DE3223056A1

DE3223056A1 - Refrigeration system

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Publication number: DE3223056A1
Application number: DE19823223056
Authority: DE
Inventors: Rudibert Dipl.-Ing. 7148 Remseck Götzenberger
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1982-06-21
Filing date: 1982-06-21
Publication date: 1983-12-22

Abstract

To prevent the effect of different overheating temperatures of the refrigerant on the control of the expansion valve (6) in an evaporator (1), with multiple injection, built into a refrigeration system, according to the invention a vortex chamber (2) is built into the suction duct and has the sensor (7) of the expansion valve (6) arranged at its outlet. The vortex chamber (2) is advantageously formed as a helical channel, and according to a further development of the invention forms a part of a heat exchanger, the other part of which is formed by a channel through which flows hot gas or else hot liquid originating from the collector (5). The separation of the refrigerant from the oil droplets to which it adheres is facilitated in this manner. <IMAGE>

Description

Beschreibungdescription

Die Erfindung betrifft eine Kälteanlage, bei der das Kältemittel von einem thermostatisch gesteuerten Expansionsventil mehrfach in den Verdampfer eingespritzt wird.The invention relates to a refrigeration system in which the refrigerant is supplied by a thermostatically controlled expansion valve is injected into the evaporator several times.

Bei Mehrfacheinspritzung besteht die Gefahr, daß das Kältemittel auf die einzelnen Stränge des Verdampfers nicht gleich verteilt ist oder in den einzelnen Strängen ungleich verdampft, so daß am Ausgang der einzelnen Stränge unterschiedliche Uberhitzungstemperaturen auftreten. Dadurch ist eine optimale Einspritzung und damit eine optimale Ausnutzung des Verdampfers nicht gewährleistet.In the case of multiple injections, there is a risk that the refrigerant will affect the individual strands of the evaporator is not evenly distributed or evaporated unevenly in the individual strands, so that at the output of the individual Strands of different overheating temperatures occur. This is an optimal injection and thus an optimal utilization of the evaporator is not guaranteed.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Kälteanlage der vorgenannten Art trotz der unterschiedlichen Uberhitzungstemperaturen des Kältemitteldampfes am Ausgang des Verdampfers RegelSchwankungen zu vermeiden und das Expansionsventil mittels des einem Mittelwert der Uberhitzungstemperaturen ausgesetzten Fühlers zu steuern.The invention is based on the object, in a refrigeration system of the aforementioned type, despite the different overheating temperatures of the refrigerant vapor to avoid control fluctuations at the outlet of the evaporator and the expansion valve by means of the one To control the mean value of the overheating temperatures of the exposed sensor.

Diese Aufgabe wird mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Mitteln gelöet.This object is achieved with the means specified in the characterizing part of claim 1.

Die Wirbelkammer weist vorteilhafterweise einen Aufbau mit den Merkmalen des Anspruchs 5 auf. Infolge der beim Durchströmen der so ausgebildeten Wirbelkammer auftretenden Zentrifugalkräfte wird das Kältemittel und das im Sauggas mitgeführte Öl getrennt, das sich an den Wandungen der einzelnen ringförmigen Kammern niederschlägt, vom Sauggasstrom mitgerissen und zum Kompressor geführt wird. Infolge der im Kompressor herrschendenThe vortex chamber advantageously has a structure with the features of claim 5. As a result of the turbulence that occurs when flowing through the vortex chamber formed in this way Centrifugal forces separate the refrigerant and the oil carried along in the suction gas, which adhere to the walls of the individual annular chambers is reflected, carried away by the suction gas flow and to the compressor to be led. As a result of the prevailing in the compressor

höheren Temperaturen verdampft das an den Öltröpfchen haftende Kältemittel beim VerdichtungsVorgang, wodurch der schädliche Raum vergrößert und der Wirkungsgrad des Kompressors beeinträchtigt wird.at higher temperatures this evaporates on the oil droplets Adhering refrigerant during the compression process, whereby the harmful space is enlarged and the efficiency of the compressor is impaired.

