein solches Gas als
eine bedeutsame Wärmequelle für den Behälter, was ein im allgemeinen unerwünschter. Zustand ist.
Während des Kühlzyklus nimmt das Kühlmittel
einen wesentlichen Betrag an Hitze während der Verdampfung spha se auf, welche Hitze dann durch den
Kondensator als nutzloses Nebenprodukt des Kühlzyklus sich zerstreut. Eine Technik zum Ziehen von Vorteil
aus der Hitze, die durch das heiße gasförmige Kühlmittel zerstreut wird, ist die Verwendung
einer Wärmerückgewinnwindung, wie es in der US-Patentschrift 4,123,914 vom 7. November 19 78,
von Arthur Perez und Edward Baumann gezeigt ist, welches Patent auf die Erwerberin der vorliegenden Erfindung
übertragen ist. Die Offenbarung von Perez et al. in vorgenannter Patentschrift ist in dieser Beschreibung
durch entsprechende Bezugnahmen aufgenommen. Eine solche Wärmerückgewinnwindung läßt das
Ausziehen bzw. die Entnahme von Hitze bzw. Wärme aus dem gasförmigen Kühlmittel zu, welches aus dem
Kompressor tritt, bevor es in den entfernt angeordneten Kondensator tritt. Die so genommene Wärme kann.dann
zum Erwärmen des Inneren des Gebäudes dienen, wo das Kühlsystem verwandt wird bzw. gebraucht wird.
Besonders in den letzten Jahren ist mehr Aufmerksamkeit
darauf gerichtet worden, die Wirksamkeit bzw. den Wirkungsgrad solcher Kühlsysteme zu verbessern.
Der vorbekannte Stand' der Technik ist voll mit Erörterungen über die verschiedenen Techniken
für den Versuch der Verbesserung des Arbeitens eines Kühlsystems. Bei großen Installationen bzw. Einbauten,
wie bei Supermärkten, ist eine große Anzahl von gekühlten Schaustellbehältern typisch und wird eine
Mehrheit von Kompressoren verwandt, um der
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schweren Kühlbelastung unter gewissen bzw. bestimmten 'Bedingungen zu genügen, so während des
wärmeren Teils des Jahres. Die Wirksamkeit der Kompressoren hängt von dem Kompressorenverhältnis
auf der Abgabeseite des Kompressors zu der Saugseite des Kompressors ab. So kann durch Verringerung '
des Kopfdruckes an den Kompressorauslaß bzw. der Kompressorabgabe die Wirksamkeit der Arbeit des
Kompressors vergrößert werden. Ein solches System, welches sich verringerten Kopfdruckes bedient, um
die Wirksamkeit der Arbeit zu erhöhen, ist in der schwebenden Patentanmeldung Ser. No. 57,3 5o vom
13. Juli 1979 mit dem Titel "Energiesparendes Kühlsystem", die mit der vorliegenden Anmeldung auf den
Anmelder der vorliegenden Erfindung übertragen worden ist. Die Offenbarung der Patentanmeldung Ser. No.
57,35o ist indessen durch entsprechende Bezugnahmen vollständig als bekannt vorausgesetzt.
Eine der Merkmale des Niedrighitzedrucksystems, welches insbesondere das eine in der vorerwähnten
US-Patentanmeldung Ser. No. 57,35o beschriebene System umfaßt, besteht darin, daß das System im
wesentlichen für unterkühlte flüssige Kühlmittel in dem entfernt angeordneten Kondensator bestimmt
ist. Das Unterkühlen der Flüssigkeit erhöht die Wirksamkeit des Systems, da das Kühlmittel mehr als
15 bis 25% an umgewälzter Hitze je Pfund auszieht. Die Faust- bzw. Daumelregel besagt, daß für jede
1o°E (-120C) Unterkühlung die Wirksamkeit des Systems
um 5% wächst. Bei fast allen gewerblichen Kühlsystemen ist ein Aufnahmebehälter oder Puffertank zwischen dem
Kondensatorausgang und Flüssigkeitsverteilerrohr angeordnet. Es wurde gefunden, daß bei Systemen, die
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sich eines Sammelbehälters bedienen/ 1o bis 150F
(-120C bis -1o°C) der Unterkühlung beim Durchgang
durch den Behälter verloren qeht, d.h. die Temperatur
in dem Behälter kann um 1o°F bis 15°F (-120C bis
-1o°C) steigen. Dies äußert sich in einer geringeren
Wirksamkeit bzw. in einem geringeren Wirkungsgrad,, da weniger BTU an Hitze aus der Luft um die Verdampferwindungen
in dem Schaustellbehälter je Pfund an Kühlmittel ausgezogen werden kann, welches durch
die Verdampferwindungen geht bzw. strömt. Ein Grund für diesen WärmeZuwachs besteht darin, daß der Sammel- '
behälter im allgemeinen'in dem Maschinenraum neben dem Kompressor angeordnet ist und entsprechende Hitze
bzw. Wärme von der Ausrüstung bzw. Bestückung stammt. Die Temperatur in dem Maschinenraum ist gewöhnlich
höher als die außenseitige Umgebungstemperatur. Eine gewisse Menge dieser Wärme wird von dem Kühlmittel
in dem Behälter aufgenommen. Demzufolge steigt die Temperatur des Kühlmittels.
