DE3433915C2 - Kühlsystem - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kühlsystem gemäß dem Ober­ begriff des einzigen Anspruchs.

Es ist bereits ein Kühlsystem dieser Art vorgeschlagen worden (DE 32 19 023 A1). Bei diesem bilden die vierten Leitungen selbst an ihren Enden die Krümmer. Diese sind nach unten ge­ krümmt und enden mit ihrem einen Ende in einem Bereich, wo kein Öl ist oder sein kann. Bei durch den Krümmer strömendem Kältemittel wird kein Öl oder kaum Öl mitgenommen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs er­ wähnte Kühlsystem derart auszubilden, daß lediglich diejeni­ gen vierten Leitungen Öl mitnehmen, deren zugeordnete Kom­ pressoren eingeschaltet sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, wie es im Kennzei­ chen des Anspruchs angegeben ist.

Auf diese Weise wird erreicht, daß durch solche vierte Lei­ tungen Öl mitgenommen wird, durch die Kältemittel strömt, deren zugeordnete Kompressoren also eingeschaltet sind.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.

Fig. 1 zeigt eine schematische Wiedergabe eines Kühlsy­ stems mit geschlossenem Kreislauf und dem erfindungsgemäßen Ölrückführsystem;

Fig. 2 zeigt eine Abwandlung des Sammlers;

Fig. 3 zeigt eine vergrößerte schematische Ansicht des Saugsammlers des erfindungsgemäßen Kühlsystems;

Fig. 4 ist eine vergrößerte Ansicht eines der Ölaufneh­ mer, der in dem Saugsammler des Kühlsystems installiert ist;

Fig. 5 zeigt eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Ölaufnehmerrohrs, welches innerhalb seines zugehörigen Saug­ druckabfallrohrs installiert ist;

Fig. 6 ist eine Ansicht des Ölaufnehmerrohrs und des Saugfallrohrs der Fig. 5 von oben.

Gemäß Fig. 1 umfaßt das Kühlsystem eine Kompressoranordnung 10 mit zwei Kompressoren 11 und 12, die an eine Hauptgasaus­ laßleitung 14 der Kompressoren angeschlossen ist. Ein elek­ tromagnetisches Dreiwegeventil 16 für die Wärmerückgewinnung kann vorteilhaft in der Leitung 14 angeordnet sein, um eine Wärmerückgewinnungsschlange 18 mit einem entfernt liegenden Verflüssiger 20 strömungsmäßig in Reihe zu schalten. Der Ver­ flüssiger 20 kann mehrere durch die Umgebungsbedingungen ge­ steuerte Gebläse umfassen. Das Ventil 16 verbindet die Lei­ tung 14 mit der stromaufwärts gelegenen Seite der Rohrschlan­ ge 18 durch eine Wärmerückgewinnungs-Zweigleitung 22 und mit der stromaufwärts gelegenen Seite des entfernten Verflüssi­ gers 20 durch eine Leitung 24. Die stromabwärts gelegene Sei­ te der Wärmerückgewinnungs-Rohrschlange 18 ist mit der Lei­ tung 24 verbunden, und ebenso der entfernt gelegene Verflüs­ siger 20 über die Leitung 26, die einen Druckregler 28 und ein Rückschlagventil 30 enthält.

Die stromabwärts gelegene Seite des entfernt gelegenen Ver­ flüssigers 20 ist über eine Leitung 32, ein Rückschlagventil 34, ein T-Stück 36 und ein Rückhalteventil bzw. Regelventil 38 für den stromaufwärts vorhandenen Druck mit dem Boden ei­ nes Sammlers 40 verbunden. Anders als bei üblichen Konstruk­ tionen sind bei dem Sammler 40 des vorliegenden Kühlsystems sowohl sein Einlaß 42 als auch sein Auslaß 44 im Boden des Sammlers 40 angeordnet.

Die Sammlerauslaßleitung 45 ist über ein Rückschlagventil 46 und ein T-Stück 48 mit einem Flüssigkeitsverteiler 52 verbun­ den. Eine oder mehrere Flüssigkeitsleitungen 54 verbinden den Verteiler 52 mit jedem vom mehreren entfernt angeordneten Verdampfern 56, die beispielsweise den jeweiligen Fächern in gekühlten Ausstellungstheken oder kalten Räumen zugeordnet sind. Die Niederdruckseite jedes Verdampfers ist mit einem Saugsammler 58 verbunden, der wiederum über separate Sauglei­ tungen 60 und 61 mit den Einlässen der Kompressoren 11 bzw. 12 verbunden ist.

Die Saugleitungen 60 und 61 sind mit dem Saugsammler 58 über Ölaufnehmer 62 bzw. 63 verbunden, die nachstehend im einzel­ nen beschrieben werden.

Beim Betrieb des Kühlsystems nach Fig. 1 wird Öl aus den Kur­ belgehäusen der Kompressoren 11 und 12 mit dem heißen Kühlgas mitgerissen, welches durch die Auslaßgasleitung 14 und dann durch die Wärmerückgewinnungsrohrschlange 18 und den entfernt gelegenen Verflüssiger 20 bewegt wird. Dieses mitgerissene Öl aus den Kurbelgehäusen wird in der Leitung 32 dem Sammler 40 zugeführt, von wo es dann über die Sammlerauslaßleitung 45 in den Flüssigkeitsverteiler 52 transportiert wird. Das flüssige Kältemittel expandiert dann durch die Verdampfer 56 in den Saugsammler 58. Das durch die Verdampfer 56 hindurch mitge­ rissene Öl sammelt sich am Boden des Saugsammlers. Das in dem Bodenteil des Saugsammlers 58 enthaltene Öl wird in die Saug­ leitungen 60 und 61 in Abhängigkeit von der Strömung des Kühlgases in den betreffenden Leitungen zurückgeführt. Diese selektive Strömung des Kompressoröls wird durch die Ölaufneh­ mer 62 und 63 gesteuert. Das Ölrückführsystem sorgt daher für einen Rückstrom von Kompressoröl nur zu einem arbeitenden Kompressor. Das Ölrückführsystem vermeidet daher das Überfüllen des Kurbelgehäuses eines nicht in Betrieb befind­ lichen Kompressors.

Das Kühlsystem der Fig. 1 umfaßt weiterhin einen an die T-Stücke 36 und 48 angeschlossenen Bypass 64. In dem Bypass 64 ist ein temperaturgesteuertes Elektromagnetventil 65 einge­ schaltet, welches den Kältemittelstrom in der Leitung 64 als Funktion der Temperatur des flüssigen Kältemittels in der Leitung 32 steuert, die den entfernt gelegenen Verflüssiger 20 und den Sammler 40 verbindet.

Flüssiges Kältemittel aus dem entfernt gelegenen Verflüssiger 20 strömt durch den Rückhalteregler 38, der einen gewünschten Vordruck für den Verflüssiger erzeugt und aufrechterhält. Von dem Rückhalteregler 38 strömt das flüssige Kältemittel in den Sammler 40 durch den Bodeneinlaß 42 und strömt über den Boden des Sammlers zum Bodenauslaß 44.

Der Druck in dem Sammler 40 wird durch ein Druckregelventil 66 aufrechterhalten, welches in einer Leitung 68 angeordnet ist, die den Auslaß der Kompressoranordnung 10 mit der Ober­ weite des Sammlers 40 verbindet. Heißes gasförmiges Kältemit­ tel auf dem Auslaßdruck des Kompressors kann auf diese Weise durch die Leitung 68 und das Druckregelventil 66 dem Sammler 40 zugeführt werden, wenn der Druck in dem Sammler unter ein vorbestimmtes Niveau fällt.

Der entfernt gelegene Verflüssiger 20 ist normalerweise in einer äußeren Umgebung angebracht und den entsprechenden Um­ gebungsbedingungen ausgesetzt, wie z. B. auf dem Dach eines Verkaufsgeschäftes. Insofern kann es passieren, daß das in den entfernt gelegenen Verflüssiger 20 eintretende heiße gas­ förmige Kältemittel in dem Verflüssiger vollständig verflüs­ sigt und unterkühlt wird (unter die Verflüssigungs- und Sät­ tigungstemperatur für das verwendete Kältemittel), so daß das durch die Leitung 32 strömende Kältemittel vor dem Eintritt in den Sammler 40 unterkühlt ist. Das Elektromagnetventil 65 spricht auf die Temperatur des unterkühlten flüssigen Kälte­ mittels an, welches durch die Leitung 32 strömt. Wenn die festgestellte Temperatur unterhalb eines vorher eingestellten Wertes gelegen ist, wird das Ventil 65 geöffnet und bietet einen einen niedrigen Widerstand aufweisenden Strömungsweg für das Kältemittel von dem Auslaß des Verflüssigers 20 über die Leitungen 32 und 64 zur Einlaßseite des Flüssigkeitsver­ teilers 52. Auf diese Weise strömt unterkühltes flüssiges Kältemittel unter dem hohen Druck des Systems unmittelbar von dem Verflüssiger 20 zu den Expansionsventilen, die jedem der jeweiligen Verdampfer 56 zugeordnet sind. Die vorbestimmte oder vorgewählte Einstelltemperatur kann ungefähr 15°C betra­ gen, so daß flüssiges Kältemittel den Sammler 40 passiert, wenn seine Temperatur oberhalb dieses Punktes gelegen ist.

