DK177097B1 - Ventil til kølekompressor samt anvendelse - Google Patents

Abstract

Opfindelsen omfatter en ventil (5,8,10,13,16,17) til en stempelbaseret køle/fryse kompressor. Ventilen (5,8,10,13,16,17) monteres i kølekompressorens sugeport (3) og forsynes med kølemiddel såsom Flasch gas fra mellemkøler-underkøler eller lignende. Med ventilen (5,8,10,13,16,17) monteret i en kølekompressor forøges den slaglængdeperiode hvor kølemidlet drives rundt i køleanlægget af den stempelbaserede kompressor. Med ventilen (5,8,10,13,16,17) forøges virkningsgraden af kompressoren med op til 15%. Det er en del af opfindelsen at ventilen anvendes til C02 baserede kølemidler.

Description

DK 177097 B1

Ventil til kølekompressor samt anvendelse.

Opfindelsen angår en ventil monteret i en stempel baseret kølekompressor, hvor stemplet bevæges i en cylinder med et topstykke, som indsuger et 5 kølemiddel via en sugeport, der adskilles fra cylinderen af en sugeventil, og efter komprimering presser kølemidlet ud via en trykport, hvor ventilen omfatter et delvist cylindrisk glidelegeme, der glider i en foring, som er placeret mellem topstykket og en ventiltop 10 Desuden angår opfindelsen anvendelse af ventil.

I køle/frost anlæg med stempel baserede kølekompressorer der driver et kølemiddel i et lukket kredsløb med en fordamper og en kondensator anvendes i stadigt stigende omfang C02 baserede kølemidler såsom 15 R744.

Et andet af disse ofte anvendte typer kølemidler er benævnt R 404 A, der er brugt som eksempel i dette patentskrift, giver følgende karakteristika for køleanlægget: 20

Trykket Po i fordamperen er ved - 35° C: 0,6 bar.

Trykket Pc i kondensatoren er ved + 40°C: 17 bar.

Med den kendte teknik giver ovenstående karakteristika følgende 25 funktionalitet i en stempel baseret kølekompressoren forsynet med en trykstyret sugeventil i sugeporten, hvor kølemiddel tilføres kompressoren og en ligeledes trykstyret trykventil i en trykport, hvor kølemidlet presses ud af kølekompressoren.

30 Når stemplet i kølekompressoren bevæger sig nedad og trykket over stemplet bliver lavere end Po, som i eksemplet er 0,6 bar, åbner DK 177097 B1 2 sugeventilen og gassen fra fordamperen strømmer gennem sugeporten ind i cylinderen over stemplet.

På det tidspunkt hvor stemplet når bunden og efterfølgende begynder at 5 bevæge sig op er trykket i cylinderen lig med Po trykket på 0,6 bar.

I det stemplet bevæger sig op stiger trykket over stemplet og sugeventilen lukker.

10 Da trykventilen ikke vil åbne før trykket er lig med eller større end Pc trykket på 17 bar, skal stemplet næsten bevæge sig helt til top, før dette sker.

Størstedelen af slaglængden anvendes således til at udligne trykket mellem Po og Pc, hvor kompressoren i disse faser hverken suger eller udpresser 15 kølemiddel.

JP1262388 A beskriver den kendte teknik i form af en ventil til en stempel baseret kølekompressor, hvor stemplet bevæges i en cylinder med et topstykke, som indsuger et kølemiddel via en sugeport, der adskilles fra 20 cylinderen af en sugeventil, og efter komprimering presser kølemidlet ud via en trykport kendetegnet ved et ventilen omfatter et delvist cylindrisk glidelegeme, der glider i en foring, som er placeret mellem topstykket og en ventiltop, hvor glidelegemet presses ned mod et hul i topstykket, og hvor foringen penetreres af et indløbsrør placeret nær topstykket samt et 25 udløbsrør placeret nær ventiltoppen.

Det er en effektivitetsmæssig ulempe ved den kendte teknik, at så stor en del af slaglængden anvendes til trykudligning frem for drivning af kølemidlet i et køle/fryse anlæg.

Det er derfor et formål med opfindelsen, at forbedre den kendte teknik der 30 3 DK 177097 B1 omfatter stempelbaserede kølekompressorer.

Opfindelsens formål tilgodeses ved en ventil til en stempel baseret kølekompressor af den i indledningen til krav 1 angivne type, som er 5 karakteristisk ved at der mellem ventiltoppen og glidelegemet er monteret en fjeder, som presser glidelegemet ned mod et hul i topstykket, og hvor der i glidelegemet er placeret en indvendig ventil, og hvor foringen penetreres af et indløbsrør placeret nær topstykket samt et udløbsrør placeret nær ventiltoppen.

10 På denne måde bliver det således muligt at drive kølemidlet i kølesystemet 1 en udvidet del af stemplets slaglængde, hvorved effektiviteten af køleanlægget forøges.

