DK147717B - Reguleringsanordning for lavtryksfordamperen i et koeleanlaeg - Google Patents

Description

i 147717

Opfindelsen angår en reguleringsanordning for lavtryksfordamperen i et køleanlæg, med en hovedventil, hvis lukkestykke er styret af et differenstrykaktiveret servoelement, en pilotventil, hvis lukkestykke er styret af en af fordamperfyld-5 ningsstanden afhængig flyder, og en pilotledning, som fra hovedventilens tilløbsside over en første drossel, som tjener til frembringelse af den servoelementet påvirkende trykdifference, fører til pilotventilens sæde.

Ved en kendt reguleringsanordning af denne art er indsprøjtlo ningshovedventilens servoelement udformet som fjederbelastet stempel, som gennemtrænges af en den første drossel dannende boring. Pilotventilen munder ud i en flyderen optagende beholder, som står i forbindelse såvel med damprummet som med lavtryksfordamperens væskerum som forbundne kar. Falder det fly-15 dende kølemediums niveau i fordamperen, så åbner pilotventilen; den gennem den første drossel strømmende kølemediemængde fremkalder en på servostemplet virkende trykdifference, som åbner hovedventilen, således at der strømmer kølemedium ind i fordamperen, indtil pilotventilen og dermed hovedventilen 2o atter lukker.

Ved normal underkøling af kølemediet, dvs. ca. 0°c til 6 eller 8°C, fører trykfaldet over den første drossel til en afspænding og derfor til en delvis dampdannelse, således at pilotventilen kontrollerer en væske-damp-blanding, som har et væ-25 sentligt større volumen end den samme mængde, der gennemstrømmer den første drossel som flydende kølemedium. Dette er en fordel, fordi trykdifferencens arbejdsområde på hovedventilens 2 147717 servoelementet kan tilordnes en forholdsvis stor indstillings-vej af pilotventilens flyderstyrede lukkestykke. På denne måde fremkommer der en regulering med et passende bredt proportionalområde (P-bånd). For det tilfælde, at kølemediet kun er 5 lidt underkølet, og der derfor optræder en for stor dampdannelse, har man anbragt en pilotventilen shuntende bypassdros-sel i form af en fast, men udskiftelig dyse. På denne måde lykkes det også under disse forudsætninger at tilpasse indstillingsvejen af pilotventilens lukkestykke det for den fulde ud-10 styring af hovedventilen nødvendige differencetrykområde. Men der opstår vanskeligheder, hvis kølemediet er stærkere underkølet, f.eks. med 40°C. Så skrumper proportionalområdet sammen, således at hovedventilen praktisk talt kun arbejder som op-i-ventil.

15 Opfindelsen har til hensigt at angive en reguleringsanordning af den i indledningen angivne art, som også ved et stærkere underkølet kølemedium har et proportionalområde med en passende bredde.

Denne opgave løses ifølge opfindelsen ved, at der i pilotled-20 ningen mellem den første drossel og pilotventilens sæde i serie er indkoblet en anden drossel. .

Ved denne konstruktion forøges drosselmodstanden kunstigt i pilotledningen foran pilotventilen, uden at den første drossels drosselmodstand, der bestemmer trykdifferencen, forøges.

25 Dette medfører, at også et stærkere underkølet kølemedium før pilotventilen er så afspændt, at der på dette sted dannes en væske-damp-blanding, hvorved der fremkommer en med henblik på et bredere proportionalbånd hensigtsmæssig volumenforøgelse. Anordningen af den anden drossel i strømningsretningen bag ved 30 den første drossel sikrer, at den første drossel under alle driftsforhold gennemstrømmes af flydende kølemedium.

Formålstjenligt er den anden drossel indstillelig. Dette mulig- 3 147717 gør reguleringsanordningens tilpasning til de forekommende driftsforhold, især kølemediets underkølingstemperatur, og gør det muligt for hver underkølingstemperatur at indstille en vilkårlig bredde af proportionalområdet.

5 Herved er det gunstigt, at den anden drossel har et aftætnet udad ført indstillingsled. Indstillingen kan da ske under køleanlæggets drift.

Den anden drossel kan være indbygget i pilotventilens hus. Pilotledningen behøver derfor ikke at blive afbrudt for indbyg-10 ning af denne drossel.

Hvis reguleringsanordningen har en pilotventilen shuntende, fortrinsvis indstillelig bypassdrossel, som det er hensigtsmæssigt for drift med ringe underkøling, er det gunstigt at have en omkoblingsanordning, med hvilken delene af bypass-15 droslen valgfrit kan indkobles som anden drossel i pilotledningen. En sådan reguleringsanordning kan anvendes universelt.

