DE1840441U - Kuehlvorrichtung. - Google Patents

Description

• KShiTorrichtung

  Die Neuerung betrifft eine Kühlvorrichtung, bestehend aus Kom-

  pressor! Bit Kurzschlussleitung, Kühler, Kondensator, Kältemit-

  telvorratsbehälter und Kühlbehälter.

  Es iat bekannt, dass bei Kühlanlagen der Bedarf an Kältemittel

  Ton der Aussentemperatur abhängt, die auch bei sorgfältigster

  Isolierung die entstehenden Kälteverluste bestimmt.

  Daraberhinaue treten imregelmSsaige Kälteverluste jeweils dann

  ein, wenn der KUUraua geöffnet und eingelagertes Gut heraus-

  genommen oder der Kühlraum innerhalb aufgefüllt wird. Der das

  Kältentittel liefernde Kompressor muss daher bei allen Kälte-

  anlagen so bemessen sein, dass er auch unter ungünstigen Ver-

  hältnissen eine ausreichende Kühlung gewährleistende Kältemit-

  tetimenge liefert. Die KoBpressorleistung wird jedoch beim nor-

  malen Betrieb nur zum Teil ausgenutzt, da im allgemeinen nur

  die Kühlung des eingelagerten Guts auf eine bestimmte Temperatur verlangt wird, die nicht unterschritten werden soll. Bei kleineren Kühlanlagen, z. B. Kühlschränken, wird daher der den Kompressor antreibende Motor durch einen Thermostaten abgeschaltet, wenn im Kühlraum die erforderliche niedrige Temperatur hergestellt ist, bzw. wird der Motor und damit der Kompressor wieder eingeschaltet, wenn die Temperatur über ein bestimmtes Mass hinaus angestiegen ist.
• Das völlige Abschalten des Kompressors ist jedoch bei grösseren Anlagen aus wirtschaftlichen Gründen nicht zweckmaasig, so daß die erforderliche Regelung dadurch hergestellt wird, dass der Kompressor bei Erreichen der erforderlichen KUhltemperatur im Lagerraum kurz geschlossen wird und unbelastet weiter läuft.
• Es sind Kühlanlagen dieser Art bekannt geworden, bei denen der Kompressor durch einen Thermostaten gesteuert kurz geschlossen wird, wenn im Kühlraum kein Kältemittelbedarf vorliegt. Zu diesem Zweck wird eine den Kompressorausgang mit seinem Eingang verbindende Leitung geöffnet, durch die dann das Kältemittel umgewälzt wird. Diese bekannte Anlage berücksichtigt jedoch nicht die Tatsache, dass bei vom Kühlraum abgeschalteten Kühlaittelkreialauf nicht nur die Temperatur im Kühlraum wieder ansteigt, sondern dass sich auch der ebenfalls in das System eingeschaltete Kältemittelvorratsbehälter, in welchem sich das verflüssigte Kältemittel sammelt, bei Abschaltung des normalen KUhlmittelkreislaufes erwärmt. Hierbei kann es vorkommen, das im Falle geringen Kühlmittelbedarfs im Kühlraum selbst der Kompressor für längere Zeit kurz geschlossen bleibt, während der Gasdruck des im Vorratsbehälter verdampften Kältemittels so weit zunimmt, dass entweder ein Bruch im Leitungssystem auftritt oder gasförmiges Kältemittel zum Kompressor zurückströmt und diesen belastet, während das vom Thermostaten im Kühlraum abhängige Ventil nach wie vor geschlossen bleibt.
• Erst wenn möglicherweise verdampftes und dmit erwärmtes Käl,'-temittel entgegen der normalen Strömungsrichtung in den im Kühlraum befindlichen Verdampfer gelangt und dort die Tempera-

  tur erhöht, setzt der Normalbetrieb der Anlage wieder ein.

