DD240061A5 - Zwillingsspeicher im waermeuebergangskreislauf - Google Patents

Abstract

Das Ziel der Erfindung besteht darin, eine Schaltungsanordnung zur Verfuegung zu stellen, mit der Investitionskosten und laufende Kosten gespart werden koennen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Schaltungsanordnung so auszubilden, dass weder ein Kompressor noch eine Pumpe erforderlich sind. Eine Kaelteerzeugungs- oder Klimatisierungsanlagenschaltung weist eine Saugstrahlpumpe auf, durch welche ein Kaeltemittel von einem erwaermten Versorgungsspeicher zu einem nicht erwaermten Sammelspeicher gedrueckt wird. Die Saugstrahlpumpe saugt das Kaeltemittel von einer Abzweigleitung, die aus einem Expansionsventil und einem Verdampfungswaermeaustauscher, der die Kuehlung gewaehrleistet, besteht. Die Abzweigleitung kann einen Waermeaustauscher enthalten, der zwei entgegengesetzt gerichtete Stroemungswege in einer Waermeaustauschbeziehung bereitstellt, wobei der erste Stroemungsweg in Reihe zwischen dem Kuehler und dem Expansionsventil und der zweite Stroemungsweg in Reihe zwischen dem Verdampfungswaermeaustauscher und dem Ansaugeinlass der Saugstrahlpumpe angeschlossen ist. Ventile vertauschen die Funktionen der beiden Speicher, wenn der Kuehlmittelversorgungsspeicher leer ist, so dass die Arbeit der Schaltung nicht unterbrochen wird. Fig. 1

Description

Hierzu 5 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Wärmeübergangs-Schaltungsanordnung und betrifft insbesondere eine solche Schaltungsanordnung, in welcher ein kühlendes Arbeitsmedium in einem geschlossenen Kreislauf strömt, um zwischen zwei Stellen in der Schaltung Wärme zu übertragen.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Eine herkömmliche Wärmeübergangs-Schaltungsanordnung beruht in der Regel auf einem Kompressor, um das Arbeitsmedium in die Schaltung zu pumpen. Das Arbeitsmedium wechselt zwischen seiner Dampfphase und seiner Flüssigkeitsphase, in Übereinstimmung mit der vorherrschenden Temperatur und dem Druck in verschiedenen Teilen der Schaltung, und ob latente Wärme freigesetzt oder absorbiert wird.

Der motorgetriebene Kompressor bildet einen wichtigen Teil der Hauptkosten. Wenn die Schaltungsanordnung beispielsweise benutzt wird, um eine Klimatisierungseinheit für ein Auto bereitzustellen, kann der Kompressor ein Drittel der gesamten Kosten der Einheit betragen.

Der motorgetriebene Kompressor übt auch einen wichtigen Einfluß auf die Arbeitsleistung der Schaltungsanordnung aus, da er einen kontinuierlichen Li istungsabfluß darstellt. In dem Fall eines Kraftfahrzeugs kann der Leistungsverbrauch zum Betrieb einer Klimatisierungseinheit eine merkliche Zunahme der Ölverbrauchsmenge des Autos bedeuten.

W. Martynowski hat eine Form einer Wärmeübergangs-Schaltungsanordnung vorgeschlagen, bei welcher die laufenden Kosten

reduziert werden durch Verwendung der Abwärme als Energiequelle, um die Arbeitsweise der Schaltungsanordnung zu unterstützen (s. Kholodilnaya Technika (russisch) Vol. 30, Nr. 1, Januar bis März 1953 Edition, Seite 60). Das Arbeitsmedium ist FREON (ein kommerziell verfügbares Kühlmittel), das durch anderswo gebildete Abwärme zum Sieden gebracht wird. Der erzeugte Dampf wird unter Druck über eine Primärleitung getrieben, die eine Saugstrahlpumpe und einen durch Kühlwasser gekühlten Kondensator enthält. Der FREON-Dampf wird in seine flüssige Phase in dem Kondensator kondensiert, und ein Teil davon wird durch eine Pumpe zu dem Dampferzeuger zurückgeführt, während der Rest in einen Abzweigkreis geleitet wird, der sich bis zu einem Ansaugeinlaß der Saugstrahlpumpe erstreckt. Der Abzweigkreis enthält ein Expansionsventil und einen Verdampfungsapparat, so daß das flüssige Arbeitsmedium, das ohne Wärmeaustausch durch das Ventil expandiert, der Nachbarschaft des Verdampfungsapparates Wärme entzieht, bevor die primäre Schaltung wieder in die Saugstrahlpumpe kommt. Der Martynoski-Vorschlag ist theoretisch interessant, hat jedoch kommerziell Nachteile. Beispielsweise ist eine mechanische Förderpumpe notwendig, um das verflüssigte Arbeitsmedium zu dem Dampferzeuger zurückzuführen, und sie muß leistungsfähig genug sein, um den in dem Dampferzeuger durch die Verdampfung des darin befindlichen Arbeitsmediums erzeugten Gegendruck zu überwinden. Die zum Betrieb der Pumpe erforderliche Energie ist signifikant, da auch sie laufende Kosten verursacht. Schließlich neigt FREON dazu, in einem herkömmlich ausgelegten Kompressor Kavitationseffekte mit einem folgenden Verlust an Pumpleistungsfähigkeit zu erzeugen.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, eine Wärmeübergangs-Schaltungsanordnung zur Verfügung zu stellen, mit der Investitionskosten und laufende Kosten gespart werden können.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Schaltungsanordnung so auszubilden, daß weder ein Kompressor noch eine Pumpe erforderlich sind.