Um zu gewährleisten, daß dem Kompressor weitgehend trockenes überhitztes Sauggas zugeführt wird, muß der Verdampfer bei bekannten Kälteanlagen mit einer genügend hohen überhitzung gefahren werden.To ensure that the compressor is supplied with largely dry, superheated suction gas, the Evaporators in known refrigeration systems can be operated with a sufficiently high level of overheating.

Um das Kältemittelgas von den Öltröpfchen zu trennen, wird gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung die Wirbelkammer als Wärmetauscher ausgebildet, dessen Aufbau die im Anspruch 2 angegebenen Merkmale aufweist. Durch diese bei verhältnismäßig hohen Temperaturdifferenzen erfolgende Trennung des Kältemittelgases von den Öltröpfchen wird eine wesentliche Verbesserung des Verdampferwirkungsgrades und gleichzeitig auch eine Verbesserung des Wirkungsgrades des Kompressors erreicht, da das Sauggas auf die für den Kompressor erforderliche Überhitzung gebracht wird und der Verdampfer zusätzlich mit kleinerer Überhitzung gefahren und damit wesentlich besser ausgenutzt werden kann. Anstelle das vom Kompressor kommende Heißgas dem Wärmetauscher zuzuführen, kann die Kälteanlage auch so ausgelegt werden, daß das Heißgas dem Kondensator zugeführt wird und der Wärmetauscher an den Sammler angeschlossen wird. Dies empfiehlt sich insbesondere dann, wenn die Kälteanlage im Verbund betrieben wird, d.h. wenn mehrere Verdampfer von einem oder mehreren Kompressoren versorgt werden.To separate the refrigerant gas from the oil droplets, according to an advantageous development of the invention, the swirl chamber is designed as a heat exchanger, the structure of which has the features specified in claim 2. Because of this at relatively high temperature differences the separation of the refrigerant gas from the oil droplets becomes a significant improvement the evaporator efficiency and at the same time an improvement in the efficiency of the compressor achieved, as the suction gas is brought to the superheat required for the compressor and the evaporator can also be driven with less overheating and can therefore be used much better. Instead of that supply the hot gas coming from the compressor to the heat exchanger, the refrigeration system can also be designed so that the hot gas is fed to the condenser and the Heat exchanger is connected to the collector. This is particularly recommended when the refrigeration system is operated in a network, i.e. if several evaporators are supplied by one or more compressors.

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Eine weitere Verbesserung der Kälteanlage kann dadurch erreicht werden, daß unterhalb der als Wärmetauscher ausgebildeten Wirbelkammer eine Abscheidekammer mit einem hochgelegenen Auslaß angeordnet ist, in die das axial angeordnete Auslaßrohr der Wirbelkammer mündet. Diese Abscheidekammer dient dem Zweck, den Wirbelkammerraum zu vergrößern, um die beim-Anfahren der Anlage im Verdampfer eventuell angesammelten größeren Flüssigkeitsmengen aufzunehmen.A further improvement of the refrigeration system can be achieved in that below the as a heat exchanger formed swirl chamber is arranged a separation chamber with a high outlet into which the axially arranged outlet pipe of the vortex chamber opens. This separation chamber serves the purpose To enlarge the swirl chamber space in order to reduce the start-up the system in the evaporator to absorb any large amounts of liquid that may have accumulated.

Mit einem in die Abscheidekammer eingebauten, als Syphon dienenden U-Rohr ist der Vorteil verbunden, das im Wirbelkammerraum vom Kältemittel befreite Öl gleichmäßig durch die kleine Bohrung am tiefsten Punkt des Syphons einzusaugen.A U-tube that is built into the separation chamber and serves as a siphon has the advantage of the oil freed from the refrigerant in the swirl chamber is evenly deepest through the small hole Siphon point of siphon.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Kälteanlage und die als Wärmetauscher dienende Wirbelkammer in schematiacher Weise dargestellt, Es zeigenThe drawing shows exemplary embodiments of the refrigeration system according to the invention and those as heat exchangers serving vortex chamber shown in a schematic way, it show

