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Kälteanlage mit einem Abscheideraum Die Erfindung betrifft eine Kälteanlage
mit einem Abscheideraum, an den im Dampfraum die Sangleitung und unterhalb des Flüssigkeitsniveaus
-eine zweite Leitung anschließt, die in die Saugleitung mündet und ein Ventil enthält.
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Es ist eine bekannte Tatsache, daß der Kältemittelverdichter nicht
nur das Kältemittel, sondern auch, vermischt damit, Schmieröl in den Kondensator
und weiter in den Verdampfer fördert. Selbst wenn man diese ölniengen durch einen
dem Verdichter nachgeschalteten ölabscheider sehr klein hält, können sie sich im
Laufe der Zeit insbesondere in einem überfluteten Verdampfer zu einer so großen
Ölansammlung akkumulieren, daß die gesamte Anlage versagt. Bei überfluteten Verdampfern
wird das flüssige Kältemittel so zugeführt, daß der Verdampfer zu einem mehr oder
weniger großen Teil mit Flüssigkeit gefüllt ist. Kältemitteldampf wird dann im oberen
Teil des Verdampfers abgesaugt. Da das Öl nicht mit verdampft, reichert sich
die Flüssigkeit im Verdampfer immer stärker mit Öl an.
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Es ist eine Kälteanlage der eingangs beschriebenen Art bekannt, bei
der in die zweite Leitung ein Gefäß n 't Ü einer engen Rohrleitung eingesetzt ist,
die die Leitung automatisch unterbrechen soll, wenn statt des Öls Kältemittel abgeführt
wird. In diesem Fall würde die enge Rohrleitung und das darin befindliche
Öl so stark abgekühlt werden, daß es stockt. Dieses Verf ahren ist jedoch
für die Praxis nicht geeignet, weil in dem ölabscheider keine eindeutige Trennung
zwischen dem Öl und dem Kältemittel erfolgt. Dies hat zur Folge, daß mit
dem Öl immer flüssiges Kältemittel durch die zweite Leitung strömt oder die
erstrebte Automatik im Gefäß nicht funktioniert.
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Ähnliches gilt für eine andere bekannte Kälteanlage, bei der die zweite
Leitung unmittelbar in die Saugleitung eingeführt wird.
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Nachteilig ist in diesen Fällen, daß mit dem Öl
flüssiges Kältemittel
in den Verdichter zurückkehren kann und dies die Gefahr einer Beschädigung oder
Zerstörung der Anlage hervorruft.
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Des weiteren ist es bei Kälteanlagen im Zusammenhang mit der ölabführung
bekannt, einen Wärmeaustauscher in der Saugleitung vorzusehen, der durch die dem
Verdampfer zuströmende Flüssigkeit beheizt wird. Auf diese Weise kann man zwar das
im Öl enthaltene flüssige Kältemittel verdampfen. Hierbei ist aber nachteilig,
daß sich auf Grund der wechselnden Betriebsverhältnisse (sich ändernde Umgebungstemperatur
usw.) keine eindeutige Arbeitsweise des Wärmeaustauschers gegeben ist. Bei zu schwacher
Beheizung des Gemisches tritt flüssiges Kältemittel mit dem Öl in den Verdichter.
Wird dafür gesorgt, daß auch im extremsten Betriebsfall noch sämtliches Kältemittel
verdampft, müßte die Anlage für den Normalfall so ausgelegt sein, daß kaum genügend
Öl zurückgeführt wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Kälteanlage der
eingangs genannten Art in jedem Betriebszustand so viel Öl wie möglich zurückzuführen,
aber im wesentlichen kein flüssiges. Kältemittel mit dem Öl in den Verdichter
zurückgelangen zu lassen.
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Die Erfindung besteht darin, daß in bekannter Weise die Saugleitung
einen mit der Flüssigkeitsleitung verbundenen Wärmeaustauscher besitzt und daß das
Ventil derart gesteuert wird, daß die durch die zweite Leitung zusammen mit dem
Öl hindurchtretende Kältemittelmenge im Wärmeaustauscher im wesentlichen
vollständig verdampft.
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Durch diese Steuerungsabhängigkeit des Ventils in der zweiten Leitung
wird -erreicht, daß immer die, maximale Ölmenge abgezogen wird, deren Kältemittelgehalt
der Wärmeaustauscher in dem jeweiligen Betriebszustand noch vollständig verdampfen
kann.
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Besonders empfehlenswert ist es, wenn das Ventil in Abhängigkeit von
der Temperatur der Saugleitung hinter dem Wärineaustauscher gesteuert wird. Auf
diese Weise ist der wichtigste Parameter für die Steuerung des Ventils in der zweiten
Leitung herangezogen.
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Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird ein thermostatisches
Ventil verwendet. Bei derartigen Ventilen wird der durch ein Ausdehnungsmedium im
Fühler erzeugter Druck unmittelbar zur Ventilsteuerung benutzt. Man braucht daher
den Fühler des thennostatischen. Ventils in der zweiten Leitung lediglich an die
Saugleitung anzulegen.
Des weiteren ist es vorteilhaft, wenn das
Ventil zusätzlich in Abhängigkeit vom Verdichterbetriebszustand gesteuert wird.
Auf diese Weise erreicht man, daß während der Stillstandsperiode des Verdichters
die zweite Leitung gesperrt. ist, also kein mit Kältemittel versetztes
Öl abfließen kann, wenn der Wärmeaustauscher nicht in Betrieb ist.
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Die erfindungsgemäße Anlage -eignet sich sowohl für Kältemittel, in
denen das Öl löslich ist, als auch für solche Kältemittel, in denen das
Öl nicht löslich ist, gleichgültig ob sie, schwerer oder leichter als das
Öl sind. Bei schwererem Kältemittel sollte die zweite Leitung mit geringem
Abstand unterhalb des Überflutungsniveaus des Verdampfers beginnen. Bei leichterem
Kältemittel sollte die zweite Leitung am unteren Ende des Verdampfers beginnen.
Bei im Kältemittel löslichem Öl spielt die Lage des Anschlusses .der zweiten
Leitung keine ausschlaggebende Rolle. In Verbindung mit einem U-Rohr-Verschluß ist
es jedoch ebenfalls zweckmäßig, die zweite Leitung mit geringem Abstand unterhalb
des überflutungsniveaus des Verdichters beginnen zu lassen, weil dann die Flüssigkeitsfüllung
des U-Rohres sehr klein gehalten werden kann.
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Die Erfindung wird nachstehend an Hand -eines in -der Zeichnung, dargestellten
Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnung zeigt schematisch eine Kälteanlage
gemäß der Erfindung.
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Der Kältemittelverdichter 1 treibt das Kältemittel über den
Kondensator 2, den in der Verdampferzuleitung 3 liegenden Wärmeaustauscher
4 und das Regelventil 5 in den überflutungsverdampfer, der aus der Sammelflasche
6 und der Schlange 7 besteht. Das Ventil -5 wird mit Hilfe
eines nicht veranschaulichten Reglers, so betätigt, daß das Niveau 8 der
Flüssigkeitsfüllung 9 zwischen den beiden durch Pfeile gekennzeichneten Grenzen
a und b gehalten wird. Aus dem Dampfraum 10 führt die Saugleitung
11 über den Wärmeaustauscher 4 zum Verdichter 1 -zurück.
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Die Saugl#eitung ist mit einem U-Rohr 12 versehen. Zwischen der Samm
elflasche 6 und diesem U-Rohr 12 der Saugleitung erstreckt sich eine Verbindungsleitung
13, in die das Ventil 14 eingeschaltet ist. Dieses Ventil kann mit Hilfe
des Handrades 15 fest auf -eine bestimmte begrenzte öffnungsweite eingestellt
werden. Falls es gewünscht wird, kann es jedoch auch als thermüstatisches Ventil
ausgebildet sein und über die Kapillarrohrleitung 16 von dem Fühler
17 am Austritt der Saugleitung 11 äus dem Wärmeaustauscher 4 gesteuert
werden.
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In der Stillstandsperiode des Verdichters 1 füllt #sich das
U-Rohr 12 über die Leitung 13 mit Flüssigkeit, bis dort das gleiche Niveau
8 erreicht ist wie im Verdampfer. Dann ist ein weiterer Flüssigkeitsdurchtritt
durch die Verbindungsleitung 13 unterbunden. Wenn der Verdichter
1 eingeschaltet wird, saugt er zunächst die relativ kleine Flüssiakeitsmenge
aus dem U-Rohr durch den Wärmeaustauscher. Diese Flüssigkeitsmenge kann ohne weiteres
so bemessen sein, daß das darin enthaltene Kältemittel vollständig im Wärmeaustauscher
4 verdampft. Dann saugt der Verdichter dampfförmiges Kältemittel aus dem Dampfraum
10 der Sammelflasche 6 ab. Diesem Kältemitteldampf wird über die Verbindungsleitung
13 kontinuierlich eine kleine Flüssigkeitsmenge zugesetzt, die ebenfalls
im Wärmeaustauscher vollständig verdampfen kann. Bei Verwendung eines thermostatischen
Ventils 14 kann die jeweils abgezogene Flüssigkeitsmenge genau dosiert werden. Wenn
der Fühler 17
eine zu niedrige Temperatur am Wärmeaustauscher-Austritt anzeigt,
schließt das Ventil 14 stärker, wenn die Temperatur am Fühler 17 wieder ansteigt,
öffnet es. Sobald der Verdichter 1 abgeschaltet wird, füllt sich wiederum
das U-Rohr 12 mit Flüssigkeit und sperrt damit den weiteren Flüssigkeitsdurchtritt
durch die Verbindungsleitung 13 ab.
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Das soeben beschriebene Ausführungsbeispiel ist für Anlagen gedacht,
die mit einem öllöslichen Kältemittel, wie CH.CI oder R12, bzw. einem beschränkt
öllöslichen Kältemittel, wie R22, arbeiten. Sie eignet sich aber auch für ein Kältemittel,
wie S02, das nicht öllöslich, aber schwerer als Öl ist. In diesem Fall setzt
sich das Öl oben in der Sammelflasche auf der Flüssigkeit 9 ab und
kann über die Leitung 13 abgezogen werden.
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Wenn das Kältemittel, wie NH3, nicht öllöslich, aber leichter als
Öl ist, muß man die Anlage so abwandeln, wie es in -der Figur gestrichelt
gezeichnet ist. An einem unteren Fortsatz 6' der Sammelflasche
6
schließt die Verbindungsleitung 13' mit dem Ventil 14' an und führt
zu dem verlängert-en U-Rohr 12'. Das schwerere Öl sammel sich in dem Fortsatz
6'
und kann in ähnlicher Weise, wie es oben für das leichtere 01 beschrieben
wurde, in die Saugleitung 11.
und zurück zum Verdichter gefördert werden.
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Für die Anlage spielt es keine Rolle, obdie Leitung 3 unten
in den Verdampfer einmündet oder ebenfalls in den Dampfraum 10. Auch die
Frage, in welchem Maße der Verdampfer überflutet ist, spielt keine Rolle. In jedem
Fall kann die Verbindungsleitung 13 so angeordnet werden, daß sie unterhalb
des überflutungsniveaus beginnt.