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Diese
Erfindung bezieht sich auf Mehrkompressoranlagen, die allgemein
in Kühl-
oder Klimaanlagen verwendet werden. Insbesondere bezieht sich diese
Erfindung auf eine Vorrichtung zur gegenseitigen Verbindung mindestens
zweier Kompressoren, die in Kühl-
oder Klimaanlagen verwendet werden.
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Bekannte
Anlagen, wo mehr als ein Kompressor verwendet wird, werden miteinander
unter Verwendung von Rohrnetzen für Ansaug-, Ablaß- und Ölwege verbunden.
Die Rohrnetze werden typischerweise aus Abschnitten aus hochwertigem
Kupfer oder Stahl, mit angeschlossenen Standardanschlußstücken, Ventilen
und allen anderen Elementen, zum Beispiel durch Hartlöten, Schweißen oder andere
Mittel hergestellt.
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Die
Rohrgrößen werden
so klein wie möglich gewählt, um
die Kosten der Teile zu minimieren und um außerdem die Beständigkeit
gegen Hochdruck- oder Überdrucksituationen
zu maximieren. Enge Rohrdurchmesser bewirken hohe Gasgeschwindigkeiten,
die die Verluste steigern und Lärm
erzeugen. Die bekannten Rohrnetze sind kompliziert und zeitaufwendig
herzustellen. Zusätzlich
erfordern sie den Einsatz von Fachkräften. Aufgrund der großen Anzahl
von Verbindungen gibt es eine zunehmende Gefahr eines Lecks aus
den Rohrnetzen. Komplexe Gestaltungen führen zwangsläufig zu
hohen Instandhaltungskosten, um sicherzustellen, daß die Druckintegrität aufrechterhalten
wird. Häufige
Reparaturen oder Aufrüstungen
vor Ort können
nur durch geschulte Arbeiter ausgeführt werden. In vielen Fällen ist eine
amtliche Erlaubnis erforderlich, um an der Vorrichtung zu arbeiten,
während
sie in Betrieb ist. All das erhöht
die Zeit und die Kosten.
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US-A-6,422,018 offenbart
eine Vorrichtung zum Erwärmen
und/oder Kühlen
der Ansaugluft einer Verbrennungsgasturbine. Eine modulare Einheit
enthält
alle Komponenten, die zum Erwärmen
und/oder Kühlen
der Ansaugluft erforderlich sind.
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Es
ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, die obenerwähnten Probleme
zu beseitigen oder zu lindern.
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Folglich
stellt die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zur gegenseitigen
Verbindung von mindestens zwei Kompressoren bereit, die in Kühl- oder Klimaanlagen
verwendet werden, wobei die Vorrichtung aufweist: einen Ansaugkopf
bzw. -verteiler, einen Ablasskopf bzw. -verteiler, einen Ölkopf bzw. -verteiler
und Ölrückleitungen,
wobei die Vorrichtung so gestaltet ist, daß der Ansaugverteiler, der
Ablaßverteiler,
der Ölverteiler
und die Ölrückleitungen
in mindestens einer Hauptkörperkomponente
miteinander verbunden sind, und wobei die Vorrichtung so gestaltet
ist, daß die
Kompressoren während
der Verwendung der Vorrichtung mit der Hauptkörperkomponente verbunden werden.
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Die
Vorrichtung der vorliegenden Erfindung ermöglicht eine Verbesserung der
Gestaltung von Mehrkompressoranlagen, wobei die durch die vorliegende
Erfindung ermöglichten
Mehrkompressoranlagen einfacher und leichter aufzubauen sind.
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Wie
oben angegeben, ist die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung aus
mindestens einer Hauptkörperkomponente
aufgebaut, an die die Kompressoren angeschlossen sind. Die Hauptkörperkomponente
kann mit einer inneren Kammer, Anschlüssen, Ventilhohlräumen und
anderen Merkmalen hergestellt werden, die normalerweise benötigt werden. Die
Hauptkörperkomponente
kann auf verschiedene Arten, zum Beispiel durch Gießen hergestellt
werden.
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Die
Vorrichtung der vorliegenden Erfindung kann in ihrer Arbeitsweise
modular sein, was den sehr schnellen Aufbau von Mehrkompressoranlagen ermöglicht,
wobei zum Beispiel zwei bis sechs Kompressoren verwendet werden,
ohne die Notwendigkeit von geschweißten oder hartgelöteten Verbindungen.
Die so aufgebaute Vorrichtung kann im Vergleich zu einem bekannten
Rohrleitungssystem eine große
pauschale Reduzierung der Anzahl der Verbindungen aufweisen. Die
Vorrichtung der vorliegenden Erfindung ermöglicht es, daß eine große Zahl
von Kompressoren miteinander verbunden werden, wobei dies auf die
modulare Beschaffenheit der Vorrichtung zurückzuführen ist.
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Die
Vorrichtung der vorliegenden Erfindung kann in modularen Abschnitten
aufgebaut werden, um vollständig
erweiterbar zu sein, um einer Vielfalt von Anlagengestaltungen gewachsen
zu sein. Die Vorrichtung muß nicht
hartgelötet
oder geschweißt werden,
wie es bei herkömmlichen
Anlagen stattfindet. Dies bedeutet, daß Aufrüstungen vor Ort realistische
und praktische Möglichkeiten
sind. Die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung läßt vereinfachte Modifikationen
im praktischen Einsatz und Aufrüstungen
zu, die keine ausgebildeten Schweißer und amtliche Genehmigungen
erfordern, wie es für
die obenerwähnten
bekannten Anlagen erforderlich sind. Zusätzlich können die Hauptkörperkomponente
oder die Komponenten, die in der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung
verwendet werden, wiederverwertet werden und weisen daher eine erhöhte Lebensdauer
auf.
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Die
Vorrichtung der vorliegenden Erfindung kann zu stark vereinfachten
Gestaltungen aufgebaut werden, die die den Bedarf nach vielen Teilen
erübrigen,
die in einer bekannten Anlage verwendet werden. Diese Teile, die
in bekannten Anlagen verwendet werden, können aus der Vorrichtung der
vorliegenden Erfindung gestaltet werden, oder ihre Funktion kann
in die Vorrichtung eingebaut werden. Wenn solche Techniken verwendet
werden, können
die erforderlichen Einzelteile drastisch reduziert werden, und die
Verbindungen können
im Vergleich zu bekannten Anlagen um nicht weniger als 70% reduziert werden.
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Aufgrund
der niedrigen Anzahl von Verbindungen und der Tatsache, daß die Verbindungen
hergestellt werden können,
ohne Expertentechniken zu verwenden, wird die Gefahr von Lecks reduziert.
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Die
Vorrichtung kann aus korrosionsbeständigen Materialien, wie zum
Beispiel Aluminium hergestellt werden. Die Vorrichtung wird vorzugsweise durch
Gießen
hergestellt, jedoch können
andere Herstellungsverfahren eingesetzt werden.
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Die
Vorrichtung der vorliegenden Erfindung kann einen Ablaßverteiler
in einer Hauptkörperkomponente
enthalten, der für
eine Anzahl von Kompressoren geeignet ist. Es können zusätzliche Kompressoren aufgenommen
werden, indem mindestens ei ne weitere Hauptkörperkomponente zum Beispiel über eine
einzelne Verbindung angeschlossen wird. Durch dieses Verfahren können schnell
mehrere Kompressorablaßverteiler
erzeugt werden, wobei im Vergleich zu herkömmlichen Anlagen sehr wenige
Verbindungen verwendet werden.
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Der
Ansaugverteiler und/oder der Ölverteiler können in
derselben Hauptkörperkomponente
wie der Ablaßverteiler
eingebaut sein, oder sie können ihre
eigenen Hauptkörperkomponenten
aufweisen, die zum modularen Zusammenbau bestimmt sind. Die Vorrichtung
gewährleistet
eine breite Vielfalt von unterschiedlichen Kombinationen von Ansaug-,
Ablaß-
und Ölverteilern.
Wo nutzlose Wärme
auftreten könnte,
kann diese in der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung durch die
Bereitstellung von Rippen und Kammern zum Bereitstellen einer Isolierung und/oder
Trennung zwischen zwei Bereichen mit unterschiedlicher Temperatur
minimiert werden.
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Die Ölvorratsbehälterfunktion
in der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung kann ohne die Notwendigkeit
eines getrennten Ölvorratsbehälters erfüllt werden.
Erhöhte
Kammergrößen in der
Hauptkörperkomponente
oder Komponenten ermöglichen es,
daß ausreichend Öl in der
Vorrichtung gehalten wird, um sicherzustellen, daß die Ölanforderungen immer
erfüllt
werden.
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Die
Vorrichtung der vorliegenden Erfindung kann Gehäuse für alle erforderlichen Haupt-,
Absperr-, Steuer- und Regelventile in den Ansaug-, Ablaß- und Ölwegen aufweisen.
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Die
Vorrichtung kann mehrere Meß-
und Druckentlastungspunkte aufweisen.
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Die
Vorrichtung kann eine sein, in der die inneren Hohlraumgrößen beträchtlich
größer als
in bekannten Anlagen sind, wodurch ein reduzierter Druckabfall zwischen
Einlaß-
und Auslaßabschnitten der
Vorrichtung bewirkt wird. Der reduzierte Druckabfall kann selbst
zu einer reduzierten Gasgeschwindigkeit führen, die wiederum zu einem
erhöhten
Wirkungsgrad, niedrigeren Gasgeräuschen
und Schwingungen führt.
Deshalb kann die Vorrichtung zusammen mit Energieeinsparungen infolge
des verbes serten Wirkungsgrads eine verbesserte Kompressor- und
Anlagenlebensdauer erbringen.
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Die
Vorrichtung kann eine Ansaugsammlerfunktionalität aufweisen.
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Die
Vorrichtung kann einen Ölablaufanschluß und ein Ölschauglas
aufweisen.
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Wie
oben angegeben, kann die Vorrichtung eine sein, die zur gegenseitigen
Verbindung der Kompressoren durch Erweiterungsmodule in einer modularen
Form vorliegt.
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Die
Vorrichtung kann eine sein, in der sich der Niederdruckölvorratsbehälter auf
Kompressorölsumpfniveau
befindet. Dies ermöglicht
es, daß die Querschnittsfläche des Ölverteilers
maximiert wird, wodurch der Effekt von Ölstandschwankungen reduziert
wird.
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Die
Vorrichtung kann einen abnehmbaren Ölabscheider aufweisen.
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Die
Vorrichtung kann eine sein, in der ein ausreichendes Innenvolumen
und ein ausreichender Durchflußguerschnitt
vorgesehen sind, so daß ein Gasausgleich
von mehr als drei großen
Kompressoren möglich
ist, um eine beständige Ölversorgung
jedes Kompressors ohne die Notwendigkeit eines Ölregelsystems sicherzustellen.
Solche Kompressoren weisen typischerweise eine Leistungsfähigkeit
von mehr als 100 m3/Stunde auf.
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Die
Vorrichtung kann einen angeschraubten Ölspeiserverbinder aufweisen.
Alternativ kann die Vorrichtung eine sein, in der die Ölversorgung
und der Gasausgleich in einem Hohlraum kombiniert sind.
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Die
Vorrichtung kann eine angeschraubte Ansaugfilteranordnung aufweisen,
wobei die angeschraubte Ansaugfilteranordnung ein Umgehungsventil
und ein Hauptventil enthält.
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Die
Vorrichtung der Erfindung kann ein Flüssigkeitsteilkühlmittel
aufweisen.
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Die
Vorrichtung kann einen angeschraubten Ölabscheider aufweisen, wobei
der angeschraubte Ölabscheider
so gestaltet ist, daß er
vollständig
mit integralen Umgehungs- oder Rückschlagventilen
und Hauptventilen gegossen ist.
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Eine
Ausführungsform
der Erfindung wird nun lediglich beispielhaft und unter Bezugnahme
auf die beigefügten
Zeichnungen beschrieben, in denen:
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1 eine
schematische Funktionsdarstellung der Vorrichtung der vorliegenden
Erfindung zur gegenseitigen Verbindung von mindestens zwei Kompressoren
ist, die in Kühl-
oder Klimaanlagen verwendet wird;
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2 eine
schematische Anordnung der Komponenten zeigt, die in der Vorrichtung
benötigt werden,
die in 1 gezeigt wird;
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3 mit 1 vergleichbar
ist und eine bekannte Vorrichtung zeigt, die benötigt würde, um zu erreichen, was durch
die Vorrichtung erreichbar ist, die in 1 gezeigt
wird; und
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4 mit 2 vergleichbar
ist und die Komponenten zeigt, die in der Vorrichtung benötigt werden,
die in 3 gezeigt wird.
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Bezugnehmend
auf 1, wird eine Vorrichtung zur gegenseitigen Verbindung
von mindestens zwei Kompressoren gezeigt, die in Kühl- oder
Klimaanlagen verwendet wird. Die Vorrichtung weist eine Anzahl von
Kompressoren 1 auf, die durch Kühlmittelwege 2 und Ölwege 3 miteinander
und mit verschiedenen Hauptkörperkomponenten
verbunden sind. Diese Wege 2, 3 sind in den Hauptkörperkomponenten
vorgesehen. Die Hauptkörperkomponenten
sind über
Flanschverbindungen 4 miteinander verbunden. In den Hauptkörperkomponenten
ist die Funktion von Absperrventilen 5, Rückschlagventilen 6 und
Druckanzapfungen/Entnahmestellen 7 vorgesehen. Die Vorrichtung
ist außerdem
mit Schaugläsern 8 versehen.
Es ist ein Ansaugsammler 9 für jeden Kompressor 1 vorgesehen,
wobei dies besser ist, als einen Ansaugsammler 9 für die gesamte
Vorrichtung vorzusehen.
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Die
in 1 gezeigte Vorrichtung zeigt außerdem einen Ölabscheider 10,
einen Ansaugfilter/trockner 11 und Endkappen/|Sperren 12.
Es sind auch T-Verbindungen 13 und Biegungen 14 vorgesehen,
wie gezeigt.
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Die
in 1 gezeigte Vorrichtung benötigt keine getrennten Ölvorratsbehälter, da
ein ausreichendes Ölvolumen
in den Ölwegen
der Vorrichtung vorgesehen ist.
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Nun
auf 2 bezugnehmend, wird in 2 durch
eine gestrichelte Line 15 der Funktionskreislauf der 1 gezeigt. 2 zeigt
durch fette Linien erforderliche physikalische Hauptkörperkomponenten,
die durch die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung benötigt werden,
wobei eine Anzahl von Hauptkörperkomponenten
vorgesehen ist, die mehrere der Funktionen in sich vereinigen, die
typischerweise durch mehrere getrennte Komponenten in einer bekannten
herkömmlichen
Anlage ausgeführt
werden. Wie aus 2 entnommen werden kann, sind
Kompressoren 17 mit einer Ansaugverteileranordnung 16 verbunden,
die die Funktion eines Ansaugsammlers 18 und eines Hauptabsperrventils 19 in
sich vereinigt. Die Berücksichtigung
einer weiteren Anzahl von Kompressoren wird durch modulare Erweiterungshauptkörperkomponenten
vorgenommen, die die erforderlichen Funktionen bereitstellen. Es
wird eine Ansaugverteilererweiterung 20 gezeigt, um die
Funktion des Ansaugsammlers 18 und des Hauptventils 19 in
einer zur Ansaugverteileranordnung 16 identischen Weise
bereitzustellen.
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In 2 wird
erkannt werden, daß außerdem ein
kombinierter Öl-
und Gasausgleichshohlraum vorgesehen ist, der mit jedem der Kompressoren 17 über einen Öladapterzweig 21 verbunden
ist. Ein Absperrventil 22 pro Öladapterzweig 21 dient
dazu, Gasausgleichsleitungen 23 und Ölversorgungsleitungen 24 zu
jedem Kompressor 17 zu sperren. Jeder Öladapterzweig 21 enthält außerdem ein Schauglas 25.
Für jeden
Kompressor 17 ist ein Ablaßadapter 26 vorgesehen,
der ein Rückschlagventil 27 enthält. Die
Vorrichtung der vorliegenden Erfindung ermöglicht es, dieses Rückschlagventil 27 zu isolieren
und zu warten, was in einer bekannten herkömmlichen Anlage zusätzliche
Ventile erfordern würde.
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Ein Öladapter 21 und
ein Ablaßadapter 26 sind
jeweils mit einem Verteilungszweig 28 verbunden, der für alle erforderli chen
inneren Hohlräume sorgt
und ein Ablaßabsperrventil 29 und
ein Öl/Gasausgleichsleitungsabsperrventil 30 bereitstellt.
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Die
Verteilungszweige 28 sind mit einer Hauptkörperkomponente 31 verbunden,
die alle erforderlichen inneren Hohlräume bereitstellt. Die Hauptkörperkomponente 31 ist
an einem Ende mit einer Ölabscheideranordnung 32 verbunden.
Was die Ansaugverteileranordnung 16 betrifft, ist die Berücksichtigung
von mehr Kompressoren durch eine modulare Hauptkörpererweiterung 33 vorgesehen.
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An Ölabscheideranordnung 32 ist
mit erforderlichen inneren Komponenten, einem Hauptventil 34 und
einem Rückschlagventil 35 versehen.
Die Ölabscheideranordnung 32 gewährleistet
außerdem eine
Verbindung mit einer Kühl-
oder Klimaanlage über
einen Rohrleitungsadapter 36.
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Die
Hauptkörperkomponente 31 ist
so gestaltet, daß zusätzliche
Hauptkörperkomponenten hinzugefügt werden
können,
um die Größe der Vorrichtung
weiter zu erhöhen,
falls erforderlich. Dies wird durch eine Endverbindung 37 bewirkt.
Wenn keine weitere Erweiterung der Vorrichtung erforderlich ist,
dann wird eine Dichtungsendplatte 38 angebracht. Ein ähnliches
Teil 39 wird am Ende der Ansaugverteilererweiterung 16 verwendet.
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Eine
Filteranordnung 40 stellt eine Ansaugfilter/Trocknerfunktion
bereit. Die Filteranordnung 40 ist an der Ansaugverteileranordnung 16 angeschlossen.
Die Filteranordnung 40 enthält ein Hauptventil 41.
Es sind außerdem
Vorkehrungen zur Verbindung mit der Kühl- oder Klimaanlage über einen
Rohrleitungsadapter 42 getroffen.
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Es
sind überall
in der Vorrichtung an zweckmäßigen und
nützlichen
Stellen Druckanzapfstellen 43 vorgesehen.
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Nun
auf 3 bezugnehmend, wird eine bekannte herkömmlich aufgebaute
Vorrichtung gezeigt, die genau mit der Funktionalität der Vorrichtung übereinstimmt,
die in den 1 und 2 gezeigt
wird. Aufgrund der Konstruktionsverfahren und anderer beteiligter
Probleme, die einem fachkundigen Fachinstallateur bekannt sind,
ist die Anzahl und Position der Absperrventile modifiziert worden,
um eine funktionelle Übereinstimmung
mit der Vorrichtung zu erzielen, die in den 1 und 2 gezeigt
wird.
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3 ist ähnlich zur 1,
mit vielen derselben Teile. In 3 wird bemerkt
werden, daß es
eine Ölleitung 44 und
Gasausgleichsleitungen 45 gibt. Da diese durch getrennte
Anschlußleitungen,
typischerweise aus Kupfer, bereitgestellt werden, sind zwei Absperrventile 46 erforderlich.
Es ist für
die in 3 gezeigte Vorrichtung ein Ölvorratsbehälter 47 erforderlich,
da es kein ausreichendes Volumen in den Ölversorgungsleitungen gibt,
um der Ölanforderung
der Anlage Rechnung zu tragen. Zur Einfachheit der Darstellung ist
kein Ölregelsystem
gezeigt worden, jedoch wäre
eins erforderlich.
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In
der in 3 gezeigten Vorrichtung ist zur Einfachheit kein Ölregelsystem
gezeigt worden. Obwohl die in 3 gezeigte
Vorrichtung mit vorhandener Technik theoretisch möglich ist,
ist infolge der Beschränkungen
der gegenwärtig
bekannten Gestaltungen kein Gasausgleich von mehr als drei großen Kompressoren
möglich.
