Kälteanlage mit Kolbenverdichter. Die Erfindung betrifft eine Kompressions- kälteanlage mit Kolbenverdichter, bei welcher der Saughub .des Verdichterkolbens durch den Druck des Kältemitteldampfes und der Druckhub des Verdichterkolbens durch eine selbsttätig eingeschaltete Hilfskraft erfolgt. Es ist bekannt, als Hilfskraft einen Elektro motor anzuordnen, der eine für den Verdich- terkolben vorgesehene Hubvorrichtung be wegt, die vorteilhafterweise einen endlosen Umlaufteil aufweist.
Im Gegensatz hierzu arbeitet gemäss der Erfindung mit dem Verdichterkolben ein Treibkolben in der Weise zusammen, dass er den Saughub des Verdichterkolbens mitmacht und dessen Druckhub bewirkt, wozu der Treibkolben mittels Druckflüssigkeit bewegt wird, die selbsttätig gesteuert wird.
Dies ermöglicht eine in Bezug auf die Her stellungs- und Unterhaltskosten besonders billige Ausführung der Kälteanlage.
In der Zeichnung ist zum Teil im Schnitt und zum Teil schematisch ein Ausführungs= Beispiel des Erfindungsgegenstandes darge stellt.
Im Zylinder 1 befindet sich der zum Ver dichten des Kältemittels dienende Verdichter kolben 2. An seinem obern Ende ist der Zy linder durch Rohrleitungen 3 und 4 an das obere Ende des nicht gezeichneten Verdamp fers und des Verflüssigers angeschlossen. Zu geleitetes flüssiges Kältemittel wird im Ver dampfer unter Wärmeaufnahme verdampft, im Verflüssiger unter Wärmeabgabe verflüs sigt;
Verdampfer und Verflüssiger sind am untern Ende durch eine Rohrleitung mitein ander verbunden, in die ein, schwimmer- oder temperaturgesteuertes Drosselventil eingebaut ist. Im obern Ende des Zylinders 1 sind ein federbelastetes Einlassventil 5 und ein feder- belastetes Auslassventil 6 angeordnet.
An das untere Ende des Verdichterzylinders 1 ist, zu diesem koaxial angebaut, ein Druckzylin der 7 angeflanscht, in welchem sich der Treib kolben 8 befindet, der durch die Stange 9 im Abstand vom Verdichterkolben 2 gehalten ist. Der Treibkolben 8 ist als Hohlzylinder aus- gebildet, welcher bei seiner Abwärtsbewegung sich über einen im Druckzylinder 7 vorge sehenen Fülleinsatz 10 schiebt, welcher zu gleich zur Begrenzung des Abwärtshubes des Druckzylinders 7 und somit des Verdichter kolbens 2 dient.
An das untere Ende des Druckzylinders 7 ist eine von einem nicht gezeichneten Vor ratsbehälter für Betriebsflüssigkeit kom mende Hauptleitung 11 angeschlossen, in die eine Zahnräderpumpe 12 oder irgendeine an dere Art Förderpumpe eingeschaltet ist, die mittels eines zweckmässig elektrischen Motors antreibbar ist. Die Hauptleitung 11 ist durch eine Zweigleitung 13, in die ein Rückschla.g- ventil 14 eingebaut ist, mit einem Hilfszylin der 15 verbunden, in welchem sich ein Kol ben 16 befindet.
An diesem Kolben 16 ist eine Druckfeder 17 wirksam, deren Span nung mittels Schraube 18 regulierbar ist, die einen der Feder 17 als Anschlag dienenden Teller 19 trägt. An den Druckzylinder 7 ist mittels Ableitung 20 ein Nebenzylinder 21 angeschlossen, in dem sich ein aus einem Doppelkolben 22, 23, bestehender Kolben be findet, an welchem eine Druckfeder 24 wirk sam ist; die Spannung dieser Feder 24 ist mittels einer Schraube 25 einstellbar, die einen der Feder 24 als Anschlag dienenden Teller 26 hält. Zwischen .der Zweigleitung 13 und dem Nebenzylinder 21 ist eine Verbin dungsleitung 27 vorgesehen.
Von der Haupt leitung 11 führt eine Zweigleitung 28 un mittelbar zum Nebenzylinder 21, der durch zwei in verschiedener Höhe an ihn ange schlossene Rückleitungen 29 und 30 unmit telbar mit dem Vorratsbehälter der Druck flüssigkeit verbunden ist. Der Druckzylin der 7 hat ebenfalls durch eine Riickleitung 31 unmittelbare Verbindung mit dem genannten Vorratsbehälter.
Angenommen, der im Druckzylinder 7 vorgesehene Treibkolben 8 werde momentan durch die mittels der Pumpe 12 über die Hauptleitung 11 dem Druckzylinder 7 zu geführte Druckflüssigkeit, z. B. 01, aufwärts bewegt; diese Bewegung wird durch die Stange 9 auf den Verdichterkolben 2 über- tragen. der das im. Z'erdicht.erzylinder 1 be findliche Gas über das Ventil 6 und die Rohrleitung 4 in den Verflüssiger drückt.
Beim gezeichneten Betriebszustand kann aus der von der Hauptleitung 11 ausgehenden Zweigleitung 28 keine Druckflüssigkeit in den Nebenzylinder 21 übertreten, weil die be treffende Offnung 32 am Nebenzylinder 21 durch den obern Kolben 23 des Doppelkolbens 22, 23 geschlossen ist.
Dagegen strömt über die ebenfalls von der Hauptleitung 11 aus gehende Zweigleitung 13 (über deren Rück- schla.gventil 14) Dilicldlüssigkeit dem Hilfs zylinder 15 zii, so da.ss in diesem, unter Über windung der durch die Druckfeder 17 ge bildeten Gegenkraft, der Kolben 16 auf wärts bewegt wird.
Wenn in der Folge der aufwärts gehende Treibkolben 8 am Druck hubende im Diiielzzylinder 7 dessen Öffnung 33 zur Ableitung 20 öffnet, strömt Druck flüssigkeit in den Nebenzylinder 21, wodurch in diesem, unter Überwindung der durch die Druckfeder 24 gebildeten Gegenkraft, der Doppelkolben 22, 23 aufwärts bewegt wird. Später werden durch den aufwärts gehenden Doppelkolben 22, \? 3 im Nebenzylinder 21 dessen Öffnungen 32 und 34 gleichzeitig ge öffnet.
Dadurch wird einerseits die Ablei tung 20 über den Innenraum des Neben zylinders 21 dureli dessen Öffnung 34 über die Verbindungsleitung 27 an die Zweig leitung<B>13</B> angeschlossen, also der Hilfszylin der 15 an den Nebenzylinder 21 angeschaltet; das in der Zweigleitung 13 vorgesehene Rück schla,gventil 14 verhindert den Rückfluss der Druckflüssighcit über die Zweigleitung 13 zur Hauptleitung 11. Die im Hilfszylinder 15 am Kolben 16 wirksame Druckfeder 17 ist stärker, z. B. dreimal so stark, wie die am Doppelkolben 22, 23 im Nebenzylinder 21 wirksame Druckfeder 24, so dass nun Druck flüssigkeit aus dem Hilfszylinder 15, unter Entspannen der Druckfeder 17 und Abwärts bewegen des Kolbens 16, über die Verbin dungsleitung 27 in den Nebenzylinder 21.
strömt, was zur weiteren Aufwärtsbewegung dessen Doppelkolbens<B>9--2,</B> 23 hilft, der in folgedessen im Nebenzylinder 21 die Öffnung 35 für die Rückleitung 29 und die Öff nung 32 für die Zweigleitung 28 schliesslich vollständig öffnet, so dass die Druckflüssig keit über 28, 29 abfliesst und den Kolben 8 nicht mehr weiter nach oben bewegt. Es ist somit durch Umsteuerung des Laufes der Druckflüssigkeit auf Rückfluss zum Vorrats behälter in vorausbestimmter oberer Endlage des Verdichterkolbens 2 die Umschaltung seiner Bewegungsrichtung vollzogen worden.
In der Folge wird der Verdichterkolben 2 unter der Druckwirkung des über die Rohr leitung 3 in den Verdiehterzylinder 1 ein strömenden gältemitteldampfes abwärts be wegt.
