DE3805094C1 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kälteanlage nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Die bekannte Kälteanlage, von der die Erfindung ausgeht (US-PS 37 85 169), weist mindestens zwei strömungstechnisch in Reihe geschaltete Verdichter auf. In den Gehäusen der Verdichter vorgesehene Ölsümpfe sind über eine Ausgleichsleitung miteinander verbunden und gleichen die in den Ölsümpfen auftretenden Ölstände aus. Treten jedoch zwischen den Gehäusen der Verdich­ ter, beispielsweise durch Abschalten einer der Verdichter, hohe Druckun­ terschiede auf, so ist eine Vergleichmäßigung der Ölstände nur mit einem allmählichen Druckausgleich möglich.

Des weiteren ist bereits umfangreich dokumentiert, daß beim Einsatz von niederdruckseitigen, strömungstechnisch parallelgeschalteten Verdichtern in Kälteanlagen einer der Verdichter dazu neigt, mit Öl unterversorgt zu sein. Niederdruckseitige Verdichter sind solche, in denen das Ansauggas im wesentlichen in das Innere des Gehäuses des Verdichters eingeleitet wird. Von dort wird das Ansauggas in den innerhalb des Gehäuses untergebrachten Motorverdichter gesaugt.

Die hermetisch geschlossenen - hermetischen - Gehäuse der niederdruckseiti­ gen, in Kälteanlagen eingesetzten Verdichter weisen Motorverdichtereinheiten auf und bilden gewöhnlich im Bereich ihrer Böden Ölsümpfe. Ein Teil des den Motorverdichter schmierenden, in diesen Ölsümpfen angesammelten und gespei­ cherten Öles wird mit dem Ansauggas mitgerissen, in den Motorverdichter gesaugt und strömt zusammen mit dem Ansauggas in den Motorverdichter hinein, durch ihn hindurch und aus ihm wieder heraus. Das Öl wird von dem Kälte­ mittel bzw. Ansauggas der Kälteanlage durch die Kälteanlage hindurch ge­ fördert und kehrt schließlich über eine parallel an­ geordnete Ansaugleitung wieder zu den Verdichtern zurück.

Wenn in einer Kälteanlage mit parallel angeordneten Verdichtern das Ansaug­ gas von den Verdampfern zu den Verdichtern rückgeleitet wird, ist es nicht auszuschließen, daß einer der Verdichter mehr Ansauggas und folglich auch mehr mitgerissenes Öl in sein Gehäuse einsaugt als der andere Verdichter. Nach einer bestimmten Zeit und sofern nichts dagegen unternommen wird, ist zumindest einer der Verdichter mit Öl unterversorgt und wird schließ­ lich versagen. Bei Kälteanlagen mit parallel angeordneten Verdichtern sind viele Ölausgleichsysteme bekannt. Diese Ölausgleichsysteme weisen in der Regel von einem gemeinsamen Ölreservoir zu einzelnen Ölsümpfen führende Ölleitungen auf (US-PS 35 81 519; 37 77 509; 45 30 215). Nor­ malerweise erfordern solche Systeme zur Förderung des Öles aus dem gemein­ samen Ölreservoir in die einzelnen Ölsümpfe der jeweiligen Verdichter den Einsatz von Pumpen, Förderern od. dgl. In solchen Systemen sind die in den Ölsümpfen der Verdichter herrschenden Drücke typischerweise unter­ schiedlich und die in den Verdichtern auftretenden Ölstände werden mecha­ nisch auf einem bestimmten Niveau gehalten oder diesbezüglich beeinflußt.

In anderen Systemen werden passive Mittel zum Ausgleichen der in den Öl­ sümpfen paralleler Verdichter auftretenden Ölstände verwendet. Diese passi­ ven Mittel beruhen nicht auf der Ansammlung von Öl in einem gemeinsamen Ölreservoir (US-PS 44 11 141 und 45 51 989). Dort ist ein Rückschlag­ ventil und ein Ansaugleitungssystem mit vorgegebenen ungleichen Leitungs­ durchmessern zur passiven und mechanisch einfachen Ölversorgung parallel angeordneter, baugleicher Verdichter verwendet.

Nach wie vor besteht der Bedarf nach einer zuverlässigen, mechanisch ein­ fachen und sich selbst regulierenden Anordnung zum Erhalt der Ölstände in einer Kälteanlage. Dabei sollen die Ölstände einen vorgegebenen unteren Ölstand nicht unterschreiten.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die aus der US-PS 37 85 169 bekannte Kälteanlage so auszugestalten und weiterzubilden, daß auch beim Abschalten eines Verdichters in beiden Gehäusen der Verdichter ein ausreichender Ölspiegel aufrechterhalten wird, der zur Schmierung der Verdichter erforderlich ist.

Die erfindungsgemäße Kälteanlage löst die zuvor gezeigte Aufgabe durch die Merkmale des Kennzeichnungsteils von Anspruch 1.

Die erfindungsgemäße Kälteanlage weist einerseits strömungstechnisch paral­ lelgeschaltete Verdichter, andererseits ein in der zu den parallelgeschal­ teten Verdichtern der Kälteanlage führenden Saugleitung vorgesehenes selbst­ steuerndes Ventil auf.

