AT411796B - Kältemaschine - Google Patents

Description

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   Die Erfindung bezieht sich auf eine Kältemaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. 



  Eine derartige Kältemaschine ist bereits aus US 5,515,694 A und US 2,494,120 A bekannt. Wäh- rend nach US 2,494,120 A eine Rückkopplung der Drehbewegung der Expansionsturbine auf den Antrieb des Verdichters vorgesehen ist, wird nach US 5,515,694 A zum Antrieb des Verdichters ein Elektromotor vorgesehen, der von der Expansionsturbine angetrieben wird. Dabei werden nach US 5,515,694 A und US 2,494,120 A übliche Expansionsturbinen verwendet. Bei den üblichen Expansionsturbinen, bei denen ein Schaufelrad von einer Düse angetrieben wird, wird jedoch nur die aus der Düse austretende Strömungsenergie in mechanische Energie umgewandelt, sodass eine solche Expansionsturbine einen geringen Wirkungsgrad besitzt. Darüber hinaus ist sie volu- minös und kostspielig. 



   Aufgabe der Erfindung ist es, den Wirkungsgrad einer Kältemaschine zu erhöhen. 



   Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass die Expansionsturbine durch eine Zahnrad- turbine gebildet wird. Damit kann erfindungsgemäss etwa die Hälfte der vom Verdampfer ausge- brachten Energie zurückgewonnen werden. 



   Vorzugsweise ist eine Rückkopplung der Drehbewegung der Zahnradturbine auf den Antrieb des Verdichters vorgesehen. Damit wird ein Teil, und zwar etwa die Hälfte der aufgebrachten Antriebsenergie für den Verdichter wieder zum mechanischen Antrieb des Verdichters zurückge- führt. Die Energiebilanz der Kältemaschine steigt dadurch von durchschnittlich 1 :3 auf 1:6. Das heisst, bei einem von einem Elektromotor angetriebenen Verdichter werden aus 1 kW-Stunde elektrischer Energie für den Motor des Verdichters 6 kW-Stunden Wärmeenergie gewonnen. 



   Der Druckabbau in der Zahnradturbine erfolgt damit in den sich drehenden Zahnradlücken. Der unter Druck stehende flüssige Wärmeträger füllt die einzelnen umlaufenden Zahnradlücken der beiden im Eingriffsbereich abdichtenden Zahnräder und dreht dieselben unter Abgabe eines nach aussen geführten Drehmoments in Richtung Verdampfer, sodass sich der flüssige Wärmeträger nach Verlassen des Eingriffsbereichs der beiden Zahnräder schlagartig entspannen kann. Das Entspannen des Wärmeträgers erfolgt damit ohne wesentliche Reibungsverluste. 



   Zudem weist eine Zahnradturbine einen kompakten kostengünstigen Aufbau auf. 



   Die Zahnradturbine wird vorzugsweise in dem Gehäuse des von dem Wärmeträger durch- strömten Drosselorgans angeordnet, wodurch die Schmierung und Abdichtung unproblematisch ist. 



  So braucht das Gehäuse nach aussen lediglich an dem Anschluss an den Druckbereich und, wenn die Rückkopplung der Drehbewegung der Expansionsturbine durch ein Getriebe erfolgt, an der Abtriebswelle der Expansionsturbine bzw. des Getriebes abgedichtet zu werden. Zur Abdichtung der Abtriebswelle wird vorzugsweise eine Gleitringdichtung verwendet. Die vorzugsweise durch eine Feder belastete Gleitringdichtung kann an einem Innenteil vorgesehen sein, das beispielswei- se über eine Dichtung an dem Gehäuse des Drosselorgans angeflanscht ist. Das Gehäuse des Drosselorgans besteht vorzugsweise aus Kunststoff. 