Einige gewerbliche Kühlsysteme versuchen das Problem des Zuwachses an Samme!behälterwärme bzw.
-hitze durch die Verwendung eines Pufferbehälter zu vermeiden. Ein solches Puffertanksystem ist
in der US-Patentschrift 3,9o5,2o2 vom 16. September 19 75 von Donald F. Taft et. al. gezeigt. Bei einem
solchen Puffertank des Systems strömt kondensiertes flüssiges Kühlmittel unmittelbar von dem Kondensatorausgang
dem Verdampferbehälter zu. Der Puffertank speichert bzw. sammelt überschüssiges flüssiges Kühlmittel,
um ein stetiges bzw. ständiges Arbeiten unter verschiedenen Umgebungsbedingungen zu gewährleisten,
welche sich in einer Veränderung der Kapazität des Kondensators äußern. Es wurde gefunden, daß insbesondere
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während des Arbeitens bei heißem Wetter das geschlossene Kreislaufsystem "die" (nachlassen) kann, weil
der Druck des Pufferbehälters um 35 bis 4o psig niedriger verlaufen kann als der Kondensatordruck mit
dem Ergebnis einer Sammlung flüssigen Kühlmittels in dem Behälter/ die nicht zu dem Verdampfer
geleitet wird. Dieses Problem ist besonders beim Auftreten während Perioden abnormal
hoher Umgebungstemperatur ärgerlich. Zu solchen Zeiten wird die festgesetzte bzw. berechnete Plantemperatur des
Kondensators überschritten und ist der Kondensator außerstande das Kühlmittel vollständig zu kondensieren.
Das Kühlmittel sammelt sich daher in dem Pufferbehälter und wird in diesem kondensiert, wobei ein ;
Druckabfall stromaufwärts des Verdampfers erzeugt wird.
Die Erfindung bildet eine Verbesserung über die vorbekannten Sammelbehälter- bzw. Ausgleichbehältersysteme.
Die Erfindung enthält eingebaut eine bzw. ist mit einer Bypaß- bzw. Umgehungsleitung
vereinigt, die es zuläßt, daß unterkühltes, flüssiges Kühlmittel unmittelbar von dem Kondensator zu den
Verdampferwindungen unter normalen Temperaturbedingungen fließt / ohne zuerst durch den Sammelbehälter
gehen zu müssen. Wenn bei unnormal hohen Temperaturbedingungen der Kondensator zur Unterkühlung
der ganzen Menge des hindurchgehenden Kühlmittels nicht in der Lage ist, wird die Bypaßleitung blockiert bzw.
abgesperrt (beispielsweise durch ein temperaturgesteuertes Magnetventil) und das Kühlmittel wird
dann von dem Kondensator in den Sammelbehälter geleitet.
.-Of rl
Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist der Sainmo!behälter so gestaltet, daß sein Einlaß
und sein Auslaß sich am unteren Boden des Behälters angeordnet finden. Die untere Hälfte des Behälters
ist isoliert/ um die Wärmeübertragung von dem Maschinenraum zu dem flüssigen Kühlmittel im
Bodenteil des Sammelbehälters zu verringern. Die obere Hälfte des Sammelbehälters ist der Umluft
des Maschinenraumes ausgesetzt, vorzugsweise nicht niedriger als ^50F (330C)7 und
nicht höher als 11o°F (810C)7 was es zuläßt, das Kühlmittel
von der Flüssigkeitsoberfläche absieden bzw. abdampfen zu lassen, was einen entsprechenden
Druck von 125 psig in dem Sammelbehälter entspricht.
Die Erfindung bezieht sich auf ein verbessertes mit einem geschlossenen Kreislauf arbeitendes Kühlsystem,
das einen Sammelbehälter, der zwischen dem entfernt angeordneten Kondensator und Verdampferbehälter
angeordnet ist, sowie Bypaß- bzw. Umnehungsmittel zum Umgehen
des.Sammelbehälters umfaßt, wenn die Umgebungsbedingungen es zulassen, daß der entfernt liegende
Kondensator das kondensierte Kühlmittel unterkühlt. Eine Bypaß- bzw. Umgehungsleitung umfaßt ein temperaturgesteuertes
Ventil, welches einen Bypaß um den Einlaß in und um den Ausgang aus dem Sammelbehälter schafft. Ein
Temperaturfühler tastet den Eingang des Kondensators und des Behälters ab. Wenn die erfühlte Temperatur
unter einer vorgewählten ünterküh!grenze liegt, ist
das Ventil geöffnet, um einen Schließweg mit geringem Widerstand um den Behälter unmittelbar zu dem Flüssigkeitsverteilerrohr
zu schaffen. Wenn die erfühlte Temperatur die vorgewählte Unterkühlgrenze überschreitet
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wird das Ventil geschlossen und das Kühlmittel wird in den Sammelbehälter geleitet/ um dadurch
in normaler Weise zu fließen.
