Kühlanlage und zugehörige Schaltungsanordnung

Abstract

 Kühlanlage für mindestens zwei unterschiedlich temperierte, auf unteren und oberen Temperaturniveaus arbeitenden Kühlstellen, mit mindestens zwei Verdichtern, von denen mindestens ein Verdichter für die Kühlstelle mit einem oberen Temperaturniveau und mindestens ein Verdichter für die Kühlstelle mit einem unteren Temperaturniveau arbeiten, mit jeweils einer Saug- und Druckseite, die einerseits an die Kühlstelle und andererseits an einen Verflüssiger angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet,
dass der oder die Verdichter (1,2) für das obere Temperaturniveau in einem ersten Leitungskreis (LK1) und der oder die Verdichter (3) für das untere Temperaturniveau in einem zweiten Leitungskreis (LK2) angeordnet sind, wobei auf der Saugseite zwischen dem ersten und zweiten Leitungskreis ein Ventil (4) angeordnet ist, das einem Störfall die Saugleitung (5) zum ersten Leitungskreis (LK1) öffnet,
und dass zwischen mindestens einem Verdichter (2) des ersten Leitungskreises (LK1), der dem 2. Leitungskreis (LK2) am nächsten liegt, auf der Saugseite (6) ein Rückschlagventil (7) angeordnet ist, wobei die parallel arbeitenden Verdichter (1,2) des ersten Leitungskreises (LK1) mit dem oder den Verdichtern (3) des zweiten Leitungskreises (LK2) gemeinsam auf eine Druckleitung (8) geschaltet sind.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Kühlanlage und zugehörige Schaltungsanordnung für mindestens zwei unterschiedlich temperierte, auf unteren und oberen Temperaturniveaus arbeitenden Kühlstellen mit mindestens zwei Verdichtern, von denen mindestens ein Verdichter für die Kühlstelle mit einem oberen Temperaturniveau und mindestens ein Verdichter für die Kühlstelle mit einem unteren Temperaturniveau arbeiten, mit jeweils einer Saug- und Druckseite, die einerseits an die Kühlstellen und andererseits an einen Verflüssiger angeschlossen sind.

[0002] Moderne Kühlanlagen werden als Verbundanlagen konzipiert, um möglichst ein Maximum an Kühlleistung zu erzielen. Eine Konzeption für Verbundanlagen, die sich in der Praxis bereits bewährt hat, besteht aus Verdichtern, die ihre Kühlleistung aus verschiedenen, auf unterschiedlichem Temperaturniveau arbeitenden Kühlstellen abgeben. Die Verbundanlagen sind in einem Kreislaufsystem zusammengeschaltet, bei dem jeder Verbraucher bzw. jede Kühlstelle eine Saug- und eine eigene unabhängige Druckseite aufweist. Weiterhin sind in dem bekannten Kreislaufsystem übliche Hilfseinrichtungen wie Verflüssiger, Ölabscheider und Öl-Sammler, Überdruck, Rückschlagventile, Kältemittelsammler und Niederdruckaufnehmer vorhanden.

[0003] Die bekannten Verbundanlagen sind so dimensioniert , dass sie die unterschiedlichen Anforderungen der Kühlstellen erfüllen können. Typische Kühlstellen wie Klimaanlagen, Kühlregale, Kühlräume oder Tiefkühlräume werden dabei jeweils getrennt versorgt, wobei für Störfälle in Tiefkühlräumen oder bei Kühlregalen aufwendige Sicherheitseinrichtungen erforderlich sind. Diese Sicherheitseinrichtungen müssen mit Notstromaggreagaten und zusätzlichen Verdichtern die Versorgung im Notfall übernehmen, sind aber für die tägliche Versorgung nicht erforderlich und bleiben in diesem Fall ungenutzt.

[0004] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Kühlanlagen der eingangs genannten Art mit unterschiedlichen Kühlstellen derart zu optimieren, dass sie auch im Notfalle, wie z.B. beim Ausfall eines Verdichters, den Betrieb und die Versorgung der Kühlstellen aufrecht erhalten können.

