DE2913167A1 - Kuehlvorrichtung - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine mit mehreren Verdichtern
arbeitende Kühlvorrichtung und betrifft insbesondere Verbesserungen bezüglich der Regelung des Drucks auf der Saugseite
der Verdichter.
Während der letzten Jahre wurden zahlreiche Fortschritte auf
dem Gebiet der Kälteerzeugung erzielt, insbesondere auf dem Gebiet der kommerziellen Kältetechnik, wie sie z.B. in Supermärkten
und dergl. angewendet wird, wo ein großer Kältebedarf
innerhalb eines breiten Temperaturbereichs von etwa -40 C bis etwa +100C besteht. Bei sogenannten zentralen Kühlanlagen für
den Vielfachbetrieb werden jeweils mehrere Verdichter benutzt, z.B. gewöhnlich zwei oder vier Verdichter, die parallelgeschaltet
sind und dazu dienen, ein Kühlmittel zu den Verdampfern einer großen Anzahl gekühlter Einrichtungen zu fördern und es
wieder zurückzuleiten. Solche Anlagen mit mehreren Verdichtern werden gewöhnlich durch druckempfindliche Schalter gesteuert,
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die auf den Ansaugdruck auf der Saugseite der Verdichter ansprechen,
so daß bei Schwankungen des Ansaugdrucks in Abhängigkeit von einer Steigerung oder Verringerung der Belastung der
Anlage die Verdichter nach Bedarf in bzw. außer Betrieb gesetzt werden, um den gemeinsamen Ansaugdruck bei der Anlage innerhalb
vorbestimmter Grenzen zu halten, wie es erforderlich ist, um die verschiedenen gekühlten Einrichtungen auf der richtigen
Temperatur zu halten.
Die Schwankungen des Ansaugdrucks werden durch verschiedene innere bzw. anlagebedingte Faktoren beeinflußt, z.B. die Temperaturregler,
die Abtaueinrichtungen und dergl., sowie durch verschiedene äußere Faktoren, z.B. die Menge der durch die gekühlten
Einrichtungen zu kühlenden Erzeugnisse, die Umgebungstemperatur und dergl., und gelegentlich können plötzliche vorübergehende
Erhöhungen des Ansaugdrucks dazu führen, daß ein oder mehrere außer Betrieb befindliche Verdichter in Betrieb
gesetzt werden, wodurch der Ansaugdruck schnell bis zu dem Punkt gesenkt wird, an dem diese Verdichter wieder abgeschaltet
werden. Da solche Änderungen des Ansaugdrucks häufig nur vorübergehend auftreten, dürfte die Leistung der in Betrieb befindlichen
Verdichter der Anlage in vielen Fällen ausreichen, um den normalen Ansaugdruck bei der Anlage wiederherzustellen,
bevor sich ein bemerkbarer Einfluß auf die Temperatur der gekühlten Kammern der genannten Einrichtungen ergibt. Wenn jedoch
die Änderung der thermischen Belastung, auf welche die Erhöhung des Ansaugdrucks bzw. der Temperatur zurückzuführen ist, von
längerer Dauer ist, kann es erforderlich werden, einen oder
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mehrere zusätzliche Verdichter zu betreiben, um die Kühlfächer auf der normalen Kühltemperatur zu halten.
Es liegt auf der Hand, daß sich der Verbrauch an elektrischer Energie bei einer solchen Kühlanlage insgesamt verringert,
wenn bei einer solchen vorübergehenden Erhöhung der Belastung keine zusätzlichen Verdichter in Betrieb gesetzt werden. Bis
jetzt ist es üblich, elektrische Zeitverzögerungsrelais zu benutzen, um die Inbetriebsetzung zusätzlicher Verdichter zu verzögern,
wenn eine Zunahme des Ansaugdrucks gefühlt wird, doch sind solche elektrischen Relais für die tatsächliche Größe des
Ansaugdrucks unempfindlich, so daß die durch sie gesteuerten Verdichter ohne Rücksicht darauf in Betrieb gesetzt werden, wie
gering der Unterschied zwischen dem tatsächlichen Ansaugdruck und dem Ansprechdruck ist, auf den die Druckschalter eingestellt
sind. Somit steht bis jetzt keine einfache, zwangsläufig arbeitende Ansaugdruck-Regelvorrichtung zur Verfügung, die es
ermöglicht, ein unerwünschtes Ein- und Ausschalten von Verdichtern bei plötzlichen kurzzeitigen oder vorübergehenden Änderungen
des Ansaugdrucks zu verhindern.
Durch die Erfindung ist eine mit mehreren Verdichtern arbeitende Kühlvorrichtung geschaffen worden, bei der die Verdichter
parallelgeschaltet werden, um Kühlmitteldampf aus einer gemeinsamen Ansaugleitung anzusaugen und das verdichtete Kühlmittel
an eine gemeinsame Förderleitung abzugeben; zu der Kühlvorrichtung gehören ferner eine Steuerschalteranordnung, die auf einen
oberen und einen unteren Grenzdruck eingeschaltet ist und dazu
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dient, die Verdichter in einer vorbestimmten Reihenfolge in bzw. außer Betrieb zu setzen, um den Druck in der Ansaugleitung
innerhalb eines bestimmten Bereichs zu halten, sowie eine Zeitverzögerungseinrichtung, welche die Steuerschalteranordnung
mit der Ansaugleitung verbindet und eine Drosseleinrichtung aufweist, durch die das Strömen des Kühlmittels verzögert
und gleichzeitig eine Druckdampf-Strömungsverbindung zwischen
der Ansaugleitung und der Steuerschalteranordnung hergestellt wird; schließlich ist eine nur in einer Richtung durchströmbare
Einrichtung vorhanden, die ein ungehindertes Strömen des Kühlmittels ermöglicht und gleichzeitig eine Druckdampf-Strömungsverbindung
zwischen der Steuerschalteranordnung und der Ansaugleitung herstellt.