  Die Neuerung hat sich die Aufgabe gestellt, eine Kühlvorrich-

  tung zu schaffen, welche bei Kälteanlage angewendet werden

  kann, die mit einer häufig und in weiten Grenzen wechselnden Anzahl von Kühlbehältern, wie z. B. Kühlwagen oder dergl. zusammenarbeiten. Derartige Verhältnisse liegen insbesondere dann vor, wenn ein aus Kühlwagen bestehender Zug an einem Lagerhaus mit tiefgekühlten Nahrungsmitteln oder dergl. Gut beladen wird und der jeweils neu beladene Waggon bis zur Abfertigung des gesamten Zuges an die Kälteanlage des Lagerhauses mit angeschlossen wird. Es ist jedoch auch denkbar, asz ate nach den Vorschlag der Neuerung aufgebaute Kältevorrichtung in einem Schiff aufgestellt wird und je nach der augenblicklichen Ausnutzung der Gesamtzahl der Kühlbehälter eine mehr oder weniger grosse Anzahl der Behälter kühlt. Durch die Neuerung wird eine Vorrichtung geschaffen, welche innerhalb weiter Grenzen sich ändernde Kältemittelmengen zu liefern vermag. Hierbei ist insbesondere zu berücksichtigen, dass bei grossen Kühlanlagen auch entsprechend grosse Mengen an verflüssigtem Kühlmittel im Vorratsbehälter vorhanden sind, die sich ebenfalls erwärmen

  und Sas bilden. Unter diesen Verhältnissen genügt daher die

  übliche Anordnung nicht, die bei Niohtbedarf von Kältemittel

  im Kühlraum dea Kompressor vorübergehend kurz sehliesst. Zwar

  verwendet auch die vorliegende Neuerung diese bekannte Anord-

  nung, jedoch erst dadurch die erstrebte Anpassungsfähigkeit

  erhalten, das8 gemüse der Neuerung an die mit dem Kühlbehäl-

  ter wie auh dem Vorratsbehälter für daa flüasige Kalteaittel

  in Verbindung stehende Hauptansaug-leitung für den Mhratufi-

  gen Kompressor ein druckabhängige Schalter angeschlossen ist@

  der mit der Vorrichtung zur Kurzachliessung dea Koapreaaors ver-

  %

  bunden ist und dies abhängig vom Druck dea verdampften KSIte-

  mittele ateuert.

  Nach der Neuerung wird also der Kompressor nicht nur da=

  kurz geachleasen, wenn der K&ltemittelkreialauf unterbrochen

  Ist@ weil kein Kühlbehälter mehr an daa Syatem angeaehlosaen

  ist# bzw. die angeschlossenen Kühlbehälter gegenwärtig kein

  Kaltemittel benötigen, eondem der Kompreaaor wird auch dann

  wiedereingeaehaltet, wenn trotz dee Pehlena von angeschlossenen

  Kühlbehältermim Yorratabehalter für daa flüaaige Kältemittel

  auf Grund des anvermeidliehen Eindringens von Anasenwärme in

  dienenBehälter soviel Kältemittel verdampft, dasa der Druck

  einen bestimmten Wert überschreitet. In diesen ? all beginnt

  der Kompressor ebenfalls aneut das anfallende Gas zu verdich-

  ten, welche nachfolgend auf bekannte Weise kondensiert wird,

  bis der Druck im System entsprechend gesenkt iat.

  Die Neuerung ist in der Zeichnung achematisch dargestellt.

  Mit 1 sind Kühlbehälter bezelchnet, die an die Kühlanlage an-

  geschlossen und davon getrennt werden können. 2. sind Flüssigkeitszuleitungen, die durch ein Ventil 3 gesteuert werden und durch die den ühlmittelbehältern 1 des Kühlmittel, z. B. flüssiger Stickstoff, zugeführt wird. Die Leitung 2 ist ein Zweig der Zuleitung 4, die flüssigen Stickstoff durch die Leitung 5 aus einem Flüssigkeitsbehälter 6 erhält. Von jedem Kühlbehälter führt eine Gasrückleitung 7 zu einer Sammet. leitung 8.9 sind elektrische Schalter die jeweils durch eine Membran betätigt werden. Jeder Schalter 9 ist elektrisch leitend mit einem zugeordneten Flüssigkeitsregelventil 3 verbunden, welches die Flüssigkeitszufuhr absperrt, wenn der Druck des in dem Kühlbehälter 1 eingeschlossenen Gases einen

  bestimmten Wert ubersbigt. Die Ventile 10 und 11 in den Lei-

  tungen 2 und 7 ermöglichen es, jeden beliebigen Kühlbehälter von der Anlage abzutrennen, ohne die Kühlung der anderen Kühlbehälter zu beeinträchtigen.
• 12 bezeichnet eine von der Sammelleitung 8 zu einer Kühlschlange 13 führende Leitung. Diese Kühlschlange befindet sich in der Flüssigkeit 14 des Vorratsbehältern 6 und dient

  zur Verkftlung des Tclaaptten Gases. Die Leitung 17 fahrt von

  der Kühlschlange 13 zu der Rohrschlange 18 eines Wärmeaustauschers 19.20 ist eine von der Rohrschlange 18 zur Rohrschlange 21 einesd weiteren Wärme-austauschere 22 führende leitung und 23 ist eine von der rohrschlange 21 zu der Ansaugleitung des Kompressorsystems fuhrende Leitung.
• Der Einfachheit halber ist der Kompressor schmatisch durch fünf gleiche Zylinder mit Kolben dargestellt, wobei die Aus-

  '"

  gangsleitung eines jedes Zylinders zur Ansaugleitung der

  nächstenKompr « norstute führt.

  Jedem Zylinder sind untereinander gleiche Ventile 28 nachge-

  schaltet, die das aus dem Zylinder ausströmende verdichtete

  Gas in die Ansaugleitung desselben Zylinders zurückleiten, also die betreffende Stufe kurz echlieaaen. Alle Ventile 28 werden gleichzeitig und auf gleiche Art betätigt, so daS das Gas entweder alle Kompressionsstufen durchströmt oder aber alle Stufen kurz geschlossen sind.
• Bei allen Stufen sind die gleichen Bezugszeichen verwendet worden. 24 ist der Kompressorzylinder mit Kolben, 25 eine vom Zylinder 24 kommende Ausgangleitung, 26 ein NachkUhler zur Ableitung der Kompressionswärme, 27 die Ansaugleitung der einzelnen Zylinder und 28 ein Ventil, das in seiner einen Stellung das Gas aus der Ausgangsleitung 25 durch dne nach-

  kohler 26 zur nächsten Stufe leitet und in seiner anderen

  Stellung die Ausgangsleitung 25 mit der Ansaugleitung 27 derselben Stufe über die Verbindungsleitung 29 verbindet.
• Ein Motor 30 betätigt über ein Schaltgehäuse 31 gleichzeitig alle Ventile. Ein auf den Druck in der Leitung 23 reagierender Membranschlater 32 steuert den Motor 30. Die Steuerung er-

  folgt in der Weise, dass verdampftes Kältemittel die hinter-

  einasdergesehalteten Kompreseorstufen durchströmt, wenn die

  Leitung 23 unter Druck steht. Die Kompressorstufen werden in

  sich kurz geschlossen, wenn die Leitung 23 drucklos ist.

  Wird z. g. nur ein einziger KUhlbehälter mit flüssigem Stick-

  stoff versorgt, so werden die Ventile 10 und 11 von Hand so

  eingestellt, dass die gesamte Kälteflüssigkeit in den Ehe-

  hälter flieast und alles Gas zur'iederverflüaaigung zurück-

  geleitet wird. Wenn mehr als ein, Kühlbehälter gleichzeitig gekühlt wird, eo können die Ventile 10 und 11 so eingestellt werden, dass der durch das Rohr 5 fliessende flüssigkeitsstrom auf die zu kühlenden Behälter verteilt wird. In jedem Fall entspricht die zur Verflüssigung zurückgeleitete Gasmenge

  der aus dem System und dem Vorratsbehälter in den oder die

  Kühlbehälter messenden Flüssigkeitsmenge.

  33 ist eine GasLeitung, die von der letzten Kompressorstufe

  durch einen ölabscheider zu dem Wärmeaustauscher 22 führt.

  Die Leitung 34 geht vo dem ärmeaustauscher 22 zu dem wei-

  teren Wärmeaustauscher 35, während die Leitung 36 Tom Wãrae-

  austauscher 35 zum Wärmeaustauscher 19 und als Leitung 37 von

  hier über ein Joule-Thompson Expansionsventil 38 in das XLüw-

  sigkeitsbehalter 6 führt, so dass ein Teil des hochkomNprimier-

  ten kalten Sases kondensiert und forgesetst die duroh daa Rohr

  5abfliessende FlSsaigkeit ersetzt.