In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wird eine Wärmeübergangs-Schaltungsanordnung mit einer primären Durchflußschaltung geschaffen, die eine Saugstrahlpumpe enthält, durch welche verdampftes Arbeitsmedium, das in einem ersten Speicher erhitzt wird, ausströmt, um an einem Ansaugeinlaß der Saugstrahlpumpe einen geringen Druck zu erzeugen; weiterhin sind Mittel zum Sammeln und Kühlen des Arbeitsmediums enthalten, nachdem es die Saugstrahlpumpe passiert hat. Ein Abzweigkreis ist an einem Ende mit dem Ansaugeinlaß verbunden und umfaßt einen Wärmeaustauscher und ein Expansionsventil, das dazu angeordnet ist, um verflüssigtes Arbeitsmedium von der primären Schaltung adiabatisch in den Wärmeaustauscher zu dessen Kühlung zu expandieren. Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch die Einrichtung eines zweiten Speichers, in welchem die Menge des Arbeitsmediums von der Saugstrahlpumpe in dessen flüssiger Phase gesammelt wird. Ventilmittel sind betätigbar, um den zweiten Speicher auszutauschen, wenn er gefüllt ist, anstelle des ersten Speichers, sobald dieser leer ist. Wärmemittel sind mit entsprechenden Speichern verbunden und individuell betätigbar, um das Arbeitsmedium zum Sieden zu bringen, unabhängig davon, in welchen Speicher das Arbeitsmedium für die Saugstrahlpumpe eingespeist wird.

Die Saugstrahlpumpe ist vorgesehen, um das verdampfte Arbeitsmedium von den oberen Enden der Speicher aufzunehmen.

Vorteilhaft ist, stromaufwärts zu der Saugstrahlpumpe gerichtet, ein Überhitzer in der primären Durchflußschaltung vorgesehen.

Der Speicher kann aus einem Doppelwandrohr von gestreckter Länge bestehen, welches konzentrisch separate Strömungswege liefert, wobei das Innenrohr für die Strömung des Arbeitsmediums durch dasselbe angeschlossen ist, und das Außenrohr für die selektive Strömung des heißen oder kalten Mediums durch dasselbe angeschlossen ist, um die Heizungsmittel bereitzustellen.

Die Saugstrahlpumpe ist so angeschlossen, daß sie das verflüssigte Arbeitsmedium von den unteren Enden der Speicher aufnehmen.

Das verflüssigte Arbeitsmedium fließt zu der Saugstrahlpumpe entlang eines Strömungsweges, der parallel zu der Abzweigleitung verläuft.

Das verflüssigte Arbeitsmedium strömt von den Speichern zu der Abzweigleitung durch einen Kühler.

Die Abzweigleitung enthält einen Wärmeaustauscher, der zwei entgegengesetzt gerichtete Strömungswege in einer Wärmeaustauschbeziehung bereitstellt, wobei der erste Strömungsweg in Reihe zwischen dem Kühler und dem Expansionsventil und der zweite Strömungsweg in Reihe zwischen dem Wärmeaustauscher und dem Ansaugeinlaß der Saugstrahlpumpe angeschlossen ist.

Bildet die Schaltungsanordnung einen Teil einer Klimatisierungseinheit, sind Umsteuerventile vorgesehen, die die Strömung des Arbeitsmediums durch die Abzweigleitung steuern, um selektiv Heizung und Kühlung der Luft in Übereinstimmung mit der Arbeitsstellung der (erversinf)-Ventile zur Verfügung zu stellen. In diesem Falle ist ein Kühlbehälter vorgesehen, von welchem verflüssigtes und gekühltes Arbeitsmedium zu den Speichern strömt.

Die Arbeitsflüssigkeit kann zu der Saugstrahlpumpe in verflüssigter oder in Dampfform geliefert werden, abhängig vom Aufbau der Saugstrahlpumpe und der Temperatur und des Druckes der Arbeitsflüssigkeit in verschiedenen Teilen der Schaltungsanordnung.

