DE4127754A1 - Zwischenkuehlung - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung nach dem Ober
begriff des Patentanspruchs 1.
Solche Kühlvorrichtungen für zweistufige Verdichter werden
beispielsweise in Kälteanlagen verwendet. In solchen Käl
teanlagen entzieht der im geschlossenen Kältemittelkreis
lauf angeordnete Verdampfer zum Verdampfen des Kältemit
tels der Umgebung Wärme, der Verdichter verdichtet das
verdampfte Kältemittel auf einen Auslaßdruck und der Ver
flüssiger verflüssigt das unter dem Auslaßdruck stehende
verdampfte Kältemittel unter Wärmeabgabe wieder. Bei
bekannten Kälteanlagen haben sich zweistufige Verdichter
als vorteilhaft erwiesen.
Das im Verdampfer verdampfte Kältemittel wird von der Nie
derdruckstufe des zweistufigen Verdichters angesaugt, ver
dichtet und gelangt über die die Niederdruckstufe mit der
Hochdruckstufe verbindende Zwischendruckstufe in die
Hochdruckstufe, um dort ein zweites Mal verdichtet zu wer
den. Zur Begrenzung der Temperatur des Kältemittels beim
Verdichten in der Hochdruckstufe wird bei zweistufigen
Verdichtern das die Niederdruckstufe verlassende, vorver
dichtete Kältemittel in bekannter Weise gekühlt. Zur Küh
lung wird am Ausgang des Verflüssigers abgezweigtes, flüs
siges Kältemittel unter Entspannung in die Zwischendruck
stufe zwischen der Niederdruckstufe und der Hochdruck
stufe eingespritzt und mit dem die Niederdruckstufe ver
lassenden, verdichteten Kältemittel vermischt. Daraufhin
wird diese Mischung in der Hochdruckstufe weiter verdich
tet. Zur Einspritzung werden in der Regel thermostatisch
gesteuerte Expansionsventile oder auch druckgastemperatur
gesteuerte Ventile oder eine Festdrossel verwendet.
Ein Nachteil thermostatisch gesteuerter Ventile liegt
darin, daß für verschiedene Kältemittel unterschiedliche
Ventile benutzt werden müssen, weil derartige Ventile
exakt auf die Kühlvorrichtung sowie auf das verwendete
Kältemittel eingestellt werden müssen. Es ist ein Nachteil
druckgastemperaturgesteuerter Ventile, daß diese sehr
träge sind.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine regelbare Kühlung des
die Niederdruckstufe verlassenden, vorverdichteten Kälte
mittels zu erzielen, welche unabhängig vom verwendeten
Kältemittel ist und eine schnelle Regelung und Absicherung
der Temperatur des die Hochdruckstufe verlassenden Gas
stromes ermöglicht.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden
Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Die nachstehende Beschreibung von bevorzugten Ausführungs
formen der Erfindung dient im Zusammenhang mit beiliegen
der Zeichnung der weiteren Erläuterung. Es zeigen:
Fig. 1 schematisch eine Kühlvorrichtung;
Fig. 2 schematisch eine abgewandelte Ausfüh
rungsform einer Kühlvorrichtung.
Eine in Fig. 1 gezeigte Kälteanlage enthält einen halb
hermetisch gekapselten zweistufigen Verdichter 1, der eine
in einem Gehäuse angeordnete Niederdruckstufe 2, eine
Hochdruckstufe 3, eine die Niederdruckstufe 2 mit der
Hochdruckstufe 3 verbindende Zwischendruckstufe 12 und
einen die Niederdruckstufe 2 und die Hochdruckstufe 3
antreibenden Motor 4 umfaßt, wobei sowohl die Niederdruck
stufe 2 als auch die Hochdruckstufe 3 jeweils wenigstens
ein Niederdruck- bzw. Hochdruck-Kolbenzylinderaggregat
aufweisen. Der in Fig. 1 gezeigte Verdichter kann auch
als offener Verdichter ausgebildet sein. In diesem Fall
befindet sich der Motor außerhalb des Gehäuses. Ferner
sind in der Anlage ein Verflüssiger 5, ein Expansionsorgan
6 sowie ein Verdampfer 7 vorgesehen. Am Ausgang des Ver
flüssigers 5 zweigt vor dem Expansionsorgan 6 eine Leitung
10 ab, welche ein von einer Steuereinheit 8 ansteuerbares
Magnetventil 9 sowie ein Expansionsorgan 11 enthält und in
die Zwischendruckstufe 12 des zweistufigen Verdichters 1
mündet. Der Motor 4 wird vom Kältemittel der Zwischen
druckstufe 12 durchströmt. Im zweistufigen Verdichter 1
sind zwei Temperaturfühler 13 und 14 angeordnet. Ein ers
ter Temperaturfühler 13 fühlt die Temperatur des Kältemit
telgases vor dessen Eintritt in die Hochdruckstufe 3 ab
und ein zweiter Temperaturfühler 14 fühlt die Temperatur
am Ausgang der Hochdruckstufe 3 ab. Bei einer anderen
(nicht dargestellten) Ausführungsform könnte der Tempera
turfühler 14 auch innerhalb der Hochdruckstufe 3 angeord
net sein. Die Temperaturfühler 13 und 14 sind mit der
Steuereinheit 8 verbunden.