   Zwischen der Expansionsturbine und dem Antrieb des Verdichters ist vorzugsweise eine Kupp- lung vorgesehen. Um zu verhindern, dass bei schnellem Umlauf des Verdichters die Expansions- turbine den Verdichter bremst, kann die Kupplung eine Freilaufeinrichtung aufweisen. Über die Kupplung wird die mechanische Antriebsleistung der Expansionsturbine direkt an den Verdichter abgegeben. 



   Der Verdichter kann durch einen asynchronen Elektromotor angetrieben sein. Wenn der asyn- chrone Motor durch die Expansionsturbine angetrieben wird, wird der Schlupf des Asynchronmo- tors im Vergleich zur Synchrondrehzahl wesentlich reduziert, wodurch der Stromverbrauch des Asynchronmotors entsprechend herabgesetzt wird. 



   Vorzugsweise weist die erfindungsgemässe Kältemaschine eine Regeleinrichtung auf, um die Durchflussmenge des Wärmeträgers durch die Expansionsturbine an den Solldruck und/oder die Solltemperatur des Wärmeträgers anzupassen. 



   Diese Regelung auf Solldruck und/oder Solltemperatur lässt sich erfindungsgemäss auf ver- schiedene Art und Weise erreichen. 



   Die Durchflussmenge des Wärmeträgers ist von der Drehzahl der Expansionsturbine abhängig, und diese von dem Übersetzungsverhältnis des Abtriebs in mechanischer Verbindung zum Ver- dichter. 



   Eine Regelmöglichkeit mit grossem Regelbereich besteht damit durch eine stufenlose Verände- rung der Untersetzung der Zahnradturbine zum Antrieb des Verdichters. Dabei kommen alle übli- 

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 chen stufenlosen Untersetzungsmöglichkeiten auf mechanischer oder hydrostatischer Basis in Frage. Zudem kann eine magnetische, elektromagnetische, hydraulische oder pneumatische Rückkopplung der Drehbewegung der Zahnradturbine auf den Antrieb des Verdichters vorgesehen sein. So kann von der Zahnradturbine eine hydraulische oder pneumatische Pumpe angetrieben werden, die im Drosselorgangehäuse angeordnet sein kann. Damit brauchen nach aussen nur Leitungen durchgeführt zu werden, also keine Abtriebswellen oder dergleichen sich drehenden Bauteile, sodass die Notwendigkeit einer Wellenabdichtung entfällt.

   Die hydraulische oder pneuma- tische Pumpe kann dann beispielsweise einen Hydraulik- oder Pneumatikmotor zum Antrieb des Elektromotors des Verdichters antreiben. 



   Das Getriebe kann auch so gestaltet werden, dass die Untersetzung zwischen der hochtouri- gen Zahnradturbine und dem Verdichterantrieb zwischen zwei festen Untersetzungen hin- und herpendeln kann. Über eine unter Last schaltbare Kupplung wird je nach Nachregelbedürfnis von der niederen auf die hohe Untersetzung umgeschaltet und umgekehrt. 



   Dadurch wird eine einfache Zweipunktregeleinrichtung gebildet, die für den Nachregelungsbe- darf bei Kältemaschinen im unteren Leistungsbereich ausreichend ist. 



   Zur elektromagnetischen Rückkopplung der Drehbewegung der Zahnradturbine auf den Elek- tromotor des Verdichters kann auch ein Stromgenerator als regeltechnisch vorteilhafte Lösung vorgesehen sein. Damit, wie vorstehend im Zusammenhang mit der Hydraulik bzw. Pneumatik- pumpe beschrieben, die Notwendigkeit einer Wellenabdichtung entfällt, ist der Stromgenerator vorzugsweise in dem Drosselorgangehäuse angeordnet. Derartige kleindimensionierte Generato- ren mit hohem Wirkungsgrad beispielsweise mit elektronischer Kommutierung sind im Handel erhältlich. 



   Die erfindungsgemässe Kältemaschine kann auch als Wärmepumpe eingesetzt werden. 



   Moderne Wärmepumpen über 1 kW Leistung werden heute bereits häufig mit einem Frequenz- wandler zur Leistungsanpassung betrieben, um das unwirtschaftliche häufige Hochstarten beim Ein-/Aus-Betrieb zu vermeiden. Solche Frequenzwandler werden im Normalfall mit einem Gleichspannungs-Zwischenkreis beschrieben. Die Expansionsturbine kann hochtourig und dadurch einen sehr kompakt ausgeführten Drehstromgenerator mit permanentmagnetischer Erregung antreiben. Eine ein- oder mehrphasige Dioden-Brückenschaltung kann als Gleichrichter eingesetzt werden. Die mit einem Kondensator stabilisierte Gleichspannung kann vom Generator über eine Regelschaltung zur Anpassung an den Solldruck und/oder die Solltemperatur dann vorzugsweise Impulsbreiten moduliert über einen elektronischen Schalter, z. B.

   MOSFET-Transistor oder Tyristor, auf den bereits vorhandenen Gleichspannungs-Zwischenkreis geschaltet werden. 



   Zur Regelung der erfindungsgemässen Kältemaschine, also um die Durchflussmenge des Wär- meträgers durch die Expansionsturbine an den Solldruck und/oder die Solltemperatur des Wärme- trägers anzupassen, hat sich eine weitere Ausführungsform mit integriertem elektrischen Regel- kreis ohne eigenen Energiebedarf als besonders vorteilhaft herausgestellt. 



   Dabei wird der Elektromotor zum Antrieb des Verdichters mit der Zahnradturbine angetrieben, wobei die Motorwelle des Elektromotors eine Verdichterturbine antreibt, die den Verdichter beim Verflüssigen des Wärmeträgers unterstützt und vorzugsweise ebenfalls als Zahnradturbine ausge- bildet ist. 



   Das eine Zahnrad der als Zahnradturbine ausgebildeten Expansionsturbine kann auch auf der Welle des vorzugsweise als Schrittmotor ausgebildeten Elektromotors befestigt und gelagert sein. 



  Dabei kann ein handelsüblicher Schrittmotor in zweiphasig bipolarer Ausführung verwendet wer- den. Auf der Motorwelle des Schrittmotors ist zugleich das Zahnrad der als Zahnradturbine ausge- bildeten Verdichterturbine befestigt und gelagert, vorzugsweise auf der der Expansionsturbine gegenüberliegenden Seite des Schrittmotors. 



   Die Verdichterturbine kann dabei auf der Saugseite des Verdichters vorgesehen sein, und zwar vorzugsweise bei grösseren Wärmepumpen oder Kältemaschinen mit mehrzylindrigen Kolbenver- dichtern oder mit Schraubenverdichtern. 



   Dabei ist vorzugsweise eine Bypass-Leitung vorgesehen, die die Verdichterturbine überbrückt und mit einem Rückschlagventil versehen ist, das verhindert, dass der Wärmeträger über die Bypass-Leitung zurückströmt. 



   Bei kleineren Kältemaschinen mit einzylindrigem Kolbenverdichter kann die Verdichterturbine parallel zum Verdichter angeordnet, also einerseits an die Saugseite und andererseits an die 

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 Druckseite des Verdichters angeschlossen sein. 



   Einzylindrige Kolbenverdichter erzeugen einen im Druck stark pulsierenden Wärmeträgerstrom auf der Druckseite. Durch die parallel angeordnete Verdichterturbine werden diese Drucklücken gefüllt. Dadurch wird eine wesentliche Steigerung des Wirkungsgrades der gesamten Anlage erreicht. 



   Um ein Zurückströmen des Wärmeträgers durch die parallel angeordnete Verdichterturbine zu verhindern, ist zwischen der Druckseite des Verdichters und der Verdichterturbine ein Rückschlag- ventil vorgesehen. 



   Um der Druckseite des Verdichters zusätzlich Wärmeträger zuzuführen, kann der Wärmeträger auf der Druckseite ähnlich wie das Wasser einer Wasserstrahlpumpe aus einer Düse in ein erwei- tertes Rohr eintreten, an das die Verdichterturbine auf ihrer Druckseite angeschlossen ist. 



   Durch eine Resonanzabstimmung der Leitungen der Kältemaschine kann eine weitere deutli- che Steigerung der Leitzahl erreicht werden. 



   Die Expansionsturbine, die Verdichterturbine und der Elektromotor sind vorzugsweise in das Gehäuse des Verdichters integriert. 



   Ferner ist vorzugsweise eine Schrittmotorregelung zur Expansionsanpassung vorgesehen, die einen wesentlichen Teil der Expansionsrückkopplung bildet. 



   Dazu ist der Schrittmotor als bipolar zweiphasig gewickelter Schrittmotor mit einer Generator- wicklung und einer Bremswicklung ausgebildet. Ferner ist ein Gleichrichter zur Umwandlung der Generatorspannung vorgesehen. Zur Stabilisierung der Generatorspannung bzw. Gleichspannung ist ein Kondensator vorgesehen. Der Plus- oder Minuspol des Gleichrichters ist über eine Regelein- richtung und die Bremswicklung mit dem Minus- bzw. Plus-Pol des Gleichrichters verbunden, wobei die Regeleinrichtung thermisch leitend stromabwärts der Expansionsturbine und/oder strom- aufwärts der Verdichterturbine mit dem Wärmeträger verbunden ist. 



   Die Regeleinrichtung kann durch wenigstens einen NTC (negativer Temperaturkoeffizient)- Widerstand gebildet sein, der mit dem Wärmeträger thermisch leitend stromabwärts der Expansi- onsturbine bzw. stromaufwärts der Verdichterturbine verbunden ist, sowie durch wenigstens einen Festwiderstand. Bei einem NTC-Widerstand nimmt der Widerstand mit steigender Temperatur ab. 



  Dadurch fliesst mehr Strom in die Bremswicklung nach dem Prinzip der Gleichstrombremse. 



   Zudem kann zwischen dem Gleichrichter und der Regeleinrichtung bzw. dem Festwiderstand ein Trimmpotenziometer vorgesehen sein, um in den Regelkreis einzugreifen. 



   Da die Expansion des Wärmeträgers - statt wie bisher analog in einem Drosselventil - erfin- dungsgemäss digital in den Zahnlücken der Zahnradturbine stattfindet, werden Wärmeverluste, wie bei der bisher üblichen analogen Drosselung durch Molekular-Reibung, erfindungsgemäss weitge- hend vermieden und der Gesamtwirkungsgrad der Anlage verbessert. Die Turbinendrehzahl mal der Zähnezahl der ineinander greifenden Zahnräder geteilt durch 60 ergibt die Expansionsfre- quenz. Diese Frequenz kann sich im kHz-Bereich bis über die menschliche Hörschwelle hinaus bewegen. 



   Eine einfache digitale Regeleinrichtung mit dem bipolarzweiphasig gewickelten Schrittmotor mit Generatorwicklung und Bremswicklung ist kann auch durch eine impulsbreiten Modulation mit üblichen einfachen Trigger-Bauteilen, wie Triggerdiode, insbesondere SBS-Element oder integrier- ter Schaltung, sowie mit einem Temperaturfühler möglich, der thermisch leitend mit dem Wärme- träger stromabwärts der Zahnradturbine bzw. stromaufwärts des der Verdichterturbine verbunden ist. Eine besonders einfache Temperaturregelung wird mit dem bipolar zweiphasig gewichteten Schrittmotor durch einen Temperaturschalter erzielt. 



   Nachstehend ist die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung beispielhaft näher erläutert. 