Die Schaltungsanordnung der Erfindung wird ausschließlich wärmebetätigt, und wenn die Wärme dazu verwendet wird, um die Arbeitsflüssigkeit in dem Speicher sieden zu lassen, kann es ausschließlich Abwärme sein; eine folgliche Verringerung der laufenden Kosten ist dann ohne weiteres möglich. Das NichtVorhandensein eines Kompressors kann auch die Hauptkosten und den Verschleiß bei mechanisch sich bewegenden Teilen reduzieren.

Die Erfindung kann bei einer ruhenden Anlage, beispielsweise einer kommerziellen oder einer Hausklimaanlage, in der Kältetechnik oder einer Kühlanlage verwendet werden. Sie kann auch in einer mobilen Anlage, beispielsweise einem Kraftfahrzeug, verwendet werden, wenn sie mit der Maschinenabwärme betrieben werden kann.

Die Schaltungsanordnung enthält vorzugsweise Umschalter, die es ermöglichen, die Arbeitsweise der entfernt voneinander gelegenen Wärmeaustauscher umzuschalten. Jeder Wärmeaustauscher ist daher selektiv in der Lage, eine Wärmequelle oder eine Kühlquelle bereitzustellen. Wenn einer der Wärmeaustauscher als Kühler wirkt, wirkt der andere als Heizer. Durch das Vertauschen der Funktionen der Wärmeaustauscher, um sich den klimatischen Bedingungen anzupassen, kann die Schaltungsanordnung eine Klimatisierungsanlage schaffen.

Ausführungsbeispiele

Die Erfindung wird nachfolgend im Detail beschrieben, und zwar anhand von Beispielen, mit Bezugnahme auf die beigefügten schematischen und stark vereinfachten Schaltzeichnungen. Darin zeigen:

Fig. 1: eine erste Form einer Wärmeübertragungsschaltung, die eine gasbetriebene Saugstrahlpumpe verwendet; Fig. 2: eine zweite Form einer Wärmeübertragungsschaltung mit einem verstärkten Druckabfall, der über einer Abzweigleitung erzeugt wird;

Fig. 3: eine dritte Form einer Wärmeübertragungsschaltung, die eine flüssigkeitsbetriebene Saugstrahlpumpe verwendet; Fig. 4: eine Modifikation der Schaltungsanordnung nach Fig. 3;

Fig. 5: eine vierte Form einer Wärmeaustausch-Schaltungsanordnung in Raumkühlungsbetriebsart; Fig. 6: die Schaltungsanordnung der Fig. 5 in einer Raumheizungsbetriebsart; Fig. 7: eine Form einer Abzweigleitung, die in einer Wärmeübertragungsschaltung benutzbar ist, um deren Leistungsfähigkeit zu verbessern;

Fig. 8: eine weitere Form einer Wärmeübertragungsschaltung in ihrer Raumheizungsbetriebsart; Fig. 9: zeigt Teile der Schaltungsanordnung der Fig. 8 in den Zuständen, die angenommen werden, wenn die Schaltungsanordnung in ihrer Raumkühlungsbetriebsart arbeitet.

Die in Fig. 1 dargestellte Schaltungsanordnung als bevorzugte Ausführungsform enthält zwei Behälter 1 und 2, die die Speicher für ein verflüssigtes Arbeitsmedium sind, beispielsweise das bekannte, kommerzielle „FREON" oder eines der anderen kommerziellen Kühlmittel, ,bekannt als die in Australien käuflichen Mittel wie „R-11", „R-12", „R-500", „R-501" oder „R-502".

Durch ein geeignetes Anpassen der Druck- und Temperaturparameter bei der Benutzung kann die Schaltungsanordnung mit den meisten Kühlmitteln verwendet werden, welche Wechsel in der Phase durchlaufen, während sie in einer geschlossenen Schaltung umlaufen. Der Behälter 1 ist in Fig. 1 dreiviertel mit einem verflüssigten Arbeitsmedium gefüllt, und der Behälter 2 ist zu einem Viertel gefüllt dargestellt.

Die Behälter 1 beziehungsweise 2 enthalten als Heizungselemente die Rohrschlangen 3 beziehungsweise 4, welche steuerbare Ventile 5 und 6 aufweisen, um einem Heizungsmedium, wie Heißwasser oder Motorabgas, zu ermöglichen, getrennt durch die Schlangen zu fließen.

