DE285912C

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Publication number: DE285912C
Application number: DENDAT285912D
Authority: DE

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- JVl 285912 — ■ KLASSE 17«. GRUPPE

LUDWIG HORST in HAMBURG.

Die bekannten Kompressionskältemaschinen sind nicht genügend betriebssicher, .weil die Stopfbüchsen leicht undicht werden und alsdann Betriebsstörungen eintreten, die besonders von Laien nicht sicher behoben werden können.

Man hat zwar bereits versucht, diesen _:ÜbelsLand zu vermeiden, indem man den Kompressor samt Kondensator und Verdampfer in

ίο einem gedichteten Gehäuse anordnete und den Kompressor durch Umdrehung dieses ihn umgebenden Gehäuses betrieb, indem ersterer durch entsprechende Belastung mit Gewichten verhindert wird, an der Drehung des Gehäuses teilzunehmen. Dadurch werden Stopfbüchsen ganz entbehrlich, und die durch jene veranlaßtea Nachteile werden vermieden. Dagegen bringt die erwähnte Anordnung des Kompressors eine ganze Reihe anderer, schwerwiegender Nachteile mit sich, so läßt sich z. B. die genannte Maschine nur für verhältnismäßig kleine Kälteleistungen ausführen, da man sonst bald auf unausführbar große Gehäuse kommt, und ferner muß für Kühlzwecke — im Gegensatz zur Eiserzeugung — stets ein. Zwischenkälteträger, z. B. Sole, verwendet werden, womit gegenüber der sonst vielfach üb-Jichen Raumkühlung mittels Kühlsysteme für direkte Verdampfung Kälteverluste und eine unbequemere Hantierung verbunden sind.

Mit dem Verfahren und der Einrichtung nach vorliegender Erfindung wird nun bezweckt, eine durch eine Kraftmaschine angetriebene Kältemaschine mit feststehendem Gehäuse zu schaffen, bei welcher Stopfbüchsen entbehrlich und alle durch jene veranlaßten Undichtigkeiten vermieden sind.

Das Verfahren besteht darin, Kompressionskältemaschinen durch eine Kraftmaschine anzutreiben, welche durch Dämpfe des gleichen oder eines ähnlichen oder mit demselben ohne Nachteile mischbaren Mediums betrieben wird, welches zum Betrieb der Kältemaschine. dient, und das Triebwerk oder alle bewegten Teile der Antriebs- und der Kältemaschine einschließlich ev. Stopfbüchsen in einem gemeinsamen, gasdichten Gehäuse zu lagern, so daß keinerlei bewegte Teile sowie deren Stopfbüchsen mit der Außenluft in Berührung kommen und somit schädliche Undichtigkeiten und deren Folgen gänzlich vermieden werden.

In der Zeichnung ist eine Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens gemäß cjer Erfindung beispielsweise dargestellt.

Hiernach ist 1 der Zylinder, der Kältemaschine, 2 der Zylinder der Kraftmaschine. Beide sind beispielsweise einfachwirkend vorausgesetzt, bei doppeltwirkender Anordnung müßten die Zylinder natürlich am unteren Ende gegen das Gehäuse 3 durch innere Stopfbüchsen abgedichtet sein, wenn sie nicht etwa mit Dift'erentialkolben ausgeführt würden. Das gasdichte Gehäuse 3 schließt sämtliche Triebwerksteile gasdicht gegen die Außenluft ab. Es wäre möglich, das Gehäuse 3 durch eine Zwischenwand zwischen Arbeits- und Kraftzylinder in zwei Kammern zu teilen, deren· eine die Triebwerksteile der Kraftmaschine, deren andere diejenigen der Kältemaschine umschließt.·. In der Trennungswand zwischen beiden Kammern könnte· zweckmäßig eine innere Stopfbüchse für die dort, durchtretende Antrieb- bzw. Kurbelwelle angeordnet werden.

