DEST000847MA - Kompressionskältemaschine, insbesondere Kleinkältemaschine - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Betriebe von Kompressionskältemaschinen, insbesondere Kleinkältemaschinen, bei denen häufige und starke Schwankungen im Kältebedarf auftreten, sowie eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Es kommt nämlich vor, dass Kompressionskältemaschinen mit oft und ausserordentlich schnell eintretenden Schwankungen im Kältebedarf betrieben werden müssen, beispielsweise bei einem Speiseeisbereiter mit direkter Verdampfung. Die bisher vorgeschlagenen und verwendeten Mittel zur Leistungsregelung, selbst thermischer Ventile, sprechen, abgesehen von ihrem verwickelten und kostspieligen Aufbau, bei schnellen und starken Belastungsschwankungen zu träge an bzw. führen zu einer Änderung der Verdampfungstemperatur, die aber bei dem erwähnten Beispiel der Speiseeisbereitung zur Erzielung einer einwandfreien Eisbeschaffenheit nicht erfolgen darf, vielmehr muss in diesem Falle und in anderen entsprechenden Fällen die Verdampfungstemperatur konstant erhalten werden. Ausserdem bestand bei der erwähnten Betriebsweise die Gefahr, dass unverdampftes Kältemittel in den Kompressor gelangte.

Durch die Erfindung sollen die Nachteile, die sich beim Betriebe von Kompressionskältemaschinen mit schnell auftretenden starken Schwankungen im Kältebedarf ergeben und die die Durchführung eines geordneten Betriebes verhindern, behoben werden. Im wesentlichen besteht das Verfahren nach der

Erfindung darin, dass das Kältemittel, bevor es vom Kompressor angesaugt wird, in Wärmeaustausch mit dem vom Kompressor zum Kondensator gelangenden Kältemittel gebracht wird. Hierdurch kann mit einfachsten Mitteln jede beliebige Überschussleistung - sogar gegebenenfalls die gesamte Kälteleistung der Maschine - für den Kompressor unschädlich gemacht werden. Ferner wird die Konstanthaltung der Verdampfungstemperatur bei starkem Belastungswechsel, unter gleichzeitiger Verhinderung des Eintritts von unverdampftem Kältemittel in den Kompressor, erreicht.

Es ist bekannt, bei Kompressionskältemaschinen einen Wärmeaustausch zwischen dem vom Kompressor angesaugten kalten Kältemitteldampf und von unter Kondensatordruck stehendem Kältemittel herbeizuführen. Bei dieser bekannten Anordnung wird der im Verdampfer entstandene Kaltdampf in einem Doppelröhrensystem der vom Kondensator kommenden Kälteflüssigkeit entlang geführt, um diese zu unterkühlen und dadurch eine Vergrösserung der Kälteleistung zu erzielen. Es ist aber mit dieser Ausführung nicht möglich, eine grosse, eventuell die gesamte plötzlich überschüssige werdende Kälteleistung abzufangen. Im Gegensatz zu der bekannten Anordnung wird bei dem Verfahren nach der Erfindung der Wärmeaustausch zwischen den vom Kompressor angesaugten Dämpfen und den zum Kondensator strömenden heissen komprimierten Dämpfen durchgeführt, ohne Verwendung eines Flüssigkeitsabscheiders.

Zur Ausübung des Verfahrens nach der Erfindung ist zwischen der Saugleitung des Kompressors einerseits und dessen Druckseite andererseits ein Wärmeaustauscher eingeschaltet. Hierbei kann die Druckleitung des Kompressors in entsprechender Länge als Wärmeaustauscher ausgebildet sein und die Saugleitung umgeben.

Da die Wärmeübergangszahlen bei verdampfender Flüssigkeit und kondensierendem Dampf sehr hoch sind, fällt der Wärmeaustauscher bei dem Verfahren nach der Erfindung im Vergleich zu den sonstigen Wärmeaustauschvorrichtungen sehr klein aus.

