DE1426936B1 - Kuehlaggregat und dessen Steuerung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kühlaggregat mit horizontal verlaufenden Verdampferrohren und mit im Leitungszug zwischen horizontalem Verdampfer und Verdichter angeordneten, den Gasdurchsatz durch den Verdichter entsprechend der Kühlleistung regelnden Leitschaufeln und mit einer zwischen Verdichterdruckseite und Verdampfer vorgesehenen, mit einem Steuerventil ausgerüstete Verbindungsleitung, wobei das Steuerventil und die Leitschaufeln mittels eines Steuergliedes einstellbar sind, welches thermo- ίο statisch gesteuert ist.

Es sind Kühlaggregate bekannt, bei denen entweder eine Drosselklappe oder eine Leitschaufel im Rohrleitungszug zwischen einem Verdampfer und einem Verdichter angeordnet sind. Die Drosselklappen oder Leitschaufeln werden dabei über Thermostaten gesteuert, die an oder im Bereich von Kühlmittelrohren angeordnet sind.

Weiterhin ist es bekannt, gasförmiges Kältemittel von der Hochdruckseite des Verdichters zum Verdämpfer oder zum Verbindungsleitungszug zwischen Verdampfer und Verdichter zurückzuführen. In der Leitung zwischen der Hochdruckseite des Verdichters und dem Verdampfer ist dabei ein Ventil angeordnet, welches den Zustrom von gasförmigem Kältemittel zum Verdampfer regelt. Die Steuerung von Drosselklappe und Ventil erfolgt bei einer bekannten Ausbildung eines Kühlaggregates über einen nicht näher erläuterten Regler, der wiederum von einem Thermostaten gesteuert wird. Der Thermostat ist dabei der Temperatur des im Verdampfer zu kühlenden Kühlmittels ausgesetzt.

Es muß sichergestellt sein, daß sowohl Drosselklappen bzw. Leitschaufeln einerseits und Ventil andererseits in einer vorgegebenen Zuordnung sicher betätigt werden können. Dabei darf der betriebene Aufwand ein vorgegebenes Maß nicht überschreiten.

Die bekannten Regelmaßnahmen haben den Zweck, eine Unterkühlung der Rohre im Verdampfer zu vermeiden. Eine zu starke Unterkühlung könnte gegebenenfalls zu einem Erstarren des meist aus Wasser bestehenden Kühlmittels führen. Eine weitere Aufgabe der Kältemittelrückführung ergibt sich aus der Forderung, daß Kreiselverdichter mit einem gleichmäßigen Gasdurchsatz arbeiten müssen, wenn Wasserschläge vermieden werden sollen. Zur Vermeidung von Wasserschlägen genügt es, das zurückgeführte Kältemittelgas in den Verbindungsleitungszug zwischen dem Verdampfer und Verdichter einzuführen. Zum Zwecke des Vermeidens einer Unterkühlung muß die Kältemittelzuführung weiter vorn, und zwar unmittelbar in den Verdampfer hinein erfolgen. Bei einer bekannten Ausführungsform eines Kühlaggregates wird das gasförmige Kältemittel dabei in breiter Front unmittelbar auf die Rohre geblasen.

Außer dem Problem einer gleichmäßigen Verdichterbelastung und der eventuellen Unterkühlung der Rohre des Rohrbündels im Verdampfer gibt es bei Kühlaggregaten aber noch ein weiteres Problem, und zwar die ungleichmäßige Abkühlung des Kühlmittels in den Rohren des Verdampfers. Bei einem Leistungsabfall des Kühlaggregates treten nur noch geringe Mengen flüssigen Kältemittels in den Verdampfer ein. Dies führt dazu, daß nicht alle Rohre des Verdampfers mehr gleichmäßig mit Kältemittel beaufschlagt und dementsprechend abgekühlt werden. Es ergeben sich dann in einigen Rohren höhere Temperaturen, die ein unzulässiges Maß überschreiten könnten. Die Ungleichmäßigkeit der Erwärmung führt aber insbesondere zu einem schlechten Wirkungsgrad des Kühlaggregates und damit zu einer schlechten Ausnutzung der zugeführten Energie.

Es ist auch bekannt, bei niedriger Kühlleistung durch Einblasen von Kältemittelgas von der Hochdruckseite des Verdichters her das Ansaugen von flüssigem Kältemittel in den Verdampfer hinein mehr oder weniger zu verhindern. Infolge eines gleichbleibenden Durchsatzes werden damit im Verdichter die bereits erwähnten Wasserschläge vermieden. Dieser bekannte Aufbau ist aber praktisch nur dort verwendbar, wo die Wärmeübergangsflächen längs einer vertikalen Strömungsrichtung verlaufen. Von der konstruktiven Seite her ist dies ungünstig; außerdem ist der Aufbau, da er sich nur für Kühlaggregate relativ kleiner Kühlleistung eignet, nur begrenzt einsatzfähig. Ungleichmäßige Abkühlungen horizontal verlaufender Rohrbündel sind mit Hilfe des Aufbaues dieses bekannten Kühlaggregates nicht vermeidbar.

Es ist Aufgabe der Erfindung, zur Aufrechterhaltung einer gleichmäßigen Verdichterbelastung und für g eine gleichmäßige Kältemittelbeaufschlagung der f Rohre im Verdampfer eine sichere und einfache Zuordnung von Leitschaufel und Ventilsteuerung sowie eine geeignete Kältemittelzufuhr zum Verdampfer zu gewährleisten.

Die gestellte Aufgabe ist bei einem Kühlaggregat der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst, daß gemäß der Erfindung als Steuerglied ein Servomotor dient, dessen Welle über Gestänge an den Leitschaufeln angreift und einen Nocken trägt, mit dem ein Nockenschalter für das als Magnetventil ausgebildete Steuerventil derart stellbar ist, daß das Steuerventil (34) unterhalb einer vorbestimmten Belastung des Kühlaggregates öffnet, und daß die Verbindungsleitung verdampferseitig in die flüssiges Kältemittel zuführende Leitung am Verdampfereingang mündet.

Mit Hilfe des Gestänges lassen sich über den Servomotor die Leitschaufeln zunächst nach Maßgabe der Thermostateinstellung in der gewünschten Weise verstellen. Der Nocken synchronisiert dann die Leitschaufeleinstellung mit der Ventilsteuerung, indem er bei einer bestimmten Winkelstellung der ( Servomotorwelle den Nockenschalter betätigt und damit das Magnetventil öffnet. Von einer bestimmten Schaufelstellung an strömt damit gasförmiges Kältemittel zum Eingang des Verdampfers, wo im Bereich einer Zufuhrkammer eine Vermischung zwischen dem Kältemitteldampf und dem flüssigen Kältemittel erfolgt. Haben also infolge einer verminderten Kühlleistung die Zufuhr flüssigen Kältemittels und der Ausströmdruck des Kältemittels im Verdampfer nachgelassen, dann erhöht das zugeführte Kältemittelgas wieder den Abgabedruck am Verdampfer, und das Kältemittel kann trotz herabgesetzter Kühlleistung wieder mit einem Druck in den Verdampfer eingespritzt werden, der dem Druck bei unverminderter Kälteleistung entspricht. Damit ist eine gleichmäßige Rohrbeaufschlagung sichergestellt, welche die Voraussetzung für einen guten Wirkungsgrad des Kühlaggregates ist.

Die Erfindung wird an Hand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung eines Kühlaggregates,

F i g. 2 eine Teilansicht mit der Vorrichtung zum

3 4

Regeln der Leitflügel für die Leistungssteuerung des festigt ist. Ein gleicher Arm 49 ist am Steuerschaft 39

Aggregates und des Antriebsflügels 38 vorgesehen und eine Verbin-

F i g. 3 eine Teilansicht der Vorrichtung gemäß dung zwischen den Armen 47 und 49 ist durch das

F i g. 2, nach der Linie III-III in F i g. 2. Steuergestänge 40 hergestellt. Ein Leistungs-Abtast-

In F i g. 1 ist ein Kühlaggregat 10 dargestellt, mit 5 gerät überträgt auf den Steuermotor 42 einen Impuls, einem Motor-Kreisel-Verdichter 12, welcher das welcher eine Drehung des Steuermotors 42 entweder heiße gasförmige Kältemittel in eine Druckleitung 14 in eine Richtung zum Öffnen oder Schließen der Leitabgibt, welche den Verdichter 12 mit dem Konden- flügel 30 bewirkt, je nach den zur entsprechenden sator 16 verbindet. Im Kondensator 16 wird das gas- Zeit bestehenden Notwendigkeiten für die Steuerung förmige Kältemittel in den flüssigen Zustand versetzt, io des Aggregates. Das Leistungs-Abtastgerät ist kein und zwar durch die Wirkung einer Kühlschlange 17, Teil der Erfindung. Ein schematisch dargestellter die im Kondensator 16 untergebracht ist. Vom Kon- Thermostat 60 ist vorgesehen, welcher einen in den densator 16 strömt das nun flüssige Kältemittel durch Verdampfer 20 und an die darin befindliche Rohrein Strömungsventil 18 in eine Flüssigkeitsleitung 19, schlange 21, die die Belastung des Aggregates darweiche zu einem Verdampfer 20 führt. 15 stellt, hinreichenden Fühler 61 aufweist. Eine Druck-

Eine Flüssigkeits-Verteiler-Anlage 22 befindet sich dose 62 ist an den Fühler 61 angeschlossen und weist am Boden des Verdampfers 20. Sie enthält eine erste einen Arm 63 auf, welcher auf einen verstellbaren geschlitzte Grundplatte 24, welche sich längs der Widerstand 64 im Stromkreis, dem die Wicklung des Grundfläche des Verdampfers erstreckt, eine Prall- ' Steuermotors 42 angeschlossen ist, aufliegt. Eine Beplatte 25, die über der Grundplatte 24 angeordnet ao wegung der Welle 46 wird durch Veränderung der und mit seitlichen Durchbrechungen versehen ist, um über den Widerstand 64 zur Motorwicklung geführdas durch die Grundplatte 24 kommende flüssige ten Spannung bewirkt.

Kältemittel nach außen zu verteilen, und eine Ver- In F i g. 3 ist ein Nocken 48 dargestellt, welcher an teilerplatte 26 mit einer Vielzahl von Schlitzen in der der Welle 46 angebracht ist und auf einen im Stromnach oben weisenden Oberfläche. Durch diese Aus- 25 kreis vorgesehenen Schalter 50 einwirkt, welcher in führung wird flüssiges Kältemittel vom Boden her Serie mit dem Magnet-Steuerventil 34 geschaltet ist. durch das Rohrbündel hindurchgeführt, und zwar mit Beim Betrieb des Aggregates verursacht eine Verbeachtlicher Geschwindigkeit, da die Schlitze in der änderung der Belastung desselben eine Temperatur-Verteilerplatte 26 wie Düsen wirken. veränderung des in die Rohrschlange 21 eintretenden

Das flüssige Kältemittel wird in gasförmiges Kälte- 30 Wassers, und jede Temperaturveränderung wird

mittel umgewandelt, sobald ein Wärmeaustausch zwi- durch den Thermostat 60 festgestellt. Ein Impuls

sehen einer die Belastung darstellenden Rohrschlange wird daraufhin an den Steuermotor 42 gegeben, um

21 und dem flüssigen Kältemittel auftritt. Dieses gas- die Leitflügel 30 in ihrer Stellung so zu verändern,

förmige Kältemittel, welches das Ergebnis des daß diese der Belastung des Aggregates entspricht.

Wärmeabtausch-Vorganges ist, strömt nun durch eine 35 Wenn die Temperatur des eintretenden Wassers fällt,

Saugleitung 28 über Leitflügel 30 zum Einlaß des wird der Steuermotor 42 in der Richtung bewegt, daß

Verdichters 12, womit der Kältemittelkreislauf abge- die Leitflügel 30 schließen. Bei einer vorbestimmten

schlossen ist. über Null liegenden Belastung betätigt der Nocken

Im Zustand niedriger Belastung ist die Menge des 48 den Schalter 50 und schließt damit den Stromkreis

flüssigen Kältemittels verringert, was sich auf die 40 für die elektrische Regelung durch das Steuerventil

oberen Rohre im Rohrbündel derart auswirkt, daß 34. Unter diesen Umständen ist das unter hohem

diese nur von wenig oder keinem Kältemittel be- Druck stehende gasförmige Kältemittel in der Lage,

feuchtet werden. Um die Verteilung des Kältemittels in die Leitung 32 einzuströmen und die Zufuhr von

in der Weise zu erreichen, daß sämtliche Rohre des Kältemittel zu dem Kühler zu verstärken. Das unter

Verdampfers benetzt werden; ist eine Leitung 32 vor- 45 hohem Druck stehende Kältemittel, welches sich in

gesehen, die die Abgabeseite des Verdichters mit der der Leitung 32 befindet, bringt zusätzlichen Druck

am Boden des Verdampfers 20 angeordneten Ver- auf das in der Flüssigkeitsleitung 19 befindliche

teilungsanlage 22 verbindet. Die Strömung in der Kältemittel, welches in die am Boden des Verdamp-

Leitung 32 steht unter dem Einfluß eines Steuerventils fers befindliche Verteilungsanlage 22 strömt. Mit

34, welches von der Stellung der Leitflügel 30 ab- 50 dieser Anordnung ist es möglich, mit Sicherheit einen

hängig ist, als ein Anzeigemittel für die Belastung des Teil des im Aggregat umlaufenden Kältemittels jeder

Aggregates. Rohrreihe zuzuführen.

In den F i g. 2 und 3 ist eine Vorrichtung zum Wenn die Belastung des Aggregates erhöht wird, Steuern der Stellung der Leitflügel 30 in Überein- z. B. wenn die Temperatur in der Rohrschlange 21 Stimmung mit den Kühlanforderungen des Aggregates 55 im Verdampfer 20 steigt, verursacht der Impuls vom dargestellt. Die einzelnen in der F i g. 2 dargestellten Thermostat 60 eine Drehung der Antriebswelle 46 in Leitflügel 30 haben Abschnitte, welche mit einem der Weise, daß die durch die Leitflügel 30 bestimmte Antriebsteil (Riemenscheibe) versehen sind, so daß Öffnung vergrößert wird. Eine Bewegung der Welle die Betätigung eines Antriebsflügels 38 mit einem 46 führt den Nocken 48 vom Schalter 50 fort und sich von diesem aus erstreckenden Steuerschaft 39 60 veranlaßt durch Öffnen des Schalters 50 eine Enteine gleichmäßige Bewegung aller Leitflügel auslöst, regung der Spule des Magnetsteuerventils 34.
welche die Leitflügel entweder schließt oder öffnet Durch die Gestaltung des Nockens 48, welcher an und von einem Impuls abhängig ist, welcher auf ein der Welle 46 angebracht ist, kann dem unzureichen-Steuergestänge übertragen wird. Besonders in F i g. 2 den Befeuchten der oberen Rohrreihen, als Folge ist ein Steuermotor 42 zu erkennen, der mit dem 65 eines Belastungszustands, begegnet werden. Der Steuerschaft 39 über ein Steuergestänge 40 mit dem Strom des flüssigen Kältemittels unter dieser Belastung Antriebsflügel 38 verbunden ist. Der Steuermotor 42 ist nicht ausreichend, um ein vollständiges Befeuchten weist eine Welle 46 auf, an welcher ein Arm 47 be- der Rohre mit den beschriebenen Verteilungsplatten

zu erreichen. Zu diesem Zeitpunkt soll der Nocken 48 den Schalter 50 betätigen und das Steuerventil 34 öffnen, um den Eintritt von zusätzlichem Kältemittel in die Flüssigkeitsverteilungsanlage 22 zu ermöglichen und damit den Wärmeaustausch des Rohrbündeis zu verbessern.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Kühlaggregat mit horizontal verlaufenden Verdampferrohren und mit im Leitungszug zwischen horizontalem Verdampfer und Verdichter angeordneten, den Gasdurchsatz durch den Verdichter entsprechend der Kühlleistung regelnden Leitschaufeln und mit einer zwischen Verdichterdruckseite und Verdampfer vorgesehenen, mit einem Steuerventil ausgerüsteten Verbindungsleitung, wobei das Steuerventil und die Leitschaufeln mittels eines gemeinsamen Steuergliedes einstellbar sind, welches thermostatisch gesteuert ist, dadurch gekennzeichnet, daß als Steuerglied ein Servomotor (42) dient, dessen Welle (46) über Gestänge (40, 47, 49) an den Leitschaufeln (30, 38) angreift und einen Nocken (48) trägt, mit dem ein Nockenschalter (50) für das als Magnetventil ausgebildete Steuerventil (34) derart stellbar ist, daß das Steuerventil (34) unterhalb einer vorbestimmten Belastung des Kühlaggregates öffnet, und daß die Verbindungsleitung (32) verdampferseitig in die flüssiges Kältemittel zuführende Leitung (19) am Verdampfereingang mündet.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen