Kälteanlage mit Kreiselverdichter. Die Erfindung bezieht sich auf eine Kälteanlage mit Kreiselverdichter und be zweckt eine Anlage dieser Art zu schaffen, bei welcher eine vom Betriebszustand in min destens einem Teil der Kälteanlage beein flusste Vorrichtung die Umdrehungszahl der Antriebsmaschine des Kreiselverdichters re gelt.
Dabei kann zweckmässig die Vorriebtung zur Beeinflussung .der Umdrehungszahl der Antriebsmaschine unter der Einwirkung des Verflüssigerdruckes der Anlage stehen, und zwar so, dass bei steigendem Verflüssiger- druck die Umdrehungszahl des Verdichters erhöht, bei sinkendem Verflüssigerdruck er niedrigt wird.
Die Vorrichtung zur Beeinflussung der Umdrehungszahl der Antriebsmaschine kann ferner unter .der Einvrirkung einer vor dem Drosselventil der Kälteanlage stehenden Flüssigkeitsmenge, d. h. Flüssigkeitshöhe, stehen, und zwar so, dass bei steigender Flüs sigkeitsmenge im Verflüssiger die Umdre hungszahl der Antriebsmaschine verkleinert, bei sinkender Flüssigkeitsmenge vergrössert wird.
Im weiteren kann die Vorrichtung zur Beeinflussung der Umdrehungszahl der An triebsmaschine auch unter der Einwirkung des Verdampferdruckes der Anlage stehen, oder es kann jene Vorrichtung unter der Ein wirkung des Druckes im Verflüssiger und gleichzeitig des Verdampferdruckes der An lage oder unter der Einwirkung der Flüssig keitshöhe vor .dem Drosselventil bezw. im Verflüssiger und gleichzeitig des Verdampfer druckes der Anlage stehen.
Auf den beiliegenden Zeichnungen sind beispielsweise Ausführungsformen des Er findungsgegenstandes schematisch veraas- schaulicht, und zwar zeigt: .
Fig. 1 eine Kälteanlage mit Kreiselver dichter, bei welcher .die Umdrehungszahl der Antriebsmaschine des Kreiselverdichters. durch den Verdampferdruck, die Höhe des flüssigen Kälteträgers in einem vor dem Drosselventil der Anlage gelegenen Behälter, sowie einem Geschwindigkeitsregler beein flusst wird, und Fig. 2 eine Kälteanlage mit Kreiselver dichter, bei welcher die Umdrehungszahl der Antriebsmaschine des Kreiselverdichters durch den Druck im Verflüssiger und einem Geschwindigkeitsregler beeinflusst wird.
In Fig. 1 bezeichnet 1 einen Kreiselver dichter, der seinen Antrieb von einer Kraft maschine 2, die beispielsweise als Dampf turbine ausgebildet sein kann, erhält. Der Kreiselverdichter 1 ist mit einem Verflüs- siger 3 verbunden, der seinerseits mit einem Behälter 4 in Verbindung steht. Eine Lei tung 5 verbindet den Behälter 4 mit einem. Drosselventil 6, das durch eine Leitung 7 mit einem Verdampfer 8 verbunden ist. Eine Leitung 9 stellt eine Verbindung zwischen dem Verdampfer 8 und dem Saugstutzen des Kreiselverdichters 1 her.
Von der Leitung 9 zweigt eine Leitung 10 ab, die mit einem einen Kolben 11 aufnehmenden Zylinder 12 in Verbindung steht. Auf den Kolben 11 wirkt eine Feder 13 ein und er ist mit einer Stange 14 gelenkig verbunden. Am rechten Ende der Stange 14 ist eine Stange 15 an gebracht, welche zwei Steuerkolben 16, 17. trägt, die den Zutritt von Druckmittel nach Hilfsmotoren 18, 19 "regeln, von; denen der eine bei dessen Betätigung im entgegenge setzten Sinne wie der andere läuft. Die Mo toren 18, 19 sitzen auf einer gemeinsamen Welle 20, welche ein Zahnrad 21 trägt. Die ses greift in ein Zahnrad 22 ein, das mit einer Schraubenspindel 23 zusammenarbeitet.