Ein anderes Merkmal der Erfindung ist es, daß der Druck des Kühlsystems, der an den Verdampfer
abgegeben wird, durch die Verbindung der Ausgangsleitung von dem entfernt liegenden Kondensator
zu dem Einlaß des Flüssigkeitsverteilerrohrs des Kondensators durch ein gesteuertes Ventil mit
dem Verbindungspunkt zu der Behältereinlaßleitung., welche sich stromaufwärts des Steuerventils befindet
und mit einem Rückhaltregler, der in der Einlaßleitung des Behälters stromabwärts von dem Verbindurigspunkt
angeordnet ist, geschaffen sind.
Ein anderes Merkmal der Erfindung besteht in der Verwendung eines Absperr- bzw. Rückschlagventils,
welches in der Kondensatorleitung stromaufwärts der Bypaßleitung angeordnet ist,um einen Rückfluß von
Kühlmittel unter Bedingungen verhütet, bei denen der Druck des Flüssigkeitsverteilerrohrcs den
Kondensatordruck übersteigt.
Noch ein anderes Merkmal der Erfindung besteht darin, daß der Einlaß des Sammelbehälters und der
Ausgang an dem Boden des Behälters vorgesehen sind. Die Bodenhälfte des Sammelbehälters ist isoliert,
während die Kopfhälfte des Behälters der inneren Umluft des Maschinenraumes ausgesetzt ist. Diese
Anordnung läßt es zur daß die Oberfläche des Kühlmittels
abgedampft bzw. abgesiedet werden kann, um einen adäquaten Systemdruck zwischen dem Sammelbehälter
und den Verdampfern aufrechtzuerhalten.
Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, einen geschlossenen Kreis eines mechanischen Kühlsystems
zu schaffen, bei welchem eine Bypaß- bzw. Umgehungsleitung zwischen dem Einlaß und dem Auslaß des Sammelbehälters
angeschlossen ist. Entsprechend bzw. im
Ansprechen auf die Temperatur des Kühlmittelstromes geöffnet und geschlossen wird, der in
dem geschlossenen Kreislauf zwischen dem Kondensatorauslaß und dem Sammelbehältereinlaß strömt.
Ein anderes Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Verbesserung für den geschlossenen Kreislauf
eines Kühlsystems in der beschriebenenArt.
Noch ein anderes Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens zum Betätigen eines geschlossenen Kreislaufs eines Kühlsystems, wobei eine
Bypaß- bzw. Umgehungsleitung zwischen dem Sammelbehältereinlaß und Sammelbehälterauslaß angeordnet ist,
wobei der Kühlmittelstrom in der Bypaßleitung in Abhängigkeit der erfühlten Temperatur im Kreis gesteuert
wird, der den Kondensator und den Sammelbehältereinlaß verbindet.
Die zeichnerische Wiedergabe veranschaulicht einen geschlossenen Kreis des Kühlsystems mit den
Merkmalen der Erfindung.
Die bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist im Zusammenhang ihrer Verwendung mit einem gewerblichen
Kühlsystem bzw. einer solchen Kühleinrichtung beschrieben, die von der Tyler Refrigeration
Corporation hergestellt wird, die der Erwerber der Erfindung ist und unter dem Warenzeichen "SCOTCH
TWOSOME" verkauft wird. Dieses gewerbliche System ist im einzelnen in dem Handbuch "Tyler Installation
and Service Manual for Scotch Twosome Condensing Unit Assemblies REV. 5/78" beschrieben. Bei der
"SCOTCH TWOSOME - Anordnung"ist ein Paar von Kompressoren
parallel verbunden, wie es beispielsweise in der vorerwähnten schwebenden Patentanmeldung Ser. No.
57,35o gezeigt ist. Es ist jedoch klar, daß die Erfindung nicht auf die "SCOTCH TWOSOME-Anordnung"
beschränkt ist. Die Erfindung kann bei vielen Arten
BAD
bzw. Typen von sich eines geschlossenen Kreislaufes bedienenden Kühlsystemen bzw. Kühleinrichtungen angewandt
werden.
Bei einem einen geschlossenen Kreislauf aufweisenden Kühlsystem bzw. einer solchen Kühleinrichtung
der beschriebenen Art bezieht sich der Ausdruck "high side" auf die Hochdruckseite des
Systems (aufwärts der Meß- bzw. Zuteilvorrichtung) •oder einem Teil davon. Die Flüssigkeitsseite des
Systems ist jm allgemeinen als zwischen dem Auslaß
des Kondensators und der Meßvorrichtung bzw.
Zuteilvorrichtung befindlich angenommen bzw. betrachtet. Die Seite geringen Drucks oder
"suction side" liegt zwischen der Meßvorrichtung bzw. Zuteilvorrichtung und dem Kompressor. Die
Meßvorrichtung bzw. Zuteilvorrichtung, auf die
hier Bezug genommen ist, ist die Vorrichtung, die den Fluß bzw. den Strom des flüssigen Kühlmittels
zu den Verdampfern steuert.
