DE4408938A1

DE4408938A1 - Open, two-stage cold air chiller system

Info

Publication number: DE4408938A1
Application number: DE19944408938
Authority: DE
Inventors: Dieter Dipl Ing Frank
Original assignee: ABB Patent GmbH
Current assignee: ABB Patent GmbH
Priority date: 1994-03-16
Filing date: 1994-03-16
Publication date: 1995-09-21
Also published as: EP0672872A2; EP0672872A3

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine offene, zweistufige Kaltluft-Kältemaschinen-Anlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eignet sich insbesondere zum Einsatz in Klimaanlagen von Schienenfahrzeugen.The invention relates to an open, two-stage Cold air chiller system according to the preamble of Claim 1 and is particularly suitable for use in Air conditioning systems for rail vehicles.

Eine solche offene, zweistufige Kaltluft-Kältemaschinen-An lage ist aus der DD 2 70 359 A1 bekannt. Dort ist eine mehr stufige Kaltluft-Kältemaschine beschrieben, bei der an eine Vorverdichtungsstufe ein wasserüberfluteter Schraubenver dichter in einer zweiten Verdichtungsstufe angeschlossen ist und diesem wiederum ein Kühler mit kaltluftseitigem An schluß zur Expansionsmaschine und einem Anschluß für kon densiertes Wasser an einem Druckwasserbehälter nachgeschal tet ist. Von diesem Druckwasserbehälter bestehen über ein Regelorgan Verbindungen zum Schraubenverdichter und zu ei ner Mischkammer, die die Aufbereitung der Kühlluft vor dem zu kühlenden Raum realisiert. Zwischen der Vorverdichtungs stufe und dem Schraubenverdichter ist ein Kühler angeord net. Such an open, two-stage cold air refrigeration machine location is known from DD 2 70 359 A1. There is one more stage cold air chiller described in which one Pre-compression stage a water-flooded screw connected more densely in a second compression stage and this in turn is a cooler with cold air side connection conclusion to the expansion machine and a connection for con resensified water on a pressurized water tank is. There are over one of these pressurized water tanks Control unit Connections to the screw compressor and egg ner mixing chamber, which processes the cooling air before the to be cooled space realized. Between the pre-compression stage and the screw compressor is arranged a cooler net.

Bei Einsatz einer derartigen offenen Kaltluft-Kältemaschi nen-Anlage bei Hochgeschwindigkeits-Schienenfahrzeugen tre ten insbesondere bei Zugbegegnungen im Tunnel Druckstöße auf, die keinesfalls in die zu klimatisierenden Fahrgast räume durchdringen dürfen. Auf dem Wege der Außenluft-Um luft-Mischung ist jedoch die Gefahr gegeben, daß Druckstöße in den Fahrgastraum gelangen. Diese Druckstöße sind bei bekannten Anlagen nur bei reinem Außenluftbetrieb verhin derbar.When using such an open cold air chiller plant for high-speed rail vehicles particularly in the event of train encounters in the tunnel on, which in no way in the air-conditioned passenger allowed to penetrate spaces. On the way of the outside air air mixture, however, there is a risk of pressure surges get into the passenger compartment. These pressure surges are at known systems only with pure outside air operation the bear.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine offene, zweistufige Kaltluft-Kältemaschinen-Anlage der eingangs ge nannten Art anzugeben, bei der sowohl im reinen Außenluft betrieb als auch im Außenluft/Umluft-Mischbetrieb keine Druckstöße in den zu kühlenden Raum gelangen.The invention has for its object an open, two-stage cold air chiller system of the beginning Specify the type mentioned, both in the pure outside air operation as well as in outside air / recirculating air mixed operation none Pressure surges enter the room to be cooled.

Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffes erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.This task is done in conjunction with the characteristics of Preamble according to the invention by the in the characteristic of Features specified claim 1 solved.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbe sondere darin, daß unter allen Betriebsbedingungen, d. h. sowohl bei reinem Außenluftbetrieb als auch bei Außen luft/Umluft-Mischbetrieb Druckstöße an der Außenluftansaug stelle ohne weiteren zusätzlichen Aufwand in den Vorver dichtern abgebaut werden und daher keinesfalls in die zu kühlenden Räume gelangen können, was insbesondere bei kli matisierten Hochgeschwindigkeits-Schienenfahrzeugen von Wichtigkeit ist.The advantages which can be achieved with the invention are in particular special in that under all operating conditions, d. H. both with pure outside air operation as well as outside mixed air / recirculation mode Pressure surges at the outside air intake put in the previous version without any additional effort poets are degraded and therefore never in the cooling rooms can reach, which is particularly the case with kli automated high-speed rail vehicles from Importance is.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Un teransprüchen gekennzeichnet.Advantageous embodiments of the invention are in the Un marked claims.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in den Zeichnun gen dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert.The invention is based on the in the drawings gene illustrated embodiments explained.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 eine offene, zweistufige Kaltluft-Kältemaschi nen-Anlage, Fig. 1 is an open, two-stage cold air Kältemaschi NEN system,

Fig. 2 Varianten bei der Ausgestaltung der Kalt luft-Kältemaschinen-Anlage. Fig. 2 variants in the design of the cold air chiller system.

In Fig. 1 ist eine offene, zweistufige Kaltluft-Kältema schinen-Anlage dargestellt. Ein erster Vorverdichter 1 saugt einen Außenluftstrom A an und führt die verdichtete Außenluft über einen Außenluft/Umluft-Mischpunkt 2 einem ersten Wärmeübertrager (Kühler) 3 zu. Die aufgeheizte, ver dichtete Luft wird im Wärmeübertrager 3 vorzugsweise durch mittels eines Lüfters angesaugte Außenluft abgekühlt.In Fig. 1, an open, two-stage Kaltema Kältema machine system is shown. A first pre-compressor 1 draws in an outside air flow A and feeds the compressed outside air via a outside air / recirculation air mixing point 2 to a first heat exchanger (cooler) 3 . The heated, sealed air is preferably cooled in the heat exchanger 3 by outside air drawn in by means of a fan.