Fig. 1 einen senkrechten Axialschnitt durch die als Wärmetauscher ausgebildete Wirbelkammer;1 shows a vertical axial section through the vortex chamber designed as a heat exchanger;

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung eines Teils des Wirbelkammereinsatzes,2 shows a perspective illustration of part of the vortex chamber insert,

Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel des Kreislaufsystems der Kälteanlage,3 shows an embodiment of the circulatory system the refrigeration system,

Fig. 4 einen senkrechten Axialschnitt durch die als Wärmetauscher ausgebildete Wirbelkammer mit unter dieser angeordneter Abscheidekammer.4 with a vertical axial section through the vortex chamber designed as a heat exchanger under this arranged separation chamber.

Der Kältemittelkreislauf wird durch den Verdampfer 1, die Wirbelkammer 2, den Kompressor 3, den Kondensator 4, den Sammler 5, das Expansionsventil 6 und den Fühler gebildet. Die Wirbelkammer weist einen zylindrischen Mantel 27 auf, in den eine Mehrzahl von übereinander angeordneten napfförmigen Teilen 24 eingebaut ist, die den vom Sauggas durchströmten schraubenförmigen Kanal bilden. Zwischen den Rändern der Wandungen dieser napfförmigen Teile und dem Boden des jeweils benachbarten napfförmigen Teils besteht ein schmaler Ringspalt, über den die Ringkammern mit dem durch den Mantel 27 und die Wandungen der napfförmigen Teile 24 gebildeten Ringraum in Verbindung stehen. In dem von den Ringkammern umschlossenen axialen Raum ist im radialen Abstand von den Ringkammern ein Auslaßrohr 28 angeordnet, in das das Sauggas nach Umlenkung von oben einströmt. Der Mantel 27 der Wirbelkammer weist nach außen gedruckte Sicken auf, gegen die der den vom Heißgas durchströmten Kanal 22 umschließende Außenmantel 23 anliegt. Die napfförmigen Teile 24 weisen eine radial sich erstreckende Aussparung 25 auf und sind so angeordnet, daß diese einzelnen Aussparungen 25 im Winkel gegeneinander versetzt sind. Damit das Kühlmittel von einer Ringkammer jeweils in die benachbarte Ringkammer geleitet wird, ist oberhalb der einen Kante dieser Aussparungen ein sich über den Querschnitt der Kammer erstreckender Trennsteg 26 angeordnet, so daß das Kühlmittel die Wirbelkammer 2 schraubenlinienförmig durchströmt«The refrigerant circuit is through the evaporator 1, the swirl chamber 2, the compressor 3, the condenser 4, the collector 5, the expansion valve 6 and the sensor educated. The vortex chamber has a cylindrical jacket 27 in which a plurality of one above the other arranged cup-shaped parts 24 is installed, the form the helical channel through which the suction gas flows. Between the edges of the walls of this cup-shaped Parts and the bottom of the respective adjacent cup-shaped part there is a narrow annular gap over the annular chambers with the annular space formed by the jacket 27 and the walls of the cup-shaped parts 24 stay in contact. In the axial space enclosed by the annular chambers is at a radial distance of an outlet pipe 28 is arranged in the annular chambers, into which the suction gas flows after being deflected from above. Of the Jacket 27 of the vortex chamber has outwardly printed beads against which the hot gas flowed through Channel 22 enclosing outer jacket 23 rests. The cup-shaped parts 24 have a radially extending Recess 25 and are arranged so that these individual recesses 25 offset from one another at an angle are. So that the coolant is directed from one ring chamber into the adjacent ring chamber, is above one edge of these recesses a separating web extending over the cross section of the chamber 26 arranged so that the coolant flows through the vortex chamber 2 in a helical manner «

Bei dem in Fig. 3 dargestellten Kältemittelkreislauf strömt das vom Verdichter 3 kommende Heißgas mit großer Geschwindigkeit durch den äußeren Wärmetauscherkanal 22, in dem durch die herausgedrückten Sicken des inneren Mantels 27 eine gute Durchwirbelung und damit ein hoher Wärmeübergang auf die napfförmigen Teile 24 erfolgt.In the refrigerant circuit shown in FIG. 3 the hot gas coming from the compressor 3 flows at high speed through the outer heat exchanger duct 22, in that by the pressed out corrugations of the inner Jacket 27 a good vortex and thus a high Heat is transferred to the cup-shaped parts 24.

