DE1426962B1

DE1426962B1 - Kuehlvorrichtung mit geschlossenem Gas-Kreislauf

Info

Publication number: DE1426962B1
Application number: DE19641426962
Authority: DE
Inventors: Joseph S Buller; Garland K Guiler
Original assignee: Hughes Aircraft Co
Current assignee: Raytheon Co
Priority date: 1963-05-06
Filing date: 1964-05-04
Publication date: 1970-03-05
Also published as: US3204422A; SE303142B; GB995405A

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Kühlvorrich- lauf ist diese bekannte Anordnung völlig unge-

tung mit einem geschlossenen Gas-Kreislauf, in dem eignet.

das Gas in einem Kompressor verdichtet, im Wärme- Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe

austausch mit der Umgebung gekühlt und einem nach zugrunde, eine Kühlvorrichtung mit einem geschlos-

dem Joule-Thomson-Effekt arbeitenden Kühlkörper 5 senen Gas-Kreislauf zu schaffen, bei der die Tempe-

zugeleitet wird, in dem es unter Abkühlung entspannt, ratur des verflüssigten Gases sehr genau regelbar ist,

um dann einem den Kompressor umschließenden ohne daß von Gasgemischen und komplizierten

Gehäuse zugeführt zu werden, aus dem der Korn- Regeleinrichtungen zur Steuerung des Mischungs-

pressor das Gas wieder ansaugt. Verhältnisses des Gasgemisches Gebrauch gemacht

Es ist bekannt, bei Kühlvorrichtungen mit ge- ίο werden muß. Vielmehr soll eine regelbare Kühlschlossenem Kreislauf die Kühlleistung dadurch zu vorrichtung mit sehr einfachem Aufbau und hoher regeln, daß als Kühlmittel ein Gasgemisch verwendet Betriebssicherheit geschaffen werden, die auch als und dessen Mischungsverhältnis zur Veränderung der Miniaturkühlvorrichtung ausgebildet werden kann.
Leistungsregelung verändert wird. Zu diesem Zweck Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch wird bei Bedarf das Gasgemisch durch ein Molekül- 15 gelöst, daß ein Speicherbehälter und auf den Druck sieb geleitet, das aus dem Gemisch eine Gaskompo- im Gehäuse ansprechende Ventilanordnungen vornente absorbiert oder durch Erwärmen an das gesehen sind, von denen eine erste Ventilanordnung System wieder abgibt. Als Gasgemisch kann beispiels- die Auslaßöffnung des Kompressors mit dem Speiweise Frigen 12 und Frigen 22 Verwendung finden, cherbehälter verbindet, damit dem Speicherbehälter und es wird dann von dem Molekülsieb Frigen 22 20 vom Kompressor her Gas zugeleitet wird, wenn der entweder absorbiert oder wieder abgegeben. Diese Druck im Gehäuse einen ersten vorbestimmten Wert bekannte Anordnung hat den Nachteil, daß es einer überschreitet, während eine zweite Ventilanordnung sehr komplizierten Steuerung in Abhängigkeit von den Speicherbehälter mit dem Inneren des Gehäuses der Temperatur und dem Druck in und hinter dem verbindet, damit Gas vom Speicherbehälter in das Verdampfer sowie in Abhängigkeit von den geforder- 25 Gehäuse einströmen kann, wenn der Druck im ten Temperaturen bedarf, um die gewünschte Leistung Gehäuse einen unter dem ersten Wert liegenden vordes Aggregates einzustellen. Weiterhin ist nachteilig, bestimmten zweiten Wert unterschreitet,
daß das Molekülsieb beheizt werden muß, wenn es Durch die Erfindung wird eine sehr kompakte und nicht einem natürlichen Wärmegefälle ausgesetzt wer- vollständig abgeschlossene Kühlvorrichtung geschafden kann, und daß seine Wirkung nur gering ist, weil 30 fen, die unter allen Umweltbedingungen, auch unter es von dem Gasgemisch nicht durchströmt wird, son- den im Weltraum herrschenden Bedingungen, voll eindern das Gasgemisch nur in einen das Molekülsieb satzfähig ist und unabhängig von den äußeren Druckenthaltenden Behälter eingepumpt wird, so daß die und Temperaturverhältnissen auf sehr einfache Weise Absorption im wesentlichen im stationären Zustand am Kühlkörper eine konstante tiefe Temperatur zu erfolgen muß. Daher erfordert die bekannte Kühl- 35 erzeugen vermag. Ein besonderer Vorteil der erfinvorrichtung einen erheblichen Aufwand und ist nur dungsgemäßen Anordnung besteht darin, daß keine für Großanlagen geeignet, bei denen die Belastungs- komplizierten Regeleinrichtungen benötigt werden, änderungen durch Zu- oder Abschalten von zu weil die zum Anschluß des Speicherbehälters benötigklimatisierenden Räumen bedingt sind und von einem ten Ventile auf einfache Weise so ausgebildet werden Kontrollpult aus überwacht und ausgeglichen werden 40 können, daß sie unmittelbar auf den im Inneren des können. Die bekannte Kühlvorrichtung ist auch für Gehäuses herrschenden Druck ansprechen. Insbesonsolche Anwendungszwecke bestimmt. Für kleine dere werden komplizierte Temperaturmessungen und Kühlvorrichtungen mit einem sich stetig ändernden die Umwandlung der Meßergebnisse in Steuersignale Leistungsbedarf ist diese bekannte Anordnung nicht vollständig vermieden. Die extrem einfache Bauweise geeignet. 45 und die dadurch bedingte hohe Zuverlässigseit in

Es ist weiterhin bekannt, die Leistung von Kühl- Verbindung mit der hohen Temperaturkonstanz am

Vorrichtungen bei gleichbleibendem Druckverhältnis Kühlkörper machen die erfindungsgemäße Kühlvor-

im System durch eine Verschiebung der Drucklage richtung für den Einsatz im Weltraum besonders

gegenüber der Außenatmosphäre zu verändern. Zu geeignet.

diesem Zweck wird entweder die Hochdruckseite 50 Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform

oder die Niederdruckseite des Kompressors mit der der Erfindung sind der Speicherbehälter sowie die

Atmosphäre in Verbindung gebracht. Auf diese druckgesteuerten Ventilanordnungen innerhalb des

Weise ist es möglich, entweder die Hochdruckseite Gehäuses angeordnet. Hierdurch ergibt sich eine

des Kompressors oder dessen Niederdruckseite auf besonders einfache und gedrängte Bauweise, und es

den Atmophärendruck zu bringen. Es ist auch eine 55 werden die druckgesteuerten Ventilanordnungen un-

Zwischenlage möglich, indem sowohl die Hochdruck- mittelbar von dem innerhalb des Gehäuses herrschen-

als auch die Niederdruckseite mit der Umgebung über den Druck beaufschlagt.

