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Temperaturregeleinrichtung für Kälteerzeuger Die Erfindung bezieht
sich auf eine Temperaturregeleinrichtung für Kälteerzeuger, bei denen ein Kältemittel
von einem Verdichter über einen Kondensator Verdampferrohrschlangen zugeführt wird,
welche mit dem Kondensator über eine Drosselstelle für den Kältemittelstrom verbunden
und jeweils in getrennten Bereichen angeordnet sind, und die Kältemittelzufuhr über
ein in Abhängigkeit von der Temperatur in dem entsprechenden Bereich gesteuertes
Heizelement geregelt wird.
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Es ist bereits eine Temperaturregeleinrichtung für Kälteerzeuger bekannt,
bei der dem einen oder dem anderen von zwei getrennten, in Serie angeordneten Kältemittelkreisläufen
durch ein thermostatisch gesteuertes Heizelement wechselweise Kältemittel zugeführt
wird, während dem anderen Kältemittelkreislauf verdampftes, d. h. weniger wirksames
Kältemittel zugeleitet wird. Bei dieser bekannten Einrichtung ist jedoch eine unabhängige
Temperaturregelung der beiden getrennten Kühlräume nicht möglich.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, ein einfaches Temperaturregelsystem
für Kälteerzeuger zu schaffen, bei dem die einzelnen Räume unabhängig voneinander
auf unterschiedlichen Temperaturwerten gehalten werden können.
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Die Erfindung geht dabei von einer Temperaturregeleinrichtung für
Kälteerzeuger aus, bei denen ein Kältemittel von einem Verdichter über einen Kondensator
Verdampferrohrschlangen zugeführt wird, welche mit dem Kondensator über eine Drosselstelle
für den Kältemittelstrom verbunden und jeweils in getrennten Bereichen angeordnet
sind, und die Kältemittelzufuhr über ein in Abhängigkeit von der Temperatur in dem
entsprechenden Bereich gesteuertes Heizelement geregelt wird.
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Das Neue gemäß der Erfindung besteht nun darin, daß die Kältemittelströme
durch die Verdampferrohrschlangen zueinander parallel geschaltet sind und wenigstens
einer Verdampferrohrschlange an der Drosselstelle ein Heizelement zugeordnet ist.
Die Drosselstelle kann, wie an sich bekannt, durch ein Kapillarrohr gebildet werden.
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Durch die Anordnung nach der Erfindung kann das Heizelement ohne Beeinflussung
der übrigen Kältemittelkreisläufe auf die einzelnen Verdampferrohrschlangen einwirken
und einen Teil des diesem Verdampfer zugeführten Kältemittels verdampfen. Die durch
das Heizelement zugeführte Wärme bewirkt außerdem, daß sich am Eingang des Kapillarrohrs
Gasblasen bilden, die den Kältemittelstrom durch das Kapillarrohr drosseln bzw.
verringern. Durch diese Verminderung der Durchflußmenge und teilweise Verdampfung
des Kältemittels wird die Kühlwirkung in der entsprechenden Verdampferrohrschlange
erheblich verringert.
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Mit der Temperaturregeleinrichtung nach der Erlindung ist es dadurch
möglich, die einzelnen Kühlräume unabhängig voneinander auf verschiedenen Temperaturwerten
zu halten, und zwar durch äußerst einfache und billige Mittel.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen
an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
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Fig. 1 zeigt ein Kühlsystem mit zwei parallelen Kältemittelkreisläufen
und läßt erkennen, auf welche Weise die Temperatur jeder Zone geregelt werden kann;
Fig. 2 ist eine Fig. 1 ähnelnde Darstellung, die ein hiihlsystem mit drei parallelen
Kältemittelkreisläufen veranschaulicht und erkennen läßt, wie man die Temperatur
in allen drei Zonen wirksam regeln kann.
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In Fig. 1 erkennt man einen Verdichter 10, der die Aufgabe hat, ein
gasförmiges Kältemittel zu verdichten und es durch einen Kondensator 11 zu fördern.
Von dem Kondensator 11 strömt das Kältemittel über eine Leitung 12 zu zwei parallelen
Kapillarrohren 13 und 14. Das Kapillarrohr 13 führt zu einer Verdampferrohrschlange
15 in einer ersten Kühlzone, von wo aus das gasförmige Kältemittel dann über die
Leitung 16 und den Akkumulator 17 zu der Rück-oder Saugleitung 19 strömt, die zu
dem Verdichter 10. führt.
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Das Kapillarrohr 14 leitet das Kältemittel zu einer Verdampferrohrschlange
20 in einer zweiten Kühlzone.
