DD140583A1 - METHOD AND DEVICE FOR DEFROSTING EVAPORATORS - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Einrichtung zum Abtauen von Verdampfern von Kompressionskälteanlagen durch heißes Kältemittelgas. Durch die Erfindung soll mit Sicherheit eine Kondensation der heißen Kältemitteldämpfe■im Verdampfer und damit Flüssigkeitsschläge im Kompressor vermieden werden. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren Vierden durch den Kompressor die Kältemitteldämpfe aus dem Verdampfer soweit abgesaugt, daß die zu diesem Druck gehörende Kondensationstemperatur unterhalb der Umgebungstemperatur des .Verdampfers liegt. Dann wird heißes Kältemittelgas, abgesenkt auf diesen Druck, in den Verdampfer geleitet und vom Kompressor wieder abgesaugt. Zur Durchführung des .Verfahrens ist in der Umgehungsleitung zwischen der Kompressordruckleitung und dem Verdampfereinlaß ein Absperrventil vorgesehen, das mit einem Druckwächter in der Saugleitung des Kompressors verbunden ist. In der Umgehungsleitung befindet sich weiterhin ein Drosselorgan, das als feste Drossel Oder als vom Verdampferdruck beeinflußtes Druckregelventil ausgebildet sein kann. Anwendungsgebiet der Erfindung sind Verdampfer zur Luftkühlung in kältetechnischen Anlagen.The invention relates to a method and a device for defrosting evaporators of compression refrigerators by hot Refrigerant gas. By the invention should certainly a Condensation of the hot refrigerant vapors ■ in the evaporator and thus Fluid hammer in the compressor can be avoided. After this Inventive method Vierden by the compressor the Refrigerant vapors sucked out of the evaporator so far that the this pressure associated condensation temperature below the Ambient temperature of the .Verdampfers is located. Then it gets hot Refrigerant gas, lowered to this pressure, passed into the evaporator and sucked off the compressor again. To carry out the .Verfahrens is in the bypass line between the compressor pressure line and the evaporator inlet a shut-off valve provided with a Pressure switch is connected in the suction line of the compressor. In the bypass line is still a throttle body, the as a fixed throttle Or as influenced by the evaporator pressure Pressure control valve may be formed. Field of application of the invention are evaporators for air cooling in refrigeration systems.

Description

209 65 3209 65 3

Titel der ErfindungTitle of the invention

Verfahren und Einrichtung zum Abtauen von VerdampfernMethod and device for defrosting evaporators

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Abtauen von Eis an Verdampfern von Kompressionskälteanlagen zur Luftkühlung, mit denen heißes, vom !Compressor kommendes Kältemittelgas unter Umgehung des Kondensators und des Entspannungsventils in den Verdampfer geleitet wird, sich dort abkühlt und vom Kompressor wieder abgesaugt und verdichtet wird, wobei zwischen der Saug- und Druckseite des Verdichters die im Kühlprozeß übliche Druckdifferenz im wesentlichen aufrechterhalten bleibt·The invention relates to a method and a device for defrosting ice on evaporators of compression refrigeration systems for air cooling, with which hot, coming from! Compressor refrigerant gas is passed bypassing the condenser and the expansion valve in the evaporator, where it cools and sucked back from the compressor and is compressed, between the suction and pressure side of the compressor, the usual in the cooling process pressure difference is substantially maintained ·

Charakteristik der bekannten technischen LösungCharacteristic of the known technical solution

Es ist seit langem bekannt, zum Abtauen von Verdampfern heißes Kältemittelgas von der Druckseite des Kompressors in den Verdampfer zu leiten. So ist es bekannt (z.B. DE-AS 1 215 734), daß Verdampfer und Kondensator ihre Funktion tauschen, d.h. der Verdampfer arbeitet als Kondensator und der Kondensator als Verdampfer· Bei der Heißgasabtauung besteht der größte Vorteil darin, daß die Wärme direkt im Verdampfer entsteht und der Abtauvorgäng dadurch sehr beschleunigt wird. Nachteilig ist der große Aufwand an Umschaltventilen, die zu Störungen führen können. (Plank, "Handbuch der Kältetechnik" Bd.. XI, Springer-Verlag 1962, Seite 90). ~ . .,It has long been known to direct hot refrigerant gas from the pressure side of the compressor into the evaporator for defrosting evaporators. Thus it is known (e.g., DE-AS 1 215 734) that the evaporator and condenser exchange their function, i. The evaporator works as a condenser and the condenser as an evaporator. · The biggest advantage of hot gas defrosting is that the heat is generated directly in the evaporator and the defrosting process is thereby greatly accelerated. A disadvantage is the great expense of changeover valves, which can lead to disturbances. (Plank, "Handbuch der Kältetechnik" Vol. XI, Springer-Verlag 1962, page 90). ~. .,

