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Absatzweise wirkende Absorptions-oder Adsorptiois]ältemaschine.
Gegenstand der Erfindung ist eine Absorptionskältemaschine, deren Kocherabsorberheizung mittels eines einzigen, einfach gebauten und durch elektrischen Strom betätigten Regelorganes anbzw. abgestellt oder innerhalb weiter Grenzen geregelt wird. Der Vorteil der erfindungsgemässen Anordnung besteht in dem Entfall von verwickelten Sehaltvorrichtungen, unter Druck stehenden Ausdehnungskörpern, Kontakten im Verdampfersystem od. dgl. Ferner können alle Teile des Kältesystems einschliesslich gewisser Teile des Reglers zu einem druekfesten und dichten System zusammengeschweisst werden.
Gemäss der Erfindung ist als Steuerung für die Koeherabsorberheizung jedes elektrische Regelorgan verwendbar, bei dem die Stärke des Arbeitsstromes durch Erwärmung oder Kühlung einzelner
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Teile aus einer ferromagnetischen Legierung von temperaturabhängiger Permeabilität eingebaut sind.
Temperaturänderungen in solchen Jochteilen bedingen eine Änderung des Kraftflusses, wodurch ent- weder mittels eines Ankers ein Schaltvorgang im Stromkreis der Heizung des Kocherabsorbers aus- gelöst oder der Heizstrom innerhalb vorbestimmter Grenzen geregelt wird, falls der Heizwiderstand mit einer Induktionsspule des Reglers in Serie geschaltet ist.
Zur Auslösung des Regelvorganges ist es nötig, dass der wärmeempfindliche Teil des Regelorganes dauernd beheizt wird, so dass seine Temperatur während der Austreibeperiode höher ist als die des verflüssigen Kältemittels. Am Ende der Austreibeperiode kühlt das Kondensat den wärmeempfindlichen
Reglerteil ab und gleicht während des grössten Teiles der Absorptionsperiode die Einwirkung der Heizung auf den Regler aus.
Als dauernde Beheizung für das Regelorgan wird vorteilhaft ein kleiner Teil der beim Betrieb einer Absorptionskältemaschine unvermeidlich anfallenden Wärme verwendet. Die dazu notwendige Wärmemenge ist an sich unbedeutend und beträgt im allgemeinen nur etwa der gesamten zum Betrieb der Kältemaschine geforderten Wärme.
Falls ein elektromagnetisches Regelorgan gemäss der nachstehend beschriebenen Bauart Verwendung findet, genügen die unvermeidlichen Wattverluste einer Induktionsspule, bei Wechselstrom die Wirbelströme im Magnetjoch oder beide Wärmequellen gemeinsam zur Deckung des Wärmebedarfes der Steuerung.
Das verflüssigte Kältemittel gelangt nach erfolgter Füllung eines dem eigentlichen Verdampfer vorgelagerten Speicherbehälters, in der Folge als "Vorkammer" bezeichnet, durch eine Überlaufleitung in einen Steuerbehälter des Reglers, in dem es mit dem beheizten Teile desselben Wärme austauscht und so dessen Temperatur herabsetzt. Wird dieser Teil aus einer ferromagnetischen Legierung von temperaturabhängiger Permeabilität (z. B. 30% Ni und 70% Fe) hergestellt und in den Eisenkreis eines Elektromagnetes eingebaut, dann bedingt dessen Kühlung eine Verstärkung des Kraftflusses.
Dadurch wird ein Anker bewegt, welcher die Kocherabsorberheizung schaltet. Falls statt dieser mit beweglichen Teilen arbeitenden elektromagnetischen Schaltvorrichtung eine Drosselspule verwendet wird, die mit dem Heizwiderstand des Kocherabsorbers in Serie geschaltet ist, wird deren Drosselwirkung durch die Kühlung verstärkt und so die Wärmeabgabe an den Absorptionsstoff wesentlich herabgesetzt. An Stelle einer Drosselspule kann auch ein Transformator verwendet werden, dessen Sekundärspule mit dem Heizkörper des Kocherabsorbers in Serie geschaltet ist.