Drosseln in Verbindung gebracht wird. Endlich ist es Die unvermeidliche Hysterese von druckgesteuerten

auch bekannt, eine noch stärkere Verschiebung der Anordnungen wird in weiterer Ausgestaltung der

Drucklage dadurch zu erzwingen, daß an die vor 60 Erfindung für eine besonders feine Regelung dadurch

und hinter dem Kompressor angeordneten Leckstellen benutzt, daß die erste Ventilanordnung die Verbin-

eine Ladepumpe angebracht wird. Eine solche Art dung zwischen dem Kompressor und dem Speicher-

der Regelung ist nur bei Gas- und insbesondere behälter bei dem ersten bestimmten Druck herstellt,

Luft-Wärmepumpanlagen brauchbar, die nicht einen wenn der Druck in dem Gehäuse ansteigt, aber erst

geschlossenen Kreislauf aufweisen, sondern bei 65 bei einem dritten bestimmten Druck, der niedriger

denen die als Pumpmedium dienende Luft der ist als der erste Druck, wieder unterbricht, wenn der

Umgebung entnommen werden kann. Für Korn- Druck in dem Behälter abfällt, während die zweite

pressionskühlvorrichtungen mit geschlossenem Kreis- Ventilanordnung die Verbindung zwischen dem

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Speicherbehälter und dem Innenraum des Gehäuses Filters 9 verbunden. Der Auslaß 10 des Filters 9 ist bei ansteigendem Druck unterbricht, wenn der Druck mit dem Eingang 11 eines Kältereglers 12 verbunden, im Gehäuse einen bestimmten vierten Wert erreicht der nach dem Joule-Thomson-Effekt arbeitet, und hat, der zwischen dem ersten und dem dritten vor- zwar vorzugsweise von der Art eines Kapillar-Kühlbestimmten Druck liegt, und die Verbindung wieder 5 körpers, also eines Kühlkörpers mit verteilten Düsen, iierstellt, wenn der Druck im Gehäuse auf den be- und nicht ein Kühlkörper vom Öffnungstyp (orifice itimmten zweiten Druck abfällt, der geringer ist als type). Ein Ausgang 13 des Kühlkörpers ist durch das der dritte vorbestimmte Druck. Auf diese Weise wird Gehäuse 3 hindurch mit dem Einlaß 14 einer sich äer Druck bei Erreichen der zulässigen oberen oder verzweigenden Leitung 15 verbunden. Diese sich verjnteren Grenze stets in einen mittleren Bereich to zweigende Leitung hat einen weiteren Einlaß 16, der mriickgeführt, wodurch die Druckschwankungen mit dem Inneren Gehäuse 3 in Verbindung steht, und nöglichst klein gehalten werden. Die durch die einen Auslaß 17, der zum Niederdruckeingang 18 des Regelung bedingten Druckschwankungen können Kompressors 1 führt.

loch weiter vermindert werden, wenn in weiterer Die vorstehend genannten Bauteile bilden den

Ausgestaltung der Erfindung das erste Ventil inter- 15 Kühlkreis des Gases. Der Kompressor verdichtet das

nitrierend betätigt wird. Gas, welches dann dem Eingang 4 des Ölseparators 5

Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines zugeführt wird. Hier wird die größte Menge des Öles

η der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles durch Zentrifugalwirkung von dem Gas getrennt, das

läher beschrieben und erläutert. Es zeigt dem Ölseparator zugeführt worden ist. Das Öl, das

F i g. 1 das Blockdiagramm einer Kühlvorrichtung 20 noch in dem Gas gefangen ist, verläßt den Gasaus-

nit geschlossenem Kreislauf, bei der die Grundzüge gang 6 des Separators und gelangt in das Ölfilter 9.

ler vorliegenden Erfindung verkörpert sind, Wie noch beschrieben werden wird, enthält das Filter

F i g. 2 eine teilweise geschnittene Seitenansicht ein Molekularsieb zur Abscheidung der Ölmoleküle

iner praktischen Ausführungsform der Erfindung, und ein feinmaschiges Glasfaserpapier zum Ausfiltern Fig. 3 eine teilweise geschnittene Draufsicht auf 25 größerer Oltröpfchen. Der Ausgang 10 des Filters 9

lie Vorrichtung nach F i g. 2, steht mit dem Eingang 11 des Kühlkörpers 12 in Ver-

F i g. 4 die Ansicht auf ein Ende der Anordnung bindung, so daß das Gas dem Kühlkörper 12 zuge-

iach Fig. 2 unter Fortlassung des Motorgebläses, führt wird. Hier expandiert das Gas und kühlt sich

F i g. 5 eine Ansicht des entgegengesetzten Endes ab. Bei mehrmaligen wiederholtem Durchlauf kann

ler Anordnung nach Fig. 2 nach Abnehmen der 30 es sich sogar gegebenenfalls verflüssigen. Das verflüs-

indplatte, sigte Gas wird beispielsweise bei einer Temperatur

Fig. 6 und 7 teilweise geschnittene Einzelansich- von etwa 80° K gehalten. Da aus dem Kühlkörper

ϊη eines dreistufigen Kompressors, der bei der Er- austretende Gas gelangt in die sich verzweigende

indung Anwendung findet, Leitung 15, wo es sich mit dem Gas verbindet, das

F i g. 8 einen Querschnitt in vergrößertem Maß- 35 dem mit Gas gefüllten Gehäuse 3 entnommen wird.

tab durch einen Kühlkörper, der nach der Erfindung Mit Hilfe von Steuereinrichtungen, die noch zu be-

ferwendung findet, schreiben sind, wird der Druck des Stickstoffes im

Fig. 8a einen Ausschnitt aus dem Kühlkörper Gehäuse 3 auf einem Druck von etwa 0,5 bis 0,7 atü

ach F i g. 8 in nochmals vergrößertem Maßstab, gehalten, was in der Dampfdruckkurve verflüssigten

Fig. 9, 10 und 11 einen Längsschnitt, eine Drauf- 40 Stickstoffes einer mittleren Temperatur von etwa

icht und die Darstellung eines Details eines Öl- 80° K entspricht. Die Temperaturschwankungen im sparators der erfindungsgemäßen Anordnung und Bereich zwischen den angegebenen Druckgrenzen Fig. 12 und 13 einen Längsschnitt und eine End- sind wegen des steilen Anstieges der Kurven in die-

nsicht eines nach der Erfindung benutzten Filters. sem Druckbereich nur klein.

Eine nach der Erfindung ausgebildete Kühlvor- 45 Die Temperaturregelung wird mit Hilfe einer chtung mit geschlossenem Kreislauf ist nach Art Regelung des Druckes innerhalb des Gehäuses 3 erines Blockdiagrammes in Fig. 1 dargestellt und zielt. Dies erfolgt mit Hilfe von MagnetventilenHV mfaßt einen Kompressor 1, der bei diesem Aus- und LV, die mit Hilfe von Druckschaltern gesteuert ihrungsbeispiel als dreistufiger Kompressor ausge- werden. Das Magnetventil HV wird von einem ildet ist und bei dem die Niederdruck-, Mitteldruck- 50 Hochdruckschalter HS und das Magnetventil LV von nd Hochdruckstufen mit Hilfe von Kühlschlangen 2 einem Niederdruck-Schalter LS gesteuert. Der Hochintereinandergeschaltet sind. Diese Kühlschlangen druckschalter HS kann so eingestellt sein, daß er bei srbinden jeweils den Ausgang der Stufe niederen etwa 0,7 atü schließt, wenn der Druck im Gehäuse 3 •ruckes mit dem Eingang der nächsthöheren Druck- ansteigt, und bei einem unter 0,7 atü abfallenden ufe, wie es noch näher beschrieben werden wird. 55 Druck geschlossen bleibt, bis eine untere Grenze von •er Kompressor ist innerhalb eines Gehäuses 3 an- 0,55 atü im Gehäuse erreicht ist, wonach der Schalsordnet, das hermetisch abgeschlossen ist. Die ter HS wieder öffnet. Der Schalter LS wird dann chlangen 2 ertrecken sich durch geeignete Armatu- zweckmäßig so eingestellt, daß er bei einem Druck in, die hier nicht dargestellt sind, aus dem Gehäuse von 0,63 atü öffnet, wenn der innere Druck im Gesraus, so daß sie zu Kühlzwecken mit der Um- 60 häuse ansteigt und offenbleibt, wenn der Druck im ibungstemperatur in Wechselwirkung stehen. Wie Gehäuse unter 0,63 atü wieder abfällt, bis dieser jäter noch beschrieben wird, ist der Kompressor 1 Druck etwa 0,5 atü erreicht, wonach der Schalter LS iit einer Ölschmierung versehen. Sein Hochdruck- schließt. Einzelheiten der Druckschalter und der isgang, der.allgemein mit la bezeichnet ist, ist mit Magnetventile sind nicht dargestellt, weil es sich sin Eingang 4 eines Ölseparators 5 verbunden, der 65 hierbei um übliche, im Handel erhältliche Bauteile nen Ausgang 6 für Gas und einen Ausgang 7 für handelt. Die Magnetventile HV und LV sind von der 1 und Gas aufweist. Der Gasauslaß 6 ist durch das Art, die unter der Belastung einer Feder im Normalehäuse 3 hindurch mit dem Eingang 8 eines zustand geschlossen sind und durch Erregung der