Wie es in dem einzigen Zeichnungsbild veranschaulicht
ist, umfaßt das Kühlsystem Kompressoren 1o, welche mit einer Hauptkompressorausgangsgasleiturig
14 verbunden sind. Ein Solenoid bzw. magnetbetätigtes Dreiwegventil 16 zur Wärmerückgewinnung
kann vorteilhaft in der Leitung 14 angeordnet sein, um nach Wahl eine Wärmerückgewinnschlange18 mit in
Reihe liegenden Durchflußwindungen mit einem entfernt liegenden Kondensator 2o zu verbinden. Der
Kondensator 2o umfaßt vorteilhfat eine Mehrheit von Gebläsen, die unter Umgebungsbedingungen, wie es
beispielsweise in der vorgenannten Anmeldung Ser. No.·· 57,35o beschrieben ist, gesteuert werden. Das Ventil
16 verbindet die Leitung 14 mit der Stromaufwärtsseite
der Schlange 18 durch bzw. über einen Wärmerückgewinnleitungszweig
22 und mit der Stromaufwärtsseite des entfernt liegenden Kondensators 2p durch eine Leitung 24 und so mit dem entfernt liegenden ■
Kondensator 2o durch eine Leitung 26. Die Abwärtsseite ;
der Wärmerückgewinnschlange 18 ist mit der Leitung 24 verbunden und so mit dem entfernt liegenden ·
Kondensator 2o durch eine Leitung 26, welche einen Druckregler 28 und ein Rückschlagventil bzw. Absperrventil
3ö enthält, verbunden.
Die Abwärtsseite des entfernt liegenden Kondensators 2o ist durch eine Leitung 32, ein Rückschlagventil
34, ein T-Verbindurigsstück 36 und einen Rückhalter
oder Regulator 38 für den Druck nach aufwärts mit dem Boden des Behälters 4o verbunden. Im Gegensatz
zu den bekannten Konstruktionen ist bei dem Sammelbehälter 4o nach der Erfindung sowohl der
Einlaß 42 als auch der Auslaß 44 in dem Boden des Behälters 4o angeordnet.
Eine Auslaßleiturig 45 des Behälters ist durch ein Rückschlagventil 46 und ein T-Verbindungsstück
48 mit einem Flüssigkeitsverteilerrohr 52 verbunden. Eine oder mehrere Flüssigkeitsleitungen 54 verbinden
das Flüssigkeitsverteilerrohr 52 mit einem oder mit mehreren entfernt angeordneten Verdampfern 56,
welche beispielsweise mit entsprechenden gekühlten Schau stellbehältern oder Kühlräumen, im allgemeinen in
einem Laden, wie einem Supermarkt,zugeordnet sind. Die Seite geringen Drucks eines jeden Verdampfers
führt zu einem Verteilerrohr 58 niedrigen Drucks zurück, welches seinerseits durch eine Rückleitung
mit dem Einlaß des Kompressors 1o verbunden ist.
Die Erfindung umfaßt weiterhin eine Bypaß- bzw. Umgehungsleitung 62, welche mit den T-Verbindungsstücken
36 und 48 verbunden ist. Ein temperatur-
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-W-
betätigtes Magnetventil bzw. Solenoidventil 64 ist in der Bypaßleitung 62 angeordnet, um den
Strom von Kühlmittel da hindurch als Funktion von der Temperatur des flüssigen Kühlmittels in der
Leitung 32 zu steuern, welche den entfernt liegenden Kondensator 2o und den Sammelbehälter Ao verbindet.
Das flüssige Kühlmittel von dem entfernt liegenden Kondensator 2o geht durch den Rückhaltregler
38, der einen gewünschten Kondensatorkopfdruck in Abhängigkeit von solchen Umständen, wie
die Art bzw. die Type des verwendeten Kühlmittels und den geplanten Umgebungsbedingungen, das System
aufbauen bzw. errichten und aufrechterhalten. Von dem Rückhaltregler 38 strömt das flüssige Kühlmittel
in den Sammelbehälter 4o durch den Bodeneinlaß 4 2 und fließt längs des Bodens des Sammelbehälters
zu dem Bodenauslaß 44, der an oder nahe an dem entgegengesetzten Ende des Behälters von dem Einlaß
42 angeordnet ist.
Ein einwandfreies Arbeiten bzw. ein solcher Betrieb des geschlossenen Kreislaufes des Kühlsysteras
bzw. der Kühleinrichtung verlangt, daß der Druck des Kühlmittels auf eine geeignet vorgewählte
Mindestdruckhöhe in Abhängigkeit von der Art bzw. der Type des verwandten Kühlmittels, der
Arbeitsbedingungen und der Größe des Systems bzw, der Einrichtung aufrechterhalten wird. Der
Druck im Sammelbehälter 4o wird mit Hilfe eines Druckregelventils 66 in einer Leitung 68 aufrechterhalten,
welche den Ausgang des Kompressors 1o mit dem Kopf des Sammelbehälters 4o verbindet.
W-
Heißes gasförmiges Kühlmittel kann mit dem Kompressorsausgangsdruck
auf diese Weise durch die Leitung und das Druckregelventil 66 dem Behälter 4o zugeleitet
werden, auch wenn der Druck in dem Sammelbehälter unter eine vorgewählte Höhe fällt. Das Ventil 66
kann beispielsweise auf offen eingestellt werden, wenn der Druck in dem Behälter 4o unter 12o psig
für Kühlmittel R-5o2 oder unter 55 psig für Kühlmittel R-12 fällt.
Der entfernt liegende Kondensator 2o ist gewöhnlich in einer äußeren Umgebung angeordnet, welche
den ausseitigen umgebenden Bedingungen ausgesetzt ist, so wie an dem Dach eines Speichers bzw. Lagers.
Zu gewissen Jahreszeiten, so der Herbst-, Winter- und Frühlungszeit und/oder in gewissen geografischen
Regionen, der nördlichenHälfte der Vereinigten Staaten von Amerika sind die Umgebungstemperaturbedingungen
hinreichend niedrig, daß heißes, gasförmiges Kühlmittel, welches in den entfernt liegenden Kondensator
2o eintritt, vollständig kondensiert und (unter die Kondensiertemperatur des Kühlmittels
beim Gebrauch)in dem Kondensator selbst unterkühlt wird, so daß Kühlmittel, welches durch die Leitung
32 fließt, unterkühlt ist, bevor es in den Sammelbehälter 4o eintritt. Das Magnetventil 64 erfühlt
die Temperatur des unterkühlten flüssigen Kühlmittels, welches durch die Leitung 32 fließt. Wenn die erfühlte
Temperatur unter einem vorbestimmten Sollwert liegt, der wiederum als eine Funktion der Art bzw. der Type
des Kühlmittels, der Größe des Systems usw. bestimmt ist, wird das Ventil 64 geöffnet, um einen Weg geringen
Widerstandes für den Fluß des Kühlmittels von dem Ausgang des Kompressors 2o durch die Leitungen 32
und 62 zu der Einlaßseite des Flüssigkeitsverteilerrohres 52 zu vollenden. Auf diese Weise strömt unterkühltes
flüssiges Kühlmittel von dem Kopfdruck des
BAD
System unmittelbar von dem Kondensator 2o zu den Expansionsventilen oder einer ähnlichen Meß- bzw.
Zuteilungsvorrichtung, die einer jederv der entsprechenden bzw. der diesbezüglichen Verdampfer
56 zugeteilt ist. Die vorbestimmte oder vorgewählte Sollwerttemperatur bzw. Einstelltemperatur kann bei
600F C16,5°C) liegen, so daß das Kühlmittel durch den Sammelbehälter 4o geht, wenn dessen Temperatur
über diesem Punkt bzw. Wert liegt.
Das Rückschlagventil 34, welches zwischen dem Auslaß oder dem entfernten Kondensator 2o angeordnet
ist und der T-förmigen Verbindung bzw. dem T-förmigen Verbindungsstück 36 angeordnet ist, arbeitet in Verbindung
mit dem Rückhalt- bzw. Rücklaufregler 38 zusammen, wenn der Aufnahmebehälterdruck niedrig ist,
um die Füllung des Kondensators aufrechtzuerhalten,
wobei der Kopfdruck des Systems oder der Einrichtung sowie die Kühlung in dem Kondensator gewährleistet
wird. Das Rückschlagventil 34 ergibt ein Mittel, um einen adäquaten Kopfdruck für das Speisen der Exoansionsventile
der entsprechenden bzw. betreffenden Verdampfer 56 zu schaffen.
Das Rückschlagventil 34 verhindert einen Rückfluß des Kühlmittels zu dem Kondensator von den Verdampfern
während der Zyklusperioden der Kompressoren 1o. Es wurde .,gelegentlich, während der Zyklusperioden
des Kompressors 1o gefunden, daß insbesondere bei Systemen bzw. Einrichtungen mit eingebauter Gasentfrostung,
wie sie beispielsweise in der US-Patentschrift 4,276,755 erteilt am 7. Juli 1981 mit dem
Titel "Gasabtausystem mit Wärmetauscher" gezeigt ist, daß Kühlmittel im Verteilerrohr eine höhere Temperatur
und einen höheren Druck als das Kühlmittel im Konden-
ORIGINAL
sator 2o aufweist. Das Auslegen bzw. Planen des Reglers 38 ist so, daß er eine verhältnismäßig kleine
Ansprechzeit unter den Rückdruckbedingungen bzw. den Staudruckbedingungen besitzt. Auf diese Weise
bzw. so ist der Regulator verhältnismäßig träge, um zu schließen, wenn der Druck des Kühlmittels
auf der Abwärtsseite des Regulators 38 den Druck des Kühlmittels auf der Aufwärtsseite davon übersteigt.
Deshalb tritt eine Rückdruckbedingung bzw. ein Rückstromzustand für eine wesentliche
Zeitspanne auf, wobei das Kühlmittel verhältnismäßig hoher Temperatur zum Kondensator 2o zurückfließen
will und dabei dessen Wirksamkeit verringert. Das Rückschlagventil 34 wird daher verwandt, um das
Auftreten eines solchen Rückstromes während der Zyklusphasen des Kompressors zu verhindern.
Das Rückschlagventil 34 hat eine zusätzliche Bedeutung in Verbindung mit der Erfindung, da bei
offen gehaltenem Magnetventil 64 ein Rückstrom leicht durch die Bypaßleiturig 62 bei fehlendem
Rückschlagventil 34 eintritt..