Die Dauer der Abschaltung bzw. der Herabsetzung des Koeherabsorberheizstromes auf den Mindestwert ist bestimmt durch die Menge des vom Steuerbehälter aufgenommenen Kondensates
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und durch jene Zeitspanne. in welcher der temperaturabhängige Teil des Reglers infolge der Einwirkung der Dauerheizung wieder jene Temperatur erreicht hat, bei der die Heizung des Kocherabsorbers eingeschaltet oder auf die stärkste Wärmeabgabe eingeregelt wird. Es ist somit eine gewisse Menge von
Kondensat nötig, damit der Einfluss der Reglerheizung so lange ausgeglichen wird. als dies für eine Absorptionsperiode von üblicher Dauer gefordert ist.
Um das Regelorgan in Abhängigkeit vom Kältebedarf des Kühlraumes zu bringen, wird erfindung. s- gemäss der Steuerbehälter der Regeleinrichtung mit einem Nebenbehälter verbunden, der im Kühlraum angeordnet wird und zweckmässig gemeinsam mit dem Verdampfer, von Kühlsole umgeben ist. Dabei ist der Kondensatinhalt des Steuerbehälters derart bemessen, dass er unter Berücksichtigung der zum Aufheizen des Reglers notwendigen Zeit angenähert gleichzeitig mit der Kondensatmenge im Ver- dampfer. in der Vorkammer und im besagten Nebengefäss des Steuerbehälters während einer Absorptionsperiode von üblicher Dauer verdampft.
Wird dagegen von der Kältemaschine eine grössere Kälteleistung gefordert, so verdampft der Inhalt des Nebengefässes im Kühlraum vorzeitig, das noch im Steuerbehälter befindliche Kondensat fliesst in das Nebengefäss ab und gibt den Regler für die Wärmeeinwirkung seiner Dauerheizung frei ; dadurch wird die Regelung der Dauer einer grösseren Bean- spruchung angepasst und so auf einfache Weise erreicht, dass die Kocherabsorberheizung in Betrieb gesetzt wird, bevor noch das gesamte Kondensat im Kühlraum verdampft ist.
Ausser den eingangs angeführten konstruktiven Vorteilen der Zusammenschweissbarkeit sämtlicher Teile im Drucksystem des Kältemittels mit dem Regelorgan und der Vermeidung verwickelter Schalteinrichtungen mit Hebelübersetzungen. Federn, der Einführung elektrisch isolierter Leitungen
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im Kühlraum angebrachten Nebengefäss den Vorteil. dass die Beheizung des Kocherabsorbers bereits dann beginnt, wenn die Temperatur im Kühlraum noch nicht angestiegen ist.
In Fig. 1 der Zeichnung sind der Kocherabsorber. ä, der Kondensator B und das Verdampfersystem C im Zusammenbau mit einer Regeleinrichtung gemäss der Erfindung schematiseh dargestellt.
Die Fig. 2-6 zeigen elektromagnetische Schalt- bzw. Regelvorrichtungen. wie selbe vorzugs- weise als Regelorgane bei einer Steuerung gemäss Fig. 1 verwendet werden. Gemäss den Fig. 2 und Ï werden Schaltmagnete, gemäss den Fig. 3 und 4 eine Drosselspule bzw. ein Transformator, und gemäss Fig. 6 ein Schaltmagnet verwendet. der zur Steuerung einer Gasheizung ausgebildet ist.
Das vom Korherabsorber mittels der Heizung 4 (Fig. 1) ausgetriebene gasförmige Kältemittel gelangt nach der Verflüssigung im Kondensator durch das Rohr 56 in die Vorkammer 34 des Verdampfers 35. Von dieser Vorkammer 4 zweigt an einer Stelle, die knapp unterhalb des höchsterreichbaren Kondensatstandes liegt. ein Verbindungsrohr 3S ab. das in den Steuerbehälter. 39 führt. Der Behälter 39 ist jener Teil des Regelorganes, in welchem das Kondensat in Wärmeaustausch mit dem auf Temperaturänderung ansprechenden Teil tritt.
Der Steuerbehälter 89 ist weiters durch das Rohr 42 mit dem im Kühlraum angeordneten geschlossenen Nebengefäss 43 verbunden, das vorteilhaft gemeinsam mit dem Verdampfer 35 im Kühlsolebehälter 37 untergebracht wird. Die Leitungen 40 verbinden den
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dem Netz.
Bei den Reglern gemäss den Fig. 2-6 wird eine ferromagnetische Legierung von temperaturabhängiger Permeabilität als Teil des Eisenkreises verwendet.