Da den anden drossel kun er nødvendig ved stærk underkøling, og bypassdroslen kun er nødvendig ved svag underkøling, kan man anvende disse dele på rationel måde til begge drosselfunk-20 tioner.

Konstruktivt fremkommer der en enkel løsning ved, at der i pilotventilens hus er anbragt to kanaler, som kan tilsluttes parallelt med pilotledningen, og som fører til en beholder for flyderen, og som er forbundet med hinanden af bypassdroslen, 25 og hvorved pilotventilens sæde befinder sig ved udgangen af den første kanal, og at omkoblingsanordningen har et første afspærringselement til afspærring af indgangen for den første eller den anden kanal og et andet afspærringselement til afspærring af udgangen af den anden kanal, når dennes indgang 30 er sluttet til pilotledningen. Især kan afspærringselementerne være klemskruer.

4 147717

Opfindelsen beskrives nærmere nedenfor under henvisning til på tegningen viste udførelseseksempler, der viser i fig. 1 et køleanlæg med en skematisk vist reguleringsanordning ifølge opfindelsen, 5 fig. 2 en udførelsesform af en flyderstyret pilotventil med henholdsvis anden eller bypassdrossel, og fig. 3 et Mollier-diagram til belysning af køleanlæggets funktionsmåde.

Køleanlægget ifølge fig. 1 har en oversvømmet fordamper 1, 10 som til et niveau 2 er fyldt med flydende kølemedium, således at der fremkommer et væskerum 3, hvori der befinder sig en varmevekslers rør 4 og derover et damprum 5.

Damprummet 5 står via en afspærringsventil 6 i forbindelse med en lavtryksfordamper 7, som kondenserer kølemedium, som 15 fortættes i en med en rørslange 8 forsynet mellemkøler 10, som ligeledes har et væskerum 11 og et damprum 12. Fra damprummet suges kølemedium af en højtryksfordamper 13 og ledes under fornyet kondensering ind i en kondensator 14. Det der kondenserede kølemedium kommer ind i en væskesamler 15. Det 20 underkøles stærkt i mellemkølerens 10 rørslange 8 og kommer til en servostyret hovedventil 16, ved hjælp af hvilken det underkølede kølemedium under tilsvarende drosling føres over en ledning 17 ind i væskerummet 3 af den oversvømmede fordamper 1. Efter kondensering af det således tilførte kølemedium 25 begynder kredsløbet forfra.

I fig. 1 er der eksempelvis indført temperaturer, som kan optræde i dette anlæg. Hvis kondensatoren 14 køles med rumluft, kan det i væskesamleren 15 samlede kondensat have en temperatur på +30°C. Dette kondensat afkøles i mellemkølerens 10 30 rørslange 8 til -10°C. Denne temperatur har kølemediet også 5 U7717 i hovedventilen 16. Dette svarer til en underkøling på 40°C.

I fordamperen hersker der en temperatur på -40°C.

Til styring af hovedventilen 16 er der anbragt en pilotventil 18. Denne har en beholder 19 for en flyder 20, hvis overside 5 over en med en afspærringsventil 21 forsynet ledning 22 er forbundet med damprummet 5, og hvis underside over en med en afspærringsventil 23 forsynet ledning 24 er forbundet med fordamperens 1 væskerum 3. På denne måde opstår der forbundne kar, således at væskeniveauet 2 også er til stede i beholde-10 ren 19. Beholderen 19 er på den ene side lukket af et låg 25, som i en blok 26 indeholder pilotventilens som dyse udformede sæde 27. Det tilhørende lukkestykke 28 er hængslet til en også flyderen 20 bærende vinkelarm 29, som kan svinges om et omdrejningspunkt 30.

15 Hovedventilen 16 har et indstrømningsrum 31, et afløbsrum 32 og et mellem disse anbragt ventilsæde 33. Sammen med dette arbejder et lukkestykke 34, som af et servostempel 35 bevæges op og ned i en cylinderindsats 36. Servostemplet står under indflydelse af en fjeder 37, hvis forspænding kan indstilles 20 af et indstillingsled 38, og af trykfaldet over en første drossel 39, som i stemplet er udformet som dyseåbning. En pi-lotledning 40 fører fra indstrømningsrummet 31 over en forbindelsesboring 41, denne første drossel 39 og en anden, dermed i serie liggende, indstillelig drossel 42 til pilotventi-25 lens 18 sæde 27.