Die Behälter 1 und 2 weisen obere Auslässe auf, die von den Ventilen 7 und 8 gesteuert werden, welche die oberen Endteile der Behälter über einen wahlweisen Überhitzer 9 mit einem Dampf-Durchsatz-Einlaß 10 einer Saugstrahlpumpe 12 verbinden. Die Saugstrahlpumpe 12 weist einen Dampfauslaß 11 auf, der über einen Kondensator 13 mit Rückschlag-Ventilen 14; 15 verbunden ist, um das verflüssigte Arbeitsmedium zu dem Behälter 1 oder 2 zurückzuführen, der den niedrigeren Druck aufweist. Der bisher beschriebene Teil der Schaltungsanordnung wird nachfolgend als „die primäre Schaltung" bezeichnet.

Die Schaltungsanordnung ist mit einer Abzweigleitung 16 ausgerüstet, die an ihrem Einlaßende 17 angeschlossen ist, um einen Teil des verdampften Arbeitsmediums aus den Behältern 1; 2 aufzunehmen. Wenn der wahlweise Überhitzer 9 verwendet wird, wird das Einlaßende 17 stromaufwärts von dem Überhitzer 9 angeordnet.

Die Abzweigleitung 16 enthält einen Kondensator 18, um das Arbeitsmedium zu verflüssigen, ein Expansionsventil 19, durch welches das verflüssigte Arbeitsmedium adiabatisch in einen Verdampfungsapparat 20 expandiert wird, welcher dadurch gekühlt wird. Das Auslaßende der Abzweigleitung 16 ist mit einem Ansaugeinlaß 21 der Saugstrahlpumpe 12 verbunden.

Wenn die Schaltungsanordnung in Betrieb ist, fließt das Arbeitsmedium in die durch die Pfeile angegebene Richtung. In der Figur wird vorausgesetzt, daß Wärme dem Behälter 1 zugeführt wird. Das verdampfte Arbeitsmedium wird unter Druck aus dem Behälter 1 durch das Ventil 7 und den Überhitzer 9 zu dem Dampfdurchsatz-Einlaß der Saugstrahlpumpe 12 geführt, um am Einlaß 21 einen Unterdruck zu erzeugen. Das heiße verdampfte Arbeitsmedium fließt vom Auslaß 11 der Saugstrahlpumpe zu dem Kondensator 13, welcher es verflüssigt. Anschließend fließt es durch das Rückschlagventil 15 zu dem gekühlten Behälter 2. Wenn das Arbeitsmedium aus dem Behälter 1 gedrückt wird, sammelt es sich in dem Behälter 2.

Der Teil des verdampften Arbeitsmediums, der durch die Einstellung des Expansionsventils 19 bestimmt ist, fließt durch die Abzweigleitung 16 und entzieht dem Verdampfungsapparat 20 Wärme, welcher ein Teil einer Kälteerzeugungs- oder Abkühlungseinrichtung sein kann. Es ist zu bemerken, daß die beschriebene Schaltungsanordnung keinen mechanischen Kompressor oder eine Pumpe zu ihrer Funktion erforderlich macht. Die oben erwähnten Nachteile, die mit einer solchen Anlage verbunden sind, werden somit vermieden. Die Schaltungsanordnung kann auch völlig mit dem betrieben werden, was anderenfalls durch einen Verbrennungsmotor als Abwärme erzeugt wurde. Die Arbeitsweise der Schaltungsanordnung ist gegenüber Vibration und Schrägstellung unempfindlich, anders als die herkömmliche Absorptionskältemaschine, und die Steuerung der Temperatur des Verdampfungsapparates in der Abzweigleitung bleibt durch Änderungen in der Strömungsrate des Arbeitsmediums durch die primäre Schaltung relativ unbeeinflußt.

Wenn der Behälter fast leer ist, ist der Behälter 2 fast voll. Die Rohrschlange 3 wird dann abgeschaltet und die Rohrschlange 4 eingeschaltet, so daß die Druck- und Temperaturbedingungen in den beiden Behältern umgekehrt sind. Der Behälter 2 arbeitet hierauf, um Arbeitsmedium an die Saugstrahlpumpe 12 abzugeben, und das verflüssigte Arbeitsmedium aus der Primärschaltung wird im Behälter 1 gesammelt. Der oben beschriebene periodische Wechsel der Arbeitsweisen der beiden Behälter setzt sich fort, und zwar solange, wie die Schaltungsanordnung ohne irgendeine bemerkbare Schwankung der Kühlwirkung des vorkommenden Verdampfungsapparates arbeitet.

In der Schaltungsanordnung der Fig. 2 ist die primäre Schaltung dieselbe wie die in Fig. 1 dargestellte. Es werden diesselben Bezugszeichen verwendet, um die entsprechenden Teile zu kennzeichnen, welche deshalb nicht wieder beschrieben werden.

Der Unterschied zwischen den Fig. 1 und 2 liegt in der Abzweigleitung 16. In Fig. 2 ist diese angeschlossen, um verflüssigtes Arbeitsmediu. τ aus einem der Behälter, der erwärmt ist, über die Rückschlagventile 22; 23 aufzunehmen. Die Behälter werden durch die Aktivierung der entsprechenden Rohrschlangen 3; 4, die sich in den oberen Bereichen der Behälter befinden, getrennt erwärmt, so daß das verflüssigte Arbeitsmedium, das in die Abzweigleitung 16 eintritt, nicht überhitzt wird, und sich auf dem in dem erwärmten Behälter herrschenden Druck befindet.

Das verflüssigte Arbeitsmedium fließt von dem offenen Rückschlagventil 22; 23 zu einem Kühler 24, welcher dieses einem Expansionsventil 19 zuführt, das es in den Verdampfungsapparat 20 entspannt wie in Fig. 1.

Der Vorteil der Schaltungsanordnung nach Fig. 2 über den in Fig. 1 gezeigten besteht darin, daß die Druckdifferenz zwischen den

Enden der Abzweigleitung größer ist und deshalb deren Kühlwirksamkeit erhöht ist. Die Verwendung des Überhitzers 9 ist wieder wahlfrei.

Die Schaltungsanordnung der Fig. 3 basiert auf derjenigen nach Fig. 2, und die entsprechenden Teile sind gleich bezeichnet und werden nicht wieder beschrieben.

Der Unterschied zwischen der Schaltungsanordnung der Fig. 2 und 3 besteht darin, daß in Fig. 3, die Saugstrahlpumpe 12' verflüssigtes Arbeitsmedium aus den erwärmten Behältern 1; 2 früher aufnimmt als verdampftes Arbeitsmedium. Die flüssigkeitsbetätigten Saugstrahlpumpen haben, unter bestimmten Umständen, Betriebsvorteile gegenüber gasbetätigten Saugstrahlpumpen.

In Fig. 3 wird verflüssigtes Arbeitsmedium, das zum Betrieb der Saugstrahlpumpe verwendet wird, unter Druck an deren Durchsatzeinlaß 10 über eine Leitung 25, die mit den Auslässen der Rückschlagventile 22;-23 verbunden ist, aufgenommen.

Fig. 4 zeigt eine Modifikation der Fig. 3. Entsprechende Teile haben die gleichen Bezugszeichen und werden nicht wieder beschrieben. In Fig. 4 nimmt die Saugstrahlpumpe 12'verflüssigtes Arbeitsmedium an ihrem Durchsatzeinlaß 10 von einer Leitung 26 auf, welche mit ihrem anderen Ende an der Verbindungsstelle der Kühlvorrichtung 24 und dem Expansionsventil 19 angeschlossen ist. Die Temperatur des verflüssigten Arbeitsmediums, das in die Saugstrahlpumpe 12' eintritt, ist daher geringer, als es mit der Schaltungsanordnung der Fig. 3 möglich ist.

Die in Fig. 5 dargestellte Schaltungsanordnung basiert auf der in Fig. 2 gezeigten Schaltungsanordnung, und es werden wieder die gleichen Bezugszeichen verwendet, um die entsprechenden Teile zu bezeichnen, so daß eine unnötige Beschreibung vermieden wird. Der Unterschied zwischen den Schaltungsanordnungen der Fig. 2 und 5 besteht darin, daß in der letzteren Schaltungsanordnung Umsteuerventile vorgesehen sind, um zu ermöglichen, daß die Abzweigleitung entweder in einer Raumheizungs- oder Kühlungsbetriebsart arbeitet. Die Schaltungsanordnung ist daher für die Verwendung in einer Klimatisierungsanlage zur Festinstallation, beispielsweise in einem Gebäude, oder zu einer beweglichen Installation, beispielsweise in einem Kraftfahrzeug, geeignet.

Fig. 5 zeigt die Schaltungsanordnung in der Raumkühlungs-Betriebsart, in welcher das gekühlte, verflüssigte Arbeitsmedium aus einer Kühlvorrichtung 24 durch das Umsteuerventil 30 zu dem Expansionsventil 19 gesaugt wird, welches es in den Verdampfungsapparat 20 abfließen läßt, um die gewünschte Kühlwirkung zu erzeugen. Der Verdampfungsapparat ist durch das zweite Umsteuerventil 31 mit dem Ansaugeinlaß 21 der Saugstrahlpumpe 12 durch ein Rückschlagventil 32 verbunden.

Die Saugstrahlpumpe wird von verdampftem Arbeitsmedium angetrieben, um an dem Einlaß 21 einen Unterdruck zu erzeugen, und verdampftes Arbeitsmedium wird von dem Auslaß 11 abgelassen und über das Umsteuerventil 31 auf den Kondensator 13 geleitet.

