DE1080729B

DE1080729B - Unterdruck- und Kaeltekammer

Info

Publication number: DE1080729B
Application number: DESCH18153A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Rolf Schroedter
Original assignee: ROLF SCHROEDTER DR ING
Current assignee: ROLF SCHROEDTER DR ING
Priority date: 1955-06-13
Filing date: 1955-06-13
Publication date: 1960-04-28

Description

Unterdruck- und Kältekammer Für die laboratoriumsmäßige Reproduktion verminderter Luftdrücke und Temperaturen, wie solche beispielsweise im Bereich der Luftfahrt auftreten, werden luft- und wärmedichte Unterdruckkammern benutzt, welche mit Vakuumpumpen und Kälteerzeugern ausgestattet sind.
Bei einer Klimakammer ist es bereits bekannt, die Kammerluft selbst in einem mit Verdichter, Entspanner und Wärmetauscher ausgestatteten Kreislauf umzuwälzen und Druck und Temperatur mit Hilfe dieser Einrichtung auf die gewünschten Werte einzustellen.
In diesem Kreislauf befinden sich die Kammer auf der Seite der Niederwerte von Druck und Temperatur zwischen Entspanner und Vèrdichter und ein als Kühler wirkender Wärmetauscher auf der Seite der Höherwerte zwischen Verdichter und Entspanner. Die Kammerluft wird aus der Kammer mittels des Verdichters abgesaugt und verdichtet, die Verdichtungswärme wird der Luft mittels des Wärmetauschers entzogen, und die gekühlte Luft wird dem Entspanner zugeleitet, wo die Herabsetzung des Druckes unter Abgabe von Arbeit bei gleichzeitiger weiterer Abkühlung erfolgt. Die entspannte Kaltluft wird der Kammer wieder zugeführt.
Die Erfindung besteht nun bei einer derartigen Unterdruck- und Kältekammer mit einer in einem Luftkreislauf durch Verdichter und Entspanner gebildeten Wärmepumpe in der Kombination des an sich bekannten Merkmals a), wonach die als Wärmeträger benutzte Kreislaufluft durch die einen Teil des Kreislaufs bildende Kammer hindurchteleitet wird, mit dem neuen Merkmal b), wonach der statische Kammerdruck mittels zweier Ventile einstellbar ist, deren eines das Ansaugen von Außenluft in die Niederdruckseite des Kreislaufs zwischen Entspanner und Verdichter und deren anderes das Abblasen von Druckluft aus dem Kreislauf auf der Hochdruckseite zwischen Verdichter; und Entspanner bewerstelligt.
Wird das Ventil am Hochdruckteil des Kreislaufs geöffnet, so wird Luft aus dem Kreislauf abgeblasen, und der absolute Druck im ganzen Kreislauf sinkt ab.
Wird hingegen auf der Niederdruckseite das Ventil geöffnet, so wird Luft von außen in den Kreislauf eingesaugt, und der Druck steigt in allen Teilen des Kreislaufs an. Ein stabiler Zustand besteht, wenn beide Ventile geschlossen sind, er stellt sich ferner nach kurzer Zeit ein, wenn beide Ventile zur Erneuerung der Umlaufluft gleichzeitig mehr oder weniger geöffnet werden.
Die Wirkungsweise der Verdichter und Entspanner ist an sich bekannt. Es sei lediglich darauf hingewiesen, daß für den vorliegenden Fall vorteilhaft ein Verdichtungsverfahren angewendet wird, welches eine Annäherung an die Isotherme ermöglicht, während für die Entspannung die Annäherung an die Adiabate erwünscht ist.
Falls die Abkühlung durch die Entspannung nicht ausreicht, kann ein weiterer Wärmetauscher vorgesehen werden, in welchem die aus der Kammer abgesaugte Kaltluft benutzt wird, um die Temperatur der dem Entspanner zugeführten Druckluft herabzusetzen.
Zur Vermeidung von Störungen im Betrieb der Kammer sind sowohl Verdichter als auch Entspanner zu verwenden, welche öl- und wasserfreie Luft liefern.
