DE2147837B2 - Kuehlvorrichtung - Google Patents
KuehlvorrichtungInfo
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Description
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Es sind normalerweise ohne externe Energiequelle arbeitende Kühlvorrichtungen bekannt, bei denen ein in
einem Kühlraum angeordneter, als Verdampfer wirkender Wärmetauscher unmittelbar durch Trockeneis oder
ein Flüssiggas gekühlt wird. Nachteilig ist die unbefriedigende Möglichkeit der Temperatur- und Kälteleistungssteuerung. Man hat daher schon verschiedene mit
Trockengas oder Flüssiggas arbeitende Kühlvorrichtungen vorgeschlagen, bei denen im Kühlraum ein
Verdampfer vorgesehen ist, der von einem Kältemittel durchströmt wird, das seinerseits vom Kühlmittel
kondensiert wird und dabei dessen Kälteleistung aufnimmt. Die Kälteleistung der bekannten Vorrichtung
ist aber gering oder ihr Aufbau kompliziert und ihre Betriebssicherheit nicht ausreichend gewährleistet.
Bei einer solchen Kühlvorrichtung (US-PS 20 09 372), die in einem geschlossenen Kältemittelkreislauf hintereinandergeschaltet
einen in einem Kühlraum angeordneten Verdampfer, einen ersten Gasmotor, einen in
einem Behälter für ein Kühlmittel angeordneten Kondensator und eine vom ersten Gasmotor angetriebene
Speisepumpe für den Verdampfer aufweist, ist zwischen der Speisepumpe und dem Verdampfer
normalerweise ein in Abhängigkeit von der Kühlraumtemperatur gesteuertes Drosselventil zur Kühlraumtemperatursteuerung
vorgesehen. Um in einem Mietshaus mehrere hintereinandergeschaltete Verdampfer in
den Kältemittelkreislauf einschalten zu können, ist noch eine Drossel parallel zur Speisepumpe vorgesehen. Wie
ausgeführt, ist die Kälteleistung nicht so hoch und damit auch nicht die zum Antrieb der Speisepumpe im
Gasmotor erzeugte Antriebsenergie, was wiederum eine geringe Kältemittel- und Kälteleistungszufuhr in
dem Verdampfer zur Folge hat.
Bei einer anderen bekannten Kühlvorrichtung (US-PS 21 75 267) befindet sich im geschlossenen
Kältemittelkreislauf zwischen dem Kondensator und dem Verdampfer lediglich ein Drosselventil zur
Kühlleistungsregelung. Der für die Einspeisung in den Verdampfer erforderliche Druck des verflüssigten
Kältemittels rührt vom statischen Gefälle in einem Fallrohr zwischen dem Kondensator und dem Drosselventil
her. Dies bedingt notwendigerweise eine geringe und unsichere Kältemittelzirkulation und Kälteleistung.
Um diese zu erhöhen, ist bei einer Ausführungsform dieser bekannten Kühlvorrichtung vorgesehen, daß
vom Gasmotor ein Ventilator angetrieben wird, der die Luftzirkulation und damit die Wärmeübertragungsleistung
im Verdampfer erhöht. Gleichwohl läßt sich eine hohe Kälteleistung nicht erzeugen und ist eine sichere
Betriebsweise bei wechselnden Umgebungsbedingungen nicht gewährleistet, da die für den Kältemittelkreislauf
erforderliche Zulaufdruckhöhe und die im Gasmotor erzeugbare Antriebsenergie für den Ventilator
zueinander umgekehrt proportional sind. Eine andere Ausbildungsform sieht daher vor, daß im Kühlraum ein
weiterer Verdampfer angeordnet ist, der in einem zweiten geschlossenen Kältemittelkreislauf durchströmt
wird, bei dem das aus dem Verdampfer austretende Kältemittel in einer vom Gasmotor des
ersten Kältemittelkreislaufs angetriebenen Pumpe druck-erhöht, in einem der Umgebungstemperatur
ausgesetzten Kondensator verflüssigt und nach Drosselung wieder in den Verdampfer gelangt. Da bei beiden
Ausführungsformen der Kühlvorrichtung jedoch nicht mit einem Zwangsumlauf des Kältemittels im ersten
Kältemittelkreislaufs sondern vielmehr mit einer Siphonwirkung gearbeitet und die Umwälzung des
Kältemittels durch den statischen Druck erreicht wird, kann sie nur mit geringer Leistung und mit geringer
Betriebssicherheit arbeiten, die auch durch den Ventilator nicht in der gewünschten Weise verbessert werden
kann.
