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Entlüftungsanlage für Kompressionskältemaschinen Die Erfindung betrifft
eine Entlüftungsanlage für eine Kompressionskältemaschine, bei der das Gemisch aus
Kältetnitteldampf, Luft und anderen schwer kondensierbaren Gasen aus dem Kondensator
über einen Kühler durch eine Pumpe abgesaugt wird.
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Dabei ist erfindungsgemäß ein Regelventil vorgesehen, das durch den
Druckunterschied zwischen dem Einlaß und dem Auslaß des Kühlers gesteuert wird und
die Strömung in der Leitung des Gemisches so regelt, daß der Druckunterschied zwischen
Eintritt und Austritt gering ist. Damit wird erreicht, daß im Kühler nur eine schwache
Strömung des Gemisches herrscht, so daß es gelingt, den Kältemitteldampf aus dem
Gemisch nahezu völlig ständig abzuscheiden, so daß der unvermeidliche Verlust an
Kältemitteldampf nach Möglichkeit eingeschränkt wird.
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Im Verfolg des Erfindungsgedankens wird dann das Gemisch aus dem Kondensator
stufenweise in einem Vor- und einem Hauptkühler behandelt, derart, daß der Hauptkühler
ein Gemisch erhält, aus dem im Vorkühler bereits ein beträchtlicher Teil des Dampfgehalts
durch Niederschlag abgeschieden ist, so daß das Gemisch, nachdem es den Hauptkühler
durchlaufen hat, nur noch sehr wenig Dampfrückstand enthält.
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Dabei soll als Kühlmittel für das Gemisch flüssiges Kältemittel der
Anlage selbst entnommen und im Gegenstrom zum Gemisch durch die Kühler geleitet
«-erden. Vorteilhaft wird der Vorkühler, den das Gemisch zuerst, das Kältemittel
dagegen zuletzt erreicht, als Reiniger für das Kältemittel ausgebildet.
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Dann ist bei der erfindungsgemäßen Anlage noch vorgesehen, das im
Vor- und Hauptkühler von dem größten Teil seines Dampfgehaltes befreite Gemisch
nach dem Durchfließen eines Unterdruckbehälters nochmals in einem besonderen Kühler
zu kühlen und darauf in einem Abscheider das Gas aus dein Gemisch endgültig aus
der Anlage abzuführen, während der Rückstand an flüssigem Kältemittel der Anlage
wieder zugeführt wird.
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Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer Entlüftungsanlage
gemäß der Erfindung dargestellt.
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Abb. i ist ein Schema der ganzen Anlage, Abb. a und 3 sind Schnitte
in größerem Maßstab durch das Regelventil am Hauptkühler und das Absperrventil,
das das Zurückströmen von Gas und das Eintreten von Luft in die Anlage verhindert.
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Die Anlage ist eine Kompressionsanlage, bei der im VerdampferA ein
flüchtiges Kältemittel durch die dem zu kühlenden Mittel entzogene Wärme verdampft
wird.
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Aus dem Verdampfer A wird das Gas- und Dampfgemisch durch den Kompressor
B dem Kondensator C zugeführt, indem der Kompressor B das Gas- und Dampfgemisch
aus dem Verdampfer absaugt, zusammendrückt
und in den Kondensator
führt. Hier wird der Kältemitteldampf aus dem Gemisch niedergeschlagen und dem V
erdampfer A als Flüssigkeit wieder zugeleitet, wo er abermals verdampft wird, wie
bei solchen Anlagen üblich. Der Kompressor B ist im vorliegenden Fall eine Schleuderpumpe,
die einen verhältnismäßig schwachen Überdruck und daher einen geringen Druckunterschied
zwischen dem Verdampfer A und dem Kondensator C, die beide mit Unterdruck arbeiten,
hervorruft.
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Die bauliche Ausführung ist beliebig.. Bevorzugt wird indessen eine
Ausführung, bei der das Kältemittel aus dem Verdampfer durch eine Saugleitung 71
mittels einer Pumpe 72 aus dem Verdampfer abgesaugt und durch eine Druckleitung
73 und eine an diese anschließende Verteilungsleitung 7q. in dünner Schicht wieder
in den Verdampfer eingeführt und über Rohre geleitet wird, in denen das zu kühlende
Mittel in Richtung der angegebenen Pfeile strömt. Der Kondensator C wird so ausgebildet,
daß der nicht kondensierte Dampf aus dem Kältemittel, nachdem er eine Anzahl aufeinanderfolgender
Kondensationsstufen durchlaufen hat, in einer Kammer i2 aufsteigt, der oben ein
Teil des Kältemitteldampfes und etwa beigemischte Luft oder ein anderes schwer verflüssigbares
Gas entnommen wird.