  In den Wärmeaustauschern 19 und 22 wird das komprimierte Gas

  durch färmeaustausch mit dem von dem oder den Kühlbehältern

  zu den Kompress@ren strömenden Gas gekühlt. In dem Wärmeaustauscher 35 wird das Gas durch ein geeignetes, durch die Leitung 39 gpeumptes Kühlmittel gekühlt, das durch die Rohrschlange 40 und die Leitung 41 zurückströmt. Die Einzelheiten dieser Kühlanlage sind nicht in der Zeichnung dargestellt. Die Entspannung durch das Joule-thompson-Vebntil 38 führt nicht zur Verflüssigung des gesamten Gases. Das nicht

  kondensierteKältemittel, z. B. Stickstoff, sammelt sich in

  dem Gandon 42 über der Flüssigkeit. 14, und wird durch die

  Leitung43 mit einem Druckminderventil 44 zur Vermischung

  mit dem in der Leitung 17 vom ühlbehälterzur Kompression

  stromenden Gas abgeleitet. Ein Teil des Gasea in der Leitung

  36 wird nach Verlassen des Wärmeaustauschers 35 durch die Gas-

  leitung 45 zu der Expansionsmaschine 46 geleitet, wo es Arbeit

  leistet und Wärme abgibt. Von dort wird es über den Ölabschnei-

  der. 47 und die Leitung 48 mit Rückschlagventil 49 mit dem in

  der Rohrschlange 18 zum Kompressor strömenden Gas vereinigt.

• Die Rückschlagventile 44 und 49 dienen dazu, ein Zurückströmen des Gases zu verhüten. Sie öffnen sich jedoch um den Gas-d

  strom zum Kompressor durchzulassen.

  Wennder Flüssigkeitszufluss aus dem FlüssigkeitsbehSItei'zu

  dem oder zu den Kiihlbehältern 1 unterbrochen wird, und sich

  daher kein weiteres Gas bildet, steht auch kein Gas für den

  Kompressor zur Verfugung. Unter normalen Verhältnissen ergibt

  das einen sofortigen Kurzschluss oder Leerlauf aller Kompres-

  sorstufen, während die Maschine weiterläuft. Da jedoch mit

  einem sehr kalten Material gearbeitet wird und keine Isolie-

  rung vollkommen ist, kann es geschehen, dass eindringende Wär-

  me soviel Flüssigkeit in dem Flüssigkeitsbehälter 6 verdampft

  und dadurch der Druck in der Leitung 23 so weit ansteigt, das

  die Ventile 28 die Kompressorstufen von Leedauf wieder auf Kompression schalten. Der Kompressor arbeitet nunmehr so lange bis der Druck wieder wegen Gasmangels sinkt.
• Die Kühlanlage ist für eine maximale Stundenleistung ausgelegt und erzeugt im Betrieb eine berechnete Menge flüssigen

  Kältemittels. So lange diese ngc & verdampft wird, arbei-

  tet die Anlage weiter. Ist jedoch die Leistung der Anlage großer als der Verbrauch an Kältemittel, weil z. B. nur eine Einheit in Betrieb ist, so muss entweder die Maschine still, stehen, ihre Leistung geändert werden oder die gesamte Kühlleistung muss auf diese eine Einheit konzentriert werden.

  Die Erfahrung hat gelehrt, das von diesen drei Möglichkei-

  'J

  ten die letzte vorzuziehen ist. Deshalb werden, wenn nur ein

  einziger Kuhlbehälter angeschlossen ist, die Ventile 10 und 11

  so eingestellt, dass der gesamte Flüssigkeitsstrom in den einen Kühlbehälter fliesst, die gesamte Gasmenge darin erzeugt und der Betrieb des Kompressors und die Gasverflüssigung nicht unterbrochen wird.
• Wenn alle Kühlbehälter - vier sind dargestellt, obgleich es dreißig oder mehr sein können-gleichzeitig gefüllt werden sollen, so brauchen die Ventile 10 und 11 nur so eingestellt zu werden, dass der Flüssigkeitsgasstrom auf die zu kühlenden Behälter aufgeteilt wird. Vorzugsweise wird der Zustrom gleichmäßig verteilt werden. Dies ist aber nicht wesentlich, nondern esd kommt darauf an, dass entweder die gesamte Flüssigkeitmenge oder gar keine Flüssigkeit benutzt wird, weil im letzbren Falle die Kompressorstufen kurz geschlossen werden können.
• Die Neuerung wurde mit einem Jouls-Thompson Expansionsventil, stickstoff, einem mehrstufigen Kolbenverdichter und anderen meist schematisch dargestellten mechanischen Einzelheiten erläutert.
• Es können aber auch andere tiefsiedende Flüssigkeiten als Kühlmittel verwendet werden, Luft, @auerstoff, Helium oder andere Gase, die gefahrlos verwendet und behandelt und ohne schädliche Wirkung mit lebensmitteln in Berührung gebracht werden können, lassen sich an Stelle von Stickstoff verwenden.