Die Spindel 23 ist am obern Ende mit einem Kolben 24 fest verbunden und am untern Ende mit einem Ventil 25, welches den Zu tritt des Treibmittels nach der Antriebs maschine 2 des Kreiselverdichters 1 regelt. Mit dem Zahnrad 22 ist eine Hülse 26 starr verbunden, an welche eine Stange 27 dreh bar befestigt ist. Die Stange 27 ist auch ge lenkig mit der Muffe eines Geschwindigkeits reglers 28 verbunden, der zur Regelung der Umdrehungszahl der Antriebsmaschine 2 dient.
Eine Stange 32, welche zwei den Zu tritt von Druckflüssigkeit nach einem den Kolben 24 aufnehmenden Zylinder 2:1 re gelnde Kolben 30, 31 trägt, ist ebenfalls ge., lenkig mit der Stange 27 verbunden.
Im Behälter 4 ist ein Schwimmer 33 vor. e Selien, der am einen En-de einer dreh- g bar am Behälter 4 befestigten Stange 34 an gebracht ist. Diese ist durch eine Stange 35 gelenkig mit der Stange 14 verbunden, wel che ein verschiebbares Gewicht 36 tni.gt. Eine Leitung 37 stellt eine Verbindung zwi- @schen dem Eintrittsende des Verflüssigars 3 und dem obern Teil des Behälters 4 her, während eine Leitung 38 eine Verbindung zwischen .dem Austrittsende des Verflüssigers 3 und dem untern Teil des Behälters 4 her stellt.
Die Wirkungsweise der beschriebenen Kälteanlage ist folgende: In der Fig. 1 sind die verschiedenen Teile in einer einem Beharrungszustand entspre chenden Lage dargestellt. Die Motoren 18 und 19 erhalten keine Druckflüssigkeit, wer den also nicht betätigt und auch die Steuer kolben 30, 31 befinden sich in .der Stellung, in welcher sie den Zufluss von Druckflüssig keit nach dem Zylinder 29 absperren.
Wenn nun der Druck im Verdampfer 8 zunimmt, so, wird der Kolben 11 entgegen der Wirkung der Feder 13 nach abwärts bewegt. Das hat zur Folge, da.ss die Stange 14 im Uhrzeigerdrehsinn um den Gelenkpunkt 39 etwas gedreht wird und die Steuerkolben 16 und 17 so bewegt werden, dass Druckflüssig keit nach dem Motor 19 gelangen kann, wel cher im Sinne des Pfeils A gedreht wird. Durch die zusammenarbeitenden Zahnräder 21 und 22 wird dann die Schraubenspindel 23 nach aufwärts bewegt, so dass der An triebsmaschine 2 mehr Druckmittel zugeführt wird und .dieselbe infolgedessen mit einer grösseren Umdrehungszahl läuft.
Infolge der Verstärkung der Saugwirkung des Kreisel verdichters 1. wird .dann eine Druckabnahme im Verdampfer 8 hervorgerufen. Bei ein-r Verhinderung des Druckes im Verdampfer 8 wird der Motor 1.8 in Tätigkeit gesetzt, was unter Vermittlung der Teile 20, 21, 22 23 eine Bewegung des Ventils 25 nach abwärts, r1. h. im Sinne einer Verminderung der Zu fuhr von Treibmittel an die Antriebsmaschine 2 bedingt.
Unabhängig von den Teilen 16, 1.7, 18, 19, 21, 22 wird auch durch den Geschwindig- keitsregler 2 & der Antriebsmaschine 2 eine Einstellung des Ventils 25 bewirkt, indem bei einer Änderung der Umdrehungszahl der i#laschine 2 eine Verstellung der Steuerkolben 30, 31 bewirkt wird, welche je nach ihrer Lage Druckmittel nach der obern oder untern Seite des Kolbens 24 strömen lassen, was dann ein Senken bezw. Heben der Schrauben spindel 23 und somit des Ventils 25 bedingt.
