DK149937B - Fremgangsmaade til drift af et koeleanlaeg og et anlaeg til udoevelse af fremgangsmaaden - Google Patents

Description

i 149937 o

Den foreliggende opfindelse angår køleanlæg med et strømningskredsløb for kølemiddel, og med en kompressor af skruerotortyp.en, en kondensator og en fordamper, og nærmere bestemt sådanne anlæg, der også omfatter orga-5 ner, som er indrettet til at cirkulere olie og til at føre olien gennem kompressoren, og hvor der er tilvejebragt en olieseparator i kredsløbet mellem kompressorens afgang og indgangen til kondensatoren.

I køleanlæg af denne art indsprøjtes olien i kom-10 pressorens kompressionskamre for at køle det luftformige kølemiddel under kompressionen og for at tætne spillerummet ved indgrebsfladerne mellem rotorene og ved omkredsen og endefladerne af rotorene. Desuden tjener olie ligeledes som smøremiddel for rotorene ved kompressorer med ikke-15 -synkroniserede rotorer.

Efter at have passeret kompressoren har olien en temmelig høj temperatur, og må derfor afkøles, før den i-gen indsprøjtes i kompressoren. Hidtil har denne afkøling sædvanligvis fundet sted i en oliekøler, der f.eks. anven-2o der vand som kølende medium. Eftersom det er store varmemængder, der skal fjernes fra olien, bliver disse oliekølere temmelig omfangsrige. Når kølemidlet består af ammoniak, må køleren desuden fremstilles af stål, som gør fremstillingen kostbar.

25 Det har tidligere været foreslået at anvende fly dende kølemiddel som kølemedium ved at indføre det i kompressoren i et køleanlæg. Nogle af disse kendte forslag repræsenterer forsøg på at opnå den Ønskede afkøling af den komprimerede luftart uden anvendelse af olie, mens an-30 dre er beregnet på at skulle løse specielle problemer ved driften af visse arter af kølekompressorer. Flydende kølemidler har imidlertid meget dårlige tætnings- og smøreegenskaber, og derfor har erstatningen af olie med flydende kølemiddel i skruerotorkompressorer ikke haft nogen 35 fremgang.

149937

O

2

Den foreliggende opfindelse har som formål at tilvejebringe et køleanlæg af den i beskrivelsens indledning angivne art, og som yderligere omfatter organer til indføring af flydende kølemiddel i en del af kredsløbet mel-5 lem indgangen til kompressoren og indgangen til oliekøleren, samt en fremgangsmåde til drift af et sådant anlæg. I-følge denne fremgangsmåde'styres indføringen af det flydende kølemiddel på en sådan måde, at temperaturen i olieseparatoren holdes på et niveau, der kun ligger lidt over køle-10 midlets fortætningstemperatur ved det i olieseparatoren herskende tryk, men at temperaturen forhindres i at falde til denne fortætningstemperatur.

Anlægget ifølge opfindelsen er ejendommeligt ved, organer, der er indrettet til at reagere på i det mindste 15 én parameter, som er betegnende for forskellen mellem temperaturen i olieseparatoren og temperaturen i kondensatoren, og ved indstillelige organer, der er indrettet til at ændre mængden af flydende kølemiddel, der indføres i den nævnte del af kredsløbet, samt ved organer, der er indrettet til 2o styrende at forbinde de reagerende organer med de indstillelige organer på en sådan måde, at temperaturforskellen holdes lille, men forhindres i at synke ned til 0.

Olien må fjernes fra luftarten, før luftarten træder ind i kondensatoren, i det olie, der medføres af det 25 luftformige kølemiddel, efterhånden vil ophobes i fordamperen. Hvis på den anden side flydende kølemiddel sammen med olien adskilles fra det luftformige kølemiddel i olieseparatoren, vil dette forårsage alvorlige forstyrrelser og endog svigt af hele anlægget på grund af fordampning 30 af det flydende kølemiddel inden i oliepumpen og i skrue-rotorkompressorens lejer, som er tryksmurte med en del af olien, der passerer gennem pumpen. På grund af de høje driftstryk hos kølekompressorer og den forholdsvis lille afstand mellem rotorakslerne må de radiale lejer være 35 af den glatte lejetype og kræver derfor perfekt smøring.

149937

O

3

Af de foran nævnte grunde må luftarten forhindres i at kondensere i olieseparatoren. På den anden side er det ønskeligt at sænke oliens temperatur så meget som muligt for at forøge den kølende virkning'af olien, når den ind-5 sprøjtes i kompressoren. Opfindelsen gør det muligt at opnå en ønsket, lav olietemperatur uden anvendelse af en særskilt oliekøler, idet man samtidigt undgår risiko for kondensering af det luftformige kølemiddel inde i olieseparatoren .

