SE528734C2 - Anordning och förfarande för styrning av kylsystem - Google Patents

Description

självverkande, dels är de stora och omfångsrika med ventil kopp- lad till flottör för styrning av hela mängden kondensat.

US-A-3,388,558 och EP-A-0,939,88O anger system med termo- statventiler som med hjälp av elektrisk uppvärmning av systemets termodel påverkar ett membran som vid tryckökning öppnar en ven- til. Inte heller dessa system är självverkande, eftersom styrim- pulsen utgörs av elektriska motstånd för uppvärmning av en bulb med en yttre modulerande styrsignal för uppvärmning.

US-A-5,l56,0l7 visar ett temperaturkontrollerat system, som reglerar flödet med hjälp av temperaturdifferensen mellan det utgående kondensatets underkylning och kondenseringstemperaturen.

Dessa kontroller möjliggör dock inte ett fullt utnyttjande av kon- densorytorna eftersom en underkylningsslinga erfordras för att styra det utgående kondensatet.

US-A-3,367,l3O anger ett system med en traditionell termostatisk expansionsventil som reglerar differensen mellan föràngningstemperatur och överhettad gas efter föràngare med hjälp av impulser från en gasfylld, termoavkännande känselkropp.

Systemet styrs via överhettning av gas efter förángning vilket medför att styrimpulsen för expansionsventilen kan påverka tem- peraturdifferensen mellan köldmedia och värmeavgivande medium negativt.

US-A-4,267,702 anger system med en tryckavkännande ven- til som helt eller delvis stänger av vätsketillförseln beroende av tryckskillnaden mellan drift och stopp. Systemen reglerar dock inte kondensatutflödet beroende av okondenserad gas. Styr- funktionen pâverkas inte av kondensatkvaliteten.

Det föreligger alltså ett behov av ett system som på ett enkelt och smidigt sätt löser problemen med de ovan nämnda systemen. 10 15 20 25 30 (51 "3 Redogörelse för uppfinningen Ett ändamål med föreliggande uppfinning är att löSä problemet med att i kondensat förekommande gas orsakar onödiga effektförluster.

Ett annat ändamål med uppfinningen är att lösa proble- met med att styra vätskeflödet från kondensorn så att inte okon- denserad gas passerar förbi kondensorregleringen.

Enligt en specifik utföringsform är ett ändamål med uppfinningen att lösa problemet med att återvinna underkylnings- värme utan att minska kondensorns kondensoreffekt.

Enligt en första, föredragen utföringsform är ett ända- mål med uppfinningen att lösa problemet med att reglera vätske- flödet med hjälp av tryckimpulser till redan kända ventilkon- struktioner.

Enligt en alternativ utföringsform är ett ändamål med uppfinningen att ge en lösning på problemet att styra vätskeflö- det i kylsystem/värmepumpsystem med en flottörventil för signal- flöde till en expansionsventil.

Ett specifikt ändamål med uppfinningen är att styra vätskeflödet på ett sådant sätt att systemet är självverkande utan behov av yttre, exempelvis elektriska styrorgan.

Slutligen är ett ändamål med uppfinningen att lösa pro- blemet med att förse en förångaryta med köldmedium utan behov av överhettning av suggas för styrning av flödet.

Sagda ändamål uppnås medelst en kyl- och värmeanordning såsom anges i den kännetecknande delen till patentkraven 1 och 8 och därtill hörande underkrav.

Uppfinningen avser även ett förfarande för styrning av en kyl- eller värmeanordning som väsentligen kännetecknas av den kännetecknande delen till patentkraven 13 och l6 och därtill hö- rande underkrav. 10 15 20 25 30 Kortfattad figurbeskrivning Uppfinningen kommer i det följande att på ett icke be- gränsande sätt och av illustrativa skäl beskrivas under hänvis- ning till bifogade figurer i vilka: Fig l visar ett reglersystem enligt en föredragen utfö- ringsform enligt föreliggande uppfinning, Fig 2 visar en anordning för detektering av gasbubblor enligt föreliggande uppfinning, Fig 3 visar en värmeväxlaranordning enligt föreliggande uppfinning, Fig 4 visar ett reglersystem enligt en alternativ utfö- ringsform enligt föreliggande uppfinning, och Fig 5 visar en flottöranordning enligt föreliggande uppfinning.

Detaljerad beskrivning av uppfinningen I figur 1 visas ett system för värme-, kyl-, eller fryssystem. Systemet består av: rör innehållande köldmedium (ej utritat), 17 A, en kompressor 2, en kondensor 4, en expansionsventil en föràngare 20, en vätskeavskiljare 24, en oljeåterfö- ringsanordning 21, en ackumulator 23 samt en anordning 7A för detektering av förekommande gasbubblor avsedd att styra en ex- pansionsventil 17A.

Då expansionsventilen. 17A öppnar strömmar kondenserat köldmedia till systemets lågtryckssida 19 där mediet expanderar.

Därefter strömmar mediet vidare till en förángare 20 där värme- upptagning till köldmedia sker ifrån gas, vanligtvis luft, eller vätska, varvid_ köldmedievätskan förångas. Gas/vätskeblandningen trycks därefter till en vätskeavskiljare 24 där vätska avskiljes ifrån gas. En del av vätskan förmàs att med hjälp av gravitatio- 10 15 20 25 30 (51 nen passera en värmeväxlare där olja och köldmedievätska separe- ras, varefter olja àterföres till kompressorn 2 via ackumulatorn 23 och en sugledning 1. Återföring av vätska som ej har förång- ats sker ifrån vätskeavskiljaren 24 via rör 25 till förångaren 20. Kompressorn 2 komprimerar köldmediet som därefter avkyls i kondensorn 4 där kondenseringen sker.

I figur 2 visas en anordning 7A enligt en föredragen utföringsform som är försedd med torkfilter 22 och synglas 25.

Då inte all gas kondenseras vid passagen genom kondensorn 4 kan det fortfarande finnas kvar gasbubblor i köldmediet. Anordningen 7A avskiljer den gas som inte har kondenserats direkt innanför synglaset 25 så att styrförloppet med avskiljning av gasbubblor kan iakttagas. Vid kompressordrift flödar gas via signalrörsmyn- ning 14 genom en strypning 8 in till ett signalrör 6. Gasen pas- serar sedan en värmeväxlaranordning ll efter vilken signalröret 6 övergår i ett signalrör 10. Eventuellt kan även en elektrisk värmare anslutas till signalröret 10. Gasen ger upphov till en tryckförändring som påverkar en expansionsventils 17A membran 12 anslutet till signalröret 10. Tryckförändringarna som påverkar membranet 12 påverkar i sin tur en mekanism 13, exempelvis en kolv, varmed expansionsventilens öppning styrs. En strypning 18, som på sin utloppsida är ansluten till kylsystemets lågtryckssi- da 37, är också anordnad i anslutning till sagda rör 10. Beroen- de av gastrycket som gasgenomflödet åstadkommer flödar gasen ut genom strypningen 18. Detta ger utrymmet före membranet 12 en trycksättning som är högre än referenstrycket i utrymmet efter membranet 12 anslutet till làgtryckssidan 37 via en utjämnings- ledning 26.

Då vätska, det vill säga kondensat, inträder i intaget till signalledningen 14 måste denna passera strypningen 8, var- vid en expansion sker och vätskan förângas tack vare trycksänk- 10 15 20 25 30 ningen som strypningen 8 innebär. Vätskegasblandningen som bil- das i signalledning 6 efter strypningen 8 förångas sedan ytter- ligare i någon av värmeväxlaranordningarna 11, 34. Vid förång- ningen sker en volymökning och väsentligen all vätska övergår i gasform. Gasen leds därefter vidare i ledningen 10 till en tryckavkännande expansionsventil 17A som med hjälp av en meka- nism 13 blir påverkad att öppnas 16 varpå gasen trycks via strypningen 18 till kyl/värmepumpssystemets làgtryckssida 37.

