AT396834B - Kältemaschine - Google Patents

Description

AT396834B

Die Eifindung betrifft eine Kältemaschine für eine Klimaanlage mit einem Kältemittelkreislauf, welcher einen Kompressor, in Serie dazu einen Kondensator, in Serie dazu ein Expansionsventil und in Serie dazu einen Verdampfer enthält, dessen Ausgang mit dem Eingang des Kompressors verbunden ist, wobei der Ausgang des Kompressors über ein Magnetventil und eine Bypaß-Leitung mit dem Eingang des Verdampfers verbunden ist.

Derartige Kältemaschinen werden beispielsweise bei Klimaanlagen eingesetzt Ans iegelungstechnischen Gründen ist es dabei besonders im Übergangsbetrieb, d. h. bei mittleren Außentemperaturen, notwendig, die Kälteleistung der Kältemaschine vorübergehend auf Null reduzieren zu können, ohne daß der Kompressor abgeschaltet wird. Die Abschaltung des Kompressors würde dessen Lebensdauer deutlich reduzieren. Darüber hinaus benötigt der Kompressor nach dem Stillstand eine gewisse Anlaufzeit, so daß die Klimaanlage nach einem Stillstand nicht sofort einsetzbar ist

Zur Reduktion der Kälteleistung ist es nun bekannt, den Kompressor im Leerlauf laufen zu lassen. Dabei wird am Eingang des Verdampfers ein Ventil geschlossen, so daß die Kälteleistung am Verdampfer gleich Null ist Damit der Kompressor nun weiterbetrieben weiden kann, wird eine Kuizschlußleitung zwischen dem Ausgang und dem Eingang des Kompressors geöffnet. Zur Vermeidung eines Überhitzens des Kompressors wird dabei mittels eines Nacheinspritzventües flüssiges, d. h. kaltes Kältemittel in diesen Kuizschlußkreis eingespritzt, welches durch seine Verdampfungswärme den Kompressor kühlt. Aus Sicherheitsgründen muß in den Kuizschlußkieislauf weiterhin ein Flüssigkeitsabscheider eingebaut sein, um sicherzustellen, daß nur gasförmiges Kältemittel in den Kompressor gelangt.

Weitere Ausführungsformen einer Kältemaschine mit einem Kurzschlußkreislauf werden in den US-PS 4,785,640, US-PS 5,099,655, der EP-Al 411172 und in der DD-PS 288 207 beschrieben. Bei diesen Ausführungsformen wird der Kurzschlußkreislauf durch eine ventilbetätigte Bypaß-Leitung gebildet, welche den Ausgang des Kompressors mit dem Eingang des Verdampfers verbindet

Bei solchen Kältemaschinen entfallen die bei der eingangs genannten Lösung notwendigen Flüssigkeitsabscheider und das Nacheinspritzventil. Dadurch ist die Anlage kostengünstiger und vor allem kompakter herstellbar. Dies ist vor allem beim Einsatz in bewegten Fahrzeugen wie beispielsweise Lokomotiven oder Omnibussen ein wesentlicher Vorteil.

Ein bisher ungelöstes Problem entsteht bei der Dimensionierung der Einmündung der Kältemittelleitung in den Kältemittelkreislauf bzw. in den Verdampfer, da im Normalbetrieb der Kältemaschine flüssiges Kältemittel und im Kurzschlußbetrieb der Kältemaschine gasförmiges Kältemittel an den Verdampfer heiangebracht wird. Bekannte Einmündungen in den Verdampfer sind beispielsweise in der US-PS 4,114,397, der US-PS 4,149,390 und der DE-OS 3 413 931 dargestellt. Weiters ist aus der EP-A2132 620 bekannt, daß das Kältemittel dem Verdampfer über ein Verwirbelungselement und einen Kältemittelverteiler zugeführt wird.

