Verfahren zur Sicherung der Schmierung von selbsttätig arbeitenden Kleinkälteinaschinen und Kleinkälternaschine zur Ausführung dieses Verfahrens. Bei Kompressions-Kältemaschinen ist es unvermeidlich, dass Schmiermittel von dem einen Kreislauf beschreibenden Kältemittel in kleiner Menge mitgenommen wird. Das hängt mit dem Umstand zusammen, dass das Schmier mittel durch den Verdichter teilweise zer stäubt und in Nebelform mit den verdichteten K1 ltemitteldämpfen nach dem Verflüssiger geschafft wird, von wo es in den Verdampfer gelangt.
Falls das Schmiermittel im Kältemittel unlöslich ist, muss nach Möglichkeit verhin dert werden, dass dasselbe in den Verdampfer gelangt, weil es in diesem beim Niederschla gen an den Wandungen den Wärmeübergang verschlechtert. Lösliche Schmiermittel be dingen dagegen keine wesentliche Verschlech terung des Wärmeüberganges im Verdampfer.. Der Übertritt solcher Schmiermittel in den Verdampfer kann somit ohne Bedenken ge stattet werden.
Bei selbsttätig arbeitenden, vollständig geschlossenen (d. h. stopfbüchsen- losen) Kältemaschinen muss aber das Schmier mittel (im folgenden soll dasselbe der Ein- fachheit halber nur noch Ü1 genannt werden) unbedingt wieder in den Verdichter zurück geführt werden, ansonst die Schmierung nach und nach ganz versagt. Eine, Rückförderung des im Kältemittel gelösten Öls aus dem Verdampfer in das Verdichtergehäuse ist je doch schwierig, und auf alle Fälle nur mög lich, wenn der Verdichter nass arbeitet, d. h. wenn mit den Dämpfen auch noch Flüssig keitsteilchen in den Verdichter gesogen wer den.
Ist aber der Ölprozentsatz in der im Verdampfer enthaltenen Mischung gering, so muss neben Dampf noch eine erhebliche Menge flüssiges Kältemittel vom Verdichter ange sogen werden, selbst um eine kleine Menge Öl nach dem Verdichter zu schaffen. Dadurch wird jedoch bekanntlich die Kälteleistung der Kühlmaschine erheblich verschlechtert.
Wenn eine Kältemaschine überfüllt ist, d. h. wenn so viel Kältemittel im Verdampfer vorhanden ist, dass beim Betrieb ständig eine grössere Menge flüssiges Kältemittel mit Kälte mitteldämpfen nach dem Verdichter gesogen wird, so arbeitet die Maschine bekanntlich ebenfalls schlecht. Bei sachkundiger War tung kann eine Überfüllung wohl vermieden werden. Mit einer solchen Wartung kann aber bei kleinen Haushaltungs-Kältemaschinen nicht gerechnet werden, weshalb hier mei stens eine Überfüllung mit Kältemittel vor kommt.
Die Erfindung betrifft nun ein Verfahren zur Sicherung der Schmierung von selbsttätig arbeitenden Kleinkältemaschinen und eine Kleinkälteniaschine zur Ausführung dieses Verfahrens, die ein wirtschaftliches Arbeiten auch noch in dem Falle ermöglicht, wo die Maschine überfüllt ist.
Gemäss der Erfindung werden Kältemittel und darin lösliches Schmier mittel in solcher gegenseitiger Menge in die Kältemaschine eingeführt, dass sich sofort oder wenigstens nach einer gewissen Betriebs dauer im Verdampfer eine Mischung von flüssigem Kältemittel und Schmiermittel bildet, die mindesten 30 % im flüssigen Kältetnittel gelöstes Schmiermittel enthält:
Bei der zur Ausführung dieses Verfahrens dienenden Kleinkältemaschine, bei der zwischen Ver dampfer und Verdichter ein Saugrohr vorge sehen ist, ist erfindungsgemäss das Saugrohr als Wärmeaustauscher durch den Flüssigkeits- ratun des V erflüssigers geführt, und ist ferner zwischen derDruckminderungsvorrichtung und einem Verdampfungsraum ein mit diesem kommunizierender Verdrängerraum einge schaltet.
.Auf der beiliegenden Zeichnung ist in einem senkrechten Längsschnitt eine beispiels weise Ausführungsform einer selbsttätigen, geschlossenen Kältemaschine bekannter Bau art veranschaulicht, anhand welcher die Vorteile erläutert werden sollen, die mit dein Erfindungsgegenstand erzielt werden.