Då gas eller gasblandad vätska i stället för ren vätska inträder i intaget till signalledningen 14 sker en mindre volymök- ning än om ren vätska inträder enligt ovan. Därmed påverkas tryck- et i signalledningen 10 vilket även påverkar ventilens mekanism 13 att stänga. Om mekanismen 13 stänger stryps flödet genom ventilen 17A för det kondensat som flödar genom den kondensatledning 9 som kommer från anordningen 7A. Strypningen 8 har en mindre genomflö- deskapacitet än strypningen 18 vilket medför att även en liten okondenserad köldmediemängd förmår att ge expansionsventilen 17A en öppningimpuls.

Parallellt med expansionsventilen 17A är en ledning 36A anordnad. Då ventilen är stängd kommer ett signalflöde att erhål- las genom ventilen så att en snabbare impuls kan ske till signal- ledningens 6 intag 14 efter att kylsystemet startas upp.

I figur 3 visas en värmeväxlaranordning ll för förångning av vätska som flödar genom signalröret 6, 10. Röret 6, 10 har fö- reträdesvis en utvändig diameter av cirka 3 millimeter och är fäst i slinga vid ett rör 3, 9, innehållande het gas respektive konden- sat, för att åstadkomma ett så stort värmeutbyte som möjligt.

I figur 4 visas ett reglersystem enligt en alternativ ut- föringsform enligt föreliggande uppfinning. Istället för anord- ningen 7A som används för detektering av förekommande gasbubblor enligt utföringsformen som anges i figur 1, används i denna utfö- 10 15 20 25 ringsform en flottöranordning 7B. Flottöranordningen 7B qer Via en signalledning 31, en temperaturkännande känselkropp 28 och en sig- nalledning 27 styrimpulser till en termostatisk expansionsventil 17B.

Vid tillräcklig tillförsel av kondensat från kondensorn 4 höjs 33 en flottör 29 samt öppnas en ventil 30, varvid vätska flö- dar in i en signalledning 31. En strypning 18 belägen mellan sig- nalledningens 31 intagsventil 30 och systemets lågtryckssida 37 är anpassad för ventilens 30 flödeskapacitet i förhållande till strypningen 18, på så sätt att en temperaturhöjning sker i signal- ledningen 31 och i känselkroppen 28 då flödet av köldmedium genom ventil 30 är tillräckligt stort. Strypningen 18 är anpassad för ett mindre genomflöde än intagsventilen 30 då denna ventil är fullt öppen.

När köldmedieflödet genom signalledningen 31 överstiger en viss nivå förmår inte strypningen 18 att släppa igenom till- räcklig mängd köldmedium för att en tillräcklig förångning av köldmediet ifrån vätskefas till gasfas skall ske i signalledningen 31 varför temperaturen i denna ledning 31 ökar vilket leder till att expansionsventilen 17B öppnas.

När inte intagsventilen 30 är erforderligt öppen och därmed inte ger tillräcklig vätsketillförsel till signalledning- en 31 sker en föràngning i signalledningen 31 som är nog för att sänka temperaturen i sagda ledning 31. Känselkroppen 28 för den termostatiska expansionsventilen 17B registrerar temperatursänk- ningen vilket medför ett sänkt àngtryck i utrymmet över bälgmem- branet 12. Denna trycksänkning medför att membranet 12 ger ex- pansionsventilens 17B mekanism 13 order att stänga, varvid flö- det genom expansionsventilen 17B minskar. 10 15 20 25 30 Cm ßfl , _ Öuvnf P 1.: ___, ï"\ Systemet enligt figur 4 kan även förses med en värmare eller dylikt för att förånga i signalledningen 31 befinïlig vätska även om det inte erfordras.

Systemet enligt uppfinningen tillgodoser ett kyl- /värmesystem som är enkel och billig och ger en snabb reglering.

Uppfinningen medför att en liten mängd kondensat ifrån ventilen 30 kan styra ut en mycket större mängd kondensat Via expansionsventilen l7B.

Naturligtvis är uppfinningen inte begränsad till de ut- föranden som beskrivits ovan och illustrerats på de bifogade ritningarna. Modifieringar är möjliga, speciellt beträffande de olika delarnas beskaffenhet, eller genom användning av jämför- bara tekniker, utan att man för den skull fràngår det i patent- kraven angivna skyddsområdet.