Somit ist durch die Erfindung eine verbesserte Ansaugdruck-Regeleinrichtung
für eine mit mehreren Verdichtern arbeitende Kühlvorrichtung geschaffen worden, die es ermöglicht, ein kurzzeitiges
Ein- und Ausschalten einzelner Verdichter bei vorübergehenden Änderungen des Ansaugdrucks zu vermeiden.
Ferner ist eine fluidische Zeitverzögerungseinrichtung geschaffen worden, die zwischen der Ansaugleitung und der druckempfindlichen
Schalteranordnung mehrerer parallelgeschalteter Verdichter angeordnet ist und verhindert, daß plötzliche Drucksteigerungen
in der Ansaugleitung auf die druckempfindliche Schalteranordnung wirken, und die bei einer Abnahme des Ansaugdrucks
einen sofortigen Druckausgleich zwischen der Schalteranordnung und der Ansaugleitung ermöglicht.
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Schließlich ist eine einfache, zwangsläufig arbeitende Verzögerungs-Druckregeleinrichtung
zum Betätigen der druckempfindlichen Schalter mehrerer parallelgeschalteter Verdichter und
zum Stabilisieren des Betriebs bei vorübergehenden Belastungsschwankungen geschaffen worden, die es ermöglicht, ein unnötiges
Ein- und Ausschalten einzelner Verdichter möglichst weitgehend zu verhindern.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand einer schematischen Zeichnung näher erläutert.
In der Fig. 1 ist eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Kühlvorrichtung dargestellt.
Genauer gesagt, zeigt die Zeichnung eine erfindungsgemäße Kühlvorrichtung mit mehreren Verdichtern.
Zur Erläuterung der Erfindung wird im folgenden eine Zentraloder Mehrfach-Kühlvorrichtung mit mehreren, und zwar mindestens
zwei Verdichtern beschrieben, die in einem Supermarkt dazu dient, mehrere getrennte Kühlvorrichtungen, z.B. Lager- und
Verkaufsbehälter, mit Kälte zu versorgen; natürlich läßt sich eine solche Kühlvorrichtung auch zu anderen kommerziellen oder
industriellen Zwecken verwenden. Die Ausdrücke. "Hochdruckseite"
und "Niederdruckseite" bezeichnen im folgenden in der auf dem Gebiet der Kältetechnik üblichen Weise den zwischen der Förderseite
der Verdichter und den Verdampfungs- bzw. Entspannungsventilen liegenden Teil bzw. den zwischen den Entspannungsventilen
und der Saugseite der Verdichter liegenden Teil.
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Zu der in der Zeichnung dargestellten zentralen Kühlvorrichtung gehören vier parallelgeschaltete Verdichter C-I bis C-4, von
denen jeder einen Ansaugstutzen 11 aufweist, wobei die Drücke in den Ansaugstutzen auf eine noch zu erläuternde Weise innerhalb
vorbestimmter Bereiche gehalten werden, sowie einen Förder- oder Hochdruckstutzen 12, wobei die Förderstutzen mit
einer gemeinsamen Förderleitung 13 verbunden sind, über die das heiße,verdichtete gasförmige Kühlmittel einem Kondensator
14 zugeführt wird. Das Kühlmittel wird durch den Kondensator 14 auf die Kondensationstemperatur und den Kondensationsdruck gebracht;
gemäß der Zeichnung ist der Kondensator durch eine Rohrleitung 15 mit einem Aufnehmer 16 verbunden, der einen Vorratsbehälter
für das flüssige Kühlmittel für den Betrieb der Kühlvorrichtung bildet (eine Druckausgleichsleitung 17 bekannter
Art mit einem Rückschlagventil 18 verbindet den oberen Teil des Aufnehmers 16 mit dem oberen Teil des Kondensators 14).