Diese Magnetmaterialien weisen bei Raumtemperaturen oder unter dieser eine hohe magnetische Induktion auf, wogegen sie diese Eigenschaft bei Erhöhung der Temperatur, je nach ihrer Zusammensetzung, innerhalb des Intervalles von +50 C bis etwa 500 C praktisch verlieren. Der bereits beschriebene Vorgang des Temperaturwechsels in der Austreibe-bzw. Absorptionsperiode ist vorteilhaft dazu verwendbar, die besagten elektromagnetischen Vorrichtungen zu steuern und so über letztere das automatische An-oder Abstellen bzw. die Regelung der Koeherabsorberheizung durchzuführen.
Die Fig. 2 zeigt im Schnitt das Beispiel eines solchen elektromagnetischen Sehaltapparates.
Dieser besteht aus einem zweckmässig aus Lamellen gebauten und mit einem Luftspalt versehenen Magnetjoch 44 aus Weieheisen od. dgl., in dessen Luftspalt 48 ein Schaltrohr 46 mit magnetisierbarem Schwimmkörper 47 als Anker, und einer Quecksilberfüllung eingebaut ist. Über die Kontakte 49 des Schaltrohres und die Leitungen 40 ist der Heizkörper 4 des Korherabsorbers an das Netz angeschlossen.
Das Magnetjoch 44 ist, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung eines Widerstandes 50, mit einer dauernd
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(als elektrische Heizung gezeichnet) oder eine andere. von einer beliebigen Quelle wärmezuführende Vorrichtung angebracht. welche denselben dauernd beheizt. Die Kammer in 39"steht durch die Rohrleitung 38 mit der Vorkammer 4 (Fig. 1) und gegebenenfalls über das Rohr 42 mit dem Nebengefäss 43 im Kühlraum bzw. in der Kühlsole in Verbindung.
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geschlossen ist.
Der temperaturabhängig magnetisierbare Jochteil 39"wird während der Austreibeperiode
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nicht mehr magnetisierbar ist, somit keine wesentliche gegeninduktive Spannung entwickeln kann. In diesem Zustande liegt nahezu die volle Netzspannung am Heizkörper 4 und entwickelt dort den Höchstwert an Heizleistung. Dieser Zustand dauert an, bis, wie bei allen vorbeschriebenen Steuerungsanordnungen, verflüssigtes Kältemittel in den Körper 39" gelangt und diesen auf einen Temperaturwert abkühlt, bei dem er wieder magnetisierbar wird, dabei die gegeninduktive Spannung entwickelt und so die Klemmenspannung der Heizung 4 auf den praktisch vernaehlässigbaren Mindestwert reduziert.
Durch Einstellung der Menge des kühlenden Kondensats wird auch bei dieser Anordnung die Dauer der Absorptionsperiode bestimmt.
Fig. 4 zeigt einen Transformator, welcher die Heizleistung im Kocherabsorber in ähnlicher Weise wie die besprochen Drosselspule regelt. Das Magnet joch 44" aus lamelIiertem Weicl : eisen od. dgl. ist hier vollkommen geschlossen, trägt an zwei gegenüberliegenden Schenkeln die Primärspule 45'und die Sekundärspule 45"und ist durch einen zu diesen Schenkeln parallel eingebauten Teil 39" aus temperaturabhängig magnetisierbarem ferromagnetischen Material unterteilt. Der Jochteil 39" ist gleich wie bei den früheren Anordnungen ausgeführt, er besitzt eine Beheizung 41 und einen Aufnahmeraum für das Kondensat. Die Primärspule 45'liegt unmittelbar am Netz, während die Sekundärspule 45"die Kocherabsorberheizung 4 speist.
Während der Austreibeperiode ist der Jochteil 39"voll beheizt, daher praktisch nicht magnetisierbar, weshalb der Kraftfluss ungeteilt im Joche 44"verläuft und den Höchstwert der Sekundärspannung
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und kühlt diesen ab, so tritt eine Teilung des Kraftflusses ein, wodurch die Sekundärspannung bei zureichender Querschnittbemessung des Teiles 3ss"auf einen praktisch vernaehlässigbaren, sehr kleinen Wert vermindert wird. Die Heizleistung im Kocherabsorber ist damit auf ihren Mindestwert herabgesetzt und bleibt so lange klein, als die Kühlung des Teiles 39" durch das Kondensat anhält. Nach Beendigung der Verdampfung des Kondensats im Behälter 39"setzt wieder die volle Beheizung des Kocherabsorbers ein.