  Darin zeigen: 
Fig. 1 schematisch eine Kältepumpe; und 
Fig. 2 und 3 das als Zahnradturbine ausgebildete Drosselorgan der Kältemaschine nach 
Fig. 1 mit teilweise weggeschnittenem Drosselorgangehäuse bzw. einen Längs- schnitt entlang der Linie   111-111   in Fig. 2; 
Fig. 4 schematisch eine Kältemaschine mit Verdichterturbine; 
Fig. 5 eine zum Teil geschnittene Ansicht eines Elektromotors mit einer Expansionstur- bine und einer Verdichterturbine; 
Fig. 6 einen Längsschnitt durch die Expansionsturbine entlang der Linie V-V in Fig. 4; 

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Fig. 7 eine Seitenansicht auf die Verdichterturbine nach Fig. 5; 
Fig. 8 einen Längsschnitt durch die auf der Druckseite des Verdichters vorgesehene 
Düse ; 
Fig. 9 die Schaltung des Schrittmotors und der Regeleinrichtung. 



   Gemäss Fig. 1 wird der Wärmeträger mit einem Verdichter 1, der als mit Ventilen 2,3 bestück- ter, von einem Elektromotor 5 angetriebener Kolbenkompressor 4 ausgebildet ist, verflüssigt und über die Leitung 6 dem als Wärmetauscher ausgebildeten Verflüssiger 7 zugeführt, in dem der auf eine hohe Temperatur erwärmte flüssige Wärmeträger seine Wärme z. B. über die Rohrschlange 8 an die Umgebung abgibt. Der Verflüssiger 7 ist über eine Leitung 9 an ein Drosselorgan 10 ange- schlossen, über das der abgekühlte flüssige Wärmeträger in den Verdampfer 11expandiert. Die hierzu notwendige Verdampfungswärme wird die Umgebungsluft, die den als Wärmetauscher ausgebildeten Verdampfer 11 gemäss den Pfeilen 12 und 13 durchströmt, entzogen, worauf der gasförmige Wärmeträger dem Verdichter 1 gemäss dem Pfeil 14 im Kreislauf wieder zugeführt wird. 



   Gemäss Fig. 2 und 3 ist das Drosselorgan 10 als Zahnradturbine 15 ausgebildet. Dazu sind zwei walzenförmige Zahnräder 16,17, die im Bereich 18 ineinandergreifen, in einem Turbinenge- häuse 19 drehbar gelagert. An den Einlass der Expansionsturbine 15 ist ein Rohrstutzen 21 ange- schlossen, der mit der an den Verflüssiger 7 angeschlossenen Leitung 9 z. B. über eine Schraub- verbindung 20 verbunden ist. 



   Die Zahnradturbine 15 ist in dem Gehäuse 22 des Drosselorgans 10 angeordnet. Das Gehäu- se 22 wird dazu an einer Seite von dem Rohrstutzen 21 durchsetzt. Das andere Ende des Gehäu- ses 22 ist an den Verdampfer 11angeschlossen. 



   An der Welle 23 des Zahnrades 16 ist ein Ritzel 24 befestigt, das zur Untersetzung mit dem Zahnrad 25 kämmt. Das Zahnrad 25 ist an einem Flansch 26 gelagert, der am Turbinengehäuse 19 und dem Stutzen 21 befestigt ist, sowie an einem plattenförmigen Innenteil 27. 



   Die Abtriebswelle 28 ist mit einer federbelasteten Gleitringdichtung 29 abgedichtet. Das Innen- teil 27 ist unter Zwischenschaltung einer Dichtung 31 an das Gehäuse 22 innen angeflanscht. Das am Rohrstutzen 21 befestigte Turbinengehäuse 19 kann gleichfalls an dem Innenteil 27 befestigt sein. 



   Wie in Fig. 1 durch den Doppelpfeil 32 schematisch dargestellt ist, wird die Drehbewegung der Expansionsturbine 15 über die Abtriebswelle 28 auf den Elektromotor 5 des Verdichters 1 übertra- gen. 