Der Treibkolben 8 macht diese Bewegung mit, wobei er die am Druckzylinder 7 vor handene Öffnung 33 abschliesst, wodurch über die Ableitung 20 dem Nebenzylinder 21 keine Druckflüssigkeit mehr zuströmt. Der Neben zylinder ist also durch 8 während einer ge wissen Hubstrecke vom Druckzylinder abge schaltet. Der im Nebenzylinder 21 zuvor durch die Druckflüssigkeit aufwärts bewegte Doppelkolben 22, 23 verharrt zunächst in seiner entsprechenden obern Lage, solange die unter dem untern Kolben 22 im Nebenzylin der 21 befindliche Druckflüssigkeit nicht entweichen kann.
Erst wenn der Treibkolben 8 sich seiner untern Endlage nähert, gibt er die Öffnung 33 des Druckzylinders 7 wieder frei, indem eine am Treibkolben 8 vorhandene Umfangsnut 36 in den Bereich genannter'Öff- nung 33 kommt. Infolgedessen strömt dann die Druckflüssigkeit unter dem untern Kol ben 22 des Doppelkolbens 22, 23, unter Ent spannen seiner Druckfeder 24 und entsprechen dem Abwärtsbewegen dieses Doppelkolbens, aus dem Nebenzylinder 21 durch die Ablei tung 20 dem Druckzylinder 7 zu.
Der hier bei mittels der Umfangsnut 36 des Treib- zylinders 8 zwischen diesem und der Innen seite des Druckzylinders 7 gebildete Ring raum erstreckt sich auch über eine der Rück leitung 31 zugeordnete 'Öffnung 37 am Druck zylinder 7, so dass die diesem Ringraum über die Ableitung 20 aus dem Nebenzylinder 21 zuströmende Druckflüssigkeit ihren Weg über genannten Ringraum und die Öffnung 37 in die Rückleitung 31 nimmt, um dem Vorrats behälter zuzufliessen. In der Felge werden im Nebenzylinder 21 die 'Öffnungen 35 und 32 für die Rückleitung 29 und die Zweig leitung 28 durch den obern Kolben 23 des abwärts gehenden Doppelkolbens 22, 23 wie der geschlossen,
ebenso durch den untern Kol ben 22 die Öffnung 34 der Verbindungs- leitung 27, worauf durch die Pumpe 12 neuer dings Druckflüssigkeit in den Druckzylinder 7 und in den Hilfszylinder 15 gepresst wird., so dass im ersten (7) der Treibkolben 8 samt Verdichterkolben 2 und im zweiten (15) der Kolben 16 wieder aufwärts bewegt wird. Es wiederholt sich das beschriebene Spiel nach Erfordernis zwecks Aufrechterhaltung einer vorausbestimmten Temperatur.
Während des beschriebenen Arbeitsspiels geht der Druck des Kältemitteldampfes natürlicherweise zurück, und die Temperatur sinkt, so dass schlussendlich ein eingeschalteter Regler einen Stromunterbruch zum Motor be wirkt und Betriebsstillstand eintritt. Das Ar beitsspiel wird von neuem dann eingeleitet, wenn in einem mit der beschriebenen Kom- pressionskälteanlage ausgerüsteten Kühl schrank, z.
B. durch Öffnen desselben, die Temperatur beispielsweise auf 4'C angestie gen ist, worauf der erwähnte Temperatur regler den elektrischen Motor wieder ein schaltet, so dass das Arbeitsspiel von neuem beginnt.
Die erklärte, in ihrer Bauart besonders einfache Ausführungsform der Kälteanlage ermöglicht es, mit besonders niedriger Hub zahl und dementsprechend grossem Zylinder inhalt zu arbeiten, so dass bei grosser Bemes sung der Verdampferfläche während eines Saughubes des Verdichterkolbens der Ver- dampferdruck z. B. nicht mehr als 0,5 at ab,. sinken kann.
In die vom Nebenzylinder 21 ausgehende Rückleitung 29 kann eine Drosselvorrichtung eingebaut sein, um den Rüekfluss der Druck flüssigkeit zum Vorratsbehälter und dem entsprechend die Senk- bezw. Saugbewegung des Verdichterkolbens 2 regeln zu können.