Erfindungsgemäss kann bei den Ausführungen nach den Fig. 3 und 4 der Heizkörper 41 des temperaturabhängig magnetisierbaren Teiles 39" statt, wie dargestellt, an das Netz, an die Klemmen des Kocherabsorberheizkörpers 4 gelegt werden, wodurch in beiden Fällen während der Absorptionsperiode infolge des Rückganges der Ohmschen Spannungskomponente eine Verminderung der Wärmeabgabe an den Teil ?" eintritt, was wieder mit einer Einsparung an Kondensat verbunden ist.
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machung Joulescher Wärme ebenfalls dazu bei, die vom Heizkörper 41 zu leistende Wärmeabgabe herabzusetzen.
Die in Fig. 2 dargestellte Steuereinrichtung arbeitet in der Weise, dass die Heizung des Kocherabsorbers nicht nur dann abgeschaltet ist, wenn ein Kraftfluss im temperaturabhängig magnetisierbaren Teil 39"besteht, sondern auch wenn die Erregung der Spule 45 aus irgendeinem Grunde entfällt ; er stellt daher eine absolute Sicherung der Kocherabsorberheizung dar. Da es jedoch bei Einbau einer
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Falle des Versagens der Steuervorrichtung abzustellen, wurde eine besonders einfache SeLalteinrieMnng entwickelt, welche in Fig. 5 dargestellt ist.
Das hier verwendete Quecksilbersehaltrohr 46'ist als Ruhestromschalter ausgebildet, bei welchem der Anker 47'dann den Kontakt 49'schliesst, wenn er sich in Ruhelage befindet, d. h. wenn er nicht vom Kraftfeld des Magneten gehoben wird. DerElektromagnet 39" aus dem temperaturabhängig magnetisierbaren Material ist hier zweckmässig in Form eines Rotations-
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die Erregerspule 45 und im Magnetkörper 39" ausgesparte Kühlkanäle mit dem Zu-und Ableitungs- rohr 38 bzw. 42 vervollständigen den Schaltapparat.
Ist der auch hier dauernd beheizte Magnet, wie bereits beschrieben, während der Absorptionsperiode durch verflüssigtes Kältemittel gekühlt, so wird der Anker 47 durch den Kraftfluss in die punktiert gezeichnete Lage gehoben und dadurch der Stromkreis der Kocherabsorberheizung unterbrochen. Die Erwärmung des Magnetkörpers 39"bedingt eine Schwächung des Kraftflusses und damit das Zurückgehen des Anker 47'in seine Ruhelage, wodurch der Heizstrom des Kocherabsorbers wieder eingeschaltet ist.
Falls die Beheizung des Koeherabsorbers ausschliesslich durch Gas erfolgt, wird vorteilhaft eine Regelvorrichtung verwendet, die aus einem Steuermagnet im Zusammenbau mit einer den Erregerstrom liefernden thermoelektrischen Batterie besteht. Der grundsätzliche Aufbau dieser Steuerungsanordnung ist in Fig. 6 beispielsweise in Verbindung mit einer mittelbaren Umlaufheizung dargestellt.
Der die wärmeübertragende Flüssigkeit aufnehmende Hohlkörper 25'wird durch den Gasbrenner 51 beheizt, der über das Rohr 52 mit dem elektromagnetisch gesteuerten Ventil 53 verbunden und über dieses an die Hauptgasleitung 54 angeschlossen ist. Vom Gasrohr 54 zweigt eine Zündflammenleitung 54' zu dem ebenfalls mit einem Elektromagnet verbundenen Ventil 55 ab, das über das Rohr 56 den Zünd- brenner 57 speist. Dieser ist so ausgebildet, dass er einerseits die Heizflamme 58 fÜr die Th ermobatterie 59, anderseits über eine Nebenbohrung die Zündflamme 60 für die Heizflamme 4'des Kocherabsorbers liefert.
In die Abgasleitung der Flamme 58 wird an einer erweiterten Stelle der temperaturabhängig
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Thermobatterie anhält, mitbeheizt wird. Der Steuermagnet besteht aus dem Magnetjoeh X aus Weieh- eisen, in dessen Luftschlitz 48 ein Anker 47"axial verschiebbar angebracht ist. Zweckmässig parallel zur Erregerspule 45 ist der Teil 39"aus dem temperaturabhängig magnetisierbaren Material eingebaut, der, wie in allen bisher beschriebenen Ausführungen, als Behälter für das verflüssigte Kältemittel ausgebildet und mittels der Rohre 38 und 42 an die Vorkammer 34 bzw. an das Nebengefäss 43 im Kühlraum angeschlossen ist.
