DE4115905A1 - Kaeltekreisanordnung mit einer zwei gleichzeitig angetriebene verdichtereinheiten aufweisenden verdichtereinrichtung - Google Patents

Kaeltekreisanordnung mit einer zwei gleichzeitig angetriebene verdichtereinheiten aufweisenden verdichtereinrichtung

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Description

Die Erfindung bezieht sicht allgemein auf eine Kälte­ kreisanordnung (refrigerating cycle apparatus) mit einem (einer) zwei Verdichtereinheiten in einem geschlossenen Gehäuse aufweisenden Verdichter(einrichtung) und betrifft insbesondere eine verbesserte Konstruktion zum Zuspei­ sen/Austragen eines Kältemittelgases zur/von jeder Verdichtereinheit.
Eine Kältekreisanordnung umfaßt einen Verdichter zum Ansaugen und Verdichten eines Kältemittelgases, einen Kondensator zum Kondensieren und Verflüssigen des durch den Verdichter unter Druck gesetzten Kältemittelgases, eine Druckmindervorrichtung zur Verringerung des Drucks des durch den Kondensator verflüssigten Kältemittels und einen Verdampfer zum Verdampfen des durch die Druckmin­ dervorrichtung im Druck geminderten flüssigen Kältemit­ tels, um damit einen Kälteerzeugungsbetrieb durchzufüh­ ren. Die genannten Bauelemente sind über eine Kältemittel(rohr)leitung aufeinanderfolgend zusammengeschaltet.
Der Verdichter kann von verschiedenartiger Bauart sein. Bei einer derartigen Bauart sind zwei Verdichtereinheiten in einem geschlossenen bzw. abgedichteten Gehäuse ent­ halten; diese beiden Verdichtereinheiten sind mit einer einzigen Motoreinheit verbunden und werden durch diese gleichzeitig angetrieben.
Beispielsweise beschreibt die veröffentlichte geprüfte JP-Gebrauchsmusteranmeldung 62-30 693 eine Kältekreisan­ ordnung mit einem zwei Verdichtereinheiten umfassenden Verdichter.
Diese Kältekreisanordnung verwendet ein Einspritzsystem höherer Stufe, bei dem ein Zwischen-Ekonomizer in einem Zweistufenverdichter vereinfacht ist. Der Vorteil dieser Anordnung liegt im Schutze des Teils der höheren Stufe.
Ein für eine Kältekreisanordnung erforderlicher Verdich­ ter ist jedoch einem weiten Bereich von Kältekreislasten unterworfen. Aus diesem Grund muß die Kälteerzeugungs­ leistung des Verdichters variabel sein. Diesbezüglich ist aber der zwei Verdichtungsstufen aufweisende Verdichter nicht zufriedenstellend.
Aus diesem Grund ist z. B. in der JP-OS (Published Unexamined Japanese Patent Application) 63-2 12 797 ein Verdichter vorgeschlagen, bei dem eine erste Verdichter­ einheit und eine zweite Verdichtereinheit mit zwei Zylindern (großen und kleinen Zylindern) unterschied­ licher Verdichtungsvolumina in einem geschlossenen Gehäuse untergebracht sind.
An Saug- und Lieferseite jeder Verdichtereinheit ist (je) eine Gasöffnungs/schließeinrichtung vorgesehen, wobei diese beiden Einrichtungen über eine Kältemit­ tel(rohr)leitung miteinander verbunden sind.
Die beiden Verdichtereinheiten werden gleichzeitig (gemeinsam) angetrieben. Die Gasöffnungs/schließeinrichtungen werden zur Gewährlei­ stung von drei Antriebsbetriebsarten umgeschaltet, nämlich:
1. Unabhängige Verdichtungsantriebsbetriebsart, in welcher die Verdichtungsoperationen in großen und kleinen Zylindern (zwei Zylindern) unabhängig (voneinander) durchgeführt werden; 2. Parallelverdichtungsantriebs­ betriebsart, in welcher die Zylinder die Verdichtungs­ operationen parallel durchführen; und 3. Reihenver­ dichtungsantriebsbetriebsart, in welcher die Verdichtungsoperation über bzw. in zwei Stufen vom einen Zylinder zum anderen Zylinder erfolgt.
Bei diesem Verdichter ist der Bereich variabler Leistung oder Kapazität (Leistungsregelbereich) deutlich vergrö­ ßert, so daß den Anforderungen an Kältekreislasten oder -belastungen über nahezu den gesamten Bereich entsprochen werden kann.
Der beschriebene Verdichter weist jedoch eine große Zahl von Gasöffnungs/schließeinrichtungen auf, wobei die Steuereinrichtung für deren Steuerung entsprechend kompliziert ist.
Aufgrund der Verwendung mehrerer Gasöffnungs/ schließeinrichtungen wird auch die für ihre Verbindung benutzte Rohrleitung länger, so daß sich die Größe des gesamten Geräts vergrößert.
Im Hinblick auf die geschilderten Gegebenheiten liegt damit der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Kälte­ kreisanordnung zu schaffen, bei welcher der Kältelei­ stungs-Änderungs- oder -Regelbereich durch Verwendung zweier Verdichtereinheiten vergrößert sein kann. Bei dieser Anordnung ist die Kältemittelgas-Umschalt/ Leiteinrichtung vereinfacht, und die Abmessungen der Anordnung sind bei hoher Leistungsfähigkeit derselben verkleinert.