Der untere Teil des Aufnehmers 16 ist mit einer Flüssigkeitsabgabeleitung 19 verbunden, die das flüssige Kühlmittel Abzweigleitungen
20 und 21 zuführt, welche mit den Verdampferrohrschlangen 22a bis 22e verbunden sind, die mehrere nicht dargestellte
einzelne Kühleinrichtungen repräsentieren. Die Abzweigungsleitung 20 für jeden der Verdampfer 22a bis 22e ist an ein Magnetventil
23 angeschlossen, und in der Zeichnung sind die sich an die Magnetventile anschließenden Abzweigleitungen 21 als unterbrochene
Leitungen dargestellt, um anzudeuten, daß diese Leitungen zwischen dem Maschinenraum und den einzelnen gekühlten
Einrichtungen eine unbestimmte Länge haben. In jede der Leitungen 21 ist ein Entspannungsventil 24 eingeschaltet, das, während
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des Kühlvorgangs auf bekannte Weise dazu dient, die Zufuhr des Kühlmittels zu den Verdampferrohrschlangen 22a bis 22e.zu
dosieren. Die Auslässe der Verdampfer sind durch Ansaugleitungen 25, die ebenfalls als unterbrochene Leitungen dargestellt
sind, um ihre unbestimmte Länge zu bezeichnen, mit Dreiwegeventilen 26 verbunden, welche unter normalen Kühlbedingungen
über die Ansaugleitungen 27 Verbindungen zu einer gemeinsamen Hauptansaugleitung 28 herstellen, die durch drei Verdichteransaugleitungen
28a mit den Ansaugstutzen 11 der Verdichter C-I bis C-4 verbunden ist, so daß das dampfförmige Kühlmittel
von den Verdampfern aus zu den Verdichtern zurückströmen kann, wodurch der Kreisprozeß zum Erzeugen von Kälte abgeschlossen
wird. Gemäß der Zeichnung sind Verdampferdruckregelventile 29
in die Ansaugleitungen 27 eingeschaltet, um darzustellen, daß der Ansaugdruck bei den verschiedenen Verdampferrohrschlangen
22a bis 22e so eingestellt werden kann, daß sich die verschiedenen Kühleinrichtungen mit unterschiedlichen Temperaturen im
Bereich der Ansaugdrücke betreiben lassen, welche durch die Verdichter C-I bis C-4 aufrechterhalten werden.
Die Kühlvorrichtung arbeitet insofern auf bekannte Weise, als jede der Kühleinrichtungen über ihren Verdampfer Wärme aus
der Einrichtung bzw. dem Kühlgut absorbiert, wobei das Kühlmittel erwärmt und verdampft wird, wobei sich auf den Rohrschlangen
22a bis 22e Reif oder Eis bildet. Bei solchen Kühlvorrichtungen ist es gewöhnlich erforderlich, ein kurzes, jedoch vollständiges
Abtauen aller Verdampfer periodisch zu bewirken, um den angesammelten Reif zu beseitigen. Bei der Kühlvorrichtung
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führen die verschiedenen Verdampfer zu einer kumulativen latenten Wärmebelastung des zu den Verdichtern zurückgeleiteten
gasförmigen Kühlmittels, und diese Wärmebelastung kommt zu der Wärmemenge hinzu, die benötigt wird, um einen oder mehrere Verdampfer
abzutauen; hierbei handelt es sich somit um einen zusätzlichen Wärmebedarf. Gemäß der Zeichnung ist eine Hauptabtauleitung
30 vorhanden, die dazu dient, das gasförmige Kühlmittel nach Bedarf den Verdampferrohrschlangen zuzuführen;
die Leitung 30 ist durch Zweigleitungen 31 mit den Dreiwegeventilen 26 verbunden; in der Zeichnung befindet sich das Dreiwegeventil
für den Verdampfer 22e in seiner Abtaustellung.
Bei einer auf bekannte Weise ausgebildeten "Heißgasn-Abtaueinrichtung
würde die Abtauleitung 30 mit der Verdichterförderleitung 13 verbunden werden, so daß diese Quelle für das in
hohem Maße überhitzte verdichtete gasförmige Kühlmittel benutzt würde, um die Verdampfer 22a bis 22e nach Bedarf abzutauen.
Gemäß der Erfindung ist jedoch die Abtauleitung 30 an den oberen Teil des Aufnehmers 16 angeschlossen, wie es bei 32 dargestellt
ist, so daß zum Abtauen dem Aufnehmer entnommenes "gesättigtes Gas" verwendet wird; mit anderen Worten, zum Abtauen
der Verdampfer wird die fühlbare und die latente Wärme des gasförmigen Kühlmittels bei seiner normalen Temperatur bzw.
bei der Sättigungstemperatür im nicht überhitzten Zustand verwendet.
Gemäß der Erfindung ist somit die Abtaugasleitung 30 bei 32 an den oberen Teil des Aufnehmers 16 angeschlossen, so
daß ständig ein Vorrat an gesättigtem Gas zur Verfügung steht, dessen Druck im wesentlichen dem Förderdruck der Verdichter
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entspricht, so daß es möglich ist, das gasförmige Kühlmittel über die Leitung 30, die Abzweigleitung 31 und das zugehörige
Dreiwegeventil 26 z.B. der Verdampferrohrschlange 22e oder einer beliebigen anderen Rohrschlange zuzuführen, die mit Hilfe
des betreffenden Dreiwegeventils 26 und des Magnetventils 23 gegenüber dem Kühlkreislauf abgesperrt wird, um die Rohrschlange
zu beheizen und hierdurch das Kühlmittel zu kondensieren, damit es ebenso wie bei einem herkömmlichen Kondensator
in seinen flüssigen Zustand gebracht wird. Bei jedem Entspannungsventil
24 ist ein Umgehungs-Rückschlagventil 33 in eine Umgehungsleitung 34 eingeschaltet, die den Einlaß der betreffenden
Verdampfer-Rohrschlange mit der Leitung 19 für das flüssige Kühlmittel verbindet, so daß das betreffende Entspannungsventil
24 kurzgeschlossen werden kann. Gemäß der Lehre der US-PS 3 150 498 wird bei der Abtaueinrichtung das flüssige
Kühlmittel, das beim Abtauen eines Verdampfers anfällt, über die Umgehungsleitung 34 und das Rückschlagventil 33 direkt
zurüekgeleitet, so daß es zu der Leitung 19 gelangt, um sofort wieder für die normale Kühlung der Verdampfer zur Verfügung zu
stehen. In die Leitung 19 für das flüssig Kühlmittel ist ein Druckminder- bzw. Druckregelventil 35 vor den Abzweigleitungen
20 eingeschaltet; das Ventil 35 bewirkt zwischen der Aufnehmerseite
der Leitung 19 und der Verdampferseite einen Druckabfall im Bereich von etwa 1 bis 2,75 bar. Somit wird zwischen
der Abtaugasleitung 30 und der Leitung 19 für das flüssige Kühlmittel eine Druckdifferenz aufrechterhalten, damit ein
schnelles Strömen des Kühlmittels durch den abzutauenden Verdampfer, z.B. den Verdampfer 22e, gewährleistet ist, wobei das
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Kühlmittel dann zur Hochdruckseite der Kühlvorrichtung zurückströmt.
