DE2225816B2 - Kühlanlage - Google Patents
KühlanlageInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B9/00—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
- F25B9/14—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the cycle used, e.g. Stirling cycle
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Description
Die Erfindung betrifft eine Kühlanlage, bestehend aus mindestens einem von einem Expansionszylinder und
einem Expansionskolben gebildeten Expansionsraum, aus mindestens einem vom Expansionszylinder abgesonderten,
von einem Kompressiunszylinder und einem Kompressionskolben gebildeten Kompressionsraum,
■> aus einer den Kompressionsraum und den Expansionsraum verbindenden Leitung, aus einem in der genannten
Leitung nahe dem Kompressionsraum angeordneten Wärmetauscher, aus einer in der genannten Leitung
nahe dem Expansionsraum angeordneten Kältestation
ι" aus einem in der Leitung zwischen dem Wärmetauscher
und der Kältestation angeordneten Regenerator, aus einer mit dem Expansionskolben und dem Kompressionskolben
in einer bestimmten Winkelbeziehung verbundenen Kurbelwelleneinrichtung für den Antrieb
der Kolben und aus jeweils zwischen Expansionskolben und Kurbelwelleneinrichtijng und Kompressionskolben
und Kurbelwelleneinrichtung eingefügten Führungskolben, die mit dem Expansionskolben und dem Kompressionskolben
in Führungszylindern hin- und herbewegbar
μ sind.
Es ist eine Kühlanlage der genannten Art bekannt (US-PS 31 28 605), bei welcher jeweils der Expansionskolben bzw. der Kompressionskolben einen im Durchmesser
vergrößerten Teil aufweist, der als Führungskolben wirkt und der zur Abdichtung gegen das
Kurbelwellengehäuse mit Kolbenringen versehen ist. Mit einer solchen Anordnung ist eine sehr wirksame
Isolation zwischen Expansionsraum und Kompressionsraum einerseits und Kurbelwellengehäuse andererseits
J0 nicht erreichtbar.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kühlanlage der eingangs genannten Art bezüglich der
Isolation zu verbessern. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Führungskolben jeweils mit
dem Expansionskolben und dem Kompressionskolben durch Kolbenstangen verbunden sind, die durch
stationäre Dichtungen hindurchführen, welche den Expansionszylinder und den Kompressionszylinder von
den Führungszylindern und somit auch von dem die Kurbelwellen enthaltenden Raum isolieren. Diese
besondere Anordnung der Kolbenstangen zwischen Expansionskolben und Kompressionskolben und Führungskolben
ermöglicht die Anwendung von Dichtungen mit viel geringerem Durchmesser als die Kolben, so
daß eine wirksame Abdichtung und Isolierung möglich ist, wobei die Lebensdauer der Dichtungen stark erhöht
werden kann. Außerdem wird durch die Anwendung der Kolbenstangen ein Abstand zwischen Expansionskolben
und Kompressionskolben einerseits und Führungskolben andererseits geschaffen, der weiter zu einer
Erhöhung der Isolation zwischen dem Expansionsraum und dem Kompressionsraum und den Führungszylindern
beiträgt. Außerdem wird es durch die Kolbenstangen ermöglicht, den Expansionskolben und den
Kompressionskolben doppelt wirkend auszubilden, so daß zusätzliche Expansionsräume und Kompressionsräume geschaffen werden können, wodurch die
Kapazität der Kühlanlage wesentlich erhöht werden kann.
wl Die die Kolbenstangen umgebenden Dichtungen
können als Stopfbuchsen ausgebildet sein. Zweckmäßig sind den Dichtungen benachbart koaxiale Gasdichtungsringe
zugeordnet. Ferner können den Dichtungen benachbart koaxiale Führungsbuchsen zugeordnet sein.
hl Vorzugsweise sind die Dichtungen durch eine Leitung
mit dem Inneren des Kurbelwellengehäuses verbunden, wobei in der die Dichtungen mit dem Kurbelwellengehäuse
verbindenden Leitung ein Gasreiniger und
gegebenenfalls auch ein Druckregulator vorgesehen sein kann. Zusätzlich zu den Dichtungen können die
Führungskolber» auch mit Dichtungsringen versehen sein.
Die Erfindung ist im folgenden anhand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Die
Zeichnung zeigt eine Stirnansicht in Richtung der Kurbelwellenachsen eines praktischen Ausführungsbeispiels
der Erfindung in einem Längsschnitt.
Bei dem dargestellten praktischen Ausführungsbeispiel enthält der Kompressionsmechanismus im wesentlichen
eine von einem nicht dargestellten. Motor angetriebene Kurbelwelle K\, einen Führungskolben 71,
eine Verbindungsstange B, welche den Kurbelzapfen der Kurbelwelle K\ und einen Anlenkbolzen des
Führungskolbens 71 verbindet, einen Kompressionskolben Pc und eine Kolbenstange 72, die den Führungskolben
71 mit dem Kompressionskolben Pc verbindet. Der Kompressionskolben Pcund der Führungskolben 71 sind
in vertikalen und koaxialen Zylindern gleitend gelagert, die an seitlichen Teilen des Zylinderblocks CB
ausgebildet sind. Die Kurbelwelle K\ ist horizontal und drehbar in einem Kurbelgehäuse angebracht, welches
unterhalb und neben dem Zylinderblock CB liegt. Die Kurbelwelle K\ überträgt auf den Kompressionskolben
P1- eine Hin- und Herbewegung und ändert damit das
Volumen des Kompressionsraumes V0 zwischen dem Kopf des Kolbens /^unddem Kopf des Zylinders.
Ein fest an der Kurbelwelle K\ angebrachtes Zahnrad G] greift in ein Zahnrad G2 ein, das die gleiche Anzahl
von Zähnen besitzt und an einer zweiten Kurbelwelle K2 parallel zur ersten Kurbelwelle ATi befestigt ist,
wodurch die Kurbelwelle K2 angetrieben wird. Diese
Kurbelwelle K2 stellt einen Teil eines Expansionsmechanismus
dar, dessen Aufbau dem oben beschriebenen Kompressionsmechanismus ähnlich ist und der an der
entgegengesetzten Seite des Zylinderblocks Cßund des
Kurbelgehäuses angeordnet ist. Die Rotation der Kurbelwelle K2 wird durch eine Verbindungsstange Ba,
einen Führungskolben 73 und eine Kolbenstange 74 auf einen Expansionskolben Pc übertragen und bewirkt eine
Hin- und Herbewegung dieses Expansionskolbens, wodurch ein Expansionsraum Vc zwischen dem Kopf
des Kolbens Pe und dem Kopf des Zylinders variiert wird.
Es ist offensichtlich, daß die Phasendifferenz zwischen dem variierbaren Kompressionsraum Vr und dem
variierbaren Expansionsraum Vt. geeignet gewählt werden kann, in dem man die die Winkel festlegenden
Stellungen der Zahnräder C\ und C2 an deren
Kurbelwellen K\ und K2 verstellt.
In dem Zylinderblock CB sind rund um die Zylinderteile Kühlwasserführungen 75 ausgebildet, die
die Kompressions- und Expansionskoiben Pc und P1.
aufnehmen, um Kühlwasser für die Abführung der Wärme hindurchzuleiten, die in dem variablen Kompressionsraum
V1- während dei Kompression des
Arbeitsmittels erzeugt wird. Das Kühlwasser bewirkt außerdem eine Kühlung eines Wärmetauschers H, der in
dem Zylinderblock CB über dem Kompressionszylinder angebracht ist.
Die Führungskolben 71 bzw. 73 sind mit Kolbenringen 76 versehen, während die Kompressions- und
Expansionskolben Pc bzw. P1. mit Gasdichtungsringen 77
versehen sind. Stopfbüchsen 78 und 79 sind in den Wandteilen des Zylinderblocks CjS zwischen den
Kompressionszylinder und dem Führungszylinder des FührungsKolbens 71 und zwischen dem Expansionszvlinder
und dem Führungszylinder des Führungskolbens 73 angebracht und umgeben die Kolbenstangen 72 bzw.
74. Über diesen Stopfbuchsen sind koaxial Gasdichtungsringe 80 vorgesehen. Unter den Stopfbüchsen sind
koaxial Führungsbuchsen 81 vorgesehen.
Die Stopfbüchsen 78 und 79 sind durch eine Leitung
mit dem Inneren des Kurbelwellengehäuses verbunden, wobei in einem Zwischenteil der Leitung ein Gasreiniger
82 und ein Druckregulator vorgesehen sind,
wodurch ein? Verunreinigung und eine Übertragung des Arbeitsmittels zwischen den variablen Kompressions-
und Expansionsräumen verhindert und das Arbeitsmittel gereinigt und gleichzeitig der Druck
innerhalb der Stopfbüchsen und des Kurbelgehäuses
Ji) reguliert wird.
In einem Zwischenteil der die variablen Kompressions-
und Expansionsräume Vc und Ve verbindenden
Rohrleitung ist ein Regenerator R vorgesehen, der den Wärmeaustausch bewirkt. Dieser Regenerator R ist mit
J5 Metallnetzen oder Metallkugeln gefüllt. In der obenerwähnten
Rohrleitung und in der Nähe des Ausganges des Raumes Vc ist ein Puffertank 84 mit einem
dazwischenliegenden druckregulierenden Ventil 83 vorgesehen. Dieser Puffertank 84 soll den Druck des
Arbeitsmittels in Übereinstimmung mit der Kühltemperatur und der KUhlkapazität der Kühlanlage regulieren.
Der Kopf des Expansionszylinders Ae ist mit einer Kältestation Q versehen.
Die Durchmesser und die Hubräume der Kompressions- und Expansionskolben sind nicht notwendig gleich groß und sind, ähnlich wie bei dem Problem der Festlegung der Differenz der entsprechenden Phasen durch Faktoren festgelegt, wie Beschaffenheit des Arbeitsmittels, Belastungsdruck des Arbeitsmittels, Rotationsgeschwindigkeit der Kurbelwellen, Kühhemperatur und Kühlkapazität. Gewöhnlich wird der Durchmesser des Expansionskolbens kleiner gemacht.
Die Durchmesser und die Hubräume der Kompressions- und Expansionskolben sind nicht notwendig gleich groß und sind, ähnlich wie bei dem Problem der Festlegung der Differenz der entsprechenden Phasen durch Faktoren festgelegt, wie Beschaffenheit des Arbeitsmittels, Belastungsdruck des Arbeitsmittels, Rotationsgeschwindigkeit der Kurbelwellen, Kühhemperatur und Kühlkapazität. Gewöhnlich wird der Durchmesser des Expansionskolbens kleiner gemacht.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (8)
1. Kühlanlage, bestehend aus mindestens einem von einem Expansionszylinder und einem Expansionskolben
gebildeten Expansionsraum, aus mindestens einem vom Expansionszylinder abgesonderten,
von einem Kompressionszylinder und einem Kompressionskolben gebildeten Kompressionsraum, aus einer den Kompressionsraum und den
Expansionsraum verbindenden Leitung, aus einem in der genannten Leitung nahe dem Kompressionsraum angeordneten Wärmetauscher, aus einer in der
genannten Leitung nahe dem Expansionsraum angeordneten Kältestation, aus einem in der Leitung
zwischen dem Wärmetauscher und der Kältestation angeordneten Regenerator, aus einer mit dem
Expansionskolben und dem Kompressionskolben in einer bestimmten Winkelbeziehung verbundenen
Kurbelwelleneinrichtung für den Antrieb der Kolben und aus jeweils zwischen Expansionskolben und
Kurbelwelleneinrichtung und Kompressionskolben, und Kurbelwelleneinrichtung eingefügten Führungskolben, die mit dem Expansionskolben und dem
Kompressionskolben in Führungszylindern hin- und herbewegbar sind, dadurch gekennzeichnet,
daß die Führungskolben (71, 73) jeweils mit dem Expansionskolben und dem Kompressionskolben
(Pe, /5C,)durch Kolbenstangen (72,74) verbunden
sind, die durch stationäre Dichtungen (78, 79) hindurchführen, welche den Expansionszylinder und
den Kompressionszylinder von den Führungszyündern und somit auch von dem die Kurbelwellen
enthaltenden Raum isolieren.
2. Kühlanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungen als die Kolbenstangen
(72, 74) umgebende Stopfbüchsen (78, 79) ausgebildet sind.
3. Kühlanlage nach Anspruch 1 oder .?, dadurch gekennzeichnet, daß den Dichtungen (78, 79)
benachbart koaxiale Gasdichtungsringe (80) zugeordnet sind.
4. Kühlanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß den
Dichtungen (78, 79) benachbart koaxiale Führungsbuchsen (81) zugeordnet sind.
5. Kühlanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungen
(78, 79) durch eine Leitung mit dem Inneren des Kurbelwellengehäuses verbunden sind.
6. Kühlanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der die Dichtungen (78, 79) mit dem
Kurbelwellengehäuse verbindenden Leitung ein Gasreiniger (82) vorgesehen ist.
7. Kühlanlage nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der die Dichtungen (78, 79)
mit dem Kurbelwellengehäuse verbindenden Leitung ein Druckregulator vorgesehen ist.
8. Kühlanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungskolben
(71, 73) zusätzlich mit Dichtungsringen (76) versehen ist.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3632571A JPS5114167B1 (de) | 1971-05-28 | 1971-05-28 | |
JP9044071A JPS5114297B2 (de) | 1971-11-12 | 1971-11-12 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2225816A1 DE2225816A1 (de) | 1972-12-14 |
DE2225816B2 true DE2225816B2 (de) | 1978-04-20 |
DE2225816C3 DE2225816C3 (de) | 1978-12-14 |
Family
ID=26375369
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE2225816A Expired DE2225816C3 (de) | 1971-05-28 | 1972-05-26 | Kühlanlage |
Country Status (4)
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DE (1) | DE2225816C3 (de) |
FR (1) | FR2139964B1 (de) |
SU (1) | SU473377A3 (de) |
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US4584839A (en) * | 1984-07-02 | 1986-04-29 | Cvi Incorporated | Multi-stage cryogenic refrigerators |
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-
1972
- 1972-05-26 SU SU1788892A patent/SU473377A3/ru active
- 1972-05-26 DE DE2225816A patent/DE2225816C3/de not_active Expired
- 1972-05-26 FR FR7218897A patent/FR2139964B1/fr not_active Expired
- 1972-05-26 US US00257167A patent/US3803857A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
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US3803857A (en) | 1974-04-16 |
SU473377A3 (ru) | 1975-06-05 |
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DE2225816A1 (de) | 1972-12-14 |
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Legal Events
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