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Magnetspulen geöffnet werden können. Der Eingang regelung so eingerichtet sein, daß wenigstens die vor-

des Magnetventils HV ist mit dem Ausgang 7 des bestimmte Mindestmenge verflüssigten Gases sich in

ölseparators 5 verbunden, während sein Ausgang an dem Kühlkörper befindet. Dies ist die einfachere

einen Speicherbehälter 20 angeschlossen ist. Wie Form der Steuerung.

bereits erwähnt, wird dem Separator 5 durch den 5 Die Hinzufügung eines Blinkschalters FS oder Ausgang 7 sowohl Gas als auch öl entnommen. eines anderen geeigneten, intermittierend arbeitenden Wenn das Magnetventil HV geöffnet ist, werden Gas Schalters gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel und Öl in den Speicherbehälter 20 eingegeben. Wenn der Erfindung ergibt eine etwas abweichende Art der also der Innendruck des Gehäuses 3 einen bestimm- Steuerung, durch welche die Druckschwankungen ten Wert überschreitet, wird der Schalter HS ge- ίο innerhalb des Gehäuses 3 vermindert und infolgeschlossen und das Magnetventil HV erregt. Damit dessen ein gleichbleibenderes Volumen verflüssigten wird der Ausstoß des Kompressors in den Behälter Gases im Kühlkörper aufrechterhalten wird. Durch 20 geleitet. Solange der Druck im Gehäuse hoch ist, Einschalten des Blinkschalters FS in Serie in den das ist der Niederdruck-Schalter LS geöffnet. Infolge- Magnetventil HV steuernden Kreis wird eine interdessen ist das Magnetventil LV geschlossen. Wenn 15 initiierende Erregung des Magnetventils HV bewirkt, der Kompressor arbeitet, wird Gas aus dem Gehäuse 3 Solange der Hochdruckschalter HS geschlossen ist, angesaugt, und der innere Gasdruck fält ab. Wenn arbeitet der Blinkschalter FS mit normaler Folge, der Druck 0,55 atü unterschreitet, öffnet der Druck- Der Speicherbehälter 20 kann nun ein bestimmtes schalter HS und aberregt das Magnetventil HV, das Speichervolumen bieten, das nur größer zu sein eine weitere Zufuhr von Gas zum Speicherbehälter 20 ao braucht als das benötigte Minimalvolumen. Das verhindert. Bei einer praktischen Ausführungsform Magnetventil wird intermittierend so betätigt, daß es der Erfindung betrug der Druck am Ausgang des intermittierend den Ausgang des Kompressors in den Kompressors etwa 100 kg/cm². Der Speicherbehälter Speicherbehälter 20 einleitet. Dadurch wird der 20 ist so bemessen, daß der Druck im Behälter auf Innendruck des Gehäuses 3 schrittweise abgesenkt, etwa 70 kg/cm² während des gerade beschriebenen 25 bis der Hochdruckschalter HS öffnet. Wenn aus Vorganges angestiegen ist, wenn der Druck im Ge- irgendeinem Grunde der Innendruck des Gehäuses 3 häuse wieder auf etwa 0,55 atü abgefallen ist und das bei dieser Art des Betriebes genügend weit absinkt, Magnetventil HV schließt. werden die Verhältnisse durch den Steuerzyklus des

Das Volumen des an den Speicherbehälter abge- Magnetventils LV korrigiert, indem Gas aus dem gebenen Gases ist genügend groß, um bei fort- 30 Speicherbehälter in den Innenraum des Gehäuses 3, gesetztem Arbeiten des Kompressors ein Absinken wie oben beschrieben, eingelassen wird. Wenn ein des Gasdruckes im Gehäue unter 0,55 atü zu be- solcher Blinkschalter benutzt wird, ist die erforderwirken. Unter der Annahme, daß der Hochdruck- liehe Anzahl von Arbeitszyklen des Magnetventils LV schalter HS direkt mit dem Magnetventil HV verbun- geringer als bei dem oben beschriebenen ersten Ausden ist und nicht über einen intermittierenden Blink- 35 führungsbeispiel.

schalter FS, wie es gemäß einem Ausführungsbeispiel Die Mindestgröße für den Vorratsbehälter kann

der Erfindung in der Zeichnung dargestellt ist, hat der unter Berücksichtigung der Umgebungstemperatur

Druck im Gehäuse die Tendenz, weiterhin abzuneh- bestimmt werden, bei der die Kühlvorrichtung arbei-

men, solange der Kompressor läuft, und gegebenen- ten soll. Bei einer Ausführungsform der Erfindung

falls unter 0,5 atü abzusinken. In diesem Augenblick 40 wurde daher das Volumen des Speicherbelälters so

tritt der Druckschalter LV in Tätigkeit und schließt ausgewählt, daß der Tank bei einer Außentemperatur

seine nicht dargestellten Kontakte, wodurch er das von -54⁰C leer und bei etwa +74⁰C gefüllt war.

Magnetventil LV erregt. Wenn das Magnetventil LV Dieses Minimalvolumen kann überschritten werden,

öffnet, tritt der Ausgang des Speicherbehälters mit wenn es der zur Verfügung stehende Raum erlaubt,

dem Inneren des Gehäuses 3 in Verbindung, wo- 45 Wie eine Betrachtung der dargestellten Vorrich-

durch augenblicklich der innere Druck des Gehäuses tung zeigt, steht der Ausgang 13 des Kältereglers 12

heraufgesetzt und über einen Wert von 0,63 atü an- mit dem Innendruck des Gehäuses 3 über die sich

gehoben wird, so daß der Niederdruckschalter LS verzweigende Leitung 15 in Verbindung, deren Ein-

wieder öffnet und das Magnetventil LV aberregt. Ein gangsöffnung 16 sich zum Inneren des Gehäuses 3

fortgesetztes Laufen des Kompressors senkt wieder 50 hin öffnet. Daher ist der Druck, der über dem ver-

den Gasdruck unter 0,5 atü ab und es wiederholt flüssigten Gas im Kühlkörper aufrechterhalten wird,

sich derselbe Zyklus. Dieses zyklische Arbeiten des durch den Druck im Gehäuse 3 bestimmt. Dieser

Niederdruckschalters im Stromkreis des Magnet- bestimmt wiederum den Siedepunkt des verflüssigten

ventils wird fortgesetzt, bis der Druck im Gehäuse Gases. Bei der Verwendung verflüssigten Stickstoffes,

wieder einen Mittelwert im Bereich von 0,63 bis 55 wie sie oben beschrieben wurde, haben Drücke im

0,70 atü erreicht hat. Bereich von 0,5 bis 0,7 atü eine mittlere Temperatur

Ein Arbeiten in der beschriebenen Weise ist bei des verflüssigten Stickstoffes von etwa 8O⁰K zur

vielen Anwendungszwecken zulässig. Wenn beispiels- Folge.

weise der Kühlkörper dazu benutzt wird, ein elek- Wenn die bisherige Beschreibung sich auch auf

tronisches Gerät zu kühlen, bei dem die Wärme- 60 verflüssigten Stickstoff bezog, so ist doch erkennbar,

menge, die bei Normalbetrieb zur Kühlung des Ge- daß auch andere Gase, die sich bei einer Expansion

rätes abgeführt werden muß, berechnet werden abkühlen, in Kühlvorrichtungen mit geschlossenem

kann, kann auch das Volumen des verflüssigten Kreislauf, wie sie bisher beschrieben worden sind,

Gases bestimmt werden, das zur Kühlung benötigt Verwendung finden können.

wird. Es ist dann nur erforderlich, eine bestimmte 65 Der Kompressor ist durch ein Rückschlagventil RV

Mindestmenge verflüssigten Gases in dem Kühlkörper geschützt, das an den Ausgang 7 des Ölseparators

aufrechtzuerhalten, um die erforderliche Kühlung zu angeschlossen ist und bei einer praktischen Ausfüh-

bewirken. Daher kann der Arbeitszyklus der Druck- rungsform der Erfindung auf einen Druck von etwa

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40 atü eingestellt war. Das Ventil dient nicht nur ist die Nockenscheibe 33 in bezug auf ihre Drehachse ur Abführung eines übermäßigen Kompressions- exzentrisch angeordnet, so daß sie den Kolben in ruckes, sondern auch zum Ablaß von Öl aus dem seinem Zylinder bei jeder Umdrehung bewegt und »!separator. das Öl aus dem Sumpf S durch eine Ölleitung 35 in

Die Fig. 2 bis 5 zeigen verschiedene Ansichten 5 den Oberteil des Kurbelgehäuses des Kompressors 1 ines praktischen Ausfuhrungsbeispieles der Erfin- einleitet, um den Kompressor zu schmieren. Ein Rohr ung in angenähert natürlicher Größe. Wie diese 35 a verbindet das Kurbelgehäuse und den Getriebeinsichten zeigen, umfaßt das Gehäuses einen im kasten.

esentlichen zylindrischen Abschnitt 3 a, eine vordere Wie nachstehend noch im einzelnen beschrieben

ndplatte 3 b und eine rückwärtige Endplatte 3 c. Zur io wird, ist der Kompressor 1 ein dreistufiger Komerminderung des Gewichtes kann dieses Gehäuse pressor, der zwei Niederdruckteile LPSl und LPS 2 as Aluminium hergestellt sein. Die rückwärtige End- aufweist, die zusammen die Niederdruckstufe LPS latte 3 c paßt genau in die zylindrische Hülle 3 α bilden, eine Mitteldruckstufe LPS und eine Hochinein und ist mit dieser verschweißt oder verlötet, druckstufe HPS, wie es F i g. 3 zeigt. Der Ausgang tn eine hermetische Abdichtung zu gewährleisten. 15 der beiden Teile der Niederdruckstufe LPS ist an ie vordere Endplatte 3 & ist dagegen lösbar befestigt. den Eingang der Mitteldruckstufe /PS und der Ausu diesem Zweck ist an dem vorderen Ende der gang der Mitteldruckstufe IPS ist an den Eingang der ülle3a ein Ring angebracht, beispielsweise wieder- Hochdruckstufe HPS angeschlossen. Wie im einzeltn angeschweißt oder angelötet. Dieser Ring ist mit nen aus den F i g. 3 und 4 hervorgeht, ist jedes der ner Vielzahl von Lappen 3 d versehen, die Gewinde- 20 beiden Teile LPSl und LPS 2 der Niederdruckstufe ahrungen zur Aufnahme von Bolzen 3 e aufweisen, mit einem Ausgang 37 bzw. 38 versehen, die beide it deren Hilfe entsprechende Lappen 3/ an der vor- an eine gemeinsame Leitung 39 angeschlossen sind, aren Endplatte 3 & gegen die Lappen 3 d gezogen die in einer Armatur 40 endet, die auf der Innenseite erden. Eine hermetische Abdichtung zwischen den der vorderen Endplatte 3 b angebracht ist und durch igenüberstehenden Flächen der Endplatte 3 & und 25 ein in der Platte vorgesehenes, nicht dargestelltes im am Zylinder 3 a befestigten Ring wird mit Hilfe Loch mit einer Armatur 41 an der Außenseite dieser nes O-Ringes 3 g erzielt, der in eine entsprechende Platte 3 in Verbindung steht. An die Armatur 41 ist tigförmige Nut eingelegt ist, die derart in der End- eine Rohrschlange 2a angeschlossen, die außerhalb atte 3 b angeordnet ist, daß der O-Ring gegen die des Gehäuses 3 liegt und zu Kühlzwecken der Umltsprechende Stirnfläche des Ringes am Ende der 30 gebungstemperatur ausgesetzt ist, wie es in Verbin^rlindrischen Hülle 3a angedrückt wird. dung mit der Schlange2 nach Fig. 1 beschrieben

Der Kompressor 1, der innerhalb des Gehäuses 3 worden ist. Die Rohrschlange 2 a führt zu einer !geordnet ist, wird mit Hilfe eines Induktions- Armatur 43 auf der Außenseite der vorderen Endotors M angetrieben. Ein solcher Induktionsmotor platte 3 b und steht durch ein Loch in dieser Platte mn mit einem Dreiphasenstrom von 280 V Span- 35 mit einer Armatur 44 auf der Innenseite dieser Platte mg und einer Frequenz von 400 Hz oder irgend- in Verbindung. Eine Leitung 45 führt von der Armatier anderen geeigneten Energiequelle angetrieben tür 44 zu dem Eingang 46 der Mitteldruckstufe IPS arden. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel des Kompressors. Ein Ausgang 47 dieser Mitteldruckurde der Motor mit 400 Hz betrieben und arbeitete stufe ist über ein Rohr 48 mit einer Armatur 49 auf it einem Wirkungsgrad von 75^fl/o bei 11500 U/min. 40 der Innenseite der vorderen Endplatte 3 b verbunden ie F i g. 2 beispielsweise zeigt, ist der Motor M in und weiterhin über ein Loch in dieser Platte mit aem geeigneten Gehäuse 25 untergebracht, das einer Armatur 50, die an der Außenseite dieser Platte tien kreisförmigen Querschnitt aufweist und an angebracht ist. Die Armatur 50 führt zu einer Rohrnem Ende mit einem Flansch 26 versehen ist. An schlange 2 b, deren anderes Ende an eine Armatur an Flansch 26 ist ein Vorsprung 27 angebracht, der 45 51 angeschlossen ist, die mit einer Armatur im Linear Sicherung der Lage des Gehäuses in eine ent- ren des Gehäuses 3 in Verbindung steht, von der rechende Ausnehmung an der Innenseite der End- wiederum eine Rohrleitung 53 zu dem Eingang 54 atte 3 c eingreift. Wenn das Motorgehäuse aus der Hochdruckstufe HPS des Kompressors führt, essing oder Aluminium hergestellt ist, ist ein guter Der Ausgang la der Hochdruckstufe des Kompresärmeübergang zu der rückwärtigen Endplatte 3 c 50 sors ist über ein Rohr 56 mit dem Eingang des Öltd damit eine gute Abführung der während des separators 5 verbunden. Das Gas wird aus dem Ölitriebes erzeugten Wärme gewährleistet. Am vorde- separator durch den Auslaß 6 abgeführt und über ti Ende des Motorgehäuses ist ein Getriebekasten eine Rohrleitung 6 α den Armaturen 57 und 58 gebracht, der in seiner Gesamtheit mit G bezeich- (Fig. 2 und 3) zugeführt, die durch die Platte 3& t ist. Dieser Getriebekasten enthält eine Vielzahl 55 hindurch zu einer weiteren Leitung 6 & (F i g. 2 und 4) η Zahnrädern in einer Getriebeanordnung, die ein führen. Die Leitung 6 b ist, wie aus F i g. 4 ersichtlich, ihnrad 28 umfaßt, das mit dem Motorritzel 29 im mit dem Eingang 8 einer Filteranordnung verbunden, ngriff steht und von diesem angetrieben wird. Das Die Filteranordnung9, die in Fig. 4 dargestellt ist, ihnrad 28 ist auf einer Kurbelwelle 30 des Korn- besteht aus einem zweistufigen Filter mit einer ersten sssors angeordnet und versetzt diese Kurbelwelle 60 Stufe 9 a und einer zweiten, kleineren Stufe 9 b. An Umdrehung, wie es noch beschrieben werden wird. die Auslaßöffnung 10 α der Stufe 9 ά ist ein Rohr 10 b tie Schmierung des Kompressors und des Getriebes angeschlossen, das zur Eingangsöffnung 8 b der zweird mit Hilfe einer Pumpe P erzielt, die im unteren ten Filterstufe 9& führt. Der Auslaß 10 der zweiten ide des Getriebekastens angeordnet ist. Diese Filterstufe 9 b ist mit Hufe einer Leitung 10 c an den mpe umfaßt einen Kolben 32, der unter Feder- 65 Eingang des Kühlkörpers 12 angeschlossen, der in ick an eine zahnradgetriebene Nockenscheibe 33 diesen Figuren nicht dargestellt ist, sondern erst zu liegt, die von dem motorgetriebenen Ritzel 34 in einer späteren Zeit im einzelnen beschrieben wird, ndrehung versetzt wird. Wie Fig. 2 erkennen läßt, Der Ausgang des Kühlkörpers ist mit einer Leitung

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14α verbunden, wie es Fig. 3 zeigt, die den Eingang beschriebenen Weise mit Lappen 3/ versehen, die

14 zu einer sich verzweigenden Leitung bildet und zur Befestigung der Platte und zur Herstellung des die Verbindung zu dem rechten Ende dieser sich beschriebenen dichten Abschlusses dienen,
verzweigenden Leitung 15 herstellt. Diese Leitung 15 Die vordere Endplatte und die daran befestigten umfaßt einen Abschnitt 15α, der an seinem rechten 5 Teile, einschließlich der Kühlschlangen la und 2b, Ende wie dargestellt an eine geeignete Armatur 15 b sind von einer Umhüllung 75 umschlossen, wie es an der Rückseite der vorderen Endplate 3 b ange- die F i g. 2 und 3 zeigen. Die Umhüllung 75 hat eine schlossen ist und mit der Armatur 14 durch ein nicht zentrale Öffnung, die von einem Ventilatorgehäuse dargestelltes Loch in dieser Platte in Verbindung 76 umgeben ist. In dem Gehäuse 76 ist auf der Welle steht. Das linke Ende des Abschnittes 15 a steht in io eines von der Ummantelung getragenen Lüftermotors Verbindung mit einem zweiten Abschnitt 15 c dieser 78 der Ventilatorflügel 77 angeordnet. Mit Hilfe des Leitung, der rechtwinklig zu dem ersten Abschnitt Ventilators 77, 78 wird Luft in das Ventilatorgehäuse angeordnet ist und der in einen T-förmigen Abschnitt angesaugt, die dann durch die Umhüllung 75 und

15 d mündet, der an beiden Enden offen ist und die durch den Raum zwischen dem inneren und dem Verbindung mit dem Inneren des Gehäuses 3 her- 15 äußeren Mantel 3 α und 70 des Kompressorgehäuses stellt. Wie aus den F i g. 2 und 5 ersichtlich, sind die längs dem gewellten Abschnitt gedrückt wird, der Ausgänge 17 a und YIb der sich verzweigenden Lei- den inneren und den äußeren Mantel voneinander tung 15 (Ausgang 17 nach Fig. 1) mit Hilfe der trennt. Auf diese Weise wird eine Luftkühlung der Abschnitte 15 e und 15/ dieser Leitung an die ent- freien Metallflächen des Gehäuses der Vorrichtung sprechenden Eingänge 18 α und 18 δ der Niederdruck- 20 durch zwangsweise bewegte Luft gewährleistet,
stufe des Kompressors angeschlossen. Ein Auslaß 8 a, der sich vom Boden der Filter-

Wie an Hand von F i g. 1 beschrieben worden ist, stufe 9 a erstreckt und im wesentlichen eine Verwird die Drucksteuerung mit Hilfe von magnet- längerung der Ausgangsdruckleitung von der Öffgesteuerten Hochdruck- und Niederdruckventilen und nung 6 des Ölseparators darstellt, kann an ein Hoch-Hilfe des Rückschlagventils RV gesteuert. Diese 25 druckmeßgerät 80 angeschlossen sein, wie es in Ventile sind an einem nach oben abgebogenen Ende F i g. 2 beschrieben und dargestellt ist. Solch ein 60 eines aus F i g. 2 ersichtlichen Drahtbleches 61 Druckmeßgerät hat für die Anwendung bei einem befestigt, das sich quer über den oberen Teil des Gerät nach der Erfindung einen Meßbereich von 0 Kurbelgehäuses des Kompressors 1 erstreckt und ein bis etwa 150 kg/cm² und zeigt den vom Kompressor nach oben aufgebogenes Vorderteil 62 aufweist, das 3° erzeugten Druck an. Ein Niederdruckmanometer 81, an der vorderen Platte 3 b befestigt ist. Das nach das zur Messung von Drücken im Bereich von 0 bis oben aufgebogene Teil 62 steht in Wärmekontakt mit 7 kg/cm² eingerichtet ist, kann direkt an das Innere der vorderen Endplatte 3 & und bildet so ein Mittel des Gehäuses 3 angeschlossen sein, damit auch der zum Ableiten von Wärme zur vorderen Platte, von dort herrschende Druck abgelesen werden kann,
der die Wärme an die Atmosphäre abgestrahlt wer- 35 Einzelheiten des Kompressors sind in den F i g. 6 den kann. und 7 dargestellt. Dort sind die Niederdruckstufen

Wie aus Fig. 3 ersichtlich, ist der ölauslaß des und die Zwischendruck- und Hochdruckstufen mehr ölseparators 5 mit Hilfe einer Leitung 7ö mit dem im einzelnen und etwa in doppelter tatsächlicher Eingang 62 des Rückschlagventils RV verbunden. Größe dargestellt. Fig. 6 zeigt eine Draufsicht auf Die Ausgangsöffnung 63 des Rückschlagventils RV 40 die Kompressoranordnung, bei der ein Teil des führt direkt zum Inneren des Gehäuses 3, so daß ein Kurbelgehäuses und der Kurbelwelle geschnitten in der Kompressorschleife entstehender Überdruck dargestellt ist, während Fig. 7 einen Querschnitt sofort abgeleitet wird. Eine Abzweigung der Leitung durch den Kompressor in der Achse eines Nieder-7a ist an den Eingang 64 des Hochdruckventils HV druckteiles und der Mitteldruckstufe des Kompressors angeschlossen. Der Ausgang 65 dieses Ventils ist mit- 45 darstellt. Wie aus F i g. 7 ersichtlich, enthält jeder tels einer Leitung 65a zum Einlaß 66 eines Speicher- Kompressorabschnitt ein Gleitjoch. Die beiden Gleitbehälters oder Reservoirs 20 (F i g. 5) angeschlossen. joche des dargestellten Kompressors sind mit 82 und Der Ausgang 67 des Speicherbehälters 20 ist mittels 83 bezeichnet. Von den entgegengesetzten Seiten des einer Leitung 67 a an den Eingang 68 eines Nieder- Joches 82 ist die eine mit dem Kolben 84 des entdruckventils LV angeschlossen. Dies ist am besten 50 sprechenden Niederdruckteiles und die andere mit aus F i g. 5 ersichtlich. Der Ausgang 69 des Nieder- dem Kolben 85 der Mitteldruckstufe verbunden, druckventil LV ist mit einer Leitung 69 α verbunden, Typische Längsschnitte durch die Zylinder der die sich unmittelbar zu dem Inneren des Gehäuses 3 Niederdruck- und Mitteldruckstufen zeigt F i g. 7. hin öffnet. Wie am besten aus F i g. 2 hervorgeht, Hier bewegt sich der Niederdruckkolben 84 im ist das Gehäuse 3 von einem äußeren Mantel 70 um- 55 Zylinder 90 und der Mitteldruckkolben 85 im Zylingeben, der von dem Gehäuse 3 durch ein gewelltes der 91. Das zu komprimierende Medium wird den Blech 72 getrennt ist, das zwischen dem zylindrischen Zylindern durch die entsprechenden Öffnungen 18 a Teil 3 a des Gehäuses und dem äußeren Mantel 70 und 46, die an den Seiten der Zylinder angebracht angeordnet ist und das an den Lappen 3 d anliegt sind, zugeführt. Dies sind also die Einlaßöffnungen, und an diesen befestigt ist. Die Wellungen erstrecken 60 Die Anordnung von Ventilen ist unnötig, weil die sich in Längsrichtung der Anordnung und bilden Kolben selbst die Einlaßöffnungen steuern, indem einen guten thermischen Kontakt zwischen dem Ge- sie die Öffnungen am unteren Ende des Hubes freihäuse und dem äußeren Mantel. Die Außenansicht geben und beim Verdichtungshub schließen. Die der vorderen Platte ist am besten aus F i g. 4 ersieht- Auslaßöffnungen 38 und 47 sind in den entsprechenlich. Diese vordere Platte ist zur Verbesserung der 65 den Zylinderköpfen 96 und 97 angeordnet, welche Kühlung mit Rippen versehen. Der Durchmesser der die Enden des Niederdruck- und des Mitteldruck-Platte entspricht im wesentlichen dem Durchmesser Zylinders in der dargestellten Weise verschließen, des zylindrischen Gehäuseteiles 3 α und ist in der Dort sind federbelastete Plattenventile 98 und 99 an-

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geordnet, die an Sitzen anliegen, die an den äußeren schlossen ist. Die Kapillarröhre ist in eine rohr-Jtirnflächen der entsprechenden Zylinder 90 und 91 förmige Ummantelung 97 eingeschlossen, die an ihren ingeordnet sind. Die Ventile werden durch Druck- Enden Stopfen 97 a und 97 b aufweist. Der Stopfen federn geschlossen gehalten, die zwischen den Ventil- 97 & verschließt auch das linke Ende des Wickel-)latten und den Zylinderköpfen in der dargestellten 5 körpers 95. Ein weiterer Stopfen 95 c trennt an der Ameise angeordnet sind. Die Enden der entsprechen- linken Seite das linke Ende des Wickelkörpers in der len Kolben sind eben und kommen am Ende des dargestellten Weise ab. Wie aus F i g. 8 a ersichtlich, /erdichtungshubes gerade an der entsprechenden ist eine Schnur 95 e aus einem geeigneten Isolier-/entilplatte zur Anlage, wie es bei dem Kolben 85 material schraubenförmig um den Wickelkörper 95 ler Mitteldruckstufe in der Stellung nach F i g. 7 der io derart herumgelegt, daß die Schnur zwischen die ^Tall ist, wo der Kolben am Ende seines Hubes an schraubenförmigen Windungen der mit Kühlrippen ler Platte 99 anliegt. Die Berührung wird durch eine versehenen Kapillarröhre zu liegen kommt und die luftschicht abgefedert, welche die beiden Flächen Öffnungen zwischen den Kühlrippen und der Oberrennt. Die Ventilplatte 99 öffnet sich gegen die Kraft fläche des Körpers 95 in der dargestellten V/eise abler Feder 101 in dem Maße, das erforderlich ist, um 15 schließt. In ähnlicher Weise ist eine zweite Schnur len Zylinder zu entleeren und dabei den für die be- 95 e aus Isoliermaterial zwischen den schraubenreffende Stufe vorgesehenen Druck aufrechtzu- förmigen Windungen der Kühlrippen und der Innenrhalten. Der Querschnitt der Zylinder und die von fläche der Ummantelung 97 angeordnet, um auch [en Druckfedern erzeugte, die Ventilplatten be- dort eine Abdichtung zu bewirken. Ein Loch 95 d ist istende Kraft bestimmt den Enddruck der betreffen- 20 links von dem Stopfen 95 c im Wickelkörper 95 vorlen Stufe. Jedes der Gleitjoche wird von einer be- gesehen. Der Auslaß 13, der hier als Rohr dargestellt onderen Kröpfung der Kurbelwelle 30 des Korn- ist, steht am linken Ende des Wickelkörpers mit xessors angetrieben. Auf den als Kurbelzapfen dessen Innerem in Verbindung, wie es Fig. 8 zeigt, ienenden Teilen der Kröpfungen sind Kugellager Das Glas, das durch die mit Kühlrippen versehene 02 und 103 angeordnet, wie es Fig. 6 zeigt, deren 25 Kapillarröhre hindurchgeleitet wird, tritt am rechten ußere Laufringe an den gegenüberliegenden Flächen Ende des Kühlkörpers aus und wird dann durch die er entsprechenden Gleitjoche 82 und 83 anliegen. Schnüre gezwungen, beim Zurückströmen zum linken nd die Reibung vermindern. Wie aus F i g. 2 er- Ende des Kühlkörpers an den Kühlrippen der ichtlich, wird dem Kurbelgehäuse des Kompressors schraubenförmig aufgewickelten Kapillarröhre entchmieröl durch ein Loch zugeführt, das nahe der 30 langzufließen und mit diesen Rippen in den maximal beren Kante des Kurbelgehäuses angeordnet ist. möglichen Kontakt zu treten. Am linken Ende des >ieses Loch ist in den Fig. 6 und 7 mit 104 bezeich- Kühlkörpers strömt das Gas durch das Loch 95d et und steht mit dem Rohr 35 nach F i g. 2 in Ver- und tritt durch das Rohr 13 aus. Es wird demnach indung. eine höchstwirksame Kühlung des gerippten Kapillar-Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wurden 35 rohres dadurch erzielt, daß das gekühlte Gas, das ie beiden Niederdruckstufen aus Gründen einer aus dem Kapillarrohr ausströmt, über das mit Kühl^rereinfachung verwendet. Es ist nämlich vorteilhaft, rippen versehene Kapillarrohr zu einem Ausgang ei einer solchen Anordnung gegenüberliegende zurückgeführt wird, der dem Eingang des Kühlylinder und Kolben zu verwenden. Es ist jedoch körpers benachbart angeordnet ist.
rsichtlich, daß das Volumen der Niederdruckstufe 40 Wie bei der Beschreibung von Fig. 1 erwähnt, ist ir die angegebenen Zwecke dadurch erhöht werden der Ölseparator nach Art einer Zentrifuge ausgeann, daß eine einfache Niederdruckstufe mit einem bildet. Einzelheiten dieser Anordnung sind in den rößeren Querschnitt benutzt wird, um bei jedem Fig. 9, 10 und 11 dargestellt, die einen Längsschnitt, [üb die nötige Verdrängung zu erzeugen. Wie aus eine Draufsicht und eine Einzelheit des Ölseparators i g. 3 ersichtlich, sind die Auslässe 37 und 38 an 45 zeigen. Dieser Ölseparator umfaßt ein Gehäuse 105, η einziges Rohr 39 angeschlossen, das seinerseits in das ein rohrförmiges Teil 106 eingesetzt ist, das ber die Kühlschlange 2 α mit dem Einlaß 46 der sich durch ein Loch im oberen Ende des Gehäuses [itteldruckstufe in Verbindung steht. erstreckt und mit dem Gehäuse dicht verbunden ist. Da das Kurbelgehäuse des Kompressors Öl enthält, Das untere Ende des rohrförmigen Teiles endet nahe ird eine Schmierung der in dem Kurbelgehäuse 50 über einer Platte 107, die an ihrem Rande einen sich lthaltenen Lager und der Kolben durch das Ver- nach oben erstreckenden, geschlitzten Flansch 108 »ritzen des Öles beim Eintauchen der Kurbelarme aufweist. Die Platte 107 wird von einer konzentrisch : den Ölsumpf und bei der Bewegung der Gleitjoche zum Gehäuse 105 angeordneten Stütze getragen. Das arch den Ölsumpf bewirkt. Öl tropft normalerweise von der Platte 107 durch Der in F i g. 8 gesondert dargestellte und bereits 55 die im Flansch vorgesehenen Schlitze herab. Das Verbindung mit F i g. 1 behandelte Kühlkörper ist untere Ende der die Platte 107 tragenden Säule bildet η nach dem Joule-Thomson-Effekt arbeitender einen Teil mit einer Platte 109, die das untere Ende apillar-Kühlkörper, also ein Kühlkörper mit ver- des Gehäuses 105 abschließt. Der Auslaß 7, durch ilten Drosseln. Der Einlaß 11 des Kühlkörpers steht den das Öl abgeführt wird, steht mit dem Inneren it einer Kapillarröhre 93 in Verbindung, die einen 60 des Gehäuses 105 in der dargestellten Weise in Vereinen Innendurchmesser aufweist und um die zu bindung. Das obere Ende des rohrförmigen Teiles ühlzwecken schraubenförmig ein Blechstreifen 93 a 106 endet in einem Gasauslaß 6 von verringertem jchkant herumgewickelt ist, wie es F i g. 8 a zeigt. Durchmesser, während der Eingang von einem Anie mit den Kühlrippen versehene Kapillarröhre ist satz 4 α gebildet wird, der sich seitlich von dem obemn schraubenförmig um einen rohrförmigen 65 ren Ende des rohrförmigen Teiles 106 forterstreckt, 'ickelkörper 95 herumgewickelt, der an seinem Die Einlaßöffnung 4 erstreckt sich durch den seitchten Ende, an dem die mit Kühlrippen versehene liehen Ansatz 4 a bis in das Innere des rohrförmigen apillarröhre endet, von einem Stopfen 95 a ver- Teiles 106. Wie aus F i g. 10 ersichtlich, mündet die