In dem Steuerventil ist eine erste, mit dem Verdampfer bzw. den Verdampfern der Kälteanlage strömungsverbundene erste Öffnung vorgesehen. Das Ansauggas strömt in das Gehäuse des Ventils und strömt dort durch eine zweite und dritte Öffnung in einzelne Saugleitungen, von denen schließlich jede in eines der im Gehäuse der parallelgeschalteten, baugleichen Verdich­ ter der Kälteanlage führt. In dem Steuerventil ist ein innerhalb des Ventilgehäu­ ses sich auf die in den Gehäusen der Verdichter der Kälteanlage herrschenden Drücke hin frei beweglicher Steuerschieber vorgesehen.

Der Steuerschieber ist hantelähnlich geformt und weist an seinen äußeren Enden mit gleichen Flächen ausgestattete Bolzen auf. Die Bolzen sind mittels einer Stange miteinander verbunden. Das in das Steuerventil strö­ mende Ansauggas strömt durch den die Stange des Steuerschiebers aufweisen­ den Bereich und wirkt so auf innere Flächen der Bolzen, daß sich der Steuer­ schieber nicht bewegt. Jede der äußeren Flächen der Bolzen ist über eine vierte bzw. fünfte Öffnung dem in den Gehäusen eines der beiden Verdichter herrschenden Druck ausgesetzt. Wenn in dem Ölsumpf eines paral­ lel angeordneten, baugleichen Verdichters ein höherer Druck entsteht, wirkt der in dem Gehäuse herrschende höhere Druck auf eine der äußeren Flächen des in dem Steuerventil vorgesehenen Steuerschiebers und bewegt bzw. verschiebt den Steuerschieber in dem Ventilgehäuse.

Durch die Verschiebung des Steuerschiebers wird die Strömung des Ansauggases in das unter höherem Druck stehenden Gehäuses dadurch redu­ ziert, daß der dem höheren Druck ausgesetzte Bolzen durch seine Bewegung die zu dem unter höherem Druck stehenden Gehäuses führende Anschlußleitung sperrt.

Wenn im Dauerbetrieb die Gehäuse der Verdichter gleiche Drücke aufweisen und so jedes Gehäuse mit gleichviel Ansauggas und mitgerissenem Öl versorgt wird, befindet sich der Steuerschieber mittig im Ventilgehäuse. Dann er­ halten die Gehäuse der arbeitenden Verdichter gleichviel Ansauggas und so­ mit auch mitgerissenes Öl. Wenn in einem Gehäuse eines Verdichters der Druck ansteigt, wird der Steuerschieber zur Reduzierung des in das Gehäuse dieses Verdichters strömenden Ansauggases verschoben und damit die Menge des in dieses Gehäuse zu fördernden Ansauggases und mitgerissenen Öles ver­ ringert. Dadurch wird der zwischen den Gehäusen der Verdichter herrschende Druckunterschied wieder ausgeglichen. Somit ist sichergestellt, daß schließ­ lich das Gehäuse jedes Verdichters genügend Ansauggas und mitgerissenes Öl erhält.

Wenn beide Verdichter arbeiten, oszilliert der Steuerschieber innerhalb des Gehäuses des selbststeuernden Ventils und stellt dabei sicher, daß inner­ halb der Gehäuse der parallel angeordneten Verdichter gleiche Drücke herr­ schen und jedes Gehäuse ständig mit Öl versorgt wird.

Wenn einer der beiden baugleichen, parallel angeordneten Verdichter abschal­ tet, wird sich unverzüglich in dem Gehäuse des abgeschalteten Verdichters ein höherer Druck aufbauen. Dies liegt daran, daß der in diesem Gehäuse vorgesehene Motorverdichter nicht länger Ansauggas aus diesem Gehäuse her­ aussaugt. Daraufhin wird der Bolzen, der die dem in dem Gehäuse des abge­ schalteten Verdichters herrschenden Druck ausgesetzte Fläche aufweist, dem in diesem Gehäuse herrschenden höheren Druck ausgesetzt. Dabei bewegt sich der Steuerschieber in eine Richtung, so daß im wesentlichen die Strömung des Ansauggases in das Gehäuse des abgeschalteten Verdichters unterbrochen wird. Im Ergebnis erhält der arbeitende Verdichter im wesentlichen das ge­ samte Ansauggas und das mitgerissene Öl von dem Verdampfer der Kälteanlage.

Wenn der abgeschaltete Motorverdichter wieder anläuft, wird unverzüglich Ansauggas in das Gehäuse dieses Motorverdichters gesaugt. Dadurch wird in diesem Gehäuse ein Druck erzeugt, der niedriger ist als der Druck in dem Gehäuse des arbeitenden Verdichters. Der Steuerschieber wird daher durch den höheren Druck in dem Gehäuse des arbeitenden Verdichters in eine Richtung bewegt, wodurch die Strömung des Ansauggases in das Gehäuse des zuvor abgeschalteten Verdichters freigegeben wird. Die Strömung des Ansauggases und des Öles ist daher schnell wiederhergestellt.

Da die in den Gehäusen der baugleichen, parallelgeschalteten Verdichter herrschenden Drücke bei arbeitenden Verdichtern gleichgroß gehalten werden, und da in den Ölsümpfen der baugleichen Verdichter in Höhe der nominalen Ölstände eine Ausgleichsleitung vorgesehen ist, wird keiner der in der er­ findungsgemäßen Kälteanlage vorgesehenen Verdichter im Betrieb mit Öl unterversorgt sein.