Bei bekannten Kühlvorrichtungen werden die Verdichter gewöhnlich durch einen oder mehrere jeweils mehrere Schalter umfassende
Druckregler oder einen Satz von getrennten Druckschaltern gesteuert, die auf vorbestimmte Höchst- und Tiefstdrücke eingestellt
sind und unmittelbar auf den Druck auf der Niederdruckseite bzw. der Ansaugseite der Verdichter ansprechen,
um die Verdichter nach Bedarf in bzw. außer Betrieb zu setzen. Bei einer typischen bekannten Kühlvorrichtung mit mehreren
Verdichtern, bei der die Verdichter parallelgeschaltet sind, um das dampfförmige Kühlmittel aus einer gemeinsamen Niederdruckleitung
entsprechend der dargestellten Leitung 28 anzusaugen und das verdichtete bzw. unter Druck gesetzte Kühlmittel
in Dampfform über eine gemeinsame Hochdruck-Förderleitung entsprechend
der dargestellten Leitung 13 einem Kondensator entsprechend dem dargestellten Kondensator 14 zuzuführen, sind
die hohen Einschaltdrücke für die verschiedenen Verdichter entsprechend einer vorbestimmten Folge von zunehmenden Werten
so eingestellt, daß die Verdichter nacheinander in Betrieb gesetzt werden, wie es erforderlich ist, um einer zunehmenden
Belastung zu entsprechen, und die niedrigen Abschaltdrücke variieren ebenfalls entsprechend einer vorbestimmten Folge derart,
daß die Verdichter nacheinander abgeschaltet werden, wenn die durch den Ansaugdruck angezeigte Belastung der Vorrichtung
zurückgeht. Mit anderen Worten, der normale Betrieb der Vorrichtung
zur Erzeugung von Kälte zur Deckung des Kältebedarfs
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kann auf der Ansaugseite zu einem Druck im Bereich von etwa 0,69 bis etwa 0,83 bar führen, so daß bei einer Vorrichtung
mit vier Verdichtern der Betrieb von zwei oder drei Verdichtern ausreicht, um den Kältebedarf zu decken. Wenn jedoch eine
plötzliche vorübergehende Zunahme des Drucks auf der Saugseite auftritt, z.B. wenn bei einem oder mehreren bestimmten Verdampfern
entsprechend dem Verdampfer 22e ein Abtauvorgang beendet wird, kann der Druck in der Ansaugleitung sehr schnell auf z.B.
etwa 2,4 bar ansteigen, so daß der eingestellte Einschaltdruck der Steuerschalter für sämtliche Verdichter überschritten werden
kann und daß daher alle Verdichter in Betrieb gesetzt werden, wodurch eine schnelle Verringerung des Ansaugdrucks bis
unterhalb des Abschaltdrucks bei einigen Verdichtern herbeigeführt wird, woraufhin diese Verdichter außer Betrieb gesetzt
v/erden. Natürlich führt ein solches schnelles Ein- und Ausschalten von Verdichtern zu einem unnötig hohen Stromverbrauch, denn
die Verdichter, die sich in dem Zeitpunkt in Betrieb befinden, in welchem die Änderung des Drucks auf der Ansaugseite auftrat,
hätten ausreichen können, um wieder einen im wesentlichen normalen Ansaugdruck herzustellen.