Ein Rückschlagventil 46, das zwischen dem Behältcrauslaß 44 und dem T-Stück 48 anacschlossen ist,
isoliert den Aufnahmebehälter 4o während des Kühlvorganges, wenn das Bypaßmagnetventil 6 4 geöffnet
ist und gekühltes flüssiges Kühlmittel bei dem Kopfdruck des Systems durch die Leitung 62 zu dem
Flüssigkeitsverteilerrohr 52 strömt. Vorzugsweise und vorteilhaft wird der Kopfdruck des Behälterbypaßsystems
auf etwa 9o psig für Kühlmittel R-12 und auf etwa 135 psig für Kühlmittel R-5o2 aufrechterhalton.
Wenn die Temperatur des kondensierten Kühlmittels über den Bereich bzw. Grad der Unterkühlung steigt, schließt das
BAD ORIGINAL
Magnetventil 6 4 und wird das kondensierte Kühlmittel in den Sammelbehälter 4o geleitet. Dies geschieht zur
Gewährleistung einer geeigneten Zufuhr von Kühlmittel während des Kondensiervorganges, wenn die ganze
Kondensieroberfläche mit geringer oder keiner
,Rückflußsteuerung verwandt wird, welche einen
Reservezufluß in den Sammelbehälter zuläßt. Dies ist besonders bei den Systemen mit Kühlmittelsteuerung durch Thermostaten und Solenoid von Vorteil, die ein Auspumpen nach Erreichen einer hinreichenden Temperatur in der Schaustellbehälterbefestigung oder während des Abtauens der Behälterbefestigung erforderr
Kondensieroberfläche mit geringer oder keiner
,Rückflußsteuerung verwandt wird, welche einen
Reservezufluß in den Sammelbehälter zuläßt. Dies ist besonders bei den Systemen mit Kühlmittelsteuerung durch Thermostaten und Solenoid von Vorteil, die ein Auspumpen nach Erreichen einer hinreichenden Temperatur in der Schaustellbehälterbefestigung oder während des Abtauens der Behälterbefestigung erforderr
Im Gegensatz zu herkömmlichen Kühlsystemen läßt die Erfindung die Ausgabe bzw. Auslieferung von
Kühlmittel unter Druck zu den Verdampfern 56 mit Hilfe des Verbindungsmittel s der Kondensatorausgangsleitung 32 mit dem Flüssigkeitsverteilerrohr 52 durch das gesteuerte Ventil 64 zu. Das Kühlmittel kann unter den vorbeschriebenen Bedingungen den
Sammelbehälter 4o umgehen. Die Verbindung der
Sammelbehältereinlaßleitung 52 zu der Auslaßleitung 32 des Kondensators bei dem T-Verbindungsstück 36 ist stromauswärts des Ventils 6 4 und der Rückhaltregler 38 stromabwärts von dem Verbindungs-T-Stück 36 angeordnet.
Kühlmittel unter Druck zu den Verdampfern 56 mit Hilfe des Verbindungsmittel s der Kondensatorausgangsleitung 32 mit dem Flüssigkeitsverteilerrohr 52 durch das gesteuerte Ventil 64 zu. Das Kühlmittel kann unter den vorbeschriebenen Bedingungen den
Sammelbehälter 4o umgehen. Die Verbindung der
Sammelbehältereinlaßleitung 52 zu der Auslaßleitung 32 des Kondensators bei dem T-Verbindungsstück 36 ist stromauswärts des Ventils 6 4 und der Rückhaltregler 38 stromabwärts von dem Verbindungs-T-Stück 36 angeordnet.
Die Verwendung eines Sammelbehälters, bei dem sowohl der Einlaß als auch der Auslaß am Boden vorgesehen
ist, beruht auf der Erkenntnis des Umstandes, daß der Sammelbehälter im allgemeinen in einem Raum
mit mechanischen Maschinen angeordnet ist, wo er Temperaturen von der Größenordnung von etwa 6 50F
(18,5°C) und um 11o°F (44°C) unterworfen bzw. ausgesetzt ist. Der Bodenteil des Sammelbehälters ist
BAD ORIGINAL
durch eine Isolierhülle bzw. eine solche Umhüllung 7o bedeckt, um das Erhitzen des unterkühlten flüssigen
Kühlmittels zu verringern, welches durch den Sammelbehälter zu den höheren Umgebungsbedingungen im
Maschinenraum strömt. Der Kopfteil des Sammelbehälters ist im Maschinenraum einer höheren Umgebungstemperatur
vorzugsweise äuivalent einer Temperatur von nicht weniger als 650F (18,5°C) ausgesetzt, welche
ein Absieden von der Flüssigkeitsoberfläche in dem Sammelbehälter 4o zuläßt. Dies äußert sich in einem
entsprechenden Druck in dem Tank, der ungefähr 125 psig
entspricht.
Die in der Beschreibung und in den Ansprüchen gebrauchten
Worte bzw. Ausdrücke "Sammelbehälter" und "Aufnahmemittel" umfassen Ausgleichbehälter/ Pufferbehälter,
Akkumulatoren, Vorratsbehälter usw., welche für das Rückhalten von flüssigem Kühlmittel verwandt sind, das
zwischen dem Kondensator und dem Verteilerrohr in einem geschlossenen Zyklus eines mechanischen Kühlsystems
trömt.
Die Erfindung kann auch in .anderer Weise ausgeführt
werden, ohne den Erfindungsgedanken oder notwendige Merkmale davon zu verlassen. Das vorliegende
Ausführungsbeispiel· ist daher in jeder Hinsicht als Verdeutlichung und nicht als Einschränkung zu werden.
Der Erfindungsgedanke wird durch die angefügten' Ansprüche
besser als durch die vorangehende Beschreibung umrissen. Alle Änderungen, die unter dem Begriff
der Wertung als äquivalent der Ansprüche fallen, sollen daher durch diese umfaßt werden.
BAD ORIGINAL
Claims (20)
1.) Kühlsystem mit geschlossenem Kreislauf, ^-/
gekennzeichnet durch:
einen Kompressor;
einen Kondensator, der an den Ausgang des Kompressors angeschlossen ist;
einen Sammelbehälter, der an den Ausgang des Kondensators angeschlossen ist;
Verdampfer, die zwischen dem Sammelbehälter und der Kompressorrückleitung angeschlossen sind;
eine Bypaßleitung bzw. Umgehungsleitung, die zwischen dem Ausgang des Kondensators und dem Eingang
des Sammelbehälters mit dem einen Ende und mit dem entgegengesetzten Ende zwischen dem Ausgang des
Sammelbehälters und dem Einlaß der Verdampfer verbunden
sind;'und
eine Steuerung zum wahlweisen Steuern des Kühlmittelflusses
durch die Bypaß- bzw. Umgehungsleitung
und den Sammelbehälter als Funktion der Bedingung des Kühlmittels stromabwärts des Kondensators.
2. Kühlsystem bzw. Kühleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wählsteuerung
einen Temperaturfühler für das Kühlmittel zwischen dem Ausgang des 'Kondensators und
der Bypaß- bzw. Umgehungsleitung und zum öffnen
der Bypaßleitung .umfaßt, um zu ermöglichen, daß Kühlmittel den Sammelbehälter umgeht, wenn die erfühlte Kühlmitteltemperatur auf einer oder unter
einer vorgewählten Unterkühltemperatur liegt, und zum Schließen der Bypaßleitung, um den Fluß des
Kühlmittels zu dem Sammelbehälter zu leiten, wenn die erfühlte Temperatur oberhalb der vorgewählten
Unterkühltemperatur liegt.
3. Kühlsystem bzw. Kühleinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wählsteuerung
ein Ventil umfaßt, das mit dem Temperaturfühler zum Öffnen und Schließen des Fließweges
des Kühlmittels durch die Bypaßleitung im Ansprechen auf die gefühlte Kühlmitteltemperatur umfaßt.
4. Kühlsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß Mittel zum wesentlichen Verhindern eines Rückflusses von Kühlmittel zu dem
Kondensator vorgesehen sind, wenn der Systemdruck stromabwärts des Sammelbehälters den Druck in dem
Kondensator überschreitet.
5. Kühlsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Verhinderung des Rückflusses
des Kühlmittels ein Rückschlagventil umfassen, welches zwischen dem Kondensator und der
Bypaßleitung angeordnet ist.
6. Kühlsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß der Sammelbehälter einen Behältertank mit einem unteren Teil umfaßt, der von
der Umgebung isoliert ist und dessen Einlaß und Ausgang an dem Boden des Behälters angeordnet sind,
wobei der Einlaß mit dem Ausgang des Kondensators und der Ausgang mit dem Verdampfer verbunden ist.
7. Kühlsystem nach Anspruch 1 oder 3, dadurch
gekennzeichnet, daß der Sammelbehälter einen Aufnahmetank
mit von der Umgebung isolierten unteren Teil umfaßt, dessen Einlaß und Auslaß am Boden dos Behälters
angeordnet sind, wobei der Einlaß an den Ausgang des Kondensators und der Auslaß an den Verdampfer
angeschlossen ist.
8. Kühlsystem nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einlaßleitung für den Sammelbehälter
mit dem Ausgang des Kondensators an einem Verbindungspunkt stromaufwärts des Wählsteuerschalter
für den Flüssigkeitsfluß durch die Bypaßleitung verbunden ist, in dem die Behältereinlaßleitung stromabwärts
des Verbindungspunktes angeordnet ist.
9. Kühlsystem mit geschlossenem Kreislauf nach einem der Ansprüche 1 bis 8 mit einem Kompressor,
einem Kondensator, der mit dem Ausgang des Kompressors verbunden ist, einen Sammelbehälter,der mit Ausgang
des Kondensators verbunden ist, und einem Verdampfer,
der mit.dem Sammelbehälter und der Kompressorrückleitung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß
eine Bypaß- oder Umgehungsleitung zwischen dem Kondensatorausgang und dem Ausgang des Behälters angeschlossen
ist und daß Wählsteuermittel den Fluß des
Kühlmittels durch die Bypaßleitung und den Behälter als Funktion von der Bedingung des Kühlmittels
stromabwärts des Kondensators steuern.