Da die Strömung des Ansauggases und mitgerissenen Öles in das Gehäuse eines abgeschalteten Verdichters im wesentlichen blockiert ist und da in der er­ findungsgemäßen Kälteanlage das Gehäuse eines abgeschalteten Verdichters stets einen höheren Druck als das Gehäuse eines arbeitenden Verdichters aufweist, tendiert das Öl nicht dazu, in das Gehäuse des abgeschalteten Verdichters zu strömen, wodurch der arbeitende Verdichter nicht mehr mit Öl versorgt würde, wie dies in bekannten Kälteanlagen allgemein problema­ tisch ist.

Das selbststeuernde Ventil der erfindungsgemäßen Kälteanlage läßt sich auch kaskadenartig schalten, so daß in einer solchen Kälteanlage mit strömungs­ technisch parallelgeschalteten baugleichen Verdichtern mehr als zwei Ver­ dichter eingesetzt werden können. Innerhalb der Gehäuse aller in dieser Anlage arbeitenden Verdichter herrschen dann gleiche Drücke.

Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einer­ seits auf die nachgeordneten Ansprüche, andererseits auf die nachfolgende Erläuterung lediglich zweier Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung der bevor­ zugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung werden auch im allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 in schematischer Darstellung ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kälteanlage,

Fig. 2 im Schnitt, vergrößert und teilweise weggebrochen das Steuerventil aus Fig. 1, wobei der darin angeordnete Steuerschieber eine Stellung aufweist, bei der beide Verdichter arbeiten und ihre Gehäuse gleiche Drücke auf­ weisen,

Fig. 3 das Steuerventil aus Fig. 2, wobei der Steuerschieber eine Stel­ lung aufweist, die sich dann einstellt, wenn einer der Verdichter der Kälteanlage abgeschaltet ist und

Fig. 4 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Kälteanlage, wobei drei baugleiche Ver­ dichter strömungstechnisch parallel geschaltet und zwei Steuerventile kaskadenartig angeordnet sind.

Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Kälteanlage 10 mit zwei baugleichen, strömungstechnisch parallel angeordneten Verdichtern 12, 14. Das bedeutet, daß die Verdichter 12, 14 Ansauggas aus einer gemeinsamen Quelle beziehen und verdichtetes Gas in eine gemeinsame Auslaßleitung auslassen. Im Inneren der Verdichter 12, 14 ist jeweils ein Motorverdichter 16 bzw. 18 angeordnet. Das von den Motorverdichtern 16, 18 verdichtete Gas wird in eine gemeinsame Auslaßleitung 20 der Kälteanlage 10 ausgelassen und von dort in einen Ver­ flüssiger 22 geleitet.

Das zum Verflüssiger 22 geleitete, im folgenden Kältemittel genannte verdichtete Gas wird dort verflüssigt und über ein Drosselventil 24 zu einem Verdampfer 26 geleitet. Dort wird das Kältemittel von einer Wär­ mequelle erhitzt und dabei verdampft.

Das verdampfte Kältemittel wird vom Verdampfer 26 als Ansauggas in eine als Saugleitung 28 ausgeführte Anschlußleitung der Kälteanlage 10 ge­ leitet. An die Saugleitung 28 schließt sich ein Steuerventil zum Ausgleich der in den Gehäusen der Verdichter 12, 14 herrschenden Drücke an. Gemäß nachfolgender Beschreibung wird das Ansauggas über das Steuerventil 30 und durch einzelne als Ansaugleitungen 32 bzw. 34 ausgeführte Anschlußleitungen der Kälteanlage 10 in das Innere der Gehäu­ se 13, 15 der Verdichter 12, 14 geleitet. Die Gehäuse 13, 15 sind in einer bestimmten Höhe über ihren Böden über eine Ausgleichsleitung 36 miteinander strömungsverbunden.

Die Ausgleichsleitung 36 ist derart angebracht, daß sie sich in das Gehäu­ se 13, 15 eines jeden Verdichters 12, 14 in Höhe des in den Ölsümpfen der Verdichter 12, 14 nominal erforderlichen Ölstandes 38 bzw. 40 hinein öffnet. Des weiteren sind in der Kälteanlage 10 Steuerleitungen 42, 44 mit relativ geringen Leitungsquerschnitten vorgesehen. Die Steuerleitungen 42, 44 sind an ihrem einen Ende mit den Verdichtern 12, 14 und an ihrem anderen Ende mit mit dem Inneren des Gehäuses 56 des Steuerventils 30 verbundenen Anschlüssen gemäß nachfolgender Beschreibung strömungsverbunden.

Fig. 2 zeigt, daß das Steuerventil 30 einen mit der Saugleitung 28 der Kälteanlage 10 verbundenen Anschluß 46 aufweist. Das Steuerventil 30 weist zwei weitere Anschlüsse 48, 50 auf. Über den Anschluß 48 wird Ansauggas durch die Ansaugleitung 32 zu dem Verdichter 12 geleitet. Über den Anschluß 50 wird Ansauggas über die Ansaugleitung 34 zum Verdichter 14 geleitet. Die An­ schlüsse 46, 48 und 50 des Ventils 30 bilden drei Öffnungen 47, 49, 51 und sind mit den Saugleitungen 28, 32, 34 hart verlötet.

In den Enden des Steuerventils 30 sind zwei weitere Öffnun­ gen 52, 54 vorgesehen. Die Leitungen 42, 44 sind jeweils an die Enden des Steuerventils 30 angeschlossen und somit über die Öffnungen 52, 54 mit dem Inneren des Steuerventils 30 strömungsverbunden.

Innerhalb des Gehäuses 56 des Steuerventils 30 ist ein hantelförmiger Steuer­ schieber 58 vorgesehen. Der Steuerschieber 58 besteht aus zwei im we­ sentlichen zylindrischen, über eine Stange 64 miteinander verbundenen Bolzen 60, 62. Die Bolzen 60, 62 sind beispielsweise aus Nylon oder Teflon derart gefertigt, daß sie sich innerhalb des Gehäuses 56 des Steuerventils 30 frei und gleitend bewegen können.

Die Länge der Stange 64 ist so bemessen, daß bei mittiger Anordnung des Steuerschiebers 58 in dem Ventilgehäuse 56 Ansauggas durch das Steuerventil 30 hin­ durch in die Anschlüsse 58, 50 strömen kann und dabei von den Bolzen 60, 62 im wesentlichen nicht behindert wird. Später wird noch erläutert werden, daß die Breite der Bolzen 60, 62 und die Länge des Ventilgehäuses 56 derart bemessen sind, daß eine Verschiebung des Steuerschiebers 58 axial im Ventilgehäuse 56 dazu führt, daß an dem inneren Ende des Ventilgehäuses 56 der Bolzen 62 anliegt und der gegenüberliegende Bolzen 60 den Anschluß 48 im wesentlichen, aber nicht vollständig, durch Überdecken sperrt (vgl. Fig. 3).

Der Bolzen 60 des Steuerschiebers 58 begrenzt eine innerhalb des Ventilgehäuses 56 ausgebildete Steuerkammer 74. Die Steuerkammer 74 ist über die Öffnung 52 und die Steuerleitung 42 mit dem Inneren des Gehäuses 13 des Verdichters 12 strö­ mungsverbunden. Genauso begrenzt der Bolzen 62 eine zweite Steuerkammer 76. In der Steuerkammer 76 herrscht der gleiche Druck wie in dem Verdichter 14, da die Steuerkammer 76 mit dem Inneren des Gehäuses 15 des Verdichters 14 über die Steuerleitung 44 und die Öffnung 54 strömungsverbunden ist.

Die Fläche 70 des Bolzens 62 und die Fläche 66 des Bolzens 60 sind gleich­ groß. Aufgrund dieser Tatsache führt jeglicher zwischen den Steuerkam­ mern 74 und 76 herrschende Druckunterschied zu einer von diesem Druckun­ terschied abhängigen Verschiebung des Steuerschiebers 58 innerhalb des Ventilgehäuses 56.

Wenn die Kälteanlage 10 gleichmäßig arbeitet und der innerhalb der Gehäu­ se 13, 15 der Verdichter 12, 14 herrschende Druck gleichgroß ist, dann sind die Flächen 66, 70 des Steuerschiebers 58 gleichen Drücken ausgesetzt und der Steuerschieber 58 ist innerhalb des Ventils 30 mittig angeordnet. Daher werden durch die Saugleitungen 32, 34 gleichviel Ansauggas und mit­ gerissenes Öl in die Gehäuse 13, 15 der Verdichter 12, 14 gefördert.

Wie bereits zuvor erwähnt, arbeitet ein Verdichter nicht wie der andere. Daher neigt bei einer parallelen Anordnung zweier baugleicher Verdichter einer der Verdichter dazu, mehr Ansauggas als der andere anzusaugen. Auf­ grund dieser Charakteristik neigen die Verdichter dazu, für eine bestimmte Zeit in dem Gehäuse des einen der parallelen Verdichter einen höheren Druck als in dem Gehäuse des anderen Verdichters zu erzeugen.

Wenn beispielsweise der Motorverdichter 18 des Verdichters 14 mehr Ansaug­ gas einsaugt als der Motorverdichter 16 des Verdichters 12, dann wird in­ nerhalb des Gehäuses 13 des Verdichters 12 ein erhöhter Druck entstehen. Sobald der Druck innerhalb des Gehäuses 13 des Verdichters 12 ansteigt, wirkt er auf die Fläche 66 des Steuerschiebers 58. Der in dem Gehäuse 13 des Verdichters 12 herrschende höhere Druck wirkt auf die Fläche 66 des Steuerschiebers 58 derart, daß der Steuerschieber 58 in eine Richtung weg von der Quelle des höheren Drucks, d. h. weg von der Öffnung 52 und weg von einem Endteil 78 des Ventils 30 geschoben wird. Die Verschiebung des Steuerschiebers 58 weg von dem Endteil 78 des Ventils 30 in Richtung des Endteils 80 des Ventils 30 verursacht eine Bewegung des Bolzens 60. Dadurch wird die Strömung des Ansauggases durch den Anschluß 48 des Ventils 30 hindurch in das unter erhöhtem Druck stehende Gehäuse 13 des Verdichters 12 versperrt bzw. verringert.

Das Versperren des Anschlusses 48 des Ventils 30 bewirkt eine Reduzierung der Förderung des Ansauggases und des mitgerissenen Öles in den Verdich­ ter 12. Folglich erhöht sich die Strömung des Ansauggases und des mitge­ rissenen Öles in dem Verdichter 14. Die Verringerung der in den Verdich­ ter 12 gerichteten Strömung führt schließlich zu einer Verringerung des in dem Gehäuse 13 des Verdichters 12 herrschenden Drucks.

Sobald die Gehäuse 13, 15 der Verdichter 12, 14 gleiche Drücke aufweisen, endet die bislang anhaltende Verschiebung des Steuerschiebers 58 innerhalb des Gehäuses 56 des Ventils 30 in Richtung des Endteils 80 des Gehäuses 56 des Steuerventils 30. Wenn folglich der innerhalb des Gehäuses 15 des Verdich­ ters 14 herrschende Druck derart ansteigt, daß er den im Gehäuse 13 des Verdichters 12 herrschenden Druck überschreitet, dann wird der Steuerschie­ ber 58 aufgrund des innerhalb des Steuerventils 30 in der Steuerkammer 76 im Vergleich zur Steuerkammer 74 herrschenden höheren Drucks von dem Endteil 80 des Ventils 30 wegbewegt.

Mit einer die Absperrung des Anschlusses 48 verringernden Bewegung des Steuerschiebers 58 innerhalb des Steuerventils 30 verstärkt sich die durch den Anschluß 48 in den Verdichter 12 gerichtete Strömung des Ansauggases. Da­ bei kommen die innerhalb der Gehäuse 13, 15 der Verdichter 12, 14 herrschenden Drücke wieder ins Gleichgewicht. Sobald der innerhalb des Ge­ häuses 13 des Verdichters 12 herrschende Druck wieder ansteigt und den im Gehäuse 15 des Verdichters 14 herrschenden Druck übersteigt, wird der Steuerschieber 58 verschoben und sperrt dabei wieder die in den Motorver­ dichter 16 gerichtete Strömung des Ansauggases derart, daß bei arbeitenden Verdichtern 12, 14 die Gehäuse 13, 15 der Verdichter 12, 14 im wesentlichen stets gleichen Druck aufweisen.

Das Steuerventil 30 spricht schon auf eine relativ geringe Druck­ differenz zwischen den Gehäusen 13, 15 der Verdichter 12, 14 an. Da der Steuerschieber 58 innerhalb des Steuerventils 30 frei verschiebbar ist und da das durch das Steuerventil 30 strömende Ansauggas mit Öl beladen ist, reagiert der Steuerschieber unverzüglich sogar auf geringe Druckunterschiede zwi­ schen den mit Ansauggas versorgten Gehäusen 13, 15 der Verdichter 12, 14. Diese Empfindlichkeit des Steuerschiebers 58 resultiert aus dem nur ge­ ringfügigen Reibungswiderstand des Steuerschiebers 58.

Sobald sich der Steuerschieber 58 bewegt, wird die Strömung des Ansaug­ gases in den das unter höherem Druck stehende Gehäuse 13 oder 15 aufwei­ senden Verdichter 12 oder 14 teilweise blockiert. Der Steuerschieber 58 schwingt innerhalb des Gehäuses 56 des Ventils 30 hin und her und schließt teilweise und öffnet in ständigem Wechsel den Anschluß 48 oder 50 zur Strömung des Ansauggases in das bei arbeitenden Verdichtern 12, 14 einen höheren Druck aufweisende Gehäuse 13 oder 15 des Verdichters 12 oder 14. Dadurch sind die in den Gehäusen 13, 15 der arbeitenden Verdichter 12, 14 herrschenden Drücke im wesentlichen stets gleich.

Wenn die von der Kälteanlage 10 zu erbringende Leistung lediglich den Ein­ satz eines der beiden baugleichen Verdichter 12, 14 erfordert, wird einer der beiden Verdichter 12, 14 abgeschaltet. Für Fig. 3 wird vorausgesetzt, daß der Motorverdichter 16 des Verdichters 12 derjenige ist, der dann ab­ geschaltet wird, wenn die von der Kälteanlage 10 geforderte Leistung den Einsatz beider Verdichter 12, 14 nicht erfordert.

Wenn zu einem solchen Zeitpunkt der Motorverdichter 16 abschaltet, erhöht sich der innerhalb des Gehäuses 13 des Verdichters 12 herrschende Druck unverzüglich und erheblich. Dies liegt daran, daß der Motorverdichter 16 aus dem Gehäuse 13 des Verdichters 12 kein Ansauggas mehr ansaugt. Der Anstieg des in dem Gehäuse 13 des Verdichters 12 aufgrund des Abschaltens des Motorverdichters 16 herrschenden Drucks wird über Leitung 42 an die Steuerkammer 74 weitergeleitet.

Der innerhalb des Gehäuses 13 des Verdichters 12 herrschende höhere Druck bewegt den Steuerschieber 58 gemäß der Darstellung in Fig. 3 weg von dem Endteil 78 des Ventils 30. Der Steuerschieber 58 bewegt sich so lange, bis der Bolzen 62 an dem Endteil 80 des Steuerventils 30 zur Anlage kommt. Der Bol­ zen 60 blockiert dann im wesentlichen die Strömung des Ansauggases in das Gehäuse 13 des jetzt abgeschalteten Verdichters 12.

Da bei strömungstechnisch parallel angeordneten Verdichtern 12, 14 das Gehäuse 15 des arbeitenden Verdichters 14 stets einen niedrigeren Druck als das Gehäuse 13 des abgeschalteten Verdichters 12 aufweist, wird der Steuerschieber 58 so lange in der in Fig. 3 dargestellten Position gehalten, wie der Motorverdichter 16 abgeschaltet ist und der Motorverdichter 18 arbeitet.

Solange der in dem Gehäuse 13 des Verdichters 12 herrschende Druck höher ist als der in dem Gehäuse 15 des Verdichters 14 herrschende Druck, wird das innerhalb des Gehäuses 14 des abgeschalteten Verdichters 12 in dem Ölsumpf befindliche Öl durch die Ausgleichsleitung 36 herausgefördert, bis der Ölstand 38 im Gehäuse 13 des Verdichters 12 unter die Höhe fällt, in der sich die Ausgleichsleitung 36 in das Gehäuse 13 des Verdichters 12 hinein öffnet.

Da die in das Gehäuse 13 des Verdichters 12 hinein gerichtete Strömung des Ansauggases im wesentlichen durch die den Anschluß 48 blockierende Ver­ schiebung des Bolzens 16 verhindert ist, wird im wesentlichen das gesamte durch die Kälteanlage 10 strömende Ansauggas und mit dem Ansauggas mitge­ rissene Öl direkt in das Gehäuse 15 des arbeitenden Verdichters 14 geför­ dert. Der Bolzen 60 blockiert nicht völlig den Anschluß 48, so daß das Gehäuse 13 des Verdichters 12 durch den Anschluß 48 eine begrenzte Strö­ mungsverbindung mit dem Inneren des Ventils 30 aufweist. Das Innere des Gehäuses 13 des Verdichters 12 bleibt daher dem Druck des durch das Ventil 30 strömenden Ansauggases ausgesetzt. Dadurch wird inner­ halb des Gehäuses 13 des abgeschalteten Verdichters 12 im Vergleich zu dem Inneren des Gehäuses 15 des arbeitenden Verdichters 14 ein höherer Druck aufrechterhalten.

Dann, wenn die von der Kälteanlage 10 zu erbringende Leistung auf einen Betrag ansteigt, der den Betrieb des bisher ausgeschalteten Verdichters 12 erfordert, wird der Motorverdichter 16 eingeschaltet und saugt unverzüg­ lich durch einen zwischen dem Bolzen 60 und dem Anschluß 48 des Steuerventils 30 bestehenden verringerten Durchflußquerschnitt 82 Ansauggas aus dem Gehäuse 13 des Verdichters 12 heraus. Dies geschieht schneller als das Ansauggas durch den verringerten Durchflußquerschnitt 82 nachgefördert wird. Daher verursacht der arbeitende Motorverdichter 16 einen unverzüglichen und schnellen Abfall des in dem Gehäuse 13 des Verdichters 12 herrschenden Drucks auf einen solchen Wert, daß der innerhalb des Gehäuses 13 des Ver­ dichters 12 herrschende Druck niedriger als der in dem Gehäuse 15 des ar­ beitenden Verdichters 14 herrschende Druck wird.

Sobald der in dem Gehäuse 13 des Verdichters 12 herrschende Druck unter den innerhalb des Gehäuses 15 des Verdichters 14 herrschenden Druck fällt, wird der Steuerschieber 58 durch den durch die Öffnung 54 des Steuerventils 30 zuge­ führten höheren Druck von dem Endteil 80 des Ventils 30 wegbewegt. Die Be­ wegung des Steuerschiebers 58 in Richtung des Endteils 78 des Ventils 30 führt zu einer Bewegung des Bolzens 60 in eine Richtung, die den Anschluß 48 des Ventils 30 für die Strömung von Ansauggas wieder öffnet.

Das völlige Öffnen des Anschlusses 48 zum Durchströmen des Ansauggases ver­ ursacht innerhalb des Gehäuses 13 des nun wieder eingeschalteten Verdich­ ters 12 einen schnellen Druckanstieg. Sobald die in den Steuerkammern 74, 76 des Steuerventils 30 herrschenden Drücke ausgeglichen sind, was bezeichnenderweise dann der Fall ist, wenn der Steuerschieber 58 innerhalb des Gehäuses 56 und des Ventils 30 mittig angeordnet ist, ist die Strömung des Ansauggases und des mitgerissenen Öles zu den Gehäusen 13, 15 der Verdichter 12, 14 zu gleichen Teilen wieder hergestellt.

Wenn der Motorverdichter 18 mehr Ansauggas als der Motorverdichter 16 an­ saugt, wird der in dem Gehäuse 13 des Verdichters 12 herrschende Druck nach Wiedereinschalten des Verdichters 16 ansteigen. Sobald der innerhalb des Gehäuses 13 des Verdichters 12 herrschende Druck den innerhalb des Gehäu­ ses 15 des Verdichters 14 herrschenden Druck übersteigt, bewegt sich der Steuerschieber 58 derart, daß die Strömung des Ansauggases in das Gehäuse 13 des Verdichters 12 etwas blockiert wird. Dadurch wird der innerhalb des Gehäuses 13 des Verdichters 12 herrschende Druck verringert. Bei arbeiten­ den Verdichtern 12, 14 werden daher die Gehäuse 13, 15 der Verdichter 12, 14 auf im wesentlichen gleichem Druck gehalten.

Fig. 4 läßt erkennen, daß die erfindungsgemäße Kälteanlage 100 den Einsatz von lediglich zwei parallel angeordneten Verdichtern vorsieht. Nach dem in Fig. 4 bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die Kälteanlage 100 drei Ver­ dichter 102, 104, 106 auf. Die Ölsümpfe der Verdichter 102, 104, 106 sind mittels Ausgleichsleitungen 108, 110 in bestimmten Höhen miteinander strö­ mungsverbunden.

Die Verdichter 102, 104, 106 lassen verdichtetes Gas in eine gemeinsame Aus­ laßleitung 112 aus. Die gemeinsame Auslaßleitung 112 leitet das verdichtete Gas bzw. das verdichtete Kältemittel in einen Verflüssi­ ger 114. Von dort aus wird das verflüssigte Kältemittel durch ein Drosselventil 116 zu einem Verdampfer 118 geleitet. Das den Verdampfer 118 verlassende Kältemittel wird als Ansauggas in ein Steuerventil 120 geleitet.

Das Steuerventil 120 weist wie das zuvor erläuterte Steuerventil 30 zwei Anschlüsse 122, 124 auf und ist über die Steuerleitungen 126 bzw. 128 mit dem Inneren der Gehäuse 103, 105 der Verdichter 102, 104 strö­ mungsverbunden. Das Steuerventil 120 leitet Ansauggas über den Anschluß 122 zum Verdichter 102 und über den Anschluß 124 zu einem zweiten Steuerventil 130.

Das Steuerventil 130 weist Anschlüsse 132, 134 auf. Über die An­ schlüsse 132, 134 gelangt Ansauggas in die Gehäuse 105, 107 der Verdich­ ter 104, 106. Das Steuerventil 130 ist an einem Ende über die Steuerleitung 128 dem in Inneren des Gehäuses 105 des Verdichters 104 herrschenden Druck und an einem anderen Ende über die Steuerleitung 136 dem im Inneren des Gehäuses 107 des Verdichters 106 herrschenden Druck ausgesetzt.

Wenn alle drei Verdichter 102, 104, 106 arbeiten, dann sind die innerhalb der Steuerventile 120, 130 genauso wie in dem zuvor beschriebe­ nen, in den Fig. 2 und 3 dargestellten Steuerventil 30 angeordneten Steuerschie­ ber derart positioniert, daß die Leitung des Ansauggases und des mitgerisse­ nen Öles zu den Gehäusen 103, 105, 107 der Verdichter 102, 104, 106 derart erfolgt, daß die innerhalb der Gehäuse 103, 105, 107 herrschenden Drücke und somit auch die Menge des in diese Gehäuse 103, 105, 107 geförderten Ansauggases und mitgerissenen Öles gleich ist.

Wenn der Verdichter 106 aufgrund einer Verringerung der von der Kälteanla­ ge 100 geförderten Leistung abschaltet, wird der Steuerschieber innerhalb des Steuerventils 130 gemäß der Position des in Fig. 3 dargestellten Steuerschie­ bers 58 positioniert. Das liegt daran, daß der in dem Gehäuse 107 des Ver­ dichters 106 herrschende Druck ansteigt und der Steuerschieber in dem Steuerventil 130 derart verschiebt, daß die in das Gehäuse 107 des Verdichters 106 führende Strömung des Ansauggases im wesentlichen blockiert ist.

Auf das Ausschalten des Verdichters 106 und Rückbewegen des Steuerschiebers des Steuerventils 130 hin oszilliert der in dem Ventil 120 vorgesehene Steuer­ schieber innerhalb des Gehäuses. Der Steuerschieber wird derart positioniert, daß die Drücke in den Gehäusen 103, 105 auf gleichem Niveau gehalten werden. Dadurch ist die Versorgung des Gehäuses 103 des Verdichters 102 und des Gehäuses 105 des Verdichters 104 mit gleichviel Ansauggas und Öl sichergestellt.

Wenn die von der Kälteanlage 100 geförderte Leistung sich weiter verringert, so daß lediglich ein arbeitender Verdichter erforderlich ist, schalten die Verdichter 104, 106 ab. Sobald die Verdichter 104, 106 abschalten, wird der Steuerschieber innerhalb des Ventils 130 gemäß der in Fig. 3 dargestellten Position des Steuerschiebers 58 positioniert. Dadurch wird im wesentlichen die gesamte Strömung des Ansauggases durch das Ventil 120 in das Gehäuse 103 des arbeitenden Verdichters 102 geleitet.

Sobald der Einsatz der Verdichter 104, 106 wieder verlangt wird, verursacht das Einschalten ihrer Motorverdichter eine Positionierung des Steuerschie­ bers der selbststeuernden Ventile 120, 130 derart, daß das Ansauggas zu den arbeitenden Verdichtern 102, 104, 106 geleitet wird. Dies geschieht der­ art, daß der innerhalb der Gehäuse 103, 105, 107 der arbeitenden Verdich­ ter 102, 104, 106 herrschende Druck gleichgroß ist. Dies wiederum stellt sicher, daß jeder arbeitende Verdichter 102, 104, 106 genügend Ansauggas und Schmieröl erhält.

Die erfindungsgemäße Kälteanlage ist insofern vorteilhaft, als das Gehäuse eines abgeschalteten Verdichters auf höherem Druck als das Gehäuse eines arbeitenden Verdichters gehalten wird. Aus diesem Grund wird das zur Schmierung dienende Öl nicht von dem Gehäuse des arbeitenden Verdichters durch die Ausgleichsleitung in das Gehäuse des abgeschalteten Verdichters geleitet, wie dies bezeichnenderweise in vielen Kälteanlagen mit strömungs­ technisch parallel angeordneten Verdichtern bisher aufgetreten ist. Da innerhalb des Gehäuses des abgeschalteten Verdichters ein höherer Druck herrscht als innerhalb des Gehäuses des arbeitenden Verdichters der erfin­ dungsgemäßen Kälteanlage, fördert der innerhalb des Gehäuses des abgeschal­ teten Verdichters herrschende Druck Öl aus dem Ölsumpf des abgeschalteten Verdichters über die Ausgleichsleitung in das Gehäuse des arbeitenden Ver­ dichters.

Da jedoch die Ausgleichsleitung in der erfindungsgemäßen Kälteanlage so angeordnet ist, daß sie sich in das Gehäuse eines jeden der Verdichter in einer bestimmten Höhe über dem Boden des Verdichters hinein öffnet, stabi­ lisiert sich der Ölstand in dem abgeschalteten Verdichter in einer vorge­ gebenen Minimalhöhe, sobald der in dem Gehäuse des abgeschalteten Verdichters herrschende höhere Druck Öl in das Gehäuse des arbeitenden Verdichters in einem solchen Maße fördert, daß der Ölstand in dem Ölsumpf des abgeschal­ teten Verdichters unter die Öffnung der Ausgleichsleitung fällt. Wenn der abgeschaltete Verdichter wieder anläuft, ist daher zunächst genügend Öl für den anfänglichen Betrieb des Verdichters vorhanden, bis mehr Öl vom Ansauggas in das Gehäuse des Verdichters hineingetragen wird.

Selbstverständlich umfaßt die Lehre der vorliegenden Erfindung auch Kälte­ anlagen mit mehr als drei strömungstechnisch parallelgeschalteten Verdich­ tern gemäß Fig. 4. Die dort gelehrte kaskadenartige Anordnung der Steuerventile ermöglicht im Grunde genommen den Einsatz einer unbe­ grenzten Anzahl von strömungstechnisch parallelgeschalteten Verdichtern.

Schließlich ist hervorzuheben, daß die erfindungsgemäße Kälteanlage den Einsatz von Verdichtern mit unterschiedlichen Kapazitäten ermöglicht. Das Steuerventil der vorliegenden Erfindung wird unabhängig von der Kapazität der jeweiligen Verdichter arbeiten und so bei arbeitenden Verdichtern die Gehäuse der unterschiedlichen Verdichter auf gleichem Druck halten. Die Versorgung jedes Verdichters mit genügend Öl bzw. Schmiermittel ist daher sichergestellt.

Claims (2)

1. Kälteanlage (10) mit einem ersten Verdichter (12), einem zweiten Ver­ dichter (14) und einem Verdampfer (26), wobei die Verdichter (12, 14) jeweils ein Gehäuse (13, 15) aufweisen, der Verdampfer (26) über eine Saugleitung (28) an die Gehäuse (13, 15) angeschlossen ist und im unte­ ren Teil der Gehäuse (13, 15) jeweils ein Ölsumpf und zwischen den Ölsümpfen eine Ausgleichleitung (36) zum Angleichen von in den Ölsümp­ fen auftretenden Ölständen (38, 40) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdichter (12, 14) strömungstech­ nisch parallel geschaltet sind, daß in der Saugleitung (28) ein Steuerventil (30) angeordnet ist, dessen Austrittsöffnungen mit den Gehäusen (13, 15) der Verdich­ ter (12, 14) verbunden ist, daß der in den Gehäusen (13, 15) der Ver­ dichter (12, 14) herrschende Druck erfaßt und auf das Steuerventil (30) übertragen wird und daß das Steuerventil (30) die Zufuhr des Sauggases in jedes Gehäuse (13, 15) in Abhängigkeit der in den Gehäusen (13, 15) herrschenden Drücke so steuert, daß der Differenzdruck zwischen den beiden Gehäusen (13, 15) in allen Betriebszuständen minimiert wird.

2. Kälteanlage (10) nach Anspruch 1, wobei das Steuerventil (30) ein Ventilgehäuse (56) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Ventilgehäuses (56) ein axialbeweglicher zylindrischer Steuerschie­ ber (58) angeordnet ist, daß die axialen Enden des Steuerschiebers (58) zusammen mit dem Ventilgehäuse (56) Steuerkammern (74, 76) begrenzen, die über Steuerleitungen (42, 44) mit jeweils dem in einem der Gehäuse (13, 15) herrschenden Druck beaufschlagt sind, daß der Steuerschieber (58) zwischen seinen beiden Enden einen Bereich mit verringertem Querschnitt aufweist, daß in diesem Bereich im Ventilgehäuse (56) vorgesehene Öffnungen (47, 49, 51) für Anschlußleitungen (28, 32, 34) der Kälteanlage (10) münden, daß beim axialen Verschieben des Steuerschiebers (58) infolge eines Differenzdrucks zwischen den Gehäusen (13, 15) die zu dem ersten Gehäuse (13) führende Öffnung (49) zunehmend geschlossen und die zu dem zweiten Gehäuse (15) führende Öffnung (51) zunehmend geöffnet wird.