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Kälteanlage mit mindestens zwei Verdichtern Die Erfindung bezieht
sich auf eine Kälteanlage mit mindestens zwei Verdichtern und einer selbsttätig
in Abhängigkeit vom Kältebedarf wirkenden Steuervorrichtung, welche, nachdem ein
Verdichter dem bestehenden Kältebedarf nicht mehr genügt, einen weiteren Verdichter
in Betrieb setzt, und ist gekennzeichnet durch ein Umschaltorgan, mit dessen Hilfe
die Reihenfolge der Inbetrieb; rahme der Verdichter geändert werden kann.
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Es sind Kälteanlagen bekannt, die mit zwei Verdichtern ausgerüstet
sind. Der eine der Verdichter wurde erst dann zur Kälteerzeugung herangezogen, wenn
der andere in Betrieb befindliche :allein nicht dem vorhandenen Kältebedarf genügte,
weshalb die beiden Verdichter auch ganz verschledeneri Betriebsbedingungen unterworfen
waren. Entsprechend der verschiedenen Belastung der Verdichter und der verschiedenen
Betriebsweise war auch ihre Abnutzung ungleich, so daß bei dem einen Verdichter
in kürzeren Zeitabständen überholungs.arbeiten vorzunehmen waren als bei den anderen.
Daraus entsteht der Nachteil, daß die Gesamtanlage in kürzeren Zeitabständen zur
tlberholung stillgesetzt werden muß. Durch das nach der Erfindung vorgesehene Umschaltorgan
wird erreicht, daß beide Verdichter einer gleichen Betriebsabnutzung ausgesetzt
sind. Auf diese Weise wird es möglich, die Überholungsarbeiten auf Zeiten mit kleinerem
oder gar keinem Kältebedarf zu verschieben. Jedenfalls kann bei den üb:erholungsarbeiten
ein jeder der beiden Verdichter als Reserve gebraucht werden.
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In die Leitung zwischen dem Kondensator und dem Verdampfer kann bei
einer Anlage nach der Erfindung ;ein Abschlußorgan eingeschaltet sein, welches bei
der Inbetriebsetzungeines der Verdichter selbsttätig geöffnet und bei der Außerbetriebsetzung
der Verdichter geschlossen wird.
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Ein Beispiel des Erfindungsgegenstandes ist auf der Zeichnung vereinfacht
dargestellt. Fig. i zeigt eine Anlage nach der Erfindung.
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Fi;g. z und 3 veranschaulichen Einzelheiten der Anlage nach Fig. i.
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Fig. q, stellt ein Diagramm der Kühltemperaturen im Verlauf der Betriebszeit
dar, aus dem die Betriebsweise der Anlage nach Fig. i hervorgeht.
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Zur Kühlung der Sole im Kühler i sind zwei Verdichter 2 und 3 vorgesehen,
welche
durch die Leitung q. die Dämpfe des Verdampfers 5 ansaugen
und diese nach Verdichtung durch die Leitung 6 dem Kondensator 7 zuleiten. Aus dem
Kondensator gelangt das Kältemittel über .ein Druckminderungsorgan 8 in den Verdampfer.
Die Verdichter 2 und 3 werden je durch einen Elektromotor 9 bzw. io angetrieben,
die aus dem Netz i i die Antriebenergie erhalten.
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Zur Steuerung_ bzw. Regelung der Anlage sind im Soleküher i
zwei Thermostaten 12 und" 13 vorgesehen, welche die Schalter 14 bzw. 15 steuern.
Bei sinkender Temperatur werden die Schalter geöffnet und die Verdichter außer Betrieb
gesetzt; bei steigender Temperatur werden dagegen die Schalter geschlossen und damit
die Verdichter in Betrieb gesetzt. Die Steuertemperaturen der Thermostaten 12 und
13 sind verschieden eingestellt. So schaltet der Thermostat 12 schon bei tieferen
Temperaturen als der Thermostat 13 den Schalter ein und schaltet auch bei tieferen
Temperaturen .als der Thermostat 13 den Schalter aus.
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Zwischen den Steuerleitungen 16 und 17 einerseits und 18 und i9 andererseits
ist ein Umschaltorgan 2o angeordnet, durch dessen Umschaltung erreicht werden. kann,
daß das eine Mal, in der gezeichneten Schaltstellung; der Verdichter 2 als Hauptverdichter
und der Verdichter 3 als Zusatzverdichter läuft; das andere Mal aber der Verdichter
3 den Hauptbetrieb übernimmt und der Verdichter 2 nur als Hilfsmaschine arbeitet.
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In 'der vom Kondensator 7 zum Verdampfer 5 führenden Leitung ist ein
Abschlußorgan 21 vorgesehen, welches unter dem Enfluß des in der Leitung 4 herrschenden
Saugdruckes steht. Durch den Einbau des Abschlußorgans wird der Zweck verfolgt,
die Sicherheit der selbsttätigen Wirkung der Umschaltvorrichtung nach der Erfindung
dadurch zu erhöhen, daß beim unbewachten Anfahren eines Verdichters keine Flüssigkeitsschläge
entstehen können. Die Leitung 4 ist zu diesein Zweck über die Leitung 22 mit dem
Organ 21 verbunden. Zur Steuerung des Ventils 21 ist in der Leitung 22 ein Steuerorgan
23 angeordnet, welches durch den Strom des Thermostaten 12 so beeinflußt wird, daß,
sobald der eine -der Verdichter in Betrieb gesetzt wird, das Organ 23 geöffnet ist
und erst wieder geschlossen wird, wenn beide Verdichter stillstehen.
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Sobald die Verdichter nicht mehr in Betrieb sind; wird das Ventil
21 geschlossen. Der Verdampfer kann. dann nicht überflutet werden; beim nächsten
Anfahren entsteht also keine Gefahr, daß vom Verdichter Flüssigkeit angesaugt wird.
Es können daher auch keine Flüssigkeitsschläge entstehen. Das Abschlußorgan 21 (Fig.
2) ist mit einem Ventilkörper 27 ausgerüstet, welcher durch einen Servomotorkolben
24 gesteuert wird. Sobald durch Öffnen des Ventils 23 (Fig. i) eine Verbindung des
Zylinderraumes 25 (Fig. 2) über die Leitung 22 mit der Saugleiteng der Verdichter
hergestellt ist; wirkt auf die obere Seite des Kolbens 24 der Druck der Feder 26
und der Verdampferdruck, auf die untere Seite aber der volle Kondensatordruck. Dadurch
wird der Ventilkörper 27 angehoben und der Weg aus dem Kondensator in den Verdampfer
für das Kältemittel freigegeben.
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Fällt bei Unterbrechung des Steuerorgans das Abschlußorgan 23 (Fig.
z) in die geschlossene Stellung, so gelangt durch die kleine Bohrung 28 (Fig.
2) der Kondensatordruck ,auch auf die obere Seite des Kolbens 24, so daß die Feder
26 imstande ist, den Ventilkörper 27 auf seinen Sitz zu pressen. Damit ist auch
die Verbindung zwischen dem Kondensator und dem Verdampfer unterbrochen. Die Bohrung
28 hat einen so kleinen Durchmesser, daß bei geöffnetem Ventil 23 die geringe
durchströmende Kältemittelmenge auf der oberen Seite des Servomotorkölbens sogleich
auf die Höhe des Verdampferdruckes entspannt wird.
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Die Umschaltvorrichtung 2o (Fig. i) kann mit Steuerschützen 29 und
3ö (Fig. 3) versehen sein, die durch einen Handschalter 3 i gesteuert werden. Entweder
erhält der Schütze 29 oder der Schütze.3o Strom aus der Netz-Leitung i i, so daßentweder
die Leitungen 16 und 18 sowie die Leitungen 17 und 19 oder aber die Leitungen 16
und 19 sowie die Leitungen 17 und 18 miteinander in Verbindung kommen.
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Der Solekühler soll mit der mittleren Temperatur to (Fig. 4) arbeiten.
Dabei darf die Temperatur ansteigen bis höchstens auf den Wert 1i und absinken bis
höchstens auf den Wert t.. Der Thermostat 12 in Fig: i ist so eingestellt, daß er
bei der Temperatur t. ausschaltet und bei der Temperatur t3 einschaltet; umgekehrt
schaltet :der Thermostat 13 schon bei der Temperatur 1,1 aus; schaltet aber
erst bei der Temperatur 11 wieder ein.