Auf einer senkrechten Welle 1 ist am obern Ende der Läufer 2 eines Elektromo- tors befestigt, dessen Ständer 3 auf einer Büchse 4 sitzt. Die Welle 1 treibt einen als Kolbenpumpe 6 ausgebildeten Verdichter an, welcher in einem zylindrischen Gehäuse 7 um Zapfen 8 eine pendelnde Bewegung aus führen kann. 9 bezeichnet eine Druckkammer, in welche der Verdichter 6 auspufft. 10 ist ein Steigrohr, welches die Kammer 9 mit einem im obern Teil des Gehäuses 7 vorge sehenen Ölraum 11 verbindet.
Dieser Raum 11 ist durch ein Rohr 12 mit einem ringför migen Raum 13 verbunden, der durch das Verdichtergeliä use 7 und ein dasselbe unige bendes Gehäuse 5 begrenzt wird. Das Ge häuse 5 ist von einem Mantel 14 umgeben, dessen innere Wand mit schraubenförmigen Rippen ausgestattet ist, die zur Wasserfüh rung in dem zwischen den Teilen 5 und 14 vorgesehenen Ringraum dienen. Dadurch wird die Kühlung des im Raum 13 enthal tenen Kältemittels erzielt, so dass dieser Raum 13 den Verflüssiger bildet. 15 ist der Verdampfer der Kältemaschine, der finit Rip pen 16 versehen ist.
Der Verflüssiger 13 endigt in einen Flüssigkeitsraum 20. Dieser nimmt eine als Schwimmerventil ausgebildete Druckminderungsvorrichtung auf, die einen Schwimmer 17 und eine Drosselöffnung 17" aufweist. Durch den Raum 20 ist ein Saug rohr 18 geführt, das von dem Verdanipfungs- raum 23 zu der im Verdichtergehäuse über der 1iolberiptinipe 6 angeordneten Saugkam- mer <B>19</B> führt.
Der im Raum 20 befindliche Teil 21 des Saugrohres 18 ist schlangenför- mig ausgebildet. Dieser Teil 21 wirkt als Wärmeaustauscher. Der Flüssigkeitsraum 20 mündet bei<B>171</B> in eitlen Verdrängerraum \?2, welcher mit dem Verdampfungsraum 23 kom muniziert.
Der den Verdrängerraum 22 be grenzende Mantel besitzt itn untern Teil Löcher 24, deren Altzahl nach unten zu nimmt und durch welche dieser Verdränger- raum 22 auch mit dem Verdampfungsraum 23 verbunden ist.
Anstatt die Anzahl der Löcher 24 von oben nach unten zunehmen zu lassen, kann auch bei nicht zunehmender Anzahl der Löcher deren Durchmesser, oder sowohl dieser als auch die Lochzahl von oben nach unten zunehmen. In allen Fällen nimmt der Querschnitt der Verbindung zwischen Verdrängerraum 22 und V erdampfungsraum nach unten zu.
Beim Betriebe wirr, aus dem Verdampfer 15 Kälteinitteldanipf durch das Rohr 18 nach dein Saugraum 19 des Verdichters gesaugt. Dieser Dampf wird durch den Verdichter 6 verdichtet und durch das Rohr 10 nach dem Raume 11 gefördert, um von da durch das Rohr 12 in den Verflüssigerraum 13 zu ge langen, wo die Dämpfe an dem wasserge kühlten Gehäuse 5 verflüssigt werden. Das flüssige Kältemittel flieht nach dem Flüssig keitsraum 20, von wo es vermittelst der Druckminderungsvorrichtung 17 und 17-1 nach dem Verdrängerraum 22 abgelassen wird.
Bei der plötzlichen Druckverminderung bei 17-1 verdampft ein Teil des Kältemittels sofort, und zwar soviel als bis durch die Verdamp fung dein flüssig bleibenden Kältemittel so viel Wärme entzogen ist, dass dasselbe von der Temperatur, die im Flüssigkeitsraum 20 herrscht, auf die Verdampfertemperatur ab gekühlt ist. Das gasförmige Kältemittel sammelt sich im Verdrängerraum 22 und drückt auf den Spiegel der sich hier in üb licher Weise ansammelnden Flüssigkeit, wo durch diese in den eigentlichen Verdampfungs- raum 23 gedrückt wird, wo sie wieder ver dampft und den Kreislauf von neuem beginnt.
Wenn nun bei Dauerbetrieb infolge Zer- stäubens beständig eine kleine Menge Öl in den Verdampfer 15 gelangt, so steigt in die sem nach und nach der Flüssigkeitsspiegel, bis das Saugrohr 18 dem Spiegel so nahe kommt, dass nicht nur Dampf, sondern auch Flüssigkeitsteilchen angesaugt werden. Da der Ölgehalt der im Verdampfer 15 enthal tenen flüssigen Mischung sehr hoch ist, so ist die Menge des angesaugten Flüssigkeits gemisches, welche nötig ist, um im Verdich- tergehäuse 7 das verlorene 01 zu ersetzen, nur gering, so dass dadurch die Kühlleistung nur unwesentlich verschlechtert wird.