Nachdem das Kältemittel die Rohrschlange
20 durchströmt hat, gelangf es durch die Leitung 21 zu der zu dem Akkumulator 17
und der Saugleitung 19 führenden Leitung 16.
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In -einer Zone, die durch die strichpunktierte Linie 23 angedeutet
ist, ist ein` Thermostat 22 vorgesehen. Dieser Thermostat steuert den Stromkreis
von der Netzleitung 24, 25 -zu dem Antriebsmotor des Verdichters 10. Gemäß Fig.-1:
ist 'der Thermostat 22 mit dem Verdichterantriebsmotor - in Reihe geschaltet. Natürlich
kann der Therixiostat gegebenenfalls über ein Relais wirksam werden, um den Verdichterantriebsmotor
zu steuern; die Anordnung nach Fig. 1 wurde gewählt, um die Zeichnung so einfach
wie möglich zu halten.
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Ein weiterer Thermostat 26 ist in der Zone 27 vorgesehen, in der die
Verdampferrohrschlange 20 angeordnet ist. Der Thermostat 26 ist so geschaltet,
daß er die Stromzufuhr von dem Netz 24, 25 zu einem Heizelement 29 von geringer
Leistungsaufnahme regelt. Dieses Heizelement steht in Wärmeaustauschbeziehung zu
dem Kapillarrohr 14 oder demjenigen Teil des Systems, durch das dem Kapillarrohr
14 das Kältemittel zugeführt wird-Die Verdampferrohrschlange 20 reicht normalerweise
aus, um die Temperatur in der Zone 27 etwas unterhalb derjenigen Temperatur zu halten,
die in dieser Zone herrschen soll. Wenn die Temperatur in der Zone 27 z. B. etwa
2° C betragen soll, ist die Verdampferrohrschlange 20 so bemessen, daß sie bestrebt
ist, in der Zone 27 eine Temperatur von z. B. etwa 0° C aufrechtzuerhalten, wenn
in der Zone 23 die richtige Temperatur herrscht. Der Thermostat 26 ist so geschaltet,
daß er den Stromkreis des Heizelements 29 dann schließt, wenn die Temperatur in
der Zone 27 bis unter den gewünschten Wert absinkt, der bei dem hier gewählten Beispiel
etwa 2° C beträgt.
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Im Hinblick auf diese Tatsachen liegt es auf der Hand, daß der Thermostat
22 während des Betriebs der Kühlanlage in der normalen Weise arbeitet, um der Rohrschlange
15 das Kältemittel mit der richtigen Geschwindigkeit zuzuführen, so daß die Temperatur
in der Zone 23 auf einem vorbestimmten Niveau gehalten wird. Hierbei entsteht das
Bestreben, zu bewirken, daß der die Rohrschlange 20 passierende Kältemittelstrom
die Temperatur in der Zone 27 bis etwas unterhalb des gewünschten Niveaus vermindert.
Sobald jedoch die Temperatur in der Zone 27 bis unter einen vorbestimmten Mindestwert
absinkt, wird der Thermostat 26 betätigt, und der Stromkreis zu dein eine niedrige
Leistung aufnehmenden Heizelement 29 wird geschlossen. Da dieses Heizelement in
Wärmeübergangsbeziehung zu dem durch das Kapillarrohr 14 geleiteten flüssigen Kältemittel
steht, wird die von dem Heizelement abgegebene Wärme bestrebt sein, das flüssige
Kältemittel zu verdampfen, und infolgedessen wird der Verdämpferrohrschlange 20
das Kältemittel in Gasform zugeführt, so daß seine Kühlfähigkeit herabgesetzt ist.
Dieser Vorgang setzt sich fort, bis der Thermostat 26 den Stromkreis des Heizelements
29 wieder öffnet; in diesem Zeitpunkt wird der Rohrschlange 20 erneut flüssiges
Kältemittel zugeführt.
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Fig. 2 zeigt eine der beschriebenen Anordnung stark ähnelnde Anordnung,
bei der die Kühleinrichtung jedoch drei Zonen umfaßt, die auf verschiedenen Temperaturen
gehalten werden können. Fig. 2 ist lediglich zu dem Zweck beigefügt, erkennen zu
lassen, daß sich die -Temperaturen einer beliebigen Anzahl von Zonen im wesentlichen
in der gleichen Weise regeln lassen, wie es bei der Anordnung nach Fig. 1 der Fall
ist.
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In Fig. 2 ist bei 30 der Verdichter angedeutet, der das Kältemittel
durch einen Kondensator 31 hindurch zu einer Leitung 32 fördert, die das Kältemittel
den drei Kapillarrohren 33, 34 und 35, die an die Verdampferrohrschlangen 36 bzw.
37 bzw. 39 angeschlossen sind, zuführt. Diese Rohrschlangen sind durch eine Leitung
40 mit dem Akkumulator 41 und der zu dem Kondensator und dem Verdichter führenden
Saugleitung 42 verbunden.
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Der Stromkreis des Verdichters 30 wird durch einen Thermostaten 45
gesteuert, der gemäß Fig. 2 mit dem Verdichter und den Netzleitungen 43 und 44 in
Reihe geschaltet ist. Natürlich kann der Therinostat 45 auch ein Relais betätigen,
das seinerseits die Stromversorgung des Verdichters steuert.
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Gemäß Fig. 2 sind der Thermostat 45 und die Verdampferrohrschlange
36 in einer ersten Zone 46 angeordnet.
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Der Thermostat 47 befindet sich in der die Verdampferrohrschlange
37 enthaltenden Zone 49. Diese Rohrschlange 37 ist vorzugsweise so bemessen, daß
sie die Zone 49 auf einer Temperatur hält, die etwas unter der gewünschten Temperatur
liegt, wenn sich die Zone 46 auf der richtigen Temperatur befindet. Der Thermostat
47 ist dazu bestimmt, die Stromzufuhr von den Netzleitungen 43 und 44 zu einem Heizelement
50 zu steuern, welch letzteres in Wärmeübertragungsbeziehung zu dem Kapillarrohr
34 steht, das zu der Rohrschlange 37 führt, oder mit einem geeigneten Teil des Systems,
das dem Kapillarrohr 34 flüssiges Kältemittel zuführt.
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Die Rohrschlange 39 befindet sich in einer dritten Zone 51, die ebenfalls
einen Thermostaten 52 enthält. Dieser Thermostat steuert die Stromzufuhr zu einem
Heizelement 53, das in Wärmeübertragungsbeziehung zu dem Kapillarrohr 35 oder einem
Teil des zu der Rohrschlange 39 führenden Systems steht.
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Diel Verdampferrohrschlange 39 ist so bemessen, daß sie bestrebt ist,
die Zone 51 auf einer Temperatur zu halten, die etwas unterhalb der gewünschten
Temperatur liegt, wenn sich die Zone 46 auf der Solltemperatur befindet. Beim Fehlen
jeder Regelung würde somit diese Zone ebenso wie die Zone 49 normalerweise
kälter sein, als es erwünscht ist.
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Die Thermostaten 47 und 52 regeln die Stromversorgung der Heizelemente
50 und 53. Wenn die Temperatur der Zone 49 unter einen vorbestimmten
Mindestwert absinkt, schließt der Thermostat 47 den Stromkreis des Heizelements
50. Die durch das Heizelement 50 erzeugte Wärme ist bestrebt, das das Kapillarrohr
34 passierende flüssige Kältemittel zu verdampfen und hierdurch die Kälteerzeugungsleistung
der Verdampferrohrschlange 37 zu verringern. Wenn die Temperatur in der Zone 51
bis unter einen vorbestimmten Mindestwert sinkt, schaltet der Thermostat 52 in ähnlicher
Weise den Stromkreis des Heizelements 53 ein, und die von dem Heizelement abgegebene
Wärme wird dann bestrebt sein, das flüssige Kältemittel in dem zu der Rohrschlange
39 führenden Kapillarrohr 35 zu verdampfen, so daß die Kühlleistung dieses Verdampfers
herabgesetzt wird. Die Heizelemente bleiben jeweils eingeschaltet, bis die Temperatur
in den betreffenden Zonen genügend hoch geworden ist, um die Zuführung flüssigen
Kältemittels -zu diesen Zonen erforderlich zu machen.
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Es ist wichtig, daß die am Eingang des Kapillarrohrs zugeführte geringe
Wärmemenge zur Bildung von Blasen aus gasförmigem Kältemittel führt, die
das
Bestreben haben, den Durchtritt des flüssigen Kältemittels angesichts des kleinen
Rohrdurchmessers abzudrosseln oder abzusperren. Somit wird der Kältemittelstrom
schon durch eine kleine, an dieser Stelle vorhandene Menge von gasförmigem Kältemittel
in einem Ausmaß vermindert, das unverhältnismäßig größer ist, als die tatsächlich
aufgewandte Wärmemenge.
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Es liegt auf der Hand, daß man, an den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen
Abwandlungen und Abänderungen vornehmen kann, ohne den Bereich der Erfindung zu
verlassen.