Das verflüssigte Arbeitsmedium, das von dem Kondensator 13 strömt, passiert ein Rückschlagventil 33 an einer Leitung 34, welche das Arbeitsmedium über eines der Rückschlagventile 14; 15 abläßt, wobei einer der Behälter 1; 2 als Sammler wirkt.

Die Schaltungsanordnung der Fig. 5 wird in ihrer Raumheizungsbetriebsart durch das Bewegen der beiden Ventile 30; 31 in die in Fig. 6 dargestellten Positionen umgeschaltet. Das verflüssigte Arbeitsmedium aus der Kühlvorrichtung 24 wird anschließend durch das Ventil 30 zu einem Expansionsventil 35 geleitet, wodurch dieses in den Kondensator 13 adiabatisch abströmt. Der Kondensator 13 ist im Grunde ein Wärmeaustauscher und entzieht seiner Umgebung die Wärme, um die latente Verdampfungswärme für das Arbeitsmedium bereitzustellen. Das verdampfte Arbeitsmedium.aus dem Kondensator 13 strömt über das Ventil 31 und das Rückschlagventil 32 zu dem Ansaugeinlaß der Saugstrahlpumpe, wo es sich mit dem Arbeitsmedium in der primären Schaltung vermischt und mit diesem aus dem Auslaß 11 der Saugstrahlpumpe abläuft. Das heiße verdampfte Arbeitsmedium von der Saugstrahlpumpe 12 wird durch das Ventil 31 in den Wärmeaustauscher des Verdampfungsapparates 20 geleitet. Das Arbeitsmedium kondensiert in dem Wärmeaustauscher, um mit seiner latenten Kondensationswärme seine Umgebung zu erhitzen.

Es strömt dann über ein Rückschlagventil 36 zur Leitung 34 und wird durch diese zu den Behältern 1; 2 zurückgeführt.

Fig. 7 zeigt einen Weg zur Verbesserung der Wirksamkeit der Abzweigleitung, die in Fig. 5 dargestellt ist. Das verflüssigte Arbeitsmedium wird in die Abzweigleitung durch die Kühlvorrichtung 24 angesaugt und strömt durch einen Wärmeaustauscher 40, bevor es durch das Expansionsventil 19 in den Verdampfungsapparat abgelassen wird. Der gekühlte Dampf, der den Verdampfungsapparat 20 verläßt, fließt in den Wärmeaustauscher 40 zurück und wird durch die Saugstrahlpumpe 12 abgezogen.

Der gekühlte Dampf in dem Wärmeaustauscher 40 kühlt das verflüssigte Arbeitsmedium, das dem Expansionsventil 19 zugeführt wird, um die durch den Verdampfungsapparat 20 erzeugte Kühlwirkung zu verbessern.

In der Schaltungsanordnung der Fig. 8 sind die Behälter 1; 2 der früheren Figuren, welche die Speicher des zu erhitzenden Arbeitsmediums darstellen, durch konzentrisch angeordnete Rohrbaugruppen, die in Schlangen 50; 51 ausgebildet sind, ersetzt, wobei jede eine ausgedehnte Länge aufweist. Jede Baugruppe liefert zwei koaxial angeordnete Strömungswege mit einem guten Wärmeübergangsverhältnis. Die inneren Wege, dargestellt durch die inneren Rohre 53; 54, dienen als Speicher für verflüssigtes Arbeitsmedium, und in den äußeren Wegen, dargestellt durch die äußeren Rohre 55; 56, zirkuliert entweder ein heißes Fluid, wenn das zugeordnete Rohr dazu dient, erwärmtes Arbeitsmedium zu einer Saugstrahlpumpe 57 zu liefern, oder ein kaltes Fluid, wenn das zugeordnete innere Rohr dazu dient, eine Auffangvorrichtung für verflüssigtes Arbeitsmedium von der primären Schaltung zu

Wie bei den vorliegenden Ausführungsformen werden die Speicher gegenseitig ausgetauscht, wenn der erwärmte Speicher fast leer und der abgekühlte Speicher fast voll ist.

Die oberen Enden der inneren Rohre 53; 54 sind jeweils durch Rückschlagventile 58; 59 mit einem Durchsatzeinlaß 60 der Saugstrahlpumpe verbunden. Das verdampfte Arbeitsmedium wird von der Saugstrahlpumpe zu einem Umsteuerventil 61 geleitet, das gemäß seiner Arbeitsstellung einen der beiden Wärmeaustauscher 62; 63 versorgt. Die beiden Arbeitsstellungen des Ventils 61 sind in den Fig. 8 bzw. 9 dargestellt. In Fig. 8 strömt das verdampfte Arbeitsmedium von dem Ventil 61 zu dem Wärmeaustauscher 62, welcher, da er Wärme liefert, dazu verwendet wird, eine Luftströmung zu erwärmen, die von einem Ventilator 64 erzeugt wird.

