PL240877B1 - Układ chłodniczy ze szczelinowym separatorem czynnika chłodniczego i zespół chłodzenia falownika sprężarki w układzie chłodniczym ze szczelinowym separatorem czynnika chłodzącego - Google Patents

Abstract

Szczelinowy separator czynnika chłodniczego jako zabezpieczenie przed dostaniem się ciekłego czynnika chłodniczego do sprężarki i ograniczający jego rozprężanie, zamontowany jest w instalacji dolotowej za parownikiem, a przed sprężarką. Separator zbudowany jest z rozdzielacza dolotowego i kolektora wylotowego, połączonych przez rury (1) wewnątrz gładkie lub karbowane wzdłużnie lub skośnie w układzie Tichelmanna, a w każdej z rur zamontowany jest deflektor (2) o kształcie odcinka pręta o przekroju kołowym, tworząc szczelinę pierścieniową (3).

Description

PL 240 877 B1

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest układ chłodniczy ze szczelinowym separatorem czynnika chłodniczego zastępujący w układach chłodniczych tradycyjny separator cieczy w formie zbiornika, jako zabezpieczenie przed dostaniem się ciekłego czynnika chłodniczego do sprężarki i ograniczający jego rozprężanie i możliwość wykorzystania go do chłodzenia falownika. Przedmiotem wynalazku jest też zespół chłodzenia falownika sprężarki w układzie chłodniczym ze szczelinowym separatorem czynnika chłodzącego.

Problemem tradycyjnych zbiorników separatora cieczy jest nadmierne rozprężanie czynnika chłodniczego co powoduje zmniejszenie wydajności i w następstwie brak chłodzenia silnika sprężarki, której praca jest uzależniona od gęstości i ilości przepływającego czynnika. Separatory jako zbiorniki wymuszają specjalną konstrukcję dla odprowadzenia oleju który krąży w układzie wraz z czynnikiem chłodniczym.

Znany jest z opisu patentowego JP5712775 akumulator, który umieszczony jest pomiędzy parownikiem a sprężarką. W cyklu chłodzenia z kompresją pary (typ pompy ciepła) akumulator jest umieszczony w ścieżce przepływu czynnika chłodniczego między parownikiem a sprężarką. Akumulator zasadniczo ma funkcję dostarczania gazowego czynnika chłodniczego do sprężarki, aby zapobiec sprężaniu cieczy przez sprężarkę, oraz funkcję powrotu oleju krążącego przez cykl chłodniczy wraz z czynnikiem chłodniczym do sprężarki.

Znane jest z opisu wynalazku JP2010096483 gazowo - cieczowe urządzenie separatora, które służy do oddzielania gazu od cieczy, z wykorzystaniem efektu napięcia powierzchniowego w części o nagłej rozszerzalności w wąskiej przestrzeni. Separator składa się z cylindrycznego korpusu, górnej i dolnej pokrywy, rury wlotowej i wylotowej. Rura wlotowa dwufazowa i rura wylotowa fazy gazowej znajdują się pośrodku górnej i dolnej pokrywy, rura wylotowa fazy ciekłej znajduje się blisko rury wylotowej fazy gazowej. Sekcja cylindryczna jest zaopatrzona w dwufazową rurę wlotową przepływu i rurkę wylotową fazy gazowej umieszczoną w środkowych sekcjach górnych i dolnych korpusów pokrywy oraz rurkę wylotową fazy ciekłej umieszczoną w pobliżu rury wylotowej fazy gazowej oraz trzy wloty i rury wylotowe, umieszczone w tej samej płaszczyźnie.

Rozwój techniki narzuca wprowadzanie, wysoce efektywnych organicznych płynów chłodniczych węglowodorów nasyconych HC, które są podatne na nadmierne rozprężenie, na przykład etylenu R 1150 masa molowa 28 g/mol, propylenu R1270 masa molowa 42 g/mol, propanu R 290 k 41 g/mol, jak również nie będących węglowodorami, takich gazów jak dwutlenek węgla R 744 masa molowa 44 g/mol. Czynnik chłodniczy nie rozprężony wykazuje około 6-krotnie większy współczynnik odbioru energii w porównaniu do czynnika w maksymalnym rozprężeniu. Również konieczność chłodzenia silnika sprężarki wymaga odpowiednich parametrów przepływającego czynnika chłodniczego. Dlatego też ograniczenie rozprężenia czynników z grupy HC i CO 2 przy jednoczesnym maksymalnym przegrzaniu jest istotnym elementem dla zwiększenia wydajności układu chłodniczego.

Z techniki cieplnej znane są zbiorniki - separatory cieczy dla czynników grupy hydrofluorowęglowodory HFC zabudowane na linii ssącej sprężarki zabezpieczające ją przed zassaniem kropel czynnika chłodniczego. Oddzielają czynnik odparowany gazowy od kropel zassanych z układu chłodniczego. Temperatura zewnętrzna ogrzewająca zbiornik o znacznej powierzchni zewnętrznej, działając jako wymiennik, jak również dodatkowe wewnętrzne grzałki powodują odparowanie ciekłego czynnika z zbiornika separatora. Jego konstrukcja jako zbiornik i jego znaczna objętość powoduje rozprężenie czynnika i niekorzystnie zwiększa jego objętość. Dla tradycyjnych separatorów dla czynników chłodniczych hydrofluorowęglowodory HFC o masie molowej prawie dwukrotnie większej od czynników HC np. R 407 C masa molowa 86 g/mol, problem rozprężania czynnika jest dwukrotnie mniejszy. Gęstość rozprężonego czynnika HFC w tradycyjnym zbiorniku separatora wystarcza dla chłodzenia silnika elektrycznego sprężarki. Olej spływa z zbiornika separatora przy zastosowaniu tradycyjnych HFC dla których są przeznaczone. Dla nowych czynników węglowodorów nasyconych HC jest zupełnie nowym problemem gdyż olej jest cięższy niż czynniki HC, odwrotnie jak czynniki hydrofluorowęglowodory HFC co wynika ich z masy molowej.

Istotą wynalazku jest układ chłodniczy ze szczelinowym separatorem czynnika chłodniczego i zespół chłodzenia falownika sprężarki w układzie chłodniczym. Szczelinowy separator czynnika chłodniczego zamontowany jest na linii ssącej za parownikiem, a przed sprężarką i zbudowany jest z rozdzielacza dolotowego i kolektora wylotowego, połączonych przez rury w układzie Tichelmanna. Rury te są wewnątrz gładkie lub wewnątrz karbowane wzdłużnie lub skośnie, a w rurach zamontowany jest

PL 240 877 B1 deflektor o kształcie odcinka pręta o przekroju kołowym, tworząc szczelinę pierścieniową. Korzystnym jest gdy rozdzielacz dolotowy i kolektor wylotowy połączone są rurą kapilarną, która umożliwia spływ oleju do sprężarki.

W odmianie szczelinowego separatora czynnika chłodniczego i zespołu chłodzenia falownika sprężarki w układzie chłodniczym i wykonania połączenia separatora szczelinowego z radiatorem falownika zasilającego sprężarkę jako odbiornika energii cieplnej wytwarzanej przez falownik, szczelinowy separator czynnika chłodniczego zamontowany jest na linii ssącej za parownikiem, a przed sprężarką i zbudowany jest z rozdzielacza dolotowego i kolektora wylotowego, połączonych przez rury w układzie Tichelmanna. Rury separatora połączone są z radiatorem falownika i rury te są wewnątrz gładkie lub wewnątrz karbowane wzdłużnie lub skośnie, a w rurach zamontowany jest deflektor o kształcie odcinka pręta o przekroju kołowym, tworząc szczelinę pierścieniową. Korzystnym jest gdy rozdzielacz dolotowy i kolektor wylotowy połączone są rurą kapilarną, która umożliwia spływ oleju do sprężarki.

Zastosowanie w układzie chłodniczym separatora szczelinowego za parownikiem a przed sprężarką na linii ssącej z deflektorami według wynalazku, eliminuje zbiornik separatora cieczy i nie pozwala na rozprężenie czynnika chłodniczego. Zabudowanie separatora szczelinowego niezależnie pionowo, poziomo czy skośnie przed sprężarką w układzie dolotowym zabezpiecza przed dostaniem się kropel czynnika do sprężarki.

Czynnik chłodniczy wychodzący z separatora szczelinowego jest w stanie skutecznie chłodzić silnik sprężarki. Układ z separatorem pozwala na niezakłócony przepływ oleju wraz z czynnikiem chłodniczym.

W przypadku wykonania połączenia separatora szczelinowego z radiatorem falownika zasilającego sprężarkę jako odbiornika energii cieplnej wytwarzanej przez falownik, uzyskujemy dodatkowo korzystny przegrzew czynnika chłodniczego. Budowa separatora uniemożliwia rozprężanie czynnika natomiast pozwala na efektywnie odebranie energii wytwarzanej przez falownik i skuteczne jego chłodzenie.

Przedmiot wynalazku przedstawiony jest w przykładach wykonania na załączonych rysunkach.

Fig. 1 - przedstawia przekrój poprzeczny szczelinowego przewodu rurowego z deflektorem.

Fig. 2 - przedstawia przykładowy rysunek separatora szczelinowego w przekroju poprzeczny i fig. 2a w przekroju wzdłużnym.

Fig. 3 - przedstawia przykładowy rysunek separatora szczelinowego z rurą kapilarną do odprowadzenia oleju w widoku z góry, z boku oraz w widoku aksonometrycznym.

Fig. 4 - przedstawia przykładowy rysunek separatora szczelinowego z płytą radiatora falownika w przekroju wzdłużnym i poprzecznym.

Fig. 5 - przedstawia przykładowy rysunek separatora szczelinowego w układzie pionowym.

Separator zbudowany jest z rozdzielacza dolotowego i kolektora wylotowego, na rysunku pokazanych strzałkami, połączonych przez rury 1 układzie Tichelmanna. Szczelinowy separator czynnika chłodniczego zamontowany jest na linii ssącej za parownikiem, a przed sprężarką i zbudowany jest z rozdzielacza dolotowego i kolektora wylotowego, rury separatora są wewnątrz gładkie lub karbowane, a w rurach zamontowany jest deflektor 2 o kształcie odcinka pręta o przekroju kołowym, tworząc szczelinę pierścieniową 3. Rury separatora szczelinowego czynnika chłodniczego w odmianie wynalazku połączone są z radiatorem falownika 5.

Średnica rozdzielacza dolotowego i kolektora wylotowego wymiennika odpowiada średnicy rur instalacji. Wewnątrz karbowanych wewnętrznie rur separatora zamontowane są deflektory 2 jako pręty tworząc szczeliny pierścieniowe 3 pomiędzy rurą a deflektorem. Wewnętrzne karby rury odsuwają deflektor od ścianek rury umożliwiając przepływ czynnika w całej objętości szczeliny pierścieniowej. Powierzchnia przekroju rury dolotowej powinna być porównywalna do sumy powierzchni wszystkich szczelin pierścieniowych separatora co uniemożliwia rozprężenie czynnika chłodniczego. Długość rur z szczelinami pierścieniowymi jest odpowiednia do gęstości czynnika chłodniczego i wydajności urządzenia. W tradycyjnym układzie chłodniczym w rurowym przewodzie ssącym czynnik płynie środkiem przekroju rury, co powoduje jego niejednorodny strumień. Zawiera on czynnik odparowany w formie gazowej jak i nieodparowany w formie cieczowej. W rurowym przewodzie ssącym z separatorem w trakcie przepływu czynnika chłodniczego i tarcia w szczelinach pierścieniowych separatora powstaje energia cieplna, która powoduje jego odparowanie. Dlatego szczelinowy separator nie można klasyfikować jako typowy wymiennik ciepła pomiędzy dwoma różnymi mediami. Niewielka odległość deflektora od karbowanej ścianki rury separatora wymusza również mieszanie i wzajemne ogrzewanie różnych frakcji czynnika gazowej cieplejszej i ciekłej zimniejszej. Separator przez swoją budowę i opory tarcia

Claims (3)

1. PL 240 877 B1 miesza skutecznie frakcje czynnika. Uzyskuje się strumień czynnika chłodniczego o jednolitej strukturze i jednakowej temperaturze w całej objętości. Krople czynnika które dostaną się do separatora, nie zagrażają sprężarce, szczególnie w trakcie procesu odladzania parownika gorącymi parami. Deflektor może mieć postać odcinka walca. Deflektor może być wykonany z metalu lub tworzywa sztucznego.

   W innym sposobie wykonania gdy rozdzielacz dolotowy lub kolektor wylotowy znajduje się w pozycji powodującej zaleganie oleju, zastosowana rura kapilarna 4 łącząca rozdzielacz i kolektor umożliwia spływ oleju do sprężarki.

   Zastrzeżenia patentowe

   1. Układ chłodniczy ze szczelinowym separatorem czynnika chłodniczego sprężarki w układzie chłodniczym, znamienny tym, że szczelinowy separator czynnika chłodniczego (1) zamontowany jest na linii ssącej za parownikiem, a przed sprężarką i zbudowany jest z rozdzielacza dolotowego i kolektora wylotowego, połączonych przez rury w układzie Tichelmanna, a rury separatora są wewnątrz gładkie lub wewnątrz karbowane wzdłużnie lub skośnie i w rurach zamontowany jest deflektor (2) o kształcie odcinka pręta o przekroju kołowym, tworząc szczelinę pierścieniową (3).
2. 2. Szczelinowy separator według zastrz. 1, znamienny tym, że rozdzielacz dolotowy i kolektor wylotowy połączone są rurą kapilarną (4).
3. 3. Zespół chłodzenia falownika sprężarki w układzie chłodniczym ze szczelinowym separatorem czynnika chłodzącego, znamienny tym, że w układzie wg zastrzeżenia 1 lub 2 rury separatora szczelinowego czynnika chłodniczego połączone są z radiatorem falownika (5).