Ein Rückschlagventil 46 zwischen dem Sammlerauslaß 44 und dem T-Stück 48 isoliert den Sammler 40 während der Kühlphase, wenn das Magnetventil 65 in dem Bypass 64 offen ist und un­ terkühltes flüssiges Kältemittel mit dem oberen Druck des Systems durch die Leitung 64 zu dem Flüssigkeitsverteiler 52 hinströmt.

Gewünschtenfalls kann das in Fig. 1 dargestellte und vorste­ hend beschriebene Kühlsystem mit geschlossenem Kreislauf so modifiziert werden, daß der Bypass 64 weggelassen wird. Eine derartige Anordnung ist in Fig. 2 gezeigt.

Fig. 3 zeigt einen Saugsammler 80 in einem Kühlsystem mit vier verschiedenen Verdampfer-Rückleitungen 82, 84, 86 und 88, durch welche gasförmiges Kältemittel während des Betriebs der zugeordneten Verdampferschlangen strömt, die nicht darge­ stellt sind, aber den Verdampfern 56 in Fig. 1 entsprechen. Ferner ist an die Unterseite des Saugsammlers 80 eine Reihe von Ölaufnehmern 90, 92, 94 und 96 angeschlossen. Jeder die­ ser Ölaufnehmer besteht aus einem Saugfallrohr 98, 100, 102 bzw. 104, welches nach oben in den unteren Teil des Sammlers 80 hineinreicht, so daß die obere Begrenzung der Rohre in der Nähe der Mittelachsen X-X des Sammlers 80 gelegen ist. Ferner ist jeder der Ölsammler mit einem Ölaufnahmerohr 106, 108, 110 bzw. 112 versehen, welches in dem oberen Teil der Saug­ fallrohre angeordnet ist. Die Ölaufnahmerohre haben eine Öff­ nung in der Seitenwandung ihrer jeweiligen Saugfallrohre, die in der Nähe des Bodens des Sammlers 80 angeordnet ist. Sie umfassen ferner ein Auslaßende, welches am anderen Ende jedes der Aufnahmerohre gelegen und innerhalb des jeweiligen Saug­ fallrohres nach unten gerichtet ist. Wenn gasförmiges Kälte­ mittel durch die Saugfallrohre nach unten strömt, dienen die Ölaufnahmerohre 106, 108, 110 und 112 aufgrund der Geschwin­ digkeit des nach unten an dem offenen Ende derselben vorbei­ strömenden gasförmigen Kältemittels als Venturirohre. Kom­ pressoröl, welches als Ölfilm 114 in Fig. 3 dargestellt ist, wird nach Art eines Siphons aus dem Bodenbereich des Sammlers 80 abgesaugt und wird in dem sich nach unten bewegenden Strom des gasförmigen Kältemittels mitgerissen. Auf diese Weise wird die Ölrückströmung in jeder der Saugleitungen 116, 118, 120 und 122 nur während der Zeiten wirksam, in denen die je­ weiligen Leitungen einen Strom gasförmigen Kältemittels führen.

In der gezeigten Weise sind vier Motor-Kompressor-Einheiten 124, 126, 128 und 130 an die Saugleitungen 116, 118, 120 bzw. 122 angeschlossen. Die Gasauslaßleitungen 132, 134, 136 und 138 sind an eine Hauptauslaßleitung 140 angeschlossen, welche das komprimierte heiße gasförmige Kältemittel auf die Hoch­ druckseite des Kühlkreislaufes leitet.