Gemäß der Erfindung können auf bekannte Weise ausgebildete druckempfindliche Steuerschalter 40a bis 4Od vorhanden sein,
die dazu dienen, den Betrieb der Verdichter C-I bis C-4 zu
steuern, und die jeweils als Mehrfachschalter ausgebildet sind und mehrere miteinander gekuppelte Schalterkontakte aufweisen,
welche gleichzeitig durch ein einziges Druckfühlelement betätigt werden; alternativ kann ein Satz von getrennten oder paarweise
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zusammengefaßten Schaltern bekannter Art vorhanden sein, die
durch verschiedene Druckfühlelemente betätigt werden; da die Konstruktion und Wirkungsweise solcher Schalter bekannt ist,
dürfte sich eine nähere Erläuterung erübrigen. Bei bekannten Kühlvorrichtungen sind die Ansaugdruck-Regelschalter gewöhnlich
auf der Ansaugseite der Verdichter entsprechend den dargestellten Ansaugstutzen 11 angeordnet oder mit den Verdichteransaugleitungen
28a verbunden, die von der Hauptansaugleitung 28 zu den Verdichtern führen; gemäß der Erfindung können die
Regelschalter 40a bis 4Od auf eine noch zu erläuternde Weise von den Verdichtern entfernt angeordnet sein und durch die
Verdichter elektrisch gesteuert werden. Der Einfachheit halber sind diese Schalter in der Zeichnung als in der Nähe der Ansaugstutzen
11 der Verdichter angeordnet dargestellt, doch stehen sie nicht in direkter Verbindung mit den Ansaugstutzen
11 der Verdichter und den Ansaugleitungen 28 und 28a, und sie sind so eingerichtet, daß sie den Betrieb der Verdichter auf
eine noch zu erläuternde Weise über eine fluidische Zeitverzögerungseinrichtung 41 steuern.
Die Zeitverzögerungsexnrichtung 41 ist zwischen der Ansaugleitung 28 einerseits und den druckempfindlichen Steuerschaltungen
40a bis 4Od andererseits angeordnet und dient dazu, den auf die Schalter wirkenden Dampfdruck zu regeln und hierdurch
den Betrieb der vier Verdichter elektrisch zu steuern. Die Verzögerungseinrichtung bzw. das Relais 41 ist über der
Ansaugleitung 28 angeordnet, um ein Mitreißen von darin vorhandenem Öl zu verhindern, und es ist eine Drosseleinrichtung
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in Form eines Kapillarrohrs 42 sowie eines Akkumulatorbehälters 43 vorhanden, so daß es möglich ist, den Kühlmittelstrom
zwischen der Ansaugleitung 28 und den Verdichtern zu drosseln und auf diese Weise die Dampfdrucksteigerung zu verzögern,
die sich auf die Druckschalter auswirkt, während die Drücke in den Ansaugleitungen zunehmen. Eine Rohrleitung 44 verbindet
die Ansaugleitung 28 mit einem Ende eines feinmaschigen Siebes 45 zum Zurückhalten von in dent Kühlmitteldampf vorhandenen
festen Teilchen derart, daß diese Teilchen nicht zu dem Kapillarrohr 42 gelangen, das an den Auslaß des Filters 45 angeschlossen
ist. Das Filter ist stehend angeordnet, so daß es in Richtung auf die Ansaugleitung 28 unter der Wirkung der
Schwerkraft durchströmt wird. Das Kapillarrohr 42, das eine
erhebliche Länge hat und als Rohr von kleinem Innendurchmesser ausgebildet ist, ist schraubenlinienförmig um den oberen Teil
des Akkumulatorbehälters 43 so herumgelegt, daß es unter der Wirkung der Schwerkraft durchströmt wird; das Kapillarrohr
bildet mehrere Windungen 42a, die in der Zeichnung unterbrochen dargestellt sind, um das Vorhandensein zusätzlicher Windungen
anzudeuten; bei 46 ist das Kapillarrohr durch die Seitenwand des Akkumulatorbehälters geführt, mit dem es zwischen dem oberen
und dem unteren Ende des Akkumulatorbehälters verbunden ist. An das obere Ende 48 des Akkumulators ist eine Rohrleitung
47 angeschlossen, die durch Zweigleitungen 49 mit den verschiedenen Druckregelschaltern 40a bis 4Od verbunden ist, so daß
offene Strömungsverbindungen zwischen den nicht dargestellten
inneren Druckbetätigungselementen der Schalter und dem oberen Teil des Akkumulators 43 vorhanden sind. Ferner sind normaler-
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weise offene handbetätigte Ventile 50 und 51 in die Leitungen 44 und 47 eingeschaltet. Gemäß der Erfindung gehören zu der
Drosseleinrichtung das eine Drosselwirkung hervorrufende Kapillarrohr
42 von vorbestimmter Länge und vorbestimmter lichter Weite sowie der ein vorbestimmtes Fassungsvermögen aufweisende
Akkumulatorbehälter 43, die so bemessen sind, daß sich eine optimale zeitliche Verzögerung bezüglich des Kühlmitteldampfes
ergibt, der von der Ansaugleitung 28 zu den Druckschaltern 40a bis 4Od strömt. Eine längere Verzögerungszeit würde sich bei der Verwendung eines Kapillarrohrs von
geringerer lichter Weite und/oder eines Akkumulatorbehälters von größerem Fassungsvermögen ergeben.
Zu der Zeitverzögerungseinrichtung 41 gehört ferner eine Rück- oder Druckausgleichseinrichtung mit einer Leitung 53,
die den unteren Teil 52 des Akkumulatorbehälters 43 mit der Leitung 44 zwischen dem Filter 45 und dem handbetätigten Ventil
50 verbindet; außerdem ist in die Leitung 53 ein Rückschlagventil 54 eingeschaltet, um ein relativ ungehindertes,
jedoch nur in einer Richtung erfolgendes Strömen des Kühlmittels aus dem unteren Teil des Akkumulatorbehälters zu der Ansaugleitung
28 zu ermöglichen, wenn sich der Druck in dieser Leitung verringert.
