NO130655B - - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører et anlegg med en varmeutviklende del, fortrinnsvis en kompressor i et kjøleanlegg, av den i innledningen til krav 1 angitte type.

Særlig i større kjøleanlegg forekommer det ofte en så betyde-lig varmeutvikling i kjølekompressoren at det er behov for en direkte kjøling av kompressoren ved hjelp av et kjølemedium, som f. eks. kan utgjøres av det kuldemedium som i forvéien finnes i anlegget. Ved va-rierende belastning av kompressoren vil kjølebehovet variere tilsvarende, og det er forsåvidt intet prinsipielt problem i ved hjelp av termostatiske føleorgan og reguleringsorgan å styre en tilpumping av kjølemedium på en slik .måte at kjølingen .følger variasjonene i varme-utviklingen for oppnåelse av en behovsstyrt kjøling. Imidlertid er det i praksis forskjellige ulemper herved, idet alminnelige mekaniske pumper selv utvikler varme og forbruker ekstra energi, likesom føle-

og reguleringsorganene kan være temmelig kostbare og undertiden ikke fullt driftssikre.

Oppfinnelsen har til formål å angi et anlegg av den omhandle-de type, ved hvilket frempumpingen av kjølemedium til kjøling av den varmeutviklende del kan foregå på ytterst enkel måte og uten vesentlig ekstra kraftforbruk.

Dette oppnås ifølge oppfinnelsen ved at anlegget er innrettet på den måte som er angitt i den kjennetegnende del av krav 1. Det skal forstås at det herved er varmen fra den varmeutviklende del som direkte utnyttes til å frembringe den for frempumping av kjølemedium nødvendige kraft, dvs. man utnytter endel av varmeoverskuddet til oppvarming av pumpebeholderen, slik at det allerede herved bortledes en viss varmemengde fra varmegiveren, og således at man ikke nødvendigvis skal tilføre ekstra energi for å oppnå den ønskede frempumping av kjø-lemedium. I forhold til konvensjonelle anlegg oppnås en merkbar for-bedret driftsøkonomi samtidig med en forenklet mekanisk oppbygging, idet den termiske fortrengningspumpe i seg selv ikke behøver å ha be-vegelige deler i det hele tatt. En ytterligere og betydningsfull fordel ved anlegget ifølge oppfinnelsen er at kjølepumpen automatisk inn- . retter sin ytelse etter det direkte konstaterte kjølebehov, nemlig som uttrykt ved den aktuelle varmepåvirkning på pumpebeholderen, slik at ytelsen kan reguleres på ønsket måte uten noen form for spesielle føleorgan og reguleringsorgan.

Det skal bemerkes at det fra U.S. patent nr. 2.892.416 er kjent å pumpe en væske ved utpressing av væsken fra en forøvrig lukket beholder som oppvarmes for økning av damptrykket over væsken, dvs. dette termiske pumpeprinsipp er i seg selv kjent. Det for oppfinnelsen kjennetegnende består i at man utnytter dette prinsipp i en sammen-heng hvor oppvarmingen av pumpebeholderen i det minste delvis utvirkes av en varmeutviklende del som er innrettet til å kjøles ved hjelp av den væske som pumpen arbeider med, idet man nettopp herved oppnår de omtalte betydelige fordeler.

Ifølge oppfinnelsen er det særlig fordelaktig å benytte et pumpemedium i form av et kjølemiddel, hvis kokepunkt ligger vesentlig under 100°C. Damptrykkutviklingen i pumpebeholderen vil foregå sterkest når pumpevæsken koker, og ved bruk av spesielle kjølevæsker, såsom freon, kan pumpen benyttes ved en driftstemperatur på f. eks. 30 - 40°C. Det er i den forbindelse' selvsagt en fordel at man samtidig kan utnytte kjølemidlet til selve kjølingen, og innretningen blir særlig enkel når den benyttes i forbindelse med et kjøleanlegg hvor man i henhold til krav 3 direkte kan benytte det kjølemiddel som i for-veien benyttes i anlegget som kombinert pumpe- og kjølemedium, dvs. man kan unngå et særlig reservoar til formålet.