Schließlich ist eine Kühlvorrichtung bekannt (US-PS 33 40 700), bei der das in einem geschlossenen Kreislaul
geführte und in den Verdampfer mittels einer Speisepumpe geleitete Kältemittel in einem Kondensator
die vom im Kühlraum angeordneten Verdampfe! aufgenommene Wärme an ein verdampfendes Flüssiggas,
insbesondere flüssigen Stickstoff, abgibt und da: dampfförmige Gas einen Gasmotor antreibt, dei
seinerseits zum Antrieb der Speisepumpe dient. Da; verdampfte Flüssiggas wird nach Arbeitsleistung in dit
Atmosphäre abgelassen. Der im Flüssiggasbehältei entstehende Dampf wird in einem zweiten Gasmotor
der dem Antrieb eines im Kühlraum dem Verdampfer zugeordneten Ventilators dient, arbeitsleistend ausgenützt
und, ggf. nach Zwischenerwärmung und weiterer Arbeitsleistung ebenfalls in die Atmosphäre abgelassen.
Bei dieser Kühlvorrichtung sind außer dem geschlossenen Kältemittelkreislauf zwei offene Arbeitskreisläufe
erforderlich, die lediglich mit Flüssiggas-Kühlmittel betrieben werden können. Außerdem ist die Anlage
verwickelt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die ,0
Kälteleistung der Kühlvorrichtung der genannten Art zu verbessern, ohne die Temperaturregelbarkeit und die
Betriebssicherheit zu verschlechtern.
Diese Aufgabe ist ausgehend von der bekannten Kühlvorrichtung, die in einem geschlossenen Kältemittelkreislauf
hiniereinandergeschaltet einen in einem Kühlraum angeordneten Verdampfer, einen ersten
Gasmotor, einen in einem Behälter für ein Kühlmittel angeordneten Kondensator und eine vom ersten
Gasmotor angetriebene Speisepumpe für den Verdämpfer aufweist, dadurch gelöst, aaß gemäß der
Erfindung dem Verdampfer ein Umwälzventilator für die Luft im Kühlraum zugeordnet ist und dieser von
einem zum ersten Gasmotor zwischen Verdampfer und Kondensator parallel geschalteten zweiten Gasmotor
angetrieben wird, und daß dem ersten Gasmotor ein nach Maßgabe des Kältemittelflüssigkeitsstandes im
Verdampfer gesteuertes erstes Regelventil und dem zweiten Gasmotor ein nach Maßgabe der Temperatur
im Kühlraum gesteuertes zweites Regelventil vorgeschaltet ist. Bei einer zweckmäßigen Ausgestaltung ist
vorgesehen, daß das erste Regelventil einen FüMer zur Feststellung einer Kältemit»eldampfüberhitzung an
einem bestimmten Verdampferpunkt aufweist, der es mit steigender Überhitzung öffnet und mit sinkender
Überhitzung schließt. Ebenso zweckmäßig ist es, wenn das zweite Regelventil einen Temperaturfühler im
Kühlraum aufweist, der es bei Unterschreiten einer bestimmten Temperatur schließt. Als Kühlmittel kann
Trockeneis verwendet werden. Dann sollte das Kältemittel einen Siedepunkt haben, der wesentlich oberhalb
der Temperatur des festen Kohlendioxyds liegt, das bei einem Druck von 760 mm Hg eine Sublimationstemperatur
von etwa —78° C aufweist. Der Siedepunkt des Kältemittels soll zugleich auch merklich unter der
Umgebungstemperatur liegen. Im Rahmen der Kälteerzeugung ist vorzugsweise ein Wert von unter etwa 500C
für den Fall der Nahrungsmittellagerung vorgesehen. Beispielsweise kann Dichlordifluormethan verwendet
werden, das bei einem Druck von 760 mm Hg einen Siedepunkt von -290C hat.
Durch die Erfindung ist die Kühlleistung überraschend stark erhöht, ohne daß dadurch die Betriebssicherheit
beeinträchtigt ist. Das zweite Regelventil erlaubt die Steuerung der Temperatur im Kühlraum
oberhalb des Verdampfers, die eine Anpassung des Verdampferdrucks an den Gebläseantriebsmotor derart
bewirkt, daß die Strömung erhöht wird, wenn die Temperatur im Kühlraum ansteigt, und erniedrigt wird,
wenn die Temperatur unter den gewünschten Punkt fällt. Das erste Regelventil seinerseits verhindert, daß
zuviel oder zuwenig flüssiges Kältemittel in den Verdampfer eingespeist wird und hält damit günstige
Betriebsbedingungen aufrecht, so daß der Ventilator insbes. dann, wenn seine Wirkung zur Erhöhung des
Wärmeübergangs und damit der Kälteleistung erforderlich ist, auch angetrieben wird. Da nur ein einziger stabil
gehaltener Kreislauf vorhanden ist, entfallen aufwendige Sonderaggregate für weitere Kreisläufe, was der
Betriebssicherheit ebenfalls zugutekommt. Die gewählte Anordnung macht es möglich, daß die erforderliche
Dampfzufuhr zum Speisepumpenantriebsmotor unabhängig von dem Bedarf des Ventilatprantriebsmotors
erzielt wird, diesem aber soviel Dampf wie möglich zugeleitet wird, die im Verdampfer freiwerdende, in
Arbeit umsetzbare Energie also so zweckmäßig wie möglich bedarfsentsprechend aufgeteilt wird. Aufgrund
der neuartigen Ausbildung der Kühlvorrichtung kann diese bereits zu Beginn des Kältemittelkreislaufs, also
gleich nach Inbetriebnahme, derart betrieben werden, daß zusätzliche Arbeit für den Antrieb des Ventilators
neben der Speisepumpe geleistet werden kann. Durch die Erfindung ist auch der Wirkungsgrad des Kondensators
und des Verdampfers verbessert, indem die Standhöhe des Kältemittels im Verdampfer optimal
geregelt wird. Sowohl der Wirkungsgrad des Kondensators als auch des Verdampfers wird durch die
Kältemittelstandhöhenregelung im Verdampfer verbessert. Außerdem arbeitet die Kühlvorrichtung auch bei
großen Überlastungen einwandfrei und ermöglicht die Wiederherstellung der gewünschten Kühlbedingungen
wenn diese durch Überlastung oder einen Fehler verändert worden sind. Die Regelung des Kältemittelstands
im Verdampfer verhindert auch eine Überflutung des Verdampfers und damit ein Eindringen von
Kältemittel aus dem Verdampfer in das übrige System.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung isi vorgesehen, daß dem zweiten Regelventil ein drittes
Regelventil vorgeschaltet ist, daß nach Maßgabe des Druckabfalls am ersten Regelventil gesteuert wird und
bei Unterschreiten eines bestimmten Druckabfalls schließt. Das dritte Regelventil wird also auch nach
Maßgabe der Standhöhenregelung gesteuert, so daß be einem Ansteigen des Dampfstroms zum Kondensatoi
sichergestellt wird, daß ausreichend Druck im Systerr zum Antreiben der Speisepumpe vorhanden bleibt.
Dieses Regelventil kann dann weggelassen werden wenn die normalerweise festzustellenden Schwankungen
der Kältemittelstandhöhe im Verdampfer innerhalt eines Toleranzbereichs bleiben, so daß stets eir
verbleibender Druck zum Betrieb des Speisepumpenan triebsmotors vorhanden ist. Das dritte Regelventil sollte
jedoch immer dann vorgesehen werden, wenn die Kühlvorrichtung unbekannten stark wechselnden Betriebsbedingungen
ausgesetzt werden kann.
Schließlich kann es, wenn besondere Bedingunger auftreten können, die das Anlaufen der Speisepumpe
verhindern, in weiterer Ausgestaltung der Erfindung zweckmäßig sein, daß dem Verdampfer ein vierte;
Regelventil unmittelbar nachgeschaltet ist, das vor einem die Kältemitteltemperatur am Ausgang de;
Kondensators abtastenden Fühler derart gesteuer wird, daß es bei Überschreiten einer bestimmter
Kondensatortemperatur schließt. Eine solche Ausnah mesituation kann unter Umständen beim Anfahrei
auftreten, wenn noch nicht genügend Dampf mit den notwendigen Druck zum Betrieb des Speisepumpenan
triebsmotors verfügbar ist.
Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiel! an einer Zeichnung näher erläutert, deren F i g. 1 eii
Schema der Kühlvorrichtung und deren F i g. 2 einer schematischen Vertikalschnitt durch die Kühlvorrich
tung zeigt.
Die Kühlvorrichtung hat in einem geschlossener Kältemittelkreislauf hintereinandergcschaltet einen ir
einem Kühlraum 2 angeordneten Verdampfer 1, einer
jrsten Gasmotor 5, einen in einem wärmeisolierten Behälter 3' für ein Kühlmittel, z.B. Trockeneis,
angeordneten Kondensator 3 und eine vom ersten Gasmotor 5 angetriebene Speisepumpe 4 für den
Verdampfer 1. Dem Verdampfer 1 ist ein Umwälzventilator 60 für die Luft im Kühlraum 2 zugeordnet und
dieser wird von einem zum ersten Gasmotor 5 zwischen Verdampfer 1 und Kondensator 3 parallelgeschalteten
zweiten Gasmotor 6 angetrieben. Dem ersten Gasmotor 5 ist ein nach Maßgabe des Kältemittelflüssigkeitsstandes
im Verdampfer t gesteuertes erstes Regelventil 7 vorgeschaltet; dem zweiten Gasmotor 6 ist unmittelbar
ein nach Maßgabe der Temperatur im Kühlmittelraum 2 gesteuertes zweites Regelventil 26 und diesem
ein nach Maßgabe des Druckabfalls am ersten Regelventil 7 gesteuertes drittes Regelventil 25
vorgeschaltet. Schließlich ist dem Verdampfer 1 hintereinander ein handbetätigbares Ventil 53 und ein
nach Maßgabe der Kältemittltemperatur am Ausgang des Kondensators 3 gesteuertes viertes Regelventil 54
unmittelbar nachgeschaltet, so daß der Dampfstrom zu den Gasmotoren 5 und 6 durch das vierte Regelventil 54
unterbunden werden kann, wenn die Kondensattemperatur eine bestimmte Temperatur überschreitet. Durch
Schließen des Ventils, 53 kann die Kühlvorrichtung ebenfalls nach BeliebcrTauBer Betrieb gesetzt werden.
Das erste Regelventil 7 wirkt derart, daß der Dampfstrom vom Verdampfer 1 vergrößert wird, wenn
der Kältemittelflüssigkeitsstand unter eine vorbestimmte Höhe im Verdampfer fällt, während der Dampfstrom
zum Kondensator 3 vermindert wird, wenn die Standhöhe im Verdampfer über einen vorbestimmten
Punkt ansteigt. Der Unterschied zwischen diesen beiden Standhöhen kann klein gehalten werden, so daß die
Standhöhe des flüssigen Kältemittels im wesentlichen konstant gehalten wird.
Das zweite Regelventil 26, das der Beeinflussung der Temperatur im Kühlraum oberhalb des Verdampfers
dient, bewirkt eine Anpassung des Verdampferdrucks an den Dampfbedarf des Gebläseantriebsmotors, um
den Dampfstrom zu erhöhen, wenn die Tempera .ur im Kühlraum ansteigt, und um den Dampfstrom zu
drosseln, wenn die Temperatur unter den gewünschten Punkt fällt.