Die genannten Teile der Zeitverzögerungsexnrichtung 41 können zweckmäßig in einem nicht dargestellten Gehäuse untergebracht
sein, das über der Ansaugleitung 28 und den Verdichtern C-I bis C-4 angeordnet ist, und die Druckregelschalter 40a bis 4Od
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können ebenfalls in dieses Gehäuse eingebaut sein, so daß man nur relativ kurze Rohrleitungsverbindungen 47 und 49 zwischen
dem Akkumulator 43 und den nicht dargestellten inneren Druckbetätigungseinrichtungen
der Schalter 40a bis 4Od für die Polgesteuerung der Verdichter benötigt.
Bei der Kühlvorrichtung richten sich die an den Schaltern 40a bis 4Od eingestellten Druckwerte für die Verdichter in erster
Linie nach dem Verwendungszweck der Kühlvorrichtung, der Art des Kühlmittels, den zu erwartenden Belastungsschwankungen und
dergl. Bei einer Kühlvorrichtung der dargestellten Art mit vier Verdichtern für den Tieftemperaturbetrieb (eingefrorene Nahrungsmittel)
bei -32 C, wobei das Kühlmittel 502 verwendet wird, wurde z.B. in der Ansaugleitung ein Druck im Bereich
von etwa 0,27 bis etwa 1,03 bar aufrechterhalten, und während des normalen, stabilen Kühlbetriebs würde der normale Ansaugdruck
zwischen etwa 0,69 und etwa 0,83 bar liegen. Bei der fluidischen Zeitverzögerungseinrichtung 41 könnten unter diesen
Bedingungen die Folgesteuerschalter 40a bis 4Od zum Ein- und Ausschalten der Verdichter auf die aus der nachstehenden
Tabelle ersichtlichen oberen Einschaltdrücke und die unteren Ausschaltdrücke eingestellt sein.
Verdichter Schalter Einschaltdruck Ausschaltdruck
C-4 | 4Od | 1,03 bar | 0,69 bar |
C-3 | 40c | 0,89 bar | 0,55 bar |
C-2 | 40b | 0,76 bar | 0,41 bar |
C-I | 40a | 0,62 bar | 0,27 bar |
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Für die Zwecke der Beschreibung der Wirkungsweise sei ferner angenommen, daß sich die Verdichter C-I, C-2 und C-3 in Betrieb
befinden, daß in der Ansaugleitung ein stabiler Druck von 0,69 bar herrscht, daß der Druck im Akkumulatorbehälter
bei etwa 0,69 bar stabil ist, daß der Verdichter C-4 außer Betrieb ist und daß sich bei normalem Kühlbetrieb sämtliche
Verdampfer 22a bis 22e in Betrieb befinden.
Unter diesen Umständen wird ein Abtauvorgang bei dem Verdampfer 22e dadurch eingeleitet, daß das zugehörige Magnetventil 23
geschlossen und das Dreiwegeventil 26 in die aus der Zeichnung ersichtliche Stellung gebracht wird, woraufhin sich die Belastung
der Kühlvorrichtung entsprechend verringert und wobei der Druck in der Ansaugleitung auf etwa 0,41 bar zurückgeht.
Auf diese Weise wird eine Druckdifferenz zwischen der Ansaugleitung
28 und dem Akkumulatorbehälter 43 erzeugt, die das Rückschlagventil 54 veranlaßt, sich zu öffnen, wobei sich der
Druck in dem Akkumulator schnell auf 0,41 bar einstellt, d.h. einen Druck, der niedriger ist als der Abschaltdruck von 0,55
bar des Verdichters C-3; infolgedessen wird dieser Terdichter außer Betrieb gesetzt, und der Druck in der Ansaugleitung wird
langsam auf 0,55 bar erhöht, was auf die verringerte Verdichterleistung zurückzuführen ist; der Druck in dem Akkumulator
steigt ebenfalls langsam an, doch eilt er dem Druck in der Ansaugleitung um etwa 0,07 bis 0,14 bar nach, was auf die Drosselwirkung
des Kapillarrohrs 42 zurückzuführen ist. Jedoch bleibt der Verdichter C-3 außer Betrieb, und er wird erst
wieder in Betrieb gesetzt, wenn der Akkumulatordruck erneut auf etwa 0,9 bar ansteigt.
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Wird nach der Beendigung des Abtauvorgangs bei dem Verdampfer
22e der Kühlbetrieb wieder aufgenommen, ist die Rohrschlange heiß, und der hierdurch beeinflußte Ansaugdruck steigt schnell
auf etwa 2,4 bar; diese Drucksteigerung wirkt auf die fluidisch^ Zeitverzögerungseinrichtung 41. Da das Rückschlagventil
54 einen sofortigen Druckausgleich gegenüber dem Akkumulator 43 verhindert, wird der in den Akkumulator eintretende Dampfstrom
durch das Kapillarrohr 42 gedrosselt, und der gleichzeitige
Anstieg des Dampfdrucks in dem Akkumulator, der auf die Druckschalter 40a bis 4Od wirkt, erfolgt relativ langsam.
