Verfahren zur Verringerung der Kältemitteldiffusion in Verdichtern bei transportablen Kälte- und Klimaanlagen

Abstract

 Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verringerung der Kältemitteldiffusion in Verdichtern und transportablen Kälte- und Klimaanlagen mit Verdichtern, Verflüssigern und Verdampfern, sowie zugeordneten Lüftern und Ventilen, wobei der Druck im Verflüssiger (2,3) nach dem Stop des Verdichters (1) aktiv abgesenkt wird.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verringerung der Kältemitteldiffusion in Verdichtern und transportablen Kälte- und Klimaanlagen.
Bei Stillstand des Verdichters z.B. in Kälte- oder Klimaanlagen diffundiert das Kältemittel in das Verdichteröl, welches beim Start des Verdichters zu einer Mangelschmierung und zum Verschleiß der Lager führt. Bei stationären Anlagen ist es möglich das Kältemittel über eine zeitlich unbegrenzte Betreibung einer Ölsumpfheizung aus dem Öl auszutreiben. Bei transportablen Anlagen, wie z.B. in Schienenfahrzeugen, ist eine permanente Versorgung der Ölsumpfheizung bei Stillstand des Fahrzeuges aus unterschiedlichen Gründen oft nicht möglich.

[0002] Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin ein Verfahren zu entwickeln, womit eine Kältemitteldiffusion in Verdichtern von transportablen Kälte- und Klimaanlagen weitestgehend verringert werden kann. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den zugehörigen Ansprüchen 2 und 3 enthalten.

[0003] Die Diffusion ist im wesentlichen von den nicht dicht schließenden Ventilen des Verdichters abhängig. Die Diffusion ist von dem Dichtheitsgrad der Ventile des Verdichters insbesondere zur Hochdruckseite abhängig, wobei das Kältemittel rückwärts durch die Druckdifferenz über das Ventil in den Verdichter eindringt. Dementsprechend ist nach Stop des Verdichters und Anstehen der größten Druckdifferenz bis zum Druckausgleich durch natürliche Konvektion die größte Kältemitteldiffusion zu verzeichnen. Der Druckausgleich durch natürliche Konvektion (Temperaturausgleich) verläuft aber so langsam, dass in dieser Zeit schon ein wesentlicher Anteil Kältemittel in das Öl eindiffundiert ist.

[0004] Es hat sich nunmehr überraschend gezeigt, dass die Kältemitteldiffusion in das Verdichteröl bei Stillstand des Verdichters dadurch verringert werden kann, dass der Druck im Verflüssiger nach dem Stop des Verdichters aktiv abgesenkt wird. Besonders vorteilhaft wird eine wesentliche Beschleunigung des Druckausgleiches in einfacher Weise durch die Belüftung des Verflüssiger erreicht. ln einer weiteren vorteilhaften Ausführung der Erfindung wird die Effizienz des Druckabbaus dadurch erhöht, dass auf der Druckseite des Verdichters ein dazu kombiniertes Rückschlagventil angeordnet wird, welches weitestgehend während der Zeit des Druckabbaus die Kältemitteldiffusionen in den Verdichter verhindert.

[0005] ln der Zeichnung zeigt die Figur 1 zeigt eine beispielhafte Ausführung einer Klimaanlage für ein Schienenfahrzeug.

[0006] In Figur 1 bedeuten:

1 - Kompressor

2 - Verflüssiger

3 - Verflüssiger

4 - Verflüssigerventilator

5 - Verflüssigerventilatormotor

6 - Verdampferventilator

7 - Trockenfilter

8 - Sichtglas

9 - Kontrollventil

10 - Absperrventil (Saugseite)

11- Absperrventil (Hochdruckseite)

12 - Absperrventil

13 - Einlassventil

14 - Schraderventil (Hochdruck)

15 - Schraderventil (Niedrigdruck)

16 - Magnetventil

17- Magnetventil

18 - Magnetventil, Verdichter

19 - Ölsumpfheizung

20 - Sicherheitsdruckschalter

21 - Hochdruckschalter

22 - Niedrigdruckschalter

23 - Schalter für den Verflüssigerventilator

24 - Kompensator

25 - Kompensator

26 - thermostatisches Expansionsventil

27 - thermostatisches Expansionsventil

28 - Verdampfer

29 - Zeitverzögerungsschaltung für den Verflüssigerventilator nach dem Verdichterstop)

[0007] Die Funktion einer Klimaanlage beruht im wesentlichen darauf, dass ein spezifisches Gas (Kältemittel) von einem hohen zu einem niedrigen Druckniveau expandiert und dabei Wärmeenergie benötigt, welche der Umgebung entzogen wird. So wird im Expansionsventil 26, 27 flüssiges Kältemittel entspannt und über einen Verteiler dem Verdampfer 28 zugeführt. Durch die Volumenvergrößerung wird Wärme benötigt und der von dem Lüfter 6 für Kaltluft geförderten Luft entzogen. Die dabei gekühlte Luft wird dem zu kühlenden Medium wieder zugeführt. Von dem Verdichter 1 wird das Kältemittelgas abgesaugt und auf ein höheres Druckniveau gefördert. Das Druckgas wird über das Rohrsystem der Anlage mit hohem Druck und Temperatur in den Kondensator 2, 3 gefördert, der wiederum mittel eines Lüfters 4 für Kühlluft mit Luft der Umgebung gekühlt wird. Bei gleichbleibenden hohem Druckniveau verflüssigt sich das Kältemittel und wird über den Filter 7 und Schauglas 8 dem Expansionsventil 26, 27 zugeführt.
Beim Abschalten bleibt der Druck in der Hochdruckseite der Anlage bestehen, wodurch das Kältemittel rückwärts über die nicht dicht schließenden Ventile des Verdichters in den Verdichter gelangt.
Eine Kältemitteldiffusion in das Verdichteröl bei Stillstand des Verdichters kann dadurch verringert werden, dass der Druck im Verflüssiger nach dem Stop des Verdichters aktiv abgesenkt wird. Nach Abschalten des Verdichters kann mittels einer geeigneten Schaltung des Klimareglers der Nachlauf des Verflüssigerlüfters erzwungen werden. Dies kann sowohl zeit- als auch druckgesteuert erfolgen. Bei einer Zeitsteuerung wird anhand von Testergebnissen der Nachlauf fest vorgegeben, bei einer Drucksteuerung nimmt ein Druckschalter oder Sensor den Kondensationsdruck auf und übermittelt dem Lüfter das Erreichen des notwendigen Druckes. Ein vorzugsweise vorzusehendes Rückschlagventil dient der Absperrung der Hochdruckseite des Kreislaufs zur Verhinderung des Rückströmens/Diffundierens des Kältemittels in den Verdichter. Rückschlagventile sind aber nicht 100% diffussionsdicht. Mit einer Druckreduzierung auf der Hochdruckseite wird das Rückströmen/Diffundieren verzögert.

Ansprüche

1. Verfahren zur Verringerung der Kältemitteldiffusion in Verdichtern und transportablen Kälte- und Klimaanlagen mit Verdichtern, Verflüssigern und Verdampfern, sowie zugeordneten Lüftern und Ventilen, dadurch gekennzeichnet, das der Druck im Verflüssiger nach dem Stop des Verdichters aktiv abgesenkt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckabbau im Verflüssiger durch Nachlauf eines Verflüssigerlüfters abgesenkt wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kältemitteldiffusion in den Verdichter durch ein auf der Druckseite des Verdichters angeordnetes Rückschlagventil während der Zeit des Druckabbaus eingeschränkt wird.

Zeichnung