DE1299006B - Kaelteerzeugungsvorrichtung mit einer Kaltgas-Kuehlmaschine - Google Patents

Description

schlossen hält und bei Erreichen dieser Solltempera- io und die weiterhin den zweiten Regelhahn beim Eintur öffnet. schalten des Kompressors schließt und beim Abschalten

Bekannte Anlagen eingangs erwähnter Art haben des Kompressors diesen öffnet, und daß die Leitung den Nachteil einer verhältnismäßig langen Abkühl- zwischen dem Arbeitsraum und dem zweiten Behälter zeit beim Anlassen. wenigstens teilweise als Kapillare ausgebildet ist. Bei

Die Erfindung bezweckt, diese Abkühlzeit da- 15 dieser Vorrichtung wird somit die zugeführte Wärme durch zu kürzen, daß während der Anlaßperiode durch intermittierendes Ein- und Abschalten des ein höherer mittlerer Druck in dem Arbeitsraum der Kompressors an die Kälteerzeugung angepaßt, wobei, Kaltgas-Kühlmaschine zugelassen und, nachdem die wenn der Kompressor abgeschaltet ist, der zweite erwünschte Temperatur der Kältelieferung erreicht Regelhahn geöffnet ist, so daß dann ein höherer ist, wieder auf den üblichen Betriebswert herabge- 30 mittlerer Druck im Arbeitsraum herrscht und eine mindert wird. schnelle Abkühlung bis zu der Betriebstemperatur

Zu diesem Zweck ist die Vorrichtung nach der Er- erfolgt.

findung dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeits- Bei einer weiteren Ausführungsform dieser Vorraum durch eine weitere Leitung über einen zweiten richtung besteht das temperaturempfindliche Glied Regelhahn mit einem zweiten Behälter für das Ar- 25 aus einem Gasthermometer, das mit einem doppeltbeitsmedium in Verbindung steht, wobei der erste wirkenden Druckschalter verbunden ist, von dem und der zweite Behälter eine gemeinsame Verbin- ein Schalterteil auf eine niedrige Temperatur eingedung haben, die ein sich in Richtung auf den zweiten stellt und in einen Erregerkreis des ersten Regel-Behälter öffnendes Rücklaufventil enthält, und daß hahns aufgenommen ist, während der andere Schalein Regelglied vorgesehen ist, das den zweiten Regel- 30 terteil auf eine höhere Temperatur eingestellt und in hahn zumindest beim normalen Betrieb geschlossen einen Erregerkreis für den Kompressor aufgenomhält und beim Anhalten der Kaltgas-Kühlmaschine
öffnet.

Die Erfindung schafft eine Vorrichtung, bei der durch das Öffnen des zweiten Regelhahns ein höherer 35 mittlerer Druck im Arbeitsraum der Kaltgas-Kühlmaschine erhalten wird. Infolgedessen liefert die Kühlmaschine beim Anlassen mehr Kälte als im normalen Betrieb, so daß die erwünschte Betriebstemperatur schnell erreicht wird.

Beim Erreichen der Betriebstemperatur ist der zweite Regelhahn geschlossen und öffnet sich der erste Regelhahn, so daß der erste Behälter mit dem Arbeitsraum in Verbindung gebracht wird und Armen ist, wobei der Erregerkreis für den zweiten Regelhahn sich an die Speiseleitungen des Kompressors anschließt.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Vorrichtung zum Erzeugen von Kälte mit einer Kaltgas-Kühlmaschine. F i g. 2 und 3 zeigen schematisch zwei Ausfüh-40 rungsformen von Vorrichtungen zum Erzeugen von Kälte mit je einer solchen Regelung, daß während der Abkühlung in der Kaltgas-Kühlmaschine ein höherer mittlerer Druck vorherrscht.