Das dritte Regelventil 25 wird durch die Wirkung des
Kältemittel-Flüssigkeitsstandhöhenreglers in dem Sinne gesteuert, daß bei einem Ansteigen des Dampfstroms
zum Kondensator 3 sichergestellt wird, daß ausreichend Druck im System zum Antrieb der Speisepumpe
vorhanden ist, Dieser Regler kann dann entfallen, wenn die normalerweise festzustellenden Schwankungen der
Kältemittelstandhöhe im Verdampfer Innerhalb eines Toleranzbereichs verbleibt, so daß stets ein verbleibender Druck zum Betrieb de Speisepumpenantriebsmotors vorhanden ist. Bei dem dritten Regelventil 25
handelt es sich jedoch um einen nützlichen und vorzugsweise aus Sicherheitsgründen vorgesehenen
Regler, der insbesondere dann vorgesehen ist, wenn die Kühlvorrichtung unbekannten Betriebsbedingungen
ausgesetzt werden kann.
Bei der in F i g. 2 dargestellten Ausfuhrungsform sind
in einem einzigen Kasten übereinander in einem wärmeisolierten Behälter 3' der Kondensator 3 und im
Unterteil der Verdampfer 1 vorgesehen. Der Verdampferschlange ist ein Ventilator 60 mit seinem Antriebsmotor, dem zweiten Gasmotor 6, so montiert, daß er Luft
Über die Verdampferschlange sowie über Roste 8 umwälzen kann, wozu Leitflächen 9 und Jalousien 10
vorgesehen sind. Im Kühlmittelbehälter sind Kondensatrohre U innerhalb eines Mantels 12, in den das
Trockeneis eingefüllt wird, vorgesehen. Die Abdampfleitung 14 des ersten Gasmotors 5 führt zum einen
S oberen Kondensatorrohr 117 und die Abdampfleitung 13
des zweiten Gasmotors 6 zum anderen oberen Rohr 16 des Kondensators. Die Kondensatorrohre U erstrecken
sich quer über die Länge des Kondensators 3 und haben an ihren Enden Schlitze, um den Eintritt von Flüssigkeit
,ο in die Kondensatorräume 19 und 20 zu ermöglichen. Die
Kondensatorrohre sind übereinander angeordnet und können aus Festigkeitsgründen auch miteinander
verlötet sein. Sie sind in den Mantel 13 eingebaut und an ihren Enden offen, so daß sie in die Kondensatorräume
19 und 20 münden. Das Kondensat sammelt sich im Boden 21 der Kondensatorräume 19 und 20 und wird
mittels der Speisepumpe 4 über die Leitung 15 und die Absperrventile 22 und 23 vor und hinter der
Speisepumpe 4 in den Verdampfer eingeführt.
Das erste Regelventil 7 ist als membrangesteuertes Ventil ausgebildet. An den Raum oberhalb der
Membran ist eine Kapillare 27 eines Temperaturfühlers 28 angeschlossen, deren Kopf die Temperatur der
Verdampferwindungen nahe dem Ausgang, siehe Fig. 1, abtastet. Auf die Unterseite der Membran
wirken Vorspannfedern sowie über eine Leitung 40 der Gasdruck im Verdampfer im Bereich des Kapillarrohrkopfs.
Eine Leitung 32 verbindet das erste Regelventil 7 mit dem ersten Gasmotor 5. Die Druckdifferenz
zwischen den Leitungen 27 und 40 ist eine Funktion der
Überhitzung im Verdampfer 1 an der Stelle des Temperaturfühlers 28 und damit des Kältemittelstandes
im Verdampfer.
Da sich der Dampf oberhalb des Kältemittelspiegels im Verdampfer 1 über dem Siedepunkt befindet, führt
der Wärmestrom aus dem Kühlraum 2 Überhitzungswärme im Bereich des Temperaturfühlers zu. Die
Temperatur im Bereich des Fühlers 28 wird nur dann über dem Siedepunkt gehalten werden, wenn die
Flüssigkeitsstandhöhe den Temperaturfühler 28 nicht erreicht hat. Erreicht sie jedoch den Temperaturfühler,
so fällt die Temperatur dort auf den Siedepunkt des Kältemittels ab und der Druck in der Kapillare 27 sinkt
gleichfalls. Wenn die Flüssigkeitsstandhöhe auf der Höhe des Temperaturfühlers 28 zu halten ist, werden die
Federvorspannungen so eingestellt, daß der Ventilverschlußkörper unter Vergrößerung der Ventilöffnung
niedergedrückt wird, wenn der Druck in der Leitung 27 über einen vorbestimmten Grenzwert ansteigt, und wird
im Sinne einer Verringerung der Ventilöffnung bewegt, wenn die Temperatur im Temperaturfühler 28 abfallt
und der Druck in der Kapillare 27 sinkt. Dementsprechend wird die Ventilöffnung vergrößert, wenn die
Überhitzung des Dampfes beim Temperaturfühler 28
ansteigt, und die Ventilöffnung vermindert, wenn die Überhitzung abnimmt, wobei das Ventil vollständig
geschlossen wird, wenn das Kältemittel den Temperaturfühler 28 erreicht hat und die Temperatur dort derr
Siedepunkt entspricht.