10 Opfindelsen skal i det følgende beskrives nærmere, idet der henvises til tegningen, på hvilken: fig. 1 viser skematisk en udførelsesform for et køleanlæg ifølge opfindelsen, fig. 2 et detaljeret billede af drivorganer, der 15 indgår i det i fig. 1 viste anlæg, og fig. 3 en modifikation af den i fig. 1 viste udførelsesform.

Det i fig. 1 viste køleanlæg omfatter et strømningskredsløb for kølemiddel med en kompressor 10 af skrue-20 rotortypen, en kondensator 12 og en fordamper 14. I den viste udførelsesform er kondensatoren 12 af den art, i hvilken kølemidlet passerer gennem lige rør, der strækker sig mellem hoveder ved enderne af en fortrinsvis cylindrisk kappe, som omgiver rørene, og gennem hvilken der 25 cirkulerer kølevand på kendt måde. Fordamperen 14 er anbragt i et kølerum 16, og flydende kølemiddel tilføres til fordamperen gennem en ledning 18 og over en ekspansionsventil 20, som på kendt måde styres i afhængighed af temperaturen i kølerummet 16.

30 Kompressoren 10 kan være af i det væsentlige sam me art, som den i britisk patent nr. 1.171.291 omhandlede.

Olie indsprøjtes således fra en tilførselsledning i kompressorens kompressionskamre for tætning og køling og forlader kompressoren sammen med det dampformige kølemiddel 35 gennem en ledning 24, der fører til en olieseparator 26 af passende art. Den oliefri højtryksdamp af kølemidlet o 4 149937 strømmer gennem en ledning 28 til kondensatoren 12, hvor den kondenserer, mens olien fjernes fra olieseparatoren 26 af en pumpe 30 og leveres til en ledning 22, som danner pumpens afgangsledning.

5 Ifølge opfindelsen er der tilvejebragt en ledning 32 mellem kondensatoren 12's afgang og kompressoren 10. I kompressoren er der tilvejebragt mindst en dyse, der er forbundet med ledningen 32 og anbragt på en sådan måde, at den kan indsprøjte flydende kølemiddel i kompressorens 10 kompressionskamre, før trykket i disse kamre har nået kompressorens afgangstryk. På denne måde vil trykket af det flydende kølemiddel være tilstrækkeligt til indsprøjtning af kølemidlet i kompressionskamrene mod det i kamrene herskende tryk på dette kompressionstrin.

15 I ledningen 32 er der tilvejebragt en doserings ventil 33, der er indstillelig ved hjælp af et drivorgan 34. Dette organ 34 styres af et termoelement med et lodde-sted 35 anbragt ved indgangen til olieseparatoren 26 og udsat for temperaturen af det komprimerede fluidum, der 20 trænger ind i separatoren, og et andet loddested 36 anbragt inden i kondensatoren 12. Drivorganet 34 indeholder elementer til omdannelse· af den af termoelementet frembragte strøm til indstillingskræfter til indstilling af ventilen 33, således at en voksende temperaturforskel mel-25 lem loddestederne 35 og 36 bevirker, at ventilen 33 påvirkes mod åbningsretningen, og at aftagende temperaturforskel medfører en påvirkning mod lukkeretningen. På denne måde er det muligt at holde temperaturforskellen i det væsentlige konstant og på en værdi af f.eks. ca. 5 til 30 15°C. Uanset det luftformige kølemiddels kondensations temperatur er temperaturen i olieseparatoren 26 derfor lidt højere, således at der ikke kan forekomme nogen fortætning i separatoren. Yderligere er temperaturen af olien, der forlader separatoren gennem ledningen 22, ligeledes kun 35 lidt højere end kondensationstemperaturen, hvilket resulterer i den bedst mulige kølevirkning, når olien indsprøjtes i kompressoren.

149937

O

5

Kompressoren 10's kapacitet kan ændres ved hjælp af en skydeventil som angivet i britisk patentskrift nr.

1.171.291, således at temperaturen i kølerummet 16 automatisk holdes i det væsentlige konstant på kendt måde. Ved 5 den viste udførelsesform er skydeventilen indstillelig ved hjælp af en hydraulisk servomotor 38.

Hvis temperaturen i kølerummet 16 viser tilbøjelighed til at synke under den ønskede, forud fastlagte værdi, bevæges skydeventilen således, at den formindsker kom-10 pressorens kapacitet. Denne formindskelse af kapaciteten medfører en formindskelse af kompressionsarbejdet og følgelig ligeledes af behovet for køling. Hastigheden af oliepumpen 30 ændres imidlertid ikke, og derfor bliver mængden af indsprøjtet olie uændret. Desuden er modtrykket i kom-15 pressoren på det sted, hvor kondensatet indsprøjtes, ved nedsat kapacitet mindre end trykket ved fuld kapacitet, og derfor bliver mængden af indsprøjtet kondensat til at begynde med forøget. Af disse grunde vil kompressorens afgangstemperatur til at begynde med aftage, indtil trykket 20 i kredsløbets højtryksdel har antaget en noget lavere værdi som følge af kompressorens formindskede kapacitet. Det er klart, at der på denne måde foreligger en risiko for, at temperaturen i olieseparatoren 26 midlertidigt kan synke ned på kondensationstemperaturen.