Wie anhand der Motor-Kompressor-Einheit 124 dargestellt, ist die Saugleitung 116 über ein Saugventil 144 an das Motorge­ häuse 142 angeschlossen. Das zurückströmende gasförmige Käl­ temittel dient zur Kühlung der Motorwicklungen 148 und 150, von denen die letztere auf einem Rotor 152 angeordnet ist, der in einem Lager 154 arbeitet und am anderen Ende mit der Kurbelwelle 156 verbunden ist. Die Kurbelwelle 156 ist in dem Kompressorgehäuse 158 in einem Lager 160 gelagert und ihrer­ seits mit einem ersten Kolben 162 mit Kolbenstange und einem zweiten Kolben 164 mit Kolbenstange verbunden, die in ihren jeweiligen Zylindern 166 und 168 arbeiten und das gasförmige Kältemittel komprimieren, welches eingespeist wird, wenn sich die Kolben in dem unteren Bereich ihrer jeweiligen hin- und hergehenden Bewegung befinden. Die Ventilausbildung in dem Kompressor und der Motorsteuerung 170 entspricht bei derar­ tigen Einheiten üblicherweise verwendeten Typen. Am Boden des Motorgehäuses 142 ist ein Kugelrückschlagventil 172 angeord­ net, damit Kurbelgehäuseöl aus der Saugleitung 116 in den unteren Bereich des Kurbelgehäuses 174 des Kompressorgehäuses 158 überströmen kann.

Wenn in der Saugleitung 116 kein Ölaufnehmer, wie z. B. bei 90 verwendet würde, könnte Öl kontinuierlich aus dem Saugvertei­ ler 80 durch die Leitung 116 in das Motorgehäuse 140 und über das Kugelrückschlagventil 172 in das Kompressorkurbelgehäuse 174 einströmen, so daß das Kurbelgehäuse mit Öl überfüllt würde und beim Starten ein Schaden an der Einheit 124 ent­ stünde. Durch die Vorsehung der Ölaufnehmer 90, 92, 94 und 96 ist für jede der Einheiten 124, 126, 128 und 130 eine Vorkeh­ rung gegen diesen problematischen Ölrückstrom geschaffen, so daß diese teuren Einheiten nicht durch Überfüllung der Kur­ belgehäuse mit Rückstromöl beschädigt werden.

In Fig. 3 entspricht die Hauptgasauslaßleitung 140 der Haupt­ gasauslaßleitung 14 des in Fig. 1 wiedergegebenen Kühlkrei­ ses, und die Rückleitungen 82, 84, 86, 88 für das gasförmige Kältemittel entsprechen den Rückleitungen für die Verdampfer 56, die gemäß Fig. 1 in den Saugsammler 58 eintreten.

In der vergrößerten Darstellung des Ölaufnehmers 90 der Fig. 4 ist das Saugfallrohr 98 als größere Büchse dargestellt, die einen geschlossenen Boden 180 und einen nach oben über den Boden 184 des Saugsammlers 80 in dessen Inneres hochragenden Teil 182 aufweist. Das Ölaufnehmerrohr 106 ist nahe dem Boden 184 des Saugsammlers 80 befestigt und tritt durch die Seiten­ wand des Büchsenteils 182 hindurch, so daß es eine sich durch die Seitenwandung hindurch erstreckende dicht über dem Boden 184 gelegene Mündung 186 aufweist. Im Inneren des Teils 182 ist das Ölaufnehmerrohr nach oben umgebogen und recht nahe der oberhalb der Mündung 186 gelegenen Wandung nach oben ge­ führt. Es schließt sich dann ein U-förmiger 180°-Bogen nach unten an, wobei der abwärts führende Schenkel nahe der gegen­ überliegenden Wandung des Teils 182 verläuft und der Scheitel 196 (Fig. 5) des Bogens in einer vorgegebenen Höhe oberhalb der Mündung 186 gelegen ist, so daß das in dem Saugsammler 80 stehende Öl nicht von selbst in das Saugfallrohr 98 ablaufen kann. Das andere Ende des Ölaufnehmerrohrs 106 besitzt eine Öffnung 188, die nach unten gerichtet ist, so daß die durch den Pfeil 190 dargestellte Strömung des gasförmigen Kältemit­ tels an dem Auslaß 188 einen Saugdruck erzeugt, wodurch die im Bodenbereich des Saugsammlers 18 befindliche Ölschicht durch das Rohr 106 angehoben wird und aus der Öffnung 188 in den Strom des sich in dem Saugfallrohr 98 bewegenden gasför­ migen Kältemittels austritt.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist der Saugsamm­ ler 80 einen Durchmesser von etwa 10 bis 15 cm auf. Bei dem kleineren dieser Durchmesser wird das Saugfallrohr 98 in ei­ ner Länge von ungefähr 22,5 cm mit einem äußeren Durchmesser von 5,3 cm eingesetzt. Die horizontale Breite des Bogens des Ölaufnehmerrohrs 106 beträgt etwa 46 mm und der Betrag, um den sich der Bogen 196 des Ölaufnehmerrohrs 106 von seinem untersten Punkt der Verbindung mit der Seitenwandung des Saugfallrohrs erhebt, etwa 43 mm. Das Ölaufnehmerrohr 106 kann aus Kupferrohr von 6 mm Außendurchmesser bestehen. Die Auslaßöffnung 188 befindet sich vorzugsweise in Höhe der ver­ tikalen Lage der Einlaßöffnung 186.