Das Arbeitsmedium kondensiert in dem Wärmeaustauscher 62 und wird durch ein Rückschlagventil 65 zu einem Kühlbehälter 66 geführt. Dieser wird durch einen Teil seines Inhalts auf einem niedrigen Druck gehalten, der durch ein Expansionsventil 67 abgezogen wird, welches den Inhalt adiabatisch in den sekundären Wärmeaustauscher 63 abläßt. Dieser wirkt wie ein Verdampfungsapparat und ist über das Ventil 61 und das Rückschlagventil 70 mit einem Ansaugeinlaß 72 der Saugstrahlpumpe 57 verbunden.

Das verflüssigte und gekühlte Arbeitsmedium aus dem Kühlbehälter 66 fällt durch eine Leitung 73 bis zu einem Paar von Rückschlagventilen 74; 75 ab, die mit den unteren Enden der Rohre 53 beziehungsweise 54 verbunden sind.

Die beschriebene Schaltungsanordnung arbeitet, um kontinuierlich Wärme an die Ventilatorgebläseluft abzugeben, und zwar trotz des periodischen Austausches des gefüllten Speicherrohres mit einem leeren. Der Wechsel der Arbeitsweise der Rohre wird durch Umsteuern der heißen und kalten Flüssigkeitszuleitungs-Verbindungen zu den Rohren 55; 56 bewirkt.

Wenn die Schaltungsanordnung in ihrer Kühlungsbetriebsart arbeitet, wird das Ventil 61 in die in Fig. 9 gezeigte Stellung bewegt. Das verdampfte Arbeitsmedium von der Saugstrahlpumpe 57 strömt anschließend zu dem Wärmeaustauscher 63, wo es abgekühlt und verflüssigt wird, und strömt durch ein Rückschlagventil 80 zu dem Kühlbehälter 66. Der größte Teil des Arbeitsmediums kehrt über die Leitung 73 zu einem der Speicherrohre 53; 54 zurück, die als Auffangvorrichtung wirken. Der Rest des verflüssigten Arbeitsmediums wird von dem unteren Ende des Kühlbehälters 66 durch die Leitung 81 abgezogen und läuft adiabatisch durch ein Expansionsventil 82 in den Wärmeaustauscher 62. Die Luft, die durch den Ventilator 64 gedruckt wird, wird dann beim Durchgang zum Wärmeaustauscher 62 abgekühlt. Die verdampfte Arbeitsflüssigkeit strömt durch das Umsteuerventil 61, und zwar jetzt in der in Fig. 9 gezeigten Stellung, zu dem Ansaugeinlaß 72 der Saugstrahlpumpe 57.

Es wird vermerkt, daß in der gesamten beschriebenen Schaltungsanordnung die Verwendung eines Kompressors oder einer mechanischen Pumpe im Strömungsweg des Arbeitsmediums durch die Verwendung von zwei Speichern vermieden wird, welche die Funktionen periodisch wechseln. Dies ist wichtig, da einig&Arbeitsmedien, beispielsweise „FREON" so empfindlich sind bezüglich Druckänderungen, daß die Druckabweichungen, welche am Gebläserand eines Kompressors oder einer Pumpe auftreten, eine örtliche Verdampfung des Arbeitsmediums mit darauffolgender Kavitation und einen Verlust des Pumpendruckes und des Wirkungsgrades verursachen können. Die Schaltungsanordnung der Erfindung läßt sich auch gut anpassen, um sie an solchen Stellen zu verwenden, wo keine elektrische Energie verfügbar ist, es aber eine Quelle ungenutzter Wärme, wie solare oder Abwärme gibt. Natürlich Ist die Schaltungsanordnung auch in herkömmlichen Haushaltkühlschränken anwendbar, wenn die Wärme elektrisch bereitgestellt werden kann, da ein minimales Geräusch entsteht, wenn die Schaltungsanordnung in Betrieb ist. Obwohl die beschriebenen Speicher durch wendeiförmige Rohrheizer erwärmt werden, kann die Wärme stattdessen auf die Außenwände der Behälter 1; 2 durch deren unmittelbares abwechselndes Anordnen gegenüber einer Wärmequelle einwirken.