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Das Gemisch wird von einer Saugpumpe i i aus der Kammer 1a abgesogen.
Es gelangt durch eine Leitung 15 und ein Absperrventil 70 zur Schlange 16
eines Vorkühlers 13, durch eine Leitung 17 zur Schlange 18 eines Hauptkühlers 14.,
durch eine Leitung i9 zu einem Regelventil 2o, durch eine Leitung 21 zu einem Regelventil
22 und durch eine Leitung 23 zu einem Saugbehälter io, der über ein Absperrventil6o
mit der Saugseite der Pumpe ii verbunden ist. Ein Rohrstück 68 mit Absperrventil
69 verbindet die Leitungen 15 und 23 unmittelbar. Das Ventil 69 ist während des
Betriebes geschlossen, während das Ventil 70 offen ist.
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Die Pumpe i i drückt das Gemisch über eine Luftkühlschlange 59 durch
den letzten, den Endkühler 40 in einen Abscheider 56, aus dem das Gas durch ein
Rückschlagventil 5S und eine Leitung 57 ins Freie entweicht. Der im Vorkühler und
im Hauptkühler aus dem Gemisch niedergeschlagene Dampf wird durch Abzweigungen 62
und 63 der Leitung 17 einem Abscheider 65 zugeführt, der durch eine Leitung
64 auch mit dein Abscheider 56 in Verbindung steht.
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Die beschriebene Verbindung zwischen den Kühlschlangen 16 und 18 der
liiihler 13 und 14, dein Regelventil 2o und dem Absperrventil 22 kann auch auf beliebige
andere Weise angeordnet und ihre Teile können anders miteinander und mit dem Kondensator
C und dem Unterdruckbehälter io verbunden sein. Es kommt nur darauf an, daß das
vom Kondensator zu dem Unterdruckbehälter io strömende Gemisch auf seinem Wege erst
vom Vorkühler 13, darauf vom Hauptkühler 1.4 gekühlt wird und dann durch die Ventile
2o und 22 zum Unterdruckbehälter io geht.
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Die Lochplatte 25, die zweckmäßigerweise zwischen dein Vorkühler 13
und dem Hauptkühler 1¢ angeordnet ist, aber nicht unbedingt an dieser Stelle angeordnet
sein muß, schafft zusammen mit dem Regelventil 2o den gewünschten geringen Unterschied
zwischen dem Druck am Eingang und Ausgang des Hauptkühlers 1q. und damit eine mäßige
Strömung des Gas- und Dampfgemisches durch den Kühler. Vor und hinter der Lochplatte
25 gehen die Kondensatleitungen 62 und 63 zum Abscheider 65.
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Das Regelventil 2o, das in Abb.2 besonders dargestellt ist, hat ein
aus zwei Hälften gebildetes Gehäuse 26, das durch eine Membran 27 in eine Hochdruckkammer
28 und eine Niederdruckkammer 29 zerlegt ist. An die Niederdruckkammer ist die Leitung
i9 von der Kühlschlange 18 des Hauptkühlers angeschlossen, während die Hochdruckkammer
28 durch eine Abzweigung 3o an die Leitung 17 vor der Lochplatte 25 angeordnet ist,
zweckmäßig zwischen der Lochplatte und dem Ende der Kühlschlange 16 im Vorkühler
13. Die Membran 27 steht daher auf der einen Seite, Kammer 28, mit der verhältnismäßig
hohen Druck führenden Leitung vor der Lochplatte 25 und auf der andern Seite, Kammer
29, mit der geringeren Druck führenden Leitung 29 hinter der Lochplatte 25 in Verbindung.
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Die Verbindung zwischen den Leitungen i9 und 21 über die Kammer 29
wird durch ein Ventil 31- geregelt, das mit einer durch eine Mutter 33 regelbaren
Feder 32 zusammenarbeitet. Der Druck der Feder arbeitet mit dem geringeren Druck
in der Kammer 29 gegen den höheren Druck in der Kammer 28, sucht also das Ventil
31 zu öffnen und das Gemisch aus der Kammer 29 in die Leitung 21 entweichen
zu lassen. Wenn der Druck in der Kammer 28 größer wird als der Druck in der Kammer
29 plus dem Druck der Feder 32, schließt sich das Ventil 31, während es sich öffnet
und das Gemisch durchläßt, wenn der Druck in der Kammer 29 plus dem Druck der Feder
32 größer ist als der Druck in der Kammer 28. Durch Einstellung der Mutter 33 kann
man das Ventil 31 für einen bestimmten geringen Druckunterschied zwischen den Kammern
28 und 29 einstellen. Dieser geringe Druckunterschied
zwischen
der Eintritts- und Austrittsseite des Hauptkühlers 14 bewirkt eine sehr langsame
Strömung des Gemisches durch die Kühler.