Ferner geht der Ansaugdruck in der Leitung 28 schnell zurück, während sich die erhitzte Rohrschlange des Verdampfers 22e abkühlt,
und er kann einen Wert zwischen 0,75 und 0,83 bar erreichen,
bevor der wirksame Druck im Akkumulator den Wert 0,9 bar erreicht, bei dem es sich um den Einschaltdruck des
Verdichters C-3 handelt. Selbst wenn sich der Ansaugdruck in der typischen Weise einpendelt und bis auf etwa 1,03 bar zurückgeht,
verlangsamt sich der dem Akkumulator 43 zugeführte Fluidstrom,
und/oder es findet eine langsamere Drucksteigerung statt, so daß den Verdichtern C-I und C-2 mehr Zeit zur Verfügung
steht, um den Ansaugdruck auf einen Wert unter etwa 0,9 bar zu bringen, bevor der auf den Druckschalter 40c wirkende Druck im
Akkumulator diesen Einsehaltdruck des Verdichters C-3 erreicht.
Sollte der Ansaugdruck in der Leitung 28 immer noch über etwa
1,03 bar liegen, wenn der Druck im Akkumulator den Wert 0,9 bar erreicht, wird der Verdichter C-3 in Betrieb gesetzt, um
den Ansaugdruck sowie den Druck im Akkumulatorbehälter schnell wieder auf etwa 0,69 bar herabzusetzen.
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Gemäß der vorstehenden Beschreibung bewirkt die Zeitverzögerungseinrichtung
41 eine variable zeitliche Verzögerung auf der Basis einer Druckdifferenz. Wenn der Druck in der Ansaugleitung
langsam ansteigt, wie es geschieht, wenn sich die Belastung der Kühlvorrichtung infolge einer Steigerung der Umgebungstemperatur
oder dergl. erhöht, folgt der Akkumulatordruck dem Ansaugdruck in geringem Abstand, so daß ein zusätzlicher
Verdichter in Betrieb gesetzt wird, wenn dies erforderlich ist, und zwar ohne jede unerwünschte zeitliche Verzögerung.
Wenn der Druck in der Ansaugleitung schnell und in einem erheblichen Ausmaß ansteigt, z.B. um etwa 1,38 bis 1,7 bar, da der
Abtauvorgang in der beschriebenen Weise zu Druckstößen führt, oder da eine kurzzeitige Änderung der Last auftritt, z.B. beim
Öffnen der Türen von Kühlräumen, folgt der Druck im Akkumulator relativ schnell nach, wenn die hohe Druckdifferenz aufrechterhalten
wird. Wenn jedoch die Druckspitze abgebaut wird, woraufhin der Druck schnell zurückgeht, wird die Druckdifferenz
natürlich verkleinert, so daß der Druck im Akkumulator eine längere Zeit benötigt, um den Einschaltpunkt des nächsten Verdichters
zu erreichen. Ferner sei bemerkt, daß auch keine größere Verzögerung beim Stillsetzen eines Verdichters auftritt,
wenn der Druck in der Ansaugleitung bis unterhalb des Akkumulatordrucks zurückgeht, denn das Rückschlagventil 54 ermöglicht
einen im wesentlichen ungehinderten Druckausgleich, so daß bei einer geringeren Belastung bestimmte Verdichter
außer Betrieb gesetzt werden. Eine zeitliche Verzögerung zwischen etwa 3 bis 4 min und etwa 15 bis 20 min bei einer Steigerung
des Ansaugdrucks und das Fehlen einer Verzögerung bei einem
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Druckabfall ermöglichen es, ein unerwünschtes kurzzeitiges Einschalten der Verdichter zu vermeiden.
Alle in den Unterlagen offenbarten Angaben und Merkmale,
insbesondere die offenbarte räumliche Ausgestaltung, werden, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind, als erfindungswesentlich beansprucht.
insbesondere die offenbarte räumliche Ausgestaltung, werden, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind, als erfindungswesentlich beansprucht.
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Leerseite
Claims (11)
1.J Kühlvorrichtung mit mehreren Verdichtern, bei der die
Verdichter parallelgeschaltet sind, um Kühlmitteldampf über eine gemeinsame Ansaugleitung anzusaugen, gekennzeichnet
durch druckempfindliche Schalter (40a bis 4Od), die auf vorbestimmte hohe und niedrige Druckwerte eingestellt
sind, um die Verdichter (C-I bis C-4) in einer vorbestimmten Reihenfolge in bzw. außer Betrieb zu setzen, damit
der Ansaugdruck bei der Vorrichtung innerhalb eines bestimmten Bereichs gehalten wird, sowie eine Zeitverzögerungseinrichtung
(41), welche die Druckschalter mit der Ansaugleitung (28) verbindet, wobei zu dieser Einrichtung eine Einrichtung
(42) gehört, welche den Kühlmittelstrom drosselt und gleichzeitig die Übertragung des Dampfdrucks von der Ansaugleitung
zu den Druckschaltern verzögertr sowie eine nur in einer Richtung
durchströmbare Einrichtung (54), die ein ungehindertes Strömen des Kühlmittels von den Druckschaltern zu der Ansaugleitung
zuläßt und gleichzeitig eine Dampfdruekverbindung herstellt.
9 0 9 8 41/0813
POSTADRESSE:
DR. E. NEUGEBAUER POSTFACH 31 D-8000 MÖNCHEN 26
BORO: 8000 MÖNCHEN 2 ZWEIBROCKENSTRASSE 10
EINGANG MORASSISTRASSE 2 (NEBEN DEM PATENTAMT)
TELEFON (089)224337 UND 292561
TELEX 5-24477 pat-d
TELEGRAMMADRESSE (CABLES):
BAVARIAPATENT MÖNCHEN
TELEX 5-24477 pat-d
TELEGRAMMADRESSE (CABLES):
BAVARIAPATENT MÖNCHEN
POSTSCHECKKONTO MÖNCHEN 5519-803 (BLZ 70010080)
BAYER. VEREINSBANK MÖNCHEN KONTO 565500 (BLZ 70020270)
BAYER. VEREINSBANK MÖNCHEN KONTO 565500 (BLZ 70020270)
ORIGINAL INSPECTED
2. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zu der Drosseleinrichtung der Zeitverzögerungseinrichtung
(41) ein Kapillarrohr (42) gehört.
3. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zu der nur in einer Richtung durchströmbaren Einrichtung
ein Rückschlagventil (54) gehört.
4. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zu der Drosseleinrichtung der Zeitverzögerungseinrichtung
(41) eine den Kühlmittelstrom drosselnde Einrichtung (42) in Kombination mit einem Akkumulator (43) gehört.
5. Kühlvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die den Kühlmittelstrom drosselnde Einrichtung (41) einen
Einlaß aufweist, der in im wesentlichen offener Strömungsverbindung mit der Ansaugleitung (28) steht, sowie einen mit dem
Akkumulator (43) verbundenen Auslaß.
6. Kühlvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Ansaugleitung (28) und dem Einlaß der Strömungsdrosseleinrichtung
(42) ein Filter (45) angeordnet ist.
7. Kühlvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zu dem Akkumulator ein Akkumulatorbehälter (43) gehört,
der einen oberen Auslaßanschluß (48) aufweist, welcher mit den Druckschaltern (40a bis 4Od) verbunden ist, einen unteren Auslaßanschluß
(52), der mit der nur in einer Richtung durchströmbaren Einrichtung (54) verbunden ist, sowie einen mittleren
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Einlaßanschluß (46), der mit der Strömungsdrosseleinrichtung (42) verbunden ist.
8. Kühlvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zu der Strömungsdrosseleinrichtung ein Kapillarrohr (42)
von vorbestimmter Länge und lichter Weite gehört, das schraubenlinienförmig so um den Akkumulatorbehälter (43) herumgelegt
ist, daß es von dem Kühlmittel unter der Wirkung der Schwerkraft in Richtung auf den Einlaßanschluß (46) durchströmt wird.
9. Kühlvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Ansaugleitung (28) und der KühlmitteIstrom-Drosseleinrichtung
(42) ein Filter (45) so angeordnet ist, daß es unter der Wirkung der Schwerkraft von dem Kühlmittel durchströmt
wird, und daß zu der nur in einer Richtung durchströmbaren Einrichtung ein Rückschlagventil (54) gehört, dessen
Auslaß unterhalb des Filters an die Ansaugleitung angeschlossen ist.
10. Ansaugdruck-Regelvorrichtung zum Steuern des Ein- und Ausschaltens von Verdichtern bei einer Kühleinrichtung mit
mehreren Verdichtern, bei welcher die Verdichter parallelgeschaltet und an eine gemeinsame Ansaugleitung angeschlossen
sind, gekennzeichnet durch druckempfindliche Schalter (40a bis 4Od), die auf vorbestimmte hohe und niedrige
Druckwerte eingestellt sind und dazu dienen, die einzelnen Verdichter (C-I bis C-4) nacheinander ein- bzw. auszuschalten,
wobei dies in Abhängigkeit von fortschreitenden Steigerungen und Verringerungen des Drucks in der Ansaugleitung (28) ge-
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schieht, eine Einrichtung (41) zum Herbeiführen einer variablen Zeitverzögerung, die zwischen der Ansaugleitung und den
Schaltern angeordnet ist und eine Kühlmittelstrom-Drosseleinrichtung (42) aufweist, zu der ein Einlaß gehört, der mit der
Ansaugleitung verbunden ist, so daß der Kühlmitteldampfstrom
verzögert wird, wenn sich der Druck in der Ansaugleitung erhöht, einen Akkumulator (43) mit einem Einlaßanschluß (46),
der mit dem Auslaß der Drosseleinrichtung verbunden ist, wobei zu dem Akkumulator ein oberer Auslaß (48) gehört, der an die
Schalter angeschlossen ist, sowie ein unter dem Einlaßanschluß angeordneter unterer Auslaß (52) sowie eine nur in einer Richtung
durchströmbare Einrichtung (54) zum Herstellen einer Strömungsverbindung zwischen dem unteren Auslaßanschluß und
der Ansaugleitung auf der Eintrittsseite der Strömungsdrosseleinrichtung bei einem Rückgang des Drucks in der Ansaugleitung
gegenüber dem Druck in dem Akkumulator.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die eine variable Zeitverzögerung bewirkende Einrichtung
(41) gegenüber der Ansaugleitung (28) erhöht angeordnet ist, um unter der Wirkung der Schwerkraft durchströmt zu werden,
damit das Einfließen von Öl verhindert wird, und daß auf der Eintrittsseite der Strömungsdrosseleinrichtung (42) ein Filter
(45) in senkrechter Stellung angeordnet ist, um in Richtung auf die Ansaugleitung unter der Wirkung der Schwerkraft
durchströmt zu werden.
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