Der Nachteil aller oben angeführten Vorrichtungen ist, daß die Einmündung in den Verdampfer entweder nur für ein flüssiges oder nur für ein gasförmiges Kältemittel dimensioniert werden kann, so daß die in den Verdampfer einströmende Kältemittelmenge entweder im Kurzschlußbetrieb zu gering ist oder im Normalbetrieb zu groß ist

Aufgabe der Erfindung ist es, eine einfache und dimensionierbare Art eines solchen Kuizschlußkieislaufs zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Bypaß-Leitung in ein Eingangssammelrohr mündet, das quer zur Längsachse mit Rohrschlangen des Verdampfers verbunden ist, und daß die Kapillarrohre eines zwischen dem Expansionsventil und dem Verdampfer eingefugten Kältemittelverteilers quer zur Längsachse des Eingangssammelrohres durch dieses hindurchgeführt sind und in je eine da Rohrschlangen des Verdampfers hineinragen.

Vorteilhaft ist eine Ausgestaltung der Erfindung, bei welcher in die Bypaß-Leitung ein durchgesteuerter Durchflußlegier eingefugt ist Hiedurch kann eine genaue Abstimmung der Anlage erfolgen und die an sich schwierige Dimensionierung des Verdampfras wird erleichtert

Die Erfindung wird an Hand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung näher erläutert In dieser zeigen Fig. 1 eine beispielhafte Kältemaschine in einem Diagramm und Fig. 2 einen Detailausschnitt des Verdampfers nach Kg. 1.

Die Kältemaschine nach Hg. 1 umfaßt an für die Funktion unumgänglichen Bestandteilen einen Kompressor (1), einen Kondensator (2), ein Expansionsvraitil (3) und einen Verdampfer (4). Diese Komponenten sind zu einem Kältemittelkreislauf zusammengeschlossen. Die Funktion dieses Kreislaufes ist im wesentlichen wie folgt:

Am Eingang des Kompressors (1) liegt das Kältemittel gasförmig bei geringem Druck vor. Der Kompressor (I) verdichtet das Gas, dieses wird dann im Kondensator (2) verflüssigt (abgekühlt) und dann dem Expansionsventil zugeführt, welches das Gas an den Verdampfer (4) weiterleitet Im Verdampfer wird das flüssige Kältemittel wieder in einen gasförmigen Zustand übergeführt und dem Kompressor zugeführt Der Kreislauf ist geschlossen. Während des Kondensationsprozesses im Kondensator (2) wird Wärme an die Umgebung abgegeben. Diese Wärmeabgabe wird durch den Kondensatorlüfter (10) unterstützt Während des Verdampfungsprozesses im Verdampfer (4) wird Wärme aus der Umgebung aufgenommen. Dieser Vorgang wird durch den Klimalüfter (II) unterstützt Der Verdampfer (4) befindet sich im Inneren des zu kühlenden Raumes, der Kondensator (2) -2-

Claims (2)

1. AT396834B außerhalb. Wärme wird somit aus dem Inneren des zu kühlenden Raumes über den Kältemittelkreislauf an die Umgebung abgegeben. Dies ist die grundsätzliche Wirkungsweise aller Kältemaschinen. Die Steuerung des Verdampfungsprozesses erfolgt durch das Expansionsventil (3). Dieses benötigt als Eingangsparameter die Temperatur und den Druck des Kältemittels am Ausgang des Verdampfers (4). Diese Parameter werden mittels Temperaturfühler (13) und Druckfühler (14) gemessen und an das Expansionsventil weitergeleitet. Um die Temperatur im Inneren des Raumes regeln zu können, ist es nun notwendig, daß der Verdampfer (4) zumindest kurzzeitig keine Wärme aufnimmt. Dabei soll aber der Kompressor (1) nicht abgeschaltet werden, da ein Abschalten die Lebensdauer des Kompressors verringern würde und eine langwierige Hochlaufzeit bedingt Während der Zeit da kein Wärmeaustausch erfolgen soll, wird daher der Kompressor (1) gewissermaßen im Leerlauf betrieben. Dies geschieht derart, daß am Ausgang des Kompressors eine Bypaß-Leitung (6) mittels eines Magnetventils (5) geöffnet wird, welche das Heißgas an den Eingang des Verdampfers (4) zurückführt Die Menge des rückgeführten Heißgases ist durch die Dimensionierung der Bypaß-Leitung (6) und des Verdampfereinganges bestimmt. Zusätzlich ist ein druckgesteuerter Durchflußmengenregler (7) angebracht mit dem die Menge des zurückgeführten heißen Kältemittels eingestellt werden kann. Durch diese Rückführung wird die Temperatur des Verdampfers (4) auf Raumtemperatur gebracht und der Verdampfer nimmt somit keine Wärme auf. Die Kältemaschine ist mit den genannten Komponenten grundsätzlich funktionsfähig. Üblicherweise werden jedoch noch zusätzliche Komponenten eingefügt welche die Wirkungsweise der Kältemaschine verbessern. Diese zusätzlichen Komponenten sind im beispielhaften Fall Kompensatoren (12) am Ein- und Ausgang des Kompressors (1), die eine Übertragung der im Betrieb auftretenden Schwingungen des Kompressors auf die Kältemittelrohrleitungen verhindern. Zweckmäßig sind auch ein Sammler (15) im Anschluß an den Kondensator, ein Filtertrockner (8) und ein Schauglas (9). Die erfindungsgemäße Zusammenführung der Bypaß-Leitung (6) und der Ausgänge (Kapillarrohre) des Expansionsventils (3) zeigt Fig.
2. 2. Diese Figur zeigt das Eingangssammelrohr (41) des Verdampfers, die Eingänge zweier Rohrschlangen (42), sowie zwei Kapillairohre (43). Über die Kapillarrohre (43) gelangt das flüssige Kältemittel aus dem Expansionsventil (3) über einen Kältemittelverteiler in die Rohrschlangen (42). Das gasförmige Kältemittel vom Ausgang des Kompressors (1) gelangt über das Eingangssammelrohr (41) in die Rohrschlangen (42). Die Dimensionierung des Verdampfers (4) mit den Rohrschlangen (42), dem Eingangssammelrohr (41) und den Kapillarrohren (43) ist vom Anwendungsfall abhängig und erfolgt nach Erfahrungswelten. Mit Hilfe des Mengenreglers (7) ist eine Feinabstimmung möglich, wodurch die Dimensionierung des Verdampfers (4) erleichtert wird. Weiterhin kann mit diesem Heißgasregler auch eine gewisse geringfügige restliche Kälteleistung eingestellt werden. PATENTANSPRÜCHE 1. Kältemaschine für eine Klimaanlage mit einem Kältemittelkreislauf, welcher einen Kompressor, in Serie dazu einen Kondensator, in Serie dazu ein Expansionsventil und in Serie dazu einen Verdampfer enthält, dessen Ausgang mit dem Eingang des Kompressors verbunden ist, wobei der Ausgang des Kompressors über ein Magnetventil und eine Bypaß-Leitung mit dem Eingang des Verdampfers verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Bypaß-Leitung (6) in ein Eingangssammelrohr (41) mündet, das quer zur Längsachse mit Rohrschlangen (42) des Verdampfers (4) verbunden ist, und daß die Kapillairohre (43) eines zwischen dem Expansionsventil (3) und dem Verdampfer (4) eingefügten Kältemittelverteilers quer zur Längsachse des Eingangssammelrohres (41) durch dieses hindurchgeführt sind und in je eine der Rohrschlangen des Verdampfers (4) hineinragen. 2. Kältemaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die Bypaß-Leitung (6) ein druckgesteuerter Durchflußiegler (7) eingefügt ist. Hiezu 2 Blatt Zeichnungen -3-