Refrigeration system with piston compressor. The invention relates to a compression refrigeration system with a piston compressor, in which the suction stroke of the compressor piston is effected by the pressure of the refrigerant vapor and the pressure stroke of the compressor piston by an automatically activated auxiliary force. It is known to arrange an electric motor as an auxiliary force, which moves a lifting device provided for the compressor piston, which advantageously has an endless rotating part.
In contrast, according to the invention, a drive piston works with the compressor piston in such a way that it takes part in the suction stroke of the compressor piston and causes its pressure stroke, for which the drive piston is moved by means of pressure fluid which is automatically controlled.
This enables a particularly cheap design of the refrigeration system in terms of the production and maintenance costs.
In the drawing is partly in section and partly schematically an embodiment = example of the subject invention provides Darge.
In the cylinder 1 is the Ver compressing the refrigerant serving compressor piston 2. At its upper end of the Zy cylinder is connected by pipes 3 and 4 to the upper end of the evaporator, not shown, fer and the condenser. The liquid refrigerant to be passed is evaporated in the Ver evaporator with absorption of heat, liquefied in the condenser with heat emission;
Evaporator and condenser are connected at the lower end by a pipe mitein other, in which a float or temperature-controlled throttle valve is installed. In the upper end of the cylinder 1, a spring-loaded inlet valve 5 and a spring-loaded outlet valve 6 are arranged.
At the lower end of the compressor cylinder 1 is attached coaxially to this, a Druckzylin 7 flanged, in which the driving piston 8 is located, which is held by the rod 9 at a distance from the compressor piston 2. The drive piston 8 is designed as a hollow cylinder which, when it moves downward, slides over a filling insert 10 provided in the pressure cylinder 7, which also serves to limit the downward stroke of the pressure cylinder 7 and thus the compressor piston 2.
At the lower end of the pressure cylinder 7 one of a not shown before storage tank for operating fluid kom coming main line 11 is connected, in which a gear pump 12 or any other type of feed pump is switched on, which can be driven by an appropriate electric motor. The main line 11 is connected by a branch line 13 into which a Rückschla.g- valve 14 is installed with an auxiliary cylinder 15 in which a piston 16 is located.
A compression spring 17 is effective on this piston 16, the tension of which can be regulated by means of a screw 18 which carries a plate 19 serving as a stop for the spring 17. A secondary cylinder 21 is connected to the pressure cylinder 7 by means of a line 20, in which there is a piston consisting of a double piston 22, 23, on which a compression spring 24 is effective; the tension of this spring 24 is adjustable by means of a screw 25 which holds a plate 26 serving as a stop for the spring 24. Between .the branch line 13 and the auxiliary cylinder 21, a connecting line 27 is provided.
From the main line 11, a branch line 28 leads un indirectly to the secondary cylinder 21, which is connected directly to the reservoir of the pressure fluid by two return lines 29 and 30 connected to it at different heights. The Druckzylin of 7 also has a direct connection through a return line 31 to said reservoir.
Assuming that the drive piston 8 provided in the pressure cylinder 7 is currently being fed to the pressure cylinder 7 by means of the pump 12 via the main line 11 to the pressure cylinder 7, z. B. 01, moved upwards; this movement is transmitted to the compressor piston 2 by the rod 9. that im. Z'erdicht.erylinder 1 presses sensitive gas through the valve 6 and the pipe 4 into the condenser.
In the operating state shown, no hydraulic fluid can pass from the branch line 28 outgoing from the main line 11 into the secondary cylinder 21 because the relevant opening 32 on the secondary cylinder 21 is closed by the upper piston 23 of the double piston 22, 23.
On the other hand, via the branch line 13, which also starts from the main line 11 (via its non-return valve 14), Dilicldlüssigkeit flows to the auxiliary cylinder 15 zii, so that in this, overcoming the counterforce formed by the compression spring 17, the Piston 16 is moved upward.
If, as a result, the upwardly moving drive piston 8 opens its opening 33 to the discharge line 20 at the pressure end of the diiielz cylinder 7, pressure fluid flows into the secondary cylinder 21, whereby the double piston 22, 23 in this, overcoming the counterforce formed by the compression spring 24 is moved upwards. Later on, the double piston 22, \? 3 in the secondary cylinder 21 whose openings 32 and 34 opens simultaneously ge.
As a result, on the one hand the Ablei device 20 via the interior of the secondary cylinder 21 dureli whose opening 34 is connected via the connecting line 27 to the branch line <B> 13 </B>, so the auxiliary cylinder 15 is connected to the secondary cylinder 21; the provided in the branch line 13 Rückschlag, gventil 14 prevents the backflow of the pressure fluid via the branch line 13 to the main line 11. The compression spring 17 effective in the auxiliary cylinder 15 on the piston 16 is stronger, e.g. B. three times as strong as the compression spring 24 acting on the double piston 22, 23 in the auxiliary cylinder 21, so that now pressure fluid from the auxiliary cylinder 15, while relaxing the compression spring 17 and moving the piston 16 down, via the connec tion line 27 in the auxiliary cylinder 21st
flows, which helps its double piston <B> 9--2, </B> 23 to move further upwards, which consequently opens the opening 35 for the return line 29 and the opening 32 for the branch line 28 in the secondary cylinder 21, so that the pressure fluid flows away via 28, 29 and the piston 8 no longer moves upwards. It is thus by reversing the flow of the hydraulic fluid to return to the storage container in the predetermined upper end position of the compressor piston 2, the changeover of its direction of movement has been completed.
As a result, the compressor piston 2 is moved under the pressure effect of the pipe line 3 in the Verdiehterylinder 1, a flowing liquid vapor downwards be.
The driving piston 8 takes part in this movement, closing the opening 33 on the pressure cylinder 7, so that no pressure fluid flows to the auxiliary cylinder 21 via the discharge line 20. The secondary cylinder is therefore switched off by 8 during a ge know stroke distance from the printing cylinder. The double piston 22, 23 previously moved upwards by the hydraulic fluid in the secondary cylinder 21 remains in its corresponding upper position as long as the hydraulic fluid located under the lower piston 22 in the secondary cylinder 21 cannot escape.
Only when the drive piston 8 approaches its lower end position does it release the opening 33 of the pressure cylinder 7 again, in that a circumferential groove 36 present on the drive piston 8 comes into the area of the said opening 33. As a result, the pressure fluid then flows under the lower Kol ben 22 of the double piston 22, 23, under Ent tension its compression spring 24 and correspond to the downward movement of this double piston, from the secondary cylinder 21 through the Ablei device 20 to the pressure cylinder 7 to.
The annular space formed here by means of the circumferential groove 36 of the drive cylinder 8 between the latter and the inner side of the pressure cylinder 7 also extends over an opening 37 on the pressure cylinder 7 associated with the return line 31, so that this annular space is via the discharge line 20 from the secondary cylinder 21 inflowing hydraulic fluid makes its way via said annular space and the opening 37 in the return line 31 to flow to the storage container. In the rim, the 'openings 35 and 32 for the return line 29 and the branch line 28 are closed by the upper piston 23 of the descending double piston 22, 23 like the one in the secondary cylinder 21,
also through the lower piston 22 the opening 34 of the connecting line 27, whereupon the pump 12 presses new pressure fluid into the pressure cylinder 7 and into the auxiliary cylinder 15, so that in the first (7) the drive piston 8 together with the compressor piston 2 and in the second (15) the piston 16 is moved upwards again. It repeats the game described as necessary to maintain a predetermined temperature.
During the work cycle described, the pressure of the refrigerant vapor naturally falls and the temperature drops, so that a switched-on controller ultimately causes a power cut to the motor and the system comes to a standstill. The work game is then initiated again when in a refrigerator equipped with the compression refrigeration system described, z.
B. by opening the same, the temperature has risen to 4'C, for example, whereupon the mentioned temperature controller switches the electric motor on again, so that the work cycle begins again.
The explained, in its construction, particularly simple embodiment of the refrigeration system makes it possible to work with a particularly low stroke number and correspondingly large cylinder content, so that with a large dimensioning of the evaporator surface during a suction stroke of the compressor piston, the evaporator pressure z. B. not more than 0.5 at. can sink.
In the outgoing from the secondary cylinder 21 return line 29, a throttle device can be built in to the return flow of the pressure fluid to the reservoir and the corresponding Senk- respectively. To be able to regulate the suction movement of the compressor piston 2.