Fig. 1 zeigt eine Kaltgas-Kühhnaschine 10, die

beitsmedium zum zweiten Behälter abfließt. Folg- 45 nach dem umgekehrten Stirling-Prinzip wirksam lieh sinkt der mittlere Druck in der Kaltgas-Kühl- ist und ein Gasthermometer 34 enthält, das an dem maschine ab, so daß sie weniger Kälte liefert. Wenn Kopf befestigt ist. Das Thermometer ist durch eine die Kaltgas-Kühhnaschine die für die Handhabung Leitung 38 mit einem Druckschalter 36 verbunden, der Betriebstemperatur erforderliche Kältemenge Der Druckschalter 36 steht mit dem elektromagnetiliefert, schließt sich der erste Regelhahn wieder. In 50 sehen Ventil 40 durch ein Kabel 42 in Verbindung, der Maschine herrscht ein niedriger mittlerer Druck Das Ventil 40 ist mit dem Raum 43 durch eine Leiwie beim Anlassen. rung 44 verbunden. Der elektrische Strom wird durch

Obwohl eine große Kältelieferung vor allem beim Leitungen 46 und 48 über einen Schalter 50 zuge-Anlassen erwünscht ist, kann es unter Umständen führt, welche Leitungen mit dem Druckschalter 36 auch erwünscht sein, daß die Kaltgas-Kältemaschine 55 und dem Ventil 40 verbunden sind, zeitweilig mehr Kälte liefert als im Normalbetrieb. Diese Vorrichtung arbeitet wie folgt. Das Gas-

Um dies zu ermöglichen, ist gemäß einer weiteren thermometer mißt die Temperatur der kalten Ober-Ausführungsform das den zweiten Regelhahn steu- fläche der Kaltgas-Kühhnaschine. Die Änderung des ernde Regelglied derart ausgebildet, daß der Regel- Drucks in dem Gasthermometer 34 steuert, wenn der hahn auch dann öffnet, wenn die Kaltgas-Kälte- 60 eingestellte Druck erreicht wird, den Druckschalter maschine zeitweilig mehr Kälte erzeugen soll als im 36. Bei geschlossenem Druckschalter 36 öffnet sich Normalbetrieb. das Ventil 40, so daß der Arbeitsraum der Kaltgas-

Bei einer weiteren Ausführungsform wird der Kühlmaschine mit dem Behälter 43 in Verbindung zweite Regelhahn derart gesteuert, daß er sich beim ist. Infolgedessen wird der Wirkungsgrad der KaIt-Anlassen der Kaltgas-Kühhnaschine schließt. 65 gas-Kühlmaschine verringert, so daß die Temperatur

Eine weitere, vorteilhafte Ausführungsform der des kalten Kopfes etwas ansteigt. Darauf öffnet der Vorrichtung nach der Erfindung, die außerdem mit Druckschalter 36 den Erregerkreis des Ventils 40, einem Leitungssystem versehen ist, durch welches wodurch die Kühlmaschine zu den normalen Be-

triebsverhältnissen zurückkehrt. Es sei bemerkt, daß der Druck, bei dem der Druckschalter das Ventil betätigt, derart eingestellt werden kann, daß der kalte Kopf der Kühlmaschine auf jeder erwünschten, vorher bestimmbaren Temperatur gehalten werden kann. Diese Einstellung läßt sich in zwei Weisen durchführen, d. h. durch Anwendung verschiedener Füllgase in dem Thermometer oder durch Einstellung des Mechanismus des Druckschalters selber.

Auch in F i g. 2 ist die Kaltgas-Kühlmaschine, die nach dem umgekehrten Stirling-Prinzip arbeitet, mit 10 bezeichnet. Ein temperaturgesteuerter Druckschalter 12 ist mit der Kühlmaschine 10 durch eine Leitung 14 verbunden. Der Schalter 12 ist in den Erregerkreis 18 eines elektromagnetischen Regelventils 16 eingefügt. Das Ventil 16 ist mit der Kühlmaschine durch die Leitung 20 verbunden. Ein weiteres elektromagnetisches Regelventil 22 ist auch mit der Kühlmaschine 10 und außerdem mit einem Raum 24 durch die Leitungen 23 bzw. 25 verbunden. Der ao Raum 24 schließt sich durch die Leitung 26 an das Regelventil 16 an. In der Leitung 26 befindet sich ein Rücklaufventil 28. Die Leitung 26 hat einen Zweig 30, der mit einem Behälter 32 in Verbindung steht.

Die elektrischen Leitungen 27 und 29 können den as Motor der Kühlmaschine 10 mit einer Stromquelle verbinden. Wenn diese Leitungen an die Stromquelle angeschlossen werden, so ist das Ventil 22 geschlossen.

Das System nach F i g. 2 arbeitet wie folgt. Wenn die Kühlmaschine 10 angelassen wird, sorgt die Spannung der Leitungen 27 und 29 dafür, daß der elektrische Strom das Ventil 22 schließt. Der Heliumdruck in dem ganzen System ist dann gleich. Die Kaltgas-Kühlmaschine wirkt mit diesem maximalen Heliumdruck, bis die Temperaturregelung 14,12 das Ventil 16 öffnet. Das in der Kaltgas-Kühlmaschine 10 durch die Bewegung des Kolbens komprimierte Helium strömt durch das Rücklaufventil 28. Nach kurzer Zeit enthält der Behälter 24 Helium unter hohem Druck, das zwischen dem Rücklauf ventil 28 und dem Ventil 22 eingesperrt ist. Der Heliumdruck in der Kaltgas-Kühlmaschine 10 wird dann automatisch auf einen niedrigeren Pegel eingestellt. Wenn die Kühlmaschine abgeschaltet wird, wird das Ventil 22 aberregt, so daß es sich öffnet und der Heliumdruck in dem ganzen System wird dann wieder der gleiche, so daß das System wieder mit maximalem Heliumdruck anlassen kann. Der Heliumdruck wird auf diese Weise selbsttätig an die normalen Betriebs-Verhältnisse des Systems angepaßt, während der maximale Heliumdruck für eine schnelle Abkühlung benutzt wird.

F i g. 3 zeigt eine Abart des Systems nach F i g. 2. Entsprechende Einzelteile sind daher mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet. Dieses System enthält außerdem ein Leitungssystem, durch das ein Medium zum Abkühlen längs des kalten Kopfes der Kaltgas-Kühlmaschine 10 geführt werden kann. Dieses Leitungssystem enthält einen Kompressor 60, der Medium längs des Kopfes der Kühlmaschine 10 schickt. Das abgekühlte, gegebenenfalls kondensierte Medium wird in einen Behälter 61 aufgefangen, dessen Dampfraum mit der Ansaugöffnung des Kompressors verbunden ist.

Der Druckschalter 12' ist in diesem System doppelt ausgebildet, so daß der Schalter 52 sich bei einer bestimmten, sehr niedrigen Temperatur des kalten Kopfes der Kühlmaschine 10 schließt bzw. öffnet. Der Schalter 52 ist in den Erregerkreis des Ventils 16 eingefügt. Der zweite Schalter 54 schließt bzw. öffnet sich bei einer höheren Temperatur und ist in die Speiseleitung 62 des Kompressors 60 aufgenommen.

Der Erregerkreis des Ventils 22 ist an die Speiseleitungen 62, 63 des Kompressors 60 angeschlossen.

Die Wirkungsweise dieser Vorrichtung ist folgende: Beim Anlassen der Kühlmaschine 10 hat der Kopf eine hohe Temperatur, d. h. der Druck im Balgen 64 ist hoch, so daß die beiden Schalter 52 und 53 geöffnet sind. Die Ventile 16 und 22 sind derart ausgebildet, daß das Ventil 16 geschlossen und das Ventil 22 geöffnet ist. In der Kühlmaschine herrscht dann ein hoher mittlerer Druck vor, so daß die Maschine schnell abkühlt. Beim Abkühlen sinkt der Druck im Balgen 64 herab. Bei einer bestimmten Temperatur schließt sich der Schalter 54. Der Kompressor 60 wird dann wirksam, und das Ventil 22 schließt sich. Die Kühlmaschine setzt ihre Wirkung noch während einer gewissen Zeit mit dem höheren mittleren Druck fort, so daß die Kälteproduktion größer ist als die Wärmezufuhr. Infolgedessen sinkt die Temperatur und somit auch der Druck im Balgen 64 herab. Bei einer bestimmten Temperatur schließt sich auch der Schalter 52, so daß das Ventil 16 sich öffnet.