Auf diese Weise wird das Kältemittel, das noch an den Öltröpfchen haftet» die sich auf den napfförraigen Teil 24 abgesetzt haben, verdampft. Der am Ausgang der Wirbelkammer angeordnete Fühler 7 ist daher keinen auf eine ungenügende Ourchwirbelung zurückzuführenden TemperatürSchwankungen unterworfen und gewährleistet so eine optimale Steuerung des Expansionsventile 6. Der Wärmetauscher kann auch so geschaltet sein, daß der äußere Kanal 22 von der dem Sammler 5 entnommenen warmen Flüssigkeit durcnatrömt und dem Expansionsventil zugeleitet wird. Soll die Wirbelkammer lediglich als Flüssigkeitsabscheider dienen, kann sie ohne eine Abänderung eines üblichen Kältemittelkreislaufes in die Saugleitung eingebaut und auch als von' einem beliebigenThis way the refrigerant that is still on the oil droplets adhere to the bowl Part 24 have evaporated. The sensor 7 arranged at the exit of the vortex chamber is therefore not a sensor due to insufficient circulation Subject to temperature fluctuations and guaranteed such an optimal control of the expansion valve 6. The heat exchanger can also be connected in such a way that the outer channel 22 is removed from the channel 22 taken from the collector 5 warm liquid flows through it and the expansion valve is forwarded. If the vortex chamber is only intended to serve as a liquid separator, it can be used without modification of a conventional refrigerant circuit built into the suction line and also as from 'any

Wärmemittel durchströrater Wärmetauscher ausgebildet werden.Heat exchanger formed through flow through the heat exchanger will.

Bei dem in Fig. 4 dargestellten AusfUhrungsbeispiel ist unter der Wirbelkammer 2 eine Abscheidekammer 30 angeordnet, in die ein als Syphon wirkendes U-Rohr 31 eingesetzt ist, das an seinem tiefsten Punkt eine Bohrung 32 aufweist.In the exemplary embodiment shown in FIG A separation chamber 30 is arranged below the swirl chamber 2, into which a U-tube 31 acting as a siphon is used, which has a bore 32 at its lowest point.

Claims

Dipl.-Ing. Rudibert Götzenberger Am Burgholz 34
7148 Remseck 1Dipl.-Ing. Rudibert Götzenberger Am Burgholz 34
7148 Remseck 1

KälteanlageRefrigeration system

PatentansprücheClaims

Kälteanlage mit thermostatisch gesteuertem Expansionsventil und Mehrfacheinspritzung in den Verdampfer, dadurch- gekennzeichnet , daß in der Saugleitung eine Wirbelkammer (2) und an deren Auslaß der Temperaturfühler (7) des Expansionsventils (6) angeordnet ist.Refrigeration system with thermostatically controlled expansion valve and multiple injection into the evaporator, characterized in that in the suction line a vortex chamber (2) and at its outlet the temperature sensor (7) of the expansion valve (6) is arranged.

2. Kälteanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Wirbelkammer (2) als Wärmetauscher ausgebildet ist, deren einer vom kalten Sauggas durchströmter Kanal (21) im Abstand von einem koaxialen Außenmantel (23) umschlossen ist, der die äußere Begrenzung des anderen, vom Heißgas durchströmten Kanals (22) bildet.2. Refrigeration system according to claim 1, characterized in that the swirl chamber (2) as Heat exchanger is formed, one of which from the cold Suction gas flowed through channel (21) at a distance from a coaxial outer jacket (23) is enclosed, which the forms the outer boundary of the other channel (22) through which the hot gas flows.

3. Kälteanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der andere Kanal (22) zwischen den Kompressor (3) und den Kondensator (4) geschaltet ist.3. Refrigeration system according to claim 2, characterized in that the other channel (22) is connected between the compressor (3) and the condenser (4).

4. Kälteanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß der andere Kanal (22) zwischen den Sammler (5) und das Expansionsventil (6) geschaltet ist.4. Refrigeration system according to claim 2, characterized in that the other channel (22) is connected between the collector (5) and the expansion valve (6).

5. Kälteanlage nach Anspruch 1, dadurch g θ kennzeichnet, daß die Wirbelkammer (2) eine Mehrzahl übereinander angeordneter napfförmiger Teile (24) aufweist, deren ringförmige Kammern begrenzende Böden radiale, gegeneinander winkelversetzte, zwei jeweils benachbarte Kammern miteinander verbindende Aussparungen (25) aufweisen, über deren einer Kante ein über den Querschnitt der Kammern sich erstreckender Trennsteg (26) angeordnet ist.5. Refrigeration system according to claim 1, characterized in that g θ indicates that the vortex chamber (2) has a plurality of cup-shaped parts (24) arranged one above the other, the annular chambers delimiting them Bottoms radial, mutually angularly offset, connecting two adjacent chambers with each other Have recesses (25), over one edge of which a The separating web (26) extending over the cross section of the chambers is arranged.

6. Kälteanlage nach den Ansprüchen 1 und 5, dadurch gekennzeichnet , daß die napfförmigen Teile (24) in geringem Abstand von einem Mantel (27) umschlossen sind und zwischen der Wandung der napfförmigen Teile (24) und dem Boden des jeweils benachbarten Teils (24) ein schmaler Ringspalt besteht, über den die Ringkammern mit dem durch den Mantel (27) und die Wandungen der napfförmigen Teile (24) gebildeten Ringraum in Verbindung stehen.6. Refrigeration system according to claims 1 and 5, characterized in that the cup-shaped Parts (24) are enclosed at a small distance from a jacket (27) and between the wall of the cup-shaped Parts (24) and the bottom of the respectively adjacent part (24) there is a narrow annular gap over the annular chambers formed by the jacket (27) and the walls of the cup-shaped parts (24) Annular space communicating.

7. Kälteanlage nach einem der Ansprüche 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der ringförmigen Kammern im radialen Abstand von diesen ein durch eine Aussparung des Bodens der Wirbelkammer (2) hindurchgeführtes Auslaßrohr (28) angeordnet ist.7. Refrigeration system according to one of claims 1 and 5, characterized in that within the annular chambers at a radial distance from these one through a recess in the bottom of the vortex chamber (2) through outlet pipe (28) is arranged.

8. Kälteanlage nach einem der Ansprüche 1,5 und 6,
dadurch gekennzeichnet, daß das Auslaßrohr (28) in eine unter der Wirbelkammer (2)
angeordnete, einen hochgelegenen Auslaß aufweisende8. Refrigeration system according to one of claims 1.5 and 6,
characterized in that the outlet pipe (28) into a swirl chamber (2)
arranged, having an elevated outlet

Abscheidekammer (29) mündet.Separation chamber (29) opens.

9. Kälteanlage nach Anspruch 8, dadurch ge-9. Refrigeration system according to claim 8, characterized in that

k e η η ζ ei c h net, daß in der Abscheidekammer (29) ein mit dem Auslaß in Verbindung stehendes Syphon· rohr (29¹) angeordnet ist.It is clear that a siphon tube (29 ¹ ) connected to the outlet is arranged in the separation chamber (29).

10. Kälteanlage nach einem der Ansprüche 2 bis 4, 8 und 9, dadurch gekennzeichnet , daß das in den äußeren Wärmetauscherkanal (22) mündende Heiß* gaerohr die Abecheidekammer (29) durchsetzt.10. Refrigeration system according to one of claims 2 to 4, 8 and 9, characterized in that the A hot tube opening into the outer heat exchanger duct (22) passes through the separating chamber (29).