Die Verstellung der Steuerkolben 16, 17 wird auch durch den Schwimmer 33 beein flusst. Bei zunehmender Flüssigkeitshöhe im Behälter 4 bewirkt dieser Schwimmer 33 ein Drehen der Stange 14 in einem dem Uhrzei- gerdrehsinn entgegengesetzten Sinne um den Gelenkpunkt 40, was ein Heben der Stange 15 und infolgedessen eine Betätigung des Mo tors 18 bedingt. Das Zahnrad 21 wird dann in einem solchen Sinne gedreht, dass es ein Senken .der Schraubenspindel 23 und somit des Ventils 25 bewirkt, so dass die Umdre hungszahl des Kreiselverdichters 1 vermin dert wird. Das hat zur Folge, dass die Förder menge des Kreiselverdichters 1 verkleinert und daher die Flüssigkeitshöhe im Behälter 4 allmählig wieder verringert wird.
Bei der beschriebenen Kälteanlage steht somit die Umdrehungszahl der Antriebs maschine 2 des Kreiselverdichters 1 in Ab hängigkeit vom Verdampferdruck und von der Flüssigkeitshöhe in dem Behälter 4. Letz- terer-ist, im Sinne des Umlaufes des Kälte trägers betrachtet, vor dem, Drosselventil 6 angeordnet. Die Umdrehungszahl des Krei selverdichters 1 steht auch noch in Abhängig keit von dem Geschwindigkeitsregler 28 sei ner Antriebsmaschine.
Es sei bemerkt, dass der Verflüssiger 3 unter Umgehung des Behälters 4 durch eine Leitung 38 unmittelbar mit dem Drossel ventil 6 verbunden sein könnte, in welchem Falle die Umdrehungszahl der Antriebs maschine 2 nur noch in Abhängigkeit vom Drucke im Verdampfer 8 und vom Geschwin digkeitsregler 28 stehen würde.
In Fig. 21 sind die Teile, welche den in Fig. 1. gezeigten entsprechen, mit denselben Bezugszeichen belegt, wie in Fig. 1. Von einer Leitung 41, welche den Verflüssiger 3 mit dem Drosselventil 6 verbindet, zweigt eine Leitung 42 ab, welche nach der untern Seite eines in einem Zylinder 43 angeord neten Kolbens 44 führt, auf dessen obere Seite eine Feder 45 einwirkt. Der Kolben 44 ist durch eine Stange 46 gelenkig mit einer Stange 47 verbunden, welche bei 48 um einen festen Zapfen drehbar gelagert ist.
Am lin ken Ende träge die .Stange 47 ein verstell bares Gewicht 36 und am rechten Ende ist sie gelenkig mit der, Stange 15 verbunden, welche die Steuerkölben 16, 17 trägt. Das Ventil 25 kann durch eine Vorrichtung ver stellt werden, welche der in Fig. 1 zu dem selben Zwecke dienenden Vorrichtung ent spricht und daher hier nicht nochmals be schrieben wird.
Nimmt bei der in Fig. 2 gezeigten Kälte anlage der Drück im Verflüssiger 3 zu,<B>-</B>so bewirkt,das eine Drehung der Stange 47 um den Drehzapfen 48 im Uhrzeigerdrehsinn, so dass dem Motor 19 Treibmittel zugeführt wird und durch denselben ein- Heben des Ventils 25 hervorgebracht wird. Die Umdre hungszahl des Verdichters 1 wird infolgedes sen erhöht, die Förderhöhe somit vergrössert.
Bei sinkendem Verflüssigerdruck wird dagegen die Stange 47 um den Drehpunkt 48 in einem dem Uhrzeigerdrehsinn entgegen gerichtetenSinne gedreht, so dass dem Motor 18 Druckflüssigkeit zugeführt wird, der dann ein Bewegen des Ventils 25 im Sinne eines Schliessens des letzteren bewirkt. Infolgedes sen wird ddr Kreiselverdichter 1 mit einer kleineren Umdrehungszahl laufen und die Förderhöhe des Verdichters verringert.