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Wenn dem Kondensator C kein Gemisch, sondern nur Kältemitteldampf
entnommen wird, ruft die entsprechend stärkere Verflüssigung im Hauptkühler 14 eine
Druckminderung in der Kammer 29 hervor, die so groß ist, daß sie das Ventilar schließt
und verhindert, daß weiterer Dampf aus dem Kondensator abgesogen wird.
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Das Absperrventil (Abb. 3) ist dein Regelventil ähnlich, hat aber
unter der Membran noch eine Feder 34., die die Verbindung zwischen den Leitungen
21 und 23 gegen den Druck der der Feder 32 (Abb.2) entsprechenden Ventilfeder 35
zu schließen sucht. Der Druck im Vorkühler 13, der durch ein Loch 22' mit der Kammer
unter der Membran verbunden ist, sucht das Ventil zu schließen, während der Druck
in der Leitung i9, 21, 23
zwischen Hauptkühler i4_ und Unterdruckbehälter
io auf die andere Seite der Membran wirkt und das Ventil zu öffnen sucht. Die Feder
34- ist bedeutend stärker als die Feder 35. Das Ventil schließt, wenn der Druck
im Hauptkühler plus dem Druck der Feder 35 kleiner ist als der entgegenwirkende
Druck der Feder 34. plus dem Druck im Vorkühler.
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Zur Kühlung in den beiden Kühlern 13
und 14 wird zweckmäßig
flüssiges Kältemittel aus der AnlaZe benutzt, das zuerst zum Hauptkühler 14 und
dann zum Vorkühler 13 gelangt, also im Gegenstrom zu dem Gas-und Dampfgemisch
in den Schlangen 16 und 18 fließt. Der Hauptkühler 14 ist daher kälter als der Vorkühler
13. Die beiden Kühler sind durch Leitungen 47 und 48 mit dem VerdampferA verbunden,
so daß die Dämpfe des flüssigen Kältemittels in den Verdampt.er zurückkehren. Sie
können aber auch ,einem anderen, unter geringem Druck stehenden Teil der Leitung
zugeführt werden.
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Der Endkühler 4o ist neben dem Hauptkühler 14 angeordnet, und sein
Kältemittelraum steht durch die Leitung 48 ebenfalls mit dem Verdampfer in Verbindung.
Zweckmäßig läßt man das flüssige Kältemittel durch den Endkühler zum Hauptkühler
i a gehen.
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Das flüssige Kältemittel wird von einem aufrecht stehenden Rohr 41
im Verdampf erA aufgefangen, das unten durch eine Leitung 42 mit dem Kältemittelraum
des Endkühlers 4o in Verbindung steht. Aus dem Endkühler geht das Kältemittel unter
einer Scheidewand vorüber bei 43 zum Hauptkühler 14, aus dem es durch ein ü berfallrohr
44 und eine Leitung 45 durch ein Rückschlagventil 46 zu dem Vorkühler
13 gelangt. Überschüssiges Kältemittel läuft aus dem Rohr 41 oben ab und
wird dann durch die Pumpe 72 wieder in die Verteilungsleitung 74 gefördert. Die
Oberkante des Rohres 41 bestimmt also den Flüssigkeitsstand in den Kühlern 40 und
14.
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In die Leitung 47, 48, von den Kühlern zum Verdampfer A, ist ein von
Hand einstellbares Absperrventil 49 eingefügt, das so gerebelt wird, daß der erforderliche
Dampfdruck auf dem flüssigen Kältemittel im Vorkühler 13 erhalten bleibt.