Hänvisningsbeteckningar Sugledning gas utan vätskeinblandning Kompressor Kondensor för bortförande av värme. Luft- eller vätskeberörd l 2 3 Hetgasledning 4 5 Kondensatledning Signalledning efter strypning 8 före uppvärmning ll 7A Anordning för kontroll av förekomst av gasbubblor. 7B Flottör samt flottörhus med ventil. 8 Strypning 9 Kondensatledning 10 Signalledning 11 Värmeväxlare 12 Tryckmembran 13 Kolv som påverkas av membran och styr expansionsventilen 17 14 Intag till signalledning 6,10 10 15 20 25 l5 l6 17 17 18 19 20 21 av 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 Stängfunktion Öppnafunktion A Expansionsventil B Termostatisk Expansionsventil Strypning Expansionsledning, làgtryckssida Förångare för upptagande av värme Oljeàterföring från vätskeavskiljare med värme för föràngning köldmedia Torkfilter Accumulator Vätskeavskiljare Synglas Signalledning, utjämningsledning Signalledning till expansionsventil.

Termobulb/känselkropp Flottörkropp Ventil som påverkas av flottör 29 Signalledning mellan flottörventil och strypning 18 Ventil stänger vid låg vätskenivå Ventil öppnar vid hög vätskenivá Eluppvärmning Värmeväxlare för vätskeunderkylning/värmeàtervinning från kondensat 36A Signalflöde förbi expansionsventil 37 Lågtryckssida

Claims (16)

10 15 20 25 30 Sfnra fïzgg (f. (_) i n) “T 10 PATENTKRAV

1. Kyl~ eller värmeanordning innefattande åtminstone en kompressor (2), en kondensor (4), en expansionsanordning (17A; 17B) och en förångare (20), kännetecknad därav, att i an- slutning till ett utlopp hos kondensorn (4) är en regleranord- ning (7A; 7B) anordnad att mottaga vätska från kondensorn (4) och som innefattar ett utlopp till en kondensatledning (9) och ett intag (14; 30) till en signalledning (6, 10; 31), att kondensatledningen (9) står i förbindelse med expansionsan- ordningen (l7A; l7B), att medel (8, 11, 34) finnes för att förånga vätska som intagits i signalledningen (6, 10; 31) varvid mängden vätska som förångas i signalledningen (6, 10; 31) påverkar trycket i signalledningen (6, 10; 31), att medel (12, 13) är anslutna till signalledningen (6, 10; 31) för att reglera expansionsanordningens (17A; 17B) öppningsför- lopp varvid sagda reglering påverkas av trycket i signalledning- en (6, 10; 31).

2. Kyl- eller värmeanordning enligt patentkrav 1, kän- netecknad därav, att en strypning (8) är anordnad i anslutning till signalledningens (6) intag (14) för att åstadkomma en trycksänkning och därigenom förånga förekommande vätska.

3. Kyl- eller värmeanordning enligt något av ovanstå- ende patentkrav, kännetecknad därav, att sagda signalledning (6, 10; 31) är ansluten till en värmetillförselanordning (ll, 34) för att förånga förekommande vätska i signalledningen. 10 15 20 25 30 ll

4. Kyl- eller värmeanordning enligt något av ovanstå- ende patentkrav, kännetecknad därav, att sagda signalledning (6, 10; 31) är fäst i slinga vid rör (3), innehållande het gas, och/eller vid rör (9), innehållande kondensat, för förångning av vätska som flödar genom signalledningen (6, 10; 31)-

5. Kyl- eller värmeanordning enligt något av ovanstå- ende patentkrav, kännetecknad därav, att utloppet till konden- satledningen (9) är belägen nertill i regleranordningen (7A) och att intaget (14) till signalledningen (6) från sagda regleran- ordning (7A) är så belägen att i kondensatet förekommande gas- bubblor leds in i intaget (14) och separeras ifrån kondensatet som leds in i kondensatledningen (9).

6. Kyl- eller värmeanordning enligt något av ovanstå- ende patentkrav, kännetecknad därav, att regleranordningen (7A) är försedd med ett synglas (25) för att möjliggöra iakttagande av avskiljningen av gasbubblor.

7. Kyl- eller värmeanordning enligt något av ovanstå- ende patentkrav, kännetecknad därav, att en ledning (36A) är an- ordnad parallellt med expansionsanordningen (l7A).

8. Kyl- eller värmeanordning innefattande åtminstone en kompressor (2), en kondensor (4), en expansionsanordning (l7A; l7B) och en förångare (20), kännetecknad därav, att i an- slutning ett utlopp hos kondensorn. (4) är en regleranordning (7A; 7B) anordnad att mottaga vätska från kondensorn och som in- nefattar ett utlopp till en kondensatledning (9) och ett intag (14: 30) till en signalledning (6, 10; 31), 10 15 20 25 30 CN ßfi CG “J \..J\ .på 12 att kondensatledningen (9) står i förbindelse med expansionsan- ordningen (17A; l7B), att mängden vätska som förángas i signalledningen (6, 10; 31) påverkar temperaturen i signalledningen (6, 10; 31), att medel (12, 13) är anslutna till signalledningen (6, 10; 31) för att reglera expansionsanordningens (17A; 173) Öppniflgsföf' lopp varvid sagda reglering påverkas av temperaturen i signal- ledningen (6, 10; 31).

9. Kyl- eller värmeanordning enligt patentkrav 8, kän- netecknad därav, att en flottör (29) är anordnad att reglera in- taget (30) till signalledningen (31) från sagda regleranordning (7B).

10. Kyl- eller värmeanordning enligt något av ovanstå- ende patentkrav, kânnetecknad därav, att en känselkropp (28) är anordnad i eller i anslutning till signalledningen (31) för att mäta temperaturen i signalledningen (31).

11. Kyl- eller värmeanordning enligt något av ovanstå- ende patentkraven, kännetecknad därav, att en strypning (18) är anordnad mellan signalledningen (6, 10; 31) och systemets làgtryckssida (37).

12. Kyl- eller värmeanordning enligt något av ovanstå- ende patentkraven, kännetecknad därav, att expansionsanordning- ens (17A; 17B) öppningsförlopp styrs av en kolv (13) som påver- kas av ett tryckmembran (12). 10 l5 20 25 30 5 7 :Å "i 13

13. Förfarande för styrning av en kyl- eller värmean- ordning innefattande åtminstone en kompressor (2), en k0ndenSOr (4), en expansionsanordning (l7A; l7B) och en förångare (20), kännetecknad därav, att det innefattar stegen att: - leda vätska från en regleranordning (7A) till en kondensatledning (9) och till ett intag (l4; 30) till en signalledning (6, 10; 31), - förånga den vätska som leds in i signalledningen (6, 10; 31), - styra öppningsförloppet hos expansionsanordningen (l7A; l7B) ansluten till kondensatledningen (9) be- roende av tryckförändringar i signalledningen (6, 10; 31) orsakade av sagda föràngning.

14. Förfarande för styrning av en kyl- eller värmean- ordning enligt patentkrav 13, kânnetecknad därav, att den i sig- nalledningen (6, 10) förekommande vätskan förångas genom att tillföra värme eller genom att sänka trycket i signalledningen (6, 10).

15. Förfarande för styrning av en kyl- eller värmean- ordning enligt något av patentkraven 13-14, kännetecknad därav, att väsentligen gasbubblor leds in i intaget (14) och därmed se- pareras ifrån kondensatet som leds in i kondensatledningen (9), vilken företrädesvis är belägen nertill i regleranordningen (7A).

16. - Förfarande för styrning av en kyl- eller värmean- ordning innefattande åtminstone en kompressor (2), en kondensor <4» (20), tecknad därav, att det innefattar stegen att: en expansionsanordning (l7B) och en förångare känne- 10 LD w -J l 14 leda vätska från en regleranordning (7B) till en kondensatledning (9), reglera vätsketillförseln till ett intag (30) till en signalledning (31), styra öppningsförloppet hos expansionsanordningen (l7B) ansluten till kondensatledningen (9) beroende av temperaturförändringar i signalledningen (31) orsakade av vätskans förångning.