Når den flyderstyrede pilotventil 18 er lukket, kan der ikke strømme kølemedium i pilotledningen 40. Der optræder ikke noget trykfald over den første drossel 39. Derfor er hovedventilen 16 lukket af kraften af fjederen 37 og det lukkestykket 30 34 påvirkende differenstryk. Hvis væskeniveauet 2 falder, og pilotventilen 18 åbner, kommer der flydende kølemedium over den første drossel 39, den anden drossel 42 og pilotventilens 18 sæde 27 ind i beholderen 19. Herved optræder der over det 6 147717 første drosselsted 39 et trykfald, som ved tilstrækkelig størrelse overvinder fjederens 37 kraft og differenstrykket og åbner hovedventilen. Den anden drossel er således indstillet, at der på den optræder et sådant trykfald, at der bag 5 ved den dannes en væske-damp-blanding. Dette er som følge af den anden drossels indstillelighed også muligt ved stærkt underkølet kølemedium. Som følge af volumenforøgelsen fremkommer der på pilotventilen en sådan drosselmodstand, at der for små trykdifferenceændringer på hovedventilens 16 servostempel 10 35 kan gennemføres tilstrækkeligt store indstillingsbevægel ser af flyderen. Derved fremkommer der et passende bredt proportionalområde .

Ved udførelsesformen ifølge fig. 2 er der i vid udstrækning for pilotventilen 43 brugt samme dele som i fig. 1. Tilsvaren-15 de anvendes også de samme henvisningsbetegnelser. Her er låget 44 udformet anderledes. Det bærer en indstillelig drosselanordning 45, der her virker som anden drossel 42', således at man ikke behøver at indsætte en særskilt komponent i pilotledningen 40. Drosselanordningen 45 har en dyse 46, hvori 20 der griber en nål 47, som er en del af et indskrueligt indstillingsled 48, som gennem en tætning 49 er ført udad, og der kan indstilles ved hjælp af en firkant 50. I hviletilstand er dette indstillingsled afdækket af en kappe 51. Dysen 46 strækker sig mellem to parallelle kanaler 52 og 53, hvis ind-25 gang hver er forsynet med henholdsvis et skruegevind 54 og 55 til fastgørelse af pilotledningen 40. I det foreliggende tilfælde er pilotledningen tilsluttet indgangen af den anden kanal 53, medens indgangen af kanalen 52 er lukket af et afspærringselement 56 i form af en i gevindet 54 indgribende 30 klemskrue. Enden af den første kanal 52 dannes af pilotventilens 43 sæde 27. Udgangen af den anden kanal 53 dannes af en gevindboring 57, i hvilken der er indskruet et andet afspærringselement 58 i form af en klemskrue.

Som følge heraf strømmer det over pilotledningen 40 kommende 147717 7 kølemedium fra kanalen 53 over drosselanordningen 45 ind i kanalen 52 og derfra over pilotventilens 43 sæde 27 ind i beholderen 19. Arbejdsmåden er da den samme som i fig. 1.

En omkoblingsanordning har de to afspærringselementer 56 og 5 58. Hvis man fastgør pilotledningen 40 til den første kanals 52 gevind og skruer afspærringselementt 56 ind i den anden · kanals 52 gevind 55, og hvis man fjerner afspærringselementet 58 fra gevindboringen 57 og indsætter det i en blindboring 59, fremkommer der en flyderstyret pilotventil, ved hvilken dros-10 selanordningen 45 nu danner en bypassdrossel, over hvilken, alt efter indstilling, en større eller mindre del af kølemediet kan ledes forbi pilotventilens 43 sæde 27. Hvis der derved kun er et lidt underkølet kølemedium til stede, som allerede efter gennemgang af det første drosselsted 39 på hoved-15 ventilen 16 viser en stærk fordampning, kan man ved hjælp af denne bypassdrossel lede en større eller mindre del af væske-damp-blandingen forbi pilotventilens 43 sæde 27. Som følge deraf er pilotventilens indstillingsområde tilstrækkelig til at kunne styre hovedventilen i det samlede trykdifferensområ-20 de.

Pilotventilen i fig. 2 kan under bibeholdelse af alle væsentlige dele benyttes til kølemedium af vilkårlig underkøling, hvorved man i alle tilfælde kan opnå et tilstrækkelig bredt proportionalområde ved hjælp af droslens 45 dele, hvad enten 25 denne som anden drossel ligger i serie med pilotventilen, eller den som bypassdrossel er koblet parallelt med denne.

I fig. 3 er der vist et Mollier-diagram for et kølemedium, her klordifluormethan (R22) i den sædvanlige fremstilling,ved hvilket nulpunktet er undertrykt, entalpie h i kcal/kg line-30 ært er påført abscissen og trykket P i ata logaritmisk er påført ordinaten. Den fuldt optrukne kurve 0 skiller det overliggende område med ren væske fra det underliggende område med en væske-damp-blanding, hvorved de svagt optrukne linier angiver den vægtprocentvise dampandel. Der undersøges to til- 8 147717 fælde, ved hvilke kølemediet tilføres hovedventilen 16 med det samme kondensatortryk Pfe, og ved hvilke der sker en afspænding til det samme i fordamperen 1 herskende lavtryk P , som svarer til en temperatur på -40°C. I tilfældet A går man 5 ud fra en normal underkøling på 6°C, således at kølemediet tilføres hovedventilen 16 med en temperatur på 24°C. I tilfældet B går man ud fra en stærk underkøling på 40°C, således at det hovedventilen 16 tilførte kølemedium har en temperatur på -10°C.

10 Hvis pilotventilen 18 åbner lidt i tilfældet A, så strømmer der en ringe mængde flydende kølemedium over den første drossel 39 i hovedventilens 16 stempel 35 og frembringer der et trykfald, således at der på udgangen af denne drossel hersker et tryk P^. Ved en større åbning af pilotventilen 18, forstør-15 res dette trykfald, således at der på udgangen af den første drossel hersker trykket P2- Det resterende trykfald mellem P^ og P2 og lavtrykket Pg optræder mellem sæde 27 og pilotventilens 18 lukkestykke 28. Jo mere pilotventilen åbner, jo mere falder trykket bag den første drossel under den fuldt 20 optrukne linie 0 i Mollier-diagrammet, hvilket betyder, at dampandelen mellem første drossel og pilotventil tiltager.

Som følge deraf skal pilotventilen ikke blot bearbejde flydende kølemedium, men også en væske-damp-blanding, hvis volumen stiger med stigende kølemediebehov. Dette fører ved re-25 guleringen til et bredere P-bånd.

Overfører man disse forhold til tilfældet B, så viser det sig, at de samme væskemængder ganske vist fremkalder det samme trykfald over den første drossel 39, men at der bag ved denne drossel inden for det samlede reguleringsområde er flydende 30 kølemedium til stede. Dette medfører, at blot små ændringer af pilotventilen medfører store ændringer af det tilførte kølemedium. P-båndet er tilsvarende smalt.

Hvis den ifølge opfindelsen anden drossel 42 lægges mellem første drossel 39 og pilotventil i tilfældet B. så ODtræder 147717 9 der over denne drossel et yderligere trykfald, som ved ringe åbning af pilotventilen 18 fører til trykket P^ bag den anden drossel og ved yderligere åbning af pilotventilen til trykket P4 på dette sted. Dette medfører, at der bag den anden dros-5 sel over størstedelen af reguleringsområdet findes en væske-damp-blanding, ved hjælp af hvilken P-båndets bredde forstørres tilsvarende.

På denne måde opnås det, at forholdsvis store niveauændringer i fordamperen 1 og i den tilhørende flyderstyrede pilotventil 10 18 kan udnyttes også ved stærkt underkølet kølemedium for et givet reguleringsområde.

Claims (6)

147717 ίο

1. Reguleringsanordning for lavtryksfordamperen i et køleanlæg, med en hovedventil, hvis lukkestykke er styret af et differenstrykaktiveret servoelement, en pilotventil, hvis lukkestykke er styret af en af fordamperfyldningsstanden 5 afhængig flyder, og en pilotledning, som fra hovedventi lens tilløbsside over en første drossel, som tjener til frembringelse af den servoelementet påvirkende trykdifference, fører til pilotventilens sæde, kendetegnet v e d, at der i pilotledningen (40) mellem den før-10 ste drossel (39) og pilotventilens (18,27) sæde (28) i se rie er indkoblet en anden drossel (42,42').

2. Reguleringsanordning ifølge krav 1, kendetegnet ved, at den anden drossel (42,42') er indstillelig.

3. Reguleringsanordning ifølge krav 2, kendetegnet 15 v e d, at den anden drossel (42·) har et aftætnet udad ført indstillingsled (48).

4. Reguleringsanordning ifølge krav 1-3, kendetegne t v e d, at den anden drossel (42') er indbygget i pilotventilens (43) hus (44). -»s.

5. Reguleringsanordning ifølge krav 1-4, ved hvilken der er anbragt en pilotventilen shuntende, fortrinsvis indstillelig bypassdrossel, kendetegnet ved en omkoblingsanordning, med hvilken delene (46,47) af bypassdros-len valgfrit kan indkobles som anden drossel (42') i pi-25 lotledningen (40).

6. Reguleringsanordning ifølge krav 5, kendetegnet ved, at der i pilotventilens (43) hus (44) er anbragt to kanaler (52,53), som kan tilsluttes parallelt med pilotled-