Der Heizkörper des Teiles 39"entfällt bei dieser Anordnung, da die Beheizung durch die Abgase der Flamme 58 erfolgt. Die mechanische Verbindung zwischen dem Hauptbrennerventil 53 und der Magnetsteuerung besteht in der beliebig geführten Stange 61, die den Ventilteller 62 mit dem Anker 47"koppelt. Um auch die Zündflammenzuleitung und damit die Heizung der Thermobatterie gegen Ausströmen zu sichern, wird das Ventil 55 mit einem ebenfalls durch die Thermobatterie erregten Topfmagnet 63 ausgestattet, der den Ventilteller 64 so lange anhebt und damit die Leitung zur Zündflamme offen hält, als der Thermobatterie Wärme zugeführt wird. Der Ventilteller 64 ist durch eine beliebige Handhabe 65 vom Ventilsitze abhebbar.
Beim Anstellen der Heizung wird vorerst das Ventil 55 durch Heben des Tellers 64 mittels der Handhabe 65 geöffnet, dabei der Teller 64 an den Magnetkörper 65 gedrückt und die Flamme 58 bzw. 60 angezündet. Der sofort einsetzende Thermostrom der Batterie 59 erregt zunächst den kleinen Elektro-
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ist. Erreicht nun der Teil 39" durch Wärmeaustausch mit den Heizgasen jene Temperatur, bei der er praktisch unmagnetisch wird, so entwickelt sich der gesamte Kraftfluss im Luftspalt 48, hebt den Anker 47"und öffnet so das Ventil J3 durch Anheben des Tellers 62, das nunmehr in den Hauptbrenner 51 Gas eintreten lässt, wobei die Heizflammen 4'durch die Flamme 60 gezündet werden.
Tritt in den Behälter 39"verflüssigtes Kältemittel ein, so wird dieser, wie bereits beschrieben, magnetisch, entzieht dem Anker 47"den Grossteil des Kraftflusses, wodurch letzterer in seine Ruhe- lage zurückfällt und damit den Gaszutritt zur Kocherabsorberh eizung absperrt. Falls aus irgendwelchen Gründen, beispielsweise infolge Ausbleibens des Heizgases oder wegen einer Beschädigung an der Stromquelle des Systems oder andern Leitungen, ein Erlöschen der Gasflammen eintritt, fallen beide Ventile in ihre Ruhelage und sperren die Gaszuführung ab. Das neuerliche Anstellen der Heizung kann dann nur von Hand aus erfolgen, so dass die beschriebene Steuerungsvorriehtung eine absolute Sicherung
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gegen das Ausströmen nicht entzündeten Leuchtgases darstellt.
Es ist möglich, die beiden Magnet- körper, d. i. den Steuermagnet 44 und den Topfmagnet 68 zu einem einzigen Elektromagnet zu ver- einigen, ebenso können die beiden Gasventile 53 und 55 so miteinander kombiniert werden, dass die gesamte Steuerungsapparatur aus einem Körper besteht.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Absatzweise wirkende Absorptions-oder Adsorptionskältemaschine, bei der am Ende der
Austreibeperiode über eine vom Verdampfer knapp unterhalb der Stelle des höchsten Kondensat- standes abzweigende Leitung flüssiges Kältemittel zu einer temperaturabhängigen, auf die Kocher- absorberheizung einwirkenden Steuereinrichtung überströmt, gekennzeichnet, durch die Verwendung eines dauernd beheizten und während der Austreibeperiode über die höchste Kondensationstemperatur erwärmten elektrischen Regelorganes, das auf Temperaturänderungen durch die Änderung des Arbeits- stromes, seines magnetischen Kraftflusses oder beider zusammen anspricht und die Kocherabsorber- heizung dann abstellt bzw.
auf einen praktisch zu vernachlässigenden Wert vermindert, wenn es am
Ende der Austreibeperiode durch überströmendes verflüssigtes Kältemittel gekühlt worden ist, dagegen die Kocherabsorberheizung am Ende der Absorptionsperiode wieder anstellt bzw. auf ihren Höchst- wert einregelt, wenn das in ihm befindliche Kältemittel verdampft ist und das Regelorgan infolge
Einwirkung seiner Dauerheizung wieder über die Kondensationstemperatur erwärmt wurde.