Das Ventil 49 und das Rückschlagventil 46 regeln gemeinsam den Flüssigkeitsstand
im Vorkühler 13, so daß die Kühlfläche der Schlange 16 in entspreche@ndem Grade
vom Kältemittel bespült wird, je nach der gewünschten Schnelligkeit der Verdampfung
und dem Dampfdruck in dem Kühler. Wenn das Kältemittel ziemlich rein von öl oder
anderen Beimischungen ist, verdampfues schnell, so daß der Dampfdruck in den Flüssigkeitskammern,
das Rück:schlagventil46 bald absperrt und weiteren Zugang von Kältemittel zum Vorkühler
13 absperrt. Dadurch wird der Spiegel des Kältemittels im Vorkühler 13 gesenkt
und ein entsprechend kleiner Teil der Schlange 16 der Wirkung des Kältemittels ausgesetzt,
so daß die Verdampfung; des Kältemittels entsprechend gering ist. Wenn, aber das
Kältemittel stärker verunreinigt ist oder im Laufe des Verfahrens stärker verunreinägt
wird, verdampft es weniger stark, der Dampfdruck sinkt, das Ve:ntil46 läßt mehr
Kältemittel in den Vorkühler eintreten, ein. größerer Teil der Schlange 16 wird
dem Kältemittel ausgesetzt, und die Verdampfung des Kältemittels wird entsprechend
erhöht. In dieser Weise wirkt der Vorkühler 13 also auch als Reiniger, und zwar
so, daß seine Wirkung auch bei Kältemittel von. verschiedener Reinheit ziemlich
gleichbleibt.
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Zweckmäßig wird unten am Kältemittelraum des Vorkühlers
13 ein. Sammelgefäß 5o angebracht, in dem sich die Verunreinigungen aus dem
Kältemittel absetzen. Das verunreinigte Kältemittel wird von. Zeit zu Zeit durch
einen Hahn 52 abgelassen, um öl und andere Beimischungen zu entf:erne:n. Ein Heazkörper
5 i wird vor dem Ablassen in Gang gesetzt, um das Kältemittel zu verdampfen, damit
beim Ablassein keine Verluste an Kältemittel ,entstehen.
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Das Gas mit dem geringen Rückstand von Kältemitteldampf, der nach
der Behandlung durch die Kühler 13 und 14 noch darin bleibt, sammelt sich
im Behälter io, solange der Unterdruck im Behälter entsprechend tiefer ist als der
Unterdruck im Kondensator C. Um die Saugpumpe i i nacht zu häufig in Gang setzen
zu müssen, wird der Behälter i o entsprechend groß gemacht. In die Saugleitung
der
Pumpe i i ist ein Absperrventil 6o, in ihre Druckleitung ein Absperrventil 61 eingesetzt.
Die Druckleitung .enthält zunächst zweckmäßig eine atmosphärische Kühlschlange 59,
die das Gemisch aus Kältemitteldampf, Luft und anderen schwer kondensierbaren Gasen
vorkühlt, ehe es in die Schlange 55 des Endkühlers 40 eintritt. Der Endkühler 4o
dienit dazu, noch den letzten Rest Kältemittelda.mpf vom Gas zu trennen. Die Schlange
55 mündet in eine Kammer 56, in der sich die Flüssigkeit sammelt. Das Gas entweicht
aus der Kammer durch eine Ableitung 57, zweckmäßig mit Rückschlagventil 58, das
erst öffnet, wenn der Druck in der Kammer 56 den äußeren Luftdruck um ein bestimmtes
Maß überschreitet.
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Der von dem Vorkühler 13 und dem Hauptkühler 14 niedergeschlagene
Dampf fließt durch Rohre 62 und 63, zweckmäßig vor und hinter der Lochplatte 25,
zu einem Abscheider 65. An die. Leitung 63 ist eine Leitung 64 angeschlossen, die
in den Abscheider 43 des Endkühlers 40 mündet. Diese Leitung wird durch ein Absperrventil
63' geregelt, das von Hand oder durch :einen Schwimmer gesteuert werden:
kann.
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Der Abscheder 65 wird zweckmäßig so ausgebildet, daß er etwaiges Kondenswasser
aus dein niedergeschlagenen Dämpfen ausscheidet. Zu diesem Zweck sind überfallplatten
in dem Abscheider 65 vorgesehen, die das Wasser abtrennen, worauf es durch einen
Hahn 66 abgeleitet wird. Der flüssige Dampf geht durch eine Leituni 67 zum schwimmergesteuerten
Flüssigkeitsabs:cheider D des Kondensators C oder zu einer anderen Stelle der Flüssigkeitsleitung.
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Das Ventil 69 in der Verbindungsleitung 68 ist in der Regel geschlossen,
das Ventil 70 in der Leitung 15 offen. Zum Anlassen der Anlage wird das Ventil 69
geöffnet, das Vennil 7o dagegen geschlossen und durch die Pumpe i i Luft und etwaiges
schwer kondensierbares Gas unter Umgehung der Kühler 13 und 14 abgesaugt. In diesier
Weise wird die Anlage gereinigt und mit dem nötigen Unterdruck zum Anlassen versehen.
Dann wird das Ventil 69 geschlossen und das Ventil 7o wieder geöffnet, worauf die
Anlage in der beschriebenen Weise in Betrieb kommt.