DK149995B - Koeleanlaeg - Google Patents

Description

149995 o

Den foreliggende opfindelse angår et køleanlæg med en fordamper, en kondensator og en kompressor, hvilken kondensator har en afgang, som er forbundet med en drøvleven-til, der er indsat i en tilførselsledning til en tilgang til 5 fordamperen. Sådanne køleanlæg er forsynet med organer til underafkøling eller forudafkøling af kølevæsken, inden denne træder ind i den med fordamperens indgang forbundne drøvle-ventil, hvorved køleanlæggets kølekapacitet og dets virkningsgrad forøges.

10 Et køleanlæg af denne art er kendt, hvori der anvendes totrinskompression og totrinsdrøvling. Det betegnes ofte som et Economizer System. Fordelen ved totrinsdrøvling beror på det forhold, at den såkaldte "flash-gas" efter det første drøvletrin kun kræver kompression i ét af kompressortrinene, 15 mens den i et anlæg med énkelttrinsdrøvling nødvendigvis må komprimeres i begge kompressortrin.

Det er muligt at opnå en yderligere forbedret kølekapacitet og virkningsgrad i et lignende anlæg ved anvendelse af et stort antal drøvletrin med indsugning af "flash-gas" 20 mellem de enkelte trin. Dette arrangement er imidlertid kompliceret, da det kræver et stort antal kompressionstrin.

Fra svensk patentansøgning nr. 7412825-7 er imidlertid fornylig et nyt køleanlæg blevet kendt, som gør det muligt på simpel måde at opnå samme effektivitet som med det beskrev-25 ne flertrinsanlæg. Det foreslåede køleanlæg omfatter samme bestanddele som et gængs køleanlæg, nemlig en kondensator, en drøvleventil, en fordamper og en kompressor. Desuden er det foreslåede anlæg udstyret med en reservoirtank, en yderligere ventil, en yderligere sugeledning, som er forsynet 30 med en ventil, og en kontraventil, som er indsat i den normale sugeledning mellem kompressorindgangen og fordamperudgangen, idet reservoiret er tilsluttet mellem den normale drøvleventil og den yderligere ventil, hvilken sidste atter er forbundet med kondensatorens afgang, og den yderligere su-35 geledning er forbundet med det øverste af reservoiret, mens

O

U9995 2 den yderligere sugelednings ventil er forbundet med kompressorens indgang. Under normal drift er den yderligere sugelednings ventil lukket, og kontraventilen er åben. Fordamperen forsynes med flydende kølemiddel fra reservoiret, og køle-5 middelstrømmen styres ved hjælp af den normale drøvleventil, f.eks. en termostatisk ekspansionsventil. Mængden af væske i reservoiret styres ved hjælp af den yderligere ventil, der eksempelvis er en flydeventil, som styrer væskeniveauet i reservoiret. Det flydende kølemiddel tilføres det øverste 10 af reservoiret på en sådan måde, at kraftig bevægelse af væsken i reservoiret undgås.

Den yderligere sugelednings ventil styres af en termostat, som afføler temperaturen af det flydende kølemiddel forneden i reservoiret. Når denne temperatur overstiger en ind-15 stillet værdi, som er noget højere end fordampningstemperaturen, åbnes den yderligere sugelednings ventil, og kontraventilen lukkes, så at en forudafkølingsprocedure indledes, når kompressoren indsuger damp fra det øverste af reservoiret, som indeholder varm væske, der vil begynde at koge og derved 20 hurtigt blive nedkølet. Den nævnte termostat vil lukke den yderligere sugelednings ventil, når væsketemperaturen i reservoiret falder til termostatens indstillede værdi, og anlægget vil derefter vende tilbage til sin normale arbejdsmåde, hvorved der nu findes et forråd af forudafkølet køle-25 væske i reservoiret. Det skal i denne sammenhæng bemærkes, at almindeligt anvendte kølemidler har en særdeles høj var-meekspansionskoefficient og lav varmeledningsevne, og at den varme kølevæske, som tilføres det øverste af reservoiret, derfor vil forblive oven på den forudafkølede væske under for-30 udsætning af, at konvektionsstrøminger i væsken undertrykkes.

En ulempe ved det beskrevne anlæg består i, at forbindelsen mellem fordamperen og kompressorens indgang er afbrudt i forudafkølingsperioderne.

Det er opfindelsens hovedformål at afhjælpe denne 35 ulempe og at tilvejebringe et forbedret køleanlæg, hvori ' fordamperen til stadighed er forbundet med kompressorindgangen.