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Sinkt bis zum Zeitpunkt z,. die Temperatur der Sole auf die Temperatur
t. ab, so wird der noch in Betrieb befindliche Verdichter 2 (Fg. i) durch den Thermostat
12 außer Betriebgesetzt. Die Sole wird dann nicht mehr gekühlt; ihre Temperatur
wird wieder ansteigen, bis im Zeitpunkt z., die Temperatur t;, erreicht ist. Dann
wird der Thermostat i --
den Motor 9 und den Verdichter 2 wieder in Betrieb
setzen. Dieser eine Verdichter genügt ,aber noch nicht, um bei dem nun @einsetzenden
Kältebedarf die Sole genügend zu
kühlen; ihre Temperatur steigt
also weiter bis zum Zeitpunkt z3 an.
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Wenn die höchstzulässige Temperatur t1 @erreicht ist, wird mit Hilfe
des Thermostaten 13 auch der zweite Motor i o und der Ver,, dichter 3 in
Betrieb gesetzt. Die Kälteleistung der beiden Verdichter vermag nun bis zum Zeitpunkt
z4 die Sole wieder auf die Temperatur t4 abzukühlen; dann schaltet der Thermostat
13 das Aggregat 3, i o aus. In dem darauffolgenden Zeitabschnitt bis z;,
steigt die Soletemperatur wieder etwas an. Im Zeitpunkt z;; entsteht eine Verminderung
des Kältebedarfs, so daß die Temperatur bis z6 unter der Wirkung des, einen Verdichters.
2 auf den Wert t. absinkt; dann schaltet der Schalter 12 auch den Verdichter 2 aus.
Während der nun folgenden Zeit bis 27 steigt die Temperatur wieder auf den
Wert 13 an, wodurch der Verdichter 2 wieder eingeschaltet und dadurch die
Temperatur der Sole wieder vermindert wird.
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Es ergibt sich, daß während der Zeitspanne z1 und z2 der eine Kompressor
und während der Zeitspanne z3 zusätzlich auch der zweite Kompressor noch in Betrieb:
ist.
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Die Art der Verdichter .als auch die Verwendung der Verdampfer spielt
für die Erfindung keine Rolle. Es können zur Verdichtung des Kältemittels Drehkolbenverdichter
oder Fliehkraftverdichter verwendet werden. Anstatt eines Solekühlers kann mit Hilfe
des Verdampfers auch ein Süßwasserkühler oder unmittelbar ein Kühlraum, gegebenenfalls
auch ein Luftstrom oder Gasstrom, gekühlt werden. Statt durch einen Elektromotor
können die Verdichter auch durch eine Dampfkraftmaschine, eine Turbine oder eine
Brennkraftmaschine angetrieben werden. Auch die Wirkungsweise der selbsttätigen
Steuervorrichtungen kann verschieden sein. Die Steuerimpulse können, wie beschrieben,
auf elektrischem Weg übertragen werden. Es wäre aber auch möglich, die Steuerimpulse
hydraulisch, pneumatisch oder mechanisch zu übertragen. Die Vorrichtung zur Umschaltung
der Reihenfolge der In- und Außerbetriebsetzung kann unter Umständen durch eine
selbsttätig wirkende Vorrichtung so gesteuert werden, daß z. B. nach einer bestimmten
Anzahl Betriebsstunden der Hauptmaschine oder nach einer bestimmten Zeit, z. B.
nach einem Tag oder nach einer Woche, die Umschaltung erfolgt.
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Es können auch Abschlußorgane vorhanden sein, die in die Saugleitung
eines jeden Verdichters @eingebaut sind und selbsttätig geöffnet werden, sobald
der betreffende Verdichter in Betrieb gesetzt wird, dagegen selbsttätig geschlossen
werden, wenn der Verdichter außer Betrieb gesetzt wird. Weiter kann in der Kühlwasserzufuhr
zum Kondensator ein Regelorgan vorgesehen sein, das in Abhängigkeit von der selbsttätigen
Steuervorrichtung die Kühlwassermenge nach der Anzahl der in Betrieb befindlichen
Verdichter einstellt. Die genannten selbsttätig wirkenden Vorrichtungen können z.
B. wie das Ventil 2 i ausgebildet sein und @ebenfalls durch einen der Vorrichtung
23 ;entsprechenden elektrischen Servomotor gesteuert werden. Auch mit den beschriebenen
Abschluß- bzw. Regelorganen wird der Zweck verfolgt, eine Erhöhung der Sicherheit
des durch die Erfindung Herreichten selbsttätigen Betriebes zu gewährleisten.