209 653209 653

Es ist auch bekannt, ohne Umschaltung des Kältemittelkreislaufes eine Heißgasabtauung vorzunehmen (Plank, Seite 4O₁ Zeitschrift "Die Kälte" 1953 Heft 10, Seite 292). Zum Abtauen wird"ein Absperrventil in einer Umgehungsleitung zwischen dem Kompressorauslaß und dem Ver— dampfereinlaß geöffnet. Heißes Kältemittelgas strömt in den Verdampfer, gibt dort seine Wärme ab und wird vom Kompressor wieder angesaugt· Hierbei steht nur das Wärmeäquivalent der Kompressorleistung für den Abtauprozeß zur Verfügung, Da die Druckdifferenz zwischen der Saug- und Druckseite des Kompressors gering ist, ist die aufgenommene Kompressorleistung, damit das Wärmeäquivalent, für den Abtauprozeß meist unzureichend, so daß es zu langen Abtauzeiten kommt. Es besteht die Gefahr, daß das Kältemittel teilweise im Verdampfer kondensiert und als Flüssigkeit .oder Flüssigkeitsdampfgemisch angesaugt wird lind Schäden am Kompressor verursacht.It is also known, without switching the refrigerant circuit to perform a hot gas defrosting (Plank, page 4O ₁ magazine "The Cold" 1953, No. 10, page 292). For defrosting, a shut-off valve in a bypass line between the compressor outlet and the evaporator inlet is opened Hot refrigerant gas flows into the evaporator where it releases its heat and is sucked back in by the compressor · Only the heat equivalent of the compressor output is available for the defrosting process Since the pressure difference between the suction and discharge sides of the compressor is small, the absorbed compressor power, and thus the heat equivalent, is usually insufficient for the defrosting process, resulting in long defrosting times There is a risk of the refrigerant partially condensing in the evaporator and sucked as a liquid .oder liquid vapor mixture lind causes damage to the compressor.

Zur Anwendung dieses Verfahrens ist es bekannt (DB-AS A 125 455)j im Verdampfer ein zweites Leitungssystem unterzubringen, das einen Hilfskreis bildet, in den zum Abtauen Heißgas geleitet und teilweise kondensiert wird. Die Entspannung erfolgt über eine Drossel in das Kompressorgehäuse, also nach dem Durchgang durch den Verdampfer. Wärmequelle ist das Wärmeäquivalent der Antriebsleistung des Kompressors und die Wärme des Kompressorgehäuses einschließlich der ölfüllung. Durch die Verwendung einer Drossel im Abtaukreislauf wird eine Druckdifferenz zwischen der Saug- und Druckseite herbeigeführt, die zu einer Steigerung der Antriebsleistung des Kompressors und damit zu einem höheren Wärmeäquivalent für den Abtauprozeß führt. Auch hierbei ist die Gefahr von Flüssigkeitsschlägen, vor allem durch die direkte Entspannung in das Kompressorgehäuse, sehr groß.For the application of this method, it is known (DB-AS A 125 455) j to accommodate a second conduit system in the evaporator, which forms an auxiliary circuit, is guided in the defrosting hot gas and partially condensed. The relaxation takes place via a throttle in the compressor housing, ie after passing through the evaporator. Heat source is the heat equivalent of the drive power of the compressor and the heat of the compressor housing including the oil filling. By using a throttle in Abtaukreislauf a pressure difference between the suction and pressure side is brought about, which leads to an increase in the drive power of the compressor and thus to a higher heat equivalent for the defrosting process. Again, the risk of liquid shock, especially by the direct relaxation in the compressor housing, very large.