Ist das erste Regelventil 7 vollständig geöffnet schließt das dritte Regelventil 25, um den Ventilator«
abzuschalten.
Das zweite Regelventil 26, das ebenfalls membrange
steuert ist, wird zur Regelung des zweiten Gasmotors fl der den Ventilator antreibt, in Abhängigkeit von dei
Temperatur Im Kühlraum 2 verwendet. Ein Tempera turfühler 44, der dem Fühler 28 entspricht, 1st an einen
ausgewählten Kontrollpunkt Im Kühlraum 2 angeord
net. Dessen Kapillare 45 führt zu dem Raum oberhalb der Membran im Ventil, so daß dort auf sie ein von der
Temperatur am Fühler 44 abhängiger Druck wirkt. Die Membran ist durch auf ihre Unterseite wirkenden
Federn vorgespannt. Steigt die Temperatur am Fühler 44 über einen vorbestimmten unteren Temperaturwert,
so öffnet das Ventil, um die Zuleitung 43 mit der zum Gasmotor 6 führenden Zuleitung 49 zu verbinden, und
den zweiten Gasmotor 6, den Antriebsmotor des Ventilators, in Betrieb zu nehmen. Fällt die Temperatur
auf einen vorbestimmten Wert, so führt dies zu einem Schließen des zweiten Regelventils 26 und zu einem
Abschalten des Ventilatorantriebsmotors.
Wahlweise kann ein drittes Regelventil 25 dem zweiten Regelventil 26 vorgeschaltet vorgesehen
werden. Dieses dritte Regelventil hat den Zweck, eine ausreichende Druckentwicklung innerhalb des Systems
zum Betrieb der Speisepumpe 4 sicherzustellen, unabhängig vom Dampfdruckbedarf des Ventilator-Antriebsmotors
6, damit der Kältemittelskreislauf nicht zum Erliegen kommen kann. Dieses zusätzliche, dritte
Regelventil 25 ist daher dort von Vorteil, wo große Temperaturschwankungen im Kühlraum 2 auftreten
können. Das dritte Regelventil 25 ist hier jedoch nicht unbedingt erforderlich, wenn die Temperatur im
Kühlraum 2 grundsätzlich etwa konstant ist. Auch dieses Regelventil ist membrangesteuert. Es wirkt in Abhängigkeit
vom Druckabfall am ersten Regelventil 7. Dazu ist die Kammer oberhalb der Membran über eine
Kapillare 39 mit der eingangsseitigen Leitung 31 und die Kammer unterhalb der Membran über eine Leitung 41
mit der ausgangsseitigen Leitung 32 des ersten Regelventils 7 verbunden. Das dritte Regelventil 25 ist
eingangsseitig mit einer Leitung 34 an die vom Verdampfer kommende Leitung 31 und ausgangsseitig
mit einer Leitung 43 mit dem zweiten Regelventil 26 verbunden. Die Druckdifferenz zwischen den Leitungen
39 und 41 entspricht dem Druckabfall am Ventil 7. Die Federvorspannung der Membran des dritten Regelventils
25 ist so bemessen, daß sich das Ventil schließt, wenn die Druckdifferenz zwischen den Leitungen 39 und 41
fällt, so daß das Ventil vollständig schließt, wenn das Ventil 7 ganz geöffnet ist. Der Bereich der Druckdifferenz
zwischen den Leitungen 39 und 41, der zum Bewegen des Ventils 25 aus der ganz geöffneten
Stellung in die vollständig geschlossene Stellung erforderlich ist, kann wunschgemäß klein gehalten
werden, indem die Federcharakteristik und die Vorspannung in entsprechender Weise gewühlt werden.
1st das erste Regelventil 7 nicht ganz geöffnet, so verbleibt das dritte Regelventil 25 in Offenstellung.
Dieses fühlt also die Stellung des Ventils 7 und 1st voll geöffnet und damit ohne Wirkung auf die Kühlvorrichtung, wenn nicht das Regelventil 7 In die vollständig
geöffnete Stellung bewegt wird, wodurch angezeigt wird, daß der verfügbare Druck zum Antrieb des
Speisepumpenantriebsmotors 3 seinen Grenzwert erreicht. In diesem Falle unterbindet das dritte Regelventil
23 sofort jegliche Dampfströmung zum Antriebsmotor 6 des Ventilators, um den gesamten verfügbaren
Dampfdruck für den Speisepumpen-Antriebsmotor S zur Verfügung zu stellen.
Wenn die durch das dritte Regelventil 23 bewirkte Regelung nicht erwünscht ist, kann es fortgelassen und
die Leitung 34 direkt mit der Leitung 43 verbunden werden.
Fig. 1 zeigt noch eine HilfsSteuerung, die zusätzlich
vorgesehen sein kann, wenn die Verwendung einer
Hilfspumpe zum Fördern des Kältemittels aus dem Kondensator 3 in den Verdampfer 1 erwünscht ist,
soweit die Betriebsbedingungen aus irgend einem Grunde zur Wirkungslosigkeit der Speisepumpe,
beispielsweise beim Anfahren, führen. Hierzu ist ein viertes Regelventil 54 vorgesehen, das über ein
handbetätigbares vorgeschaltetes Ventil 53 in die Ausgangsleitung 31 des Verdampfers 1 angeschlossen
ist. Dieses Ventil entspricht in seinem Aufbau dem zweiten Regelventil, ist jedoch so ausgebildet, daß es
sich schließt, wenn der Druck oberhalb seiner Membran ansteigt. Am Auslaß des Kondensators 3 ist ein
Temperatur- oder Druckfühler 55 angeordnet, z. B. ein Temperaturfühler wie der Fühler 44, dessen Kapillarrohr
56 zur Oberseite der Membran führt. Das Regelventil 54 steuert dem Dampfstrom innerhalb der
Leitung 31. Das handbetätigbare Ventil 53 kann dazu dienen, die Kälteerzeugung zu einem beliebigen
Zeitpunkt während des Betriebs zu beenden. Die Federvorspannung des vierten Regelventils 54 ist se
eingestellt, daß es offen bleibt, solange die Temperatur des Kondensats am Fühler 55 innerhalb des einer
unwirksamen Betrieb der Kühlvorrichtung gewährleistenden Bereich liegt. Wenn jedoch die Temperatur am
Fühler 55 über diesen Bereich ansteigt, beispielsweise wegen Erschöpfung des Kühlmittels, also z. B. des
Trockeneises, oder wenn nach dem Einfüllen des Trockeneises noch nicht genügend Zeit zum Absinker
der Temperatur zur Verfügung stand, dann steigt der Druck im Kapillarrohr 56, so daß sich das vierte
Regelventil 54 schließt und der Kreislauf gestoppt wird Es sei bemerkt, daß in einem solchen Falle das vierte
Regelventil 54 geschlossen und das Kältemittel sowoh im Verdampfer 1 wie im Kondensator 3 eingeschlosser
ist. Fällt die Temperatur am Fühler 55 in der Arbeitstemperaturbetriebsbereich, beispielsweise wei
Trockeneis nachgefüllt wurde, so öffnet sich das Venti
54 und verdampft das Kältemittel im Verdampfer 1. Die
Dampfströmung durch das erste Regelventil 7 führt selbsttätig zu einem Wiederingangkommen des Kreis
Prozesses. Im Ergebnis gewährleistet diese Regelung daß Kältemittel im Verdampfer 1 zurückgehalten wire
und nicht völlig in den Kondensator 3 übergeht während die Speisepumpe 4 wegen ungenügender
Druckabfalls am ersten Gasmotor 5 kein Kältemittel au; dem Kondensator in den Verdampfer fördern kann.