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Einlaßöffnung 4 im Querschnitt gesehen tangential ren zwar das Glasfaserfilter, werden aber in dem zum Inneren des rohrförmigen Teiles 106. Auf diese Molekularsieb zurückgehalten. Die größeren Teilchen Weise wird dem Gas, das durch die Öffnung 4 in das oder Tröpfchen führen dagegen schon zu einer BeRohr 106 eintritt, ein Drall erteilt. Dabei wird das netzung der Oberfläche des Glasfaserfilters und werschwere öl durch Zentrifugalkräfte von dem Gas 5 den infolgedessen bereits in diesem Filter zurückgetrennt. Das öl hat die Tendenz, auf die Innenfläche gehalten. Ein Teil dieser größeren Teilchen kann des rohrförmigen Teiles 106 aufzutreffen und sich jedoch durch die Glasfaserfilterstufe hindurchdort in Form von Tröpfchen anzusammeln, die dann gelangen und in das Molekularsieb eindringen. Hier an der Wandung dieses Teiles hinab auf die Platte haben diese Teilchen, die zu groß sind, um von dem 107 tropfen. Die Gasauslaßöffnung 6 ist mit einem io Material des Molekularsiebes gefangen zu werden, Rohr 110 versehen, das sich in das Innere des Teiles die Tendenz, durch die Zwischenräume zwischen den 106 hineinerstreckt. Die Anordnung der Platte 107 Teilchen des Molekularsiebes hindurchzudringen. Der mit den nach oben gerichteten flanschartigen Ab- das Sieb durchlaufende Rest trifft dann auf die Glasschnitten 108 und die Anordnung des Rohres 110 faserfilter am anderen Ende nahe dem Ausgang des sollen im wesentlichen verhindern, daß Öl in flüssiger 15 Filters, wo der größte Teil der restlichen größeren Form aus dem Gasauslaß 6 herausfließt, falls der ölteilchen zurückgehalten wird. Die Glasfaserfilter ölseparator einmal auf den Köpft gestellt wird. Wie am Ausgang dienen zugleich zum Abschluß dieses ersichtlich würde bei kopfstehendem ölseparator das Endes und zum Zurückhalten des Werkstoffes des öl eher an den Abschnitten 108 der Platte 107 an- Molekularsiebes, damit dieser Werkstoff nicht aus haften und außerhalb des Rohres 106 abtropfen als 20 der Auslaßöffnung des Filters heraustritt. in das Rohr hineintropfen. Ähnlich wird öl an der Die Kühlvorrichtung nach der Erfindung bildet Innenwand des Teiles 106 sich außerhalb des Rohres eine kleine, höchstwirksame Einheit. Eine Ausfüh- 110 ansammeln und nicht in die Ausgangsöffnung 6 rungsform der Erfindung wiegt etwa 4 kg, hat einen gelangen. Außendurchmesser von etwa 15 cm und eine Länge Bei dem in den F i g. 12 und 13 dargestellten Filter 25 von etwa 23 cm und hat eine maximale Leistungshandelt es sich um das Filter 9 a, das am besten in aufnahme von etwa 200 W. Der Kompressor ist sehr F i g. 4 sichtbar ist, und repräsentiert zugleich den kompakt. Zwei Zylinder mit einem Durchmesser von typischen Aufbau des Filters 9 b, das lediglich von 9,525 mm bilden die erste Stufe. Diesen Zylindern geringerer Größe ist. Das Filter 9 α umfaßt ein zylin- stehen horizontal gegenüber der Mitteldruckzylinder drisches Gehäuse 115 aus geeignetem Material, bei- 30 mit einem Durchmesser von 6,35 mm und der Hochspielsweise aus Messing, das in der Lage ist, dem druckzylinder mit einem Durchmesser von 3,175 mm. Ausgangsdruck des Kompressors standzuhalten. Das Der Einlaß zu den Zylindern durch seitliche Öffnun-Auslaßende des Filters ist mit einer kleinen Gewinde- gen ermöglicht einen sehr wirksamen Arbeitshub bohrung 116 versehen, in die eine Armatur 10 a ein- mit einer Verdichtung von 4,06:1 in jeder Stufe bei geschraubt werden kann, wie es F i g. 4 zeigt, die 35 einem Hub von 9,65 mm. Die Anordnung von seitdann den Auslaß des Filters bildet. Am anderen liehen Einlaßöffnungen erhöht wegen ihrer Einfach-Ende ist das Gehäuse 115 im Durchmeser etwas ver- heit die Zuverlässigkeit des Kompressors und vergrößert und mit einem Innengewinde versehen, das meidet die Möglichkeit undichter Eingangsventile, den Stopfen 117 aufnimmt. Dieser Stopfen ist mit Beim Kompressionshub kommt der Kolben flach am Querbohrungen 118 und 119 versehen, die mitein- 40 Auslaßventil zum Anliegen, so daß ein effektiver ander fluchten und von denen die Bohrung 119 die Totraum mit dem Volumen Null erzielt wird und kleinere ist. Die Bohrungen 118 und 119 bilden der Kompressor einen hohen volumetrischen Wiröffnungen zum Druckeinlaß und Druckauslaß. Das kungsgrad aufweist. Die zwischen den einzelnen Loch 119 steht mit einer geeigneten Armatur in Ver- Stufen erfolgende Kühlung und die geringe Kompresbindung, wie es F i g. 4 zeigt, die einen Auslaß 8 α 45 sion in den einzelnen Stufen halten die Gastempebildet, der zu einem geeigneten Manometer führt, das raturen niedrig und ermöglichen eine relativ gute zur Anzeige des Druckes des Kompressors dient. Eine Annäherung an eine ideale isothermische Kompresfederbelastete Druckplatte 120 ist am linken Ende sion. Die äußeren Abmaße des Kompressors betragen des Filters angeordnet, wie es Fig. 12 zeigt, an die etwa 51-51 · 114mm³, und sein Gewicht beträgt sich mehrere Glasfaserfilterpapiere wie z. B. »Gel- 50 etwa 450 g.