15 Øvrige hensigtsmæssige udførelsesformer for ventilen er angivet i kravene 2 til 5.

Som nævnt angår opfindelsen også anvendelsen af ventilen i stempelbaserede kølekompressorer.

20

Herved bliver det muligt, at forbedre effektiviteten af køleanlæg med op til 15 %.

Yderligere hensigtsmæssige udførelsesformer af anvendelsen fremgår af 25 krav 7.

Opfindelsen skal herefter nærmere forklares under henvisning til tegningerne på hvilke: 30 Fig. 1 viser et snit af en principtegning af toppen af en stempelbaseret kølekompressor, med en indbygget ventil i henhold til opfindelsen, hvor 4 DK 177097 B1 sugeventilen er åben.

Fig. 2 viser et snit af en principtegning af toppen af en stempelbaseret kølekompressor, med en indbygget ventil i henhold til opfindelsen, hvor 5 både sugeventilen og trykventilen er lukkede og hvor den indbyggede ventil er på vej op.

Fig. 3 viser et snit af en principtegning af toppen af en stempelbaseret kølekompressor, med en indbygget ventil i henhold til opfindelsen, hvor 10 både sugeventilen og trykventilen er lukkede og hvor den indbyggede ventil er på vej op, og hvor den indre ventil er åbnet.

Fig. 4 viser et snit af en principtegning af toppen af en stempelbaseret kølekompressor, med en indbygget ventil i henhold til opfindelsen, hvor 15 trykventilen er åben.

På fig. 1 er vist et snitbillede af toppen af en kølekompressor med et stempel 1 som er på vej ned som angivet ved pilen 19.

20 Stemplet 1 glider i en cylinder med en væg 20, hvor det over stemplet er et volumen 4.

Kompressoren er forsynet med en sugeport 3, hvorfra kølemiddel fra køle/fryse anlægget suges ind i kompressoren.

25

Sugeporten 3 er normalt forbundet til udgangen af køle/fryse anlæggets fordamper.

Ved anvendelse af kølemidlet benævnt R 404 A, vil trykket Po i 30 fordamperen ved - 35° C være 0,6 bar, hvilket således også vil være trykket i sugeporten 3.

DK 177097 B1 5

Mellem sugeporten 3 og stemplet 1 er der monteret en trykstyret sugeventil 2, som altså kun vil åbne, når trykket i volumen 4 over stemplet 1 er lavere end Po.

5

Kompressoren er desuden forsynet med en trykport 12, hvorfra kølemiddel fra køle/fryse anlægget presses ud fra kompressoren.

Trykporten 12 er normalt forbundet til indgangen af køle/fryse anlæggets 10 kondensator eller gaskøler.

Ved anvendelse af kølemidlet benævnt R 404 A, vil trykket Pc i kondensatoren ved + 40°C være 17 bar, hvilket således også vil være trykket i trykporten 12.

15

Mellem trykporten 12 og stemplet 1 er der monteret en trykstyret trykventil 11, som altså kun vil åbne, når trykket i volumen 4 over stemplet 1 er større end Pc.

20 I fig. 1 ses endvidere at der i sugeporten 3 er monteret en ventil (5,8,10,13,16,17).

Ventilen (5,8,10,13,16,17) omfatter et delvist cylindrisk glidelegeme 17, der glider i en foring 16, som er placeret mellem topstykket 21 og en ventiltop 25 22, hvor der mellem ventiltoppen 22 og glidelegemet 17 er monteret en fjeder 10, som presser glidelegemet 17 ned mod et hul 18 i topstykket 21, og hvor der i glidelegemet 17 er placeret en indvendig ventil 8, og hvor foringen 16 penetreres af et indløbsrør 13 placeret nær topstykket 21 samt et udløbsrør 5 placeret nær ventiltoppen 22.

30 6 DK 177097 B1 I en foretrukket udførelsesform er glidelegemet 17 i retning mod topstykket 21 udformet konisk og formkomplementær til et konisk udformet hul 18 i topstykket 21, som glidelegemet 17 interagerer med.

5 Fra fig. 1 ses endvidere at den indre ventil 8, som er placeret i glidelegemet 17, er længere end glidelegemet 17 i glidelegemets 17 bevægelsesretning.

Desuden ses, at indløbsrøret 13 er forsynet med en kontraventil 7, med en flowretning angivet ved pilen 14.

10

Det fremgår endvidere af fig. 1 at udløbsrøret 5 har udløb i topstykket 21 styret af kompressorens sugeventil 2.

I en foretrukket udførelsesform er indløbsrøret 13 forbundet til eksempelvis 15 en væskeunderkøler eller en trykfaldsventil placeret mellem kondensator eller gaskøler og fordamperen.

Herved kan kølemiddel ved et tryk Pe tilføres ventilen (5,8,10,13,16,17).

20 Med en sådan systemopkobling fås følgende funktionalitet af køleanlægget ved den indbyggede ventil (5,8,10,13,16,17) forklaret udfra tegningerne 1 til 4.

I fig. 1 er stempelet 1 på vej ned og sugeventilen 2 åbner.

25 Kølemiddels dampene strømmer gennem indsugningsporten 3, ind i cylinderens volumen 4 ved fordampnings trykket Po.

Når sugeventilen 2 åbner, åbnes der samtidig for udligningsrøret 5 til 30 toppen af ventilen (5,8,10,13,16,17).

DK 177097 B1 7

Stemplet 1 fortsætter nedad indtil det når punktet i bunden, hvor det vender.

I fig. 2 bevæger stemplet 1 sig opad, sugeventilen 2 er lukket, og 5 udligningsrøret 5 er afspærret.

Trykket i cylinderens volumen 4 stiger, og ventilen (5,8,10,13,16,17) bevæger sig op.

10 Herved åbnes for indløbsrøret 13 til ventilen (5,8,10,13,16,17) og gas fra mellemkøler-underkøler-Flasch gas eller lignende strømmer ind i volumen 4 gennem kontraventilen 7, ved trykket Pe.

15 I fig. 3 bevæger stemplet 1 sig opad og trykket i volumen 4 stiger til et tryk der er højre end trykket Pe og kontraventilen 7 lukker.

Ventilen (5,8,10,13,16,17) bevæger sig yderligere op p.g.a trykstigning i volumen 4, og toppen af den indvendige ventil 8 rammer ventilhuset 22 og 20 åbner.

Den indvendige ventils 8 åbning kan i en foretrukket udførelsesform justeres med en påmonteret udvendig juster skrue.

25 Trykket i volumen 4 over stemplet 1 og toppen af ventilen (5,8,10,13,16,17) udlignes gennem passagen gennem den nu åbne indvendige ventil ( 8 ).

Ventilen (5,8,10,13,16,17) lukker ved hjælp af det udlignede tryk og topfjederen 10.

30 DK 177097 B1 8 I fig. 4 bevæger stemplet sig op og trykket i volumen 4 stiger til kondenseringstrykket Pc.

Trykventilen 11 åbner og gassen forlader cylinderen gennem trykventilen 5 11 og trykporten 12.

Stemplet 1 når toppunktet, hvor det vender, og processen gentager sig.

Med opfindelse forøges den del af stempelslaglængden, hvor kølemiddel 10 drives af stempelkompressoren, med det overraskende resultat, at virkningsgraden og dermed energieffektiviteten af kølekompressoren forbedres med op til 15 %.

15 20 25 30

Claims (7)

9 DK 177097 B1

1. Ventil (5,8,10,13,16,17) monteret i en stempel (1) baseret 5 kølekompressor, hvor stemplet bevæges i en cylinder (20) med et topstykke (21), som indsuger et kølemiddel via en sugeport (3), der adskilles fra cylinderen (20) af en sugeventil (2), og efter komprimering presser kølemidlet ud via en trykport (12), hvor ventilen (5,8,10,13,16,17) omfatter et delvist cylindrisk glidelegeme 10 (17), der glider i en foring (16), som er placeret mellem topstykket (21) og en ventiltop (22) kendetegnet ved at der mellem ventiltoppen (22) og glidelegemet (17) er monteret en fjeder (10) som presser glidelegemet (17) ned mod et hul (18) i topstykket (21), og hvor der i glidelegemet (17) er placeret en indvendig ventil (8), 15 og hvor foringen (16) penetreres af et indløbsrør (13) placeret nær topstykket (21) samt et udløbsrør (5) placeret nær ventiltoppen (22).

2. Ventil (5,8,10,13,16,17) ifølge krav 1 kendetegnet ved at glidelegemet (17) i retning mod topstykket (21) er udformet konisk 20 som er formkomplementær til et konisk udformet hul (18) i topstykket (21) som glidelegemet (17) interagerer med.

3. Ventil (5,8,10,13,16,17) ifølge krav 1 eller 2 kendetegnet ved at den indre ventil (8) som er placeret i glidelegemet (17) er længere 25 end glidelegemet (17) i glidelegemets (17) bevægelsesretning.

4. Ventil (5,8,10,13,16,17) ifølge et eller flere af kravene 1 til 3 kendetegnet ved at indløbsrøret (13) er forsynet med en kontraventil (7). 30

5. Ventil (5,8,10,13,16,17) ifølge et eller flere af kravene 1 til 4 10 DK 177097 B1 kendetegnet ved at udløbsrøret (5) har udløb i topstykket (21) styret af kompressorens sugeventil (2).

6. Anvendelse af ventil (5,8,10,13,16,17) ifølge et eller flere af kravene 5. til 5 i stempelbaserede kølekompressorer.

7. Anvendelse ifølge krav 6 til C02 baserede kølemidler. 10 15