DE1476994A1

DE1476994A1 - Kaelteanlage

Info

Publication number: DE1476994A1
Application number: DE19651476994
Authority: DE
Inventors: Embury Joseph Edward; Leonard Jun Louis Howell
Original assignee: Carrier Corp
Current assignee: Carrier Corp
Priority date: 1964-06-23
Filing date: 1965-06-22
Publication date: 1969-10-09
Also published as: CH450465A; GB1112663A; ES314384A1; BE665852A; NL6508023A

Description

PATENTANWALT HAMBUHG 86 · NBtTBH WiLL 41 · FBRNRUS¹ 86 71 28 UND 38 41 15

-AIfβΟΗΗΙΙΊ I

CAREIER COEPORAIIOH'

Carrier Parkway

Syracuse 1, Few York (WoA) \ 21. Juni 1965

K ä 1 tta η 1 a g e

Die Erfindung Detrifft eine Strömungsanlage und eine Kälteanlage sowie ein Verfahren zur Kälteerzeugung. Insbesondere /betrifft die Erfindung eine mit Dämpfkraft gesteuerte Kälteanlage und die Kondensierung des Wasserdampf es und des Kältemittels, wobei ein Einlecken der umgebenden Luft in die Kälteanlage vermieden werden ·»··* soll.

Verschiedene Arten von Kälteanlagen, wie beispielsweise Absorptionsanlagen und Kältemittelkompressoranlagen, sind in der einschlägigen Technik allgemein bekannt. Die Konstruktion, die Bestandteile und deren Beziehung zueinander sowie die Betriebseigenschaften derartiger Anlagen sind ebenfalls allgemein bekannt» Jede dieser Anlagenarten

wo— ist mit gewissen Nachteilen und Vorteilen behaftet,/bei jedoch Versuche, eine Anlage zu schaffen, in welcher die Vorteile der verschiedenen Anlagen kombiniert und ihre Nachteile vermieden werden,£haben>Anlagen ergeben^"" welche unpraktisch waren.

Beispielsweise sind verschiedene Maßnahmen auf diesem Gebiet bekannt, um die Leistung der verschiedenen Anlagen

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automatisch -zu steuern. Uei Anlagen, die ainen Kältemittel— kompressor benutzen, wird eine derartige steuerung im allgemeinen dadurch erreicht, daß die Konipressordrehzahl . geändert oder die Leitschaufeln im Kompressoreinlaß -verstellt werden, um die otro'mung des Kältemittels zu regulieren. Leitscliauf elanordnungen sind kostspielig und machen im allgemeinen Betätigungsvorrichtungen erforderlich» Bei Anlagen, welche eine Leistungssteuerung durch Regelung der Kompressordrehzahl vorsehen, wird dies gewöhnlich dadurch ■bewerkstelligt, daß die Dr eh ζ aiii des Kompressorantriebes, wie "beispielsweise eine !Dampfturbine, geregelt v/ird_o Diox'urbinendrehzahlregelung vara im allgemeinen dadurch erzielt, daß der der Turbine zugeführte !Dampfdruck verändert wird, und dies wird gewöhnlich entweder durch .änderung der einem Dampferzeuger zugeführten Wärme oder durch Verstellung eines Dampfdruckregelventils in der Leitung zwischen dem !Dampferzeuger und der !Turbine "bewerkstelligt. Die Regelung der Wärmezufuhr zum Dampferzeuger spricht im allgemeinen sehr langsam infolge der Eigenart des Dampferzeugers an, um eine Drehzahländerung der !Turbine zu bewirken und hinkt hinter dem steuersignal zur Veränderung der 'Wärmezufuhr zum Dampferzeuger her, so daß die Leistung der Anlage sehr langsam verändert wird. Wenn ein Dampfdruckregelventil verwendet wird, tritt am Ventil ein bezeichnender Druckabfall mit großen Kühlbelastungen auf, wobei sich dies in einem nicht notwendigen hohen Dampfverbrauch auswirkt, wodurch die Betriebskosten erhöht werden« Darüberhinaus sind geeignete Dampfdruckregelv'entile kostspielig und erfordern oft komplizierte und teure elektrische oder mechanische Betätigungen, welche die Kosten der Anlage erhöhen. Es ist weiterhin die a_rt-

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1 - .- ' -■"·;■'■■■.:■»?*■

eigene "Jn a tab Ii tat der bekannten Kälteanlagensteuerungen zu beachten, bei denen große, fast augenblickliche Änderungen im 13etrieb der Anlage aus verschiedenen Gründen auftreten können, wie djes mit der Materie vertrauten Fachleuten "bekannt iat.

Um weiterhin einen sicheren Betrieb einer durch eine Turbine angetriebenen Anlage sicherzustellen, ist es erwünscht, axe Pürbine im wesentlichen augenblicklich stillsetzen zu können, falls eine Betriebsstörung der Anlage ^ auftreten sollte. Viele Sicherheitssteueranordnungen haben nicht schnell genug angesprochen, um ein sofortiges Stillsetzen sicherzustellen, wobei derartige Steuerungen oft so selten zur Jirkung kommen, daß sie, wenn gebraucht, stecken- ; bleiben oder sonstwie unwirksam sind, so daß sie im allgemeinen als unzuverlässig angesehen werden können.

Hinzu kommt, daß Kälteanlagen, welche einen hochtourigen Zentrifugalkompressor und ein Kältemittel mit verhältnismäßig hohem liolekulargewicht benutzen, bekanntlich viele theore- · tische Vorteile hinsichtlich der Größe, Kosten und der Wirtschaftlichkeit besitzen, wie dies ausführlicher in der älteren schwebenden USA-Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen Kr₀ 112 679, die am 25. kai 1961 hinterlegt ist, und die auf ein "Verfahren und Vorrichtung zum Heizen und Kühlen" gerichtet ist, besprochen worden ist.· Praktische Probleme beeinflussen jedoch die Lebensdauer und die Verläßlichkeit vieler solcher Anlagen,und diese Probleme habe,n die Kosten und die liouipliziertheit der Anlagen wesentlich erhöht, so daß frühere Anlagen dieser Art im allgemeinen wenig

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'Beachtung gefunden haben. Ein Problem besteht beispielsweise darin, Leckagen sowohl während des Betriebes der Anlage als auch bei abgestellter-Anlage zu verhindern. Einlecken von Luft in die Anlage sowie Durchlecken von Dampf in die Kälteseite der Anlage, wenn ein dampfgetriebener Turbokompressor verwendet wird, sind bei den meisten Anlagen lästige Probleme. Es ist ganz besonders schwierig, das Einlecken von Luft in die Anlage zu verhindern, da ein mit der darapfgetriebenen Turbine verwendeter Wasserdampfkondensator unter atmosphärischem-Druck arbeiten muß, um für die Turbine thermodynamisch, insbesondere bei Vollastbedingungen, wirtschaftlich zu sein, was dazu führt, daß Leckstellen im V«asserdampfkondensator dazu neigen, Luft in die Anlage einzusaugen.

Es ist manchmal erwünscht, die Kondensatorleistung eines V/asserdampfkondensators zu regeln, was im allgemeinen dadurch bewerkstelligt wird, .daß die Menge oder die Temperatur des durch den \. as serd ampf kondensat or strömenden Kühlwassers geregelt wird. Eine derartige Regelung des Kühlwassers kann eine unerwünschte Zundeisbildung iu Kondensator erzeugen, wodurch die Leistung reduziert wird, wenn eine volle Kondensatorleistung erforderlich ist, und wodurch auch die V/artungskosten durch die Entfernung des Zunders erhöht werden. Ein weiteres, allgemein anzutreffendes Problem bei einer darapfgetriebenen Kälteanlage ist in der verminderten Kondensatorleistung des wasserdampfkondensator zu sehen, die auf die Kältemitteldampfansammlung im Kondensator zurückzuführen iat, welche die Kondenzabüchnitte des "Wasserdampfkondensators umhüllen.

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Ein Hauptzweck der Erfindung besteht in der Schaffung. einer neuartigen und verbesserten Steuerungsanordnung und einem Verfahren zur steuerung einer Kälteanlage■>

Ein wichtiges Ziel der Erfindung "besteht in der Schaffung eines neuartigen und verbesserten Leistungssteuerungssystems für eine dampfgetriebene Kälteanlage„ Die Steuerung wird durch Regelung des Rückstaudruckes am Antrieb, beispielsweise einer Turbine und insbesondere durch Regelung des Druckes im v/asserdampfkondensator, bewerkstelligt. Ein damit zusammenhängendes Ziel besteht in der Schaffung einer derartigen Steuerung, die anspricht, um die Kondensatorleistung des aus der Turbine austretenden Dampfes zu regeln. Ein weiteres damit zusammenhängendes Ziel besteht in der Schaffung einer derartigen Steuerung, bei der ein Kondensatorabschnitt des viasserdampfkondensators in geregelter Weise mit einem nicht kondensierbaren Dampf umhüllt wird, um^ie Kondensatorleistung des aus der Turbine austretenden Dampfes niederzudrücken. Ein weiteres damit zusammenhängendes Ziel besteht darin, daß Vorsorge zur Regelung der Menge des eingeführten, nicht kondensierbaren Dampfes in den Wasserdampfkondensator getroffen wird, wobei der nicht kondensierbare Dampf mit einer im wesentlichen konstanten Geschwindigkeit aus dem wasserdampfkondensator ausgespült wird. Ein weiteres damit zusammenhängendes Ziel besteht darin, daß der nicht kondensierbare Dampf und Jeglicher darin enthaltener Y/asseräaiapf ausgespült wird und daß die getrennten Strömungsmittel zur Wiederverwendung in di.e Anlage zurückgeführt werden.