Gegenstand der Erfindung ist eine Kältekreisanordnung mit einem (einer) Verdichter(einrichtung) mit zwei gleichzeitig angetriebenen Verdichtereinheiten, die gekennzeichnet ist durch eine(n) Verdichter(einrichtung) mit einer ersten und einer zweiten, jeweils in einem geschlossenen oder abgedichteten Gehäuse angeordneten Verdichtereinheit, die zum Ansaugen eines Kältemittelga­ ses gleichzeitig angetrieben werden, eine Kältekreis­ schaltung mit einem Kondensator zum Kondensieren und Verflüssigen des durch den Verdichter verdichteten und unter Druck gesetzten Kältemittelgases, einer Druckmin­ dervorrichtung zur Senkung des Drucks des durch den Kondensator verflüssigten Kältemittels, einem Verdampfer zum Verdampfen des druckgeminderten Kältemittels und dem Verdichter, wobei der Kondensator, die Druckmindervor­ richtung, der Verdampfer und der Verdichter aufeinander­ folgend zwischen die Kältemittelgas-Austrag- oder -Lie­ ferseite und die Saugseite des Verdichters geschaltet sind, eine an der Saugseite der ersten Verdichtereinheit vorgesehene Gegenstromsperreinheit zum Sperren eines Gegenstroms des Kältemittels von der ersten Verdichter­ einheit zum Verdampfer und eine an der Lieferseite der zweiten Verdichtereinheit vorgesehene Umschalteinheit zum Wählen einer von zwei Austrag- oder Lieferrichtungen des Kältemittelgases, wobei die Umschalteinheit so betätigbar ist, daß das durch die zweite Verdichtereinheit ver­ dichtete Kältemittelgas in das geschlossene Gehäuse geleitet und damit ein Parallel-Verdichtungsbetrieb durchgeführt wird, und (bzw.) das durch die zweite Verdichtereinheit verdichtete Kältemittelgas von der Stromabseite der Gegenstromsperr(ventil)einheit zur Saugseite der ersten Verdichtereinheit geleitet und damit ein Zweistufen-Verdichtungsbetrieb durchgeführt wird, in welchem die Verdichtung zuerst durch die erste Verdich­ tereinheit und dann durch die zweite Verdichtereinheit erfolgt.
Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 und 2 eine Kältekreisanordnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, wobei Fig. 1 einen lotrechten Schnitt durch einen Verdichter und einen Sammler und Fig. 2 eine schematische Dar­ stellung (ein Schaltbild) einer Kältekreisschal­ tung (refrigerating cycle circuit) zeigen, und
Fig. 3 bis 7 Kältekreisschaltungen oder Teile davon gemäß anderen Ausführungsformen der Erfindung.
Fig. 1 veranschaulicht einen Verdichter S, einen Sammler 20 und einen Teil einer in einer Kältekreisanordnung vorgesehenen Kältekreisschaltung K.
In einem geschlossenen bzw. abgedichteten Gehäuse 1 befinden sich eine Motoreinheit 3 und eine Verdichter­ einrichtung 4, die über eine drehbare Welle 2 miteinander verbunden sind.
Die Motoreinheit 3 umfaßt einen auf der Welle 2 sitzenden Rotor 5 und einen zwischen sich und dem Rotor 5 einen kleinen Spalt festlegenden Stator 6.
Die Verdichtereinrichtung 4 umfaßt eine erste und eine zweite Verdichtereinheit A bzw. B, die längs der Welle 2 nebeneinander angeordnet sind.
Erste und zweite Verdichtereinheit A bzw. B sind im folgenden näher beschrieben.
An der Welle 2 sind in entgegengesetzten Richtungen exzentrische Kurbelteile 7a und 7b angeformt und mit auf sie aufgesetzten oder aufgepaßten Rollen 8a bzw. 8b versehen. Die Rollen 8a und 8b sind in mit Saugöffnungen m und Lieferöffnungen n versehenen Zylindern 9a bzw. 9b enthalten und (darin) exzentrisch drehbar.
Insbesondere bestehen die ersten und zweiten Verdichter­ einheiten A bzw. B aus sog. Kreiselverdichtern.
Eine das geschlossene Gehäuse 1 von außen her durchset­ zende erste Kältemittel-Saug(rohr)leitung 10 ist an die Saugöffnung m der ersten Verdichtereinheit A angeschlos­ sen. An der Lieferöffnung n der ersten Verdichtereinheit A ist ein Austrag- oder Lieferventil 11 vorgesehen. Das vom Ventil 11 entlassene Gas wird über einen Ventildeckel 13 in das geschlossene Gehäuse 1 eingeführt. Der Ventil­ deckel 13 ist an einem Hauptlager 12 für drehbare Lage­ rung der Welle 2 vorgesehen.
Eine zweite, das geschlossene Gehäuse 1 von außer her durchsetzende Kältemittel-Saug(rohr)leitung 14 ist an die Saugöffnung m der zweiten Verdichtereinheit B ange­ schlossen, an deren Lieferöffnung n ein Austrag- oder Lieferventil 15 vorgesehen ist. Das vom Ventil 15 ent­ lassene Gas wird vorübergehend in einen an einem Neben­ lager 16 vorgesehenen Ventildeckel 17 eingeleitet. Das Nebenlager 16 ist zusammen mit den Zylindern 9a und 9b am Hauptlager 12 befestigt und dient zur drehbaren Lagerung des Endabschnitts der Welle 2.
Eine das geschlossene Gehäuse 1 von außen her durchset­ zende Zwischen-Austrag- oder -Liefer(rohr)leitung 18 ist mit dem Zylinder 9b verbunden. Das zum Ventildeckel 17 entlassene Kältemittelgas wird aus dem geschlossenen Gehäuse 1 herausgeführt.
An die Seitenfläche des geschlossenen Gehäuses 1 ist eine Kältemittel-Austrag- oder -Liefer(rohr)leitung 19 angeschlossen, über welche das das Gehäuse 1 füllende Gas zur Außenseite abgeführt wird.
In der Nähe des Verdichters S ist ein Sammler (accumulator) 20 zum Trennen des Kältemittels in gasför­ mige und flüssige Anteile vorgesehen. Die Endabschnitte der ersten und zweiten (Kältemittel-)Saugleitungen 10 bzw. 14 sind in den Sammler 20 eingeführt.
Ein als Gegenstromsperreinrichtung dienendes Rückschlag­ ventil 21 ist nur in der ersten, in den Sammler 20 eingeführten (Kältemittel-)Saugleitung 10 vorgesehen. Das Rückschlagventil 21 sperrt nicht eine Gasströmung vom Sammler 20 zur ersten Verdichtereinheit A, sperrt aber eine Gasströmung von der ersten Verdichtereinheit A zum Sammler 20.
Ein Endabschnitt der Zwischen-Lieferleitung 18 ist an eine Saugöffnung 22a eines elektromagnetischen Dreiwege­ ventils 22 angeschlossen, bei dem eine erste Austrag­ oder Lieferöffnung 22b mit einer Verdich­ ter(einrichtungs)-Verbindungs(rohr)leitung 23 verbunden ist, die mit einem mittleren Abschnitt der ersten Saug­ leitung 10 kommuniziert.
Die Anschlußstelle y, an welcher die genannte Verbin­ dungsleitung 23 mit der ersten Saugleitung 10 verbunden ist, muß zwischen der Saugseite der ersten Verdichter­ einheit A und dem Rückschlagventil 21 liegen. Diese Stelle y befindet sich an der Stromabseite des Rück­ schlagventils 21, in der Richtung des aus dem Sammler 20 zur ersten Verdichtereinheit A angesaugten Kältemittel­ gases gesehen.
Eine zweite Austrag- oder Lieferöffnung 22c des elektro­ magnetischen Dreiwegeventils 22 ist mit einer Gehäuse- Verbindungs(rohr)leitung 24 verbunden, deren eines Ende mit dem Inneren des (geschlossenen) Gehäuses 1 in Ver­ bindung steht.
Das durch die zweite Verdichtereinheit B verdichtete und ausgetragene oder gelieferte Kältemittelgas wird somit entsprechend der Umschaltung des elektromagnetischen Dreiwegeventils 22 entweder zur Verdichter-Verbindungs­ leitung 23 oder zur Gehäuse-Verbindungsleitung 24 gelei­ tet.
Beispielweise wird das zur Verdichter-Verbindungsleitung 23 geleitete Kältemittelgas durch das Rückschlagventil 21 an einer Strömung in den Sammler 20 gehindert, und es wird über die erste Saugleitung 10 nur von der ersten Verdichtereinheit A angesaugt.
Das zur Gehäuse-Verbindungsleitung 24 geleitete Kälte­ mittelgas wird unmittelbar in das geschlossene (abge­ dichtete) Gehäuse 1 eingeführt.
Gemäß Fig. 2 sind der Verdichter S und der Sammler 20 mit einer Kältekreisschaltung K verbunden. In Fig. 2 sind das geschlossene Gehäuse 1 des Verdichters S weggelassen und die Rohrleitungskonstruktion gemäß Fig. 1 vereinfacht dargestellt.
Die Kältemittel-Lieferleitung 19 ist mit einem Kondensa­ tor 25 verbunden und sodann aufeinanderfolgend an einen Flüssigkeitsbehälter 27, ein als Druckmindervorrichtung dienendes Kältemittel-Steuer- oder -Regelventil 26 und über eine Kältemittel(rohr)leitung 26 an einen Verdampfer 29 angeschlossen, von denen letzterer mit der Saugseite des Sammlers 20 in Verbindung steht.
Das elektromagnetische Dreiwegeventil 22 ist elektrisch mit einem Temperatur-Fühler 40 zum Messen der Temperatur des Verdampfers 29 verbunden. Wenn das Meßsignal vom Fühler 40 eine(n) Pegel oder Größe besitzt, der bzw. die gleich groß oder kleiner ist als eine vorbestimmte Größe, wird die Zwischen-Lieferleitung 18 mit der Ver­ dichter-Verbindungsleitung 23 in Verbindung gebracht. Wenn der Pegel des Meßsignals vom Fühler 40 die vorbe­ stimmte Größe übersteigt, wird die Zwischen-Lieferleitung 18 mit der Gehäuse-Verbindungsleitung 24 in Verbindung gebracht.
Im folgenden ist die Arbeitsweise der vorstehend be­ schriebenen Kältekreisanordnung näher erläutert.
Der Temperatur-Fühler 40 mißt die Temperatur des Ver­ dampfers 29. Wenn die gemessene Temperatur die vorbe­ stimmte Größe übersteigt, d. h. wenn die Kältekreislast oder -belastung über der vorbestimmten Größe liegt, wird das mit dem Meßsignal vom Fühler 40 beschickte elektro­ magnetische Dreiwegeventil 22 betätigt, um die Zwi­ schen-Lieferleitung 18 mit der Gehäuse-Verbindungsleitung 24 in Verbindung zu bringen.
Das Kältemittel wird im Verdampfer 29 zur Herbeiführung einer Kälteerzeugungswirkung verdampft. Sodann wird das verdampfte Kältemittel, das im Sammler 20 in gasförmige und flüssige Anteile aufgetrennt worden ist, über erste und zweite Saugleitung 10 bzw. 14 von erster und zweiter Verdichtereinheit A bzw. B angesaugt und darin verdich­ tet.
Das in der ersten Verdichtereinheit A verdichtete Druck­ gas wird über den Ventildeckel 13 unmittelbar in das (geschlossene) Gehäuse 1 ausgetragen. Das in der zweiten Verdichtereinheit B verdichtete Kältemittel-Druckgas wird von der Zwischen-Lieferleitung 18 über das (elektroma­ gnetische) Dreiwegeventil 22 zur Gehäuse-Verbindungslei­ tung 24 geleitet und dann in das Gehäuse 1 ausgetragen.
Die durch die erste und zweite Verdichtereinheit A bzw. B verdichteten und ausgetragenen Druckgasteile werden somit im (geschlossenen) Gehäuse 1 miteinander vereinigt.
Aus dem Gehäuse 1 wird das Kältemittel-Druckgas zur Lieferleitung 19 ausgetragen und zum Kondensator 25 geleitet, in welchem das Gas kondensiert und verflüssigt wird.
Das durch den Kondensator 25 verflüssigte Kältemittel wird vorübergehend im Flüssigkeitsbehälter 27 gesammelt und dann einer Druckminderung durch das Kältemittel- Steuerventil 28 unterworfen.
Das der Druckminderung durch das Steuerventil 28 unter­ worfene flüssige Kältemittel wird im Verdampfer 29 verdampft, wobei es latente Umgebungsverdampfungswärme absorbiert und dadurch die Kälteerzeugungswirkung her­ vorbringt.
Das im Verdampfer 29 verdampfte Kältemittel wird zum Sammler 20 zurückgeführt und auf oben beschriebene Weise in der Kältekreisschaltung K zirkuliert bzw. umgewälzt.
Wenn - wie beschrieben - die Kältekreislast eine vorbe­ stimmte Größe übersteigt, führen erste und zweite Ver­ dichtereinheit A bzw. B des Verdichters S einen Paral­ lelverdichtungsbetrieb mit maximaler Leistung oder Kapazität durch.
Wenn insbesondere der Betrieb mit maximaler Leistung beim Einleiten des Kältekreisbetriebs oder dann, wenn die Kältekreislast stark ansteigt, durchgeführt wird, kann die Last sehr schnell verringert werden.
Wenn jedoch der Betrieb mit maximaler Leistung über eine lange Zeitspanne fortgeführt wird, nimmt die Wärmelast (heat load) des Verdampfers 29 allmählich ab, wobei der Verdampfungsdruck des Kältemittels sinkt. Wenn die erfindungsgemäße Anordnung bei einer Tieftemperaturkäl­ temaschine eingesetzt wird, fällt der Saugdruck der Verdichtereinrichtung S unter den Atmosphärendruck ab.
Darüber hinaus verringern sich die Menge des in der Kältekreisschaltung K umgewälzten Kältemittelgases und die Kapazität zum Kühlen der Motoreinheit 3, wobei der Betrieb mit hohem Verdichtungsverhältnis und der Über­ hitzungsbetrieb gleichzeitig stattfinden.
Wenn die durch den Temperatur-Fühler 40 gemessene Tempe­ ratur des Verdampfers 29 der vorbestimmten Größe ent­ spricht oder diese unterschreitet, d. h. wenn die Kälte­ kreislast gleich groß oder niedriger ist als eine vorbe­ stimmte Größe, wird das mit dem Meßsignal vom Fühler 40 beaufschlagte elektromagnetische Dreiwegeventil 22 umgeschaltet, um die Zwischen-Lieferleitung 18 und die Verdichter-Verbindungsleitung 23 miteinander zu verbin­ den.
Das durch den Verdampfer 29 verdampfte und durch den Sammler 20 in gasförmige und flüssige Anteile getrennte Kältemittelgas wird nicht zur ersten Kältemittel-Saug­ leitung 10, sondern aufgrund des noch näher zu beschrei­ benden Betriebs des Rückschlagventils 21 in Zuordnung zum Betrieb des Dreiwegeventils 22 nur zur zweiten Sauglei­ tung 14 geleitet.
Das Kältemittelgas wird über die zweite Saugleitung 14 von der zweiten Verdichtereinheit B angesaugt, wobei das Gas verdichtet und als Zwischendruckgas zur Zwischen- Lieferleitung 18 ausgetragen wird.
Das Gas wird sodann über die mittels des Dreiwegeventils 22 gewählte oder angesteuerte Verdichter-Verbindungslei­ tung 23 zur ersten Saugleitung 10 geleitet.
Das Rückschlagventil 21 wird durch den Gasstrom von der Verdichter-Verbindungsleitung 23 geschlossen, so daß damit die Strömung zum Sammler 20 und zum Verdampfer 29 gesperrt wird.
Das gesamte Gas mit dem Zwischendruck oder mittleren Druck wird über die erste Saugleitung 10 von der ersten Verdichtereinheit A angesaugt und (durch diese) verdich­ tet.
Schließlich wird das Kältemittelgas zunächst durch die zweite Verdichtereinheit B und dann durch die erste Verdichtereinheit A in zwei Stufen verdichtet. Das verdichtete Gas wird in das geschlossene Gehäuse 1 ausgetragen und über die Lieferleitung 19 auf beschrie­ bene Weise in der Kältekreisschaltung K umgewälzt.
Im Vergleich zum Parallel-Verdichtungsbetrieb ist der Zweistufen-Verdichtungsbetrieb bezüglich der Kälteerzeu­ gungsleistung oder -kapazität unterlegen. Sein Betriebswirkungsgrad erhöht sich jedoch in einem der Abnahme des Verdichtungsverhältnisses entsprechenden Maß, so daß sich der Verdichtungswirkungsgrad erhöht.
Weiterhin nimmt dabei der Verdichtungswärmeverlust mit verringerter überhitzter Gasmenge (overheat gas) ab, während sich der volumetrische Wirkungsgrad erhöht und sich die Kälteerzeugungsleistung erholt.
Bei Durchführung des Zweistufen-Verdichtungsbetriebs nehmen die Kälteerzeugungsleistung und die Ausgangslei­ stung der Motoreinheit 3 ab, wobei eine Motorüberhitzung verhindert werden kann. Andererseits verringert sich im Vergleich zum normalen Einstufen-Verdichtungsbetrieb die Motor-Drehmomentpulsation oder -schwankung, so daß weniger Betriebsgeräusch erzeugt wird.
Insbesondere bei einer Kältekreisanordnung, z. B. einer Freon 22 als Kältemittelgas verwendenden Tieftempera­ tur-Kältemaschine, fällt der Verdampfungsdruck unter den Atmosphärendruck ab, wenn die Verdampfungstemperatur des Kältemittelgases -40° (°C) beträgt. Dabei findet ein Vakuumbetrieb statt.
Wenn in diesem Fall der Zweistufen-Verdichtungsbetrieb durchgeführt wird, kann eine Überhitzung der Verdichter­ einrichtung S wirksam vermieden werden; zudem werden dabei der Verdichtungswirkungsgrad verbessert und auch der mechanische Wirkungsgrad durch Senkung der Lagerbe­ lastung erhöht. Zudem wird der Betriebsgeräuschpegel gesenkt. Demzufolge kann ein höchst wirksamer Tieftemperatur-Kälteerzeugungsbetrieb realisiert werden.
Gemäß Fig. 3 kann das elektromagnetische Dreiwegeventil 22 elektrisch mit einem Drucksensor oder -fühler 41 zum Messen des Saugdrucks der Verdichtereinrichtung S, einem Temperaturfühler 42 zum Messen der Auslaßgastemperatur des Verdichters S und einem Temperaturfühler 43 zum Messen der Temperatur des geschlossenen Gehäuses 1 des Verdichters S verbunden sein.
Genauer gesagt: das elektromagnetische Dreiwegeventil 22 kann dabei nicht nur die Umschaltsteuerung auf der Grundlage des Meßsignals vom Temperaturfühler 40 (Fig. 2) zum Messen der Temperatur des Verdampfers 29, sondern auch die Umschaltsteuerung auf der Grundlage des Meßsi­ gnals von einem der Fühler 41, 42 und 43 durchführen.
Bei einer in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform enthält eine Kältekreisschaltung Ka eine Zwischenkühlervorrichtung 38 zum Kühlen des Kältemittel­ gases mittels Luft oder Wassers. Die Kühlervorrichtung 38 ist in die an das elektromagnetische Dreiwegeventil 22 angeschlossene Verdichter-Verbindungsleitung 23 einge­ schaltet.
Das durch die zweite Verdichtereinheit B verdichtete und vom Dreiwegeventil 22 zur Verdichter-Verbindungsleitung 23 geleitete Gas wird durch die Zwischenkühlervorrichtung 38 einer Zwischenkühlung unterworfen.
Das gekühlte Gas wird dann der ersten Verdichtereinheit A der höheren Stufe zugespeist. Die Temperatur des Gases wird gesenkt, und eine Überhitzung des Gases wird ver­ hindert.
Bei einer Ausführungsform nach Fig. 5 ist zu einer Kältekreisschaltung Kb ein Flüssigkeitseinspritzkreis 33 hinzugefügt, welcher dadurch gebildet ist, daß der Flüssigkeitsbehälter 27 und der Zylinder 9a der ersten Verdichtereinheit A über eine Überbrückungsleitung 30 (miteinander) verbunden sind und ein elektromagnetisches Öffnungs/Schließventil 31 vorgesehen sowie ein Hilfs-Ka­ pillarrohr 32 als Hilfs-Druckmindervorrichtung in die Überbrückungsleitung 30 eingeschaltet sind.
Im Zweistufen-Verdichtungsbetrieb des Verdichters S wird das elektromagnetische Öffnungs/Schließventil 31 des Flüssigkeitseinspritzkreises 33 synchron mit dem Um­ schalten des elektromagnetischen Dreiwegeventils 22 geöffnet.
Ein Teil des im Flüssigkeitsbehälter 27 enthaltenen Kältemittels wird dem Flüssigkeitseinspritzkreis 33 zugespeist und über das Öffnungs/Schließventil 31 und das Hilfs-Kapillarrohr 32 in den Zylinder 9a der ersten Verdichtereinheit A eingespritzt.
Bei dieser Ausführungsform ist die erste Verdichterein­ heit A an der Seite der höheren Stufe (higher stage side) angeordnet. Das verdichtete Gas von der Seite der höheren Stufe wird durch das über den Flüssigkeitseinspritzkreis 33 eingespritzte flüssige Kältemittel wirksam gekühlt. Der Kühlbetrieb erfolgt wirkungsvoll und ohne Beeinträchtigung der Leistung des Verdichters S.
Bei einer in Fig. 6 dargestellten Ausführungsform ist eine Kältekreisschaltung Kc mit einem Flüssigkeitsüber­ brückungskreis 37 versehen, der dadurch gebildet ist, daß der Flüssigkeitsbehälter 27 und ein mittlerer Abschnitt der ersten Kältemittel-Saugleitung 10 durch eine Überbrückungs(rohr)leitung 34 miteinander verbunden sind und ein als Hilfs-Druckmindervorrichtung dienendes Hilfs-Kapillarrohr 35 sowie ein Zweiwegeventil 36 (mittig) in die Überbrückungsleitung 34 eingeschaltet sind.
Die Verbindungsstelle zwischen der Überbrückungsleitung 34 und der ersten Saugleitung 10 entspricht der Verbin­ dungsstelle zwischen der Verdichter-Verbindungsleitung 23 und der ersten Saugleitung 10.
Im Zweistufen-Verdichtungsbetrieb des Verdichters S wird das Zweiwegeventil 36 des Flüssigkeitsüberbrückungs­ kreises 37 synchron mit dem Umschalten des elektromagne­ tischen Dreiwegeventils 22 geöffnet.
Ein Teil des im Flüssigkeitsbehälter 27 enthaltenen flüssigen Kältemittels wird dem Flüssigkeitsüberbrük­ kungskreis 37 zugespeist und mit einem von der Verdich­ ter-Verbindungsleitung 23 zur ersten Verdichtereinheit A gelieferten Kältemittelgas eines Zwischendrucks oder mittleren Drucks vermischt.
Bei dieser Ausführungsform ist die erste Verdichterein­ heit A an der Seite der höheren Stufe angeordnet, und sie wird durch das über den Flüssigkeitsüberbrückungskreis 37 eingespritzte flüssige Kältemittel wirksam gekühlt. Der Kühlvorgang erfolgt dabei wirksam und ohne Beeinträchtigung der Leistung des Verdichters S.
Im Unterschied zu dem in Fig. 5 gezeigten Flüssigkeits­ einspritzkreis 33 ist es dabei nicht nötig, eine Einspritzöffnung am Zylinder 9a vorzusehen oder eine (Rohr-)Leitung mit der Einspritzöffnung zu verbinden. Der Verdichtungsmechanismus ist dabei einfach, und die Kühlwirkung für den Verdichter S ist ausgezeichnet.
Die Erfindung ist keineswegs auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern verschiedenen Änderungen und Abwandlungen zugänglich.
Beispielsweise kann gemäß Fig. 7 die Gegenstrom-Sperr­ einrichtung ein elektromagnetisches Öffnungs/Schließventil 21a sein, das in Kopplung oder Verblockung mit der Umschalteinrichtung geöffnet und geschlossen wird. Mit 39 ist dabei ein außerhalb des Sammlers 20 angeordneter Strömungsteiler bezeichnet.
Als Stromquelle für den Verdichter S kann nicht nur eine Netzfrequenz-Stromquelle, sondern auch eine Sinuswellenumformer-Stromquelle variabler Stromfrequenz benutzt werden.
Wenn im Fall der Verwendung von gasförmigem Freon als Kältemittelgas die Verdampfungstemperatur abnimmt, erreicht der Saugdruck des Verdichters S nahezu einen einem Vakuum entsprechenden Druck, wobei im Inneren der Kältemittel(rohr)leitung ein unter dem Atmosphärendruck liegender Druck herrscht.
Demzufolge ist es dabei möglich, vom Parallel-Verdich­ tungsbetrieb auf den Zweistufen-Verdichtungsbetrieb mittels eines Steuerventils umzuschalten, welches die Differenz zwischen dem Atmosphärendruck und dem Druck in der Kältemittelleitung nutzt.

Claims (13)

1. Kältekreisanordnung mit einem (einer) Verdich­ ter(einrichtung) mit zwei gleichzeitig angetriebenen Verdichtereinheiten, gekennzeichnet durch
eine(n) Verdichter(einrichtung) mit einer ersten und einer zweiten, jeweils in einem geschlossenen oder abgedichteten Gehäuse angeordneten Verdichtereinheit, die zum Ansaugen eines Kältemittelgases gleichzeitig angetrieben werden,
eine Kältekreisschaltung mit einem Kondensator zum Kondensieren und Verflüssigen des durch den Verdich­ ter verdichteten und unter Druck gesetzten Kältemit­ telgases, einer Druckmindervorrichtung zur Senkung des Drucks des durch den Kondensator verflüssigten Kältemittels, einem Verdampfer zum Verdampfen des druckgeminderten Kältemittels und dem Verdichter, wobei der Kondensator, die Druckmindervorrichtung, der Verdampfer und der Verdichter aufeinanderfolgend zwischen die Kältemittelgas-Austrag- oder -Lie­ ferseite und die Saugseite des Verdichters geschaltet sind,
eine an der Saugseite der ersten Verdichtereinheit vorgesehene Gegenstromsperreinheit zum Sperren eines Gegenstroms des Kältemittels von der ersten Verdich­ tereinheit zum Verdampfer und
eine an der Lieferseite der zweiten Verdichtereinheit vorgesehene Umschalteinheit zum Wählen einer von zwei Austrag- oder Lieferrichtungen des Kältemittelgases, wobei die Umschalteinheit so betätigbar ist, daß das durch die zweite Verdichtereinheit verdichtete Kältemittelgas in das geschlossene Gehäuse geleitet und damit ein Parallel-Verdichtungsbetrieb durchgeführt wird, und (bzw.) das durch die zweite Verdichtereinheit verdichtete Kältemittelgas von der Stromabseite der Gegenstromsperr(ventil)einheit zur Saugseite der ersten Verdichtereinheit geleitet und damit ein Zweistufen-Verdichtungsbetrieb durchgeführt wird, in welchem die Verdichtung zuerst durch die erste Verdichtereinheit und dann durch die zweite Verdichtereinheit erfolgt.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit dem Kondensator in Verbindung stehende Kältemittel-Austrag- oder -Liefer(rohr)leitung an das geschlossene Gehäuse des Verdichters angeschlossen ist, die erste Verdichtereinheit das verdichtete Kältemittelgas unmittelbar in das geschlossene Gehäuse austrägt und die zweite Verdichtereinheit das verdichtete Kältemittelgas unmittelbar zur Umschalt­ einheit austrägt.
3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß erste und zweite Verdichtereinheit des (der) Verdichters bzw. Verdichtereinrichtung einen Krei­ selverdichtermechanismus mit einer drehbaren Welle, zwei an der Welle angeformten und in entgegenge­ setzten Richtung exzentrischen Kurbelelementen, auf letztere aufgesetzten Rollen und Zylindern, welche die jeweiligen Rollen für exzentrische Drehung aufnehmen und jeweils mit einer Saugöffnung und einer Austrag- oder Lieferöffnung versehen sind, umfassen.
4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenstromsperreinheit ein Rückschlagventil umfaßt.
5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kältekreisschaltung einen zwischen dem Verdampfer und dem Verdichter angeordneten Sammler aufweist, welcher das durch den Verdampfer verdampfte Kältemittel in gasförmige und flüssige Anteile trennt,
eine mit der ersten Verdichtereinheit in Verbindung stehende Kältemittel-Saug(rohr)leitung und eine mit der zweiten Verdichtereinheit in Verbindung stehende Kältemittel-Saug(rohr)leitung in den Sammler einge­ führt sind und
das Rückschlagventil in der Kältemittel-Saugleitung der ersten Verdichtereinheit innerhalb des Sammlers angeordnet ist.
6. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenstromsperreinheit ein elektromagne­ tisches Öffnungs/Schließventil umfaßt.
7. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschalteinheit ein elektromagnetisches Dreiwegeventil zum Ändern der Kältemittelaustrag­ oder -lieferrichtung bei Empfang eines elektrischen Signals umfaßt und das elektromagnetische Dreiwege­ ventil eine mit einer Kältemittel-Liefer(rohr)leitung der zweiten Verdichtereinheit verbundene Saugöffnung, eine mit einer Verbindungs(rohr)leitung, die mit dem geschlossenen Gehäuse des Verdichters kommuniziert, verbundene Austrag- oder Lieferöffnung und eine mit einer Verbindungs(rohr)leitung, die mit einem Strom­ abseitenabschnitt der Gegenstromsperreinheit kommu­ niziert, verbundene Austrag- oder Lieferöffnung aufweist.
8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das elektromagnetische Dreiwegeventil so betä­ tigbar ist, daß dann, wenn eine Kältekreislast (refrigerating cycle load) unter einer vorbestimmten Größe liegt, das von der zweiten Verdichtereinheit gelieferte Kältemittelgas zur Saugseite der ersten Verdichtereinheit geleitet wird, und dann, wenn die Kältekreislast gleich groß oder höher ist als die vorbestimmte Größe, das von der zweiten Verdichter­ einheit gelieferte Kältemittelgas in das geschlossene Gehäuse (ein)geleitet wird.
9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das elektromagnetische Dreiwegeventil entspre­ chend einem Meßsignal von einem Temperaturfühler zum Messen der Temperatur des Verdampfers, einem Druck­ fühler zum Messen des Saugdrucks des Verdichters, einem Temperaturfühler zum Messen der Temperatur des vom Verdichter gelieferten Kältemittelgases bzw. einem Temperaturfühler zum Messen der Temperatur des geschlossenen Gehäuses steuerbar ist.
10. Anordnung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine zum Kühlen des von der zweiten Verdichtereinheit zur ersten Verdichtereinheit zugespeisten Kältemittelga­ ses dienende Zwischenkühlervorrichtung, die in die Verbindungsleitung zum Verbinden der Lieferöffnung des Dreiwegeventils mit der Stromabseite der Gegen­ stromsperreinheit eingeschaltet ist.
11. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kältekreisschaltung durch Anordnung eines Flüssigkeitsbehälters zum vorübergehenden Sammeln des flüssigen Kältemittels vom Kondensator zwischen dem Kondensator und der Druckmindervorrichtung gebildet ist,
ein Flüssigkeitseinspritzkreis vorgesehen ist, in welchem der Flüssigkeitsbehälter unmittelbar mit der ersten Verdichtereinheit verbunden ist und ein Öffnungs/Schließventil sowie eine
Hilfs-Druckmindervorrichtung (mittig) zwischen dem Flüssigkeitsbehälter und der ersten Verdichtereinheit angeordnet sind, und
im Zweistufen-Verdichtungsbetrieb das Öffnungs/Schließventil geöffnet wird, um einen Teil des flüssigen Kältemittels aus dem Flüssigkeitsbe­ hälter über den Flüssigkeitseinspritzkreis unmittel­ bar in die erste Verdichtereinheit einzuspritzen und damit die erste Verdichtereinheit an der Seite der höheren Stufe zu kühlen.
12. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kältekreisschaltung durch Anordnung eines Flüssigkeitsbehälters zum vorübergehenden Sammeln des flüssigen Kältemittels vom Kondensator zwischen dem Kondensator und der Druckmindervorrichtung gebildet ist,
ein Flüssigkeitsüberbrückungskreis vorgesehen ist, in welchem der Flüssigkeitsbehälter unmittelbar an die Saugseite der ersten Verdichtereinheit angeschlossen ist und ein Öffnungs/Schließventil sowie eine Hilfs-Druckmindervorrichtung (mittig) zwischen dem Flüssigkeitsbehälter und der ersten Verdichtereinheit angeordnet sind, und
im Zweistufen-Verdichtungsbetrieb das Öffnungs/ Schließventil geöffnet wird, um einen Teil des flüssigen Kältemittels aus dem Flüssigkeitsbehälter mit dem über den Flüssigkeitsüberbrückungskreis zur ersten Verdichtereinheit geleiteten Kältemittelgas zu vermischen und damit die erste Verdichtereinheit an der Seite der höheren Stufe zu kühlen.
13. Kältekreisanordnung mit einem (einer) Verdich­ ter(einrichtung) mit zwei gleichzeitig angetriebenen Verdichtereinheiten, gekennzeichnet durch
eine(n) Verdichter(einrichtung) mit einer ersten und einer zweiten, jeweils in einem geschlossenen oder abgedichteten Gehäuse angeordneten Verdichtereinheit, die beide zum Ansaugen von Kältemittelgas durch eine Motoreinheit gleichzeitig (gemeinsam) angetrieben werden, wobei die erste Verdichtereinheit das ver­ dichtete Kältemittelgas in das geschlossene Gehäuse und die zweite Verdichtereinheit das verdichtete Kältemittelgas zu einer Zwischenaustrag- oder -liefer(rohr)leitung austrägt,
eine mit dem geschlossenen Gehäuse des Verdichters verbundene Kältemittel-Saug(rohr)leitung und eine an die Saugseite von erster und zweiter Verdichterein­ heit angeschlossene Kältemittel-Saug(rohr)leitung,
eine Kältekreisschaltung mit einem Kondensator zum Kondensieren und Verflüssigen des durch den Verdich­ ter verdichteten und unter Druck gesetzten Kältemit­ telgases, einer Druckmindervorrichtung zur Senkung des Drucks des durch den Kondensator verflüssigten Kältemittels, einem Verdampfer zum Verdampfen des druckgeminderten Kältemittels zwecks Kälteerzeugung (refrigeration) und dem Verdichter, wobei der Kon­ densator, die Druckmindervorrichtung, der Verdampfer und der Verdichter aufeinanderfolgend zwischen die Kältemittel-Lieferleitung und jede Kältemittel-Saug­ leitung geschaltet sind,
ein in der Kältemittel-Saugleitung der ersten Ver­ dichtereinheit vorgesehenes Rückschlagventil zum Sperren eines Gegenstroms des Kältemittels von der ersten Verdichtereinheit zum Verdampfer und
ein in der Kältemittel-Lieferleitung der zweiten Verdichtereinheit vorgesehenes elektromagnetisches Dreiwegeventil zum Wählen oder Einstellen einer von zwei Austrag- bzw. Lieferrichtungen des Kältemittel­ gases von der zweiten Verdichtereinheit, wobei das elektromagnetische Dreiwegeventil so betätigbar ist, daß das durch die zweite Verdichtereinheit verdich­ tete Kältemittelgas in das geschlossene Gehäuse geleitet wird, wenn eine Kältekreislast gleich groß oder höher ist als eine vorbestimmte Größe, um damit einen Parallel-Verdichtungsbetrieb mittels erster und zweiter Verdichtereinheit durchzuführen, und das durch die zweite Verdichtereinheit verdichtete Kältemittelgas zur Stromabseite des Rückschlagventils geleitet wird, wenn die Kältekreislast unter der vorbestimmten Größe liegt, um damit einen Zweistu­ fen-Verdichtungsbetrieb durchzuführen, in welchem die Verdichtung zuerst durch die erste Verdichtereinheit und sodann durch die zweite Verdichtereinheit bewirkt wird.
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