DE3433915C2 - Kühlsystem - Google Patents
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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)
- 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.
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