DE2237649A1 - Kompressor-kuehlschrank mit antrieb durch waermequelle - Google Patents

Description

• Kompressor-Kühlschrank mit Antrieb durch Wärmequelle.
• Die Erfindung befasst sich mit einer Vorrichtung zum Betrieb von Kompressor-Kühlschränken in Fahrzeugen durch eine Wärmequelle, die wahlweise aus der Batterie, oder aus des Stromnetz, oder aus einer Flüssiggas-Anlage gespeist wird.
• Die Vorrichtung kommt besonders für Campingzwecke in Betracht.
• Dort steht im allgemeinen immer Flüssiggas zur Verfügung.
• Damit kann die Gas flamme als Antriebs-Wärmequelle benutzt werden.
• Bei Wohnwagen und Motorbooten wird während des Fahrbetriebes die Batterie als Wärmequelle benutzt. Steht ein Stromnetz zur Verfügung, kann dieses wahlweise ebenso benutzt werden.
• Bekannt sind Kompressor-Kühlschränke mit Antrieb durch ein Stromnetz, sowie auch durch eine Batterie.
• Ferner sind bekannt Absorber-Kühlschränke mit einer Gasflamme als Antriebsquelle, die wahlweise auch mit einer elektrischen Wärmequelle betrieben werden können.
• Bei Camping, im Wohnwagen und Motorboot entstehen bei Sonneneinstrahlungen, hinter dem Kühlschrank, wo Antriebsaggregat und Wärmetauscher angebracht sind, sehr schnell Temperaturen von, und über 50 Grad Celsius. Für diese Temperaturen ist der Absorber-Kühlschrank nicht mehr geeignet. Der Kompressor-Kühlschrank, der diese Temperaturen noch leicht beherrscht, hat keinen "Gasantriebs' der für Campingzwecke sehr geeignet wäre.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Kompressor-Kühlschrank auch für Campingzwecke so nutzbar zu machen, dass er, ausser mit Strom, auch mit Gas betrieben werden kann.
• Diese Aufgabe wird ertladungsmässlg dadurch gelöst, dass als Antrieb eine "Dampfmaschine" verwendet wird, die mittels Wärmequelle betrieben wird. Als Energieträger in dieser Dampfmaschine wird ein Kältemittel benutzt, welches dem entspricht, welches auch in der Kältemaschine verwendet wird. Diese Dampfmaschine treibt dann den Kälte-Krompressor an. Kälte-Kreislauf mit Kompressor, sowie Dampf-Kreislauf mit Daipfmaschine können getrennt sein, wobei Kompressor und Dampfmaschine mechanisch miteinander verbunden sind, Fig. 1. Beide Kreise haben Kondenstatoren oder Verflüssiger, die miteinander vereinigt werden können, wobei Kompressor und Dampfmaschine noch getrennt sind, Fig.2. Es können dann auch Kompressor und Dampfmaschine vereinigt werden, Fig.3 . Wobei die Dampfmaschine doppelseitig wirkend bleiben kann, oder wie gezeichnet, einseitig wirkend ist nit Gegenfeder.
• Für diese besondere Betriebsart werden erfindungsgemäss noch besondere Vorratsbehälter vorgesehen, im kalten Kreislauf 21, im waran Kreislauf 22, Fig.4. Während in Fig.3 der Steuerschieber innerhalb der Kolben angebracht ist, ist in Fig.4 unten und Fig.5 der Schieber für die Steuerung aussermittig verlegt und weist eine abgewandelte Funktion aus. Pür den Dampferzenger in Fig.6 sind besondere Wärmeleitfunktionen vorgesehen, die in einem Ersatzschaltbild Fig. 7 besser zu übersehen sind.
• Kompressor 6 und Dampfantrieb 7 zusammengefasst in einer Einheit ergibt das Pumpenaggregat mit Innensteuerung,ll, oder mit Aussensteuerung,24. Die Kolben können auch als Membranen ausgeführt sein. Der Steuerhebel 28 soll sich in der Stellung, wie in Fig.4 gezeichnet, mit dem Steuerschieber in Arbeitsstellung,29,verrasten, damit der speisepumpenkolben nach dem Förderhub 30,durch den Druck aus der Leitung 40, nicht aus seiner Endlage gedrückt werden kann (nicht gezeichnet).
• Das Pumpenaggregat nach 11 oder 24 ist ein Langsamläufer, Flüssigkeitsschläge im Kompressorteil können nicht auftreten, da die kombinierten Doppelkolben druckentlastet nur durch die Druckrückstellfeder 13 zurückgeführt werden. Dieses ist wichtig, weil beia Anlauf mit Sicherheit im Dampferzeuger 9 flüssiges Kältemittel rorhanden sein muss. Dazu muss erfindungsgemäss der Verdampfer 1, sowie der Vorratsbehälter 21 mit Kältemittel überfüllt sein, sodass einmal über das Saugrohr 47 und ferner über das Kapillar-Einspritzrohr flüssiges Kältemittel, einmal über das Ansaugrentil 45, Ueberleitungsventil 46, Durchgang 36, und ierner über das Kapillar-Einspritzrohr 48, Verteiler 23, Zuleitungen 40 und 41 das überfüllte Kältemittel mit Sicherheit im ilüssigen Zustand den Dampferzeuger iüllen kannt auch bei höchsten Aussentemperaturen. Dazu muss der Dampferzeuger 9 an der tiefsten Stelle liegen. Die zu passierenden Ventile müssen sich bei leichtem Druck öffnen. Das Saugrohr 47 soll kurz gehalten werden. Das hier beim Anlauf unnötig zu verdampfende Kältemittel wird etwa in der Grössenordnung ron 1,0 bis 1,3 ketal liegen, also etwa in der Grössenordnung zwischen 3 und 1 % der stündlichen Kälteleistung des Kühlschrankes, oder noch weniger.
• Durch die Art des Antriebes bedingt, insbesondere durch die Gasflamme, ist dieser Kühlkreislauf zum Langsas- und Langläufer prädestiniert, dadurch wird sich die Verlustleistung weiter verringern.
• Der Vorratsbehälter 21 soll soviel Kältemittel aufnehmen können, dass damit etwa 1/6 bis zu 1/1 der stündlichen Kälteleistung bestritten werden kann. Damit der Rücktransport des Kältemittels zum Verdampfer 1 nicht sofort beginnt, und damit 21 niemals leer würde, ist der(Vorrats-) Auffangbehälter 22 erfindungsgemäss vorgesehen. Der Rücktransport über die Kapillar-Leitung 48 wird verspätet und nur zögernd beginnen, sodass der eigentliche Verdampfer erst nach 10 bis 60 Minuten in seine eigentliche Funktion tritt. dieses ist ausser der Grösse von Vorratsbehälter 21 auch ton der Lage des Verdampfers 1 abhängig, der in die Lage 18, 19 und 20 gesetzt werden kann, dadurch wird erfindungsgemäss früher oder später eine Kühlung mit grösserer Wärmetauschfläche hergestellt. Ferner ist dieses auch abhängig von der Grösse des Auffangbehälters 22.
• Der Dampferzeuger 9 mit Wäremquelle, (Gas) t (9) in Fig. 7 wad/oder Wärmequelle elektr. 35, erfordert gegenüber dem Absorber eine genaue Wärmedosierung. Hior fehlt der Zusatz von Wasser; der Speicherwirkung und Ausgleichwirkung hat. Hier werden nach Ersatzschaltbild in Fig. 7 wahlweise Wäre durch eine elektrische Wäraeeuelle 35, oder durch die Gasflamme (9) Wärme zugeführt, diese speichert sich zunächst in dem Haupt-Wärmespeicher 52.
• Erfindungsgemäss wird über einen spezifischen Wärmeleiter 56 und den Wärmeableitern 57 ein bestimmter Teil der Wärme in den Raum abgeleitet, des sich mindestens linear bis potenziert steigern soll und den chemischen Zeriall des Kältemittels verhindern wird.
• der äussere spezifische Wärmeleiter 51 soll mit dem iolgenden Wärme speicher 50 eine glättende Wirkung haben. Der nachfolgende innere spezifische Wärmeleiter 49 soll die Wirkung haben: Wärmeabgabe an das Kältemittel möglichst schnell, die nachfliessende Wärmemenge durch den spezifischen Wärmeleiter verzögert, sodass sich die Wärmeaufnahme und -Abgabe in etwa dem Sägezahn annähert, damit soll erfindungsgemäss die Hubfrequenz des Pumpenaggregats gesteuert werden. Dieser spezifische Wärmeleiter 49 kann auch anders gestalltet sein, zum Beispiel aus einem reinen Isoliermantel, der mit bestimmten Wärmeleitern durchbrochen ist.
• Die Vorteile dieser Erfindung sind, dass die Vorteile des Kompressorkühlschrankes mit denen des Absorberkühlschrankes vereint werden.
• In Fig.l werden aus dem Verdampfer 1 die Kältemittelgase durch das Saugrohr 47 zum Kompressor 6 gesaugt, hier verdichtet und zum Kondensator 3 gepresst, wo sich die Gase wieder verflüssigen, durch den Wasserabscheider 16 zu Kapillar-Einspritzrohr 48 gelangen und im Verdampfer 1 erneut verdampfen.
• Der Kompressor 6 wird durch den Dampfantrieb 7 in Bewegung gesetzt, Dieser Antriebskreislauf wird in Bewegung gesetzt durch den Dampferzeuger 9, der mit flüssiger Kältemittel aus Kondensator 4 durch die Speisepumpe 8 versorgt wird.
• In Fig.2 sind dann beide Kreisläufe im Kondensator 5 vereinigt, sie trennen sich nach den Wasserabscheider 16, führen Jeder für sich einen Arbeitsablauf durch, wie unter Fig.1 beschrieben und vereinigen sich wieder vor dem Kondensator, aus drucktechnischen Gründen können Zwischenkühler 10 vorgeschaltet werden.
• In Fig.3 werden erfindungsgemäss auch der Kompressor und der Dampfantrieb zu einem Pumpenaggregat 11 vereinigt, die beiden Arbeitskreise vereinigen sich nunmehr innerhalb dieses Puxpenaggregats 11. Kompressor- und Antriebskolben sind zu einem Doppelkolben 12 vereinigt. Der Arbeitshub wird nur in einer Richtung durchgeführt, die Rückstellung erfolgt durch eine Druck-Rückstellfeder 13. Die Steuerung erfolgt durch den zentralen Steuerschieber 14, dieser wird an den Hubenden durch Anschlag umgesteuert. Nach Beendigung des Arbeitshubes öffnet der Steuer--gang schieber 14 einen Durch von Kolbenunterseite zur Oberseite, die Druckfeder 13 führt den Kolben zurück, während der kleine Kolben die angesaugten Gase durch die Ueberleitung 15 drückt, kann wo sie durch den geöffneten Steuerschieber 14 übertreten, gleichzeitig werden noch im Dampferzeuger entstehende Dämpfe auch durch diesen Steuerschieber abgeleitet, als Druckdampf in den Kondensator 5. Der Stöpsel 17 betätigt die Speisepumpe 8, zu einen Zeitpunkt, wo wieder frischer Arbeitsdanpf benötigt wird. Bei Stillstand der Maschine läuft durch die Ueberfüllung Kältemittel den Verdampfer 9 zu, sodass die Maschine Jederzeit startbereit ist.
• Fig.4 zeigt das gleiche Kreislaufschema wie Fig.3, nur erweitert um ein geändertes Pumpenaggregat 24, um den Vorratsbehälter 21, dem Auffangbehälter 22, dem Verteiler 23, den Zulaufleitungen 40 und 41, hier hat der kombinierte Doppelkolben 25 statt dos Zentralschiebers einen Durchbruch mit den beiden Anschlagkanten 26 und 27, die den Steuerhebel 28 betätigen, dieser wiederum betätigt einen Steuerschieber, der in der Stellung 29 steht und mit ihm der-Speisepumpenkolben in Stellung 30, statt der Ueberleitung 15 (Fig.3) ist hier die Ueberleitung in den kleinen Kolben verlegt als Ventil 46. Beim Rückstellen des Doppelkolbens 25 schliesst sich das Ventil 42. Der Steuerschlitz 31 gibt den Durchgang für Arbeitsdampf zum Kolben irei, bei 36; Nährend der Steuerschlitz bei Stellung 33 ausser Funktion ist. Der Steuerschieber hat Entlastungsschlitze 44.
• In Fig.5 ist die gleiche Pumpe wie in Fig.4 gezeichnet, nur Doppelkolben und Steuerschieber in der anderen Stellung. Der Steuerschieber nimmt die Stellung 38 ein, und mit ihm der Speisepumpenkolben die Stellung 39. Hier beginnt der Rücklauf des Doppelkolbens, Dampf unter dem kleinen Kolben strömt durch 46 unter den grossen Kolben, mit dem dort befindlichen Dampf susammen durch die Schlitzstellung 32 aui die Oberseite des grossen Kolbens, aus dem Kondensator 5 kann kein Dampf zurückströnen, weil Ventil 42 schliesst. Durch 37 kann der überschüssige Dampf durch die Schlitz stellung 34 und die Ueberleitungsdüse 43 in den Kondensator 5 einströmen.
• In Fig.6 ist der Dampferzeuger 9 dargestellt. Die elektrische Wärmequelle 35 erhitzt den Hauptwärmespeicher 52, ein spezifischer Wärmeleiter 51 leitet die Wärme etwas verzögert zum Gehäuse als als Wärme speicher 50, wonach die Wärme den spezifischen Wärmeleiter 49 passiert, hier wird sie von den Kältemittel als Verdampfungswärme aufgenommen. Bei Betrieb mit Gasflamme nimmt ein Aufnahmestück 54 die Wärme auf, leitet sie durch die Verbindung 53 zu Hauptwärmespeicher und läuft von aus weiter wie die beschriebene Elektrowärme. Die Abgase werden durch den Kamin 55geführt Mit dem spezifischen Wärieleiter 56, der mehr eine Isolierung darstellt, wird überschüssige Wärme auf die Wärneableiter für Uebertemperatur 57 gegeben.
• Der ganze Vorgang ist in Fig.7 als Ersatzschaltbild dargestellt.
• Die allgemeine Isolation gegen Wärmedurchgang wird mit 58 dargestellt. Während die Kühlraumisolation gegen Wärme durch 2 dargestellt wird.

Claims (16)

Patentansprüche

1. Kompressor-Kühlschrank mit Antrieb durch Wärmequelle, dadurch gekennzeichnet, dass der Kompressor durch einen Dampfantrieb betrieben wird, der als Energieträger ein Kältemittel verwendet. Kühlkreiilauf und Kreislauf für den Dampfantrieb sind getrennt, Kompressor (6) und Dampfantrieb (7) sind mechanisch verbunden, Fig.l. Beide Kreisläufe können wahlweise zusammengeschaltet werden durch den gemeinsamen Kondensator (5) in Fig.2. Wahlweise kann der gemeinsame Kreislauf durch die Zusammenfassung yon Kompressor und Dampfantrieb erweitert werden durch das Pumpenaggregat 11 mit Innensteuerung, oder das Pumpenaggregat 24 mit Aussensteuerung, Fig. 3, 4, 5.

Gekennzeichnet weiterhin dadurch, dass der Verdampfer (1) ii Stillstand überfüllt sein muss, damit der Dampferzeuger (9) immer genügend mit Energieträger gefüllt werden kann.

Gekennzeichnet weiterhin dadurch, dass den Verdampfer (1) ein Vorratsbehälter nachgeschaltet wird (21), der die Ueberfüllung besser sicherstellt. Gekennzeichnet dadurch, dass dem Kondensator (5) ein Auffangbehälter nachgeschaltet wird.

Gekennzeichnet dadurch, dass zur Teilung der Kreisläufe ein besonderer Verteiler (23) verwendet wird. Gekennzeichnet dadurch dass die beiden Kreisläufe sich in den Pumpenaggregat (11) oder (24) wieder vereinigen, diese wahlweise mit Innensteuerung (11) oder Aussensteuerung (24) ausgeführt werden, wobei das Ventil (42) verwendet wird, welches den Rückdruck aus den Kondensator aufnimmt. Gekennzeichnet dadurch, dass die Ueberfüllung so gross ist, dass mit des Kältemittelinhalt des Vorratsbehälters allein der Kühlkreislauf iür mindestens 3 Minuten und waklweise bis zu einer Stunde mit der Nennleistung betrieben werden kann, wobei der Auffangbehälter (22) eine Speicherung übernimmt, damit der Kühlkreislauf dann auch in überhitzten Dampfbereich gefahren werden kann. Weiterhin gekennzeichnet durch einen Dampferzeuger (9)der mit besonderen Wärmeleitern, spezifischen Wärmeleitern und Wärmeisolationen ausgestattet ist Fig.6, diese ergeben einen gezielten Wärmefluss und Wärmeableitung Fig.7.

2. Kompressor-Kühlschrank mit Antrieb durch Wärmequelle, gekennzeichnet durch einen Kühlkreislauf, der durch einen alt Dampf aus eines Kältemittel betrieben Motor angetrieben wird.

3. Kompressor-Kühlschrank mit Antrieb durch Wärmequelle, gekennzeichnet durch die Verwendung der gleichem Kältemittels im Kühl- und Antriebskreislauf.

4. Kompressor-Kühlschrank mit Antrieb durch Wärmequelle, gekennzeichnet dadurch, dass beide Kreisläufe in Kondensator (5) vereinigt sind.

5. Kompressor-Kühlschrank mit Antrieb durch Wärmequelle, gekennzeichnet dadurch, dass Kompressor (6) und Antrieb (7) vereinigt werden, damit die beiden Kreisläufe schon hier im Pumpenaggregat (11) oder (24) vereinigt werden können

6. Kompressor-Kühlschrank mit Antrieb durch Wärmequelle, gekennzeichnet dadurch, dass sich Arbeitsdampf und Kältedampf im Arbeitszylinder des Arbeitsdampfes wechselseitig vereinen und oberhalb des Arbeitszylinders sich gang vereinigen

7. Kompressor-Kühlschrank mit Antrieb durch Wärmequelle nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass im ruhenden Zustand mehr flüssiges Kältemittel in den Kreisläufen vorhanden ist, als der Inhalt des Verdampfers (1) beträgt, oder bei Verwendung des Vorratsbehälters (21) in Verbindung mit Verdampfer (1) mehr flüssiges Kältemittel vorhanden ist als der Inhalt beider susammen betragt.

8. Kompressor-Kühlschrank mit Antrieb durch Wärmequelle nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch den Vorratsbehälter (21), der die Schräglage des Kühischrankes ermöglicht, um dabei immer noch den Dampferzeuger (9) füllen zu können.

9. Kompressor-Kühlschrank mit Antrieb durch Wärmequelle nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die verschiedene Höhenlagen des vorgeschalteten Verdampfers (1), um die Vergrösserung der Kühlfläche wahlweise während des Betriebszustandes herbeifahren zu können.

10. Kompressor-Kühlschrank mit Antrieb durch Wärmequelle nach Anspruch 1, 8 und 9, gekennzeichnet dadurch, dass in Verbindung nit Anspruch 7 der Kühlbetrieb lange Zeit aus den Kältemittelvorrat betrieben werden kann, zur Erzielung eines lang anhaltenden Betriebes mit gesättigtes Dampf.

11. Kompressor-Kühlschrank mit Antrieb durch Wärmequelle nach Anspruch 1, 7, 8, 9 und 10, gekennzeichnet durch den auffangbehälter (2-2), der die Aufgabe hat die Ueberfüllung zu kompensieren, damit auch eine Tiefkühlung mit überhitzten Dampf nach einer gewissen Laufzeit möglich wird.

12. Kompressor-Kühlschrank mit Antrieb durch Wärmequelle nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch den zusätzlich angebrachten Verteiler (23>, der die Versorgung beider Kreisläufe sioherstellt.

13. Kompressor-Kühlschrank mit Antrieb durch Wärmequelle nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass das für die Arbeitsdampferzeugung benötigte Kältemittel in den Dampferzeuger (9) in Takt des Arbeitshubes des Punpenaggregates (11) oder (24) eingespritzt oder zwangsweise zugeführt wird.

14. Kompressor-Kühlschrank mit Antrieb durch Wärmequelle nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass der Dampferzeuger (9), in Bezug auf die Zuführung der Wärmemenge zum zu verdampfenden Mittel, so gestaltet wird, dass die erforderliche Wärmemenge für einem Arbeitshub der Verdampfung zur Verfügung steht.

15. Kompressor-Kühlschrank mit Antrieb durch Wärmequelle nach Anspruch 1 und i4, gekennzeichnet durch Anbringung mehrerer Wärmequellen an einem gemeinsamen Wärmespeicher (52).

16. Kompressor-Kühlschrank mit Antrieb durch Wärmequelle nach Anspruch 1, 14 und 15, gekennzeichnet durch Wärmeleiter mit verschiedenen Wärmeleitfähigkeiten (51), (50) und (49), und der Ableitung überschüssiger Wärnenengen durch Ableitungselemente (56) und (57).

Die Ansprüche 2, 3, 4, 5 und 6 Jeweils nach Anspruch 1.