10. Kühlsystem bzw. Kühleinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Wählsteuerung
einen Temperaturfühler für das Kühlmittel zwischen dem Ausgang des Kondensators und der Umgehungsleitung
und zum Öffnen der Bypaßleitung Mittel umfaßt/ \
um zu ermöglichen, daß das Kühlmittel den Sammelbehälter : umgeht, wenn die erfühlte Kühlmitteltemperatur sich
auf der oder unter der vorgewählten Unterkühlungstemperatur befindet und um die Bypaß leitung zu
schließen, um den Kühlmittelstrom zu dem Sammelbehälter
zu leiten, wenn die erfühlte Kühlmitteltemperatur oberhalb der vorgewählten Unterkühltemperatur
liegt.
11. Kühlsystem bzw. Kühleinrichtung nach
Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Wählsteuerung ein Ventil umfaßt, das mit dem Temperaturfühler
zum Öffnen und Schließen des Kühlmittelweges durch die Bypaß- bzw. Umgehungsleitung im Ansprechen
auf die erfühlte Temperatur des Kühlmittels verbunden ist.
12. Kühlystem bzw. Kühleinrichtung nach Anspruch
9 oder 1o, dadurch gekennzeichnet, daß die Wähl steuerung
Mittel zur wesentlichen Verhinderung eines Rückflusses des Kühlmittels zu dem Kondensator umfaßt, wenn der
Systemdruck abwärts des Sammelbehälters den Druck in dem Kondensator übersteigt.
13. Kühlsystem bzw. Kühleinrichtung nach Anspruch 9 oder 1o, dadurch gekennzeichnet, daß der
Sammelbehälter einen Aufnahmetank bzw. Aufnahmebehälter umfaßt, dessen unterer Teil' von der Umgebung
isoliert ist, und dessen Einlaß und Auslaß bzw. Eingang und Ausgang im Boden des Behälters angeordnet sind,
wobei der Einlaß mit dem Ausgang des Kondensators und der Ausgang mit dem Verdampfer verbunden ist.
14. Kühlsystem bzw. Kühleinrichtung nach Anspruch 9 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine
Einlaß leitung für den Sammelbehälter mit dem Ausgang des Kondensators an einem Verbindungspunkt
stromabwärts der Wählsteuerung für den Kühlmittelfluß durch die Bypaßleitung vorgesehen ist, wobei
ein Rückhaltregler in der Einlaßleitung des Sammelbehälters stromabwärts des Verbindungspunktes angeordnet
ist.
15. Verfahren zum Betätigen eines geschlossenen
Zyklus eines Kühlsystems mit einem Kompressor, einem mit dem Auslaß des Kompressors verbundenen Kondensator,
einem Sammelbehälter, der an den Ausgang des Kondensators angeschlossen ist, einem Verdampfer,
der zwischen dem Sammelbehälter und der Rückleitung des Kompressors angeschlossen ist, sowie einer wählbar
steuerbarenBypaßleitung bzw. Umgehungsleitung, die zwischen dem Kompressorausgang und dem Ausgang des
Sammelbehälters angeschlossen ist, wobei Mittel darin zum Wählsteuern des Kühlmittelstromes vorgesehen sind,
gekennzeichnet durch folgende Arbeitsschritte:
Erfühlen der Bedingung b2W. des Zustandes des Kühl
mittels in dem Ausgang des Kondensators und
Steuerung des Kühlmittelstromes in die Bypaß-Umgehungsleitung
in Abhängigkeit von dem Erfühlen einer vorgewählten Bedingung bzw. eines Zustandes, um das
Fließen des Kühlmittels von dem Kondensator unmittelbar zu dem Verdampfer unter gewählten Arbeitsbedingungen
zu ermöglichen.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der beim Kühlschritt erfühlte Zustand
bzw. diese Bedingung die Temperatur des Kühlmittels umfaßt und dabei der Stfeuerschritt das Leiten des Kühlmittels
von dem Kondensator unmittelbar zu dem Verdampf
umfaßt, wenn die erfühlte Temperatur nicht größer als die vorgewählte Temperatur ist.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerschritt das Schließen
der Bypaß- bzw. Umgehungsleitung gegen den Fluß von Kühlmittel umfaßt, wenn die erfühlte Temperatur
über der vorgewählten Temperatur liegt, und einen zusätzlichen Schritt der Leitung des Kühlwetterstromes
in den Ausgang des Kondensators in den Sammelbehälter umfaßt.
18. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, dadurch
gekennzeichnet, daß die vorgewählte Temperatur über 6o°F (15,5°C) liegt.
19. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerschritt des Verhinderns der
Umkehr des Flusses des Kühlmittels zum Kondensator umfaßt, wenn der Druck des Systems bzw. der Einrichtung
stromabwärts des Sammelbehälters den Druck im Kondensator übersteigt.
20. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet,
daß der Rückhaltregler zwischen dem Sammelbehälter und dem Verbindungspunkt des Sammelbehälters
und dem Ausgang des Kondensators angeordnet wird und worin das Verfahren den zusätzlichen Schritt des Aufbaues
bzw. Bildens eines vorbestimmten Kühlmitteldrucks bei dem Kondensatorausgang durch die Einstellung
des Reglers umfaßt.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Family
ID=23348297
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