DE3223056A1

DE3223056A1 - Kaelteanlage

Info

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

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Kälteanlage, bei der das Kältemittel von einem thermostatisch gesteuerten Expansionsventil mehrfach in den Verdampfer eingespritzt wird.

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.

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.

Diese Aufgabe wird mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Mitteln gelöet.

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 herrschenden

höheren Temperaturen verdampft das an den Öltröpfchen haftende Kältemittel beim VerdichtungsVorgang, wodurch der schädliche Raum vergrößert und der Wirkungsgrad des Kompressors beeinträchtigt wird.

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.

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.

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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.

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.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Kälteanlage und die als Wärmetauscher dienende Wirbelkammer in schematiacher Weise dargestellt, Es zeigen

Fig. 1 einen senkrechten Axialschnitt durch die als Wärmetauscher ausgebildete Wirbelkammer;

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung eines Teils des Wirbelkammereinsatzes,

Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel des Kreislaufsystems der Kälteanlage,

Fig. 4 einen senkrechten Axialschnitt durch die als Wärmetauscher ausgebildete Wirbelkammer mit unter dieser angeordneter Abscheidekammer.

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«

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.

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 beliebigen

Wärmemittel durchströrater Wärmetauscher ausgebildet werden.

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.

Claims

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

Kälteanlage

Patentansprüche

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.
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.
3. Kälteanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der andere Kanal (22) zwischen den Kompressor (3) und den Kondensator (4) geschaltet ist.
4. Kälteanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß der andere Kanal (22) zwischen den Sammler (5) und das Expansionsventil (6) geschaltet ist.
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.
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.
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.
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 aufweisende

Abscheidekammer (29) mündet.
9. Kälteanlage nach Anspruch 8, dadurch ge-

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.
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.