[0001] Die Erfindung betrifft eine Anlage, in der ein Kältemittel im Kreislauf geführt wird,
mit einem oder mehreren an einen Saugsammelbehälter angeschlossenen Verdichter(n).
[0002] In Anlagen wie Verbundwärmepumpen oder Verbundkälteanlagen wird das im Kreislauf
geführte Kältemittel in mehreren Verdichtern komprimiert. Der Saugsammelbehälter -
bisher üblicherweise ein Saugsammelrohr - hat die Aufgabe, das über Einzelleitungen
oder über eine Ringleitung geförderte Kältemittelsauggas aufzunehmen, gleichmäßig
an die einzelnen Verdichter der Verbundanlage zu verteilen und zu verhindern, daß
flüssiges Kältemittel zu den Verdichtern gelangt. Da flüssiges Kältemittel in den
bekannten Saugsammelbehältern nur unvollkommen abgeschieden wurde, war es üblich,
auf der Saugseite der Verdichter zusätzlich Flüssigkeitsabscheider einzubauen.
[0003] Außerdem wird bei der Verdichtung von Kältemittel immer ein Teil des zur Schmierung
der beweglichen Verdichterbauteile dienenden Öls vom gasförmigen, verdichteten Kältemittel
mitgerissen. Auf diese Weise gelangt mit dem gasförmigen Kältemittel auch öl in die
Druckleitung. In der Regel wird daher in der Druckleitung ein ölabscheider angeordnet,
in dem das vom gasförmigen Kältemittel mitgetragene öl abgeschieden wird. Das sich
im Abscheider sammelnde öl wird entweder von einer manuell zu bedienenden oder von
einer automatisch arbeitenden Vorrichtung über eine ölrückführleitung wieder in den
Verdichter zurückgeführt.
[0004] Flüssigkeitsabscheider und ölabscheider verursachen aber Druckverluste und damit
Energieverluste. ölreguliersysteme sind zudem aufwendig, teuer und störungsanfällig.
[0005] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Anlage der eingangs geschilderten
Art anzugeben, die mit minimalen Druckverlusten arbeitet und die sowohl eine sichere
Flüssigkeitsabscheidung als auch eine ausreichende ölversorgung der Verdichter gewährleistet.
[0006] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jeder der Verdichter über
eine die Saugsammelbehälterwand durchsetzende Sauggasleitung an den Saugsammelbehälter
angeschlossen ist, wobei das innerhalb des Saugsammelbehälters liegende Ende der Sauggasleitung
als Krümmer ausgebildet ist, der in einer im wesentlichen vertikalen Ebene angeordnet
ist, dessen offenes Ende in den Kopfraum des Saugsammelbehälters mündet, der mit Abstand
zur Saugsammelbehälterwand angeordnet ist und in dessen am tiefsten liegenden Bereich
eine öl in regelbarer Menge aus dem Bodenbereich des Saugsammelbehälters in die Sauggasleitung
fördernde Ölfördervorrichtung angeordnet ist.
[0007] In der erfindungsgemäßen Anlage wird der Kältemitteldampf, in dem öl mitgetragen
wird, von den Verdichtern über einen Saugsammelbehälter angesaugt. Im Saugsammelbehälter
erfolgt eine Trennung des Kältemitteldampfes und des Öls durch Abscheiden. Das öl
sammelt sich in einer ölvorlage am Boden des Saugsammelbehälters. Der vom öl befreite
Kältemitteldampf hingegen wird aus dem Kopfbereich des Saugsammelbehälters über einen
bzw. mehrere dort mündende(n) Krümmer entnommen. Jeder Krümmer ist über eine die Saugsammelbehälterwand
durchsetzende Sauggasleitung an einen Verdichter angeschlossen. Der jeweilige Krümmer
ist innerhalb des Saugsammelbehälters so angeordnet, daß er mit seinem am tiefsten
liegenden Teil in die ölvorlage eintaucht. Über die erfindungsgemäße Ölfördervorrichtung
wird öl aus der ölvorlage angesaugt und dem im Krümmer strömenden Kältemitteldampf
in einer von außerhalb des Saugsammelbehälters einstellbaren Menge zugemischt.
[0008] Ohne die Verwendung eines ölabscheiders, eines ölsammlers, eines ölspiegelregulators
oder einer öl- bzw. Gasausgleichsleitung gewährleistet der erfindungsgemäße Saugsammelbehälter
nicht nur eine vollständige Flüssigkeitsabscheidung, sondern auch eine gleichmäßige
und ausreichende Ölversorgung jedes Verdichters.
[0009] Der Druckverlust auf der Saugseite der Verdichter ist bei einer erfindungsgemäßen
Anlage - insbesondere bei Teillastbetrieb - minimal. Da das Kältemittelkreislaufsystem
auf der Druckseite der Verdichter keinen ölabscheider enthält, gilt gleiches auch
für den druckseitigen Druckverlust.
[0010] Es ist festgestellt worden, daß durch die erfindungsgemäße Anlage eine gleichmäßige
Verteilung des Kältemittels erfolgt. Von Vorteil ist zudem, daß zu hohe öltemperaturen,
die in bisherigen Anlagen durch ölkurzschluß in ölabscheidern auftreten konnten, sicher
vermieden werden.
[0011] In einer bevorzugten Ausgestaltung dient als ölfördervor
- richtung ein Injektor. Ein Injektor zeichnet sich nicht nur durch geringe Störanfälligkeit
aus, sondern ermöglicht zudem eine an die Verdichterleistung sich automatisch anpassende
ölförderung: Ist beispielsweise in einer Kompressionskälteanlage eine höhere Leistung
erforderlich, so wird aufgrund des dann notwendigen höheren Kältemitteldurchsatzes
die Geschwindigkeit des Kältemittels in der Sauggasleitung und damit die geförderte
ölmenge ansteigen. Auf diese Weise wird jedem Verdichter eine seinem höheren ölwurf
entsprechende ölmenge über die Sauggasleitung zugeführt.
[0012] Eine weitere Möglichkeit, den ölzufluß zum Kältemitteldampf zu regulieren, bietet
eine vorteilhafte Ausgestaltung des Erfindungsgedankens: Diese ist gekennzeichnet
durch einen Krümmer mit einer öffnung in dem am tiefsten liegenden Bereich, sowie
durch eine in einem Gehäuse geführte, von außerhalb des Saugsammelbehälters einstellbare,
in Schließstellung am öffnungsrand anliegende, den Durchfluß durch die Öffnung regulierende
Stellschraube, wobei das Gehäuse eine in den Saugsammelbehälterinnenraum mündende
Ansaugöffnung besitzt. über die Stellschraube kann von außerhalb des Saugsammelbehälters
die von der Öffnung im Krümmer sowie die Position der Stellschraube bestimmte Durchflußfläche
eingestellt und so der ölfluß reguliert werden. Die geförderte ölmenge wird auf diese
Weise dem Ölwurf des zugehörigen Verdichters entsprechend eingestellt und kann bei
Bedarf jederzeit nachreguliert werden.
[0013] Da in der Anlage der eingangs geschilderten Art stets mit Schmutzanfall gerechnet
werden muß, hat es sich in einer Ausgestaltung des Erfindungsgedankens als zweckmäßig
erwiesen, wenn die Ansaugöffnung im Gehäuse mit Abstand zum Boden des Saugsammelbehälters
angeordnet ist.
[0014] Es gibt verschiedene Möglichkeiten, die den Saugsammelbehälter mit jeweils einem
Verdichter verbindende Saug
- gasleitung durch die Wand des Saugsammelbehälters zu führen. Erfindungsgemäß werden
die beiden folgenden Anordnungen bevorzugt: Entweder durchsetzt die Sauggasleitung
die Saugsammelbehälterwand in horizontaler Richtung, wobei der Krümmer ein 90°-Krümmer
ist, oder die Sauggasleitung durchsetzt die Saugsammelbehälterwand in vertikaler Richtung,
wobei der Krümmer ein 180°-Krümmer ist.
[0015] In einer Weiterbildung des Erfindungsgedankens wird die Durchflußmenge durch die
ölfördervorrichtung elektronisch in Abhängigkeit vom ölstand im Kurbelgehäuse des
zugehörigen Verdichters gesteuert.
[0016] Zusammenfassend ist festzustellen, daß durch die erfindungsgemäße Anlage, aufwendige,
teure und anfällige ölreguliersysteme überflüssig und Flüssigkeitsschläge an die Verdichter
ausgeschlossen sind, wobei zusätzlich Flüssigkeitsabscheider eingespart werden können.
Die Inbetriebnahme und Wartung erfindungsgemäßer Anlagen wird im Vergleich zu herkömmlichen
Anlagen erleichtert. Durch die Verringerung der saugseitigen und druckseitigen Druckverluste
werden erfindungsgemäß aufgebaute Verbundanlagen wirtschaftlicher. Die erfindungsgemäße
Vorrichtung kann beispielsweise bei allen Kälteanlagen, Wärmepumpen oder Kaltwassersätzen
Anwendung finden.
[0017] Im folgenden sollen Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Anlage anhand schematischer
Skizzen beschrieben werden:
Es zeigen:
Figur 1 einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Saugsammelbehälter
Figur 2 einen Ausschnitt aus einem Schema einer Kompressionskälteanlage in der ein
erfindungsgemäßer Saugsammelbehälter integriert ist.
Figur 3 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Saugsammelbehälter.
[0018] In Figur 1 ist ein Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Saugsammelbehälter 1
dargestellt. Der Saugsammelbehälter 1 besitzt zylindrische Form. In den Saugsammelbehälter
1 mündet ein Anschluß 2 für eine Ringleitung, aus der gasförmiges Kältemittel angesaugt
wird. Die Wand des Saugsammelbehälters 1 wird außerdem von einer Sauggasleitung 3
in horizontaler Richtung und von dem Gehäuse 8 eines ölregulierventils 4 in vertikaler
Richtung durchsetzt. Das Ende der Sauggasleitung 3 innerhalb des Saugsammelbehälters
1 ist als 90°-Krümmer 5 ausgebildet, so daß das offene Ende 6 der Sauggasleitung 3
in vertikaler Richtung im Kopfbereich des Saugsammelbehälters mündet. Am tiefsten
Punkt weist der Krümmer 5 eine Öffnung 7 auf. über diese öffnung 7, das Gehäuse 8
des ölregulierventils 4 sowie eine Ansaugöffnung 9 im Gehäuse 8 ist eine Verbindung
zwischen der Sauggasleitung 3 und dem Bodenbereich des Saugsammelbehälters 1 hergestellt.
Die Ansaugöffnung 9 ist mit einem Abstand von z.B. 1 mm vom Boden des Saugsammelbehälters
1 angeordnet. Innerhalb des Gehäuses 8 wird eine ölregulierschraube 10 geführt, deren
Spitze kegelförmig ausgebildet ist und-in Schließstellung öffnung 7 verschließt. Durch
die Stellung der Regulierschraube 10 und die öffnung 7 wird der Durchfluß durch Öffnung
7 gesteuert. Das Gehäuse 8 kann z.B. in die Wand des Saugsammelbehälters eingeschraubt
und mittels Kontermutter 11 arretiert werden. Gestrichelt ist eine Alternative für
die Anordnung der Sauggasleitung 3 dargestellt. In diesem Fall durchsetzt die Sauggasleitung
3 die Wand des Saugsammelbehälters 1 in vertikaler Richtung und der Krümmer 5 ist
ein 180°-Krümmer.
[0019] Im Betrieb wird Kältemitteldampf, in dem öl mitgetragen wird, von einem an die Sauggasleitung
3 angeschlossenen Verdichter angesaugt. Das Kältemitteldampf-ölgemisch tritt über
den Anschluß 2 in den Saugsammelbehälter 1 ein. Das öl wird im Saugsammelbehälter
abgeschieden (beispielsweise mittels eines nicht dargestellten Prallbleches) und sammelt
sich im Bodenbereich des Saugsammelbehälters 1. Über das offene Ende 6 der Sauggasleitung
3 im Oberteil des Saugsammelbehälters 1 tritt nur Kältemitteldampf in den Krümmer
5 der Sauggasleitung 3 ein. Der Kältemitteldampf durchströmt den Krümmer 5 und saugt
dabei über öffnung 7 öl aus der ölvorlage 12 an. Die angesaugte ölmenge kann mittels
Regulierschraube 10 in einem weiten Bereich eingestellt werden. Durch die Injektorwirkung
wird das Öl zusammen mit dem angesaugten Kältemitteldampf dem jeweiligen Verdichter
zugeführt. Das gesamte von den Verdichtern 13 bis 16 geworfene öl wird auf diese Weise
im Saugsammelbehälter 1 abgeschieden, gesammelt und jedem Verdichter gleichmäßig und
in einer seinem ölwurf entsprechenden Menge mit dem Sauggas zugeführt.
[0020] In Figur 2 ist die Anordnung eines erfindungsgemäßen Saugsammelbehälters 1 im Rahmen
einer Kälteanlage dargestellt. Vier Verdichter 13 bis 16 sind über Sauggasleitungen
17 bis 20 an den Saugsammelbehälter 1 angeschlossen. Verdichteter Kältemitteldampf
wird über Leitungen 21 bis 24 mit Rückschlagventilen in ein Drucksammelrohr 25 eingeleitet.
Der verdichtete Kältemitteldampf wird anschließend in einem Verflüssiger 26 verflüssigt.
Nicht dargestellt sind Vorrichtungen, in denen das Kältemittel entspannt und verdampft
wird. Verdampftes Kältemittel wird über eine Leitung 27 mit Absperrventil 28 und z.B.
zwei Trocknern 29, in denen Feuchtigkeit und Schmutz gefiltert werden, in den Saugsammelbehälter
1 gesaugt. Dort findet die oben beschriebene Abscheidung des Öls aus dem Kältemitteldampf
sowie die Zu-. gabe einer dem ölwurf des jeweiligen Verdichters 13 bis 16 entsprechenden
ölmenge in die Sauggasleitungen 17 bis 20 statt. Zwei mit dem Behälteroberteil und
-unterteil verbundene Meßeinrichtungen 29, 30 dienen dazu, den ölstand im Saugsammelbehälter
1 während der Inbetriebnahmephase zu
. überwachen.
[0021] In Figur 3 ist ein Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Saugsammelbehälter
dargestellt. Einander entsprechende Teile sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
Der dargestellte Saugsammelbehälter dient dazu, vier Verdichtern öl- bzw. Kältemitteldampf
zuführen zu können. Hierzu dienen vier Sauggasleitungen 33 bis 36, von denen die Sauggasleitungen
34 und 35 die Wand des Saugsammelbehälters von vorne und die Sauggasleitungen 33 und
36 diese Wand von hinten durchsetzen, so daß die offenen Enden der zugehörigen Krümmer
38, 39 bzw. 37 und 40 einander im Oberteil des Saugsammelbehälters gegenüberliegen.
Zur Regulierung des ölflusses zu den einzelnen Verdichtern dienen die Reguliereinrichtungen
41 bis 44.
1. Anlage, in der ein Kältemittel im Kreislauf geführt wird, mit einem oder mehreren
an einen Saugsammelbehälter angeschlossenen Verdichter(n), dadurch gekennzeichnet,
daß jeder Verdichter (13 bis 16) über eine die Saugsammelbehälterwand durchsetzende
Sauggasleitung (3) an den Saugsammelbehälter (1) angeschlossen ist, wobei das innerhalb
des Saugsammelbehälters (1) liegende Ende der Sauggasleitung (3) als Krümmer (5) ausgebildet
ist, der in einer im wesentlichen vertikalen Ebene angeordnet ist, dessen offenes
Ende (6) in den Kopfraum des Saugsammelbehälters (1) mündet, der mit Abstand zur Saugsammelbehälterwand
angeordnet ist und in dessen am tiefsten liegenden Bereich eine Öl in regelbarer Menge
aus dem Bodenbereich des Saugsammelbehälters (1) in die Sauggasleitung (3) fördernde
ölfördervorrichtung (4) angeordnet ist.
2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ölfördervorrichtung ein
Injektor ist.
3. Anlage nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen Krümmer (5) mit einer öffnung
(7) in dem am tiefsten liegen- den Bereich, sowie eine in einem Gehäuse (8) geführte,
von außerhalb des Saugsammelbehälters (1) einstellbare, in Schließstellung am öffnungsrand
anliegende, den Durchfluß durch die öffnung (7) regulierende Stellschraube (10), wobei
das Gehäuse (8) eine in den Saugsammelbehälterinnenraum mündende Ansaugöffnung (9)
besitzt.
4. Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansaugöffnung (9) im Gehäuse
(8) mit Abstand zum Boden des Saugsammelbehälters (1) angeordnet ist.
5. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sauggasleitung
(3) die Saugsammelbehälterwand in horizontaler Richtung durchsetzt und der Krümmer
(5) ein 90°-Krümmer ist.
6. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sauggasleitung
(3) die Saugsammelbehälterwand in vertikaler Richtung durchsetzt und der Krümmer (5)
ein 18Q°-Krümmer ist.
7. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchflußmenge
durch die ölfördervorrichtung (4) elektronisch in Abhängigkeit vom ölstand im Kurbelgehäuse
des zugehörigen Verdichters (13 bis 16) gesteuert wird.