In allen Fällen jedoch, einerlei, ob man eine gasdichte Triebwerkskammer 3 oder für

pi. Außag'i, ausgegeben am 25. Januar

Kraft- und Kältemaschine getrennte Triebwerkskammern mit innerer Stopfbüchse in der ■ Trennungswand angeordnet sind, oder ob ferner die Zylinder ι und 2, wie beispielsweise dargestellt, einfachwirkend oder andernfalls doppeltwirkend mit Differentialkolben oder mil innerer Stopfbüchse gegen die Triebwerkskammer 3 ausgeführt werden, wird innerhalb einer, von der Art und Güte der AuS-führung abhängenden längeren oder kürzeren Zeit eine Mischung der durch die unvermeidlichen Undichtigkeiten der Kolben oder inhe-• ren Stopfbüchsen durchtretenden Kraft- und Kältemedien innerhalb des gegen die Außenluft gasdichten Gehäuses 3 eintreten. Damit hieraus keine Unzuträglichkeiten entstehen können, wird nach dem Verfahren gemäß der Erfindung zum Antrieb der Kraftmaschine 2 dasselbe Medium wie zum Betrieb der.Kälte-

ao maschine ι oder ein dem letzteren ähnliches bzw. ohne Nachteile mit demselben mischbares Medium benutzt. Ist beispielsweise· die Kältemaschine ι zum Beirieb mit Ammoniak als Kältemedium eingerichtet so wird zum Betrieb der Kraftmaschine 2 ebenfalls zweckmäßig Ammoniak benutzt. Doch wäre beispielsweise auch die Verwendung leichter Kohlenwasserstoffe als Kältemedium möglich; zum Betrieb der Kraftmaschine 2 könnte dann dasselbe Medium oder beispielsweise ein anderer, zweckmäßig etwas weniger flüchtiger, billigerer Kohlenwasserstoff verwendet werden, weil zum Betrieb der Kraftmaschine 2 ein höheres Temperaturgefälle zur Verfügung steht, wofür auch noch ein weniger flüchtiges Medium ausreicht. In ähnlicher Weise wäre die Verwendung von Äther als Kältemedium und von Alkohol als Kraftmedium möglich.

Die Kältemaschine 1 könnte auch als Wasserdampf - Vakuumkältemaschine' eingerichtet sein, alsdann könnte die Kraftmaschine 2 ebenfalls mittels gespannter Wasserdämpfe betrieben werden.

Das zum Betrieb der Kraftmaschine 2 nach obigen Gesichtspunkten zweckmäßig gewählte; Medium wird entweder in Form gespannter nasser, ev. mit überhitztem flüssigen Medium gemischter, oder zweckmäßig in Form überhitzter Dämpfe benutzt.

Die Überführung des Kraftmediums in einen der letztgenannten Zustände kann beispielsweise in einem nach Art eines Dampfkessels eingerichteten und wirkenden Wärmeaustauschapparat 4 erfolgen, welcher durch eine äußere. Wärmequelle 5/ je nach der Flüchtigkeit des Mediums ev. vermittels eines Sand-, Wasser-, öl- oder Metall- (Blei-)bades öder durch Abwärme (Abdampf, Abgase von Motoren, Ofen, Hoch- und Koksabgase, wärme Abwässer vom Kondensator oder in den Tropen ev. durch Sonnenwärme — ev. durch Brennspiegel oder Brenngläser verstärkt — beheizt werden, oder ev. als Kondensator einer Dampfkraftanlage ausgebildet werden kann. ^ .

Dieser Wärmeaustauscljapparat 4 kann beispielsweise so groß bemessen werden, daß er nach Art eines Dampfkessels zur Bereitstellung des Kräftmediums im erforderlichen Zustand für längere Betriebsdauer dient.

Zur Einführung des flüssigen Kältemediums in den Wärmeaustaüschapparat 4 dient eine Pumpe 6, welche, oder deren Triebwerk, zweckmäßig auch innerhalb des gasdichten Gehäuses 3 angeordnet ist. Um eine besondere Wartung des Wärmeaustauschapparates 4 zu erübrigen, kann die Speisung desselben mit flüssigem Medium durch die Pumpe 6 vermittels eines Schwimmventils o. dgl. geregelt bzw. begrenzt werden.

Oder es kann, wie beispielsweise dargestellt, der Wärmeaustaüschapparat 4 nur so groß ausgeführt werden, daß er jedesmal nur die für einen Krafthub erforderliche geringe Menge Medium von der Pumpe 6 zugeführt erhält und zu bewältigen hat.

Beij. der ersterwähnten, größeren Leistungsfähigkeit des Wärmeaustauschapparates 4 für längere Betriebszeit muß die Kraftmaschine 2 eine geeignete Steuerung, ähnlich wie. bei einer Dampfmaschine, erhalten. Es können alle dort bekannten Steuerungssysteme Verwendung finden.

Bei Verwendung eines kleineren Wärmeaustauschapparates 4 mit einer nur jedesmal einem Krafthub entsprechender Leistung erübrigt sich eine besondere. Steuerung der Kraftmaschine 2, wobei die Speisepumpe 6 so eingerichtet wird, daß sie ebenfalls nur jedesmal das für einen Krafthub erforderliche Kältemedium in den Wärmeaustauschapparat 4 unmittelbar vor dem Hubwechsel fördert. Hierzu.kann die passend dimensionierte Pumpe 6 beispielsweise mittels eines rotierenden Daumens (Nockens) 8 unter Mitwirkung einer Feder 9 von der Kurbelwelle der Kraftmaschine 2 betrieben werden. Nachdem der Daumen 8 den Saughub des Pumpenkolbens bewirkt und die größte Ausladung erreicht hat, findet das Abreißen der Nase der Kolben-^ stange vom Daumen 8 und der ruckartige Druckhub des Pumpenkolbens unter Wirkung der Feder 9 unmittelbar im oder zweckmäßig etwas vor dem Hubwechsel des Kolbens der Kraftmaschine 2 statt, wobei die Einspritzung des Kältemediüms mittels geeigneter Düse fein zerstäubt im Wärmeaustaüschapparat 4 erfolgt. Aus dem letzteren gelangt das Kraftmedium zweckmäßig durch einen Überhitzer 7 je nach den Umständen als gespannte, überhitzte Flüssigkeit, als gespannter, nasser, mit Flüssigkeit vermischter oder als überhitzter Dampf in den Kraftzylinder 2, woselbst es den Kolben arbeitsleistend vor sich herschiebt bis

zur Erreichung der Auslaßorgane, beispielsweise der vom Kolben gesteuerten Auslaßschlitze IQ. ■■' .

Die Verhältnisse werden zweckmäßig so gewählt, daß eine entsprechende Expansion des Kraftmediums im Kraftzylinder 2 nutzbar wird. Hierbei· findet eine Nachverdampfung in den Kraftzylinder 2 gelangter Flüssigkeit statt, womit eine Abkühlung des Zylinderinhaltes und eine dementsprechende Entlastung der nachfolgenden Kondensation verbunden ist.

Bei Verwendung von Wasser als Kraftmedium könnte wegen des geringen Wertes desselben ev. auf die Kondensation im Anschluß an den, Krafthub verzichtet werden.

Bei anderen Kraftmedien wird das Kraftmedium nach seiner Arbeitsverrichtung bzw. Kraftleistung entweder in einem besonderen Kondensator oder gemeinsam mit dem Kältemedium in ein und demselben Kondensator kondensiert. Letzterer Fall ist beispielsweise dargestellt. Hierzu wird das Kraftmedium nach seiner Arbeitsleistung durch Leitung 11 in die nach dem Kondensator 12 führende Leitung 13 der Kältemaschine ι überführt. Der Kondensator kann ein Einspritzkondensator

: sein unter Verwendung von Medium zur Einspritzung Oder ein durch Wasser gekühlter Oberflächenkondensator. Im vorliegenden Beispiel ist ein Berieselungskondensator 12 dargestellt.