Claims (11)

Erfindungsanspruch:

1. Wärmeübergangs-Schaltungsanordnung mit einer primären Durchflußschaltung, bestehend aus einer Saugstrahlpumpe, durch welche verdampftes Arbeitsmedium, erwärmt in einem ersten Speicher, ausströmt, um an einem Ansaugeinlaß der Saugstrahlpumpe einen geringen Druck zu erzeugen, Mitteln zum Kühlen und Auffangen des Arbeitsmediums, nachdem es die Saugstrahlpumpe passiert hat, und einer Abzweigleitung, die an einem Ende mit dem Ansaugeinlaß verbunden ist und einen Verdampfungswärmeaustauscher und ein Expansionsventil enthält, welches dazu angeordnet ist, verflüssigtes Arbeitsmedium von der primären Schaltung adiabatisch in den Wärmeaustauscher zu dessen Abkühlung zu expandieren, gekennzeichnet dadurch, daß ein sekundärer Speicher (2; 61) vorgesehen ist, in welchem der größte Teil des Arbeitsmediums aus der Saugstrahlpumpe (11; 12; 75) in dessen flüssiger Phase aufgefangen wird. Ventile (7; 8; 9; 10; 19; 30) betriebsbereit sind, und den gesamten sekundären Speicher für den leeren ersten Speicher (1; 74) einzusetzen, und Heizer (3; 4; 63 und 64) individuell betriebsbereit sind, um einen der Speicher, welcher der Saugstrahlpumpe das Arbeitsmedium zuführt, zu erwärmen.

2. Schaltungsanordnung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Saugstrahlpumpe (12) angeschlossen ist, um verdampftes Arbeitsmedium von den oberen Enden der Speicher (1; 2 und 50; 51) aufzunehmen.

3. Schaltungsanordnung nach Punkt 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Bereitstellung eines Überhitzers (9) in der primären Durchflußschaltung, stromaufwärts zu der Saugstrahlpumpe (12) gerichtet, vorgesehen ist.

4. Schaltungsanordnung nach Punkt 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Speicher (50; 51) aus einem Doppelwandrohr von gestreckter Länge bestehen, welches konzentrisch separate Strömungswege liefert, wobei das Innenrohr (53; 54) für die Strömung des Arbeitsmediums durch dasselbe angeschlossen ist, und das Außenrohr (55; 56) für die selektive Strömung des heißen oder kalten Mediums durch dasselbe angeschlossen ist, um die Heizungsmittel bereitzustellen.

5. Schaltungsanordnung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Saugstrahlpumpe angeschlossen ist, um das verflüssigte Arbeitsmedium von den unteren Enden der Speicher aufzunehmen.

6. Schaltungsanordnung nach Punkt 5, gekennzeichnet dadurch, daß das verflüssigte Arbeitsmittel zu der Saugstrahlpumpe entlang eines Strömungsweges (25; 26) fließt, welcher parallel zu der Abzweigleitung verläuft.

7. Schaltungsanordnung nach den Punkten 5 oder 6, gekennzeichnet dadurch, daß das verflüssigte Arbeitsmedium von den Speichern (1; 2) zu der Abzweigleitung durch einen Kühler (24) strömt.

8. Schaltungsanordnung nach Punkt 7, gekennzeichnet dadurch, daß die Abzweigleitung einen Wärmeaustauscher (40) enthält, welcher zwei entgegengesetzt gerichtete Strömungswege in einer Wärmeaustauschbeziehung bereitstellt, wobei der erste Strömungsweg in Reihe zwischen dem Kühler (24) und dem Expansionsventil (19), und der zweite Strömungsweg in Reihe zwischen dem Verdampfungswärmeaustauscher (20) und dem Ansaugeinlaß (21) der Saugstrahlpumpe angeschlossen ist.

9. Schaltungsanordnung nach einem der Punkte 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß, wenn dieser Teil einer Klimatisierungseinheit ist, Umsteuerventile (30; 31 und 61) vorgesehen sind, welche die Strömung des Arbeitsmediums durch die Abzweigleitung steuern, um selektiv Heizung und Kühlung der Luft in Übereinstimmung mit der Arbeitsstellung der (erversinf)-Ventile zur Verfügung zu stellen.

10. Schaltungsanordnung nach Punkt 9, gekennzeichnet dadurch, daß ein Kühlbehälter (66) vorgesehen ist, von welchem verflüssigtes und gekühltes Arbeitsmedium zu den Speichern (53; 54) strömt.

11. Arbeitsverfahren der Wärmeübergangs-Schaltungsanordnung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß zwei Speicher (1; und 53; 54) zur Sammlung des Arbeitsmediums aus und der Lieferung von Arbeitsmedium zu einer primären Strömungsschaltung verwendet werden, bestehend aus einer Saugstrahlpumpe (12 und 57), wobei einer der Speicher das Arbeitsmedium der Saugstrahlpumpe zuführt, während der andere Speicher Arbeitsmedium von der primären Schaltung aufnimmt, und Ventile in Betrieb sind, um die Funktionen der beiden Speicher auszutauschen, wenn der eine, der das Arbeitsmedium der Saugstrahlpumpe zuführt, im wesentlichen leer ist.