Bei der Ausgestaltung der Einrichtung nach der Erfindung können ferner die Strömungsquerschnitte des Wärmeaustauschers so gross gewählt werden, dass sich bei überhitzten

Dämpfen eine geringe Wärmeübertragung ergibt. Da der Wärmeübergang bei langsam strömenden überhitzten Dämpfen sehr gering ist, kann somit ohne Zusatzeinrichtung, bei ausgelasteter Maschinenleistung, eine unerwünscht starke Überhitzung der zum Kompressor gelangenden Kältemitteldämpfe verhindert werden, denn durch die Vergrösserung der Strömungsquerschnitte wird die Durchflussgeschwindigkeit und somit die Wärmeübertragungsleistung des Wärmeaustauschers bei überhitztem Dampf erheblich verringert.

Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung schematisch dargestellt.

Die vom Kompressor 1 verdichteten Kältemitteldämpfe gelangen durch die Druckleitung 2 in den Wärmeaustauscher 3 und aus diesem durch die Druckleitung 4 in den Kondensator 5. Aus dem die Flüssigkeit aufnehmenden Sammelbehälter 6 gelangt das Kältemittel durch die Flüssigkeitsleitung 7 und das Entspannungsorgan, z.B. Regelventil 8, in den Verdampfer 9. An den Verdampfer schliesst sich die zum Wärmeaustauscher 3 führende Saugleitung 10 an und vom Wärmeaustauscher 3 führt eine Saugleitung 11 zum Kompressor 1. In dem, im dargestellten Ausführungsbeispiel als Doppelrohr ausgebildeten Wärmeaustauscher wird somit das aus dem Verdampfer 9 angesaugte Kältemittel mit den, wenn erforderlich, schon enthitzten Dämpfen der Kompressionsseite in Wärmeaustausch gebracht, wodurch eine restlose Verdampfung des vom Kompressor anzusaugenden Kältemittels und unter Umständen eine Vorverflüssigung auf der Druckseite erreicht wird. Insbesondere aber wirkt der Wärmeaustauscher bei Überschussleistung als Leistungsverminderer bzw. Leistungsvernichter. Bekanntlich setzt sich die Kondensatorleistung einer Kältemaschine aus Verdampferleistung und Wärmeäquivalent der Kompressorarbeit zusammen. Sie ist also stets grösser als die Verdampferleistung. Bei entsprechender Überschussleistung der Kältemaschine kommen einerseits siedende Flüssigkeit und andererseits kondensierende Dämpfe zum Wärmeaustausch. Hierbei ist ein ausserordentlich hoher Wärmeübergang vorhanden, so dass also jede Überschussleistung vernichtet werden kann. Besitzt die Kältemaschine keine Überschussleistung, dann sind zumindest auf einer Seite überhitzte Dämpfe vorhanden, die einen ausserordentlich schlechten Wärmeübergang ergeben, insbesondere dann, wenn die Strömungsgeschwindigkeit klein gehalten wird.

Claims (4)

1. Verfahren zum Betriebe von Kompressionskältemaschinen, insbesondere Kleinkältemaschinen, mit häufig und starken Schwankungen im Kältebedarf, dadurch gekennzeichnet, dass das Kältemittel, bevor es vom Kompressor angesaugt wird, in Wärmeaustausch mit dem vom Kompressor zum Kondensator gelangenden Kältemittel gebracht wird.

2. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Saugleitung (10, 11) des Kompressors (1) einerseits und dessen Druckleitung (2, 4) andererseits ein Wärmeaustauscher (3) eingeschaltet ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckleitung (2, 4) des Kompressors (1) in entsprechender Länge als Wärmeaustauscher (3) ausgebildet ist und die Saugleitung (10, 11) umgibt.

4. Einrichtung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsquerschnitte des Wärmeaustauschers (3) so gross gewählt sind, dass sich bei überhitzten Dämpfen eine geringe Wärmeübertragung ergibt.