Dadurch wird erreicht, dass bei steigender Kühlwassertemperatur die Förderhöhe des Verdichters gesteigert wird und somit wie derum eine gute Förderung von Kältemittel und Verflüssigung desselben im Verflüssiger erfolgt, wobei die .geförderte Menge :annä hernd gleich bleibt. Nimmt aber die Kühl wassertemperatur des Verflüssigers ab, so sinkt mittelst obiger Steuereinrichtung die Umdrehungszahl des Verdichters; derselbe läuft nur mit dem nötigen Förderdruck, um eine gute Verflüssigung des Kältemittels zu erhalten und mit annähernd gleicher Förder menge.
Der Geschwindigkeitsregler<B>28</B> be wirkt auch hier, unabhängig vom Druck im Verflüssiger 3, eine Einstellung des Ventils 25 in Abhängigkeit von der jeweiligen Um drehungszahl der Antriebsmaschine 2, in derselben Weise, wie es mit Bezug auf die in Fig. 1 gezeigte Anlage beschrieben wor den ist.
Neben der beschriebenen Vorrichtung zum Einstellen des Ventils 25 in Abhängig keit vom Druck im Verdampfer bezw. Druck im Verflüssiger, bezw. Flüssigkeitsstand im Verflüssiger, könnte auch noch ein Schwim mer vorgesehen sein, der das Drosselventil 6 in Abhängigkeit vom Flüssigkeitsstand im Verflüssiger einstellt.
Wenn der Kreiselverdichter 1 seinen An trieb von einem elektrischen Motor erhält, so können die Vorrichtungen, welche nach dem Vorhergehenden eine Verstellung des Ventils ?5 bewirken, das,clen Zutritt von Treibmittel zur Antriebsmaschine 2 regelt, auch zur Ver änderung des Widerstandes in dem Strom kreis -des Motors dienen, oder eine Bürsten verstellung bewirken, kurz, diejenigen Or gane des elektrischen Antriebsmotors beein flussen, mittelst denen eine Veränderung der Umdrehungszahl des Antriebsmotors für den Kreiselverdichter 1 erzielt werden kann.
Diese Lösung ist derjenigen vorzuziehen, ge mäss der in der Saugleitung des Kreiselver dichters ein Drosselorgan vorgesehen ist, das von Vorrichtungen verstellt wird, die von dem Zustand im Verflüssiger und Ver dampfer beeinflusst werden.
Schliesslich kann die Einstellung des Ven tils 25 sowohl vom Druck im Verdampfer, als vom Zustand im Verflüssiger, d. h. vom Druck oder dem Flüssigkeitsstand in dem letzteren, abhängig gemacht werden.
Refrigeration system with centrifugal compressor. The invention relates to a refrigeration system with a centrifugal compressor and be intended to create a system of this type in which a device influenced by the operating state in at least a part of the refrigeration system regulates the speed of the drive machine of the centrifugal compressor.
In this case, it is expedient to influence the number of revolutions of the drive machine under the influence of the condenser pressure of the system, in such a way that the number of revolutions of the compressor increases with increasing condenser pressure and decreases with decreasing condenser pressure.
The device for influencing the number of revolutions of the drive machine can also under .the effect of an amount of liquid in front of the throttle valve of the refrigeration system, i. H. Liquid level, in such a way that the number of revolutions of the drive machine is reduced when the amount of liquid in the condenser increases, and it is increased when the amount of liquid decreases.
In addition, the device for influencing the number of revolutions of the drive machine can also be under the action of the evaporator pressure of the system, or that device can be under the action of the pressure in the condenser and at the same time the evaporator pressure of the system or under the action of the liquid keitshöhe .the throttle valve respectively. are in the condenser and at the same time the evaporator pressure of the system.
In the accompanying drawings, for example, embodiments of the subject matter of the invention are schematically illustrated, namely:.
Fig. 1 shows a refrigeration system with centrifugal compressor, in which .the number of revolutions of the drive machine of the centrifugal compressor. is influenced by the evaporator pressure, the level of the liquid refrigerant in a container located in front of the throttle valve of the system, as well as a speed controller, and influenced by a speed controller.
In Fig. 1, 1 denotes a Kreiselver denser, which receives its drive from a power machine 2, which can be designed, for example, as a steam turbine. The centrifugal compressor 1 is connected to a liquefier 3, which in turn is connected to a container 4. A Lei device 5 connects the container 4 with one. Throttle valve 6 which is connected to an evaporator 8 by a line 7. A line 9 establishes a connection between the evaporator 8 and the suction connection of the centrifugal compressor 1.
A line 10 branches off from the line 9 and is connected to a cylinder 12 receiving a piston 11. A spring 13 acts on the piston 11 and is articulated to a rod 14. At the right end of the rod 14, a rod 15 is attached, which carries two control pistons 16, 17, which regulate the access of pressure medium to auxiliary motors 18, 19 ", one of which when operated in the opposite sense as the other The motors 18, 19 sit on a common shaft 20, which carries a gear wheel 21. This engages in a gear wheel 22 which works together with a screw spindle 23.
The spindle 23 is firmly connected at the upper end to a piston 24 and at the lower end with a valve 25 which controls the propellant to the drive machine 2 of the centrifugal compressor 1. With the gear 22, a sleeve 26 is rigidly connected to which a rod 27 is rotatably attached bar. The rod 27 is also articulated to the sleeve of a speed controller 28, which is used to control the number of revolutions of the prime mover 2.
A rod 32, which carries two pistons 30, 31, which are supplied by pressure fluid to a cylinder 2: 1 receiving the piston 24, is also connected to rod 27 in an articulated manner.
In the container 4 there is a float 33. e Selien, which is brought to one end of a rod 34 that is rotatably attached to the container 4. This is articulated to the rod 14 by a rod 35, wel che a displaceable weight 36 tni.gt. A line 37 establishes a connection between the inlet end of the liquefier 3 and the upper part of the container 4, while a line 38 establishes a connection between the outlet end of the condenser 3 and the lower part of the container 4.
The operation of the refrigeration system described is as follows: In Fig. 1, the various parts are shown in a steady state corre sponding position. The motors 18 and 19 receive no hydraulic fluid, so whoever is not actuated and the control pistons 30, 31 are in the position in which they shut off the flow of hydraulic fluid to the cylinder 29.
If the pressure in the evaporator 8 now increases, the piston 11 is moved downwards against the action of the spring 13. This has the consequence that the rod 14 is rotated a little clockwise around the pivot point 39 and the control pistons 16 and 17 are moved so that pressure fluid can reach the motor 19, which is rotated in the direction of arrow A. The screw spindle 23 is then moved upwards by the cooperating gears 21 and 22, so that the drive machine 2 is supplied with more pressure medium and, as a result, runs at a greater number of revolutions.
As a result of the increase in the suction effect of the centrifugal compressor 1, a pressure decrease in the evaporator 8 is then caused. When the pressure in the evaporator 8 is prevented, the motor 1.8 is put into operation, which, through the intermediation of the parts 20, 21, 22, 23 causes the valve 25 to move downwards, r1. H. conditional in the sense of a reduction in the supply of propellant to the prime mover 2.
Independently of the parts 16, 1.7, 18, 19, 21, 22, the speed controller 2 & of the drive machine 2 also adjusts the valve 25 by adjusting the control piston 30 when the speed of the machine 2 changes , 31 is effected, which, depending on their position, allow pressure medium to flow to the upper or lower side of the piston 24, which is then a lowering or lowering. Lifting the screw spindle 23 and thus the valve 25 conditionally.
The adjustment of the control piston 16, 17 is also influenced by the float 33. As the level of the liquid in the container 4 increases, this float 33 causes the rod 14 to rotate in a direction opposite to the clockwise direction of rotation about the pivot point 40, which causes the rod 15 to be lifted and consequently the motor 18 to be actuated. The gear wheel 21 is then rotated in such a way that it causes the screw spindle 23 and thus the valve 25 to lower, so that the number of revolutions of the centrifugal compressor 1 is reduced. This has the consequence that the delivery rate of the centrifugal compressor 1 is reduced and therefore the liquid level in the container 4 is gradually reduced again.
In the refrigeration system described, the number of revolutions of the drive machine 2 of the centrifugal compressor 1 depends on the evaporator pressure and the liquid level in the container 4.Latter is, viewed in terms of the circulation of the cold carrier, arranged in front of the throttle valve 6 . The number of revolutions of the centrifugal compressor 1 is also dependent on the speed controller 28 being its prime mover.
It should be noted that the condenser 3, bypassing the container 4, could be connected directly to the throttle valve 6 through a line 38, in which case the speed of the drive machine 2 only depends on the pressure in the evaporator 8 and the speed controller 28 would stand.
In FIG. 21, the parts which correspond to those shown in FIG. 1 are given the same reference numerals as in FIG. 1. A line 42 branches off from a line 41, which connects the condenser 3 to the throttle valve 6, which leads to the lower side of a piston 44 angeord designated in a cylinder 43, on the upper side of which a spring 45 acts. The piston 44 is articulated by a rod 46 to a rod 47 which is rotatably supported at 48 about a fixed pin.
At the left end, the rod 47 sluggish, an adjustable weight 36 and at the right end it is articulated to the rod 15 which carries the control pistons 16, 17. The valve 25 can be provided by a device which corresponds to the device serving for the same purpose in FIG. 1 and therefore will not be described again here.
If in the refrigeration system shown in FIG. 2, the pressure in the condenser 3 increases, this causes the rod 47 to rotate around the pivot 48 in a clockwise direction, so that propellant is supplied to the motor 19 and is brought about by the same lifting of the valve 25. The number of revolutions of the compressor 1 is increased as a result, the head thus increased.
When the condenser pressure drops, however, the rod 47 is rotated around the pivot point 48 in a counterclockwise direction, so that the motor 18 is supplied with hydraulic fluid, which then causes the valve 25 to move in the direction of closing the latter. As a result, the centrifugal compressor 1 will run at a lower number of revolutions and the head of the compressor will be reduced.
This means that when the cooling water temperature rises, the delivery head of the compressor is increased and thus, in turn, a good delivery of refrigerant and liquefaction of the same takes place in the condenser, whereby the. Delivered amount: remains approximately the same. But if the cooling water temperature of the condenser decreases, the number of revolutions of the compressor decreases by means of the above control device; the same only runs with the necessary delivery pressure to obtain good liquefaction of the refrigerant and with approximately the same delivery rate.
The speed controller <B> 28 </B> be here, regardless of the pressure in the condenser 3, an adjustment of the valve 25 depending on the respective speed of the drive machine 2, in the same way as it is with reference to the in Fig 1 plant shown has been described.
In addition to the described device for adjusting the valve 25 depending on the pressure in the evaporator BEZW. Pressure in the condenser, respectively. Liquid level in the condenser, a swimmer could also be provided, which adjusts the throttle valve 6 as a function of the liquid level in the condenser.
If the centrifugal compressor 1 is powered by an electric motor, the devices which, according to the foregoing, cause an adjustment of the valve? 5 that regulates the admission of propellant to the prime mover 2, can also change the resistance in the current Circle -of the motor, or cause a brush adjustment, in short, those organs of the electric drive motor influences, by means of which a change in the speed of the drive motor for the centrifugal compressor 1 can be achieved.
This solution is to be preferred to that according to which a throttle device is provided in the suction line of the centrifugal compressor, which is adjusted by devices that are influenced by the state in the condenser and evaporator.
Finally, the setting of the valve 25 can depend on both the pressure in the evaporator and the state in the condenser, d. H. on the pressure or the liquid level in the latter, can be made dependent.