149995 3 o

Til opnåelse af dette formål foreslås et anlæg af den indledningsvis omtalte art, som ifølge opfindelsen er ejendommelig ved, at den nævnte afgang fra kondensatoren er forbundet med drøvleventilen over en lukket reservoir-5 tank, som indeholder flydende kølemiddel i en mængde, der styres af et styreorgan, som omfatter tilgangs- og afgangsventiler for reservoiret,hvorhos kompressoranordningen er forsynet med en første tilgangskanal, der til stadighed står i forbindelse med afgangen fra fordamperen, og en yderlige-10 re tilgangskanal, som over en ventil forbinder kompressoranordningen med det øverste af reservoiret, og organer til intermitterende afbrydelse af reservoirets forbindelse med kondensatoren og fordamperen og forbindelse af det øverste af reservoiret med nævnte yderligere tilgangskanal til kom-15 pressoranordningen ved hjælp af nævnte ventiler, i hvilket tidsinterval kølekredsløbet opretholdes over en yderligere reservoirtank, som indeholder en styret mængde flydende kølemiddel, der forsyner fordamperen under påvirkning af det kondensatortryk, som leveres til det yderligere reservoir 20 via en yderligere tilførselsforgrening.

Opfindelsen vil i det følgende blive nærmere forklaret under henvisning til tegningen, som viser udførelsesformer for anlægget ifølge opfindelsen, idet fig. 1 viser en foretrukken udførelsesform som blok- 25 diagram, fig. 2 en del af et ventilarrangement til anvendelse i forbindelse med en skruekompressor, og fig. 3 en anden udførelsesform for anlægget ifølge opfindelsen som blokdiagram.

30 Den i fig. 1 viste udførelsesform omfatter en serie forbundet række bestående af en passende kompressoranordning, f.eks. en skruekompressor 1, en kondensator 2, en ventil VI, en første reservoirtank 3, en ventil V 2 og en flyderventil V 6, som i givet fald kan kombineres til en enkelt, af to 35 inputsignaler styret ventil, en anden reservoirtank 4, hvorved begge reservoirtanke er af den ovenfor omtalte, konven-

O

149995 4 tionelle art, en drøvleventil V 3, som er anbragt i en tilførselsledning til en fordamper 6, og en normal sugeledning 7 mellem fordamperen 6 og kompressoren l's indgangskanal. Hvert reservoir 3 og 4 er delvis fyldt med flydende kølemiddel. Det 5 indre af reservoiret 31 s øverste del står gennem en yderligere sugeledning 8 og en ventil V 4 i forbindelse med en anden indgangskanal 9 til skruekompressoren 1. Kondensatortrykket leveres til det indre af det andet reservoir 4's øverste del via en yderligere forsyningsforgrening 10 og 10 til det første reservoir 3's øverste del via en yderligere forsyningsforgrening 31, som indeholder en ventil V 5.

Drøvleventilen V 3 styres på sædvanlig måde af en føleranordning 11, som afføler fordamperen 6's afgangstemperatur og dens tryk.

15 En temperaturføleranordning 12 er anbragt i den ne- derste del af reservoiret 3 og indrettet til at lukke ventilerne V 1, V 2 og V 5 og til at åbne ventilen V 4, når der optræder varmt, flydende kølemiddel nederst i reservoiret 3 i løbet af en normal køleperiode, og når der tilføres forud-20 afkølet væske fra reservoiret 4 til fordamperen 6 og fra reservoiret 3 til reservoiret 4.

Efter afbrydelse af denne køleperiode opretholdes kølekredsløbet gennem en påfølgende periode over reservoiret 4, hvortil der leveres kondensatortryk over den yderligere 25 tilførselsforgrening 10, i hvilken periode der sker en forud-afkøling af væsken i reservoiret 3, som det ovenfor er beskrevet.

Forudafkølingsperioden afbrydes ved hjælp af ikke viste styreorganer, som påvirker ventilerne VI, V 2, 30 V 4 og V 5, når temperaturen i reservoiret 3 er sunket til en værdi, som er lig med eller en smule større end temperaturen i fordamperen.

Desuden styres væskeniveauet i reservoiret 4 ved hjælp af en flyderventilanordning, som omfatter ventilen V 6.

35 Kondensatoren 2 er placeret over reservoiret 3, og følgelig kan flydende kølemiddel langsomt strømme ned til U9995

O

5 reservoiret 3 via den åbne ventil V 1. Åbning og lukning af ventilen V 6 styres af flyderventilanordningen 15. Denne ventil V 6 vil tilvejebringe et konstant væskeniveau i reservoiret 4, men vil kun være i funktion, når ventilen V 2 er åben, 5 og der tilføres reservoiret 3 kondensatortryk. Mængden af underafkølet, flydende kølemiddel i reservoiret 4 må følgelig være tilstrækkelig til at opretholde kølekredsløbet i den periode, da kølemidlet i reservoiret 3 er underafkølet, og ventilen V 2 er lukket.

