CH285257A - Mehrstufenkühlmaschine. - Google Patents

Description

      Mehrstufenkühlmaschine.       In der Kühltechnik wird nunmehr in       nrossem    L     mfange    mit sehr niedrigen Tempera  turen gearbeitet. Lebensmittel werden bei  einer Temperatur von -30  bis zu     -40     C  eingefroren, und in der chemischen Industrie  ebenso wie in der Heilmittelindustrie sind  noch niedrigere Temperaturen erforderlich.  Ein bei derart niedrigen Temperaturen an  nehmbare     volumetrische    Wirkungsgrade zu  sichern, ist es notwendig, die Kompression auf  zwei oder mehr Stufen aufzuteilen.

   In einer  einstufigen     Kompressorkühlmaschine    nimmt  die Kühlwirkung schnell mit sinkender     Ver-          dampfungstemperatur    ab. Auch der Kraft  verbrauch nimmt ab, nachdem er zunächst  einen Höchstwert passiert hat, der bei nor  maler     Kondensierungstemperatur    einer sehr  hohen     Verdampfungstemperatur    entspricht.  Für gewöhnlich wählt man die Grösse des       Kompressormotors    derart, dass er bei einer  zum Beispiel durch hohe Belastung beim     In-          betriebsetzen    und Abkühlen bedingten, sehr  hohen     Verdampfungstemperatur    genügt.

   Bei  niedriger Temperatur wird ein derart bemes  sener     Kompressormotor    nicht im vollen Um  fange ausgenützt.  



  Die Erfindung hat zum Zwecke, eine       Mehrstufenkühlmaschine    zu schaffen, deren  Hauptteile ein Hauptkompressor zur Erzeu  gung einer     Kompressionsstufe    sowie ein Kon  densator und ein Verdampfer sind, die sämt  lich in einem     Kühlmittelkreislauf    eingesetzt  sind.

   Die Erfindung zeichnet sieh dadurch    aus, dass mindestens eine weitere Kompres  sionsstufe je durch einen zusätzlichen Kom  pressor erzeugt wird, der durch eine Expan  sionsvorrichtung betrieben wird, welche ihrer  seits durch dem     Kühlmittelkreislauf    entnom  menen     Kühlmitteldampf    betrieben wird, der  nach erfolgter Arbeitsleistung in den Kühl  mittelkreislauf zurückgeleitet wird, und zwar  an einer Stelle desselben, die einen niedrigeren  Druck als derjenige an der     Anzapfstelle    auf  weist.  



  Der Erfindungsgegenstand ist in der bei-.  liegenden Zeichnung beispielsweise     veran-          sehaulicht,    und zwar zeigen die     Fig.    1 bis     .G     der Zeichnung schematisch je eine zweistufige       Ausführungsform    des Erfindungsgegenstan  des.

      In sämtlichen Figuren bezeichnet 1 einen  durch einen Motor angetriebenen Hauptkom  pressor zur Erzeugung einer Kompressions  stufe, der durch die Leitung ? dem Konden  sator 3 das Kühlmittel zuleitet, von wo das  Kühlmittel durch das Expansionsventil 4 nach       dem    Verdampfer 5     weiterströmt.    Die Teile 1.,  3 und 5 bilden Hauptteile der     Mehrstufen-          kühlmasehine,    die in einem     Kühlmittelkreis-          lauf    sieh befinden.

   Das in 5 verdampfte       Kühhnittel    wird durch eine Saugleitung 6  einem weiteren Kompressor 7, hier als Zusatz  kompressor bezeichnet, zugeführt und dort auf  einen grösseren Druck komprimiert, um dann       wieder    in den Kompressor 1 zurückgeleitet. zu ,      werden. Zwischen den beiden Kompressoren  ist ein Kühler 8 eingeschaltet.  



  Der Zusatzkompressor 7 wird durch der  Leitung 2 entnommenen Hochdruckdampf an  getrieben, der durch die Leitung 9 einer  zum Betrieb des     Kompressors    7 dienenden Ex  pansionsvorrichtung 10 zugeführt. wird, wo  der Dampf unter Arbeitsleistung expandiert,  um dann dem     Kühlmittelkreislauf    wieder zu  geführt zu werden, und zwar an einer Stelle  desselben, wo der Druck niedriger ist     als    der  an der     Anzapfstelle    herrschende Druck. Die  zur     Bewirkung    der ganzen aufgeteilten Kom  pression erforderliche Energie wird somit der  Welle des Kompressors 1 zugeführt.

   Das auf  hohen Druck und hohe Temperatur kompri  mierte Kühlmittel überträgt die erforderliche  Energie auf die Expansionsvorrichtung 10  und den Zusatzkompressor 7. Zu bemerken  ist, dass die     thermodynamischen    Verluste im.  Kompressor 1 in demjenigen Teil des Damp  fes, der in der Expansionsmaschine expan  diert, in Nutzleistung umgewandelt wird. Der  Dampf kann entweder bis auf den zwischen  dem Zusatzkompressor 7 und dem Kompres  sor 1 herrschenden Druck expandieren, wie in       Fig.    1 durch die Leitung 11 angedeutet ist,  oder auch bis auf den vor dem Zusatzkom  pressor herrschenden     Druclc    expandieren, wie  durch die Leitung 12 in     Fig.    2 angedeutet ist.

    Im letzteren Falle muss der Zusatzkompressor  sowohl den     aus    dem Verdampfer 5 zugeführ  ten     Niederdruckdampf    als auch den Dampf  aus der Expansionsvorrichtung 10 auf einen  Zwischendruck komprimieren, wonach der  Druck durch die Wirkung des     Kompressors    1  auf den     Kondensatordruck    erhöht werden  muss. Dieser Fall ist daher für gewöhnlich un  günstiger als der erstgenannte Fall gemäss       Fig.1.     



  Die punktierte Linie 13 in     Fig.    2 be  deutet eine     Umführungsleitung.    Wenn man  das Ventil 14 dieser     Umführungsleitung    öffnet  und die Zufuhr des     Anzapfdampfes    zur Ex  pansionsvorrichtung mit Hilfe eines Ventils  15 der Leitung 9 unterbricht, dann wird  der Zusatzkompressor umgangen. Hierdurch  kann die Anlage sowohl für eine niedrige als    auch für eine hohe     Verdampfungstemperatur     verwendet werden.  



  Unter den Kombinationen einer     Expan-          sionsvorriehtung    und eines Zusatzkompressors  können die     nachstehenden    Beispiele erwähnt  werden       a)        Expansionsdüse-Diffusor        (Strahlkom-          pressor    oder     Ejektor),          b)    Turbine -,Turbokompressor,  c) Turbine -     Kolbenkompressor,          d-)        Kolbenexpansionsmasehine    (Dampfma  schine) - Kolbenkompressor,  e)     Kolben.expansionsmaschine    - Turbo  kompressor.  



  Die beiden erstgenannten Kombinationen  dürften den Zweck der Erfindung am besten  erreichen.  



       Fig.    3 lässt beispielsweise einen     Stra.hlkoin-          pressor    mit Expansionsdüse 10 und     Diffusor    7  erkennen. Der letztere, der keine beweglichen  Teile aufweist, ist besonders einfach und kann  trotz seiner kleinen Abmessungen grosse  Dampfmengen befördern. Sein Wirkungsgrad  ist niedrig, aber der     Gesamtwirkungsgrad    der  Anlage wird durch den hohen Wirkungsgrad  des     Hauptkompressors    1 verbessert.  



       Fig.    3     lä.sst    auch eine Verlegung     eines        öl-          abscheiders    16 erkennen, der eine selbsttätige  Zurückleitung des     öls    nach dem Kompressor 1  ermöglicht. Ein     Rücksehlagventil    17 verhin  dert das Kühlmittel im Kondensator beim  Stillstand des Kompressors 1 daran, durch  die Leitung 9 dem niedrigen Druckgebiet zu  zuströmen.

   Die kleine Menge des     Hochdruck-          dampfes    im Kreislauf zwischen dein Rück  schlagventil 17 und dein Kompressor 1 dage  gen strömt der Saugseite zu, wodurch die  Druckventile des Kompressors entlastet wer  den, was von Vorteil ist, wenn der Kompressor  aufs neue in Betrieb gesetzt werden soll.  



  Der     Strahlkoinpressor    kann, obschon mit  schlechtem Wirkungsgrad, innerhalb sehr wei  ser Druckbereiche arbeiten und dadurch zu  sammen mit dem Kompressor 1 eine Kühlwir  kung auch bei solchen     Verdampfungstempera-          turen    erzeugen, die so niedrig sind,     da.ss    man  bei Verwendung von nur     Kolbenkompressoren     eine dreistufige Kompression wählen     müsste.         Die Verwendung einer Expansionsma  schine für abgezapftes Kühlmittel und eines  durch dasselbe getriebenen Zusatzkompressors  stellt eine einfache Anlage dar, bei welcher  keine äussern Dichtungen erforderlich sind.

    In manchen Fällen kann der Kompressor 1  mit einem Saugdruck     (Kurbelgehäusedruck)     arbeiten, der höher ist als der Aussendruck,  trotzdem der     Verdampfungsdruek    erheblich  niedriger ist, wodurch verhindert wird,     da.ss     Aussenluft in den Kompressor 1 eindringen  kann. Das beschriebene Zusatzaggregat kann  ohne Schwierigkeit in schon bestehende An  lagen eingebaut werden, um die Kühlwirkung  bei niedriger     Verdampfungstemperatur    zu er  höhen.  



  Zu bemerken ist, dass, obschon nicht dar  gestellt, die Maschine auch mehr als einen  einzigen motorgetriebenen Kompressor 1 und  ebenso mehr als ein Zusatzaggregat umfassen  kann, wobei jedes Zusatzaggregat eine Kom  pressionsstufe erzeugt. Die Kompressoren sind    in diesem Fall zweckmässig in Reihe geschal  tet.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Mehrstufenkühlmaschine, die als Haupt teile einen Hauptkompressor zur Erzeugung einer Kompressionsstufe sowie einen Konden sator und einen Verdampfer in einem Kühl- mittelkreislauf umfasst, dadurch gekennzeich net, dass mindestens eine weitere Kompres sionsstufe je durch einen mittels einer Expan sionsvorrichtung (10) betriebenen Zusatzkom pressor (7) erzeugt wird, welche Expansions vorrichtung durch dem Kühlmittelkreislauf entnommenen Kühlmitteldampf betrieben wird, der nach erfolgter Arbeitsleistung in den Kühlmittelkreislauf zurückgeleitet wird, und zwar an einer Stelle desselben,

   wo der Druck niedriger ist als der an der An zapfstelle herrschende Druck.