DE4140625C2

DE4140625C2 - Einrichtung zur Regelung der Ölrückführung bei einer Kompressionskälteanlage

Info

Publication number: DE4140625C2
Application number: DE19914140625
Authority: DE
Inventors: Peter Jung; Achim Franke
Original assignee: ILKA MASCHINENFABRIK HALLE GMB
Current assignee: ILKA MASCHINENFABRIK HALLE GMB
Priority date: 1991-12-10
Filing date: 1991-12-10
Publication date: 1993-11-25
Anticipated expiration: 2011-12-11
Also published as: DE4140625A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Regelung der Ölrückführung bei einer Kompressionskälteanlage, deren Kältemittel mit dem Öl nicht oder kaum löslich ist, aus der in der Hochdruckseite nach dem Kondensator eingebundenen Öl-Kälte mittel-Trenneinrichtung zurück in den Kompressor über eine Ölrücklaufleitung, in der ein Ventil angeordnet ist.

Bei Kompressionskälteanlagen wird das zur Schmierung des Kompressors notwendige Öl in gewissen Mengen in den Kältekreislauf mitgerissen. Dieses Öl behindert den Wärmeübergang, und beim Überschreiten gewisser Mengen wird die Funktionsfähigkeit der Kälteanlage erheblich beeinträchtigt, denn das Öl fehlt auch im Kompressor zur Schmierung. Es ist deshalb notwendig, Kältemittel und Öl voneinander zu trennen und das Öl in den Kompressor zurückzuführen. Es sind Öltrenneinrichtungen bekannt, die durch Massenträgheit, Schwerkraft oder Filtration arbeiten. In bezug auf die Erfindung ist die Trenneinrichtung nach dem Kondensator angeordnet. In allen diesen Trenneinrichtungen sammelt sich an der Unterseite das abgeschiedene Öl, das in den Kompressor, z. B. in das Kurbelgehäuse, zurückgeführt werden muß. Hierzu ist es bekannt, in der Ölrücklaufleitung zwischen dem Kompressor und der Trenneinrichtung ein Ventil anzuordnen, das in bestimmten Zeitabständen geöffnet und geschlossen wird. Die Zeiten für das Öffnen und Schließen des Ventils beruhen auf Erfahrungswerten. Damit sind jedoch erhebliche Ungenauigkeiten verbunden. Schließt es zu zeitig, ist noch nicht alles Öl aus der Trenneinrichtung abgeflossen, und es kann in der nachfolgenden Betriebsphase zur Überfüllung und damit zur Unwirksamkeit der Öltrenneinrichtung kommen. Schließt das Ventil in der Ölrücklaufleitung zu spät, gelangt nach Abfluß des Öls aus der Trenneinrichtung flüssiges Kältemittel in den Kompressor mit den allgemein bekannten schädlichen Folgen. Zur Automatisierung dieses Vorgangs wird bei einer bekannten Vorrichtung zum Ölspiegelausgleich bei mehreren Verdichtern (DE-OS 19 15 173) das jeweilige Ventil in der betreffenden Ölrücklaufleitung durch einen Niveauschalter im Kurbelgehäuse betätigt. Eine Überfüllung des Verdichters wird damit zwar vermieden, aber wenn die im Abscheider vorhandene Ölmenge geringer ist als die Fehlmenge im betreffenden Kurbelgehäuse, gelangt nach dessen Abfluß flüssiges Kältemittel in den Kompressor. Auch die bekannte Einrichtung nach DD-PS 1 51 799 vermag diesen Mangel nicht zu beheben. Das dort verwendete, von Druckdifferenzen beeinflußte Ventil in der Ölleitung regelt die dem Schraubenverdichter zugeführte Ölmenge nach dem eingestellten Lastbereich. Wenn die dem Abscheider entnommene Ölmenge größer ist als die dort abgeschiedene Ölmenge, gelangt auch hier flüssiges Kältemittel in den Ölkreislauf.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung zur Regelung der Ölrückführung aus der nach dem Kondensator angeordneten Trenneinrichtung zu schaffen, die selbsttätig möglichst genau den Zeitpunkt bestimmt, an dem das zeitabhängig geöffnete Ventil in der Ölrücklaufleitung nach Ablauf der angestauten Ölmenge zu schließen ist. Die Erfindung soll einfach und sicher wirken.

Die Aufgabe wird auf zwei Wegen gelöst.

Nach dem ersten erfindungsgemäßen Weg ist in der Ölrücklaufleitung nach dem Ventil ein Temperaturfühler angeordnet, der mit einem das Ventil steuernden Regler verbunden ist, an dem ein zweiter Temperaturfühler angeschlossen und an der Hochdruckseite der Kälteanlage nach dem Kondensator angebracht ist derart, daß ausgehend von Null beim Überschreiten einer von Null verschiedenen vorgegebenen Temperaturdifferenz zwischen beiden Temperaturfühlern der Regler das Signal zum Schließen des Ventils gibt.

Nach dem zweiten erfindungsgemäßen Weg ist in der Ölrücklaufleitung nach dem Ventil ein Temperaturfühler angeordnet, der mit einem das Ventil steuernden Regler verbunden ist, an dem ein zweiter Temperaturfühler angeschlossen und an der Niederdruckseite der Kälteanlage nach dem Expansionsventil angebracht ist derart, daß ausgehend von einer von Null wesentlich verschiedenen Temperaturdifferenz beim Unterschreiten einer vorgegebenen, gegen Null gehenden Temperaturdifferenz zwischen beiden Temperaturfühlern der Regler das Signal zum Schließen des Ventils gibt.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß das von der Hochdruckseite der Kälteanlage aus der Trenneinrichtung abfließende Öl eine Temperatur nahe der Kondensationstemperatur des Kältemittels hat. Über das Ventil in der Ölrücklaufleitung findet ein Druckabfall statt, da auf der anderen Seite des Ventils über die Ölrücklaufleitung und ihrem Anschluß am Kompressor ein wesentlich geringerer Druck herrscht. Solange Öl über das Ventil fließt, wird durch den Druckabfall die Temperatur des Öls nicht wesentlich beeinflußt. Ist alles Öl abgeflossen, gelangt Kältemittel in die Ölrücklaufleitung. Durch den Druckabfall über dem Ventil kommt es zum Verdampfen und damit zu einer erheblichen Temperaturabsenkung in der Ölrücklaufleitung nach dem Ventil. Die Temperaturdifferenz zwischen der Temperatur nach dem Ventil und der Temperatur auf der Hochdruckseite oder der Temperatur auf der Niederdruckseite ist das Signal, beim Erreichen eines vorgegebenen Grenzwertes das Ventil in der Ölrücklaufleitung zu schließen. Damit ist sichergestellt, daß nach jedem periodischen Öffnen des Ventils dieses zum richtigen Zeitpunkt geschlossen wird, und zwar dann, wenn alles Öl aus der Trenneinrichtung abgeflossen ist und eine durch den Abfluß von Kältemittel sich ändernde Temperaturdifferenz nach dem Ventil das anzeigt. Der weitere Abfluß von flüssigem Kältemittel wird durch das rechtzeitige Schließen verhindert.

Nachstehend soll die Erfindung an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:

Fig. 1 das Schema einer Kompressionskälteanlage mit der Regeleinrichtung gemäß dem ersten Weg der Erfindung,

Fig. 2 das Schema einer Kompressionskälteanlage mit der Regeleinrichtung gemäß dem zweiten Weg der Erfindung.

Nach Fig. 1 und 2 gelangt das vom Kompressor 1 geförderte Kältemittel in den Kondensator 2, wird hier verflüssigt und strömt zusammen mit dem aus dem Kompressor 1 mitgerissenen Öl in die Trenneinrichtung 3. Der weitere Kreislauf des Kälte mittels geht über das Expansionsventil 8 mit dem Temperatur fühler 10 in den Verdampfer 6 und nach der Verdampfung als gasförmiges Kältemittel zurück in den Kompressor 1. Die Rück führung des in der Trenneinrichtung 3 abgeschiedenen Öls erfolgt über die Ölrücklaufleitung, die zum besseren Ver ständnis der Erfindung als Leitung 7 vor dem Ventil 4 und als Leitung 9 nach dem Ventil 4 bezeichnet ist, in das Kurbelge häuse des Kompressors 1, der in diesen Ausführungsbeispielen ein Hubkolbenkompressor ist. Die Öffnung des Ventils 4 er folgt periodisch in vorgegebenen Zeitabständen, die auf Er fahrungswerten beruhen. Die erfindungsgemäße Einrichtung zur Bestimmung des Zeitpunktes, wann das Ventil 4 wieder zu schließen ist, besteht in beiden Ausführungsbeispielen über einstimmend aus dem Temperaturfühler T1 in der Leitung 9 nach dem Ventil 4.

Nach Fig. 1 ist der zweite Temperaturfühler T2 in der Leitung 7 vor dem Ventil 4, also auf der Hochdruckseite, angebracht. In der Leitung 7 herrscht näherungsweise die Kondensations temperatur. In der Leitung 9 herrscht näherungsweise der Druck der Niederdruckseite. Über das Ventil 4 findet ein Druckabfall statt. Solange nur Öl über das Ventil 4 fließt, wird sich durch den Druckabfall keine nennenswerte Tempera turänderung einstellen. Die von den Temperaturfühlern T1 und T2 erfaßten Temperaturen werden nur eine geringfügig von Null verschiedene Temperaturdifferenz signalisieren. Ist jedoch aus der Trenneinrichtung 3 alles Öl abgeflossen, und es folgt flüssiges Kältemittel, wirkt das Ventil 4 wie ein Expansi onsventil für Kältemittel. Es kommt in der Leitung 9 zur teilweisen Verdampfung von Kältemittel, verbunden mit einer erheblichen Temperaturabsenkung, die der Temperaturfühler T1 erfaßt und dem Regler 5 meldet. Zusammen mit der vom Tempera turfühler T2 gemeldeten Temperatur wird eine von Null wesent lich verschiedene Temperaturdifferenz erkannt. Ist ein vorgegebener Grenzwert erreicht, gibt der Regler 5 das Signal zum Schließen des Ventils 4. Damit wird der weitere Fluß von flüssigem Kältemittel in den Kompressor 1 unterbunden.

Nach Fig. 2 ist der zweite Temperaturfühler T2 auf der Nie derdruckseite der Kälteanlage nach dem Expansionsventil 8 angeordnet. Hier herrscht näherungsweise Verdampfungstempera tur. Solange Öl über das Ventil 4 fließt, registriert der Temperaturfühler T1 eine weit über der Verdampfungstemperatur liegende Temperatur, also eine große Differenz zur Temperatur an T2. Ist alles Öl abgeflossen und es folgt über das Ventil flüssiges Kältemittel, kommt es in der Leitung 9 zur Ver dampfung von Kältemittel, verbunden mit einer erheblichen Temperaturabsenkung in der Leitung 9, wie oben beschrieben. Die Temperaturdifferenz zwischen den Temperaturfühlern T1 und T2 wird sehr gering und geht gegen Null. Ist ein vorgegebener Grenzwert erreicht, gibt der Regler 5 das Signal zum Schließen des Ventils 4.

Claims

1. Einrichtung zur Regelung der Ölrückführung bei einer Kompressionskälteanlage, deren Kältemittel mit dem Öl nicht oder kaum löslich ist, aus der in der Hochdruckseite nach dem Kondensator eingebundenen Öl-Kältemittel-Trenneinrichtung zurück in den Kompressor über eine Ölrücklaufleitung, in der ein Ventil angeordnet ist, gekennzeichnet dadurch, daß in der Ölrücklaufleitung (7; 9) nach dem Ventil (4) ein Temperaturfühler (T1) angeordnet und mit einem das Ventil (4) steuernden Regler (5) verbunden ist, an dem ein zweiter Temperaturfühler (T2) angeschlossen und an der Hochdruckseite der Kälteanlage nach dem Kondensator (2) angebracht ist derart, daß ausgehend von Null beim Überschreiten einer von Null verschiedenen vorgegebenen Temperaturdifferenz zwischen beiden Temperaturfühlern (T1; T2) der Regler (5) das Signal zum Schließen des Ventils (4) gibt.

2. Einrichtung zur Regelung der Ölrückführung bei einer Kompressionskälteanlage, deren Kältemittel mit dem Öl nicht oder kaum löslich ist, aus der in der Hochdruckseite nach dem Kondensator eingebundenen Öl-Kältemittel-Trenneinrichtung zurück in den Kompressor über eine Ölrücklaufleitung, in der ein Ventil angeordnet ist, gekennzeichnet dadurch, daß in der Ölrücklaufleitung (7; 9) nach dem Ventil (4) ein Temperaturfühler (T1) angeordnet und mit einem das Ventil (4) steuernden Regler (5) verbunden ist, an dem ein zweiter Temperaturfühler (T2) angeschlossen und an der Niederdruckseite der Kälteanlage nach dem Expansionsventil (8) angebracht ist derart, daß ausgehend von einer von Null wesentlich verschiedenen Temperaturdifferenz beim Unterschreiten einer vorgegebenen, gegen Null gehenden Temperaturdifferenz zwischen beiden Temperaturfühlern (T1; T2) der Regler (5) das Signal zum Schließen des Ventils (4) gibt.