Die abgekühlte Luft gelangt vom ersten Wärmeübertrager 3 zu einem Nachverdichter 4. Die aufgeheizte und verdichtete Luft strömt vom Nachverdichter 4 zu einem zweiten Wärme übertrager (Kühler) 5 und wird dort vorzugsweise durch mit tels eines Lüfters angesaugte Außenluft abgekühlt.The cooled air passes from the first heat exchanger 3 to a post-compressor 4 . The heated and compressed air flows from the post-compressor 4 to a second heat exchanger (cooler) 5 and is preferably cooled there by outside air drawn in by means of a fan.

Die abgekühlt Luft gelangt vom zweiten Wärmeübertrager 5 zu einer Luftentspannungsturbine 6. Von dort wird sie als im Verhältnis zur Außenluft abgekühlter Zuluftstrom Z in einen zu kühlenden Raum 8 - vorzugsweise den Fahrgastraum eines Schienenfahrzeuges - eingeblasen. Vorteilhaft treibt die Luftentspannungsturbine 6 den Nachverdichter 4 an.The cooled air passes from the second heat exchanger 5 to an air relaxation turbine 6 . From there it is blown into a room 8 to be cooled - preferably the passenger compartment of a rail vehicle - as the supply air flow Z cooled in relation to the outside air. The air expansion turbine 6 advantageously drives the post-compressor 4 .

Erfindungsgemäß wird aus dem zu kühlenden Raum mit Hilfe eines zweiten Vorverdichters 7 ein Umluftstrom U abgesaugt und dem Außenluft/Umluft-Mischpunkt 2 zugeführt. Wesentlich ist, daß die Außen- und Umluftströme A, U getrennt vonein ander verdichtet und erst anschließend gemischt werden. Auf diese Weise kann der Kaltluftprozeß mit einem Umluftanteil im Kreislauf betrieben werden, wobei die beiden Vorverdich ter 1, 7 die Funktion des Druckschutzes übernehmen.According to the invention, a circulating air flow U is drawn off from the space to be cooled with the aid of a second pre-compressor 7 and fed to the outside air / circulating air mixing point 2 . It is essential that the external and circulating air flows A, U are compressed separately from one another and only then mixed. In this way, the cold air process can be operated with a circulating air portion, the two pre-compressors ter 1 , 7 taking over the function of pressure protection.

Die beiden Vorverdichter 1, 7 können dabei - wie in Fig. 1 dargestellt - durch einen gemeinsamen Motor 9 angetrieben werden, was Vorteile hinsichtlich der Anlagekosten hat. Es ist jedoch auch möglich, jeden Vorverdichter 1 bzw. 7 mit tels eines getrennten Motors 11 bzw. 10 anzutreiben - wie in Fig. 2 dargestellt - was Vorteile hinsichtlich der prä zisen Einstellung von Umluftanteil und Außenluftanteil hat. Bei beiden Varianten ist es jedoch prinzipiell möglich, als Prozeßluft nur Außenluft oder aber ein Gemisch aus Außen luft und Umluft zu verwenden.The two pre-compressors 1 , 7 can - as shown in Fig. 1 - be driven by a common motor 9 , which has advantages in terms of system costs. However, it is also possible to drive each pre-compressor 1 or 7 by means of a separate motor 11 or 10 - as shown in FIG. 2 - which has advantages with regard to the precise setting of the recirculated air portion and the outside air portion. In both variants, however, it is in principle possible to use only outside air or a mixture of outside air and circulating air as process air.

In Fig. 3 ist eine Variante gezeigt, bei der der Außen luft/Umluft-Mischpunkt 2 in den ersten Wärmeübertrager 3 gelegt ist, d. h. dieser Wärmeübertrager weist getrennte Stutzen für den Außenluft- und den Umluftstrom auf und die Vermischung beider Luftströme erfolgt im Wärmeübertrager.In Fig. 3 a variant is shown in which the outside air / recirculation mixing point 2 is placed in the first heat exchanger 3 , ie this heat exchanger has separate connections for the outside air and the recirculating air flow and the mixing of both air flows takes place in the heat exchanger.

Claims

1. Open, two-stage cold air chiller system with a first pre-compressor ( 1 ), a first heat exchanger ( 3 ), a secondary compressor ( 4 ), a second heat exchanger ( 4 ) and an air expansion turbine ( 6 ), as characterized by that the outside air flow (A) and the circulating air flow (U) extracted from the room ( 8 ) to be cooled are compressed separately from each other in their own pre-compressors ( 1 , 7 ) and only then mixed or reach the first heat exchanger ( 3 ).

2. cold air refrigeration system according to claim 1, characterized in that the booster (4) drives the air expansion turbine (6).

3. Cold air chiller system according to claim 1 and / or 2, characterized in that both pre-compressors ( 1 , 7 ) are driven by a common motor ( 9 ).

4. Cold air chiller system according to claim 1 and / or 2, characterized in that the pre-compressors ( 1 , 7 ) are each driven by their own motors ( 11 , 10 ).

5. Cold air chiller system according to one of claims 1 to 4, characterized in that a separate outside air / recirculation mixing point ( 2 ) between the first heat exchanger ( 3 ) and the pre-compressors ( 1, 7 ) is provided.

6. Cold air chiller system according to one of claims 1 to 4, characterized in that the mixing of the outside air flow (A) and the circulating air flow (U) takes place in the first heat exchanger ( 3 ).