   Der Druckabbau des die Zahnradturbine gemäss dem Pfeil 33 durchströmenden Wärmeträgers erfolgt in den Zahnlücken der sich drehenden Zahnräder 16, 17. Das heisst, der unter Druck stehen- de flüssige Wärmeträger füllt jede der umlaufenden Zahnlücken der im Bereich 18 ineinandergrei- fenden und sich abdichtenden Zahnräder 16,17, wodurch die Zahnräder sich in Richtung des Verdampfers 11 drehen, sodass sich der im Eingriffsbereich 18 zwischen den Zahnlücken der Zahnräder 16, 17 eingeschlossene flüssige Wärmeträger schlagartig entspannt. 



   Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 ist vor dem Kolbenkompressor 5 in der Leitung 39, die den Verdampfer 11mit dem Kolbenkompressor 4 verbindet, eine Verdichterturbine 40 als Vorver- dichter vorgesehen. 



   Die Verdichterturbine 40 kann stattdessen, wie gestrichelt dargestellt, auch parallel zum Kol- benkompressor 4, also mit der Leitung 41 an die Leitung 39 auf der Saugseite und mit der Leitung 42 an die Leitung 6 auf der Druckseite des Kolbenverdichters 4 angeschlossen sein. 



   Bei der als Vorverdichter ausgebildeten Verdichterturbine 40 ist zur Überbrückung der Verdich- terturbine 40 eine Bypass-Leitung 43 mit einem Rückschlagventil 44 vorgesehen, das verhindert, dass der Wärmeträger über die Bypassleitung 43 zurückströmt. Demgegenüber ist bei der parallel angeordneten Verdichterturbine 40 das Rückschlagventil 45 in der Leitung 42 angeordnet. 



   Um der Druckseite des Kolbenkompressors 4 zusätzlich Wärmeträger zuzuführen, ist, wie in Figur 8 dargestellt, in der Leitung 6 ähnlich einer Wasserstrahlpumpe, eine Düse 46 vorgesehen, durch die der Wärmeträger auf der Druckseite des Kolbenkompressors 4 in ein erweitertes Rohr 47 eintritt, an das die Leitung 42 angeschlossen ist. 



   Gemäss Figur 5 wird der Elektromotor 5 zum Antrieb des Verdichters 4 mit der Expansionstur- bine 48 angetrieben, wobei die Motorwelle 49 des Elektromotors 5 die Verdichterturbine 40 an- treibt. 



   Die Verdichterturbine 40 und die Expansionsturbine 48 sind als Zahnradpumpen ausgebildet. 

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   Wie aus Figur 5 und 6 ersichtlich, bestehen die Turbinen 40 und 48 dazu aus einem platten- förmigen Kunststoffgehäuse 51, 52 mit zwei ineinandergreifenden Zahnrädern 53,54 und 55,56, die ebenfalls aus Kunststoff bestehen können. In dem Gehäuse 51 sind Kanäle 58, 59 vorgesehen. 



  Die Kanäle 58,59 in dem Gehäuse 51 verbinden die Leitungen 63,64 mit dem Eingriffsbereich der Zahnräder 55,56 auf der einen bzw. anderen Seite. Die Leitung 63 ist dabei an die Leitung 9 und die Leitung 64 an die Leitung 38 angeschlossen (Fig. 4). 



   Die Leitungen 41 und 42 sind über entsprechende Kanäle in dem Gehäuse 51 mit dem Ein- griffsbereich der Zahnräder 53,54 auf der einen bzw. auf der anderen Seite verbunden (Fig. 4 und 7). 



   Durch die Platten 65 und 66 werden die Kanäle in den Gehäuseplatten 51, 52 an der Aussen- seite verschlossen und durch die plattenförmigen Abschnitte 67,68 der Motorhalterung 69 an der Innenseite. 



   Das Zahnrad 55 der Expansionsturbine 48 ist an der Motorwelle 49 des als Schrittmotor aus- gebildeten Elektromotor 5 befestigt und gelagert. In gleicher Weise ist das Zahnrad 53 der Verdich- terturbine 40 auf der Motorwelle 49 auf der anderen Seite des Elektromotors 5 befestigt und gela- gert. 



   Die Verdichterturbine 40, die Expansionsturbine 48 und der Elektromotor 5 können dabei in das Gehäuse des Kolbenkompressors 4 integriert sein. Die Leitungen 41 und 42 der Verdichtertur- bine 40 können intern in diesem Gehäuse verlaufen, während die Leitungen 63,64 nach aussen geführt und an die Leitung 9 bzw. 38 angeschlossen sind. 



   Gemäss Figur 9 ist der Elektromotor 5 als bipolarer, zweiphasig gewickelter Schrittmotor mit ei- ner Generatorwicklung 70 und einer Bremswicklung 71 ausgebildet, wobei ein Diodengleichrichter 72 zur Umwandlung der Generatorspannung vorgesehen ist. Mit einem Kondensator 73 wird die Gleichspannung stabilisiert. Der Pluspol des Gleichrichters 72 ist über einen Schalter 74 mit einem Trimmerpotentiometer 75 an eine Kombination aus einem Festwiderstand 76 und zwei NTC- Widerständen 77 in Serienschaltung mit der Bremswicklung 71 zum Minuspol des Gleichrichters 72 und des Kondensats 73 geführt.

   Die NTC-Widerstände 77 sind über die Leitung 78 thermisch leitend mit dem Wärmeträger in der Leitung 41 der Verdichterturbine 40 verbunden und bewirken so eine Gleichstrombremsung durch die Bremswicklung 71 des Schrittmotors 5 bei einem zu starken Temperaturanstieg des Wärmeträgers in der Leitung 41. Auch kann der Steuerleitung 78 mit dem Wärmeträger in der Leitung 38 (Fig. 4) verbunden sein. 



   Steigt die Verdampfer-Rücklauftemperatur in der Leitung 41 an, so reduziert sich der Wider- stand der NTC-Widerstände 77, wodurch die Expansionsturbine 48 durch den auf derselben Welle 49 sitzenden Schrittmotor 5 mit der Bremswicklung 71 entsprechend abgebremst wird. Dadurch steigt die Druckdifferenz zwischen den Leitungen 63 und 64 und die Verdampfungstemperatur wird soweit abgesenkt, bis wieder ein Gleichgewicht der Parameter hergestellt ist. 



   Durch das Trimmpontentiometer 75 kann ein willkürlicher Einfluss auf den Regelkreis ausgeübt werden. Mit dem Schalter 74 kann die ganze Regelschaltung unterbrochen werden. Wird dieser Schalter 74 als Bimetall-Thermoschalter wärmeleitend mit der zu kontrollierenden Leitung verbun- den, so wirkt er bereits als Zweipunkt-Regler und die Bauteile 75,76, 77 und 78 können weggelas- sen werden. 



   PATENTANSPRÜCHE: 
1. Kältemaschine mit einem Verdichter zum Verflüssigen eines Wärmeträgers, der über ein 
Drosselorgan in einem Verdampfer expandiert, wobei das Drosselorgan als eine durch den expandierenden Wärmeträger angetriebene Expansionsturbine ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Expansionsturbine durch eine Zahnradturbine (15) gebildet wird.

Claims (1)

1. 2. Kältemaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rückkopplung (32) der Drehbewegung der Zahnradturbine (15) auf den Antrieb des Verdichters (1) vorgese- hen ist.

   3. Kältemaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeich- net, dass zur Rückkopplung (32) der Drehbewegung der Zahnradturbine (15) auf den An- trieb des Verdichters (1) ein Getriebe zwischen der Zahnradturbine (15) und dem Antrieb <Desc/Clms Page number 6> des Verdichters (1 ) vorgesehen ist.

   4. Kältemaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe als Regel- einrichtung zur Anpassung der Durchflussmenge des Wärmeträgers durch die Zahnradtur- bine (15) an den Solldruck und/oder die Solltemperatur des Wärmeträgers ausgebildet ist.

   5. Kältemaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe als stufen- loses Getriebe ausgebildet ist.

   6. Kältemaschine nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Ge- triebe ein mechanisches oder hydraulisches Getriebe ist.

   7. Kältemaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe durch zwei feste unterschiedliche Untersetzungen eine Zweipunkt-Regeleinrichtung bildet.

   8. Kältemaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kupplung zwischen der Zahnradturbine (15) und dem Antrieb des Verdichters (1) vor- gesehen ist.

   9. Kältemaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine magnetische, elek- tromagnetische, hydraulische oder pneumatische Rückkopplung (32) der Drehbewegung der Zahnradturbine (15) auf den Antrieb des Verdichters (1 ) vorgesehen ist.

   10. Kältemaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Antrieb des Verdichters (1 ) ein Elektromotor (5) vorgesehen ist.

   11. Kältemaschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zur elektromagnetischen Rückkopplung (32) der Drehbewegung der Zahnradturbine (15) auf den Elektromotor (5) des Verdichters (1 ) ein Stromgenerator vorgesehen ist.

   12. Kältemaschine nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromo- tor (5) als Asynchronmotor ausgebildet ist.

   13. Kältemaschine nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zum Betrieb des Elektromotors (5) ein Frequenz-Wandler vorgesehen ist.

   14. Kältemaschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (5) von der Zahnradturbine (15,48) angetrieben wird.

   15. Kältemaschine nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verdichterturbine (40) zur Unterstützung des Verdichters (4) beim Verdichten des Wärmeträgers vorgesehen ist, welche von der Motorwelle (49) des Elektromotors (5) angetrieben wird.

   16. Kältemaschine nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdichterturbine (40) in Serie vor dem Verdichter (4) als Vorverdichter angeordnet ist.

   17. Kältemaschine nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdichter (4) ein mehrzylindriger Kolbenverdichter oder ein Schraubenverdichter ist.

   18. Kältemaschine nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdichterturbine (40) parallel zum Verdichter (4) angeordnet ist.

   19. Kältemaschine nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdichter ein einzy- lindriger Kolbenverdichter (4) ist.

   20. Kältemaschine nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeträ- ger auf der Druckseite des Verdichters (4) aus einer Düse (46) in ein erweitertes Rohr (47) strömt, an das die Verdichterturbine{40) auf der Druckseite angeschlossen ist.

   21. Kältemaschine nach Anspruch 1 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdichter- turbine (40) als Zahnradturbine ausgebildet ist.

   22. Kältemaschine nach einem der Ansprüche 14 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnradturbine (48) und/oder die Verdichterturbine (40) und/oder der Elektromotor (5) in das Gehäuse des Verdichters (4) eingebaut ist.

   23. Kältemaschine nach einem der Ansprüche 14 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (5) ein Schrittmotor ist.

   24. Kältemaschine nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Schrittmotor (5) ein bipolarer zweiphasig gewickelter Schrittmotor mit einer Generatorwicklung (70), einer Bremswicklung (71) ist, wobei ein Gleichrichter (72) zur Umwandlung der Generatorspan- nung vorgesehen ist und der Plus- oder Minuspol des Gleichrichters (72) über eine Regel- einrichtung und die Bremswicklung (71) mit dem Minus- bzw. Pluspol des Gleichrichters (72) verbunden ist, wobei die Regeleinrichtung thermisch leitend stromabwärts der Zahn- radturbine (48) und/oder stromaufwärts der Verdichterturbine (40) mit dem Wärmeträger <Desc/Clms Page number 7> verbunden ist.

   25. Kältemaschine nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kondensator (73) zur Stabilisierung der Gleichspannung vorgesehen ist.

   26. Kältemaschine nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelein- richtung wenigstens einen NTC-Widerstand (77) aufweist.

   27. Kältemaschine nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinrichtung wenigstens einen Festwiderstand (76) aufweist.

   28. Kältemaschine nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelein- richtung durch ein Triggerbauteil mit einem Temperaturfühler gebildet wird.

   29. Kältemaschine nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelein- richtung durch einen Temperaturschalter gebildet wird.