Ein noch weiterer Zweck besteht in der Schaffung eines

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neuartigen und verbesserten Stsuerungssystems und einem Verfahren zur Steuerung einer Kälteanlage, um ein stabiles System zu schaffen, dessen ITorualbetrieb sich langsam ändert, wobei insbesondere das System durch austretendes abgekühltes (/asser gesteuert wird. Ein damit zusammenhängendes Ziel besteht in der Schaffung einer derartigen Steuerung, bei der die Anlage im wesentlichen augenblicklich stillgesetzt werden kann»

Ein weiterer Zweck besteht in der Schaffung eines neuartigen und verbesserten Värmeaustauscheraufbaues. Ein damit zusammenhängender Zweck besteht in der Schaffung eines derartigen Värmeaustauscheraufbaues zum Kondensieren eines strömenden Energiemittels, wie z. B₀ Dampf, bei einer Kälteanlage» Ein weiterer damit zusammenhängender Zweck besteht in der Schaffung eines derartigen v/ärmeaustauscheraufbaues in Porm eines V/asserdampfkondensators. Bin weiterer damit zusammenhängender Zweck besteht in der Schaffung eines neuartigen und verbesserten Verfahrens zum Betrieb eines derartigen Vfärmeaustaus eherauf baues und insbesondere zum Betrieb eines derartigen V/asserdampfkondensators« Ein weiterer damit zusammenhängender Zweck besteht darin, eine gesteuerte Umhüllung eines Kondensatorabschnittes des V/as s er dampf kondensators mit einem nicht kondensierbaren Dampf vorzusehen, um die Kondenzleistung des in den Kondensator eingeführten v/asserdampf es zu regeln,, Ein weiteres damit zusammenhängendes Ziel bezweckt,den nicht kondensierbaren Dampf aus dem Y/asserdampfkondensator auszuspülen.

Noch ein weiterer Zweck besteht in der üchaffung einer neu-

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artigen und verbesserten, das Pumpen verhindernden steuerung, _N genauer gesagt, einer HeißgasnebenschluiBsteuei-ung bei einer Kälteanlage» Ein damit zusammenhängender i/weck besteht in ■ der Schaffung einer derartigen Heißgasnebensclilußsteuerung bei einer mit Kampfkraft angetriebenen Kälteanlage, die auf "Bedingungen im Y/ass er dampf kondensator anspricht, insbesondere auf den darin herrschenden Drucke

Ein weiterer wichtiger Zweck der Erfindung besteht in der Schaffung einer neuartigen und verbesserten Steueranlage zum | stillsetzen einer durch Dämpfkraft angetriebenen Kälteanlage, wobei die btilloetzung durch Erhöhung des Auslaßdruckes oder des Hückstaudruckes am Antrieb, beispielsweise einer turbine, bewerkstelligt wird, genauer gesagt, indem der Druck im wasserdampfkondensator erhöht wird₀ Ein damit zusammenhängender Zweck besteht darin, Vorkehrungen zu treffen, um im wesentlichen augenblicklich die Anlage von Hand oder automatisch auf einen vorbestimmten Zustand der Anlage ansprechend stillsetzen zu können. Es wird in diesem Zusammenhang weiterhin bezweckt, bei dieser Stillsetzung im wesentlichen den ganzen wirksamen Kondensatoratoschnitt des Y/asserdampfkonäensators zu überdecken und so den Betrieb durch Erhöhung des otaudruckea an der Turbine auf den des Einlaßdampfdruckes der uirbine zu erhöhen und dabei die Anlage unter Druck zu setzen, uiii ein Einlecken von Umgebungsluft in die Anlage wirksam zu verhindern. ·

Hoch ein v,eiteror Zweck besteht in der Schaffung einer neuartigen und verbesserten hermetisch abgeschlossenen Kälteanlage und eineu Verfahreη .zum betrieb desselben, bei .welchem

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ein Einlecken von .Umgebungsluft in die Anlage "bei Stillsetzung derselben wirksam verhindert wird. Ein hiermit zuaammenhängendei Zweck Gesteht in der Verwendung von Kältemittel, um die Anlage unter einen über dein atmosphärischen Druck liegenden , Druck zu setzen. Ein weiterer Zweck in diesem Zusammenhang besteht in der Schaffung einer Spülung, um das den Druck ausübende Kältemittel schnell zu entfernen und einen schnellen glatten Anlauf zu erleichtern»

P Diese und andere Ziele der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen ersichtliche Es zeigen:

Fig. 1 ein b'trömungsdiagramm einer bevorzugten Ausführungsform der Kälteanlage, bei der gewisse Steuerungs— merkmale der Anlage gezeigt sindj

Pig. 2 einen abgebrochenen vertikalen Längsschnitt

einer Kondensatoreinheit mit einem 'wasserdampfkondensator geiaäß der Erfindung, wobei der Schnittverlauf im wesentlichen nach linie II-II der Fig. 3 verläuft;

Figo 3 einen vertikalen Schnitt des Kondensators im wesentlichen nach Linie HI-III der Figo 2\

Fig. 4 eine Endansicht von rechts der in Figo 2 gezeigten Einheit, wobei zur klareren Herstellung Seile entfernt sind j

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5 ein sohematisch.es -Sohaltdiagramm eines elektrischen Heiles der Steuerungsanlage}

Pig» 6 eine landemsehalteraufstellung für fig» 5? und

7 ein schematiaches Schal ta iagramm eines Seiles des elektrischen Steuerkreises.

Die dargestellte Kälteanlage ist vorzugsweise hermetisch geschlossen und kann als mit einer Kraftseite mit einem ötröinungskreis für ein strömendes Energiemediuia und einem Kältekreis mit einem Strömungskreis von Kältemittel unter dem Einfluß des von dem strömenden Energiemedium angetriebenen Antriebes angesehen werden, wobei der Betrieb der Anlage durch eine Steueranlage geregelt wird, wie dies ausführlicher zusammen mit anderen Merkmalen der Anlage in der schwebenden USA-Patentanmeldung mit dem Titel "Heiz- und Kühl--, anlage" der Anmelderin beschrieben ist und am gleichen Tage wie diese Anmeldung unter der Anwaltsakte Hr₀ 151-28-1 hinterlegt ist. ,

Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf ein bevorzugtes Energieströmungsmittel, welches Wasser ist, und ein bevorzugtes . Kältemittel, welches Octafluorzyklotmtan ist, welches im allgemeinen mit O 3i8 bezeichnet wird und die chemische lormel G^I¹Q aufweist, begehrieben. Diese flüssigkeiten werden besonders bevorzugt, da sie nicht äiiteinander eine Mischung eingehen und da pie an sich hijohst stabil sind und nicht dazu neigen, sich zu Hersetzen oder chemisch miteinander oder anderen Materialien der Anlage zu reagieren oder

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* Korrosion oder unerwünschte nebenprodukte erzeugen. Diese Kältemittel bilden auch einen nicht kondensierbaren Dampf "bei den Temperaturen und Drücken, "bei denen das Energiemedium (Vasser) kondensiert und der auch nicht bei der Temperatur und dem Druck der üblichen TJmgefcungs atmosphäre kondensiert. Bs können jedoch innerhalb des Erfindungsgedankens andere Energieströmungsmittel und Kältemittel verwendet werden, welche die gewünschten chemischen und physikalen Eigenschaften aufweisen»

Wie in i'igo 1 gezeigt, weist die Kraftseite einen geeigneten Dampferzeuger 12 und einen Turbokompressor 13 mit einer Turbine 14 auf, welcher von dem Dampferzeuger 12 Dampf zugeführt wird, der in einen Kondensator abgeführt v/irdo Eine Dampfkondensatpumpe 17 pumpt das Kondensat aus dem Kondensator 16 zum Dampferzeuger 12 zurück, um wieder der Kraftseite der Anlage zugeführt zu werden» Der Turbokampressor 13 weist wassergeschmierte lager, wie z_Q B₀ 18, auf, wobei die Dampfkondensatpumpe 17 Dampfkondensat durch einen^chmiermittelkreis pumpt, welcher einen wärmetauscher 19 zum Kühlen des· Schmiermittels für die lager 18 aufweist.

Die KäXLteerzeugungsseite der Anlage weist einen Kältemittelkompressor 20 des Turbokompressors 13 auf, Der Kompressor 20 steht mit der Turbine 14 in Triebverbindung, um komprimierten Kältemitteldampf einem Kältemittelkondensator 21 zuzuführen«. Kondensiertes Kältemittel gelangt von dem Kältemittelkondensator 21 zu einem Kältemittelunterkllhler 22 und über ■ eine geeignete Regelvorrichtung 23 für den Kältemittelfluß in einen Terdampfer oder Kühler 24, aus dem Kaltem! tteldauipf

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durch den Kältemittelkönipressor 20 abgezogen wird, womit der Kältemittelkreislauf der.Anlage vervollständigt wird, Eine Kaltwasserleitung 25 erstreckt sich in den Äühler 24 und fördert ein V/äxmetauschtiiedium, vorzugsweise abgekühltes Wasser, vielches durch das Kältemittel gekühlt und durch efin'e Pumpe 26 · für abgekühltes Wasser in eine Zone,, welche Kühlerfordernisse aufweist, gepumpt wird» .Im allgemeinen ändert sich die ICühlkapazität der Anlage im Verhältnis zur Kompressorleistung und der Drehzahl.

Eine Wasserpumpe 27 eines Kühlturmes fördert das Kühlturmwasser über eine Einlaßleitung 28 zum Kaltemittelunterkühler 22 und zum Kältemittelkondensator 21 und dann zum Wasserdampfkondensator 16 und Über eine Äuslaßleitung 29 zurück zum Kühlturm. Eine Zweigleitung 50 in der Kühlwassereinlaßleitung 28 führt Kühlturmwasser zu dem bchmiermittelwasserkühler 19, um das Schmiermittelwasser zu kühl en» !Diese Zweigleitung endet in der Rückführleitung 29 zum Kühlturm₀ Im allgemeinen isteine Regelung der Kühlwassertemperatur und der Ütrömungsgeüchwindigkeit nicht erforderlich₀ ,

liie bteuerungsanlage regelt die Kühlleistung der Kälteanlage durch Veränderung der iiurbinenleistung, genauer gesagt, des Auslaßdampfdruckes der Turbine oder des Ruckstaudruckes, welcher im wesentlichen der gleiche wie der im Wasserdampfkondensator herrschende Druck ist, welcher durch die Kondensiergeschwindigkeit des in den V/asserdampfkondensator eingeführten. Dampfes bestimmt wird. Die Kondensiergeschwindigkeit des Y/asaerdampfkondensators wird dadurch geregelt, daß ein erster Kondensatorabschnitt 34 mit einem nicht kondensierbären Dampf,

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in diesem Pall Kältemitteldampf, abgedeckt wird, der durcli eine Kältemittelleitung 35 vom Kühler 24 zugeführt wird»

Die Menge des nicht kondensierbaren Dampfes, Vielehe den ersten Kondensatorabschnitt 34 des Wasserdampfkondensator wirksam abdeckt, wird durch ein den Kältemittelstrom regelndes Ventil 36 in der Leitung 35 geregelt« Das Ventil 36 spricht auf die 'Austrittstemperatur des abgekühlten Wassers mittels eines !Temperaturfühlers 37 an, welcher am Austrittsende der Leitung für abgekühltes Wasser angeordnet ist, so daß bei sinkender Kühlbelastung mehr Kältemittel i-n den Wasserdampfkondensator 16 eingeführt wird, um so die Dampfkondensiergeschwindigkeit zu reduzieren und den Turbinenrückstaudruck zu erhöhen und die Drehzahl des Surbokompressors zu reduzieren„ Das Kältemittel wird vorzugsweise mit einer konstanten Geschwindigkeit aus dem Wasserdampfkondensator abgezogen, wobei in diesem !falle eine Ivasserversorgungapumpe 38 Wasser in Umlauf setzt, um eine Strahlpumpe 39 zu betätigen, welche den nicht kondensiertaren Dampf über eine Leitung 40, welche in den Hals der Strahlpumpe einmündet, aus dem Wasserdampfkondensator 16 abzieht. Die Wasserversorgungspumpe 38 liefert ferner Hachfüllwasser_;für den Dampferzeuger 12 durch eine ITachfüllWasserleitung 40', die in den Wasserdampfkondensator 16 einmündet.

Palis erwünscht, können Vorkehrungen getroffen sein, um Wärme für Heizungszwecke zu liefern, wobei in diesem Falle ein zweiter Kondensatorabschnitt oder ein Rohrbündel 41 in dem Wasserdampfkondensator angeordnet und wirksam frei von einer derartigen Abdeckung gehalten wird, um seine volle Kondensierleistung aufrechtzuerhalten und eine maximale Heizung

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- eines V/ärmeaustauschmediumSjin diesem Pail Wasser, zu erzielen, w'elches mittels einer Heizungswasserpumpe 41 * durch das Rohrbündel zu einer Zone gepumpt wird, welche geheizt werden soll«. Es wird darauf hingewiesen, daß alle Pumpen vorzugsweise durch das gepumpte Wasser selbstschmierend sind»

Falls es erwünscht ist, nur zu heizen, wie "beispielsweise im Winter, kann die Kühlwasserpumpe 27 abgestellt und das Yentil 41^!f in der Dampfleitung zum Turbokompressor 13 so eingestellt werden, daß der Dampf die Turbine umgeht und unmittelbar in den Wasserdampfkondensator 16 eingeführt wird, um den zweiten Eondensatorabschnitt 41 zu heizen,,

Ein Heißgasnebenschluß ist Teil der Kälteseite und, wie dargestellt,eine Hebenschiußleitung 42 zwischen dem Kältemittelkondensafcör 21 und dem Kühler 24,die von einem unabhängigen Ventil 43 gesteuert ?>ird, welches auf den Zustand des Wasserdampfkondensators,in diesem ffalle den Dampfdruck des Kondensators anspricht, der von einem Druckfühler 44 des | Ventils 43 bestimmt wird. Wahlweise kann das Yentil 43 durch Ansprache auf die Temperaturen des Dampfkondensators oder des Turbinenauslaßdampfes gesteuert werden, welche äquivalent zum Druck des Dampfkondensators mit Hinsicht auf die bestehende DampfSättigung sind, gesteuert werden»

In der dargestellten Anlage .liefert, der Dampf erzeuger 12 ; Dampf mit im wese₍ntliQhen konstantem Druck (beispielsweise 1,06 atü),._der gesteuert von einem Regelventil 50 für . ;.; konstanten Druck jib.er ^^ei.^ne Dampfzuführleitung 51, Welch^e^da^,.,,; Ventil 41 * * aufweist, der Turbine zugg^g%||Qf|^ο lediglich

durch. Änderung des üurbokompressors kann die Maschine mit jedem normalen gewünschten Dampfdruck gefahren werden. Die Dampfleitung 51 ist mit einem Surbinendanipfeinlaß verbunden, welcher !eil eines iurbokompressorgehäuses 55 iat» Der zugeführte Dampf treibt einen Eurbinenrotor 56, der mit einem zugeordneten feststehenden Düsenring 57 zusammenwirkt. Die !urbinenrotüranordnung 56 ist in geeigneter Weise auf einem Ende einer Turbokompressorwelle 58 angebracht, während ein Kompressorrotor 59 auf dem gegenüberliegenden Ende der Welle angebracht ist, wobei beide zusammen eine Surbokompressorrοtoranordnung 60 oilden, die mittels der Lager 18 drehbar im Turbokompressorgehäuse 55 gelagert ist.

Die l'urbokompressorlager 18 werden Torzugsweise mit Wasser geschmiert, welches von der Dampfkondensatpuiape 17 über eine sich durch den ochmierwasserkühler "19 erstreckende Schmierwaserzufuhrleitung 68 dem iurbokompressorgehäuse 55 zugeführt wird, in welchem geeignete Kanäle mit den Lagern 18 in Verbindung stehen. Von den Lagern 18 strömt das Wasser in geeigneter Weise entlang der Welle 58 und durch geeignete Durchgänge (nicht dargestellt) in eine Kammer 75, die sich im allgemeinen in der Lütte des Gehäuses 55 befindet» Zusammen mit der Kammer 75 bilden geeignete Wellendichtungen 75, von denen je eine an jedem Ende des die V/elle aufnehmenden Abschnittes des Gehäuses 55 angeordnet ist, eine btrömungseinschnürung, welche ein Durchlecken zwischen der Surbine und dem Kompressor verzögert.

• Das Schmierwasser und jegliche Diiöhsickerung von Dampf oder Kältemittel in die Kammer T5 fließt über eine Abfluß-

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leitung 76 aus -dem l'urbokompressor in den. Wasserdampfkondensator 16 β

,/asserdampfkondensat ist zur Schmierung der £urbokompreasorlager 18 besonders er~wünscht, da es sein- wenig, wenn überhaupt, irgendwelches Kältemittel mit sieh führt, welches eicli in den lagern entzünden könnte, und iat auch im wesentlichen frei von anderen Verunreinigungen, die in einer geeigneten i'alle im Dampferzeuger 1 2 abgelagert werden«, ■

;;ie insbesondere aus den Figo 2 Ms 4 ersichtlich ist, strömt der Danpf,nachdem er die IHirbinenrotoranordnung 56 passiert hat, durch einen SurbinendaBipfauslaßkanal 81 (3?ig₀ 1) und in den Dampfkondensator 16» Im einzelnen ist der IDurbokonipressor-13 in geeigneter V/eiae an einer Stirnplatte 82 (JFig» 2) des Dampfkondensators mittels Üchrauben befestigt, wobei der Surbinenauslaßkanal mit einer Dampfeinlaßöffnung 84 in der fc;tirnplatte in "Verbindung steht, liine Kondensatkammer 86 des Dampfkondensators 16 steht mit dem Inneren eines Zylindermantels 87 des Dampfkondensators über eine Öffnung 88 ι in der citii-nplatte 82 in Terbindung. Die Ablauf leitung 76 nündet in die liondensatkammer 86_β Die Dampfkondensatpumpe 17 zieht das Daiapfkondensat auo der Kondensatkammer über die Kondensatleitung 103 ab und pumpt das Kondensat zurück zum Dampferea?zeuger 12 und den Lagern 18. Somit stehen die Turbokompressorkammer 73,der Dampfauslaßkanal 81, die Ablaufleitung 76, und das Innere des Dampfkondensators 16 alle unter im wesentlichen gleichem Druck, d₀ h. dem Druck des Dampfkonden-Bators, welcher unter dem umgebendem atmosphärischen Druck während dos normalen Betriebes liegt, um weiterhin sicherzu-

stellen, äaß die iEurbokompressorkammer 73 unter dem Druck des I) Dampfkondensators stellt, kann eine geeignete Ausgleichs- oder Lüftungsleitung vorgesehen sein, und, wie in Pig. I gezeigt, erstreckt sich eine Lüftungsleitung 90 zwischen der Dampfauslaßkammer 80 und- der Kammer 73.

Innerhalb des Dampfkondensatormantels 87 "befindet sich' sowohl der erste Kondensierabschnitt 34 als auch der zweite Kondensierabschnitt·41, welche als U-förmige Rohre ausgebildet sind, die in geeigneter *.eise in einer Kopfplatte 101, die gegenüber der otirnplatte 82 liegt, diese durchsetzend befestigt sind. Ein Sammelkammergehäuse 102 ist in geeigneter V/eise, beispielsweise durch Schrauben 102', an der Kopfplatte 101 befestigt und weist trennwände 102'' auf, durch die Kühlwasser durch die U-förniigen Röhren des ersten Kondensierabschnittes 34 in Umlauf gebracht yard, welches dann durch die Kühlwasserauslaßleitung 29 zum Kühlturm abgegeben wird« Einlaß- und Auslaßzweigleitungen der Heizwasserleitung münden in die bammelkammer 102, wobei durch die Trennwände 102'' eine geeignete Verbindung mit den U-förmigen Rohren des zweiten Kondensierabschnittes 14 hergestellt ist, um './asser zum Kondensieren des Dampfes vorzusehen und um'das erhitzte Wasser in die Zone zurückzuführen, welche geheizt werden soll»

Das in den Dampfkondensator eingeführte Kältemittel, um den ersten Kondensierabschnitt 34 abzudecken, tritt durch eine Kältemittelöffnung 106 am Ende der Kältemittelleitung 35 in den Dampfkondensator zwischen dem ersten Kondensierrohrbündel 34 und dem zweiten Kondensierrohrbündel 41 nahe am Ende der Kondensierrohre gegenüber der Kondensatöffnung 88

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und der Dampfeinlaßöffmmg 84 ein, .wie dies am "besten aus 2 ersichtlich ist« .

line Prellwand 107 erstreckt sich zwischen dem oberen und dem unteren Anschnitt des Dampfkondensators zwischen dem ersten und dem zweiten Kondensierrohrbündel 34 und 41, um einen Fluß der Strömungsmedien dazwischen mit Ausnahme einer "begrenzten Ver"bindungszone 108 an der Kältemittelöffnung 106 zu verhindern» Der eintretende Dampf strömt zunächst von dem Dampfkonden-

satoreinlaß 84 über das zweite Kondensierrohrbündel 41 und dann ^ durch die "begrenzte Yerbindungszone 108 zwischen dem oberen und unteren Abschnitt des Dampfkondensators und an dem Kältemitteleinlaß 106 und dann an dem ersten Kondensierrohrbündel 34 entlang» Der in den Dampfkondensator 16 eintretende Kältemitteldampf wird über die Hohre des ersten Kondensier-' bündeis 34 hinwegbewegt, und in der dargestellten Ausführungsform wird jedes Hohr für sich wirksam von einer Sohicht Kältemitteldampf umgeben, wodurch das erste Kondensierrohrbündel vom Dampf isoliert wird, um die Dampfkondensierleistung zu ₍ reduzieren

Aus den Pig* 2 und 4 ist ersichtlich, daß die Spülleitung 40 an einer Seite in die Dampfkondensatkammer 86 in einer Höhe einmündet, in welcher Dampfkondensat aus der Kammer abgezogen wird, wenn der Kondensatspiegel zu hoch ansteigt« Ein schwimmerbetätigt er fühler 112 spricht auf einen niedrigen Kondensatspiegel in der Kondensatkammer 86 an und öffnet ein normalerweise geschlossenesAbsperrventil 113 in der Ergänzungswasserleitung 40 ^f der Vasa erver sorgungspumpe 38, um einen Minimumkondensatspiegel in der Kammer 86 aufrechtzuerhalten₀

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In der dargestellten Ausführungsforüi erstreckt sich zwischen ·" der Kondensatorstirnplatte 82 und der Kopfplatte -101 ein zylindrischer Kältend, ttelkondensatormantel 116, um wirksam, den Eintritt von Umgebungsluft in den Dampfkondensator zu verhindern und denselben zur Aufheizung des Eeizungswassers zu isolieren. Geeignete U-förmige Eohre 117 sind in den Kältemittelkondensator vorgesehen, deren "benachbarte Enden in geeigneter Weise in der Kopfplatte 101 diese durchsetzend befestigt sind und stehen mit abgetrennten Zonen des 5'ammelkammergehäuaes 102 in Verbindung, so daß Kühlwasser von dem Kältemittelunterkühir 22 zunächst durch die U-förmigen Rohre 117 des Kältemittelkondensators und dann durch die Rohre des Dampfkondensators, und zwar zunächst durch das Kondensierrohrbündel 34 strömt, bevor es aus der Sondensatoreinheit durch den Kühlwasserauslaß 29 ausgetragen wird.

Auf den von der !Turbine 14 angetriebenen Kompressor 20 ansprechend wird Kältemitteldampf aua dem Kühler 24 durch" eine Saugleitung 121 in den Kompressoreinlaß abgesogen und Igomprimiert und durch einen Kompressorauslaß und eine Auslaßleitung 122 in den Kältemittelkondensator 21 ausgetragen, wo er kondensiert und gekühlt wird« Das Kältemittelkondensat strömt dann durch eine Kältemittelkondensatleitung 123 in den Kältemittelunterkühler 22, von wo es durch die Kältemittelströmungsdrossel 23,in diesem I^<lalle ein Schwimmerventil, und von hier durch eine Kühler-Kältemittelzuführleitung 124 in einen Kühler-Kältemitteleinlai3 125 strömt, der sich durch den Mantel 126 des Kühlers 24 erstreckt. Eine geeignete AuaJ.eichsleitung 126' verbindet die Schwimmerventilkammer und den Kältemittelkondensator aus Gründen, die in

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der einschlägigen iCechnik "bekannt sind.

Der Kältemitteleinlaß 1 25 mündet in eitle Kältemittelwanne 127, die mit Abstand über dem Boden des Kühlermanteis .126 angeordnet ist ο Ein Bündel U-förmiger Rohre 128 der Wasserleitung 25 für abgekühltes V/asser ist innerhalb der Kältemittelwaime 127 angeordnet, so daß die Rohre während des normalen Betriebes der Anlage mit siedendem Kältemittel überflutet aind„ Das Kältemittel -verdampft in der Wanne und strömt in eine Kälteuiittelkammer 129 in einem oberen Abschnitt des Kühlers-

mantelü 12ß über der Wanne ein. Ein Kältemittelauslaß 130 ^

mündet in die Kältemittelkammer 129 und iat mit dem Kompressoreinlaß 120 durch die Gaugleitung 121 verbundene

Der Abschnitt des Kühlers 24 unterhalb.der Kältemittelwanne 127 bildet einen V/assersumpf 132. Die Strahlpumpe 39 ist innerhalb des üumpfes 132 angeordnet, so daß das Pumpwasser und Kältemitteldampf und Wasserdampf aus dem Dampfkondensator 16 durch die upülleitung 40 unmittelbar in den üumpf ausgetragen werden» Der Einlaß der w"asserversorgungspumpe 33 ist mit den üuiapf 132 mittels einer Purapenzufuhrleitung 133 verbunden, so daß das Üumpfv/asser durch, den üümpf in Umlauf gesetzt wird. Das von der Strahlpumpe kommende Wasser und Kältemittel ißt gegen den 3oden der s.aiine 127 gerichtet, um diese strömenden Medien zu kühlen, wobei vjiihrend des KOrmalbetriebes üwr Anlage erwärmtes strömendes Medium aus dem Dampfkondensator "■■ den oumpf vurzuss^eiae auf einer wenigstens 5,6 ⁰O über der Ssraperatur der Kältemittelkammer hält, so daß im Üumpf befinuliches Kältemittel als Dampf ausgekocht wird,, &ie iJeiiperatur des ^trahlpumpenantriebswassers muß unter der Wasser-"