Dann stellt sich in der Kühlmaschine ein niedrigerer mittlerer Druck ein, so daß Gleichgewicht zwischen Kälteproduktion und Wärmezufuhr erzielt wird.

Bei dieser Ausführungsform ist die Verbindung zwischen Ventil 22 und Arbeitsraum wenigstens teilweise als Kapillar ausgebildet, so daß bei geöffnetem Ventil 22 die Druckänderungen in dem Arbeitsraum nicht in dem Behälter 24 auftreten können.

Aus dem Vorstehenden ergibt sich, daß die Erfindung eine Vorrichtung zum Erzeugen von Kälte schafft, bei welcher die Abkühlung sehr schnell erfolgen kann.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Kälteerzeugung unter Verwendung einer Kaltgas-Kühlmaschine, an deren ein Arbeitsmedium enthaltenden Arbeitsraum eine Leitung anschließt, deren anderes Ende in einen ersten Behälter für das Arbeitsmedium ausmündet und die einen ersten Regelhahn enthält, und ferner ein temperaturempfindliches Regelglied vorgesehen ist, das den ersten Regelhahn bis zum Erreichen einer einstellbaren Solltemperatur geschlossen hält und bei Erreichen dieser Solltemperatur öffnet, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitsraum durch eine weitere Leitung (23, 25) über einen zweiten Regelhahn (22) mit einem zweiten Behälter (24) für das Arbeitsmedium in Verbindung steht, wobei der erste (32) und der zweite (24) Behälter eine gemeinsame Verbindung (30, 26) haben, die ein sich in Richtung auf den zweiten Behälter (24) öffnendes Rücklaufventil (28) enthält, und daß ein Regelglied vorgesehen ist, das den zweiten Regelhahn (22) zumindest beim normalen Betrieb geschlossen hält und beim Anhalten der Kaltgas-Kühlmaschine (10) öffnet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge-

kennzeichnet, daß das den zweiten Regelhahn (22) steuernde Regelglied derart ausgebildet ist, daß der Regelhahn (22) auch dann öffnet, wenn die Kaltgas-Kühlmaschine (10) zeitweilig mehr Kälte erzeugen soll als im Normalbetrieb.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das den zweiten Regelhahn (22) steuernde Regelglied derart ausgebildet ist, daß der Regelhahn sich beim Anlassen der Kaltgas-Kühlmaschine schließt,

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, die außerdem mit einem Leitungssystem versehen ist, durch welches mittels eines Kompressors ein zu kühlendes Medium geführt werden kann und das einen Wärmeaustauscher enthält, in dem das Medium mit dem Kopf der Kaltgas-Kühlmaschine in Wärmeaustausch steht, dadurch gekennzeichnet, daß das temperaturempfindliche Regelglied (14, 64) auf eine Vorrichtung (12') anspricht, die bei einer bestimmten niedrigen Temperatur den ersten Regelhahn (16) betätigt und bei einer höheren Temperatur den Kompressor (60) ein- oder abschaltet und die weiterhin den zweiten Regelhahn (22) beim Einschalten des Kompressors schließt und beim Abschalten des Kompressors diesen öffnet, und daß die Leitung (23, 25) zwischen dem Arbeitsraum und dem zweiten Behälter (24) wenigstens teilweise als Kapillare ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das temperaturempfindliche Glied (14,64) aus einem Gasthermometer besteht, das mit einem doppeltwirkenden Druckschalter (52, 54) verbunden ist, von dem ein Schalterteil (52) auf eine niedrige Temperatur eingestellt und in einen Erregerkreis (56, 58) des ersten Regelhahns (16) aufgenommen ist, während der andere Schalterteil (54) auf eine höhere Temperatur eingestellt und in einen Erregerkreis (62, 63) für den Kompressor (60) aufgenommen ist, wobei der Erregerkreis für den zweiten Regelhahn (22) sich an die Speiseleitungen des Kompressors anschließt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen