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Kompressionskältemaschinen, wie sie in Kälteanlagen vielfach-insbesondere zum Betriebe von Haushaltkühlsehränkenbenutzt werden, werden in der Regel so betrieben, dass verhältnismässig kurze Arbeitsperioden des Kompressors mit verhältnismässig langen Betriebspausen abwechseln. Daraus ergibt sich die Notwendigkeit, die Kälte, z. B. mittels Sole, zu speichern, wenn man ein allzu häufiges Ein-und Ausschalten des Maschinensatzes und damit allzu kurze Arbeits-und Stillstandsperioden vermeiden will. Die hiemit zusammenhängenden Nachteile (z.
B. die indirekte Kühlwirkung und die damit verbundene Notwendigkeit tieferer Verdampfungstemperatur, die Beschränkung der Wärmeabgabe des Kondensators auf die Arbeitsperioden des Kompressors und die damit verbundene Notwendigkeit intensiver Kondensatorkühlung) zu vermeiden und eine Kompressionskältemaschine zu schaffen, die bei einfacher Bauart und wirtschaftlicher Arbeitsweise eine lückenlose Kälteleistung des Verdampfers ermöglicht, ist der Zweck der Erfindung.
Dieser wird mittels einer intermittierend betriebenen Kompressionskältemaschine und einem zur vorübergehenden Aufnahme von gasförmigem Arbeitsmittel während des Kompressorstillstandes dienenden Absorptionsgefässes dadurch erreicht, dass das gasförmige Arbeitsmittel aus der Absorptionsflüssigkeit ohne Aufwand fremder Wärme lediglich infolge der Druckabsenkung ausgedampft wird, die mit der Kompressortätigkeit und dem Sinken der Verdampfertemperatur verbunden ist, wobei die Absorptionsflüssigkeit Wärme aufnimmt, die in der Kälteanlage selbst oder in der Umgebung des Absorptionsgefässes verfügbar ist.
Dabei kann das Absorptionsgefäss im Zuge einer im Betrieb dauernd offenen Leitung liegen, durch die das gasförmige Arbeitsmittel vom Verdampfer zum Kompressor gelangt. Eine besonders zweckmässige
Anordnung ergibt sieh, wenn man den Kompressor oder besser noch das aus Kompressor und Antriebs- motor bestehende Maschinenaggregat in die Absorptionsflüssigkeit hineinlegt, wodurch in erster Linie eine erhebliche Geräuschverminderung beim Arbeiten des Kompressors, daneben aber noch andere Vorteile erzielt werden, von denen später die Rede sein wird. Um die infolge der Ausdampfung von gasförmigem Arbeitsmittel eintretende Temperaturabsenkung der Absorptionsflüssigkeit zu verringern, versieht man das Gefäss, das diese Flüssigkeit enthält, zweckmässig mit besonderen Wärmeaustauschflächen (Rippen od. dgl.).
Auch kann es vorteilhaft sein, den Kondensator in der Absorptionsflüssigkeit anzuordnen. Man kommt dann mit einer wesentlich kleineren Kondensatoroberfläehe aus, als wenn der Kondensator unmittelbar durch Luft gekühlt würde.
In der Zeichnung ist die Erfindung durch zwei Ausführungsbeispiele schematisch veranschaulicht, deren jedes eine mit einem Kühlschrank zusammengebaute Kompressionskältemaschine wiedergibt.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 befindet sich im oberen Teile des Kühlschrankes 1 der als Rohrschlange ausgebildete Verdampfer 2. An dessen oberes Ende schliesst sich eine Leitung 3 an, die in ein allseits geschlossenes, auf dem Kühlschrank 1 angeordnetes Gefäss 4 führt und unter dem Spiegel einer in diesem Gefäss enthaltenen Absorptionsflüssigkeit 5 (z. B. wässeriger Ammoniaklösung) endet. Das Absorptionsgefäss 4 ist an seinem Umfange mit rippenförmigen Wärmeaustauschflächen 6 versehen. Die Absorptionslösung 5 füllt den Innenraum des Gefässes 4 nicht vollständig aus, sondern lässt einen Gas- raum frei, der mittels einer Leitung 7 mit einem kleinen, als Flüssigkeitsabscheider dienenden Gefäss 8 verbunden ist.
Von diesem führt eine Gasleitung 9 zur Saugseite des Kompressors 11, der mitsamt seinem
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Antriebsmotor 10 in der Absorptionsflüssigkeit 5 angeordnet ist. Die gemeinsame Weile des Maschinen- satzes ist durch Stopfbüchsen hindurchgeführt. Von der Druckseite des Kompressors 11 führt eine
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Arbeitsmittel in den Verdampfer 2 übertreten und bei dem dort herrschenden geringeren Druck verdampfen. Die beigefügten Pfeile geben die Richtung an, in der das Arbeitsmittel die Kältemaschine im Kreislauf durchströmt.
Diese Maschine wird in folgender Weise betrieben : Sobald im Verdampfer die obere Grenze des zur Betätigung des Druekschalters erforderlichen Druckes erreicht ist, schaltet sich der Kompressormotor 10 selbsttätig ein und der Kompressor 11 beginnt zu arbeiten. Er saugt durch die Leitung. 9 gasförmiges Arbeitsmittel (Ammoniak) an. Dieses wird über den Flüssigkeitsabscheider S und das Rohr 7, durch das mitgerissene Flüssigkeit zurückläuft, aus dem Gasraum des Absorptionsgefässes 4. in dem etwa
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(Ammoniak) ersetzt, das vom Verdampfer 2 her über die Leitung J unterhalb des Spiegels der Absorptionsflüssigkeit 5 in das Gefäss 4 eintritt.
Das vom Kompressor 11 angesaugte und verdichtete Arbeitsmittel gelangt durch die Leitung 12 in den Kondensator 13 und wird hier unter Wärmeabgabe an die Umgebung
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nächst, wie bei derartigen Kompressionskältemaschinen üblich, etwas mehr Kälte erzeugt, als dem durchschnittlichen Bedarf des Kühlraumes entspricht. Das verdampfte Arbeitsmittel gelangt über die Leitung : ; und durch die Absorptionsflüssigkeit 5 hindurch in den Gasraum des Absorptionsgefässes 4 zurück. Eine Absorption findet dabei nicht statt, weil der über der Absorptionsflüssigkeit vorhandene Gasdruck bei der herrschenden Konzentration kleiner ist als der Lösungsdruek des Arbeitsmittels in der Absorptionsflüssigkeit.
Je mehr nun infolge der lebhaften Verdampfertätigkeit die Temperatur des Verdampfers 2 und damit der Druck in ihm sich verringert, desto mehr nimmt infolge der fortgesetzten Ausdampfung der Absorptionsflüssigkeit deren Konzentration an gasförmigem Arbeitsmittel ab. Hiebei findet eine Abkühlung der Absorptionslösung statt, doch wird diese Abkühlung bis zu einem gewissen Grade dadurch aufgehoben, dass der Absorptionsflüssigkeit aus der Umgebung Wärme zuströmt. Diese Wärmemengen werden zum Teil dem Kompressoraggregat 10, 11, zum Teil der an den Kühlrippen 6 entlang streichenden Luft entnommen.
Infolgedessen erfährt die Absorptionslösung. 5 bei ihrer Ausdampfung die gewünschte Konzentrationsverminderung, die nicht eintreten würde, wenn ihr aus der Umgebung Wärme in genügender Menge nicht zuströmen könnte. Während die Kältemaschine in der angegebenen Weise arbeitet. verdichtet der Kompressor sowohl die unmittelbar vom Verdampfer stammenden als auch die aus der Absorp-
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Ist nun die Kühlraumtemperatur und damit auch der Druck im Verdampfer 2 bis auf die vorgesehene untere Grenze gesunken, so wird durch den Druckschalter der Kompressormotor 10 selbsttätig abgeschaltet und die Arbeit des Kompressors 11 hört auf.
Obwohl nun keine Absaugung von Arbeits- mittel aus dem Gasraum des Absorptionsgefässes 4 mehr stattfindet, geht die Verdampfertätigkeit- wenn auch in etwas verringertem Grade-weiter, da das verdampfte Arbeitsmittel nunmehr von der Absorptionsflüssigkeit J absorbiert wird. Die hiezu erforderliche Druekerhöhung kommt dadurch zustande, dass die dem Verdampfer 2 aus seiner Umgebung zuströmende Wärme die Verdampfertemperatur und damit den Druck im Verdampfer allmählich steigert. Dies tritt aber ein, sobald die infolge der verminderten Verdampfung vom Verdampfer abgegebene Kälte den Durchsehnittsbedarf des Kühlraumes an Kälteleistung unterschreitet.
Die geschilderte Tätigkeit des Verdampfers hält bei genügendem Vorrat an Arbeitsmittelkondensat so lange an, bis die obere Druekgrenze, auf die der selbsttätige Motorehalter eingestellt ist, wieder erreicht ist und der Kompressor wieder in Gang gesetzt wird. Das Spiel beginnt dann von neuem, d. h. es wird wieder gasförmiges Arbeitsmittel aus der Absorptionslösung 5 ausgedampft, vom Kompressor 11 angesaugt und verdichtet. Infolge der intensiven Absaugung des gasförmigen Arbeitsmittels durch den Kompressor 5 steigt die Kälteleistung des Verdampfers wieder über den durchschnittlichen Kältebedarf des Kühlraumes an. Damit ist dann wieder eine während der Laufzeit des Kompressors anhaltende Druck- und Temperaturabsenkung im Verdampfer verbunden.
Es wechseln auf diese Weise dauernd Arbeitsperioden und Betriebspausen des Kompressors bei ununterbrochener Kälteerzeugung im Verdampfer. Die während des KompressorstiIIstandes im Gefäss 4 erzeugte Absorptionswärme wird durch die Kühlrippen 6 nach aussen abgeführt. Dabei findet, solange sich noch kein Gleichgewicht zwischen erzeugter und nach aussen abgegebener Wanne hergestellt hat, eine Temperaturerhöhung statt. Die Wärmeabgabe des Maschinensatzes setzt sich also auch während der Betriebspausen des Kompressors fort. Um einen etwa gleich grossen Betrag ist während der Laufzeit des Kompressors wegen des gleichzeitig stattfindenden Wärmeverbrauches der Absorptionslösung 5 die Wärmeabgabe an die Umgebung geringer.
Diese Vergleichmässigung bedeutet wegen der damit verbundenen Möglichkeit der Verringerung der Wärmeaustauschflächen einen nicht zu unterschätzenden Vorteil.
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Ein weiterer Vorteil ist der, dass man den Verdampfer wegen der Erhöhung seiner Betriebsdauer um etwa das Drei-bis Vierfache des bisher üblichen Masses kleiner ausführen kann.
Die Anordnung des Maschinensatzes in der Absorptionsflüssigkeit schafft besonders günstige
Verhältnisse für die Abführung der im Kompressormotor infolge der elektrischen und mechanischen Energieverluste auftretenden Wärme. Dieser Umstand macht es möglich, bei gleicher Motorleistung mit einem kleineren Motormodell auszukommen.
Diese Vorteile lassen sieh noch steigern, wenn man, wie Fig. 2 zeigt, nicht nur den Kompressormaschinensatz, sondern auch den Kondensator in die Absorptionsfliissigkeit hinein verlegt. (In Fig. 2 sind nur die geänderten bzw. anders angeordneten Teile mit neuen Bezugsziffern versehen, während gleichartige Teile dieselben Bezugsziffern wie in Fig. 1 erhalten haben.) Die Motorwelle ist hier im Gegensatz zu Fig. 1 nicht durch Stopfbuchsen hindurchgeführt, sondern innerhalb eines Zwischenstückes 21 angeordnet, durch welches das Gehäuse des Kompressors z mit dem des vollständig gekapselten Motors in Gasverbindung steht. Man erhält auf diese Weise eine völlig sichere Abdichtung des Motors gegen die Absorptionsflüssigkeit und vermeidet ausserdem die wegen ihrer bekannten Nachteile unerwünschten
Stopfbüchsen.
Natürlich wird man diese Anordnung nur dann wählen, wenn eine schädliche Einwirkung des gasförmigen Arbeitsmittels und etwa von diesem mitgeführten Lösungsmittels auf den Motor nicht zu befürchten ist.
Durch die Anordnung des Kondensators 24 in der Absorptionsflüssigkeit 5 werden zunächst die Kühlungsverhältnisse des Kondensators selbst verbessert. Ferner wird die Aufdampfung des Arbeitsmittels aus der Absorptionslösung beschleunigt, da ja von der Absorptionsflüssigkeit ausser der vom Motor und Kompressor stammenden Abwärme die gesamte Kondensationswärme aufgenommen wird, was sieh durch verstärkte Gasentwicklung bemerkbar macht. Eine solche verstärkte Gasentwicklung kann z. B. erwünscht sein, wenn es sich darum handelt, eine möglichst grosse Kälteleistung zu erzielen, was auf dem angegebenen Wege allerdings nur auf Kosten einer Verkleinerung des nutzbaren Konzentrationsbereiehes der Absorptionslösung möglich ist und infolgedessen eine grössere Menge Absorptionsflüssigkeit erfordert.
Die verstärkte Ausdampfung ermöglicht aber bei gleicher Kälteleistung, mit einer geringen Menge an Absorptionslösung auszukommen. Unter sonst gleichen Verhältnissen kann nämlich bekanntlich aus einer Absorptionslösung um so mehr gasförmiges Arbeitsmittel ausgedampft werden, je weniger beim Ausdampfen ihre Temperatur absinkt, und es kann anderseits von der Lösung um so mehr Arbeitsmittel absorbiert werden, je weniger während des Absorptionsvorganges ihre Temperatur ansteigt. Die zusätzliche Erwärmung der Absorptionslösung durch die vom Kondensator 24 abgegebene Wärme bewirkt also eine Verschiebung der unteren Konzentrationsgrenze der Absorptionsflüssigkeit nach unten.
Anderseits tritt bei genügend grossen Wärmeaustausehfläehen 6 auch eine Verschiebung der oberen Kon- zentrationsgrenze nach oben ein. Dies bedeutet einen besonderen Vorteil des Erfindungsgegenstandes.
Denn während sonst bei Kompressionskältemaschinen wegen der Notwendigkeit, die gesamte Konden- sationswärme während der Arbeitsperiode des Kompressors abzuführen, entsprechend grosse Wärme- austauschflächen am Kondensator und gegebenenfalls Mittel zur künstlichen Kühlung (z. B. ein Ventilator) vorgesehen werden mussten, kann man bei einer nach Fig. 2 ausgebildeten Einrichtung infolge der Verteilung der Wärmeabgabe auf eine längere Zeit die für die Kondensatorkühlung erforderlichen Mittel einschränken.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Kälteerzeugung, insbesondere für Haushaltkühlschränke, mittels einer Kompres- sionskältemaschine mit intermittierend betriebenem Kompressor und einem zur vorübergehenden Aufnahme von gasförmigem Arbeitsmittel während des Kompressorstillstandes dienenden Absorptionsgefäss, dadurch gekennzeichnet, dass das gasförmige Arbeitsmittel aus der Absorptionsflüssigkeit ohne Aufwand fremder Wärme lediglich infolge der Druckabsenkung ausgedampft wird, die mit der Kompressortätigkeit und dem Sinken der Verdampfertemperatur verbunden ist, wobei die Absorptionsflüssigkeit Wärme aufnimmt, die in der Kälteanlage selbst oder in der Umgebung des Absorptionsgefässes verfügbar ist.