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Kühlanlage Die Erfindung bezieht sich auf eine Kühlanlage mit einem Kompressor, einem Kondensator, einem Entspannungselement und einem Verdampfer und besteht darin, dass im Kältemittelkreislauf ein Absorptionsmittel enthaltender Behälter zum Absorbieren von gasförmigem Kältemittel vorgesehen ist. Der Vorteil einer solchen Anlage kann in verschiedener Hinsicht ausgewertet werden.
a) Zum Beispiel braucht nicht der Kompressor auf die durch die Anlage zu erzielende Spitzenleistung bemessen zu sein, sondern nur der Absorptionsbehälter; es ist einfacher und billiger, letzteren mit stark absorbierendem Mittel und mit ausreichend viel Absorptionsmittel zu versehen, als den Kompressor den Stosszeiten entsprechend leistungsfähig auszubilden. Der Absorptionsbehälter erhält in dem Niederdruckteil des Kältemittelkreislaufs einen ständig ausreichend tiefen Druck aufrecht.
Der Kompressor kann auf verhältnismässig niedrige Leistung bemessen sein, weil er im allgemeinen nur den Zweck hat, das Kältemittel zu Zeiten, in denen geringer oder kein Kältebedarf herrscht, aus dem Absorptionsbehälter abzusaugen und in den Kondensator zu führen, damit es dort verflüssigt wird und für den eigentlichen, durch den Absorptionsbehälter durchzuführenden Kühlbetrieb wieder bereitsteht.
Selbstverständlich können in Stosszeiten auch Absorptionsbehälter und Kompressor zugleich arbeiten, so dass das Kältemittel in den Absorptionsbehälter geführt und gleichzeitig ein Teil davon, nämlich so viel wie der Kompressor zu fördern vermag, wieder aus ihm gesaugt und dem Kondensator zugeleitet wird. Der Betrieb mit hoher Kälteleistung kann dann länger aufrechterhalten werden als bei reinem Wechselbetrieb zwischen Absorptionsbehälter und Kompressor, also bei Stillsetzen des Kompressors während Einschaltung des Absorptionsbehälters und bei Sper- ren der Saugleitung des Absorptionsbehälters während des Betriebes des Kompressors.
Die vorliegende Erfindung liefert bei der Direktkühlung einen Ersatz für die bisher nur bei Indirektkühlung mögliche Kältespeicherung. Bei Anlagen mit indirekter Kühlung, also bei Anlagen mit einem mit Verdampfer und Kühlgut in wärmeleitender Verbindung stehenden Wärmeträger, zum Beispiel Sole oder Süsswasser, ist es bekannt, den Wärmeträger in einem verhältnismässig grossen Behälter auf tiefere Temperatur, als für Normalbetrieb erforderlich, herabzuküh- len oder ihn so weit herabzukühlen, dass er im Bereich des Verdampfers erstarrt. Auf diese Weise entsteht bei indirekt kühlenden Anlagen eine Kältespeicherung, so dass der Kompressor nicht auf Spitzenleistung bemessen zu sein braucht.
Bei den bekanntlich wirtschaftlicher arbeitenden Anlagen mit Direktkühlung sind derartige Ausführungsformen aber nicht durchführbar, weil dort kein Wärmeträger zwischen Verdampfer und Kühlgut benutzt ist; dort ist bisher nur möglich, den Kompressor auf Höchstleistung zu bemessen, ein Weg, der im allgemeinen mit hohen Kosten verbunden ist.
b) Weiter kann die erfindungsgemässe Anlage aber auch mit Vorteil in allen Fällen verwendet werden, in denen der Kompressor zweckmässig oder notwendig nicht zur Zeit des Kühlbedarfs selbst, sondern zu anderer Zeit betrieben wird. Zweckmässig wird dies zum Beispiel gemacht, wenn während des Kühlbedarfs nur teure, zu anderer Zeit aber besonders billige Antriebsenergie für den Kompressor zur Verfügung steht; notwendig, so zu verfahren, ist es, wenn etwa während des Kühlbedarfs überhaupt keine Antriebsenergie vorhanden ist, diese vielmehr nur während anderer Zeiten erhältlich ist.
In Fällen, wo zu anderer Tageszeit als zur Zeit des Kühlbedarfs sehr billige Energie zur Verfügung steht, kann
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es sogar vorteilhaft sein, den Kompressor besonders stark, gegebenenfalls stärker, als für Dauerbetrieb ohne Absorptionsbehälter notwendig wäre, zu bemessen und das Kältemittel jeweils nur mit der billigen Energie aus dem Absorptionsbehälter in den Kondensator zu leiten. Die Betriebskosten können dann unter Umständen so niedrig sein, dass es sich lohnt, die höheren Herstellungskosten für den stärkeren Kompressor in Kauf zu nehmen.
Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel, und zwar ein Schaltschema einer erfindungsgemäss ausgebildeten Kühlanlage.
Von einem Kolbenkompressor 1 aus, der zweckmässig ein sogenannter ölfreier Kompressor, zum Beispiel ein Kompressor mit Labyrinthkolben ist, und der für relativ niedrige Kühlleistung bemessen ist, ist eine Druckleitung 2 zu einem Kondensator 3 geführt. Hinter ihm folgt ein Sammelbehälter 4 für das flüssige Kältemittel, zum Beispiel Ammoniak, von dem eine Leitung 5 zu einem Entspannungsventil 6 geführt ist. Auf dessen anderer Seite schliesst eine Leitung 7 an, die sich in einem Verdampfer 8 fortsetzt. Auf seiner Ausströmseite folgen eine Leitung 9 und eine ein Abperrorgan 10 enthaltende Leitung 11, die nahe dem Boden eines Absorptionsbehälters 12 mündet, der Wasser 13 enthält.
Der Behälter 12 ist mit einer Rohrschlange 14 ausgerüstet, die sich zum Kühlen oder Heizen über Absperrorgane 25, 26 enthaltende Leitungen 27, 28, 29, 30 wahlweise mit Kühl- oder Heizmittel speisen lässt, oder die sich über die Leitungen 28, 29 und über weitere, Absperrorgane 31, 32 und eine Pumpe 36 enthaltende Leitungen 33, 34, 35 in einen Kreislauf schalten lässt, über den sich die im Kondensator 3 entstehende Kondensationswärme mittels eines Wärmeträgers 46, zum Beispiel Wasser, zum Beheizen des Absorptionsbehälters 12 ausnutzen lässt. An die Leitung 33 ist ferner eine mit einem Absperrorgan 37 versehene Zuführungsleitung 38, an die Leitung 34 eine mit einem Absperrorgan 39 ausgerüstete Ablaufleitung 40 für Kondensatorkühl- mittel angeschlossen.
Aus dem obern Teil des Behälters 12 ist eine ein Absperrorgan 15 enthaltende Leitung 16 weggeführt, die sich in eine Leitung 17 fortsetzt. Letztere führt zu einem Flüssigkeitsabscheider 18 zur Abscheidung von Wasser aus dem aus dem Absorptionsbehälter 12 angesaugten Ammoniakgas. Zwischen dem Abscheider 18 und dem Kompressor 1 ist der Kreislauf mittels einer Leitung 19 geschlossen.
Von der Verbindungsstelle 20 der Leitungen 9, 11 ist eine mit einem Absperrorgan 21 ausgestattete Umgehungsleitung 22 zu der Verbindungsstelle 23 der Leitungen 16, 17 geführt.
Die Wirkungsweise der Anlage ist folgende: Zu einer Zeit, wo kein Kältebedarf im Verdampfer 8 herrscht, sind die Organe 10, 21 geschlossen, das Organ 15 geöffnet und der Kompressor 1 in Betrieb. Weiter sind die Organe 25, 26, 37, 39 geöffnet, die Organe 31, 32 dagegen geschlossen und die Pumpe 36 ist in Betrieb, so dass die Rohrschlange 14 des Absorptionsbehälters 12 über die Leitungen 27 bis 29 von Heizmittel, zum Beispiel Wasserdampf, durchströmt und der Kondensator 3 über die Leitungen 38, 34, 40 von Kühlmittel 46 durchspült ist. Der Kompressor 1 saugt dann das im Absorptionsbehälter 12 absorbierte Ammoniakgas ab.
Flüssiges Ammoniak wird über den Abscheider 18 entfernt und vorzugsweise in den Behälter 12 zurückgeleitet, wozu eine Leitung 42 eingebaut sein kann. Das gasförmige Ammoniak wird nunmehr in den Kondensator 3 geführt, verflüssigt und im Sammel- behälter 4 für die nächste Kühlperiode bereitgestellt.
Bei Beginn der Kühlperiode werden der Kompressor 1 und die Pumpe 36 stillgesetzt, die Organe 15, 37, 39 geschlossen und das Organ 10 geöffnet und über die Leitungen 27 bis 29 Kühlmittel, zum Beispiel Wasser, durch die Rohrschlange 14 geschickt. Nunmehr wird das gasförmige Ammoniak über die Teile 6 bis 11 in den Absorptionsbehälter 12 angesaugt, und zwar in erheblich stärkerem Umfang, als es durch den Kompressor 1 unmittelbar über die Leitungen 9, 22, 17, 19 möglich wäre. Der Absorptionsbehälter 12 erzeugt in dem Verdampfer 8 also eine hohe Kühlleistung. Die durch die Absorption im Wasser 13 entstehende Lösungswärme des Ammoniaks wird durch das durch die Rohrschlange 14 geleitete Kühlwasser abgeführt.
Soll mit verhältnismässig geringer Dauerkühlung gefahren werden, so können die Organe 10, 15 abgeschaltet, das Organ 21 geöffnet und der Kompressor 1 in Dauerbetrieb gesetzt werden. Schliesslich kann nach Ansammlung von flüssigem Kältemittel im Behälter 4 auch der Kompressor 1 gleichzeitig mit dem Behälter 12 eingeschaltet werden. In diesem Fall sind die Organe 10, 15, 31. 32 zu öffnen, die Organe 21, 25, 26, 37, 39 zu schliessen und die Pumpe 36 einzuschalten. Es wird dann dem Absorptionsbehälter 12, der hohe Kühlleistung in dem Verdampfer 8 erzeugt, jeweils sofort wieder ein Teil des absorbierten Ammoniaks durch den Kompressor 1 entzogen, nämlich so viel, als dieser zu fördern vermag. Dieser Kältemittelanteil wird über die Teile 2, 3 in den Behälter 4 befördert, steht also für erneute Kühlung zur Verfügung.
Die Zeit hoher Kühlleistung lässt sich damit verlängern. Die im Kondensator 3 entstehende Kondensationswärme wird mittels des aus dem Kondensator 3 kommenden erwärmten Kühlwassers über die Leitungen 34, 35, 28 zum Beheizen des Absorptionsbehälters 12 verwendet.
Bei Höchstleistungen kann nach Ansammlung von flüssigem Ammoniak im Behälter 4 ausser den Organen 10, 15 auch das Organ 21 geöffnet und zugleich der Kompressor 1 in Betrieb gesetzt werden. Der Kompressor 1 saugt dann teilweise direkt
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über die Umgehungsleitung 22 Kältemittel aus dem Verdampfer 8 ab. Schliesslich lassen sich die Teile 12. 1 bei ausgesprochener Spitzenleistung vollkommen parallel zueinander schalten, indem das Organ 15 geschlossen und die Organe 10, 21 geöffnet werden.
Bei einem andern Ausführungsbeispiel enthält der Absorptionsbehälter 12 festes Absorptionsmittel, zum Beispiel Chlorcaleium (CaCl2), und der Ab- scheider 18 ist ein Staubabscheider für die mit dem abgesaugten Ammoniakgas aus dem Chlorcalcium herausgezogenen Staubteile.