Von dem Kondensator 12 kann das Kondensat, im Falle ein vom Kältemedium verschiedenes Kräftmedium verwendet würde, einer nicht weiter dargestellten, im übrigen bekannten Scheideeinrichtung (Florentiner Flasche, Kolonne, Zentrifuge) zugeführt werden, wo eine Scheidung der Medien nach dem verschiedenen spezifischen Gewicht oder nach den verschiedenen Siedepunkten erfolgen kann, wenn nicht schon im Kondensator 12 selbst durch fraktionierte Kondensation eine Scheidung bewirkt würde.

Das Kältemedium wird dann in bekannter Weise vermittels des Regulierventils 14 dem Verdampfer 15 das Kraftmedium der Speisepumpe 6 zugeführt. Bei Verwendung ein und desselben Mediums genügt, wie beispielsweise dargestellt, eine entsprechende Zweigleitung 16 zur Pumpe 6.

Zweckmäßig werden auch beispielsweise zwei Kraftzylinder 2 angeordnet, deren Kurbeln gegeneinander entsprechend versetzt sind, damit die Maschine in jeder Stellung anläuft. Zum sicheren Anlaufen bei der jedesmaligen Inbetriebsetzung ist es ferner zweckmäßig, den Wärmeaustauschapparat 4 mit einem Flüssigkeitssack o. dgl. auszuführen, damit in demselben vom jedesmaligen vorherigen Betrieb ein Mediumrest zurückbleibt, der zur nächsten Inbetriebsetzung zum Anlassen genügt.

Erforderlichenfalls kann die Kraftmaschine 2 schließlich auch in bekannter Wei-se mit einem Regulator zur Regelung der Umdrehungszahl und ferner der Wärrneaustauschapparat 4 mit einem Sicherheitsventil versehen werden, welches zweckmäßig in das Gehäuse 3 oder in den Kondensator 12 abbläst.

Anstatt der beispielsweise dargestellten Anordnung der Kraft- und Kältemaschine als Kolbenmaschine könnten natürlich auch irgendwelche rotierende, beispielsweise nach dem Prinzip der Räderpumpen, Kapselpumpen oder Turbomaschinen usw. eingerichtete Kraft- und Kältemaschinen im Sinne der vorliegenden Erfindung mit gleichem oder ähnlichem Erfolg untereinander verbunden werden. ·

Die Einrichtung und der Betrieb der Kältemaschine ι unterscheiden sich im übrigen nicht von den bekannten Ausführungen, so daß sich eine nähere Beschreibung hierüber erübrigt. .

Ferner ist noch nachzutragen, daß das zum Anlassen erforderliche Kraftmedium ev. auch direkt durch eine entsprechende Leitung vom Kondensator 12 oder vom Verdampfer 15 dem Wärmeaustauschapparat 4 zugeführt werden kann.

Für größere Leistungen kann zweckmäßig sowohl die Kraftmaschine 2 als auch die Kältemaschine 1 nach Art der Automobil- und Flugzeugmotoren mit mehreren Zylindern für hohe Umdrehungszahlen ausgeführt werden.

Claims

Paten t-An Spruch:

Verfahren und Einrichtung einer vollständig gasdichten Kältemaschine (1), welche durch eine besondere, mit dem gleichen oder einem ähnlichen oder leicht mit ■ diesem ohne Nachteil mischbaren oder von ihm nach spezifischem Gewicht oder Siedepunkt leicht trennbarem Medium durch äußere Erwärmung desselben betriebene Kraftmaschine (2) angetrieben wird, wobei die Triebwerke der Kraft- (2) und Kältemaschine (1) sowie ev. Nebenapparate (6) in einem gemeinsamen, gleichzeitig zur Aufnahme des Schmiermittels dienenden gasdichten Gehäuse (3) ohne Durchdringung beweglicher Teile bzw. deren Stopfbüchsen gegen außen volikommen gasdicht eingeschlossen sind.

Hierzu ι Blgtt Zeichnungen