Es kann ferner die dargestellte Hilfspumpe 62 mi
oder ohne viertem Regelventil 54 und Tcmperaturfühlei
55 parallel zur Speisepumpe 4 vorgesehen sein, die danr eingesetzt wird, wenn der am ersten Gasmotor £
auftretende Druckabfall nicht ausreicht, den Kreispro zeß in Gang zu bringen. Während des Einsatzes dei
Hilfspumpe 62 sind die ein· und ausgangsseltiger Absperrventile 61 geöffnet und anderenfalls geschlos
sen.
Wenn der Verdampfer 1 aus irgend einem Grund« kein Kältemittel enthält, tritt die Hilfspumpe 62 it
Wirkung, um solches vom Kondensator 3 zun Verdampfer 1 zu fördern. Wenn das Kältemittel in der
Verdampfer 1 eintritt, verdampft es sofort und dei Kühlkreislauf kommt In Gang. Der Antriebsmotor J
läuft an, sobald ausreichend Kältemittel verdampft Is
und der zum Betrieb der Pumpe erforderlich! Dampfdruck aufgebaut wird. Dann arbeitet die Speise
pumpe 4 in der vorgesehenen Weise.
Die Hilfspumpe 62 kommt normalerweise nur seh kurze Zeit zur Wirkung, wirkt also ähnlich einen
Anlasser, um die Kühlvorrichtung in Gang zu setzen.
709 Θ32/4
Als Speisepumpe 4 kann jede geeignete Pumpe verwendet werden. Bevorzugt wird jedoch eine
Verdrängerpumpe mit einem mit positiver Verlagerung arbeitenden Motor, der mit niedriger Frequenz eine hin-
und hergehende Bewegung ausführt.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (5)
1. Kühlvorrichtung, die in einem geschlossenen Kältemittelkreislauf hintereinandergeschaltet einen
in einem Kühlraum angeordneten Verdampfer, einen ersten Gasmotor, einen in einem Behälter für
ein Kühlmittel angeordneten Kondensator und eine vom ersten Gasmotor angetriebene Speisepumpe
für den Verdampfer aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß dem Verdampfer (1) ein Umwälzventilator (60) für die Luft im Kühlraum (2)
zugeordnet ist und dieser von einem zum ersten
Gasmotor (5) zwischen Verdampfer (1) und Kondensator (3) parallel geschalteten zweiten Gasmotor (6) (5
angetrieben wird, und daß dem ersten Gasmotor (5) ein nach Maßgabe des Kältemittelflüssigkeitsstandes
im Verdampfer (1) gesteuertes erstes Regelventil (7) und dem zweiten Gasmotor (6) ein nach Maßgabe
der Temperatur im Kühlraum (2) gesteuertes zweites Regelventil (26) vorgeschaltet ist.
2. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Regelventil (7) einen
Fühler (28) zur Feststellung einer Kältemitteldampfüberhitzung an einem bestimmten Verdampferpunkt
aufweist, der es mit steigender Überhitzung öffnet und mit sinkender Überhitzung schließt.
3. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Regelventil
(26) einen Temperaturfühler (44) im Kühlraum (2) aufweist, der es bei Unterschreiten einer bestimmten
Temperatur schließt.
4. Kühlvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem zweiten Regelventil (26)
ein drittes Regelventil (25) vorgeschaltet ist, das nach Maßgabe des Druckabfalls am ersten Regelventil
(7) gesteuert wird und bei Unterschreiten eines bestimmten Druckabfalls schließt.
5. Kühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Verdampfer
(1) ein viertes Regelventil (54) unmittelbar nachgeschaltet ist, das von einem die Kältemitteltemperatur
am Ausgang des Kondensators , (3) abtastenden Fühler (55) derart gesteuert wird, daß es bei
Überschreiten einer bestimmten Kondensattempe- 4S
ratur schließt.
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C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
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Owner name: HITCO, 92707 IRVINE, CALIF., US |