Die Betriebsweise der Kühlvorrichtung des Verdichters 1
ist folgende:
Das im Verdampfer 7 verdampfte Kältemittel wird vom zwei
stufigen Verdichter 1 angesaugt und in der Niederdruckstu
fe 2 zunächst vorverdichtet. Über die Zwischendruckstufe
12 gelangt das vorverdichtete Kältemittel über den Motor 4
in die Hochdruckstufe 3 und wird dort weiter bis zu einem
Enddruck verdichtet, worauf es in den Verflüssiger 5
gelangt, wo es unter Wärmeabgabe verflüssigt wird. Das
unter hohem Druck stehende Kältemittel wird dann über das
Expansionsorgan 6 wieder dem Verdampfer 7 zugeführt.
Im zweistufigen Verdichter 1, der halbhermetisch gekapselt
oder offen ausgebildet sein kann, wird durch den Tempera
turfühler 13 die Temperatur des in der Niederdruckstufe 2
vorverdichteten Kältemittels abgefühlt. Steigt diese Tem
peratur über einen vorgegebenen Schwellenwert an, so ver
anlaßt die Steuereinheit 8 das Magnetventil 9, das hinter
dem Verflüssiger 5 abgezweigte Kältemittel über das Expan
sionsorgan 11 in die Zwischendruckstufe 12 im zweistufigen
Verdichter 1 einzuspritzen. Das Expansionsorgan 11 ist
speziell auf den zweistufigen Verdichter 1 abgestimmt, es
ermöglicht eine schnelle und reaktionsarme Verteilung des
Kältemittels und verhindert Nachverdampfungserscheinungen
im Zylinderbereich der Hochdruckstufe 3. Das Expansionsor
gan 11 ist so ausgebildet, daß eine Mischung aus flüssiger
und gasförmiger Phase des Kältemittels mit einem möglichst
hohen Gehalt an gasförmigem Kältemittel und feinstverteil
ten Restflüssigkeitstropfen austritt. Das flüssige Kälte
mittel wird vor dem Motor 4 in die Zwischendruckstufe 12
eingespritzt, um zusätzlich eine Abfuhr der Motorwärme des
(halbhermetisch gekapselten) Verdichters zu ermöglichen.
Bei offenen Verdichtern ist eine Abfuhr der Motorwärme
nicht nötig. Die Regelung ist aufgrund der geringen Träg
heit des Temperaturfühlers 13 und des schnellen Anspre
chens des Magnetventils 9 sehr präzise.
Wenn die Temperatur des Kältemittels in der Hochdruckstufe
3 des zweistufigen Verdichters 1 bzw. am Ausgang der Hoch
druckstufe 3, im sogenannten Druckauslaßbereich des Ver
dichters 1, einen vorgegebenen Schwellenwert überschrei
tet, was durch den Temperaturfühler 14 festgestellt wird,
so kann auf die oben beschriebene Weise mittels des Mag
netventils 9 und des Expansionsorgans 11 auch dann flüssi
ges Kältemittel in die Zwischendruckstufe 12 eingespritzt
werden, wenn der Temperaturfühler 13 keinen Bedarf meldet.
Übersteigt die Temperatur des Kältemittels am Ausgang der
Hochdruckstufe 3 einen weiteren, über dem Regelpunkt lie
genden Schwellenwert, so ermöglicht die Steuereinheit 8
über einen zusätzlichen (nicht dargestellten) Ausgang die
Abschaltung des Verdichters 1 und sichert ihn somit ab.
In Fig. 2 ist eine um einen Unterkühler 15 erweiterte
Ausführungsform der Kühlvorrichtung nach Fig. 1 darge
stellt. Die Betriebsweise der Kühlvorrichtung gemäß Fig. 2
entspricht derjenigen der in Fig. 1 dargestellten Vor
richtung. Das hinter dem Verflüssiger 5 abgezweigte Kälte
mittel gelangt über das Magnetventil 9 und das Expansions-
Organ 11 sowie über eine Leitung 21 in den Unterkühler 15
und von dort über eine Leitung 22 in die Zwischenleitung
12 des zweistufigen Verdichters 1. Des weiteren wird das
flüssige Kältemittel hinter dem Verflüssiger 5 über eine
Leitung 23 direkt in den Unterkühler 15 eingeleitet und
gelangt aus diesem über eine Leitung 24 und das Expan
sionsorgan 6 in den Verdampfer 7.
Der Vorteil der Anordnung nach Fig. 2 ist folgender:
Derjenige Teil des flüssigen Kältemittels, der über das
Magnetventil 9, das Expansionsorgan 11 und die Leitung 21
in den Unterkühler 15 eingespritzt wird, hat nach der
Expansion eine geringere Temperatur als derjenige Teil des
flüssigen Kältemittels, welcher über die Leitung 23 direkt
durch den Unterkühler 15 geleitet wird. Die Funktions
weise des Unterkühlers 15 ist die eines Wärmetauschers, in
dem das durchfließende Kältemittel durch das über das Mag
netventil 9 in das Expansionsorgan eingespritzte kühlere
Kältemittel gekühlt wird. Auf diese Weise kann dem Ver
dampfer 7 über das Expansionsorgan 6 kälteres Kältemittel
zugeführt werden, was sich für die gesamte Kälteanlage als
vorteilhaft auswirkt. Die Ansprechtemperatur des Tempera
turfühlers 13 wird dabei so gewählt, daß über das Expan
sionsorgan 11 dem Unterkühler 15 immer soviel Kältemittel
zugeleitet wird, daß eine Unterkühlung des über Leitung 23
zugeführten flüssigen Kältemittels und im Falle des halb
hermetisch gekapselten, zweistufigen Verdichters 1 die
Abfuhr der Motorverlustwärme gewährleistet ist.
Die Kühlung des in der Zwischendruckstufe 12 befind
lichen Kältemittelgases kann mit Hilfe der beschriebenen
Methode auch bei offenen Verdichtern angewendet werden,
wobei hier eine Abfuhr der Motorwärme nicht notwendig ist.
Claims (8)
1. Kühlvorrichtung für einen zweistufigen Verdichter,
der zusammen mit einem Verdampfer, einem Verflüssiger
und einem Expansionsorgan in einem geschlossenen Käl
temittelkreislauf einer Kälteanlage angeordnet ist
und der eine Niederdruckstufe, eine Hochdruckstufe
und eine die Niederdruckstufe und die Hochdruckstufe
verbindende Zwischendruckstufe aufweist, wobei das
die Niederdruckstufe verlassende, vorverdichtete Käl
temittel durch vom Verflüssiger abgezweigtes und in
die Zwischendruckstufe eingespritztes und entspann
tes Kältemittel vor einer weiteren Verdichtung in der
Hochdruckstufe kühlbar ist,
dadurch gekennzeichnet, daß
das die Niederdruckstufe (2) des zweistufigen Ver
dichters (1) verlassende, vorverdichtete Kältemittel
durch vom Verflüssiger (5) abgezweigtes und über ein
Expansionsorgan (11) in die Zwischendruckstufe (12)
eingespritztes und entspanntes Kältemittel in Abhän
gigkeit von der Temperatur in der Zwischendruck
stufe (12) und von der Temperatur hinter der Hoch
druckstufe (3) vor seiner weiteren Verdichtung in der
Hochdruckstufe (2) geregelt kühlbar ist.
2. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß das Expansionsorgan (11) so ausgebildet ist,
daß am Austritt eine Mischung von gasförmigem und
flüssigem Kältemittel mit einem möglichst hohen
Gehalt an gasförmigem Kältemittel vorhanden ist.
3. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß sowohl die Niederdruckstufe (2)
als auch die Hochdruckstufe (3) des zweistufigen Ver
dichters (1) jeweils wenigstens ein Niederdruck- bzw.
Hochdruck-Kolbenzylinderaggregat umfassen.
4. Kühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß das vom Verflüssiger (5)
abgezweigte Kältemittel hinter dem Expansionsorgan
(11) und vor seiner Einspritzung in die Zwischen
druckstufe (12) durch einen Flüssigkeitsunterkühler
(15) geleitet wird.
5. Kühlvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich
net, daß der Flüssigkeitsunterkühler (15) das vom
Verflüssiger verflüssigte Kältemittel abkühlt, bevor
es über das Expansionsorgan (6) in den Verdampfer (7)
gelangt.
6. Kühlvorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprü
che, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Tempera
turfühler (13) in der Zwischendruckstufe (12) ange
ordnet ist.
7. Kühlvorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprü
che, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Tempera
turfühler (14) am Ausgang der Hochdruckstufe (3)
angeordnet ist.
8. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß der zweite Temperaturfühler (14) innerhalb
der Hochdruckstufe (3) angeordnet ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19914127754 DE4127754C2 (de) | 1991-08-22 | 1991-08-22 | Verdichter mit Zwischenkühlung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19914127754 DE4127754C2 (de) | 1991-08-22 | 1991-08-22 | Verdichter mit Zwischenkühlung |
Publications (2)
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DE4127754A1 true DE4127754A1 (de) | 1993-02-25 |
DE4127754C2 DE4127754C2 (de) | 1997-01-30 |
Family
ID=6438819
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19914127754 Expired - Fee Related DE4127754C2 (de) | 1991-08-22 | 1991-08-22 | Verdichter mit Zwischenkühlung |
Country Status (1)
Country | Link |
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Also Published As
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