DE1501174A1

DE1501174A1 - Kaeltemittelsammler fuer eine Kaelteanlage

Info

Publication number: DE1501174A1
Application number: DE19661501174
Authority: DE
Inventors: Rayner Raymond Edward
Priority date: 1965-10-13
Filing date: 1966-09-24
Publication date: 1969-10-16
Also published as: US3331216A; CH446409A; GB1152346A; FR1501021A

Description

PATENTANWÄLTE DIPL-CHEM. DR. WERNER KOCH . DR.-ING. RICHARD GLAWE DIPL-ING. KLAUS DELFS 1501174 HAMBURG- MÖNCHEN

~l

2000 Hamburg 52 · Waltxitrae· 12 · Ruf 892255 8000 MOnchcn 22 . LI«bk«rrtlraB· 20 ■ Huf 224548

UNSERZEicHEN ρ 4172/66 HAMBURG, den HAMBURG * D/K I

Worthington Corporation, Harriaon/New Jersey, 401 Worthington Avenue,

U. S. A.

Kältemittelsammler für eine Kälteanlage

Die. Erfindung bezieht sich auf eine Kälte»-i*4reianlage, und zwar auf den Kältemittelsammler des Kondensators in einer Kälteanlage. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf den Kältemittelsammler des Kondensators in einer Kälteanlage, der so ausgestaltet ist, daß er die ausreichende Versorgung eines mit flüssigem Kältemittel gekühlten Motors gewährleistet.

Bislang treten in Kälteanlagen, bei denen Kältemittel zur Kühlung des Kompressor-Motors benutzt wird, viele Schwierigkeiten auf, so beispielsweise Verstopfung der Kälternittelleitungen, außerordentlich hohe Druckverluste von dem Punkt aus, von dem das Kältemittel abgenommen wird, und Eindringen schädlicher Fremdkörper in den Motor, wodurch Schäden oder starker Verschleiß in dem betreffenden Motorteil auftreten können.

Zur Beseitigung dieser Nachteile liegt die Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der Schaffung einer Einrichtung zur Gewährlei-

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stung ausreichender Versorgung eines mit flüssigem Kältemittel ger kühlten Motors, die einfach verläßlich und wirtsohaftliih ist? die¹ einen geringeren Kältemittel-Vorrat in dem Kältemitteleammler des ₍ Kondensators erfordert, aber trotzdem gewährleistet, daß der Motor unabhängig von und vor der Weiterleitung dea Kältemittels in den Kreislauf der Anlage gespeist wird; die Dämme, Trennwände, Lochplattem oder angehobene Einlaufe zum weitestgehenden Abscheiden oder Absetzen irgendwelcher Fremdkörper in dem flüssigen Kältemittel enthält, wobei aber ausreichende Querschnitte vorgesehen sind, um den Druckabfall und die Verstopfungsgefahr auf einem Minimum zu hal-.ten; die eine so große Grundfläche besitzt, daß irgendwelche Turbulenzen in dem flüssigen Kältemittel vermindert und begrenzt werden, die sonst die Wirkung der Expansionseinrichtung beeinträchtigen würden; die die Versorgung des Motors mit flüssigem Kältemittel jederzeit während des normalen Betriebs der Kälteanlage gewährleistet.

Andere Aufgaben und Vorteile ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einer Ausführungsform der Erfindung, deren wesentlichste Merkmale in den anschließenden Ansprüchen herausgestellt werden. Es wird dabei Bezug genommen auf die zugehörige Zeichnung, in deren Figuren gleiche Bezugsziffern entsprechende Teile bezeichnen. Die benutzte Ausdrucksweise hat keinen beschränkenden, sondern nur beschreibenden Sinns In der Zeichnung zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Kälteanlage, die 'den

Erfindungsgegenstand enthält;
ο
ο Fig. 2 eine perspektivische, teilweise gebrochene Teilansicht

ο eines erfindungsgemäßen Kältemittel-Sammlers an einem ^ Kondensator;

oo Fig. 5 einen teilweise gebrochenen Grundriß des erfindungsgemäs-Q sen Kältemittel-Sammlers an einem Kondensator;

Fig. 4 einen Teilschnitt längs Linie 4-4 der Fig. 3 und Fig. 5 einen Teilschnitt längs Linie 5-5 der Fig. 4.

Bei der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsfonn der Erfindung iat die erfindungsgemäße Einrichtung zur Gewährleistung der Versorgung des mit flüssigem Kältemittel gekühlten Motors enthalten in einer Kälteanlage, die allgemein mit 10 bezeichnet ist.

Die Kälteanlage 10 ist schematisch in Fig. 1 dargestellt und enthält einen Kompressor 12, der das durch den Einlaß 14 über die leitung 16 von dem Auslaß 16 des Verdampfers 20 empfangene, dampfförmige ffiltemittel komprimiert und dasselbe durch den Auslaß 22 über die Leitung 24 zu dem Einlaß 26 des Kondensators 28 fördert. Xn dem Kondensator 26 werden die Kältemitteldämpfe in üblicher Weise | kondensiert und dem Kältemittelaammler zugeführt, von dem ein Teil des flüssigen Kältemittels in die Leitung 52 geführt wird zur Kühlung des Motors 34, der den Kompressor 12 antreibt. Der Motor 34 entläßt das Kältemittel über Leitung 36 zu dem Verdampfer 20. Der verbleibende Teil des flüssigen Kältemittels im Kältemittelsammler wird aus diesem kontrolliert durch die Expansionseinrichtung entlassen, hinter der es in die Leitung 38 eintritt und zum Einlaß 40 des Verdampfere 20 geführt wird. Im Verdampfer 20 wird das Kältemittel verdampft und in gasförmigem Aggregatzustand durch die Leitung 16 zum Kompressor abgezogen, womit der Kreislauf sich schließt.

Der Kältemittelsammler 30 umfaßt eine Sammlerkammer 42, die so ausgelegt und angebracht ist, daß sie das gesättigte oder schwach unterkühlte, flüssige Kältemittel normalerweise bei Kondensatordruck unmittelbar aus dem Kondensator durch Bohru-ngen 44 in der Wandung 46 der Kondensatortrommel erhält, wobei sich die Bohrungen unmittelbar oberhalb der Sammelkammer 42 befinden. Dies wird dadurch ermöglicht,dau das Gehäuse 48 dee Kältemittelsammlers ^Ounuittelbar mit der Wandung 46 der Tromi-el in solcher Weise verbunden ist, daß sich die Bohrungen 44 oberhalb der Sansaelkan^er 42 oefinaer.. An die Saniaelkaumer 42 schließt eine Kammer 50 zur Weiterführung des

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Kältemittels an, die eine Kammer 52 zur Speisung des Motors und eine Kammer 54 zur Speisung des Verdampfers umfaßt.

Ein Damm 56 trennt die Sammelkammer 42 von der Weiterleitungskammer 50 in solcher Weise, daß die Sammelkammer wesentlich kleiner ist als die Weiterleitungskammer, indem sie etwa 1/4 "bis 1/3 von der Bodenfläche der letzteren besitzt. Eine Trennwand 58 erstreckt sich in Längsrichtung der Kammer 50 zur Trennung der Kammer 52 zur Speisung des Motors und der Kammer 54 zur Speisung des Verdampfers, so daß die Grundfläche der Kammer 52 zwischen 1/4 und 1/3 der Kammer 54 liegt.

Das Einlaßende 60 der Leitung 32 überragt den Boden 62 des Gehäuses 48 um eine kurze Strecke. Ebenso .enden die Seitenwände 64 dee Sumpfes 66 eine kurze Entfernung oberhalb des Bodens 62.

Die gezeigte Expansionseinriuhtung 68 arbeitet in Abhängigkeit von dem Flüssigkeitsstand des Kältemittels, das in der Kammer 54 zur Speisung des Verdampfers gesammelt ist, und dient zur Abdichtung zwischen der Hochdruckseite urii der Niederdruckseite der Kälteanlage 10. Bei der oesonderen, gezeigten Einrichtung handelt es sich um ein schwimmergesteuertes Ventil 70, das den Durchgang des flüssigen Kältemittels von der Kammer 54 zur Speisung des Verdampfers und von dem Sumpf 22 in die Leitung 38 zum Verdampfer 20 regelt. Das Ventil 70 hat einen Teller 72, der normalerweise den Durchtritt von Kältemittel in die Leitung 38 verhindert. Ein Schaft 74 erhebt sich von dem Teller 72.Sein von deiu Teller 72 abgewendetes Ende wiifct verschiebbar mit der Stange 76 zusammen, wodurch bei Bewegung der Stange 76' der Schaft 74 und der damit verbundene Teller 72 angehoben und gesenkt werden in Abhängigkeit von dem Plussigkeits«»stand des Kältemittels in der Kammer 54. Dies wird dadurch erreicht, daß ein Ende der Stange 76 mit einem Schwimmer 78 verbunden ist, währefad das andere Ende der Stange schwenkbar an einer der Wänderdes Sumpfes 66 bei 80 gelagert ist. Durch geeignete Einstellung des Schwimmers 78 kann der Teller 72 bei vorbestellter Standhöhen des flüssigen Kältemittels 909842/05OQ ~ 4 -