909841/0470 ^^{0 0}^GiNAL -20-

"^20u U76994

sättigungsteiiiperatur entsprechend dem Gesamtdruck des Kältemittel- und V/asserdampfes im Dampfkondensator liegen,, Beispielsweise "beträgt die Wassersättigungstemperatur 46,1 bei einem Dampf Iconäensatordruck von 678 mm Quecksilbersäule, ■ wobei die Wassertemperatur der dtrahlpumpe unter 46,1 G liegen muß, um ein Zünden in der strahlpumpe,· welche die üpülanordnung unwirksam machen würde, zu verhindern,, Auf diese ■weise wird bei einem Kaltemittelverlust oder einer elektrischen Störung der Dampfkondensator nicht geejpült, so daß Kältemittel sich in der Spülleitung 40' stauen kann, um den Turbokompressor stillzusetzen,,

Im oumpf 132 befindlicher Kaltemitteldampf steigt aufwärts, um das linke Ende der Kältemittelwanne 127 herum in die Kältemittelkammer 129, von wo er durch die Saugleitung 121 abgesogen wird= In der Kältemittelkammer 129 befindliches './asse^s-ammelt sich auf dem flüssigen Kältemittel in der

von Wanne 127 und strömt zum linken Ende der .<anne,/wo es über ein geeignetes Wehr oder eine Öffnung 134 am Jinde der Wanne und in den oumpf 132 fließt. Das abgekühltes wasser führende Rohrbündel weist einen Abstand nach innen von der linken Endwand der wanne auf, um eine verhältnismäßig ruhige Zone flüssigen Kältemittels zu bilden, auf welcher sich jegliches Wasser in der ./anne in einer verhältnismäßig ruhigen Schicht sammelt. Auf diese './eise sind Vorkehrungen getroffen, um Kältemittel und Knergiemittel voneinander zu trennen und diese beiden strömenden Medien zur Wiederverwendung in der Anlage zurückzuführen.

Die Steueranlage ist"zuvor schon teilweise beschrieben und

LgGfujt folgender
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arbeitet zusammengefügt folgenderi.iai3en: original

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■wenn die Wassertemperatur des abgekühlten Wassers fällt, was eine Reduzierung der Kuhlanforderung' anzeigt, wird das Regelventil 36 für Kältemittel in der Kältemittelleitung zum Dampfkondensator 16 etwas mehr geöffnet, um mehr Kältemittel in den Dampfkondensator eintreten zu lassen und die Abdeckung des ersten Kondensierrohrbündels 34 zu erhöhen und damit auch den iurb in enr ticks tau, so daß die Turbokompressorleistung reduziert wird und der Kompressor 20 eine geringere Kälte-Mittelmenge zum Kühler 24 fördert, wodurch die Kühlleistung

■ . . i

der Anlage reduziert und eine gewünschte Temperatur des ^

austretenden abgekühlten V/assers erzielt wird» Wenn- die Austrittstemperatur des abgekühlten Wassers ansteigt, zeigt dies eine Zunahme der Kühlanforderung an, und das Kältemittelregelventil 36 wird genügend geschlossen und weniger Kältemittel in den Dampfkondensator eingeführt, so daß die .uenge des Kältemitteldampfes, welcher das erste Kondensierrohrbündel 34 wirksam abdeckt, reduziert wird, während das Kältemittel mit konstanter Geschwindigkeit durch die Spülleitung 40 aus dem Dampfkondensator abgezogen wird_o falls ■ '· ■ er-wünscht, können geeignete leitschaufeln am Kompressor vorgesehen sein, um den Wirkungsgrad etwas zu verbessern» *

Zum Stillsetzen der Anlage ist in einer Kältemittelleitung 151 ein Stillsetz^lasventil 150 zwischen einem oberen Abschnitt des Kältemittelkondenßators 21 und dem Dampfeinlsf 84 des Dampfkondensators 16 vorgesehen, welches während desV normalen Kuhlbetriebes der Anlage geschlossen ist und geöffnet wird, um alle Kondensierabschnitte des Dampfkondensators mit Kältemitteldampf zu überfluten und dadurch den Rüokatau an der Turbine 14 auf den zugeführten Dampfdruftfev^yßurbinenein-

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laß zu erhöhen, um auf diese »/eise im wesentlichen augenblicklich den Betrieb der Turbine und des Kompressors 20 stillzusetzen.

Aus den Pig. 1, 5 und 6 ist ersichtlich, daß die Anlage von Hand, aber auch automatisch im Palle einer störung der Anlage stillgesetzt werden kann, '..enn beispielsweise eine Störung in der Bchmiervmsserzufüiii-'ung zu den Lagern 18 im Turbokompressor 13 auftreten sollte, öffnet eine auf die Strömung ansprechende Vorrichtung 155 in der ochuierv/asserleitung 158 das Blasventil 150, um die Anlage stillzusetzen» wenn die Drehzahl des Turbokomprassors 13 zu hoch ansteigen sollte, öffnet ein bei der überhöhten Drehzahl ansprechender Pühlei¹ 156 an der Uur.ine 14· das Blasventil 150» In der dargestellten Auuführungsform betätigt ein Linimumtemperaturauslöser 157 (H¹OO in Pig» 5) bei übermäßig niedriger Temperatur im Kühler 24 in gleicher v/eise das Blasventil und setzt die Anlage still. Darüberhinaus wird das Blasventil 150 in geschlossener stellung gehalten, wenn die elektrische Anlage (Figo 5 und 7) erregt ist und befindet sich in der geöffneten Stellung, wenn die elektrische Anlage entregt ist, so daß im Pail einer Stromunterbrechung das Blasventil 150 automatisch geöffnet wird, um die Kälteanlage abzustellen*, Andere Hotabstellvorrichtungen zum öffnen des Blasventils können je nach V/unsch oder Erfordernis vorgesehen sein»

Der elektrische Teil der Steuerungsanlage ist schematise!! in Pig. 5 in einer Ausstellung dargestellte Der elektrische Steuerkreis weist eine Tandemschalteranordnung einer Art auf, bei der ein. Wählknopf gedreht wird, um eine einen !locken

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zur wahlweise« Betätigung der ,jchalterbetätigungs elemente zu verdrehen« Anordnungen dieser Art aind auf dem Iiarkt erhältlich und werden 'beispielsweise von der Honeywell Company, !,dnneapolis, unter der Bezeichnung 910,3, x'yp-' "l.xil-ro s ehalt er" vertrieben. Die behälteranordnung ist in entgegengesetzten Eichtungen zwischen "einer Heizungs-btellung fur w'interheizung der Aus-wtellung, einer gleichzeitigen ILühl- und Keiz-laufstellung, um sowohl zu heizen als auch zu kühlen und einer Kühl- und Heiz-Anlaufstellung, um die Anlage in betrieb zu setzen, betätigbar₀ Die Tandemsehalter- f anordnung weist insgesamt sieben. Schalter auf, die mit Gb1 '•;is G-w7 in den i^vig_o 5 und 6 bezeichnet sind_o Die Tandems ehalt er 1 und 2 sowie die 'üa η d einschalt er '■} und 4 haben je ein gemeinsames schaltelement, so daß bei diesen beiden oehaltereinheiten ein behälter geachloüsen ist, wenn der zugeordnete 'uchp.lter geöffnet ist. Die Tandemschalter !5, 6 und 7 V/eisen ;je unabhängig bewegliche bchaltelemente auf.

In der Auu-^tellung ist der i'andemachalter Gü1 geschlossen, ',: so daiJ eine Aus-Anzeigelampe 160 aufleuchtet, wo .ei der Rest , des Hreises nicht erregt ibt. Bei allen anderen Stellungen des i'anäeiiibchulters ist die Lampe 160 ausgeschaltet.

Der oteuöricreio wird Vorzugsweise mit I50 V 60 Perioden Energie gespeist, wobei jedoch verschiedene rumpenniotoren vorzugsweise mit 440 V Drehstrum betätigt werden, so uaß gt-eignete Llotoranlaaser ü (0J¹Ig₀ 7) im .uteuerkreis vorgesehen sind (rig. ί;)ο In Pico 7 ist der Anlasser mit seinen 11 '5-VoItkreis als entregt gezeigt, ,de es allgemein üblich ist, sind

ige Anlasser oft mit Iiilfskontaktcn uucgcruutet, von dener 9098Λ 1 /0470 BAO OBJGlHAL __ ^ _

_ 24'- U769S4

sich einige in dem in Fig. 5 gezeigten 150 Volt-Steuerkreis befinden und mit dem Bezugszeichen "AUX" versehen sind. Beispielsweise hat der Motoranlasser für die Kühlturmwasserpumpe 27, bezeichnet mit S(27) und gesondert in Fig. 7 dargestellt, einen Hilfskontakt S(27) AUX, der in den beiden Fig. 5 und 7 gezeigt ist. Diese Anlasser haben einen Wärmeschutz für die Motoren in Form von Bimetallschaltern 161 und (Fig. 7), die durch Heizelemente 163 bzw. 164 geheizt sind und in den verschiedenen Leitungen des 440 Volt-Dreiphasenkreises liegen. Wenn sich eine der Phasen während des Betriebes eines Motors überhitzt, öffnet sich der zugeordnete Bimetallschalter und unterbricht den 115 Volt-Kreis eines Solenoids 165 des Anlassers und gestattet den Motorkontakten, wie 166, und den Hilfskontakten, wie S(27)AUX, sich zu öffnen und den 440-Volt-Kreis des Motors und einen 115 Volt-Haltekreis mit dem Hilfskontakt S(27)AUX zu unterbrechen und die Anlage stillzusetzen.

In der Heiz-Stellung wird der Tandemschalter GS4 geschlossen,

wobei eine Heiz-Signallampe 170 aufleuchtet. Sowohl die Pumpe 26 für abgekühltes Wasser als auch die Kühlturmwasserpumpe 27 stehen still, da der Tandemschalter GS3 geöffnet ist und die Anlasser S(26) und S(27) daher nicht in dem 115 Volt-Kreis (Fig. 5) erregt sind, so daß ein Haltekreis geöffnet ist. In der Heizstellung jedoch sind die Dampfkondensatpumpe 17, die Heizungswasserpumpe 41' und die Wasserzufuhrpumpe 38 in Betrieb, da die Tandemschalter GS2, GS5 und GS6 geschlossen sind. Durch Schließen des Tandemschalters GS6 und Öffnen des Tandemschalters GrS7 während der Winterheizung werden ein Zeitverzögerungsrelais TDR und ein zugeordnetes Relais 1R entregt, wobei ihre Schalter

geöffnet bleiben, ö η Q ft / ι /η/ in

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Beim Wechsel vom Heizbetrieb zum Kühl- und Heizbetrieb muß der Tandemsohalter durch die Aus-Stellung "bewegt werden, wobei der Kontrollkreis entregt wird. Bei der Bewegung aus der Heiz- inÄie Aus-Stellung öffnet sieh der Schalter GS2, bevor sich der Tandemschalter GS7 schließt, wpdurch vermieden wird, daß der Haltekreis momentan geschlossen und die Pumpen, Motoren und ihre Anlasser erregt werden« Beim Anlauf des Kühl- und Heizbetriebes wird der iDandemsohalter zunächst momentan in die Kühl- und Heiz-Anlaufstellung bewegt, um den landemsehalter SG-5 momentan zu schließen und das Zeitverzögerungsrelais IDR und damit das Relais 1R zu erregen, so daß der Schalter 1R1 geschlossen wird, bis Schmierwasser für die Turb&nenlager 18 ausreichend durch die Sohmierwasserleitung 68 strömt, um den Sohmierwasserflußfihler 155 zu betätigen und damit einen zugeordneten Schalter im Haltekreis (FIg₀ 5) zu schließen und ausreichend Zeit zu gewährleisten, damit sich die übrigen Haltekreissohalter schließen können» Der Xandemsehalter sollte nur so lange in der Anlaufstellung gehalten werden, daß sichergestellt ist, daß der Haltekontakt 111 geschlossen bleibt, < und das landemsohalterbetätlgungselement 1st daher so angeordnet» daß die Tandems ©halteanordnung durch eine Peäer aus der Kühl- und Heiz-Anlaufstellung in die Kühl- und Heiz-laufstellung gedrückt wird· Wenn die Tandemschalteranordnung in der Anlaufsteilung gehalten werden sollte, arbeitet die Anlage ordnungsgemäß, wobei jedoch lie Sicherheitsabeohaltung ausfällt, da der Tandemachalter GS5 geschlossen gehalten wird. Ein Relais 2R wird erregt, um seinen Haltekreiskontakt 2R1 geschlossen zu halten, wenn der !altekreis gesolilossen ist, wobei sich dieser Kontakt öffnet, wean irgendein Haltekontakt geöffnet wird, um sofort das Blaeventil 150 zu öffnen und dl·

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Anlage atillzusetzen, obwohl der Haltekontakt klappern kann« Beim Kühl- und Heizbetrieb leuchtet eine Kühl- und Heizlampe 173' auf.

Das Zeitverzögerungsrelais TDR achließt augenblicklich und "bewirkt eine geeignete Zeitverzögerung "bei der öffnung aeinea Kontaktes TDR1 von beispielsweise 2 Minuten, so daß "beim Stillsetzen der Anlage die verschiedenen Pumpen wie auch das Zuaatzwaaaerveraorgungsaystem in Betrieb bleiben«

Die Dampferzeugersteuerungen können beliebiger Art sein, und es iat nur ein Teil derselben in Pig. 5 dargestellt, wobei die übrigen schematiach durch einen Steuerachrank 174 (Pig. 1 und 5) angezeigt sind. Die in Pigo 5 dargestellten Steuerungen weisen einen An-Aus-Schalter 175 für den Dampferzeuger auf« Bin Wasaerspiegeltiefstandsfühler 176 des Kesaela arbeitet mit reduzierter Spannung und apricht auf den Uormalbetrieb des Heiz- oder des Kühl- und Heizkreisea an und iat in form einer elektrischen Sonde dargestellt, welche, wenn in Wasser eingetaucht, einen Kreia schließt« Palis der Wasserspiegel im Kesael

-weiae zu tief sinkt, öffnet aich ein normaler/geachlosaener Kontakt 177 im Haltekreis, um denselben zu unterbrechen und die Anlage stillzusetzen.

Jedesmal, wenn die Anlage stillgesetzt wird, wird sie mit Kältemitteldampf unter Druck gesetzt, welcher durch die Blasventilleitung 151 in den Kältemittelkondensator 21 eingeblasen wird, von wo er in die Turbine 16 und den Dampfgenerator 12 strömt und die ganze Kraftseite der Anlage unter Druck setzto Bei stillgesetzter Anlage be "trägt der Kältemittel-

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druck etwa 3,5 atü. Auf diese Weise sind Vorkehrungen getroffen, um das Einleoken von Umgebungsluft in die Anlage, insbesondere in die Kraftseite derselben, wirksam zu verhindern.

Jedesmal, wenn die Anlage nach einer Stillsetzung in Betrieb genommen wird, muß das die Unterdrückeetzung bewirkende Kältemittel ausgespült werden,. Sobald die Wasserversorgungspumpe 38 in Gang gesetzt wird, beginnt die Spülung 40, Kältemitteldampf aus dem Dampfkondensator 16 zu entfernen. Kältemittel in der Kraftseite der Anlage strömt schließlich in | den Dampfkondensator und wird durch die Spülung 40 entfernte Wenn zu Beginn Dampf zur Turbine 14 strömt, verhindert der Staudruck in dem unter Druck gesetzten Dampfkondensator 16 wirksam den Anlauf der Turbine. Bei fortschreitender Spülung des Dampfkondensators fällt der Druck in demselben, so daß die Turbinenrοtüranordnung 56 allmählich und ruhig zu laufen beginnt«, Von der Einschaltung bis zum Normalbetrieb der Turbine vergehen etwa 3 Minuten,,

Der Dampfkondensatordruck ist ein bestimmender Faktor bei '

der Steuerung der Anlage und wird hier verwendet, um eine genauere Steuerung der Heißgasnebenschlußleitung 42 zu erzielen und dadurch ein Pumpen des Turbokompressors 13 zu verzögern. Genauer gesagt, betätigt der Druckfühler 44 im Dampfkondensator 16 das Kältemittelregelventil 43 in der Heißgas neb ens chlußl ei tung 42, um Kältemitteldampf aus dem Kältemittelkondensator 21 in die Kältemittelleitung 124 zwischen dem Schwimmerventil 23 und dem Kühler 24 abzugeben,

Normale Betriebsbedingungen in verschiedenen Abschnitten der

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Anlage sind in der folgenden Aufstellung gezeigt?

	100	29,5	$ 50	29,5	0	18,3	29,5	18,5
Kühlleistung	6,7	18,5	5,6	5,3	4,7	4,5
Eintretendes Kühl wasser C	2,2 1,59	6,1	1,1 1,517	0,6 1,28	0,28 1,27	0 1,25
Austretendes abge kühltes Wasser ο«	46,1 0,105	1,7 1,35	54,4 0,155	79,4 0,472	57,2 0,17*	B2,2 0,6
Kühler ⁰O atü	40,6 0,495	68,5 0,295	35 0,422	25,9 5,05	50 5,66	18,9 2,53
. Dampfkondensator ⁰C ' atü	55	29,4 0,559	32,2	21,1	50	8,9
Kältemittelkonden sator Oq atü	25,9
Aus dem Unterkühler austretendes Kälte mittel Oq

Mit der Erfindung ist eine Anlage geschaffen, die geringe Installationskosten verursacht und einen sehr großen Leistungsbereich hat₀ Korrosionsprobleme sind ausgeschaltet, selbst wenn Kühl- oder abgekühltes Wasser in die Anlage durch schlechte Rohrverbindungen oder dergleichen einleckt, noch sind Verhütungsmittel, WasserstoffUnterdrücker oder Vorratsbehälter erforderlich« Während die Maschine zahlreiche Vorteile eines Absorptionssystems aufweist, werden, seine vielen !Nachteile vermieden, wie beispielsweise die Lösung der Verfestigungsprobleme, die bei Lithiumbromid-Absorptionsmaschinen auftreten, die Notwendigkeit eines üblichen Spülsystems, da die Maschine im wesentlichen unempfindlich gegenüber dem Vorhandensein von nicht kondensierbaren Gasen ist, wobei sie in dieser Hinsicht Zentrifugalmaschinen gleicht, wobei kleine Leckstellen

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die Maschine nicht vollständig betriebsunfähig machen, wie dies bei Absorptionsmaschinen der Fall ist.

Da die Kondensierleistung des Dampf kondensators durch Abdeckung mit Kältemitteldampf aus der Kältemittelseite geregelt wird und der Kältemitteldampf zur Kältemittelseite zurückgeführt wird, wird ein praktisch unerschöpflicher Vorrat solchen Dampfes geschaffen, so daß eine !Regelung der eintretenden Kühlwassertemperatur und der Strömungsgeschwindigkeit unnötig ist und die niedrigen Durchschnittskühlwassertempe- ™ raturen verwendet werden können, um die Betriebskosten stark zu senken und Zunderbildung wirksam zu verhüten«. Weiterhin kommen bei der Anlage Kondensierungs- oder absorbierende Kondensierungswassernebensehlußleitungen und Ventile, wie sie bei den meisten Absorptionsmaschinen verwendet werden und auch die Notwendigkeit einer empfindlichen Einstellung des Kondensierungswasserflusses vollständig in Portfall_β

Die Maschine ist vollständig hermetisch geschlossen und die ., Bedienung äußerst leicht. Beispieleweise ist die Leckstellenüberprüfung äußerst einfach, da die gesamte Maschine beim Stillsetzen automatisch mit Kältemitteldaapf unter Druck gesetzt wird« Ss ist auch zu beachten, daß Routinewartungserfordernisee praktisch nicht bestehen, Beiapielswd.se macht es die Maachine nicht erforderlich, periodisch Leistungaauffrisoher zuzuführen, noch sind Alkalinitätsüberprüfuagen erforderlich, wie dies "bei den meisten Absorptionsmaschinen der Pail ist.

Da die Maschine beim Stillsetzen vollständig mit einem inerten (Jas,in diesem Palle Kältemittelgaa, unter Druok gesetzt wird,

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wird die Lebensdauer der Maschine wesentlich, verlängert. Augenblickliche Unterdrucksetzung des Dampfkessels beim Stillegen der Anlage schließt fast alle Stillegungs-KorAions-Probleme aus, die bei üblichen Kesseln anzutreffen sind» Bei der erfindungsgemäßeη Anlage braucht der Kessel niemals entzundert zu werden, da der Maschine kein frischwasser zugeführt zu werden brauchte Durch einfachen Austausch beim Turbokompressor kann eine Hochdruckdampfmaschine leicht in eine Niederdruckdampfmaschine umgewandelt werden, falls geprüfte Machinisten ein wichtiger Faktor werden,. Bei geringer Kühlleistung ist die Dampfdruck- oder Energiedifferenz an der Turbine sehr gering, wodurch wirksam eine zu hohe Drehzahl der Turbine vermieden wird. Hohe Teillastwirtschaftlichkeit kann durch unmittelbare Modulierung der Kesselspeisung erzielt werden.

Wie in der einschlägigen Technik allgemein bekannt, arbeitet der Dampfkondensator 16 unter und der Kältemittelkondensator über atmosphärischem Druck«, In-dem somit der Dampfkondensator innerhalb des Kältemittelkondensators mit Kältemitteldampf umgeben wird, saugen Leckstellen im Dampfkondensator Kältemitteldampf ein, während Kältemitteldampf durch Leckstellen im Kältemittelkondensator Kältemitteldampf an die Omgebungsluft abgeben«. Beim Stillsetzen der Anlage kann der Dampfkondensator mit Kältemitteldampf unter Druck gesetzt werden, um wirksam jegliches Eindringen von Luft in die Anlage zu verhindern» Weiterhin dienen der Kältemittelkondensator 21 und der den Dampfkondensator 16 umgebende Kältemitteldampf dazu, den Dampfkondensator zu isolieren, so daß eine wirtschaftlichere Heizung für die zu beheizenden Räume geschaffen wird,

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Während eine "bevorzugte Aus führungs form der Erfindung "beschrielaen und dargestellt worden ist, soll "betont werden, daß die Erfindung nicht hierauf "beschränkt sein soll, da andere Ausführungen innerhalb des Geltungsbereiches der nachfolgenden Ansprüche möglich sind.

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Claims

DR. ING. H. NEGENDANK 1 A 769 94

PAT E N XAN WAtT HAMBUHO 8β · NBFKH WALI *1 · FKHNKTTF 36 74 28 TTNB Ββ Μ 15

CARRIER CORPORATION

Carrier Parkway

Syracuse 1, New York (USA) 21. Juni 1965

Patentansprüche

1. Kälteanlage, gekennzeichnet durch eine Kälteseite, welche ein strömendes Kältemittel zur Kühlung in Umlauf setzt, und eine Kraftseite, welche ein strömendes Energiemedium zur Betätigung der Kälteseite verwendet und Mittel zur Regelung der Kühlleistung der Anlage durch Mischen des strömenden Energiemediums mit einem anderen Strömungsmedium»

2. Kälteanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Regelung der Kühlleistung die Menge des anderen mit dem strömenden Energiemedium gemischten Strömungsmediums ändert, um die Kühlleistung zu anderη₀

3. Kälteanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Regelung auf die Kühlleistung ansprechen, um die Menge des anderen, dem strömenden Energiemedium "beigemischten Strömungsmediums zu ändern,

4. Kälteanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Regelung einen Kompressor auf der Kälteseite aufweisen, welcher das Kältemittel zur Kühlung in Umlauf setzt und daß auf der Kraftseite eine durch das strömende Energiemedium angetriebene Maschine vorgesehen ist und treibend mit dem Kompressor verbunden ist, und

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daß die Kompressorleistung auf die Antriebsmaschinenleistung anspricht, um die Kühlleistung zu regeln,,

5. Kälteanlage nach einem der Ansprüche 1 "bis 4, bei der das strömende Energiemedium ein Dampf ist, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, um den Dampf mit im wesentlichen konstantem Druck der Antriebsmaschine zuzuführen, die einen Kondensator auf der Kraftseite aufweisen, welchem der Dampf -von der Antriebemaschine zur Kondensierung zugeführt wird, und daß das andere strömende Medium in den Kondensator eingeführt wird, um den Rückstaudruck an der Antriebfnaschine zu regeln und damit die Antritbamaschinenleistung.

6. Kälteanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel betätigbar sind, um genügend des anderen Strömungsmediums in den Kondensator einzuführen und den Kondensatordruck auf im wesentlichen wenigstens den des der Maschine zugeführten Energiemediums zu erhöhen und

die Antriebsmaschine stillzusetzen,, I

7. Kälteanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Betriebszustand der Anlage ansprechende Mittel vorgesehen sind, um die Antriebsmaschine und damit die Anlage stillzusetzen«

8. Kälteanlage nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel betätigbar sind, um die Antriebemaachine daduroh in Gang zu setzen, daß das andere strömende Medium aus dem Kondensator abgezogen wird, um den Kondensatordruck unter

. ■ ■ ■'".i'·'¹.. dem Druck des dir Maschine zugefUhrten strömenden Energie-

9 f> 9 8 4 17 04Tfr". isÄD ORIGINAL - ³ -

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mediums zu reduzieren.'

9ο Kälteanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel betätigbar sind, um genügend von dem anderen strömenden Medium in den Kondensator einzuführen und den Kondensatordruck über den atmosphärischen Druck zu erhöhen · und dadurch wirksam den Eintritt von ümgebungsluft in den Kondensator zu verhindern. .

1Oo Kälteanlage nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel einen ersten Durchgang zur Einführung des anderen strömenden Mediums in den Kondensator zur Vermischung mit dem strömenden Energiemedium und einen zweiten Durchgang zum Abzug des anderen strömenden Mediums mit jeglichem darin enthaltenen strömenden Energiemedium aus dem Kondensator aufweisen.

11. Kälteanlage nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel das andere strömende Medium aus dem Kondensator mit im wesentlichen konstanter Geschwindigkeit abziehen und die Menge des anderen in den Kondensator eingeführten strömenden Mediums verändern, um die Kühlleistung zu verändern»

12ο Kälteanlage nach einem der Ansprüche 5 bis 11, bei der der Kondensator normalerweise einen unter dem atmosphärischen Druck liegenden Druck aufweist und das andere strömende Medium das Kä"* -emittel ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel .»aen Kältemittelkondensator aufweisen, welcher einen Strömungskreis mit dem Kompressor bildet, um Kaltem . celdampf aus dem Kompressor zu kondensieren,und daß der

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Ja - _i5 U7699V

Kältemitteldampf normalerweise einen über dem atmosphärischen Druck liegenden Druck aufweist,,-und daß der Kältemittelkondensator den ersten Kondensator umgibt, um wirksam zu verhindern, daß ümgebungsluft in den ersten Kondensator einleckt*

13o Kälteanlage nach einem der Ansprüche 1 "bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel eine Vorrichtung zur Trennung der vermischten Strömungsmedien aufweist·

■■■

14. Kälteanlage nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel wenigstens einen Kreislauf zur Rückführung von wenigstens einem der getrennten stromenden Medien und Wiederverwendung in der Anlage aufweist*

15. Kälteanlage nach Anspruch 13 und 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel Strömungskreise zur Rückführung des getrennten anderen Strömungsmediums zur Kältemittelseite und das getrennte strömende Energiemedium zur Kraftseite aufweisen.

■' - ■ ■ ' ■' -■" ' · ..· . .· ⁱ 16β Kälteanlage nach einem der Ansprüche 9 "bis 15, wobei das andere strömende Medium das Kältemittel ist und unmischbar mit dem strömenden Energiemedium ist und einen niedrigeren Verdampfungspunkt als letzteres aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Kälteseite ein Kühler vorgesehen ist, welcher Mittel zum Kühlen einer zu kühlenden Belastung aufweist und in einem Strömungskreis mit dem Kompressor liegt, um das Kältemittel durch den Kühler zum Kühlen der Kühlungsbelastung in Umlauf zu bringen, und daß der zweite Durchgang in den Kühler austrägt, welcher, innerhalb eines Temperatur- ·.■'■.·■■ SO 9 8 4 1 /0470 ■·■-:' - 5 -

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bereiches über dem Verdampfungspunkt des Kältemittels und unter dem Verdampfungspunkt des strömenden Energiemediums arbeitet, wobei das Kältemittel als Dampf aus dem Kühler durch den Kompressor abgesogen wird, während das strömende Energiemedium kondensiert, und daß ein Strömungskreis vorgesehen ist, um das strömende Energiemediumkondensat aus dem Kühler der Kraftseite zuzuführen»

17. Kälteanlage nach einem der Ansprüche 4 bis 15, bei der das andere strömende Medium Kältemittel C 318 und das strömende Energiemedium Dampf ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsmaschine eine Turbine ist.

18. Kälteanlage nach einem der Ansprüche 4 bis 15» wobei das andere strömende Medium Kältemittel C 518 und das strömende Energiemedium Dampf ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsmaschine und der-Kompressor zusammen eine Turbokompressoreinheit bilden<>

19o Kälteanlage nach Anspruch 1, bei der das strömende Energiemedium Dampf und das andere strömende Medium Kältemittel C 318 ist, gekennzeichnet durch einen Kältemittelkompressor auf der Kälteseite und eine dampfgetriebene Turbine auf der Kraftseite, die mit dem Kompressor in Triebverbindung steht, um die Kühlleistung entsprechend der leistung der Turbine zu ändern, wobei die Kraftseite ferner eine Dampfquelle mit im wesentlichen konstantem Druck aufweist, die in einem Strömungskreis zum Antrieb der Turbine liegt, und einem Dampfkondensator, der in einem Strömungskreis zur Aufnahme des von der Turbine abgegebenen Dampfes liegt, und das

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Dampfkondensat zur Dampfquelle zurückführt, wobei die Kälteseite ferner einen Kältemittelkondensator aufweist, der in einem Kreislauf zur Aufnahme des von dem Kompressor komprimierten Kältemitteldampfes liegt, und einen Kühler, der normalerweise innerhalb des !Temperaturbereiches über dem Verdampfungspunkt des Kältemittels und unter dem Yer- · dampfungspunkt des Dampfes arbeitet und in einem Kreislauf liegt, in welchem er Kältemittelkondensat vom Kältemittelkondensator aufnimmt und Kältemitteldampf an den Kompressor abgibt, einem Strömungskreis um Kältemittel in den Dampf- | kondensator einzuführen und einen wirksamen, nicht kondensierbaren Dampf darin zu bilden, welcher einen Kondensierabschnitt des Dampfkondensators abdeckt, um die Kondensierleistung desselben zu reduzieren und damit den Auslaßdruck der Turbine zu erhöhen und die Kühlleistung zu reduzieren und einen Strömungskreis,um den Kältemitteldampf aus dem Dampfkondensator und jeglichen darin enthaltenen Wasserdampf abzuziehen und die abgezogenen Dämpfe in den Kühler zu führen, wobei das Kältemittel als Dampf zum Kondensator strömt und der Wasserdampf kondensiert und einen Strömungskreis, um das Wasser aus dem Kühler der Kraftseite zuzuführen und dadurch die Strömungsmedien in der Anlage im Gleichgewicht zu halten.

20« Verfahren zum Betrieb einer Kälteanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlleistung der Anlage duröh Vermischung des strömenden Energiemediums mit dem anderen strömenden Medium geregelt wird. ·"__ .. . . _ ...,,. . ,- ,._;., -_;

21. Verfahren zum Betrieb einer .Kälteanlage nach einem der vor-

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hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des anderen strömenden Mediums, welches mit dem strömenden Energiemedium zur Veränderung der Kühlleistung vermischt wird, geändert wirdo

22e Verfahren zum Betrieb einer Kälteanlage gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des anderen strömenden Mediums, welches mit dem strömenden Energiemedium vermischt wird, in Abhängigkeit von der Kühlleistung geändert wirdo

23ο Verfahren zum Betrieb einer Kälteanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Kältemitteldampf komprimiert wird, um das Kältemittel durch die Kälteseite in Umlauf zu bringen und eine Kühlung zu schaffen, die auf den Durchgang des strömenden Energiemediums zur Betätigung der Kälteseite anspricht«,

24ο Verfahren zum Betrieb einer Kälteanlage nach den Ansprüchen 4 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmaschine Dampf mit einem im wesentlichen konstanten Druck zugeführt wird, daß der aus der Maschine austretende Dampf in einen Kondensator geleitet wird, und daß die Kondensiergeschwindigkeit des Dampfes im Kondensator durch Beimischung des anderen strömenden Mediums zu dem aus der Antriebsmaschine ausgetragenen Dampf verändert wird,

25ο Verfahren na"" * Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß der andf,4 Dampf in ausreichendem Maße in den Kondensator eingeführt wird, um den Kondensatordruck im wesentlicher a,uf

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den des die Antriebsmaschine treibenden Dampfdruckes zu erhöhen und die Maschine stillzusetzen,,

26. Verfahren nach Anspruch 25» dadurch gekennzeichnet, daß genügend von dem anderen strömenden Medium aus dem Kondensator abgezogen wird, so daß der Kondensatordruck unter dem Druck des die Antriebsmaschine treibenden Dampfes fällt, um die Antriebsmaschine in Gang zu setzen,,

ο Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß <| ausreichend von dem anderen Dampf in den Kondensator eingeführt wird, um den Kondensatordruck über den atmosphärischen Druck zu erhöhen und ein Einlecken von Umgebungsluft in den Kondensator zu verhindern„

28. Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß das andere Strömungsmedium mit einer im wesentlichen konstanten Geschwindigkeit aus dem Kondensator abgezogen wird und daß die Menge des anderen strömenden Mediums, welches in den Kondensator eingeführt wird, verändert wird, um die Kühlleistung zu verändern„

29. Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 28, bei dem der Kondensator während des normalen Kühlbetriebes unter atmosphärischem Druck gehalten, wird, wobei das andere strömende Medium das Kältemittel ist und normalerweise einen überatmosphärischen Druck aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator von dem Kältemittel umgeben ist_f um ein Durchlecken in den Kondensator zu verhindern«

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30. Verfahren nach Anspruch 24 bis 28, dadurch gekennzeichnet,' daß die vermischten strömenden Medien voneinander getrennt werdeno

31. Verfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines der getrennten strömenden Medien zur Wjederverwendung in die Anlage zurückgeführt wird«,

32. Verfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß

das getrennte strömende Energiemedium zur Kraftseite und das getrennte andere strömende Medium zur Kälteseite zurüokgeführt werden.

33β Verfahren nach Anspruch 30, wobei ein Kühler auf der Kälteseite in einem Strömungskreis mit dem Kompressor liegt, um eine Kühlung für eine zu kühlende Belastung zu verzielen, die auf den Umlauf des Kältemittels durch den Kühler anspricht, und wobei das andere strömende Medium das Kältemittel ist und mit dem strömenden Energiemedium unvermisohbar ist und einen niedrigeren Verdampfungspunkt als letzteres aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die miteinander vermischten strömenden Medium in den Kühler eingeführt werden und der Kühler innerhalb eines Temperaturbereiches gehalten wird, welcher über dem Verdampfungspunkt des Kältemittels und unter dem Verdampfungspunkt des strömenden Energiemediums liegt, wobei das Kältemittel durch den Kompressor als Dampf aus dem Kühler abgesogen wird, während das strömende Energiemedium kondensiert und dessen Kondensat zur Kraftseite zurückgeführt wird.

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