Geringe Wassermengen, welche durch menschliche Ausatmung oder aus Versuchsgeräten in den Kreislauf gelangen, können durch eingeschaltete Trockner, beispielsweise Silicagel od. dgl., beseitigt werden.
Schwieriger ist die Beseitigung von Oldämpfen oder vernebelten Flüssigkeiten, welche von der Umlaufluft aus dem Verdichter oder Entspanner mitgeführt werden. In diesem Fall ist zweckmäßig der Wärmeübergang von der Kaltluft in die Kammer mittels eines Wärmetauschers zu bewirken. Das Regelverfahren für die Kreislaufdrücke wird nicht beeinträchtigt, wenn der Niederdruckkreis mit der Kammer durch eine selbsttätige Rückschlagklappe in Verbindung gesetzt wird, welche bei Druckunterschieden wohl Luft aus der Kammer in den Kreislauf, nicht aber aus dem Kreislauf in die Kammer strömen läßt.
Eine schematische Darstellung der Kreislaufanordnung entsprechend der vorliegenden Erfindung ist in den Fig. 1 bis 3 dargestellt.
In Fig. 1 wird aus der Kammer 1 die Luft durch den Verdichter 2 abgesaugt, durch den Kühler 3 dem Entspanner 4 zugeführt und von dort in die Kammer 1 zurückgeleitet. Die von dem Verdichter 2 benötigte Antriebsarbeit wird von der Antriebsmaschine 5 ge- liefert, und außerdem wird die im Entspanner 4 zurückgewonnene Arbeit wieder nutzbar gemacht. An die Niederdruckseite des Luftkreislaufs ist ein Einlaßventil 6 und an die Hochdruckseite ein Abblaseventil 7 angeschlossen.
In Fig. 2 ist ein gleichartiger Kreislauf dargestellt mit den gleichen Bezeichnungen. Hier ist jedoch ein Gegenstrom-Wärmetauscher 8 zugefügt, in welchem die vom Verdichter 2 aus der Kammer 1 abgesaugte Kaltluft benutzt wird, um die vom Kühler 3 zum Entspanner 4 fließende Druckluft abzukühlen. Ferner ist zwischen dem Verdichter 2 und dem Kühler 3 ein Trockner 9 angedeutet.
Schließlich ist in Fig. 3 ein Kreislauf dargestellt, welcher sich von dem vorhergehenden durch die Anordnung eines Wärmetauschers 10 innerhalb der Kammer 1 unterscheidet. Die Verbindung zwischen Kammer und Kreislauf wird durch eine automatische Rückschlagklappe 11 bewirkt.
PATENTANSPROCHE: 1. Unterdruck- und Kältekammer mit einer in einem Luftkreislauf durch Verdichter und Entspanner gebildeten Wärmepumpe, gekennzeichnet durch die Kombination des an sich bekannten Merkmals a), wonach die als Wärmeträger benutzte Kreislaufluft durch die einen Teil des Kreislaufs bildende Kammer hindurchgeleitet wird, mit dem neuen Merkmal b), wonach der statische Kammerdruck mittels zweier Ventile einstellbar ist, deren eines das Ansaugen von Außenluft in die Niederdruckseite des Kreislaufs zwischen Entspanner und Verdichter und deren anderes das Abblasen von Druckluft aus dem Kreislauf auf der Hochdruckseite zwischen Verdichter und Entspanner bewerkstelligt.
2. Unterdruck- und Kältekammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aus der Kammer austretende Kaltluft mittels eines Wärmetauschers zur Vorkühlung der in den Entspanner eintretenden verdichtenden Luft benutzt wird.
3. Unterdruck- und Kältekammer nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den Luftkreislauf ein Trockner zur Ehtfernung der Feuchtigkeit aus der Kreislaufluft eingeschaltet ist.
4. Unterdruck- und Kältekammer nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kreislaufluft in der Kammer durch einen Wärmetauscher geführt und die Verbindung mit der Kammerluft durch eine automatische Rückschlagklappe hergestellt wird.

Claims

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 820445; französische Patentschrift Nr. 1 026 281; Zeitschrift f. d. ges. Kälteindustrie, 50. Jahrgang, H. 5/6 (1943), S. 57 bis 62.