Oppfinnelsen forklares i det følgende nærmere i forbindelse med tegningen, på hvilken

fig. 1 er et skjematisk diagram av et kjøleanlegg ifølge en utførelsesform for et anlegg ifølge oppfinnelsen,

fig. 2 er et perspektivisk riss av kjøleanleggets kompressor, og

fig. 3 er et plant enderiss, delvis i snitt, av kompressoren.

På fig. 1 er en kjølekompressor betegnet med 2, hvilken kompressor gjennom et trykkrør 4 sender komprimert kuldemediumgass til en kondensator'6, idet gassen herved ledes gjénnom en oljeutskiller 8. Fra kondensatoren 6, hvori gassen dråpedannes, føres kuldemediet gjennom en ledning 10 forbi en termostatisk ekspansjonsventil 12 til en fordamper 14, hvorfra en ledning 16 fører tilbake til sugesiden av kompressoren 2. På ledningen 16 er på konvensjonell måte anbragt en føler 18 som styrer ventilen 12.

På oljeutskilleren 8 (eller som nedenfor nevnt direkte på kompressoren 2) er det anbragt en beholder 20, som gjennom en kontraventil 22 i en ledning 24 er forbundet med ledningen 10 mellom kondensatoren 6 og ekspansjonsventilen 12, og som er forbundet til sugeled-ningen 16 ved hjelp av en ledning 26, hvori det er anbragt en magnetventil 28 og en trykkreguleringsventil 30. Nedentil er beholderen 20 gjennom en ledning 32 forbundet til en varmeveksler 34 i direkte forbindelse med kompressoren 2, idet avgangen fra denne varmeveksler er forbundet til kompressorens trykkside gjennom en ledning 36. I ledningen 32 er det innskutt en strupeventil 38 og en kontraventil 40.

'I forbindelse med beholderen 20 er det anbragt en væskenivåføler 42 representert ved en svømmer som styrer en elektrisk bryter 44 slik at denne ved relativt lav væskestand i beholderen 20 utvirker en åpning av magnetventilen 30 i ledningen 26 og ved relativt høy væskestand be-virker en lukking av denne ventil.

Anlegget virker på følgende måte:

Når beholderen 20 er tom, sørger svømmeren 42 for å åpne ventilen 28, hvorved beholderen forbindes med kompressorens sugeside gjennom ledningen 26. Herved vil det fra trykkledningen 10 sendes kjøle-væske gjennom kontraventilen 22 inn i beholderen til svømmeren ved en øvre væskestand sørger for å lukke ventilen 28. Deretter vil det foregå en ytterligere, liten innstrømning til rommet over væsken er innsnevret så meget at det tilsvarende stigende trykk deri motsvarer innfyllingstrykket i ledningen 10.

Ved den følgende oppvarming av væsken i beholderen 20 som mot-tar varme fra oljeutskilleren, som selv oppvarmes av trykkgassen fra kompressoren, vil damptrykket over væsken økes, slik at væsken vil presses ut gjennom ledningen 32 til kjøleseksjonen 34. Varmetilførse-len til beholderen 20 vil svinge med kompressorens driftstemperatur, slik at beholdervæsken bringes til å koke i mer eller mindre kraftig grad alt etter hvor varm kompressoren er. Damputviklingen og dermed utpressingen av væske til kjøleseksjonen 34 vil variere tilsvarende, dvs. nettopp i overensstemmelse med behovet for kjøling. Det skal kun et temmelig lite overtrykk til for å presse ut væsken, og hverken tem-peraturen eller trykket i beholderen vil derfor stige særlig meget under driften, når væsken først har inntatt koketemperatur.

Når væskestanden er sunket til et nedre nivå, sørger svømme-ren 42 for å åpne ventilen 28, hvorved ny væske vil innfylles i beholderen som beskrevet ovenfor, og den beskrevne arbeidssyklus vil deretter automatisk gjentas.

Under innfylling av væske i beholderen 20 er trykkledningen 10 forbundet direkte til kompressorens sugeledning 16 gjennom lednin-gene 24 og 26, men trykkreguleringsventilen 30 er innstilt på et trykk som bare er noe lavere enn kondenseringstrykket, slik at trykksenknin-gen i trykkledningen ikke blir større enn høyst nødvendig, dvs. i praksis uten særlig betydning.-

Kjøleseksjonen 34 i kompressoren kan som antydet være en egentlig varmeveksler, men kjølingen kan også bevirkes ved direkte injeksjon av kjølemdiet i et med trykksiden forbundet kjølekammer.

Pumpebeholderen 20 kan anbringes i forbindelse med anhver del av kompressorsystemet eller kjøleanlegget, hvis temperatur under driften er høyere enn kondenseringstemperaturen og forøvrig svinger med kompressorens varmeutvikling. På fig. 2 og 3 er det vist en fore-trukket anbringelse på en stempelkompressor 50 med fra et krumtapphus 52 utragende sylindre 54. I krumtapphusets vegg er det på vanlig måte utformet en adgangsåpning som er lukket med et deksel 56, idet tilsvarende deksler 58 kan være anbragt over åpninger i et kompressorhus for å gi adgang til sylindrene. Por ved en slik standardkompressor lett å kunne montere pumpebeholderen på en utenfra ikke synlig måte, kan man ifølge oppfinnelsen anbringe beholderen som en kasse 60, som rager .inn i krumtapphuset inn under dekselet 56, idet eventuelt dekselet selv kan utgjøre kassens forside. Denne montering er enkel å ut-føre, og den vil ikke være til hinder for oppnåelse av adgang til krumtapphuset, da den isåfall lett kan tas ut.

Istedet for kontraventilen 22 i ledningen 24 kan om ønsket anvendes en av svømmerkontakten 44 styrt magnetventil. Istedet for magnetventilen 28 kan det benyttes en i forbindelse med beholderen 20 anbragt nåleventil eller tilsvarende ventil som styres direkte av svømmeren 20. Som nevnt kan man forøvrig istedet for denne svømmer benytte enhver egnet nivåføleinnretning.

Som beskrevet kan man i tilfelle av et kjøleanlegg benytte anleggets kuldemedium som kjølemiddel for den varmeutviklende del, • men det er intet' iveien for at kjølemediet kan være inneholdt i et separat system med et reservoar, hvortil midlet føres fra kjøleseksjo-nen, og hvorfra det tilføres beholderen 20 styrt av nivåføleren. Dette reservoar kan anbringes over pumpebeholderen, slik at innfyllingen i beholderen 20 kan skje ved tyngdekraftens hjelp når en ventil i inn-fyllingsledningen åpnes. Når samtidig beholderens damprom forbindes til reservoarets damprom under fyllingen, kan man arbeide med et lukket system.

Ved den beskrevne anordning vil pumpen 20 kunne fortsette sin virksomhet i noen tid etter at kompressoren er stanset, og særlig

ved direkte injeksjon av kjølemidlet i kompressoren, kan det herved på uheldig måte skje en oppsamling av kjølemiddel i denne. Por å imøtegå dette bør det være anordnet organ til å stoppe pumpingen, når kompressoren stanser, f. eks. en med kompressoren sammenkoblet magnetventil i tilgangsledningen 24 til pumpebeholderen 20.

Det er et viktig trekk ved oppfinnelsen at man ved anvendel-se av den termiske pumpe oppnår en automatisk styring av pumpeytelsen når pumpen oppvarmes fra den del som skal kjøles, og det ville forsåvidt være mindre betydningsfullt om man skulle benytte en liten ekstern \ kraft,.f. eks. til å fremkalle en direkte innpumping av kjølemiddel i beholderen 20 mot et.uavlastet trykk deri, slik at innfyllingen derved ikke nødvendigvis skal foregå intermitterende. Herved vil mian kunne benytte en pumpe som mer direkte vil kunne pumpe væsken frem til kjø-leseksjonen, men ved å utelate beholderen 20 må man herved gi avkall på den automatiske regulering.

Som det er nærmere omtalt i U.S. patent nr. 2.892.416, behø-

ver drivmidlet ved den termiske pumping ikke nødvendigvis være identisk med selve pumpemediet, og det skal forstås at man således heller ikke ved oppfinnelsen er bundet til å la drivmidlet, pumpemedium og eventu-

elt ytterligere kuldemedium være identiske. Således kan man ved bruk av det ovenfor nevnte spesielle reservoar f. eks. la. p.umpevæsken tryk-

ke gjennom en hydraulisk motor istedet for gjennom kjøleseksjonen 34

og la denne motor drive en pumpe for kjølemedium til kjøleseksjonen, hvorved kretsløpene kan være adskilt og inneholde væsker med optimale egenskaper for de to formål. Som nevnt vil dog et egentlig kjølemid-

del være ideelt også som pumpemedium, fordi det kan benyttes ved temmelig lave temperaturer og likevel, på tross av at det er oppvarmet til kokepunktet, kan virke som effektivt kjølemiddel. Forøvrig vil natur-ligvis det varme pumpemedium kunne avkjøles f. eks. gjennom en lang ledning 32 før det når frem til kjøleseksjonen.

Oppfinnelsen er ikke begrenset til kjøling av kompressorer,

idet mange andre varmeutviklende deler, f. eks. motorsylindre, vil kunne kjøles på behovsstyrt måte ved hjelp av oppfinnelsen. Pumpebeholderen 20 kan anbringes på ethvert egnet sted i et anlegg, dvs.

direkte eller indirekte i varmeledende forbindelse med den del som skal kjøles.

Claims (4)

1. Anlegg med en varmeutviklende del (2), fortrinnsvis en kompressor i et kjøleanlegg, som er innrettet til å kunne kjøles med et kjølemedium som ved hjelp av en pumpe ledes til en kjøleseksjon (34) i forbindelse med den varmeutviklende del, idet det er anordnet organ til regulering av tilstrømningen av kjølemedium i avhengighet av den varmeutviklende dels behov for kjøling, karakterisert ved at nevnte pumpe utgjøres av en termisk fortrengningspumpe av den type som har en lukket, med pumpevæske delvis fylt beholder (20), som nedentil er tilsluttet et pumpevæskereservoar (10) for fortrinns-

vis intermitterende innfylling av pumpevæske i beholderen, hvilken beholder er i varmeledende forbindelse med en varmekilde, som ved oppvarming av pumpevæsken i beholderen kan øke damptrykket over pumpevæsken tilstrekkelig til at pumpevæsken derved kan presses ut fra beholderen for tilveiebringelse av en frempumping av kjølemediet til kjøleseksjonen (34), idet pumpevæsken fortrinnsvis på kjent måte er identisk med kjølemediet og at pumpebeholderen (20) er anbragt i varmeledende forbindelse med den varmeutviklende del, slik at nevnte varmekilde ihvert fall delvis utgjøres av den varmeutviklende del.

2. Anlegg ifølge krav 1,karakterisert ved at pumpevæsken er et flytende kjølemiddel av den type hvis kokepunkt ligger vesentlig under 100°C.

3. Anlegg ifølge krav 2, hvor den varmeutviklende del er en kompressor i et kjøleanlegg, og hvor kjølemediet utgjøres av kulemedi-et i kjøleanlegget, karakterisert ved at pumpebeholderen (20) er varmeledende forbundet med en del av kompressorsystemet, hvis temperatur er lik eller større enn kjøleanleggets kondenserings-temperatur og forøvrig svinger med kompressorens driftsforhold, og at beholderen gjennom ventiler (22 og 26) nedentil er tilsluttet kompressorens væskeside og oventil dens sugeside.

4. Anlegg ifølge krav 3, hvor kompressoren er en stempelkompressor med et krumtapphus (52) og derfra utragende sylindre (54), samt med et avtagbart deksel (56) over en tilgangsåpning til krumtapphuset, karakterisert ved at pumpebeholderen (60) er montert ragende inn i krumtapphuset ved baksiden av nevnte deksel (56).