[0005] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Kühlanlage mit dem in den Patentansprüchen 1 und 4 angegebenen Merkmalen gelöst. Die wesentliche Idee ist dabei, dass die Verdichter in zwei parallelen Leitungskreisen auf eine gemeinsame Druckleitung arbeiten, so dass bei einem Ausfall eines Verdichters des einen Leitungskreises ein anderer Verdichter des zweiten Leitungskreises automatisch die Arbeit übernimmt. Die Verdichter sind so ausgelegt, dass sie beim Ausfall der Kühlstelle mit dem unteren Temperaturniveau durch Zuschalten sämtlicher Verdichter für das obere Temperaturniveau versorgt werden können.

[0006] Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1

Schaltplan für eine erfindungsgemäße Kühlanlage.

[0007] In Figur 1 ist die erfindungsgemäße Kühlanlage in einfachster Ausführungsform dargestellt, wobei der Leitungskreis LK1 aus zwei parallel geschalteten Verdichtern 1 und 2 besteht. Dem Leitungskreis LK1 wiederum parallelgeschaltet ist ein Leitungskreis LK2 mit einem weiteren Verdichter 3. Beide Leitungskreise LK1 und LK2 arbeiten auf eine gemeinsame Druckleitung 8, die über einen Ölabscheider 9 mit einem Verflüssiger 10 verbunden ist.

[0008] Ausgangsseitig ist der Verflüssiger 10 mit einem Kältemittelsammler 11 verbunden, von dem je eine Leitung 12, 13 auf die Kühlstelle für die Tiefkühlung 14 und auf die Kühlstelle für eine Normalkühlung 15 gelegt sind.

[0009] Von der Kühlstelle für die Tiefkühlung 14 geht ausgangsseitig eine Leitung 16 zum Leitungskreis LK1 zurück. Von der Kühlstelle für Normalkühlung 15 ist eine Saugleitung 17 mit dem Leitungskreis LK2 verbunden. Weitere Leitungen laufen von dem Ölabscheider zu einem Ölsammelgefäß 18 und von dort zurück über Ölspiegelregulatoren 19, 20 in die Verdichter 2, 3. Ferner befindet sich ein Überdruckrückschlagventil 21 und ein Regulatorabsperrventil 22 in der Rücklaufleitung vom Ölsammelgefäß in die Leitung des Leitungskreises LK2.

[0010] An der Verbindungsstelle zwischen Leitungskreis LK1 und Leitungskreis LK2 befindet sich ein Ventil 4, das im hier dargestellten Fall als Magnetventil für die Notumschaltung zur Aufrechterhaltung der unteren Temperatur an der Kühlstelle 14 ausgebildet ist. Dieses Ventil 4 wird zwangsweise geschaltet,
sobald ein externes Störsignal über die Leitung 23 auf den Magnetschalter gegeben wird. Beim Öffnen des Magnetventils wird der Verdichter 3 direkt mit dem Leitungskreis 1 verbunden. Somit ist sichergestellt, dass auch die Leistung des Verdichters 3 für die Aufrechterhaltung des unteren Temperaturniveaus herangezogen wird.

[0011] Als sinnvolle Ergänzung für den Notfall ist im Leitungskreis LK1 vor dem Verdichter 2 ein Rückschlagventil 7 angeordnet. Dieses bewirkt, dass bei einem Ausfall des Verdichters 2 der parallele Leitungsstrang der Saugseite 6 abgeschaltet wird.

[0012] Das Prinzip eines Hochdruckwächters und anderer Störsignalmessgeräte sind den bekannten Darstellungen zu entnehmen. Mit diesen Geräten, wie z.B. Hochdruckventile und Signalmessgeräte, soll sichergestellt werden, dass im Störfall ein Signal erzeugt wird, mit dem rechtzeitig eine Umschaltung von LK1 auf LK2 erfolgt.

[0013] Für den praktischen Anwendungsfall ist von folgenden Förderströmen auf der Ansaug- und Verdichtungsseite auszugehen:

Normalkühlung	21m3
Tiefkühlung	13m3

benötigte Kälteleistung für die Normalkühlung 11PS (entsprechend 5KW),
erforderliche Kälteleistung für die Tiefkühlung 26PS entsprechen 12KW. Bei der Kühlraumtemperatur von 5-7°C werden zwei Verdichtersätze verwendet, bei der Tiefkühlung reicht ein Verdichtersatz, so dass beim Ausfall eines Verdichtersatzes für die Tiefkühlung ein Verdichtersatz des Kühlraumes als Notaggregat für die Tiefkühlung weiterläuft. Es ist ferner vorteilhaft, wenn das Verhältnis der Kälteleistungen von Normalkühlung zu Tiefkühlung etwa 2:1 beträgt.

Ansprüche

1. Kühlanlage für mindestens zwei unterschiedlich temperierte, auf unteren und oberen Temperaturniveaus arbeitenden Kühlstellen, mit mindestens zwei Verdichtern, von denen mindestens ein Verdichter für die Kühlstelle mit einem oberen Temperaturniveau und mindestens ein Verdichter für die Kühlstelle mit einem unteren Temperaturniveau arbeiten, mit jeweils einer Saug- und Druckseite, die einerseits an die Kühlstelle und andererseits an einen Verflüssiger angeschlossen sind,
dadurch gekennzeichnet,
dass der oder die Verdichter (1, 2) für das obere Temperaturniveau in einem ersten Leitungskreis (LK1)
und der oder die Verdichter (3) für das untere Temperaturniveau in einem zweiten Leitungskreis (LK2) angeordnet sind, wobei auf der Saugseite zwischen dem ersten und zweiten Leitungskreis ein Ventil (4) angeordnet ist, das einem Störfall die Saugleitung (5) zum ersten Leitungskreis (LK1) öffnet,
und dass zwischen mindestens einem Verdichter (2) des ersten Leitungskreises (LK1), der dem 2. Leitungskreis (LK2) am nächsten liegt, auf der Saugseite (6) ein Rückschlagventil (7) angeordnet ist, wobei die parallel arbeitenden Verdichter(1, 2) des ersten Leitungskreises (LK1) mit dem oder den Verdichtern (3) des zweiten Leitungskreises (LK2) gemeinsam auf eine Druckleitung (8) geschaltet sind.

2. Kühlanlage nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Verdichter (1, 2) parallel geschaltet sind.

3. Kühlanlage nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Ventil (4) ein zwangsgesteuertes Magnetventil ist, das mit einer druck- oder temperaturabhängigen- Messund Regeleinheit verbunden ist.

4. Schaltungsanordnung für Kühlanlagen, die auf mindestens zwei unterschiedlichen Temperaturniveaus arbeiten, bestehend aus Kältemittelleitungen für die Saug- und Druckseite,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein Leitungskreis (LK1) aus einem oder mehreren Verdichtern (1), (2) mit einer Saugleitung (16) aus dem Tiefkühlbereich verbunden ist und ein Leitungskreis (LK2) mit mindestens einem Verdichter (3) saugseitig mit einer Leitung (17) aus der Normalkühlung verbunden ist,
dass beide Leitungskreise (LK1) und (LK2) auf eine gemeinsame Druckleitung (8) geschaltet sind, die zu dem gemeinsamen Verflüssiger und dann zu den Kühlstellen mit unterschiedlichem Temperaturniveau führt
und dass eine Verbindung zwischen Saugleitungen (16) und (17) über ein Ventil (4) herstellbar ist, wenn bei einem Störfall ein Verdichter aus dem Leitungskreis LK1 oder LK2 ausfällt.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Verdichter (1, 2) parallel geschaltet sind.

6. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Verdichterleistung der Verdichter für das obere Temperaturniveau so bemessen ist, dass sie im Störfall die Verdichterleistung für das untere Temperaturniveau übernehmen kann.

Zeichnung