-3- 209 65 3-3- 209 65 3

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist die Entwicklung eines Verfahrens and einer zugehörigen Anordnung, durch die mit geringem Aufwand das Abtauen des Verdampfers mit heißem Kältemittelgas durchgeführt werden kann, welches Schaden am Kompressor ausschließt.The aim of the invention is the development of a method and an associated arrangement, by means of which the defrosting of the evaporator with hot refrigerant gas can be carried out with little effort, which excludes damage to the compressor.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens und einer Anordnung zum Abtauen von Kältemittelverdampfern ( > durch heißes, vom Kompressor kommendes Kältemittelgas, durch das mit Sicherheit eine Kondensation des Kältemittels im Verdampfer und damit das Ansaugen von flüssigem Kältemittel bzw. Naßdampf durch den Kompressor vermieden wird·The object of the invention is to provide a method and an arrangement for defrosting refrigerant evaporators ( > by hot, coming from the compressor refrigerant gas, by the condensation of the refrigerant in the evaporator and thus the suction of liquid refrigerant or wet steam is avoided by the compressor with certainty ·

Zur Lösung der Aufgabe sieht die Erfindung ein Verfahren vor, bei dem zum Abtauen die Zufuhr von flüssigem Kältemittel zum Verdampfer abgesperrt wird, der Kompressor durch Absaugen der Kältemitteldämpfe den Druck im Verdampfer so weit absenkt, daß die zu diesem Druck gehörende Kondensationstemperatur unterhalb der Umgebungstempera-. ^ tür des Verdampfers liegt und dann heißes Kaltemittelgas -J abgesenkt auf diesen Druck in den Verdampf er geleitet, vom Kompressor wieder abgesaugt und dann nach Erreichen einer vorgewählten Ansaugtemperatur in der Saugleitung der Abtauvorgang beendet wird. Die Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einem log-p,i-Diagramm ergibt einen rechtsläufigen Kreisprozeß, der außerhalb der Kondensat:: tions-Grenzkurve liegt· Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt die Wärmeabgabe auf ein Druckniveau, das bei der Umgebungstemperatur des Verdampfers mit Sicherheit eine Kondensation ausschließt. Flüssigkeitsschläge im Verdichter können nicht mehr auftreten. Der Anstieg derTo solve the problem, the invention provides a method in which the defrosting the supply of liquid refrigerant is shut off to the evaporator, the compressor by sucking the refrigerant vapors lowers the pressure in the evaporator so far that the belonging to this pressure condensation temperature below the ambient temperature , ^ evaporator is located and then hot refrigerant gas -J lowered to this pressure in the evaporator he passed, sucked back from the compressor and then after reaching a preselected intake temperature in the suction line, the defrosting is terminated. The representation of the method according to the invention in a log-p, i-diagram results in a right-handed cyclic process which is outside the condensate :: tion limit curve · In the method according to the invention, the heat dissipation to a pressure level, which at the ambient temperature of the evaporator with certainty Excludes condensation. Liquid blows in the compressor can no longer occur. The rise of

209 65 3209 65 3

Temperatur in der Saugleitung zeigt an, daß der Abtauvorgang abgeschlossen ist und die Kälteanlage ihren normalen Betrieb wieder aufnehmen kann.Temperature in the suction line indicates that defrosting is complete and the refrigeration system can resume normal operation.

Zur Durchführung des Verfahrens sieht die Erfindung eine Einrichtung vor, die aus einer an sich bekannten Umgehungsleitung zwischen der Kompressordruckleitung und dem Verdampfereinlaß mit einem Absperrventil besteht, wobei das Absperrventil mit einem Druckwächter in der Saugleitung des Kompressors verbunden ist und in der Umgehungsleitung weiterhin ein festes Drosselorgan und in der Saugleitung ein Temperaturwächter angeordnet ist· Durch die erfindungsgemäße Einrichtung wird gewährleistet, daß das Absperrventil in der Umgehungsleitung erst geöffnet wird, wenn in der Saugleitung und damit im Verdampfer ein Druck herrscht, dessen zugehörige Kondensationstemperatur unter der Umgebungstemperatur des Kühlraumes liegt. Nach öffnung dieses Absperrventils kann dann heißes Kältemittelgas über das Drosselorgan in den Verdampfer einströmen. Es kann auch anstelle der festen Drossel, eingestellt auf die Kälteanlage, ein vom Verdampferdruck beeinflußtes Drucktegelventil als Drosselorgan angeordnet sein. Während des Drosselvorgangs findet zwar eine Temperaturabsenkung der heißen Kältemittelgase statt, jedoch bleibt die Enthalpiedifferenz gegenüber einem linksläufigen Kreisprozeß, wie er sich aus dem Stand der Technik ergibt, unverändert. Wenn das Eis abgetaut ist, steigt die Temperatur in der Säugleitung. Der Temperaturwächter zeigt dann das Ende des Abtauvorgangs an, so daß eine unzulässige Überhitzung des Kompressors vermieden wird.To carry out the method, the invention provides a device which consists of a known bypass line between the compressor pressure line and the evaporator inlet with a shut-off valve, wherein the shut-off valve is connected to a pressure switch in the suction line of the compressor and in the bypass further a fixed throttle body The device according to the invention ensures that the shut-off valve in the bypass line is not opened until a pressure prevails in the suction line and thus in the evaporator whose associated condensation temperature is below the ambient temperature of the cooling space. After opening of this shut-off valve can then flow hot refrigerant gas via the throttle body in the evaporator. It can also be arranged as a throttle body instead of the fixed throttle, adjusted to the refrigeration system, an affected by the evaporator pressure Drucktegelventil. Although during the throttling process, a decrease in temperature of the hot refrigerant gases takes place, but the enthalpy difference compared to a left-handed cyclic process, as it results from the prior art, unchanged. When the ice is defrosted, the temperature in the mammalian line rises. The temperature monitor will then indicate the end of the defrost cycle, avoiding excessive compressor overheating.

Ausfuhrungsbeispielexemplary

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert:The invention will be explained in more detail below with reference to an exemplary embodiment:

Fig» 1 zeigt schematisch eine Kälteanlage? Fig. 2 zeigt den Kreisprozeß gemäß der Erfindung in einem log-p, i-Diagramm·Fig. 1 shows schematically a refrigeration system? 2 shows the cyclic process according to the invention in a log-p, i diagram.

Nach Fig. 1 fördert der Kompressor 8 im Kühlbetrieb Kältemittel über die Druckleitung 5 in den Kondensator 9» wo es verflüssigt über die Flüssigkeitsleitung 10, das Absperrventil 1 und das Expansionsventil 6 in den Verdampfer 7 geleitet wird« Über die Saugleitung 11 wird das verdampfte Kältemittel wieder vom Kompressor angesaugt.Referring to Fig. 1, the compressor 8 promotes refrigerant in the cooling operation via the pressure line 5 in the condenser 9 »where it is liquefied via the liquid line 10, the shut-off valve 1 and the expansion valve 6 is passed into the evaporator 7.« Via the suction line 11 is the vaporized refrigerant sucked in again by the compressor.

Zur Durchführung des Abtauprozesses ist zwischen der Druckleitung 5 und dem Einlaß des Verdampfers 7 eine Umgehungsleitung 12 vorgesehen, in der sich das Drosselorgan 3 und das Absperrventil 2 befindet.To perform the defrosting process, a bypass line 12 is provided between the pressure line 5 and the inlet of the evaporator 7, in which the throttle body 3 and the shut-off valve 2 is located.

Die Einleitung des Abtauprozesses kann über Zeitschalter, Reifdickenmesser oder ähnliches, erfolgen. Dazu wird als erster Schritt das Absperrventil 1 in der Flüssigkeitsleitung 10 geschlossene Der weiterarbeitende Kompressor 8 saugt' aus dem Verdampfer 7 Kältemitteldämpfe ab- und erniedrigt dessen Druck. Wenn ein vorbestimmter .Wert erreicht ist, bei dem die zu diesem Druck gehörende Kondensationstemperatur geringer als die Kühlraumtemperatur ist, wird über den Druckwächter 4 das Absperrventil 2 in der Umgehungsleitung 12 geöffnet. Vom Kompressor 8 kommendes heißes Kältemittelgas strömt jetzt über das Drosselorgan 3 und die Umgehungsleitung 12 in den Verdampfer 7 und gibt dort seine Wärme zum Abtauen des Eises ab. Auf Grund des am Druckwächter 4 und Drosselorgan 3 vorgewählten Verdampferdruckes ist eine Kondensation im Verdampfer 7 ausgeschlossen, so daß der Kompressor 8 nur trockene Kältemitteldämpfe ansaugen kann· Flüssigkeitsschläga sind mit Sicherheit ausgeschlossen«The initiation of the defrosting process can be done via time switch, Reifdickenmesser or the like. For this purpose, the first step, the shut-off valve 1 in the liquid line 10 is closed The further-working compressor 8 sucks' from the evaporator 7 refrigerant vapors and decreases its pressure. When a predetermined .Value is reached, in which the condensation temperature associated with this pressure is less than the refrigerator compartment temperature, the shut-off valve 2 in the bypass line 12 is opened via the pressure switch 4. Coming from the compressor 8 hot refrigerant gas now flows through the throttle body 3 and the bypass line 12 into the evaporator 7, where it gives off its heat to defrost the ice. Due to the preselected at the pressure switch 4 and throttle body 3 evaporator condensation in the evaporator 7 is excluded, so that the compressor 8 can suck only dry refrigerant vapors · liquid beats are certainly excluded «

209 65 3209 65 3

Das Dros-selorgan 3 kann als feste Drosselstelle, eingestellt auf die Kälteanlage, ausgebildet sein. Es ist aber auch möglich, das Drosselorgan J als vom Verdampferdruck beeinflußtes Druckregelventil auszubilden, um im "Verdampfer stets den"gewünschten Druck aufrechtzuerhalten. Wenn alles Eis abgetaut ist, steigt die Temperatur in der §augleitung 11. Der Temperaturwächter 13 zeigt dies an. Sein •Signal kann zur automatischen Beendigung des Abtauvorgangs benutzt werden.The Dros selorgan 3 can be designed as a fixed throttle point, adjusted to the refrigeration system. But it is also possible to form the throttle member J as influenced by the evaporator pressure control valve to maintain in the "evaporator always the" desired pressure. When all the ice has defrosted, the temperature in the suction line 11 rises. The temperature monitor 13 indicates this. Its signal can be used to automatically stop the defrosting process.

In dem schematischen log-p, i-Diagramm nach Fig. 2 ist die waagerechte Linie ρ der Förderdruck des Kompressors in der Druckleitung 5· P is* die Drucklinie des Verdampferdruckes im,normalen Kühlbetrieb. Die darunter liegende Drucklinie ρ stellt den beim Abtauen gewählten Druck im Verdampfer dar. Der Abtauprozeß beginnt bei Punkt a durch Absaugen der Kältemitteldämpfe durch den Kompressor 8, der diese auf den Zustandspunkt b, verbunden mit einer Erwärmung, verdichtet. Durch das Drosselventil 3 erfolgt die Entspannung auf den Zustandspunkt c. Durch Wärmeabgabe im Verdampfer verringert sich die Enthalpie der Kältemitteldämpfe bis zum Punkt a. Die Strecke c-a stellt die beim Abtauen zur Verfügung stehende Wärmemenge dar.In the schematic log-p, i-diagram of Fig. 2, the horizontal line ρ is the delivery pressure of the compressor in the pressure line 5 · P is * the pressure line of the evaporator pressure in, normal cooling operation. The underlying pressure line ρ represents the pressure selected in the evaporator during defrosting. The defrosting process begins at point a by suctioning the refrigerant vapors through the compressor 8, which compresses them to the state point b, associated with a heating. By the throttle valve 3, the relaxation takes place on the state point c. Heat loss in the evaporator reduces the enthalpy of the refrigerant vapors to point a. The distance c-a represents the amount of heat available during defrosting.

Durch den erfindungsgemäßen reehtsläufigen Kreisprozeß wird mit Sicherheit vermieden, daß der Punkt a die rechte Kondensationsgrenzkurve erreicht bzw. unterschreitet. Damit ist eine Kondensation und Flüssigkeitsschläge für den Kompressor 8 ausgeschlossen. Durch die Erfindung ist die einfache Heißgasabtauung ohne Umkehrung des Kältekreislaufes in ihrer Funktionsweise wesentlich verbessert worden.By the reehtsläufigen cycle according to the invention is avoided with certainty that the point a reaches or falls below the right condensation limit curve. For a condensation and liquid shocks for the compressor 8 is excluded. By the invention, the simple Heißgas Abtauung has been substantially improved without reversing the refrigeration cycle in their operation.

Claims (2)

Erfind υ. η gsansprücheInventive υ. η gsansprüche 1, die aus einer Umgehungsleitung zwischen der Kompressordruckleitung und dem Verdampfereinlaß mit einem Absperrventil besteht, gekennzeichnet dadurch, daß das Absperrventil (2) mit einem Druckwächter (4) in der Saugleitung (11) des Verdichters (8) verbunden und in-der Umgehungsleitung (12) weiterhin ein festes Drosselorgan (3) und in der Saugleitung (11) ein Temperaturwächter (13) angeordnet ist«1, which consists of a bypass line between the compressor pressure line and the evaporator inlet with a shut-off valve, characterized in that the shut-off valve (2) connected to a pressure switch (4) in the suction line (11) of the compressor (8) and in-the bypass line ( 12) further a fixed throttle body (3) and in the suction line (11) a temperature monitor (13) is arranged « 3* Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Pkt„3 * Device for carrying out the method according to point " 1« Verfahren zum Abtauen von Eis an Verdampfern von Kom~ pressionskälteanlagen, indem heißes, vom Kompressor kommendes Kältemittelgas unter Umgehung des Kondensators und des Entspannungsventils in den Verdampfer geleitet wird, sich dort abkühlt und vom Kompressor wieder abgesaugt und verdichtet wird, wobei zwischen der Saug- und Druckseite des Verdichters die im Kühlprozeß übliche Druckdifferenz im wesentlichen aufrechterhalten bleibt, gekennzeichnet dadurch« daß zum Abtauen die Zufuhr von flüssigem Kältemittel zum Verdampfer abgesperrt wird, der Kompressor durch Absaugen der Kältemitteldämpfe den Druck (p„) i& Verdampfer soweit absenkt, daß die zu diesem Drück gehören de Kondensationstemperatur unterhalb der Umgebungstemperatur' des Verdampfers (p ) liegt und dann heißes Kältemittel1 «Ice defrosting procedure for evaporators of refrigeration units, where hot refrigerant gas coming from the compressor is fed into the evaporator, bypassing the condenser and the expansion valve, where it cools and is sucked off and compressed by the compressor, with suction between - And pressure side of the compressor, the pressure difference in the conventional cooling process is substantially maintained, characterized characterized << that the defrosting the supply of liquid refrigerant is shut off to the evaporator, the compressor by sucking the refrigerant vapors the pressure (p ") i & evaporator lowers so far that the For this pressure the condensation temperature is below the ambient temperature of the evaporator (p) and then hot refrigerant abgesenkt auf diesen Druck, in den Verdampfer geleitet, vom Kompressor wieder abgesaugt und nach Erreichen einer vorgewählten Ansaugtemperatur in der Saugleitung der Abtauvorgang beendet wird«,¹ lowered to this pressure, passed into the evaporator, sucked off again by the compressor and, after reaching a preselected intake temperature in the suction line, the defrosting process is terminated ", ¹ 2o Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Pkt«^: 2o device for carrying out the method according to Pkt ^: 2, gekennzeichnet dadurch, daß das Drosselorgan (3) in der Umgehungsleitung (12) als ein vom Verdampferdruck beeinflußtes Druckregelventil ausgebildet ist»2, characterized in that the throttle body (3) in the bypass line (12) is designed as a pressure regulator influenced by the evaporator pressure » 3seny_iL_$ei!en Zeichnungen3seny_iL_ $ ei en drawings