10 Den yderligere sugeledning 8, som indeholder venti len V 4, er forbundet med indgangskanalen 9, som står i forbindelse med en skruekompressorgænge, der har et passende sugetryk. Som vist i fig. 2 er et skruekompressorhus 21 på hensigtsmæssig måde forsynet med et antal radiale kanaler 22, 15 som står i forbindelse med forskellige gænger hos skruekompressorer. Kanalerne 22 er forbundet med en boring 23, hvori en langstrakt hætte 24 er forskydeligt lejret imod virkningen af en fjeder 25, som arbejder i et mellemrum 23' mellem en lukket ende 26 af hætten 24 og huset 21. Kompressorens 20 indgangskanal 9 står i forbindelse med en åben ende 27 af hætten 24 og gennem en radial åbning 28 i hætten med en given kanal 22, dvs. en bestemt gænge i skruekompressoren, afhængigt af hætten 24's aksiale stilling, som atter afhænger af fjederen 25's virkning og af gastrykket i den yderligere suge-25 ledning 8 fra reservoiret 3. Den radiale åbning 28 har en bredde, som er lig med afstanden mellem to nabokanaler 22's midterlinier. Mellemrummet 23' står på ikke vist måde i forbindelse med kompressorindgangen, og trykket i nævnte rum er derfor lig med indgangstrykket.

30 I denne udførelsesform er ventilen V 1 trykbetjent og indrettet til at åbne sig, når trykket i reservoiret 3's indre er lig med kondensatortrykket. Når føleranordningen 12 angiver en tilstrækkeligt lav væsketemperatur, vil således ventilen V 4 lukke sig, og ventilen V 5 åbnes, og derefter kan ven-35 tilen V 1 åbne sig. Så snart flyderventilanordningen 15 kræver tilførsel af forudafkølet kølevæske, vil ventilen V 6 åbne sig.

149995 6

O

I forbindelse med køleanlægget ifølge opfindelsen er det muligt at benytte kompressoranordninger af forskellige arter. Det foretrækkes imidlertid at anvende en skruekompressor af den kendte art, som har to indgangskanaler, og 5 i så fald er det, da skruekompressorer er ret ufølsomme over for væskeslag, muligt at arbejde i det fugtige område, hvilket bevirker en yderligere reduktion af kompressionstabene. Når der arbejdes i det fugtige område, er det imidlertid umuligt at bestemme, hvordan tilstanden er inden i rummet, 10 ved hjælp af almindelige tryk- eller temperaturindikatorer, da trykkene og temperaturerne er konstante i hele det fugtige område. Med henblik på løsning af dette problem bør den ved køleoperationen anvendte ekspansionsventil V 3 styres af kompressorudgangstemperaturen i stedet for på sædvanlig 15 måde at styres af fordamperudgangstemperaturen. Ved at lade drøvleventilen V 3 afføle eller reagere på kondensationstrykket og kompressoren l's udgangstemperatur, som disse angives ved hjælp af en styreledning 33 og en tryk- og temperatur-føleranordning 35, som erstatter den sædvanlige tryk- og 20 temperaturføleranordning 11 og dennes tilsvarende styreledning til drøvleventilen V 3, se fig. 1, kan man foranledige, at drøvleventilen V 3 styrer den kølemiddelstrøm, som flyder ind i fordamperen, så at der netop bliver tilstrækkelig meget flydende kølemiddel tilbage til, at man kan opnå en udgangs-25 temperatur, som ligger noget over kondensationstemperaturen, hvorved behovet for særskilte oliekøleanordninger også reduceres eller elimineres.

Som angivet i patentkravene opretholdes et kontinuerligt kølekredsløb ved hjælp af et yderligere reservoir, hvor-30 fra fordamperen forsynes i de perioder, da det første reservoir forudafkøles. I den i fig. 1 viste udførelsesform er de to reservoirer anbragt i serie mellem kondensatoren 2's udgang og·drøvleventilen V 3. Alternativt er det også muligt at have reservoirerne parallelforbundet, idet det ene af dem 35 forsyner fordamperen i det andet reservoirs forudafkølings-perioder og omvendt.

O

149995 7

En udførelsesform for anlægget med to parallelforbundne reservoirer er vist i fig. 3. Denne udførelsesform adskiller sig fra den i fig. 1 viste ved, at forsyningsforgreningerne 10 og 31 og ventilen V 5 er udeladt, og at reservoiret 4 5 er af samme art som reservoiret 3 og er forbundet med kondensatoren 2, drøvleventilen V 3 og kompressoren l's yderligere indgangskanal på samme måde som reservoiret 3. De to reservoirer 3 og 4 er således hver gennem en ventil V 11, henholdsvis V 12 forbundet med kondensatoren 2, hver gennem en ven-10 til V 21, henholdsvis V 22 med drøvleventilen V 3 og hver gennem en ventil V 41, henholdsvis V 42, med kompressoren l's yderligere indgangskanal 9.

Under hvert af reservoiret 3's kølefaser og reservoiret 4's forudafkølingsfaser er ventilerne V 11, V 21 og V 42 15 åbne, og ventilerne V 12, V 22 og V 41 er lukkede, indtil en temperaturføleranordning 121 i reservoiret 3's nederste del angiver en temperaturstigning, når der optræder varm kølevæske i reservoiret 3's bundzone, og påvirker de nævnte ventiler til at skifte over til deres modsatte stillinger, i hvil-20 ke ventilerne V 11, V 21 og V 42 er lukkede, og V 12, V 22 og V 41 er åbne. Kølefasen overtages således nu af reservoiret 4 og forudafkølingsfasen af reservoiret 3, indtil en temperaturføleranordning 122 i reservoiret 4's bundzone begynder at angive en temperaturstigning, når varm kølevæske optræder 25 i reservoiret 4's bundzone, og bringer ventilerne til at skifte tilbage til deres oprindelige stillinger, hvori ventilerne V 12, V 22 og V 41 er lukkede og ventilerne V 11, V 21 og V 42 åbne.

Opfindelsen er ikke begrænset til de viste udførelses-30 former, men der kan inden for dens rammer foretages forskellige ændringer og modifikationer. Der vil således f.eks. passende kunne anvendes en skruekompressor af den kendte art, som er forsynet med en glideventil til styring af ydelsen. Desuden kan åbningen 28 i hætten 24 og den aksiale kompressions-35 fjeder 25 erstattes med en skråtstillet slids, henholdsvis en flad spiralfjeder, hvorved hætten 24 er drejelig, så at 8

O

149995 den på 1 og for sig kendt måde kan forbinde slidsen med de forskellige kanaler 22 i afhængighed af hætten 24's vinkelstilling. Det er også muligt at kombinere en forskydnings- og drejningsbevægelse af hætten 24.

Claims (3)

1. Køleanlæg med en fordamper (6), en kondensator (2) og en kompressor (1), hvilken kondensator har en afgang, som er forbundet med en drøvleventil (V 3), der er indsat i 5 en tilførselsledning til en tilgang til fordamperen (6), k e n-detegnet ved, at nævnte afgang fra kondensatoren (2) er forbundet med drøvleventilen (V 3) over en lukket reservoirtank (3), som indeholder flydende kølemiddel i en mængde, der styres af et styreorgan (12), som omfatter tilgangs-10 og afgangsventiler (V 1 og V 2) for reservoiret, hvorhos kompressoranordningen (1) er forsynet med en første tilgangskanal (7), der til stadighed står i forbindelse med afgangen fra fordamperen (6), og en yderligere tilgangskanal (9), som over en ventil (V 4) forbinder kompressoranordningen (1) 15 med det øverste af reservoiret (3), og med organer til intermitterende afbrydelse af reservoirets (3) forbindelse med kondensatoren (2) og fordamperen (6) og forbindelse af det øverste af reservoiret (3) med nævnte yderligere tilgangskanal (9) til kompressoranordningen (1) ved hjælp af nævnte venti-20 ler (V 1, V 2 og V 4), i hvilket tidsinterval kølekredsløbet opretholdes over en yderligere reservoirtank (4), som indeholder en styret mængde flydende kølemiddel, der forsyner fordamperen (6) under påvirkning af det kondensatortryk, som leveres til det yderligere reservoir (4) via en yderligere til-25 førselsforgrening (10).

2. Køleanlæg ifølge krav 1, kendetegnet ved, at det yderligere reservoir (4) forsynes med flydende kølemiddel fra nævnte første reservoir (3), når dettes tilgangs- og afgangsventiler (V 1 og V 2) er åbne. 30

3. Køleanlæg ifølge krav 1, kendetegnet ved, at den yderligere reservoirtank (4) er af samme art som den første reservoirtank (3) og er parallelforbundet med denne, hvorhos disse reservoirtanke (3 og 4) er forbundet med kondensatoren (2), fordamperen (6) og kompressorens nævnte 35 anden tilgangskanal (8) ved hjælp af ventilorganer (V 11, V 21f V 42 og V 12, V 22, V 41), som skiftevis forbinder en