Das Saugfallrohr 98 wird von einem Stutzen 191 umfaßt und der gewölbten Bodenfläche des Saugsammlers 80 angepaßt. Ein ähn­ licher Stutzen 192 ist für die Rückleitung 82 des gasförmigen Kältemittels vorgesehen. Entsprechende Stutzen sind auch an den anderen Druckabfallrohren 100, 102 und 104 für die Gas­ rückleitungen 84, 86 bzw. 88 angebracht. Der Saugsammler 80 besitzt eine Endkappe 194.

Fig. 5 zeigt die bevorzugte Ausführungsform des Druckabfall­ rohrs 98 mit dem darin montierten Ölaufnehmerrohr 106, wel­ ches sich durch die Seitenwandung hindurch erstreckt und eine Einmündung 186 bildet und in der vorstehend beschriebenen Weise eine Auslaßöffnung 188 aufweist.

Fig. 6 zeigt eine Endansicht des Ölaufnehmers 90 mit dem da­ rin montierten Ölaufnehmerrohr 106 mit dem gebogenen oberen Teil 196. Der gebogene untere Teil 198 des Ölaufnehmerrohrs 106 geht deutlich aus Fig. 5 hervor.

Wie im Zusammenhang mit den Fig. 3 und 4 beschrieben, sind die Ölaufnahmeteile der Ölaufnehmer 90, 92, 94 und 96 in dem Saugsammler 80 enthalten. Nur die unteren Teile der Saugfall­ rohre 98, 100, 102 und 104 erstrecken sich unterhalb des Saugsammlers 80. Die Ölaufnehmerrohre 106, 108, 110 und 112 sind vollständig innerhalb der oberen Teile der Saugfallrohre und in dem Saugsammler enthalten, so daß ein Austreten von gasförmigem Kältemittel nicht möglich ist. Dies reduziert ein mögliches Leck aus dem Ölrückführungssystem der vorliegenden Erfindung auf ein praktisch erreichbares Minimum.

Claims (1)

1. Kühlsystem mit mehreren Kompressoren zum Komprimieren eines Kältemittels, mit einem Verflüssiger zum Kondensieren des kom­ primierten, gasförmigen Kältemittels, der über eine erste Lei­ tung mit den Kompressoren verbunden ist, mit einem Verdampfer, der über eine zweite Leitung mit dem Verflüssiger verbunden ist und durch -Verdampfen des flüssigen Kältemittels aus dem Ver­ flüssiger die Kühlung liefert, und mit einem Sammler, der über mindestens eine dritte Leitung mit dem Verdampfer und über vierte Leitungen mit den Kompressoren verbunden ist, durch den das Kältemittel strömt und in dem sich Öl sammelt, wobei die vierten Leitungen an ihren Enden Krümmer aufweisen, die sich in dem Sammler befinden, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils eine vierte Leitung zusätzlich zu dem Krümmer (106, 108, 110, 112) ein weiteres Leitungsstück (90, 92, 94, 96) aufweist, daß letz­ teres im Sammler (80) oberhalb des Ölspiegels mündet, daß der Krümmer (106, 108, 110, 112) nach oben gekrümmt ist, mit seinem einen Ende (186) in dem Bereich (114) mündet, wo Öl ist oder sein kann, und mit seinem anderen Ende (188) in dem weiteren Leitungsstück (90, 92, 94, 96) endet derart, daß in dem Krümmer (106, 108, 110, 112) ein Saugeffekt entsteht, wenn durch das weitere Leitungsstück (90, 92, 94, 96) Kältemittel strömt, das dann Öl mitnimmt.