SE463380B

SE463380B - MIDDLE COOLING DEVICE WITH OIL SEPARATOR AT REFRIGERATING AND COLD FACILITIES

Info

Publication number: SE463380B
Application number: SE8802561A
Authority: SE
Inventors: H E E Olson
Original assignee: Olson Ref H Olson Refrigeratio
Priority date: 1988-07-08
Filing date: 1988-07-08
Publication date: 1990-11-12
Also published as: WO1990000709A1; WO1990000710A1; SE8802561D0; SE8802561L

Description

463 3580 effektiv separation av olja och köldmedium från varandra. Detta åstadkommes enligt uppfinningen genom att det inledningsvis beskrivna mllankylaggregatet i huvudsak erhållit de känne- tecken som framgår av efterföljande patentkrav l. 463 3580 effective separation of oil and refrigerant from each other. This is achieved according to the invention in that the initially cooled aggregate assembly essentially obtains the features which appear from the following claim 1.

Uppfinningen skall beskrivas närmare i följande beskrivnings- delar, varvid förekommande beteckningar hänvisar till bifogade ritningar, på vilka figur l illustrerar md en principskiss en kyl- och frysanlägg- ning med ett mellankylaggregat enligt uppfinningen; figur 2 illustrerar mellankylaggregatet enligt uppfinningen med en sidovyy -figur 3 illustrerar ett snitt utmed linjen III-III i figur 2.The invention will be described in more detail in the following parts of the description, the designations referring to the accompanying drawings, in which Figure 1 illustrates with a principle sketch a refrigeration and freezing plant with an intermediate cooling unit according to the invention; figure 2 illustrates the intercooler assembly according to the invention with a side view-figure 3 illustrates a section along the line III-III in figure 2.

Den i figur l illustrerade kyl- och frysanläggningen l är upp- byggd enligt ett s.k. flerstegssystem, varvid man använder ett köldmedium, som företrädesvis är av sådan typ där olja är blan- dad med eller befinner sig flytande ovanpå köldmedievätska. Som exempel på ett sådant köldmedium kan nämnas HCFC 22 (Difluor- -monoklor-metan; CHFZCL), vilket är väsentligt mera miljövän- ligt än tidigare vanligen förekonnmnde köldedier men som har svårt att blanda sig med olja på ett lämpligt sätt så, att kyl- och frysanläggningens l kompressorer erhåller förutbestämda mängder olja för att fungera klanderfritt. I följande beskriv- ningsdel skall redogöras för en anordning som vid kyl- och frysanläggningen medger problemfri användning av ovannämnda köldmedium.The refrigeration and freezing system 1 illustrated in figure 1 is constructed according to a so-called multi-stage system, using a refrigerant, which is preferably of the type where oil is mixed with or is liquid on top of refrigerant liquid. An example of such a refrigerant is HCFC 22 (Difluoro-monochloromethane; CHFZCL), which is significantly more environmentally friendly than previously commonly used refrigerants but which has difficulty mixing with oil in a suitable manner so that cooling and the compressors in the freezer system receive predetermined amounts of oil to operate flawlessly. In the following description section, an account shall be given of a device which at the refrigeration and freezing system allows trouble-free use of the above-mentioned refrigerant.

Den i figur 1 illustrerade kyl- och frysanläggningen 1 uppvisar en anordning 3 för köldedievätska. Denna anordning uppvisar en ledning 4 för att leda köldmedievätskan från en kondenserings- anordning 5, i vilken komprimerad köldmediegas kondenserats till köldmedievätska, till en tank 6 för köldedievätska. Denna föres från tanken 6 via en ledning 7 till en eller flera för- ångare 8, 9 och 10, som ingår i en frysanordning ll i kyl- och frysanläggningen l. 463 3380 I förångaren eller förångarna 8, 9 och 10 förångas köldmedie- vätskan till köldedieånga och denna föres via en ledning 12 till ett s.k. sugsamlingsrör 13 eller en motsvarande anordning till vilket eller vilken en eller flera fryskompressorer 14-1? är anslutna. Fryskompressorerna 14-17 är avsedda att suga in köldmedieånga till sugsamlingsröret 13, att komprimera denna köldmedieånga och att avge komprimerad köldedieånga via en ledning 18. Vid varje fryskompressor 14-17 är anordnad en olje- niväregulator 19, vilken är avsedd att reglera oljenivån 1 resp. fryskompressor 14-1? så, att det i varje sådan ständigt finns en förutbestämd mängd olja.The refrigeration and freezing system 1 illustrated in Figure 1 has a device 3 for refrigerant liquid. This device has a line 4 for directing the refrigerant liquid from a condensing device 5, in which compressed refrigerant gas has been condensed to refrigerant liquid, to a tank 6 for refrigerant liquid. This is conveyed from the tank 6 via a line 7 to one or more evaporators 8, 9 and 10, which are included in a freezing device 11 in the refrigeration and freezing plant 1. 463 3380 In the evaporator or evaporators 8, 9 and 10, the refrigerant liquid is evaporated to refrigerant steam and this is led via a line 12 to a so-called suction manifold 13 or a corresponding device to which one or more freezer compressors 14-1? are connected. The freezing compressors 14-17 are intended to suck in refrigerant steam to the suction manifold 13, to compress this refrigerant steam and to emit compressed refrigerant steam via a line 18. An oil level regulator 19 is arranged at each freezing compressor 14-17, which is intended to regulate the oil level 1 resp. . freezer compressor 14-1? so, that in each such there is always a predetermined amount of oil.

Den köldmedievätska från tanken 6 förande ledningen 7 är också ansluten till en eller flera förångare 20, 21 och 22, som ingår i en kylanordning 23 i kyl- och frysanläggningen 1. I förånga- ren eller förångarna 20, 21 och 22 förångas köldmedievätska till köldedieånga och denna föres via en ledning 24 till ett s.k. sugsamlingsrör 25 eller en motsvarande anordning till vil- ket eller vilken en eller flera kylkompressorer 26-31 är an- slutna. Kylkompressorerna 26-31 är avsedda att suga in köld- medieänga från sugsamlingsröret 25, att komprimera denna köld- medieånga och att avge komprimerad köldedieänga via en ledning 32. Vid varje kylkompressor 26-31 är anordnad en oljenivåregu- lator 19, vilken är avsedd att reglera oljenivån i resp. kyl- kompressor 26-31 sä, att det 1 varje sådan ständigt finns en förutbestämd oljemängd.The line 7 leading to the refrigerant liquid from the tank 6 is also connected to one or more evaporators 20, 21 and 22, which are included in a cooling device 23 in the cooling and freezing system 1. In the evaporator or evaporators 20, 21 and 22, refrigerant liquid is evaporated to refrigerant steam and this is led via a line 24 to a so-called suction manifold 25 or a corresponding device to which one or more refrigeration compressors 26-31 are connected. The refrigeration compressors 26-31 are intended to suck in refrigerant vapor from the suction manifold 25, to compress this refrigerant vapor and to deliver compressed refrigerant vapor via a line 32. At each refrigeration compressor 26-31 an oil level regulator 19 is arranged, which is intended to regulate the oil level in resp. refrigeration compressor 26-31 so that in each such there is always a predetermined amount of oil.

Den från frysanordningens ll fryskompressorer 14-1? utgående ledningen 18 för komprimerad köldmedieånga leder komprimerad “köldmedieånga från fryskompressorerna 14-1? via ett mellankyl- aggregat 33 till kylkompressorerna 26-31 och komprimerad köld- medieånga från dessa ledes till en oljeavskiljningsanordning 34. Till mellankylaggregatet 33 leds köldmedievätska från an- ordningen 3 via en ledning 35. I mellankylaggregatet 33 kyls den komprimerade köldmedieångan av den tillförda köldmedie- 463 380 vätskan och det kylda köldmediet ledes från mellankylaggregatet 33 via en\ledning 36, ledningen 24 och sugsamlingsröret 25 till kylanordningens 23 kylkompressorer 26-31.The one from the freezer device ll freezer compressors 14-1? outgoing line 18 for compressed refrigerant steam leads to compressed “refrigerant steam from the freezer compressors 14-1? via an intermediate cooling unit 33 to the refrigeration compressors 26-31 and compressed refrigerant vapor from these is led to an oil separation device 34. To the intermediate cooling unit 33 refrigerant liquid is led from the device 3 via a line 35. In the intermediate cooling unit 33 the compressed refrigerant is cooled by refrigerant vapor. 463 380 the liquid and the cooled refrigerant are led from the intermediate cooling unit 33 via a line 36, the line 24 and the suction manifold 25 to the cooling compressors 26-31 of the cooling device 23.

För att separera olja ur den inkommande komprimerade köldmedie- ångan uppvisar mellankylaggregatet 33 en oljeseparator 37 (se figur 2). Denna år anordnad att separera olja ur köldmedieångan genom att spruta den inkommande olje- och köldmedieblandningen mot ytor utmed vilka olja kan strömma nedåt och köldmedium kan avgå uppåt. Oljeseparatorn 3? uppvisar lämpligen två, horison- tellt eller i huvudsak horisontellt förlöpande rör, nämligen ett inre rör 38, som förlöper företrädesvis koaxiellt inuti ett yttre rör 39. Det inre röret 38 ansluter till ledningen 18 och är således avsett att leda komprimerad köldmedieânga. Det yttre röret 39 är anslutet till ledningen 35 för köldedievåtska. Det inre röret 38 är tillslutet i sitt ändparti och uppvisar öpp- ningar 40, 41, som år avsedda att rikta strålar 42, 43 av olje- och köldmedieblandning horisontellt eller i huvudsak horison- tellt mot insidan 44 av det yttre röret 39, varigenom olja kommer att strömma nedåt [pilar 45 och 46) medan köldedium kommer att avgå uppåt (pilar 4? och 48). Härigenom kommer olja 49 att rinna längs det yttre rörets 39 botten 50 medan köld- medium kommer att strömma ovanför denna. Oljan 49 kommer att rinna vidare via ledningen 36 till ledningen 24 och den kommer att samlas i en oljeuppsamlings- och portioneringsanordning 51.To separate oil from the incoming compressed refrigerant steam, the intercooler 33 has an oil separator 37 (see Figure 2). This year arranged to separate oil from the refrigerant vapor by spraying the incoming oil and refrigerant mixture against surfaces along which oil can flow downwards and refrigerant can escape upwards. Oil separator 3? suitably has two, horizontally or substantially horizontally extending pipes, namely an inner pipe 38, which extends preferably coaxially inside an outer pipe 39. The inner pipe 38 connects to the conduit 18 and is thus intended to conduct compressed refrigerant vapor. The outer tube 39 is connected to the coolant line 35. The inner tube 38 is closed in its end portion and has openings 40, 41, which are intended to direct jets 42, 43 of oil and refrigerant mixture horizontally or substantially horizontally towards the inside 44 of the outer tube 39, whereby oil will flow downwards [arrows 45 and 46) while the refrigerant will emit upwards (arrows 4? and 48). As a result, oil 49 will flow along the bottom 50 of the outer tube 39 while coolant will flow above it. The oil 49 will flow further via line 36 to line 24 and it will be collected in an oil collecting and portioning device 51.

Köldmedieånga ledes från oljeavskiljningsanordningen 34 via en ledning 34a till kondenseringsanordningen 5, i vilken den kon- denseras och övergår till köldmedievätska, som ledes in i an- ordningen 3 för köldmedievätska. Vidare ingår i kyl- och frys- anläggningen l en oljedistributionsanordning 52, vilken är av- sedd att leda olja från oljeavskiljningsanordningen 34 till varje kompressors 14-17, 26-31 oljenivåregulator 19,-33 för att oljenivåregulatorerna 19, 33 ständigt skall ha tillgång till olja så, att de kan förse varje kompressor 14-17, 26-31 ed 465 ESC sådan mängd olja att förutbestämd oljenivå äterställes om den skulle sjunka nedanför en bestämd gräns.Refrigerant vapor is led from the oil separation device 34 via a line 34a to the condensing device 5, in which it is condensed and transferred to refrigerant liquid, which is led into the device 3 for refrigerant liquid. The refrigeration and freezing plant also includes an oil distribution device 52, which is intended to direct oil from the oil separation device 34 to each compressor 14-17, 26-31 oil level regulator 19, -33 so that the oil level regulators 19, 33 will have constant access to oil so that they can supply each compressor 14-17, 26-31 ed 465 ESC such an amount of oil that a predetermined oil level is restored if it should fall below a certain limit.

Eftersom det råder ett högre tryck i kylanordningen 23 än i frysanordningen ll är det väsentligt att det högre trycket i kylanordningen 23 inte kan påverka oljan i oljedistributions- anordningen 52, så att denna distribuerar för mycket olja till frysanordningen ll. För at lösa detta problem har oljedistribu- tionsanordningen 52 med hjälp av en ventilanordning 53 delats upp i en till frysanordningen ll hörande del 54 och en till kylanordningen 23 hörande del 55. Ventilanordningen 53 är anordnad att dels förhindra att det högre trycket i delen 55 direkt överföras till delen 34, dels säkerställa att erforder- lig oljemängd kan strömma från oljeavskiljningsanordningen 34 via delen 55 till delen 54.Since there is a higher pressure in the cooling device 23 than in the freezing device 11, it is essential that the higher pressure in the cooling device 23 cannot affect the oil in the oil distribution device 52, so that it distributes too much oil to the freezing device 11. To solve this problem, the oil distribution device 52 has been divided by means of a valve device 53 into a part 54 belonging to the freezing device 11 and a part 55 belonging to the cooling device 23. The valve device 53 is arranged to prevent the higher pressure in the part 55 directly. transferred to the part 34, and on the one hand ensure that the required amount of oil can flow from the oil separating device 34 via the part 55 to the part 54.

Ventilanordningen 53 uppvisar lämpligen en ventil 56, som är avsedd att noralt tillsluta och vid behov öppna en förbindelse 57 mellan delen 55 och delen 54. Ventilen 56 är anordnad att avkänna oljenivån i en oljebehållare 57 och att hålla förbin- delsen 57 tillsluten när oljenivån i oljebehâllaren 57 översti- ger en viss gräns. Om oljenivân i oljebehållaren 57 emellertid sjunker under en viss gräns styrs ventilen 56 att öppna förbin- delsen 5? för att släppa ut olja ur delen 55 till oljebehålla- ren 57. När det âter finns en förutbestämd oljenivå i oljebe- hàllaren 57 stänger ventilen 56 förbindelsen 57 åter igen.The valve device 53 suitably has a valve 56, which is intended to normally close and, if necessary, open a connection 57 between the part 55 and the part 54. The valve 56 is arranged to sense the oil level in an oil container 57 and to keep the connection 57 closed when the oil level in the oil tank 57 exceeds a certain limit. However, if the oil level in the oil tank 57 falls below a certain limit, the valve 56 is controlled to open the connection 5? to discharge oil from the part 55 to the oil tank 57. When there is again a predetermined oil level in the oil tank 57, the valve 56 closes the connection 57 again.

Härigenom säkerställes att det alltid finns tillräckligt med olja i oljebehällaren_57 och därmed 1 delen 54, dock utan att idet höga oljetrycket i delen 55 direkt kan påverka oljetrycket i delen 54.This ensures that there is always enough oil in the oil tank_57 and thus in the part 54, but without the high oil pressure in the part 55 being able to directly affect the oil pressure in the part 54.

Från oljebehällaren 57 ledes olja till oljeniväregulatorerna 19 via en ledning 58 och för att säkerställa att trycket i olje- behållaren 57 och i sugsamlingsröret 13 är lika, är oljebehål- larens 57 inre upptill kommunicerande förbundet med sugsam- lingsrörets 13 inre via en ledning S9.From the oil tank 57, oil is led to the oil level regulators 19 via a line 58 and to ensure that the pressure in the oil tank 57 and in the suction manifold 13 is equal, the interior of the oil tank 57 at the top communicating is connected to the interior of the suction manifold 13 via a line S9.

Oljedistributionsanordningens 52 del 55 samverkar med olje- avskiljningsanordningen 34 via en ledning 60, som är avsedd att leda olja från oljeavskiljningsanordningen 34 till en samlings- behållare 61 för olja. Denna samlingsbehållare 61 är via en ledning 62 ansluten till kylkomressorernas 26-31 oljenivåregu- latorer 33 och dessutom via en ledning 63 till förbindelsen 57 med delen S4. För att säkerställa att trycket i samlings- behållaren 61 och i sugsamlingsröret 25 är lika är samlings- behållarens 61 inre upptill via en ledning 64 konmmnicerande förbundet med sugsamlingsrörets 25 inre.The part 55 of the oil distribution device 52 cooperates with the oil separation device 34 via a line 60, which is intended to direct oil from the oil separation device 34 to a collection container 61 for oil. This collecting container 61 is connected via a line 62 to the oil level regulators 33 of the cooling compressors 26-31 and also via a line 63 to the connection 57 with the part S4. To ensure that the pressure in the manifold 61 and in the suction manifold 25 is equal, the interior of the manifold 61 at the top is connected via a line 64 communicating with the interior of the suction manifold 25.

För att samla upp lämpliga mängder olja ur köldedieångan, som strömmar från frysanordningens ll förångare 8, 9 och 10 via ledningen 12 till sugsamlingsröret 13 och portionera förutbe- stämda oljemängder in i sugsamlingsröret 13, mynnar ledningen 12 i en oljeuppsamlings- och portioneringsanordning 52. Denna är anordnad att samla upp olja ur köldmedieångan och att por- tionera ut denna till sugsamlingsröret 13 då oljenivån i en oljeuppsamlings- och portioneringsanordning 65 uppnått en viss grans.To collect appropriate amounts of oil from the refrigerant vapor flowing from the evaporator 8, 9 and 10 of the freezer assembly 11 via line 12 to the suction manifold 13 and portion predetermined amounts of oil into the suction manifold 13, line 12 opens into an oil collection and portioning device 52. is arranged to collect oil from the refrigerant vapor and to portion it out to the suction collection pipe 13 when the oil level in an oil collection and portioning device 65 has reached a certain limit.

Oljeuppsamlings- och portioneringsanordningen 65 uppvisar lämp- ligen en oljeuppsamlingsbehållare 66, vilken nedtill uppvisar en oljeuppsamlingsdel 67, som exempelvis kan utgöras av ett nedre ändparti av ledningen 12. Från oljeuppsamlingsbehållaren 66 ovanför oljeuppsamlingsdelen 6? utgår en ledning 68 för att leda köldmedieånga till sugsamlingsröret 13 medan olja fortsät- ter nedåt till oljeuppsamlingsdelen 67. Oljeuppsamlingsdelen 67 är företrädesvis nedtill förbunden med sugsamlingsröret 13 via en oljeportioneringsledning 69, vilken är så dimensionerad att den successivt släpper igenom olja då oljenivån i oljeuppsam- lingsdelen 67 stiger till en viss gräns.The oil collecting and portioning device 65 suitably has an oil collecting container 66, which at the bottom has an oil collecting part 67, which may for instance be constituted by a lower end portion of the line 12. From the oil collecting container 66 above the oil collecting part 6? a line 68 is provided for conducting refrigerant vapor to the suction manifold 13 while oil continues down to the oil collecting section 67. The oil collecting section 67 is preferably connected at the bottom to the suction collecting pipe 13 via an oil portioning line 69, which is dimensioned so as to successively let oil through part 67 rises to a certain limit.

Claims

C.) To collect appropriate amounts of oil from the refrigerant vapor flowing from the evaporator 20, 21 and 22 of the refrigeration device 23 via line 24 to the suction manifold 25 and dispense predetermined amounts of oil into suction pipe 25, the line 24 opens into the oil collection and portioning device 51. This is arranged to collect oil from the refrigerant vapor and to portion it out to the suction pipe 25 when the oil level in the oil collection and portioning device 51 has reached a certain limit. The oil collection and portioning device 51 is constructed in the same manner as the oil collection and portioning device 65. The object of the invention is not limited to the embodiment described above and illustrated in the drawings, but this may vary within the scope of the appended claims. As an example of the variants not mentioned above, it can be mentioned that the refrigerant may be of a different type than the above-mentioned. The freezing device 11 may have a suitable number of freezing compressors other than four and a different suitable number of evaporators than three. The cooling device 23 may have a different suitable number of refrigeration compressors than six and a different suitable number of evaporators than three. Patent claim: u u u u u n n n u u

1. Intermediate cooling unit in refrigeration and freezing systems, which intermediate cooling unit (33) is arranged to cool compressed refrigerant gas or compressors (14-17) coming from the freezing system by means of refrigerant liquid from a refrigerant liquid device (3), each of which in the intercooler (33) cooled refrigerant is supplied to the refrigeration compressor or compressors of the refrigeration system [26-31), characterized in that the intercooler (33) has an oil separator (37), which 463 383 is intended to separate oil and refrigerant from each other by spraying a coming oil and refrigerant mixture against surfaces along which oil can flow downwards and refrigerant emit upwards, the oil separator (37) having two pipes (38, 39), of which an inner pipe (38) preferably extends coaxially inside an outer pipe (3? ), the inner tube (38) being intended to deliver an oil and refrigerant mixture via a number of openings (40, 41) under pressure towards the inside (44) of the outer tube (39) so that the oil can flow downwards along the inside (44) of the outer tube (39) while refrigerant can escape upwards.

Intercooler assembly according to claim 1, characterized in that the two tubes (38, 39) run horizontally or substantially horizontally, the inner tube (38) having openings (40, 41) which are so positioned that from the oil and refrigerant mixture projecting this pipe (38) is directed horizontally towards the inside (44) of the outer pipe (39) and the openings (40, 41) are arranged to discharge the oil and refrigerant mixture in opposite directions.