rnan«-Glasfaserfilter vom Typ »E« anschließen. Etwa Der Kühlkörper der mit geschlossenem Kreislauf die Hälfte des Innenraumes des Filters ist dann von arbeitenden Kühlvorrichtung nach der Erfindung einem als Molekularsieb geeigneten Werkstoff ausge- wurde mit einem Dewarschen Gefäß verbunden, das füllt. Dieser Werkstoff ist von solcher Art, daß er einen Wärmeverlust von etwa 0,15 W bei 23° C Um-Ölmoleküle zurückhält. Er besteht aus einzelnen 55 gebungstemperatur hatte. Der Kühlkörper hält dieses Körnchen, die grob die Form sehr kleiner Zylinder Gefäß bei 80° K bei einer Umgebungstemperatur mit einem Durchmesser von 0,8 mm oder weniger von 23° C mit einem Einlaßdruck von 63 kg/cm² und einer Länge von etwa 1,5 bis 3 mm aufweisen. und einer Durchflußgeschwindigkeit von 2,2 l/min. Der Rest des Innenraumes ist mit dem beschriebenen Beim Betrieb der Anordnung bei einer Umgebungs-Glasfaserfilterpapier angefüllt. Die Filterpapiere 60 temperatur von 71° C wurde die volle Kompressorliegen an einer Scheibe 121 an, die ihrerseits an dem leistung von 3 l/min benötigt. Stopfen 117 anliegt, der in das Innengewinde des Bei einer Arbeitsgeschwindigkeit von 3000 U/min, Filtergehäuses 115 eingeschraubt ist. Das Öl, das von einem Eingangsdruck von 1 kg/cm² und einem Ausdem Gas zum Eingang 8 des Filters mitgenommen gangsdruck von 70 kg/cm² liefert der Kompressor wird, befindet sich teilweise im Zustand eines Öl- 65 3 l/min bei einem volumetrischen Wirkungsgrad von nebeis oder Öldampfes, der Ölteilchen verschiedener 87°/». Die gesamte Leitungsaufnahme beträgt 81,5 W. Größe enthält. Die sehr kleinen ölteilchen, die bei- Ein Vergleich mit der errechneten idealen isotherspielsweise molekulare Größe haben können, passie- mischen Leistung von 24,1 W ergibt einen isother-

mischen Gesamtwirkungsgrad von 29,5 °/o. Bei 23⁰C Umgebungstemperatur wurde ein Dauerbetrieb der Kühlvorrichtung bei einer Leistungsaufnahme des Kompressors von nur 50 W erzielt.

Claims

Patentansprüche:

1. Kühlvorrichtung mit einem geschlossenen Gas-Kreislauf, in dem das Gas in einem Kompressor verdichtet, im Wärmeaustausch mit der Umgebung gekühlt und einem nach dem Joule-Thomson-Effekt arbeitenden Kühlkörper zugeleitet wird, in dem es unter Abkühlung entspannt, um dann einem den Kompressor umschließenden Gehäuse zugeführt zu werden, aus dem der Kornpressor das Gas wieder ansaugt, dadurch gekennzeichnet, daß ein Speicherbehälter (20) und auf den Druck im Gehäuse (3) ansprechende Ventilanordnungen vorgesehen sind, von denen eine erste Ventilanordnung (HS, HV) die Auslaßöffnung (la) des Kompressors (1) mit dem Speicherbehälter (20) verbindet, damit dem Speicherbehälter vom Kompressor her Gas zugeleitet wird, wenn der Druck im Gehäuse einen ersten vorbestimmten Wert überschreitet, während eine zweite Ventilanordnung (LV, LS) den Speicherbehälter (20) mit dem Inneren des Gehäuses (3) verbindet, damit Gas vom Speicherbehälter (20) in das Gehäuse (3) einströmen kann, wenn der Druck im Gehäuse (3) einen unter dem ersten Wert liegenden vorbestimmten zweiten Wert unterschreitet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicherbehälter (20) sowie die druckgesteuerten Ventilanordnungen (HV, HS und LV, LS) innerhalb des Gehäuses (3) angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Ventilanordnung (HS, HV) die Verbindung zwischen dem Kompressor (1) und dem Speicherbehälter (20) bei dem ersten vorbestimmten Druck herstellt, wenn der Druck in dem Gehäuse (3) ansteigt, aber erst bei einem dritten bestimmten Druck, der niedriger ist als der erste Druck, wieder unterbricht, wenn der Druck in dem Behälter abfällt, und daß die zweite Ventilanordnung (LS, LV) die Verbindung zwischen dem Speicherbehälter (20) und dem Inneren des Gehäuses (3) bei ansteigendem Druck unterbricht, wenn der Druck im Gehäuse (3) einen bestimmten vierten Wert erreicht, der zwischen dem ersten und dem dritten vorbestimmten Druck liegt, und die Verbindung wieder herstellt, wenn der Druck im Gehäuse auf den bestimmten zweiten Druck abfällt, der geringer ist als der dritte vorbestimmte Druck.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Ventilanordnung ein erstes elektrisch betätigbares Ventil (HV) umfassen, das den Ausgang (la) des Kompressors (1) mit dem Speicherbehälter (20) verbindet, ein zweites elektrisch betätigbares Ventil (LV), das den Speicherbehälter (20) mit dem Inneren des Gehäuses (3) verbindet, sowie einen im Gehäuse (3) angeordneten Hochdruckschalter (HS) zur Betätigung des ersten Ventils (HV) und einen im Gehäuse angeordneten Niederdruckschalter (LS) zur Betätigung des zweiten Ventils (LV).

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochdruckschalter (HS) mit dem ersten elektrisch betätigbaren Ventil (HV) über eine intermittierend arbeitende elektrische Vorrichtung (FS) verbunden ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Eingang (18) des Kompressors (1) eine sich verzweigende Leitung (15) verbunden ist, die eine erste Einlaßöffnung (14) aufweist, die durch das Gehäuse (3) hindurch mit der Auslaßöffnung (13) des Kühlkörpers (12) verbunden ist, und eine zweite Einlaßöffnung (16), die im Inneren des Gehäuses (3) mündet.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an den Ausgang (la) des Kompressors (1) als Überdruckventil ein Rückschlagventil (RV) angeschlossen ist, das den Ausgang mit dem Inneren des Gehäuses (3) verbindet, wenn das Rückschlagventil offen ist.

8. Kühlvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einem geschmierten Kompressor, dadurch gekennzeichnet, daß an den Ausgang (la) des Kompressors (1) ein Ölseparator (S) angeschlossen ist, der einen mit dem Eingang (11) des Kühlkörpers (12) verbundenen Ausgang (6) und einen weiteren Öl- und Gasauslaß (7) aufweist, und daß die erste druckgesteuerte Ventilanordnung (HV, HS) den Öl- und Gasauslaß (7) mit dem Speicherbehälter (20) verbindet, so daß dem Speicherbehälter (20) öl und Gas aus dem Separator (5) zugeführt wird, wenn die erste Ventilanordnung geöffnet ist.

9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil (RV) an den Öl- und Gasauslaß (7) des Ölseparators (5) angeschlossen ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Öl- und Gasseparator (5) innerhalb des Gehäuses (3) angeordnet ist und die Verbindung zwischen dem Gasauslaß (6) des Separators und dem Eingang (11) des Kühlkörpers (12) durch die Wandung des Gehäuses (3) hindurch hergestellt ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein als Molekularsieb geeignetes Material und Glasfaserfiltermaterial enthaltendes Filter (9) vorgesehen ist, dessen Eingang (8) mit dem Gasauslaß (6) des Ölseparators (5) und dessen Ausgang (10) mit dem Eingang (11) des Kühlkörpers (12) verbunden ist.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen 009510/18