  Stickstoff ist jedoch als tietsiedend Plüssigkeit für die

  Neuerung vorzuziehen, ebenso die Kühlung bei etwa atmophärischem Druck. Wenn in den Kühlbehälters oder Fahrzeugaufbauten beispielsweise Unterdruck herrschen würde, so bestünde Gefahr, dass warme feuchte atmcphärisohe Luft in das System eindringt und auf diese Weise grosse Kälteverluste und vorzeitige Verunreinigung des Kältemittels verursacht. Wenn andererseits in den Kühlbehälter mit beträhtlichem Überdruck gearbeitet würde, sowürden sie mit Rücksicht auf die hohen Drücke hinsichtlich der Herstellung, der Unterhaltung und der Verschittung wesentlich teuer werden.
• Deshalb wrden die Behältr vorzugsweise für Nomaldruck konstruiert. Tatsächlich ist der Druck in den Kühlbehältern zumindert etwas höher als der atmosphärische Druck, so dass ein Eindringen warmer Luft aus der Umgebung verhindert wird.

  Es können auch andere Vorrichtungen als das Joule-Thompon-

  ventil zur Verflüssigung eines Teiles oder des gesamten komprimierten Gases verwendet werden. In jedem Fall ist es wichtig, dass die verschiedenen Kompressionsstufen, die den Druck so weit steigern sollen, dass eine zufriedenstellende Verflüssigung eintritt, dann, wenn keine Flüssigkeit zur Kühlung entnommen wird, und daher kein Gas für die Kompression vorhanden ist, weiter arbeiten und sofort verdichtetes Gas liefern, wenn Gas von den Kühlbehältern einströmt. Wenn daher die Kurzschlusschaltung aufgehoben wird, so liefert jede Stufe sofort Gas mit dem oder mit annähernd dem in dieser Stufe gewünschten Druck und der Strom des komprimierten Gases setzt unmittelbar ein.

Claims (4)

1. SOHUTZANSPRÜCHE 1. Kühlvorrichtung, bestehend aus Kompressor mit Kurzschlußleitung, Kühler, Kondensator, Kaltemittelvorratsbehälter und Kühlbehälter, dadurch gekennzeichnet, dass an die mit dem Kühlbehälter (1) wie auch dem Vorratsbehälter (6) für das flüssige Kältemitt@@l in Verbindung stehende Hauptansaugleitut (23) für den mehrstufigen Kompressor (24) ein druokabhängiger Schalter (32) angeschlossen ist, der mit der Vorrichtung (28, 30,31) zur Kurzschliessung des Kompressors (24) verbunden .. Ist und diese abhängig vom Druck des verdampften Kältemittels steuert.
2. 2. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalter (32) mit einem Motor (30) verbunden ist, der über ein Übertragungsglied (27) gemeinsam die die Ansaug-(27) mit der Druckleitung (25) jeder Kompressorstufe verbindenden Ventile (28) verstellt, wenn nach Überschreitung eines bestimmten Druckwertesd in der Leitung (23) der Schaslter (32) anspricht.
3. @. Kühlvorrichtung nach anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalter (32) als Membranschalter ausgebildet ist.
4. 4. Kühlvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Kältemittel aus stickstoff besteht. , zeichnet, daJ- : - hElter (1) dOsokathaxige Schalter (9) angeordrtet 81 nd daß in die Zufuhrleitungen (2) Ventile (3) eingeschaltet s.mit den Schalternv.rbundend, undbestim.tenBehMlterinndruckdie .halter (9) tile(,) in Drosselstellung bringen.