Diese Verschlechterung wird jedoch aufgehoben durch die Wirkung des Teils 21 des Saug rohres 18. In diesem Teile 21 wird das in der angesaugten Kältemittelölflüssigkeit ent haltene flüssige Kältemittel noch verdampft, so dass nur noch reines 01 und Gras vom Verdichter 6 angesaugt wird. Dem vom Verdichter 6 kommenden Kältemittel wird dadurch im Raume 20 je nach der Alenge der durch den Teil 21 angesaugten Flüssig- keit mehr oder weniger Wärme entzogen.
Dieser Vorgang wird dazu benutzt, um bei überfüllter Maschine den Flüssigkeitsspiegel im V erdrängerraum 22, sowie im Verdamp- fungsraum 23 zu regeln und dadurch auch die aus dem Verdampfer nach dem Verdich ter zurückbeförderte Ölmenge.
Der Vorgang ist dabei folgender Wie erwähnt, verdampft ein Teil des aus dem Flüssigkeitsraum 20 kommenden Kälte mittels schon beim Durchgang durch die Drosselöffnung 1711, und zwar um so mehr, je höher die Temperatur des aus dem Verflüs- siger 13 kommenden Kältemittels gegenüber der Verdampfungstemperatur ist. Die in den Verdrängerraum 22 strömende Gasmenge ist somit abhängig von der Temperatur im Raum 20.
Im Verdrängerraum 22 herrscht ein um die Flüssigkeitssäule des Verdampfungsrau- mes 23 höherer Druck; es stellt sich daher auch ein kleines Temperaturgefälle zwischen Verdrängerraum 22 und Verdampfungsraum 23 ein.
Wenn die in der Drosselöffnung 1711 sich bildende Gasmenge klein ist, so genügt die Druckdifferenz und die damit zusammen hängende Temperaturdifferenz zwischen den Räumen 22 und 23, um diese Gasmenge zu verflüssigen; im Verdrängerraum 22 stellt sich dann ein gewisser Flüssigkeitsspiegel ein.
Sobald dann beispielsweise die im Ver- drängerraum 22 vorhandene Gasmenge grösser wird, weil die Druck- und Temperaturdiffe renz zwischen den Räumen 22 und 23 nicht genügt, um die beim Durchgang durch die Drosselöffnung sich bildende Gasmenge zu verflüssigen, so wird im Verdrängerraum 22 der Flüssigkeitsspiegel mehr und mehr her untergedrückt, und es kann dann durch die immer mehr freiwerdenden Löcher 24 das Gas aus dem Verdrängerraum 22 in den Ver- dampfungsraum 23 entweichen. Der Flüssig keitsspiegel im Verdrängerraum 22 ist also abhängig von der Temperatur des Kältemittels im Raum 20.
Die Temperatur ist ihrerseits wieder abhängig von der Menge flüssigen Kältemittels, die durch den als Wärineaus- tauscher wirkenden Teil 21 des Saugrohres 18 angesaugt wird. Jene hängt aber wieder vom Stande der Flüssigkeitsspiegel im Ver- dampfungsraum 23 und Verdrängerraum 22 ab.
Mit andern Worten, wird in einer i#la- schine infolge Überfüllung viel Flüssigkeit durch das Saugrohr 18 angesaugt, so wird im Flüssigkeitsraum 20 das Kältemittel so stark abgekühlt, dass weniger Gas in den Verdrängerraum gelangt und daher der Flüs sigkeitsspiegel in diesem Raum 22 steigt und der im Verdampfungsraum 23 sinkt, so dass wieder weniger oder gar keine Flüssigkeit durch das Saugrohr 18 angesaugt wird.
Auf diese Weise findet eine selbsttätige Regelung des Flüssigkeitsspiegels im Verdampfungs- raum 23 auf eine bestimmte Höhe statt, so dass immer nur so viel Flüssigkeit durch das Rohr 18 angesaugt wird, als erforderlich ist, tun dem Verdichter 6 das von demselben herkommende 01 wieder zuzuführen, wobei aber durch den ganzen Vorgang die Kühl- leistung der Maschine in keiner Weise be einträchtigt wird.
Das neue Verfahren bietet, falls das Kälte mittel teuer ist, den weiteren Vorteil, da?) der teure Stoff zum Teil durch das billigere Schmiermittel ersetzt werden kann.
Die Mischung braucht vor dein ersten In- betriebsetzen der Kältemaschine nicht als solche in die Maschine eingeführt zu werden. Fs kann vielmehr beispielsweise die benötigte Ölmenge für sich in den Raum 11 und die benötigte Kältemittelmenge ebenfalls für sich in den Verdampfer 15 eingefüllt werden, wobei die passend gewählten Flüssigkeits mengen nach einer gewissen Betriebsdauer sich so mischen,
dass im Verdampfer ein 01- gehalt von mindestens 30% sich selbsttätig einstellt.