DE589480C - Kondensationskaelteanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung hat eine Kondensationskälteanlage, insbesondere Kompressionskälteanlage, vorwiegend für Eisenbahnkühlwagen, zum Gegenstand, bei der in den Stromkreis des Kältemittels von der Belastung, z. B. der Temperatur oder dem Druck im Kondensator oder beiden. Betriebsverhältnissen, abhängige . Überwachungseinrichtungen geschaltet sind. Im besonderen handelt es sich bei der Erfindung um solche Kälteanlagen, die für weitgehend selbständigen Betrieb bestimmt sind, beispielsweise solche, bei denen die Anforderungen an die Bedienung so weit herabgesetzt werden, daß ein Eingriff des Bedienungspersonals nur in größeren Zeitabständen, beispielsweise an den großen Haltestellen der Strecke, erforderlich wird.

Gemäß der Erfindung soll Vorsorge getroffen werden, daß jene den Kältemittelkreislauf aufrechterhaltende Vorrichtung, wie beispielsweise der Kompressor bei einer .Kompressionskälteanlage oder der Regenerator bei einer Ad- oder Absorptionskälteanlage, selbsttätig entlastet wird, wenn aus irgendwelchen Gründen die Belastung der Anlage auf ein unzulässiges Maß wächst. Solche Entlastungen der Anlage können erforderlich werden, wenn während der Reise die Anlage vorübergehend in Gebiete mit erhöhter Temperatur gelangen.

Der Erfindung gemäß werden in dem elektrischen Stromkreis, in dem die im Kondensatorkreis oder auch im Kühlwasserkreis der Antriebsmaschine angeordneten Überwachungseinrichtungen liegen, Einstellvorrichtungen für Ventile vorgesehen, die eine Berieselungsvorrichtung des Kondensators oder bei Kompressionsanlagen eine Berieselungsvorrichtung des Zwischenkühlers oder beide zugleich einschalten oder an Stelle dieser in einer Überbrückung der vom Kompressor oder von der sonstigen den Kältemittelkreislauf aufrechterhaltenden Vorrichtung ausgehenden Leitung den Verdampfer ausschalten. Bei der Schaltung der Entlastungseinrichtungen, die von der Belastung abhängig ist, kommt es also weniger auf den strengen physikalischen Zusammenhang der Betriebsgrößen,-wie z. B. Druck und Temperatur im Kondensatorkreislauf oder Temperatur des Kühlwasserkreises der Antriebsmaschine, untereinander an als vielmehr darauf, daß die Entlastungseinrichtungen mittels der von den Betriebsgrößen abhängigen Überwachungseinrichtungen dann gesteuert werden, wenn die überwachten Betriebsgrößen solche Änderungen erfahren, daß die Gefahr einer Überlastung der Anlage vorliegt. Bei einer Kompressionskälteanlage z. B. handelt es sich dann darum, den Kornpressor gegen Überlastung selbsttätig zu schützen, so daß also die Überwachung und Wartung dieser Maschine auf ein Mindestmaß beschränkt werden kann. Bei einer Absorptions- oder Adsorptionskälteanlage stellen Kondensator und Verdampfer das regenerierende Aggregat dar zusammen mit der Wärmequelle, die dazu dient, das Kältemittel aus dem absorbierenden oder adsorbierenden Stoff auszutreiben.

In der Zeichnung ist die Anwendung der Erfindung bei einer Kompressionskälteanlage als Ausführungsbeispiel erläutert, und zwar sind in der Zeichnung verschiedenartige Entlastungseinrichtungen im Sinne der Erfindung veranschaulicht, die jedoch nicht sämtlich gleichzeitig verwendet werden müssen, sondern je nach den vorliegenden Verhältnissen wird man die eine oder andere oder ίο auch, mehrere zugleich anwenden.

Eine Kraftmaschinen, beispielsweise ein Dieselmotor, treibt über einen Riemenantrieb 12 den Kompressor 13, 14 an. Der Kompressor ist mit der Niederdruckstufe 13 und der Hochdruckstufe 14 zweistufig; die Erfindung ist aber auch anwendbar für eine andere Ausführungsform des Kompressors wie überhaupt für jede andere Art von Kälteanlage. Das Kältemittel, das dem regenerierenden äo Aggregat, im vorliegenden Beispiel dem Kompressor 13, 14, von dem Verdampfer 15 durch die Leitung 16 über den Flüssigkeitsabscheider 17 zugeführt wird, wird von der ersten Stufe 13 aus über die Leitung 20 in den Zwischenkühler 21 geführt und gelangt von diesem über die Leitung 22 in die Hochdruckstufe 14 des Kompressors. Aus der Hochdruckstufe 14 führt die Leitung 25 über die Kontrolleinrichtungen 26, 27, 28 in den Kondensator 30 und aus diesem über die Leitung 33, den Sammler 34, das Drosselventil 35, die Fernleitung 37 nach dem Verdampfer 15.

Zur Kühlung des Kondensators 30 und des Zwischenkühlers 21 dient ein vom Dieselmotor 11 angetriebener Ventilator 39, der durch einen aus Wänden 41, 42 (in der Zeichnung gestrichelt angegeben) gebildeten Kanal Luft über den Zwischenkühler 21 und den Kondensator 30 bläst.

Als Entlastungseinrichtungen dienen Berieselungs- oder Vernebelungskühler 40, 43, denen Kühlwasser über das steuerbare Ventil 44, die Leitung 45 mittels der vom Dieselmotor 11 betriebenen Pumpe 46 und die Leitung 47 aus dem Wasserbehälter 50 zugeführt wird. Ein vom Druck des Kondensators abhängiges Manometer 28 ist so eingestellt, daß bei einem den normalen Betriebsdruck um ein gewisses Maß überschreitenden Druck die zusätzliche Kühlung 43 eingeschaltet wird, indem das Manometer 28 die Kontaktbrücke 51 schließt, so daß ein Stromkreis 52, 53 für das mittels des Elektromagneten 54 gesteuerte Ventil 44 geschaltet wird, derart, daß das Ventil 44 die Verbindung zwischen der Zuleitung 45 und den Berieselungseinrichtungen 40, 43 herstellt, während zugleich die Pumpe 46 auf Lieferung von Kühlwasser, beispielsweise durch Betätigung einer Kupplung, eingestellt wird.

Es ist somit möglich, beispielsweise beim periodischen Ingangsetzen der Anlage nach Ruheperioden, falls der Kondensatordruek verhältnismäßig hoch ist, die Berieselung 40, 43 einzuschalten und so den Kondensator-, druck herabzusetzen. Die Anordnung wird ■dabei zweckmäßig so getroffen, daß die Schaltung für das Ingangsetzen der Anlage beim Abstellen der Anlage bereits vorbereitet wird oder auch, falls es sich um kurze Betriebspausen handelt, die zusätzliche Kühlanlage beim Stillsetzen des Kompressors 13, 14 eingeschaltet wird. In diesem Fall kann dann die Berieselungsanlage bei betriebsmäßigem oder auch bei unerwünschtem Stillstand des Kompressors 13, 14 für eine gewisse Zeit jene Kühlung liefern, die erforderlich ist, um eine unzulässige Erwärmung der Kühlanlage zu verhindern. Die Entlastungseinrichtung kann auch in Abhängigkeit von der Kondensatortemperatur gesteuert werden, da auch diese ein Maß für die Belastung der Anlage darstellt. So kann man einen Thermostat 27 in den Stromkreis einschalten, der beim Überschreiten einer bestimmten Temperatur die Kontaktvorrichtung 58 schließt.

Diese Anordnung ist besonders dann wertvoll, wenn bei steigender Außentemperatur die Kondensatorleistung gesteigert werden muß, weil das Kältemittel im Kondensator 13, 14 infolge steigender Außentemperatur erhöhte Temperatur annimmt. Da aber zugleich bei steigender Außentemperatur auch der Kondensatordruek wächst, kann auch jene zusätzliche Steuerung 28, 51 in Abhängigkeit von dem Kondensatordruek gesteuert werden. Als Thermostat dient ein Temperaturfühler 27, der unter dem Einfluß des Kältemittels steht und mit einem unter dem Einfluß der Temperatur dehnbaren Balg verbunden ist, der an seinem freien Ende die Kontaktbrücke 58 trägt.

In manchen Fällen reicht die Entlastung des Kompressors 13, 14 durch zusätzliche Kühlung 40, 43 nicht aus, oder es ist erwünscht, eine andere Art der Entlastung vorzunehmen. Hier bietet ein wertvolles Mittel. die Anordnung einer schaltbaren Überbrükkungöo der vom Kompressor ausgehenden Leitung, die an Stelle jener Kühlung 40, 43 oder zusätzlich zu dieser verwendet werden kann. Diese Überbrückung 60 braucht nicht einen vollständigen Kurzschluß der von dem Kompressor abgehenden Leitungen herbeizuführen, es genügt vielmehr, daß durch das Einschalten der Überbrückung 60 ein gegenüber dem normalen Betriebe stark vermindertes Druckmittelgefälle entsteht, so daß eine wirksame Entlastung des Kompressors lerbeigeführt wird. Die schaltbare Über-

brückung 60 ist mit dem Absperrventil 64 verbunden und liegt zwischen der Ableitung 33 vom Kondensator 30 zum Verdampfer 15 und der Zuleitung 16 vom· Verdampfer 15 zum Kompressor 13, 14. Sie führt vom Sammler 34 zum Flüssigkeitsabscheider 17 und weist ein Verzweigungsrohroi auf, das durch seine Führung — scharfe Umlenkung — einen kleinen Widerstand zwischen Kondensator 30 und Sammler 34 und durch die scharfe Umlenkung einen großen Widerstand zwischen Kondensator 30 und Überbrückungsleitung 60 darstellt. In die Überbrückungsleitung 60 ist ein mittels Elektromagnet 63 steuerbares Ventil 64 eingeschaltet, das vom Manometer 26 mittels der Kontaktvorrichtung 65 steuerbar ist. Die Überbrückungsleitung 60 kann auch von der Kondensatortemperatur gesteuert werden. Bei normalem Betrieb ist die Über-. \ brückungsleitung 60 gesperrt, steigt jedoch der Betriebsdruck um ein bestimmtes Maß, beispielsweise beim Anfahren oder bei star-• ken Belastungen der Anlage, so- steuert die «5 Überwachungseinrichtung 26, 65 den Elektromagneten 63, und die Überbrückung 60 wird eingeschaltet.

Durch die Überbrückung 60 zwischen dem zum Kompressor 13, 14 führenden Sammler 34 und dem aus dem Verdampfer 15 führenden Flüssigkeitsabscheider 17 und somit durch den kleinen Widerstand zwischen dem Kondensator 30 und dem, Sammler 34 sowie durch den großen Widerstand zwischen Kondensator 30 und Überbrückung 60 ergibt sich der Vorteil, daß bei Einschaltung der Überbrückung 60 in den Kompressor das Kühlmittel nur in Gasform geführt wird. Zwischen:Hochdruckseitea4 und Niederdruckseite 13 findet auf der Nieder drucksei te, insbesondere im Abscheider, ein Druckausgleich und damit eine .Verdampfung des Kältemittels statt, das zugleich gegenüber dem Verdampfer auf erhöhter Spannung gebracht wird. Sobald das Ventil 64 zwischen Sammler 34 und Flüssigkeitsabscheider 17 geöffnet wird, entsteht ein gegenüber dem normalen Betrieb so stark vermindertes Druckmittelgefälle, daß nur wenig Kühlmittel in den Verdampfer 15 tritt. Ob hierbei der Kurzschluß mehr oder weniger vollkommen ist, hängt von den Widerständen in den einzelnen Leitungen ab und den sonstigen Druck- und Temperaturverhältnissen. Da die Überbrückungsleitung 60 bei geöffnetem Ventil 64 einen nur sehr geringen Widerstand aufweist, die Leitung nach dem Verdampfer 15 hin mit Rücksicht auf das Drossel- oder Entspannungsventil 35 jedoch einen hohen Widerstand, wird eine öo nur unbeti-ächtliche Menge Kältemittel in den Verdampfer 15 gelangen, die Hauptmenge dagegen von dem Kondensator 30 unmittelbar in die Niederdruckseite 13 des Kompressors zurück.

Durch die Anordnung der Überbrückung 60 zwischen Sammler 34 und Flüssigkeitsabscheider 17 ergibt sich der weitere Vorteil, daß das Kühlmittel nur in Gasform über die Überbrückung 60 zum Kompressor 13 gelangt. Einerseits verhindert die scharfe Um- lenkung 61 aus der Leitung 33, die im Sammler 34 oberhalb des Flüssigkeitsspiegels eintritt, in die Leitung 60 den Übertritt erheblicher Flüssigkeitsmengen, andererseits findet im Flüssigkeitsabscheider 17 ein Druckausgleich statt. Zugleich verdampft das Kältemittel, das gegenüber dem Verdampfer 15 auf erhöhte Spannung gebracht wird. Auch hierdurch wird die Spannung an den Enden des Verdampfers 15, die für die durchtretende Kältemi ttelmengemaßgebendist, herabgesetzt. Durch den Widerstand in der Leitung, wie er durch die scharfe Umlenkung bei 61 gegeben ist, wird die Abscheidung der Flüssigkeit im Flüssigkeitsabscheider 17 bzw. Sammler 34 und die Verdampfung der Flüssigkeit gefördert.

Verwendet man verschiedene Entlastungseinrichtungen gleichzeitig oder auch verschiedene Überwachungseinrichtungen, die mit Entlastungseinrichtungen verbunden sind, so kann man diese Einrichtungen auch so· gegeneinander abstimmen, daß bei geringen Überlastungen, wie sie betriebsmäßig auftreten, die zusätzlichen Kühleinrichtungen 40, 43 geschaltet werden, während bei stärkeren Ubei·- lastungen, insbesondere beim Anfahren oder bei Störungen des Betriebes, die Überbrückungsleitung 60 gesteuert wird und so eine Entlastung des Kompressors dadurch eintritt, daß er im mehr oder weniger widerstandslosen Kurzschlußkreis arbeitet.

Die von den Überwachungseinrichtungen der . Anlage gesteuerten Entlastungseinrichtungen können auch von den Betriebsverhältnissen der Antriebsmaschine 11 des Kompressors gesteuert werden.

Dann wirken die Entlastungseinrichtungen, Berieselungseinrichtungen 40, 43 oder Überbrückungsleitung 60 mit anderen zusammen, no die von der Kühlwassertemperatur der Antriebsmaschine der Anlage, z. B. des Kompressormotors 11, abhängig sind. Diese Einrichtungen können mit den oben beschriebenen Einrichtungen zugleich vorgesehen sein. Dann sind in den Kühlwasserkreislauf, der durch die Leitung 70, den Kühlwasserbehälter 50, den Kühler 71 und die Leitung 72 erfolgt, zwei Thermostaten 75, 76 eingeschaltet, die mittels der Kontaktbrücken 77, 78 die Elektromagnete 54,63 der Berieselungseinrichtung 40, 43 oder der Überbrückungsleitung 60

steuern. Auch hier kann die Einrichtung in der oben beschriebenen Weise so getroffen werden, daß bei geringen Belastungssteigerungen zunächst die zusätzlichen Kühleinrichtungen 40, 43 und dann erst die Überbrückungsleitung 60 geschaltet wird. Die Kühlwasserleitung des Dieselmotors n oder sonstigen Antriebsmotors ist für die selbsttätige Regelung besonders geeignet, weil die Kühlwassertemperatur im Maß der Leitung des Dieselmotors mit zunehmender Belastung steigt, andererseits ist die Kühlwassertemperatur aber auch ein gutes Anzeigemittel für Störungen im Kühlwasserkreislauf, beispielsweise Versagen der Kühlwasserpumpe 46, Mangel an Kühlwasser durch Entleeren des Behälters 50 oder Leckwerden der Kühlwasserleitung 70. In allen diesen Fällen werden durch das Ansteigen der Temperatur selbsttätig die Maschinen der Kälteanlage entlastet, indem durch Steuerung der Überbrückung 60 die vom Kompressor 13, 14 aufzubringende Leistung vermindert wird.
An Stelle der Kühlwasserleitung 70 können auch andere Teile der Antriebsmaschine 11 treten; so kann man bei elektrischem Antrieb des Kompressors jene Entlastungseinrichtungen vom Betriebsstrom der Anlage steuern.

Bei den veranschaulichten Beispielen dienen . zur Steuerung elektromagnetisch betätigte Schalteinrichtungen. Diese können aber auch mit- anderen Kraftmitteln, magnetischen, elektrischen oder Luft- oder Gassteuerungen, bedient werden.

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   i. Kondensationskälteanlage, insbesondere Kompressionskälteanlage, vorwiegend für Eisenbahnkühlwagen, bei der in den Stromkreis des Kältemittels von der Belastung, z. B. der Temperatur oder dem Druck im Kondensator oder beiden Betriebsverhältnissen, abhängige Überwachungseinrichtungen geschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, daß zur Entlastung der den Kältemittelkreislauf aufrechterhaltenden Vorrichtungen (13, 14) in dem elektrischen Stromkreis, der von den im Kondensatorkreis oder im Kühlwasserkreis der Antriebsmaschine (11) liegenden Überwachungseinrichtungen (26, 27, 28 oder 75, j6) zu schließen ist, Einstellvorrichtungen (54, 63«) für Ventile (44, 64) liegen, die eine Berieselungsvorrichtung (40, 43) des Kondensators (30) oder des Zwischenkühlers (21) des Kompressors (13, 14) oder beider einschalten oder in einer Überbrückung (60) der vom δο Kompressor oder von der sonstigen den Kältemittelkreislauf aufrechterhaltenden Vorrichtung (11) ausgehenden Leitung den Verdampfer (15) gegebenenfalls mit dem Sammler (34) aus dem Kreislauf des Kühlmittels nahezu ausschalten.
2. 2. Kompressionskälteanlage nach Anspruch"Ί, dadurch gekennzeichnet, daß das vom Kondensator (30) zum Sammler (34) führende Verzweigungsrohr (61) einen kleinen Widerstand zwischen dem Kondensator (30) und dem Sammler (34) und einen großen Widerstand, z. B. durch scharfe Umlenkung zwischen der Kondensator- (33) und der Überbrückungs- 75" leitung (60), aufweist.
3. 3. Kompressionskälteanlage nach Anspruch ι und 2, dadurch gekennzeichnet, daß erst bei höchster Belastung nach der eingeschalteten Berieselungsvorrichtung (40) auch die Überbrückungsleitung (60) einschaltbar ist.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen