DE2500303A1

DE2500303A1 - Kuehlanlage

Info

Publication number: DE2500303A1
Application number: DE19752500303
Authority: DE
Inventors: Neal P Schumacher; Victor W Smith; Donald L Taft; N J Trenton
Original assignee: Newfrey LLC
Current assignee: Newfrey LLC
Priority date: 1974-01-08
Filing date: 1975-01-07
Publication date: 1975-07-10
Also published as: JPS50113854A; GB1485583A; US3905202A; BR7500064A; JPS558747B2; CA1007062A; DE2500303B2; DE2500303C3

Description

Die Erfindung betrifft eine Kuhlanlage mit geschlossenem Kreislauf, mit einem oder mehreren Verdichter, einem der Umgebungstemperatur ausgesetzten Kondensator mit ausreichender Kapazität zum vollständigen Kondensieren des aus den Verdichtern abströmenden gasförmigen Kühlmittels, mit einem Beruhigungssammelbehälter und mit einem oder mehreren Verdampfer, wobei die Anlage derart angeordnet ist, um wenigstens ein teilweises Fluten des Kondensators bei normalen Umgebungstemperaturen zu gewährleisten, so dass das den Kondensator verlassende flüssige Kühlmittel bis auf etwa die Umgebungstemperatur abgekühlt ist bevor es die Verdampfer durchströmt. Infolgedessen ist ein Nachkühler, welcher entspanntes Kühlmittel verwendet im wesentlichen nicht erforderlich und man erhält eine beträchtliche Einsparung der Leistungsaufnahme zum Betrieb der Kühlanlage, Desweiteren bleiben die Drucke, welchen das gasförmige und das flüssige Kühlmittel in der Anlage ausgesetzt sind innerhalb optimalen Grenzen für einen besseren und wirtschaftlicheren Betrieb der Verdichter und der Verdampfer. Bei bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung ist ein zusätzlicher Kondensator vorgesehen zur Wärmerückgewinnung aus dem verdichteten Kühlmittel wobei dann der andere Kondensator hauptsächlich zum Unterkühlen des flüssigen Kühlmittels dienen kann. Das heisse Kühlmittelgas aus dem Verdichter kann auch zum Enteisen der Verdampfer dienen ohne dabei den Druck zu vermindern mit welchem

509828/0687

das flüssige Kühlmittel den Verdampfer zugeleitet wird, welche auf Kühlbetrieb eingestellt sind.

Es ist üblich einen Verdichter, einen Kondensator, einen Sammelbehälter, und einen Verdampfer aufweisende Kühlanlagen mit Mittel zu Versehen, zur Anwendung eines Teiles der beim Verdichten des Kühlmittelgases entstehenden Wärme für Heizzwecke in einem Laden oder einem Raum in welchem die Kühlanlage eingebaut ist. In einigen Anlagen wird auch ein Teil dieser Wärme verwendet zum Enteisen von Verdampfer der Anlage. Typische Ausführungen dieser Art sind in den U.S. Patentschriften 2.555.161, 3.150.498, 3.180.109, 3.358.469 und 3.427.319 beschrieben.

Obschon solche Anlagen sich im wesentlichen zu dem gewünschten Zweck eignen, ist jedoch der Leistungsbedarf zum Betrieb der Anlage verhältnismässig hoch und somit ist der Gesamtwirkungsgrad der Anlage entsprechend niedrig. Dies gilt insbesondere für grosse Anlagen wie z.B. in Supermärkten wo eine grosse Anzahl von Kühlgeräten mit Verdampfern vorgesehen sind wobei mehrere derselben gleichzeitig in Betrieb sein können und dabei ein oder mehrere Verdampfer auf Enteisung geschaltet sind während die anderen auf Kühlbetrieb laufen. In einer solchen Anlage sind üblicherweise mehrere Verdichter erforderlich zur Hergabe der grossen Kühlmittelmenge bei bestimmten Betriebsbedingungen während zu anderen Zeitpunkten eine kleinere Anzahl von Verdichtern ausreichend wäre. Falls luftgekühlte Kondensatoren in solchen Anlagen verwendet werden können wesentliche Schwankungen der Kondensatorkapazität auftreten bei Veränderungen der Umgebungstemperatur und dadurch sind Aenderungen des Kondensatordruckes und der Temperatur sowie des Druckes des den Verdampfern zugeführten flüssigen Kühlmittels gegeben. Dementsprechend lag bei den bekannten Anlagen die Temperatur des flüssigen Kühlmittels am Auslass des Kondensators im wesentlichen in der Nähe von 26-37 C. Es ist dann erforderlich einen Teil der Flüssigkeit in dem Verdampfer als "Spülgas" zu verdampfen, um seine Temperatur bis auf die Betriebstemperatur des Verdampfers herabzusetzen bevor eine Kühlwirkung durch weitere Verdampfung des Kühlmittels erreicht werden kann. In einigen Fällen ist ein verdampfender Nachkühler vorgesehen zur Verminderung der Temperatur des flüssigen Kühlmittels bevor es in den Verdampfer eintritt,jedoch

509828/0687

erfordert eine solche Tiefkühlanlage eine weitere Entspannung des Kühlmittels, welche ebenfalls vom Verdichter auszugleichen

ist unter Aufwendung von wesentlicher Antriebsleistung. j

In den bekannten Anlagen,wo heisses oder gesätigtes Kühlmittelgas durch die Verdampfer zum Enteisen derselben strömt, ist der Druck, mit welchem das flüssige Kühlmittel den Verdampfern zugeführt wird, welche dann auf Kühlbetrieb eingestellt sind oft vermindert oder schwankt in einer Weise, welche den Wirkungsgrad der Verdampfer und der zugeordneten Entspannungsventile wesentlich herabsetzt.

Entsprechend der vorliegenden Erfindung werden diese und andere Nachteile vermieden in einer Anlage worin die zum Betrieb erforderliche Antriebsleistung wesentlich vermindert oder die Kühlleistung wesentlich verbessert ist. . i

Entsprechend der Erfindung wird dies erreicht durch einen Kondensator, welcher von der Umgebungsluft gekühlt wird und eine ausreichende Kapazität aufweist zum Kondensieren der gesamten die Verdichter verlassenden Kühlmittelmeiige bei üblichen Temperaturen und desweiteren durch Veränderung .der effektiven Kapazität des Kondensators durch gesteuertes Fluten desselben. Wenigstens ein Teil des Kondensators arbeitet dann als Unterkühler zum Herabsetzen der Temperatur der Flüssigkeit am Auslass des Kondensators bis auf etwa die Umgebungstemperatur..Falls die Umgebungstemperatur verhältnismässig niedrig ist, z.B. -1 oder +4⁰C, erreicht man eine wesentliche Leistungseinsparung und die bei den bekannten Ausführungen verwendeten Tiefkühler sind nicht erforderlich, wohingegen eine wesentliche, jedoch geringe Einsparung, bei allen Umgebungstemperaturen erreicht wird unterhalb derjenigen für welche die Kondensatoranlage ausgelegt ist.

Desweiteren umfasst die Anlage einen Beruhigungssammelbehälter mit einer Einrichtung zum Aufrechterhalten eines geregelten Druckes in dem Sammelbehälter und in den Flüssigkeitsleitungen innerhalb bestimmter Grenzen, welche einen wirksamen Betrieb der Entspannungsventile und der Verdampfer gewährleisten, welchen das Kühlmittel zugeführt wird. Zur gleichen Zelt bleibt dieser Druck unterhalb dem Druck mit welchem das gasförmige Kühlmittel den Verdampfern während dem Enteisen zugeführt wird. Auf diese Weise kann das beim Enteisen von den Verdampfern abströmende flüssige Kühlmittel einfach

509828/0687

j - 4 -

^; in die Flüssigkeitsleitung zurückgeführt werden ohne nachteilige !Druckverminderung des Kühlmittels, welches auf Kühlbetrieb eingestellten Verdampfern zugeführt wird.

Die gesamte Anlage kann dementsprechend eine wesentliche Leistungseinsparung erzielen und eignet sich zur Verwendung in grossen Anlagen wo die Wärmerückgewinnung für Heizzwecke erwünscht ist.

Ein Ausführungsbeispiel ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden ausführlicher beschrieben, es zeigen:

Figur 1 eine schematische Darstellung einer vereinfachten Kühlanlage entsprechend der Erfindung.

Figur 2 eine schematische Darstellung einer vollständigeren Kühlanlage entsprechend der Erfindung.

In der vereinfachten Ausführungsform nach Figur 1 der Erfindung hat die Kühlanlage einen Verdichter 2, einen Kondensator 4, einen [Beruhigungssammelbehälter 6 und einen Verdampfer 8. Das in dem Verdichter 2 komprimierte Kühlmittelgas gelangt durch eine Auslass-¹ leitung 10 in einen Kondensator 4, der der Umgebungstemperatur ausgesetzt ist durch Anordnung auf dem Dach eines Marktes oder eines anderen Gebäudes, in welchem Kühlgeräte verwendet werden. Der Kondensator 4 hat eine Kapazität, welche ausreicht zum Kondensieren der gesamten vom Verdichter 2 zugeführten gasförmigen Kühlmittelmenge bei den üblichen Temperaturen welchen er ausgesetzt ist. Dementsprechend kann der Kondensator für Anlage in südlicheren Gegenden wo die mittlere Umgebungstemperatur verhältnismässig hoch ist eine grössere Kapazität aufweisen als in Anlagen für nördlichere Gegenden wo die mittlere Umgebungstemperatur wesentlich niedriger liegt.

Das den Kondensator 4 verlassende flüssige Kühlmittel strömt durch eine Leitung 12 in eine Flüssigkeitsleitung 14, aus welcher das flüssige Kühlmittel zu einem oder mehreren Verdampfern 8 gelangt. Das flüssige Kühlmittel strömt dabei durch ein Entspannungsventil 16 zur Verdampfung in dem Verdampfer zwecks Kühlung eines Kühlgerätes. Das entspannte und verdampfte Kühlmittelgas strömt aus dem Verdampfer 8 zurück in den Verdichter 2 durch eine Rückflussleitung 18. Der Sammelbehälter 6 für das flüssige Kühlmittel ist in Verbindung mit der Leitung 14 über eine Verbindungsleitung 20 wodurch eine geeignete Kühlmittelmenge in der Anlage gespeichert werden kann

509828/0687

.■■■..■ ■ · ι

zwecks Gewährleistung eines kontinuierlichen Betriebes derselben.

Ein auf Druck ansprechendes Drosselventil 22 liegt in der Abflussleitung 12, welche vom Kondensator 4 zur Flüssigkeitsleitung 14 führt und ist eingestellt zum Ansprechen auf einen vorbestimmten Druck, um den Höchstdruck im Verdichter 2 auf einem gewünschten Wert und ausreichend hoch zu halten, um wenigstens ein teilweises Fluten des Kondensators zu gewährleisten bei allen oder wenigstens bei den meisten Umgebungstemperaturen, welchen er ausgesetzt ist.

Entsprechend der vorliegenden Erfindung ist der Druck, welchem das flüssige Kühlmittel in dem Sammelbehälter 6 und der Leitung 14 ausgesetzt ist im wesentlichen konstant und ist ausreichend hoch zwecks Gewährleistung eines wirksamen Betriebes des Entspaimungsventiles 16, welches dem Verdampfer 8 zugeordnet ist. Zu diesem Zwecke führt eine Druckregelleitung 26 von der Auslassleitung IO des Verdichters 2 in den Sammelbehälter 6 und ist mit einem auf Druck ansprechenden Ventil 28 versehen, welches zum Ansprechen bei einem Druck eingestellt ist, der unterhalb dem Betätigungsdruck für das Ventil 22 in der Leitung 12 liegt jedoch ausreichend hoch ist zum Gewährleisten einer wirksamen Betriebsweise des Entspannungsventiles 16 und des Verdampfers 8. ί

Die erfindungsgemässe Anlage gewährleistet die vollständige Kondensierung des von dem Verdichter 2 in den Kondensator 4 stromenden gasförmigen Kühlmittels mit wenigstens teilweisem Fluten des Kondensators bei allen oder im wesentlichen bei den meisten Umgebungstemperaturen damit das vom Kondensator durch die Leitung 12 in die Leitung 14 strömende flüssige Kühlmittel bis auf etwa die Umgebungs temperatur gekühlt wird. Dementsprechend beträgt bei üblichem Betrieb, wo die Temperatur der über den Kondensator streichenden Umgebungsluft 4°c hat, die Temperatur des durch die Leitung 14 strömenden flüssigen Kühlmittels etwa 4°C. Bei solchen Bedingungen wird, z.B. bei Anwendung eines Kühlmittels R5O2, das auf Druck ansprechende Ventil 22 zwischen den Leitungen 12 und 14 eingestellt, so dass es auf einem Druck von 11,2 kp/cm anspricht. Dieses Ventil bleibt dann geschlossen bis sich ausreichend flüssiges Kühlmittel in dem Kondensator angesammelt hat zwecks Herabsetzung seiner effektiven Kapazität und Vergrosserung seines Kondensierungsdruckes und des Verdichterauslassdruckes auf etwa 11,2 kp/cm . Anschliessend tritt das Ventil 22 in Betrieb zur

509828/0687

: - . 250O3Q3

— O ™"

; Aufrechterhaltung eines konstanten Druckes in dem Kondensator.

Das in dem gefluteten Teil des Kondensators angesammelte flüssige Kühlmittel wird gekühlt während dem es im Kondensator verbleibt bis auf etwa die Umgebungstemperatur, d.h. 4°C, und gelangt anschliessend durch das Ventil 22 aus der Leitung 12 in die Leitung •14 mit verhältnismässig niedriger Temperatur. Das überschüssige Kühlmittel, welches nicht sofort im Verdampfer oder in den Verdampfern 8 benötigt wird gelangt aus der Leitung 14 durch die Verbindungsleitung 20 in den Sammelbehälter 6 und wird dort für den späteren Gebrauch gespeichert.

:Falls der Sammelbehälter 6 derart angeordnet ist, dass er die Umgebungstemperatur (4 C) erreicht, so kommt der in dem Sammelbehälter enthaltene Dampf, bei Verwendung von R5O2 als Kühlmittel,

2 zur Satigung bei einem Druck von etwa 5,6 kp/cm und dementsprechend würde der Druck des den Verdampfer 8 zugeführten flüssigen Kühl-

2
mittels ebenfalls nur 5,6 kp/cm betragen was nicht ausreichend ist !für einen wirksamen Betrieb eines üblichen, dem Verdampfer zugeordneten Entspannungsventiles 16. Entsprechend der vorliegenden !Erfindung wird der Druck des flüssigen Kühlmittels in dem Sammelbehälter 6 und in der Leitung 14 unabhängig von der Temperatur des Sammelbehälters und dem sich darin befindenden Kühlmittel geregelt. Zu diesem Zweck ist ein auf Druck ansprechendes Ventil in der Druckregelleitung 26 angeordnet, welche von der Auslassleitung IO des Verdichters zum Sammelbehälter 6 führt. Das Ventil 28 ist eingestellt zum Ansprechen bei einem vorbestimmten Druck

2
(bei etwa 10,5 kp/cm ), welcher etwas unterhalb dem Druck liegt bei welchem das Ventil 22 am Kondensatorauslass in Betrieb tritt. Infolgedessen bleibt der Druck des flüssigen Kühlmittels in dem Sammelbehälter und in der Leitung 14 konstant und ist nicht wesentlich von der Temperatur des in den Sammelbehälter eintretenden und des denselben verlassenden Kühlmittels abhängig. Der Druck kann im Gegenteil verhältnismässig hoch gehalten werden zwecks Gewährleisten eines einwandfreien Betriebes der Entspannungsventxle und der Verdampfer bei allen Betriebsbedingungen. Darüberhinaus wird die Aufrechterhaltung eines geeigneten und im wesentlichen konstanten Druckes des durch den Verdampfer strömenden Kühlmittels gewährleistet und zwar unabhängig von der Lage des Sammelbehälters und ob er einer niedrigen Umgebungstemperatur ausgesetzt ist

509828/0687

--■■-■ —— ■ - -- - - ~_~ xvvvv U O ~: "ϊ

oder in einem Maschinenraum neben den Verdichter und dergleichen angeordnet ist, wo die Temperatur verhältnismässig hoch ist.

In dem erwähnten Beispiel/ wo die Umgebungstemperatur, welcher der Kondensator ausgesetzt ist etwa 4 C beträft ist der Kondensatordruck und der Druck am Auslass des Verdichters verhältnismässig hoch und die Leistungsaufnahme zum Betrieb der Anlage ist wesentlich vermindert, was eine beträchtliche Einsparung an Betriebskosten bedeutet. Falls dagegen die Umgebungstemperatur verhältnismässig hoch ist, und z.B. etwa 32 C beträgt, können auch noch Leistungseinsparungen erzielt werden, Falls die Umgebungstemperatur etwa 32°C beträgt, so wird die Kondensattemperatur etwa 40 C betragen und der Kondensatordruck sowie der Druck am Auslass des Verdichters werden bei Verwendung von R5O2 als Kühlmittel

2 *

bei etwa 16 kp/cm liegen. Die Flüssigkeit , welche den Kondensator verlässt wird dabei eine Temperatur von 32°C haben und einen hohe-

2
ren Druck als die 11,2 kp/cm Druckeinstellung des Ventiles 22 zwischen den Leitungen 13 und 14 aufweisen. Das Ventil 22 ist dabei vollständig geöffnet, so dass das flüssige Kühlmittel ohne Drosselung unmittelbar aus dem Kondensator in die Leitung 14 gelangt mit geringfügiger oder ohne Unterkühlung des flüssigen Kühlmittels. Das flüssige Kühlmittel in dem Sammelbehälter 6 und in der Leitung 14 bleibt dabei unter ausreichendem Druck zwecks Gewährleistung eines einfwandfreien Betriebes des Verdampfers und des zugeordneten Entspannungsventiles während dem Kühlbetrieb. Die Druckregelleitung 26 und das Ventil 28 sind dabei nicht erforderlich und sind deshalb nicht in Betrieb infolge des sich in dem Sammelbehälter entwickelnden ausreichenden Druckes.

Es ist demnach ersichtlich, dass das Kühlmittel in dem gefluteten Kondensator unterkühlt wird und zwar immer dann wenn die Umgebungstemperatur unterhalb der Temperatur liegt für welche die Anlage ausgelegt ist, z.B. 32°C, und immer dann falls der Kondensatordruck unterhalb der Druckeinstellung ist bei weichem das Ventil 22 die Strömung des flüssigen Kühlmittels aus der Kondensatorabfluss leitung 12 in die Leitung 14 drosselt. Dementsprechend werden wesentliche Leistungseinsparungen erzielt während allen Umgebungstemperaturen unterhalb der Temperatur, für welche die Anlage ausgelegt ist. Trotzdem kann jedoch falls erwünscht ein verdampfender

50982870687

— Q —

Nachkühler vorgesehen sein, wie in Figur 1 mittels gestrichelten Linien 30 angedeutet ist, zur Verwendung bei ungewöhnlich hohen Umgebungstemperaturen.

'In Kühlanlagen zur Verwendung in Supermärkten z.B. ist es vorteilhaft mehrere Verdampfer oder Verdampfergruppen an einen. Kondensator ; anzuschliessen. Bei einer solchen Anlage ist es erwünscht Mittel vorzusehen zur Regelung der Kapazität des Kondensators falls die '[ Verdampferleistungen ändern infolge einer Veränderung der Tempera-

! tür in dem Laden und bei Veränderung der VerdampferIeistung falls ein oder mehrere Verdampfer auf Enteisung geschaltet sind. Insbesondere wird die erforderliche Kapazität des Verdichters und

i
des Kondensators vermindert falls niedrige Aussentemperaturen die !Unterkühlung der Flüssigkeit in dem Kondensator erhöhen. Dadurch wird die erforderliche Leistungsaufnahme an den Verdichtern ver- '■ mindert. ^!

i Für solche Zwecke kann eine vollständigere Anlage verwendet werden, • wie in Figur 2 dargestellt ist. Bei der Ausführungsform nach Fi- !gur 2 sind drei Verdichter 40, 42 und 44 vorgesehen, die parallel I zu einer gemeinsamen Gassammelleitung 46 liegen aus welcher ver-'dichtetes, gasförmiges Kühlmittel über eine Leitung 48 zu einem 'Kondensator 50 gelangt, der von der Umgebungsluft gekühlt wird ;und eine ausreichende Kapazität zum Kondensieren des gesamten von den drei Verdichter geförderten Kühlmittels aufweist. Der Kon- ; densator 50 fördert flüssiges Kühlmittel in eine Abflussleitung ;und eine Leitung 54 durch ein auf Druck ansprechendes Ventil 56. Die Flüssigkeitsleitung 54 ist an einen Beruhigungssammelbehälter 58 über eine Verbindungsleitung 60 angeschlossen und ist durch 'die Leitungen 55 und 68 mit den Verdampfern 62 bzw. 64 in Verbindung. Das Kühlmittel gelangt von den Verdampfern zurück zu den ! Verdichter durch die Rückflussleitungen 7O und 72 und durch eine gemeinsame Ruckflussammelleitung 74.

Wie in Figur 2 dargestellt ist kann wenigstens ein Teil der bei der Verdichtung des Kühlmittels erzeugten Wärme zurückgewonnen und für Heizzwecke des Supermarktes verwendet werden. Zu diesem Zweck ist ein Wärmetauscher 76 an die Abflussleitung 48 über eine Umgehungsleitung 78 mit einem thermostatisch gesteuerten Magnetspulenventil 80 angeschlossen. Ein Kondensatoreinlassdruckregelventil 82 ist in einer Leitung 84 vorgesehen, welche vom Wärme-

509828/0687

**Γ

- _%- -2500103-- -,

- 9 - I

tauscher 76 zu dem Kondensator 50 durch ein Einwegventil 86 führt und dient zur Aufrechterhaltung des gewünschten Höchstdruckes im Verdichter falls der Rückgewinnungswärmetauscher 76 in Betrieb ist. Ein Magnetspulenventil 88 und ein Einwegventil 90 liegen in dem Abschnitt 92 der Verdichterablassleitung 48 zwischen der Umgehungsleitung 78 und dem Kondensator 50. Das Ventil 88 schliesst falls das Ventil 80 geöffnet ist damit das heisse Gas in Serie durch den Wärmerückgewinnungswärmetauscher 76 und den Kondensator 50 strömt falls der Wärmetauscher 76 in Betrieb ist.. ^!

Wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 1 ist das Ventil 56 eingestellt zum Erreichen eines gewünschten Druckes im Kondensator 50 und zum Gewährleisten von wenigstens einem teilweisen Fluten des Kondensators bei normalen Umgebungstemperaturen. Eine Druckregelleitung 98 mit einem auf Druck ansprechenden Ventil 96 ist zwischen der AuslasSammelleitung 46 und dem Sammelbehälter 58 angeordnet und bestimmt den Druck des flüssigen Kühlmittels in dem Sammelbehälter 58 und in der Leitung 54 zur Speisung der Verdampfer 62 und 64. Das Ventil 96 ist vorzugsweise derart eingestellt, dass der vom gasformigen Kuhlmittel aus der Sammelleitung 46 auf die Flüssigkeit in dem Sammelbehälter und in der Leitung 54 ausgeübte Druck kleiner ist als der Druck des verdichteten, gasförmigen Kühlmittels in der Auslassleitung 48 und in dem Kondensator 50, so dass keine Strömungsumkehrung desKühlmittels aus dem Sammelbehälter in den Kondensator auftreten kann. I

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 2 können natürlich jede mögliche Anzahl von Verdampfer in dieser Weise an die Leitung 54 angeschlossen sein und in dem Sammelbehälter 58 steht eine ausreichende Kühlmittelmenge zur Verfugung zur Speisung von flüssigem Kühlmittel zu der Leitung¹54 falls die benötigte Kühlmittelmenge zur Speisung der Verdampfer grosser ist als die Kühlmittelzuführung vom Kondensator 50. ■

Zum Enteisen der Verdampfer kann heisses Gas aus dem Verdichter durch die HeissgasSammelleitung 46 und die Abzweigleitung 1OO zu dem betreffenden Verdampfer geleitet werden. Falls z.B. der Verdampfer 62 zu enteisen ist wird das Magnetspulenventil 102 in der Zweigleitung 103 der Heissgasleitung 100 geöffnet zur Zuführung von heissem Kühlmittelgas in die.Leitung 70 während das Ventil 105 in der Rückflussleitung 72 geschlossen wird. Das heisse Gas strömt

509828/aS87

----- - 25QO303

I - ίο -

dann durch den Verdampfer 62 in umgekehrter Richtung wie das sich ausdehnende Gas während dem Kühlbetrieb zwecks Erhöhung der Tempera-

;tür der Kühlschlangen und Kühlbleche des Verdampfers wodurch das heisse Gas gekühlt und wenigstens zum Teil kondensiert wird. Das dabei auftretende Kondensat strömt durch die Umgehungsleitung und das Einwegventil 107 um das Entspannungsventil 94 und gelangt !durch die Leitung 66 in die Flüssigkeitsleitung 54 zurück.

;Das beim Enteisen des Verdampfers 62 anfallende flüssige Kühlmittel steht dementsprechend zur Verfügung zur Kühlung im Verdampfer 64 sowie auch für andere Verdampfer der Anlage zur Unterstützung der flüssigen Kühlmittelströmung zu den anderen Verdampfer. Die i Strömung des flüssigen Kühlmittels aus dem zu enteisenden Verdampfer ; 62 in die Flüssigkeitsleitung 54 ist dadurch möglich da der Druck ; des flüssigen Kühlmittels in dem Sammelbehälter 58 und in der Leitung 54 infolge der Druckregelleitung 98 und des Ventiles 96 ge-¹ ringer ist als der Druck des Heissgasströmung zu dem zu enteisenden ; Verdampfer durch die Heissgasleitung 100.

j In bestimmten Fällen, z.B. falls mehrere Verdampfer gleichzeitig enteist werden ist die benötigte Heissgasmenge vom Verdichter so

hoch, dass der Druck in der Heissgassammelleitung 46 und in ; der Abzweigleitung 100 absinkt. In dem Falle kann der über das ! Ventil 96 und die Druckregelleitung 98 auf das flüssige Kühlmittel in dem Sammelbehälter 58 und der Leitung 54 unterhalb einen Wert fallen, welcher für einen einwandfreien Betrieb der Entspannungsventile und der zugeordneten Verdampfer erforderlich ist. Um diese , Möglichkeit zu verhindern, ist eine Ablassdruckfühlerleitung 110 an den Sammelbehälter 58 angeschlossen und verläuft zu einem membranbetätigten Regelventil 112 in der Verdichterablassleitung 48 an einer Stelle hinter der Heissgasabzweigleitung 100. Das Regelventil 112 ist normalerweise offen, es dient jedoch zur Drosselung der Gasströmung aus dem Verdichter durch die Leitung 48 falls der Druck in der Auslassleitung 48 unterhalb den erwünschten Druck in der Leitung 54 fällt. In diesem Falle beginnt sich das Ventil 112 zu schliessen, dadurch steigt der Verdichterauslassdruck und der auf das flüssige Kühlmittel in dem Sammelbehälter und der Leitung 54 ausgeübte Druck über die Druckregelleitung 98 und das Ventil 96. Auf diese Weise wird ein geeigneter und vorgestimmter Druckunterschied zwischen dem Heissgas für Enteisungszwecke und

509828/0687

dem flüssigen Kühlmittel zur Speisung der Verdampfer bei allen ; Betriebsbedingungen der Anlage gewährleistet. I

Falls die Umgebungstemperatur, welcher der Kondensator 50 ausgesetzt ist, verhältnismässig hoch ist sind alle drei Verdichter 40, 42 und 44 erforderlich zur Lieferung des erforderlichen Kühlmittels für die verschiedenen Verdampfer der Anlage. Falls jedoch die Umgebungstemperatur in der Nähe des Kondensators 50 massig oder normal ist, so ist die Temperatur der unterkühlten Flüssigkeit, welche in die Leitung 54 und den Sammelbehälter 58 strömt niedriger und auch der Druck am Auslass des Verdichters ist kleiner. Unter solchen Bedingungen genügen zwei der Verdichter wie z.B. 40 und 42 zur Zuführung der benötigten Kühlmittelmenge und der dritte Verdichter 44kann abgeschaltet werden. Zu diesem Zweck kann ein Organ 116 vorgesehen sein, welches auf den Verdichteransaugdruck anspricht zum Abschalten des Verdichters 44 falls die benötigte Kühlmittelmenge absinkt. Infolgedessen wird die Antriebsleistung des Verdichters 44 eingespart und man kann eine wesentliche Verminderung der Leistungsaufnahme der Anlage erzielen. !

Desweiteren kann man falls die Umgebungstemperatur niedrig ist, ! so dass eine wesentliche Unterkühlung des flüssigen Kühlmittels erreicht wird, durch Enteisen eines oder mehreren Verdampfer die benötigte flüssige Kühlmittelmenge weiter vermindern, so dass die Heissgasströmung für den Enteisungsbetrieb durch einen einzigen Verdichter erzeugt werden kann. Dies ermöglicht das Abschalten der Verdichter 42 und 44 während nur ein einziger Verdichter 40 . die erforderliche Heissgasströmung zum Kühlen und zum Enteisen liefert. Zu diesem Zweck ist ein Organ 118 am Verdichter 42 vorgesehen, welches auf eine weitere Verminderung des Verdichtereinlassdruckes anspricht zum Abschalten des Verdichters 42. Dies erlaubt eine weitere Verminderung der erforderlichen Leistung ^um Betrieb der Kühlanlage. j

Die Anlage nach Figur 2 ist dementsprechend betriebsfähig mit nur einem einzigen Verdichter falls der Kondensator 50 einer niedrigen Umgebungstemperatur ausgesetzt ist während nur zwei Verdichter während dem normalen Betrieb benötigt werden und der dritte Verdichter nur in Betrieb genommen wird falls die Umgebungstemperatur aussergewöhnlich hoch ist. Die Verminderung der Leistungsaufnahme

509828/0687

¹ - 12 -

der Anlage wird dementsprechend durch Heranziehen des Kondensators 50 zur Unterkühlung des flüssigen Kühlmittels erzielt während allen üblichen Betriebsbedingungen und dies erlaubt eine wesentliche Energieeinsparung zum Betrieb der Anlage. Sogar falls es bei aussergewöhnlich hohen Umgebungstemperaturen erforderlich ist auf die Verwendung eines Nachkühlers 120 zurückzugreifen, arbeitet die Anlage in wirksamer Weise und die durch die Aufrechterhaltung eines konstanten Druckes in der Leitung 54 während dem Enteisen ermöglichten Vorteile werden erreicht.

509828/0687

Claims

~ .1

PATENTANSPRUECHE. ;

■_{ 1. Kühlanlage mit einem Verdichter, einem Kondensator, einem Sammelbehälter und einem Verdampfer, mit einer Auslassleitung für heisses Kühlmittelgas vom Verdichter zu dem Kondensator, einer vom Kondensator zum Verdampfer führenden Flüssigkeitsleitung, mit einem an die Flüssigkeitsleitung angeschlossenem Beruhigungssammelbehälter, und mit einer Rückflussleitung für verdampftes Kühlmittelgas vom Verdampfer in den Verdichter, dadurch gekennzeichnet, dass der Kondensator (4; 50) der Umgebungstemperatur ausgesetzt ist und eine ausreichende Kapazität zum Kondensieren der gesamten Abgasströmung vom Verdichter (2; 40, 42, 44) bei normalen Umgebungstemperaturen aufweist, dass ein auf Druck ansprechendes Ventil (22; 56) in der Flüssigkeitsleitung (12, 14; 52, 54) zwischen dem Kondensator und dem Anschluss an den Sammelbehälter (6; 58) vorgesehen ist wobei die Flüssigkeitsleitung den Kondensator, wenigstens zum Teil geflutet hält zu jeder Zeit während normalen Umgebungstemperaturen, und durch Mittel (26, 28; 96, 98), um das flüssige Kühlmittel in dem Sammelbehälter und in der Flüssigkeitsleitung unter einem im wesentlichen konstanten Druck zu halten, welcher niedriger ist als der Druck mit welchem das Kühlmittelgas vom Verdichter durch die Ablassleituncj" (10; 48) in. den Kondensator strömt.
2. Kühlanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel, um das flüssige Kühlmittel in dem Sammelbehälter (6; 58) und in der Flüssigkeitsleitung (14; 54) unter einem im wesentlichen konstanten Druck zu halten eine Leitung (26; 98) aufweist, die sich von der Verdichterablassleitung (1O;46) zu dem Sammelbehälter erstreckt und dass ein Ventil (28; 96) in dieser Leitung angeordnet ist, welches auf einen Druck anspricht, der geringer ist als der Druck auf welchen das Ventil (22; 56) in der Flüssigkeitsleitung anspricht.
3. Kühlanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wärmerückgewinnungswärmetauscher (76) vorgesehen ist, der mit dem Kondensator (50) in Serie geschaltet ist.
4. Kühlanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (100, 102, 103) vorgesehen sind zur Zuführung von gasförmigem Kühlmittel zu dem Verdampfer (62) unter höherem Druck als das Kühl-

509828/0687

mittel in der Flüssigkeitsleitung (54) zur Enteisung des Verdampfers.
5. Kühlanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Verdampfer (62, 64) vorgesehen sind, welche durch Zuführung von gasförmigem Kühlmittel zu enteisen sind und dass ein Fühler vorgesehen ist zum Messen des Druckes des vom Verdichter (40, 42, 44) zu dem Kondensator (50) strömenden Kühlmittelgas, und dass ein von dem Fühler zu betätigendes Ventil (112) vorgesehen ist zur Regelung des auf die Flüssigkeit in dem Sammelbehälter (58) und in der Flüssigkeitsleitung (54) ausgeübten Druckes.
6. Kühlanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Fühler zur Regelung des Druckes dient unter welchem das gasförmige Kühlmittel den Verdichter (40, 42, 44) verlässt und dass eine Druckfühlerleitung (110) von dem Sammelbehälter (58) zu dem Ventil (112) führt.
7. Kühlanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Verdichter (40, 42, 44) und mehrere Verdampfer (62,64) vorgesehen sind, wobei die Kapazität der Verdichter grosser ist als die erforderliche Kapazität zur Lieferung der Kühlmittelmenge für die Verdampfer bei niedriger Umgebungstemperatur und dass Mittel (116) vorgesehen sind zum Abschalten von mindestens einem Verdichter (44) bei niedriger Umgebungstemperatur.

7. Kühlanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (116) zum Abschalten von wenigstens einem Verdichter (44) auf den Druck des Kühlmittelgases in der Ansaugleitung (74) von den Verdampfern (62, 64) zu den Verdichtern (40, 42, 44) anspricht.

509828/0687

Leerseite