In Wirklichkeit wäre
für die Vorrichtung
der in 3 gezeigten Größe ein Ölregelsystem
erforderlich. Das Ölregelsystem
würde wiederum
zusätzliche
Teile und Kosten erfordern. Die zusätzlichen Teile würden infolge
einer erhöhten
Anzahl von Verbindungen an sich ein zusätzliches Leckpotential liefern.
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Die
Nachteile der bekannten Vorrichtung, die in 3 gezeigt
wird, sind aus 4 deutlich zu entnehmen. In 4,
werden fette Linien verwendet, um Einzelteile anzuzeigen. Das in 3 gezeigte Schaltbild
ist in 4 als eine gestrichelte Line 48 enthalten.
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4 zeigt,
daß es
einige Rohranschlußstücke für T-Verbindungen 49 und
rechtwinklige Biegungen 50 gibt. Die in 4 gezeigte
Vorrichtung ist vereinfacht, und in Wirklichkeit würde die
in 4 gezeigte Vorrichtung mehr Anschlußstücke als
jene benötigen,
die gezeigt werden, um die die Rohrleitungen auszuführen, die
erforderlich sind. Zeit und Arbeitaufwand wären notwendig, um die Rohrleitung
zu biegen, um eine stimmige Anlage bereitzustellen.
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Wo
ein Rohrverlauf endet, ist eine Steckscheibe 51 ist erforderlich,
um das Rohr abzudichten. Es wäre
eine Steckscheibe 51 für
jedes Rohrende erforderlich. Da die Teile der Vorrichtung getrennt
geliefert werden, gibt es eine Notwendigkeit mehrerer Verbindungen,
um diese mit der Anlage zu verbinden.
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Wenn
man 4 mit 2 vergleicht, ist klar, daß die bekannte
herkömmliche
Vorrichtung, die in 4 gezeigt wird, bei weitem mehr
Teile und Verbindungen als die erfindungsgemäße Vorrichtung benötigt, die
in 2 gezeigt wird. In der in 2 gezeigten
Vorrichtung gibt es 34 Hauptverbindungen zwischen Hauptteilen, einschließlich Steckscheiben und
Zugangsplatten für
den Ansaugfilter und den Ölvorratsbehälterschwimmer.
Es gibt 18 Hauptventildichtungen, 5 Rückschlagventildichtungen, 4 Schauglasdichtungen
und 14 Druckanzapfungen/Ableitungsstellen. Die in 2 gezeigte
Vorrichtung weist folglich 75 potentielle Stellen für ein Leck
auf.
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In
der bekannten Vorrichtung, die in 4 gezeigt
wird, gibt es 170 Komponentenverbindungen (einschließlich Endkappen,
Kupferrohrverbindungen, Verbindungen zur Schauglaseinheit und Zugangsplatten
für den
Ansaugfilter und Vorratsbehälterschwimmer),
26 Hauptventildichtungen, 5 Rückschlagventildichtungen,
4 Schauglasdichtungen und 14 Druckanzapfungen/Ableitungsstellen.
Die in 4 gezeigte Vorrichtung weist folglich 219 potentielle
Stellen für
ein Leck auf.
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Aus
einem Vergleich der 2 und 4 kann entnommen
werden, daß das
Leckpotential der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung nahezu
dreimal niedriger als für
die bekannte Vorrichtung ist. Eigentlich würde ein Fachmann, der die Vorrichtungen der 2 und 4 herstellt,
mehr Verbindungen benötigen
als oben erwähnt,
was das Leckpotential der vorliegenden Erfindung um mehr als dreimal niedriger
als für
eine bekannte Anlage setzen würde.
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Es
versteht sich, daß die
Ausführungsform der
Erfindung, die oben unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben wird, nur beispielhaft gegeben worden ist und daß Modifikationen durchgeführt werden
können.
Die Kombination von mehreren Hohlräume und Funktionen in der Hauptkörperkomponente
oder den Komponenten kann durch viele vorteilhafte Konfigurationen
erzielt werden, und die in den 1 und 2 gezeigte
Vorrichtung besteht nur aus einer Ausführungsform. Es kann eine andere
Funktionalität
in der Hauptkörperkomponente
oder den Komponenten vorgesehen werden.