in der Kammer 54 geöffnet oder geschlossen werden.Gewünschtenfalls kann die Öffnungsbewegung des Tellers 72 wesentlich verzögert werden, dami't eine ausreichende und dauernde Versorgung des Motors 34 von der Kammer 52 her mit flüssigem Kältemittel gewährleistet ist.

Jedoch ist bei der vorliegenden Ausführungsform der Damm 56 auf den beiden Seiten der Trennwand 58 derart mit verschiedenen Höhen ausgeführt, daß die Oberkante 82 bei der Kammer 54 im wesentlichen die gleiche Höhe hat wie die Oberkante 84 der Trennwand 58. Die Oberkante 86 des Dammes 56 bei der Kammer 52 ist für die weiter unten beschriebenen Zwecke wesentlich niedriger. "

Eine Deckplatte 88 erstreckt sich von der Oberkante 86 des Dammes 56 über die volle Länge und Breite der Kammer 52 zur Speisung des Motors. Die Deckplatte 88 hat eine Vielzahl von Durchbrechungen, wie beispielsweise bei 90, deren jeweilige QuerschnittsfL.äche wesent lieh geringer ist als die Querschnittsfläche des Einlasses 60 der Leitung 32.

Das kondensierte, flüssige Kältemittel gelangt von dem Kondensator 28 durch die Löcher 44 in die Sammelkaaimer 42. Es besitzt im wesentlichen Kondensatordruck und Sättigungstemperatur oder schwach unterkühlte Temperatur. Mit der Zunahme des flüssigen Kältemittels in der Kammer 42 erreicht dies rasch die Höhe der Oberkante 86 und der Deckplatte 88, so daß es beginnt, die Deckplatte 88 zu überfluten. Die Durchbrechungen 90 in der Deckplatte 88 gestatten dem flüssigen Kältemittel ***+ den Eintritt in die Kammer 52 zur Speisung des Motoirs.

Die Sammelkammer 42 ermöglicht erstes Absetzen von in dem flüssigen Kältemittel enthaltenen Fremdkörpern, die sich darin nicht abgesetzt haben und die größer sind als die Querschnittsflache der Durchbrechungen 90, werden von der Deckplatte 86 gefangen. Zusätz-

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lieh stellt sich eine zweite Absetzwirkung dadurch ein, daß der Einlaß 60 über den Boden 62 des Gehäuses 48 angehoben ist. Diese kombinierten Merkmale wirken in der Weise zusammen, daß irgendwelche Fremdkörper in dem flüssigen Kältemittel abgesetzt und abgeschieden werden. Die Deckplatte 88, deren Durchtrittsquerschnitt ein Mehrfaches des Querschnitts des Einlasses 60 beträgt,gestattet den Durchgang des flüssigen Kältemittels bei minimalem Druckabfall, wobei jedoch sowohl Verstopfung als auch der Durchgang schädlicher Fremdkörper vermieden werden, die den Motor 34 beschädigen könnten.

Wenn die Höhe des flüssigen Kältemittels in der Sammelkammer 42 die Oberkante 82 erreicht,beginnt das flüssige Kältemittel auch in die Kammer 54 zur Speisung »des Verdampfers überzufließen, wo eine weitere Absetz- und Abscheidewirkung erreicht wird durch die angehobenen Seiten 64 des Sumpfes 66, bevor das flüssige Kältemittel von der Kammer 54 und dem Sumpf 66 in die Leitung 38 zum Verdampfer eintreten kann. Danach ist die Menge des von dem Kondensator 28 der Sammelkainmer 42 zufließenden flüssigen Kältemittels abhängig von den Betriebsbedingungen der Anlage. Jedoch gestattet die Sammelkammer 42 unabhängig von der jeweiligen Leistung, bei der die Anlage 10 arbeitet, die Zuführung von flüssigem Kältemittel zu der Kammer 52 zur Speisung des Motors - gleichgültig, ob flüssiges Kältemittel der Kammer 54 zur Speisung des Verdampfers zufließt. Auf diese Weise wird ausreichende Kühlung des Motors 34 gewährleistet, indem jederzeit während des normalen Betriebes volle Zuführung von flüssigem Kältemittel unabhängig von der Belastung der Kälteanlage 10 vorgesehen ist.

Außerdem braucht die Gesamtmenge des Kältemittels in der Anlage 10 nicht übermäßig groß zu sein, während trotzdem in der Kammer 54

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zur Speisung des Verdampfers ausreichende Bodenfläche vorgesehen ist, damit Turbulenzen und deren nachteilige Wirkungen auf den Schwimmer 78 und das Ventil 70 vermindert; werden.

Selbstverständlich können verschiedene Änderungen gegenüber den hier^ulur Erläuterung der Erfindung beschriebenen Einzelheiten, Materialien, Anordnungen von Teilen und Betriebsbedingungen vom Fachmann vorgenommen werden, ohne daß dadurch von den Prinzipien und dem Rahmen der in den Ansprüchen zum Ausdruck kommenden Erfindung abgewichen wird. ä

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Claims

Patentansprüche

1. Kältemittelsammler für eine Kälteanlage, die einen von einem Motor angetriebenen Kompressor, einen Kondensator und einen Verdampfer umfaßt, die von Leitungen in geschlossenem Kreislauf miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß er eine mit dem Kondensator in Verbindung stehende und von diesem das kondensierte Kältemittel empfangende Kammer bildet, die einerseits über eine Leitung mit dem Motor und andererseits über eine Expansionseinrichtung zur Zuführung des flüssigen Kältemittels mit dem Verdampfer verbunden ist, und daß die Kammer mit flüssigkeitsstandabhängigen Einrichtungen zur Gewährleistung der Zuführung von flüssigem Kältemittel zum Motor vor einer Betätigung der Expansionseinrichtung zur Zuführung zum Verdampfer ausgerüstet ist.

2. Kältemittelsammler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Damm vorgesehen ist, der die .Kammer in eine Sammelkammer und eine Weiterführungskammer aufteilt, in welch letzterer die Einrichtungen zur Speisung des Motors und ein Schwimmerventil angeordnet sind.

3. Kältemittelsammler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Weiterführungskammer von einer Trennwand in eine Kammer zur Speisung des Motors und eine Kammer zur Speisung des Verdampfers aufgeteilt ist und daß die Trennwand in Abhängigkeit vom Flüssigkeitsstand des Kältemittels die Zuführung von Kälte-

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mittel von der Kammer zur Speisung des Motors zum Motor hin eher gestattet als die Strömung von flüssigem Kältemittel in die Kammer zur Speisung des Verdampfers.

4ο Kältemittelsammler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand von dem Damm ausgeht und diesen in zwei Abschnitte teilt, von denen der an die Kammer zur Speisung des Motors angrenzende Abschnitt niedriger ist als die Höhe des an die Kammer zur Speisung des Verdampfers angrenzenden Abschnitts, und daß das in der Sammelkammer anfänglich von Fremdkörpern befreite Kältemittel ständig der Kammer zur Speisung des Motors zufließt, sobald der Flüssigkeitsstand die Höhe des niedrigeren Abschnitts erreicht hat.

5. Kältemittelsammler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine den Durchtritt von Fremdkörpern mit dem flüssigen Kältemittel in die Kammer zur Speisung des Motors verhindernde Deckplatte über der Kammer zur Speisung des Motors angeordnet ( ist, deren gesamter Durchtrittsquerschnitt zur Verhinderung von Verstopfungen in der Leitung zum Motor und zur Verringerung des Druckabfalles im wesentlichen ein Mehrfaches als der der Leitung zum Motor ist.

6. Kältemittelsammler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer zur Speisung des Verdampfers zu größtmöglicher Abscheidung von Fremdkörpern aus dem Kältemittel und zur Begrenzung von Turbulenzen in dem enthaltenen Kältemittel eine

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größere Grundfläche besitzt als sowohl die Sammelkammer als auch die Kammer zur Speisung des Motors.

7. Kältemittelsammler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet} daß die Kammer zur Speisung des Motors zur Aufrechterhaltung einer ständigen Zufuhr von flüssigem Kühlmittel eine geringere Grundfläche als die Sammelkammer hat.

™ 8. Kältemittelsainmler nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß das Schwimmerventil und die Leitung zum Motor zur weiteren Abscheidung von Fremdkörpern aue dem Kältemittel einen gegenüber dem Boden angehobenen Einlaß besitzen.

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