25 For at eliminere denne risiko forløber servomo- toren 38's stempelstang ud gennem den fra kompressoren fjerneste ende af servomotoren. Den udragende ydre del af stempelstangen bærer en kam 42, der samvirker med en kamfølger 44, som er drivende forbundet med drivorganet 34.

30 Når kammen 42 bevæges mod højre fra den i figuren viste stilling, som svarer til skydeventilens stilling ved fuld kapacitet, idet skydeventilen indstilles i en stilling svarende til formindsket kapacitet, påvirker kamfølgeren 44 drivorganet 34 og bringer dette organ til at indstil-35 le doseringsventilen 33 mod lukkeretningen, således at mængden af indsprøjtet kondensat formindskes.

6

O

149937

Kammen 42 kan være udformet således, at den for enhver stilling af skydeventilen bestemmer en foreløbig, specifik indstilling af doseringsventilen 33, ved hvilken indstilling tilførslen af kondensat til kompressoren er 5 tilstrækkeligt til at holde temperaturen af den komprimerede luftart på et niveau, som er højere end fortætnings- eller kondenseringstemperaturen for det luftformige kølemiddel ved det tryk, som herkser i kredsløbets højtryksdel, når anlægget arbejder under betingelser, der 10 svarer til'en stationær tilstand ved den aktuelle stilling af skydeventilen. Det skal bemærkes, at ulemperne, der er forbundet med en unødvendig høj temperatur i olieseparatoren, er mindre end de ulemper, der er en følge af kondensation, og derfor er doseringsventilen 33 styret 15 således, at temperaturen i olieseparatoren ved alle ændringer af kompressorens kapacitet ligger godt og vel o-ver kondensationstemperaturen under overgangsperioderne mellem forskellige kapaciteter hos kompressoren. Når forhold svarende til en stationær tilstand først er opnået, sikrer 20 termoelementet 35, 36 og drivorganet 34, at temperaturen i olieseparatoren 26 kun er 5 til 15°C højere end kondensationstemperaturen.

Drivorganet 34 er vist i enkeltheder men skematisk i fig. 2. Som det fremgår af figuren er de to lednin-25 ger 50 fra termoelementet 35, 36 forbundet til et styreorgan 52, der er indrettet til at levere strøm til en elektromotor 54, således at denne drives i den ene eller den anden retning i afhængighed af de fra termoelementet modtagende signaler. Motorens aksel 56 bærer en snekke 58, 30 som er i indgreb med et snekkehjul 64, der er monteret på en aksel 62, som er vinkelret på motorakselen 56. Ligeledes monteret på akselen 62 findes et tandhjul 60, der er drivende forbundet med snekkehjulet 64 over en ikke vist skridkobling, og som er i indgreb med en tandstang 66.

35 Tandstangen 66 er indrettet til at indstille doseringsventilen 33.

149937

O

7

Ved den øvre ende er kamfølgeren 44 forsynet med et hovedelement 68 med en langsgående slids 70, der forskydeligt optager en stift 72, som er monteret ved den nedre ende af tandstangen 66.

5 I figurerne er kammen 42 vist i en stilling, som svarer til fuldkapacitet af kompressoren 10. I denne stilling er stiften 72 anbragt et kort stykke fra den nedre ende af slidsen, således at tandstangen 66 frit kan bevæge sig i slidsen 70 i begge retninger under indflydelse af 10 signalerne fra termoelementet 35, 36 til finindstilling af doseringsventilen 33 under betingelser svarende til en stationær tilstand.

Når kompressorens skydeventil indstilles mod højre til en stilling for nedsat kapacitet, hæves kamfølgeren 15 44 og skubber tandstangen 66 opad. Denne bevægelse af tandstangen 66 er mulig på grund af virkningen af skrid-koblingen mellem tandhjulet 60 og snekkehjulet 64.

Når tandstangen 66 bevæges opad, drøvles doseringsventilen 33 gradvist, således at mængden af indsprøj-20 tet, flydende kølemiddel formindskes i det væsentlige i forhold til kompressorens aftagende kompressionsarbejde.

På denne måde forhindres temperaturen af det komprimerede fluidum i at synke ned til kondensationstemperaturen under indstillingsbevægelsen af kompressorens skydeventil.

25 Når temperaturen i kølerummet 16 nærmer sig den ønskede, forud fastlagte værdi, afbremses og stoppes skydeventi-lens indstillingsbevægelse, og termoelementet 35, 36 overtager styringen af doseringsventilen 33 for finindstilling af temperaturen i olieseparatoren i forhold til 30 temperaturen i kondensatoren. Under betingelser svarende til stationær tilstand ved den således opnåede delbelastning, er stiften 72 placeret nær ved den nedre ende af slidsen 70.

Hvis temperaturen i kølerummet 16 senere viser 35 tilbøjelighed til at stige, bringes skydeventilen til at bevæge sig hen imod den til fuld kapacitet svarende stil- 8 149937 o ling, og kamfølgeren 44 trækkes nedad. Denne nedadgående bevægelse finder sted, uden at tandstangen 66 aktiveres, idet slidsen 70 kan bevæge sig nedad i forhold til stiften 72.

Derfor forbliver doseringsventilen i dens delvis drøvlede 5 stilling, indtil termoelementerne 35, 36 reagerer på den stigende temperatur og bevirker, at motoren 54 driver ventilen 33 i åbningsretningen.

I fig. 3 er vist en modifikation af den foran beskrevne styreanordning. Ifølge denne modifikation indsprøj-10 tes det flydende kølemiddel i kompressorens afgangsledning 24, hvor trykket er noget større end trykket i kondensatoren 12. Af den grund er der tilvejebragt en pumpe 74, til hvilken der føres flydende kølemiddel fra kondensatoren gennem en ledning 32A. Pumpen 74 er af den art, der 15 har en énvejsventil ved afgangen og organer til omledning af en variable mængde væske, der føres tilbage til kondensatoren 12 gennem en ledning 76. I denne ledning 76 er tilvejebragt en ventil 33A, som er indrettet til at blive drevet af et organ svarende til det foran beskrevne organ 34.

20 For at formindske mængden af indsprøjtet kølemiddel påvirkes ventilen 33A imidlertid i åbningsretningen, idet den maksimale mængde opnås, når ventilen 33A er helt lukket.

Eftersom fortætnings- eller kondenseringstemperaturen for en luftart varierer med dennes tryk, kan termo-25 elemtentet 35, 36 erstattes af en temperaturføler og en trykføler, som er anbragt i olieseparatoren 26. Disse følere kan forbindes til en regneenhed, der er indrettet til at frembringe et signal, som repræsenterer forskellen mellem temperaturen i olieseparatoren og kølemidlets for-30 tætningstemperatur ved det tryk, der hersker i oliesepa ratoren, idet dette signal anvendes til styring af tilførsel af det afkølende flydende kølemiddel.

Claims (3)

149937 o Patentkrav .

1. Fremgangsmåde til drift af et køleanlæg med et strømningskredsløb for kølemiddel, og med en kompressor af skruerotortypen, en kondensator og en fordamper, organer, 5 som er indrettet til at cirkulere olie og til at indsprøjte olien i kompressorens kompressionskamre, og hvor der er tilvejebragt en olieseparator i kredsløbet mellem kompressorens afgang og indgangen til kondensatoren, og med organer til indføring af flydende kølemiddel i en del af kreds-10 løbet mellem indgangen til kompressoren og indgangen til o-lieseparatoren, kendetegnet ved, at indføringen af det flydende kølemiddel styres på en sådan måde, at temperaturen i olieseparatoren holdes på et niveau, der kun ligger lidt over kølemidlets fortætningstemperatur ved det 15 i olieseparatoren herskende tryk, men at temperaturen forhindres i at falde til denne fortætningstemperatur.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1,kendetegne t ved, at temperaturen i olieseparatoren holdes på et temperaturniveau, der er 5-15°C højere end den nævnte 20 fortætningstemperatur.

3. Køleanlæg til udøvelse af fremgangsmåden ifølge krav 1 og 2, af den art, der har et strømningskredsløb for kølemiddel med en kompressor af skruerotortypen, en kondensator og en fordamper, organer, der er indrettet til 25 at cirkulere olie og til at indsprøjte olien i kompressorens kompressionskamre, og hvor der er tilvejebragt en olieseparator i kredsløbet mellem kompressorens afgang og indgangen til kondensatoren, og med organer til indføring af flydende kølemiddel i en del af kredsløbet mellem indgan-30 gen til kompressoren og indgangen til olieseparatoren, kendetegnet ved organer, der er indrettet til at reagere på i det mindste én parameter, som er betegnende for forskellen mellem temperaturen i olieseparatoren og temperaturen i kondensatoren, og ved indstillelige or-35 ganer, der er indrettet til at ændre mængden af flydende kølemiddel, der indføres i den nævnte del af kredsløbet,