DE396881C

DE396881C - Cooling machine with air purge

Info

Publication number: DE396881C
Application number: DES63004D
Authority: DE
Original assignee: LEBLANC VICKERS MAURICE SA
Current assignee: LEBLANC VICKERS MAURICE SA
Priority date: 1923-05-17
Filing date: 1923-06-01
Publication date: 1924-06-11

Description

Kältemaschine mit Luftspülung. Gegenstand der Anmeldung ist eine Luftkältemaschine, bei der die Luft aus dem Zylinder in den Totstellungen des- Kolbens ausgespült wird, die also nach denselben Grundsätzen arbeitet, wie sie in dem Patent 365o88 dargelegt sind.Chiller with air purge. The subject of the application is an air cooling machine, in which the air is flushed out of the cylinder in the dead positions of the piston, which works according to the same principles as set out in patent 365o88 are.

Der Kreislauf, den i kg Luft, das in einer Luftkältemaschine arbeitet, theoretisch beschreibt, ist durch die Bahn TiT2T3T4 der Abb: i graphisch dargestellt, wobei die Volumina als Abszissen und die Drucke als Ordinaten aufgetragen sind. Die graphische Darstellung zeigt zwei Adiabaten T1 T2, T3 T4 und zwei zu 0X parallele Geraden P1 und P2.The cycle, which i kg of air that works in an air cooling machine describes theoretically, is graphically represented by the path TiT2T3T4 in Fig: i, the volumes being plotted as abscissas and the pressures as ordinates. The graphic representation shows two adiabats T1 T2, T3 T4 and two straight lines P1 and P2 parallel to 0X.

Die Erfindung bezweckt die Verwirklichung dieses Kreislaufs mittels einer einzigen Kolbenmaschine mit einfacher Wirkung, bei der die Ausdehnung und die Verdichtung abwechselnd in demselben Zylinder erfolgt. Wie in der obigen Patentschrift beschrieben, ist ein solcher Zylinder an zwei Luftkreisläufe angeschlossen, und zwar: i. an einen Kreislauf von hohem Druck, der einen Spülungsventilator und den »Kühler« genannten Wärmeaustauscher enthält. Bei diesem Kreislauf, der sich an die Kompression in einem gewünschten Zeitpunkt anschließt, versetzt der Ventilator die Luft unter konstantem Druck in Umlauf. Er treibt alle erwärmte Luft aus dem Zylinder in den Kühler und ersetzt sie durch ein gleiches Volumen von im Kühler abgekühlter Luft. 2. an einen Kreislauf von niedrigem Druck, der einen anderen Spülungsventilator und einen Refrigerator genannten Wärmeaustauscher enthält. In dem Refrigerator werden die Kälteeinheiten der ausgedehnten kalten Luft nutzbar gemacht. Bei diesem Kreislauf, der nach der Ausdehnung in einem gewünschten Zeitpunkt einsetzt, versetzt wieder der betreffende Ventilator die Luft unter gleichbleibendem Druck in Umlauf. Er treibt alle abgekühlte Luft aus dem Zylinder in den Refrigeratar und ersetzt sie durch eine gleiche Menge wärmerer Luft.The invention aims to implement this cycle by means of a single piston machine with a single action, in which the expansion and the compression takes place alternately in the same cylinder. As in the above patent described, such a cylinder is connected to two air circuits, and although: i. to a high pressure circuit, the one purge fan and the Contains a heat exchanger called a »cooler«. In this cycle, which is based on the Compression follows at a desired time, the fan offsets the Air circulating under constant pressure. It drives all the heated air out of the cylinder into the cooler and replaces it with an equal volume of that cooled in the cooler Air. 2. To a low pressure circuit that has another purge fan and contains a heat exchanger called a refrigerator. Be in the refrigerator the cooling units of the expanded cold air made usable. In this cycle which begins at a desired point in time after the expansion is offset again the fan in question circulates the air under constant pressure. He drives all cooled air from the cylinder into the refrigerator and replaced by an equal amount of warmer air.

Um den in Abb. i dargestellten Kreislauf in einem und demselben Zylinder zu verwirklichen, arbeiten der Kolben und die Verteilungsorgane, die zu der gewünschten Zeit Beginn und Ende der Luftkreisläufe herbeiführen, wie folgt: i. Zeitabschnitt. Die verdichtete Luft vom Druck P1, die das Volumen V1 bei der absoluten Anfangstemperatur T, einnimmt, dehnt sich in dem Zylinder bis zu dem Druck P2 aus. Sie nimmt jetzt das Volumen V2 ein und ihre Temperatur .ist auf T2 gefallen.Around the circuit shown in Fig. I in one and the same cylinder To realize, the piston and the distribution organs work that lead to the desired Time to start and end the air circuits as follows: i. Time period. The compressed air at the pressure P1, which is the volume V1 at the absolute starting temperature T, assumes, expands in the cylinder up to the pressure P2. She is taking now the volume V2 and its temperature has fallen to T2.

2. Zeitabschnitt. Am oberen Ende des Zylinders wird die Verbindung mit dem Refrigeratorkreislauf hergestellt. Der Kolben setzt seinen Weg fort und saugt in den Zylinder ein Luftvolumen V,-V, unter dem konstanten Druck P2.2nd time period. The connection is at the top of the cylinder produced with the refrigerator circuit. The piston continues on its way and sucks an air volume V, -V, under the constant pressure P2 into the cylinder.

3. Zeitabschnitt. Nun erfolgt die Spülung bei niederem Druck. Wenn der Kolben fast an das Ende seines bei der Ausdehnung zu beschreibenden Weges gekommen ist, wird durch Freiwerden einer zweiten Öffnung am unteren Ende des Zylinders der Kreislauf in Gang gesetzt, der den Niederdruckventilator und den Refrigerator umfaßt. Der Ventilator bringt ein Luftvolumen V2 von der Temperatur T3 in den Zylinder und treibt ein gleiches Luftvolumen von der Temperatur T2 aus.3rd time period. The rinsing now takes place at lower Pressure. When the piston is almost at the end of its to be described in the expansion A second opening is made free at the lower end of the cylinder the circuit is set in motion that the low pressure fan and the Includes refrigerator. The fan brings an air volume V2 from the temperature T3 into the cylinder and expels an equal volume of air from temperature T2.

q.. Zeitabschnitt. Die Öffnungen, die die Verbindung zwischen dem Kreislauf des Refrigerators und dem Zylinder herstellen, schließen sich; der Kolben bringt die in dem Zylinder enthaltene Luft von dem Druck P2 durch adiabatisches Zusammendrücken auf den Druck Pi. Das Volumen ist nun V4, während die Temperatur auf T4 gestiegen ist.q .. period. The openings that make the connection between the Establish the circuit of the refrigerator and the cylinder close; The piston brings the air contained in the cylinder from the pressure P2 through adiabatic Compress to the pressure Pi. The volume is now V4, while the temperature has risen to T4.

5. Zeitahschnitt. Jetzt öffnet sich in dem oberen Teil des Zylinders eine Verbindung mit dem Kühlerkreislauf. Der Kolben setzt seinen Weg fort und bringt ein Luftvolumen Y 4- Y'r unter dem gleichbleibenden Druck P1 in diesen Krei,;lauf.5th time section. Now opens in the upper part of the cylinder a connection with the cooler circuit. The piston continues on its way and brings a volume of air Y 4- Y'r under the constant pressure P1 in this circle,; run.

6. Zeitabschnitt. Jetzt erfolgt die Spülung bei hohem Druck. Wenn der Kolben bei der Kompression fast am Ende seines Wegs angelangt ist, öffnet sich eine zweite Öffnung im oberen Teil des Zylinders. Sie steht auch in Verbindung mit dem Kühlerkreislauf. Von diesem Augenblick an kann dieser Kreislauf durch den Zylinder gehen. Der Hochdruckventilator bringt ein Luftvolumen F1 von dem Druck P1 und der Anfangstemperatur T1 in den Zylinder und treibt ein gleiches Volumen von der Temperatur T4 aus. Die Öffnungen schließen sich jetzt wieder, und der ganze Vorgang beginnt von vorn.6th time period. Rinsing now takes place at high pressure. if the piston is almost at the end of its travel in compression, opens a second opening in the upper part of the cylinder. She is also associated with the cooler circuit. From that moment on, this cycle can go through the cylinder walk. The high pressure fan brings an air volume F1 of the pressure P1 and the Initial temperature T1 into the cylinder and drives an equal volume of temperature T4 off. The openings now close again and the whole process begins from the beginning.

Die Abb. 2 und 3 veranschaulichen schematisch die Anordnung, mittels deren dieser Vorgang verwirklicht wird. Abb. q ist ein Längsschnitt durch den Zylinder einer nach der Erfindung gebauten :Maschine. Abb. 5 stellt schematisch eine .mehrzylindrige :Maschine dar.Figs. 2 and 3 illustrate schematically the arrangement by means of whose this process is realized. Fig.q is a longitudinal section through the cylinder a machine built according to the invention. Fig. 5 schematically shows a multi-cylinder : Machine represents.

In Abb. 2 ist i der Zylinder, in dem die Verdichtung und die Ausdehnung erfolgt. Sein Kolben ist 2. Dieser wird durch eire einfache Kurbel und Pleuelstange betrieben, die nicht vollständig dargestellt sind. Der Kolben ist am Ende seines Ausdehnungshubes angelangt, während des Zeitabschnitts der Spülung bei niederem Druck.In Fig. 2 i is the cylinder in which the compression and the expansion he follows. Its piston is 2. This is controlled by a simple crank and connecting rod operated, which are not shown in full. The piston is at the end of his Expansion stroke reached, during the period of flushing at low Pressure.

In der oberen Wand des Zylinders ist ein selbsttätiges Ventil 3 angebracht, das sich öffnet, wenn der Druck in dem Zylinder auf den Wert l-', gesunken ist. In dem unteren Teil des Zylinders sind in den Seitenwänden Öffnungen q. vorgesehen, die der Kolben freigibt, wenn er am Ende seines Ausdehnungshubes ankommt. Die Öffnung 3 steht durch die Leitung 5 mit dem Kreislauf in Verbindung, der den Refrigerator 6 und den Ventilator 7 einschließt und durch die Leitung R an den Öffnungen q. in den Zylinder mündet, Wenn der Kolben bei der Ausdehnung heruntergeht, öffnet sich das Ventil 3 sobald in dem Zylinder der Druck P2 erreicht ist. Der Druck kann also nicht unter P2 sinken. Der Kolben, der seinen Weg fortsetzt, gibt die Öffnungen 4. frei. Jetzt erfolgt die Ausspülung in der durch die Pfeile angegebenen Richtuirg, und ein von dem Ventilator 7 hervorgerufener Luftstrom fließt durch den ganzen Zylinder und gelangt in den Kreislauf von niederem Druck 8; 6, 7, 5 in der durch die Pfeile angegebenen Richtung. Jetzt steigt der Kolben wieder, und die Öffnungen q. und das Ventil 3 schließen sich. In dem oberen Teil des Zylinders sind an zwei gegenüberliegenden Punkten der Wand zwei Öffnungen g und i@ ausgespart, die durch zwei Druckventile ii bi-w. i2 verschlossen werden. Hier münden die Rohre 13 und 1q., die einen Kreislauf bilden, in dem der Kühler 15 und der Hochdruckventilator 16 liegen. Das Ventil ii ist selbsttätig und öffnet sich, sobald der Druck in dem Zylinder drn Mert P1 erreicht hat. Von diesem Augenblick an steht der Zylinder in Verbindung mit dem Kühlerkreislauf, und der Druck in der Zylinderkammer kann also nicht weiter steigen.In the upper wall of the cylinder there is an automatic valve 3, which opens when the pressure in the cylinder has dropped to the value l- '. In the lower part of the cylinder there are openings q in the side walls. intended, which the piston releases when it reaches the end of its expansion stroke. The opening 3 is connected through line 5 to the circuit, which is the refrigerator 6 and the fan 7 includes and through the line R at the openings q. in the cylinder opens, when the piston goes down as it expands, it opens the valve 3 as soon as the pressure P2 is reached in the cylinder. So the pressure can do not drop below P2. The piston, which continues on its way, gives the openings 4. free. The rinsing now takes place in the direction indicated by the arrows, and an air flow caused by the fan 7 flows through the entire cylinder and enters the low pressure circuit 8; 6, 7, 5 in the by the arrows specified direction. Now the piston rises again and the openings q. and the Valve 3 close. In the upper part of the cylinder are two opposite one another Points on the wall two openings g and i @ are cut out through two pressure valves ii bi-w. i2 are closed. The pipes 13 and 1q., Which form a circuit, open here form, in which the cooler 15 and the high-pressure fan 16 are located. The valve ii is automatic and opens as soon as the pressure in the cylinder drn Mert P1 reaches Has. From this moment on, the cylinder is in communication with the cooler circuit, and the pressure in the cylinder chamber cannot rise any further.

Das Ventil 12 wird durch eine Steuervorrichtung beliebiger Art gesteuert, die es bis zum Beginn des Spülungszeitabschnitts verschlossen hält. Bis zu diesem Augenblick treibt der seinen Aufwärtsweg fortsetzende Kolben Luft durch das Ventil 1i. Wenn nun der Kolben das Ende seines Weges fast erreicht hat, öffnet sich das gesteuerte Ventil i2. Die Ausspülung des Zylinders kann nun in dem durch die Abb. 3 angegebenen Sinn erfolgen. Hier ist der Kolben in dem Augenblick dargestellt, in dem die Spülung bei hohem Druck erfolgt.The valve 12 is controlled by any type of control device, which keeps it closed until the start of the flushing period. Until this one Momentarily the piston continuing its upward path drives air through the valve 1i. When the piston has almost reached the end of its path, it opens controlled valve i2. The cylinder can now be rinsed out in the manner shown in Fig. 3 made sense. Here the piston is shown at the moment in which the flushing takes place at high pressure.

In Abb. q. findet man im wesentlichen die eben beschriebene Anordnung wieder. Außerdem ist hier die Steuervorrichtung des Ventils 12 für den Hochdruckkreislauf im einzelnen dargestellt. Dieses Ventil besteht aus einem Ventilteller und aus Federn beliebiger Art. Daran ist eine Rolle 17 angebracht, die in das Innere des Zylinders vorspringt. Der Kolben 2 trägt an seinem oberen Teil ein Metallstück 18 mit einer Kurve, die sich in dem gewünschten Augenblick und während der notwendigen Zeit gegen die Rolle 17 legt, das Ventil 12 öffnet und offen hält. Die selbsttätigen Ventile 3 und ii sind von beliebiger Art. Oben an dem Kolben ist auf eine an dem Kolben befestigte Stange eine Kappe i9 aufgeschraubt, die die Form eines abgerundeten Kegels hat. Die Größenverhältnisse dieses Kegels sind derart, daß man der Verdichtungskammer - ein bestimmtes Anfangsvolumen. T.'1 geben kann.In Fig.q. one finds essentially the arrangement just described again. In addition, the control device of the valve 12 for the high pressure circuit is here shown in detail. This valve consists of a valve plate and springs of any type. A roller 17 is attached to it, which goes into the interior of the cylinder protrudes. The piston 2 carries on its upper part a metal piece 18 with a Curve that contrasts at the desired moment and during the necessary time the roller 17 sets, the valve 12 opens and keeps open. The automatic valves 3 and ii are of any type. The top of the piston is one on the piston attached rod screwed a cap i9, which is the shape of a rounded cone Has. The proportions of this cone are such that one of the compression chamber - a certain initial volume. T.'1 can give.

Da der Weg des Kolbens nicht geändert werden kann, hat das Ausdehnungsverhältnis bei einem gegebenen Anfangsvolumen V1 einen ganz bestimmten Wert und- ebenso die Temperatur T2 der Luft am Ende der Ausdehnung. Unter gewissen Umständen kann man ein Interesse daran haben, diese Temperatur T, abzuändern, ohne an den sonstigen Betriebsbedingungen der Maschine etwas zu ändern. Man braucht dann nur die abnehmbare Kappe ig durch eine Kappe mit entsprechend anderen Größenverhältnissen zu ersetzen. Zu jeder Maschine wird ein Satz solcher Kappen geliefert, so daß man je nach Bedarf das Ausdehnungsverhältnis ändern kann.Since the path of the piston cannot be changed, the expansion ratio has at a given initial volume V1 a very specific value and also the Temperature T2 of the air at the end of the expansion. Under certain circumstances you can have an interest in changing this temperature T, without affecting the other To change the operating conditions of the machine somewhat. You then only need the removable one Replace the ig cap with a cap with correspondingly different proportions. A set of such caps is supplied with each machine, so that you can use them as required the expansion ratio can change.

Im vorstehenden ist nur ein Zylinder der Maschine beschrieben worden. Die vollständige Maschine kann mehrere Zylinder haben, und die Kolben sitzen dann .auf einer Kurbelwelle; deren Arme zueinander unter bestimmten Winkeln versetzt sind. Es ist offenbar vorteilhaft, mehrere Zylinder zu benutzen, um die Wirkung der Spülungsventilatoren so gleichmäßig wie möglich zu gestalten.In the foregoing, only one cylinder of the engine has been described. The complete machine can have several cylinders and the pistons are then seated .on a crankshaft; whose arms are offset from one another at certain angles are. It is evidently beneficial to use multiple cylinders to get the effect of the purge fans as evenly as possible.

Der Niederdruckspülungskreislauf verzweigt sich dann entsprechend der Anzahl der Zylinder auf mehrere parallel geschaltete Leitungen, die sich im Refrigerator und im Niederdruckventilator vereinigen. Ebenso verzweigt sich der Hochdruckspülungskreislauf auf mehrere in dem Kühler und dem Hochdruckventilator vereinigte parallele Leitungen.The low-pressure flushing circuit then branches out accordingly the number of cylinders on several lines connected in parallel, which are located in the Combine the refrigerator and the low-pressure fan. Likewise, the branches High pressure flush circuit on several in the radiator and the high pressure fan united parallel lines.

In Abb. 5 ist eine Maschine mit drei Zylindern A, B, C dargestellt. Die Niederdruckspülungsöffnungen sind bzw. ia, 2a; ib, 2b; ic, 2c, die Hochdruckspülungsöffnungen 3a, 4a; 3b 4b . 3c, 4c.In Fig. 5 a machine with three cylinders A, B, C is shown. The low-pressure flushing openings are or ia, 2a; ib, 2b; ic, 2c, the high pressure flushing ports 3a, 4a; 3b 4b . 3c, 4c.

In den Niederdruckkreislauf ist der Ventilator 7 und der allen Zylindern gemeinsame Refrigerator 6 eingeschlossen. Diese beiden Einrichtungen sind zwischen den beiden in ausgezeichneten Linien dargestellten Hauptleitungen 5 und 8 angebracht. Von der Leitung 8 zweigen sich die Leitungen ga, gb, ge ab, de je bei den Öffnungen ia, ib, 1c Münden, von der Leitung 5 zweigen die je bei Va, 2b, 2c mündenden Leitungen ioa, fob, ioc ab. Der Hochdruckventilator 16 ist wie der Kühler 15 ebenfalls mit den Hochdruckspülungsöffnungen der Zylinder durch zwei gestrichelt gezeichnete Hauptleitungen 13, 14 verbunden, von denen sich die je an die Öffnungen 3a, 3b, 3° angeschlossenen Leitungen 15a, r5b, i5° und die an die Öffnungen 4a, 4b, 4c angeschlossenen Leitungen 16a, 16b, 16c abzweigen.The fan 7 and all of the cylinders are in the low-pressure circuit common refrigerator 6 included. These two bodies are between attached to the two main lines 5 and 8 shown in solid lines. From the line 8, the lines ga, gb, ge branch off, de each at the openings ia, ib, 1c Münden, from the line 5 the lines each opening at Va, 2b, 2c branch off ioa, fob, ioc from. The high-pressure fan 16, like the cooler 15, is also included the high-pressure flushing openings of the cylinders by two main lines shown in dashed lines 13, 14 connected, each of which is connected to the openings 3a, 3b, 3 ° Lines 15a, r5b, i5 ° and the lines connected to the openings 4a, 4b, 4c 16a, 16b, 16c branch off.

Die beschriebene Anordnung kann in gleicher Weise bei Zylindern mit doppelter Wirkung Verwendung finden.The arrangement described can be used in the same way for cylinders find a double effect.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Chiller with air purging, in which the compression and the expansion of the air take place successively in the same cylinder that is on a high pressure and a low pressure flushing circuit is connected, thereby characterized in that the low-pressure flushing circuit on the one hand on one in the cylinder cover opening provided with an automatic suction valve, this valve opens as soon as the pressure in the cylinder is sufficient for expansion reached a fixed size, and on the other hand at openings along the cylinder wall are arranged in their lower part and the length of which is calculated so that they from the piston itself for the desired time at the end of the expansion stroke released while the high pressure flush circuit at two opposite one another Openings which are provided in the lateral cylinder walls in their upper part are, of which one is provided with an automatic pressure valve, the opens as soon as the pressure in the cylinder reaches the level set for compression Value, while the other is provided with a controlled valve that is opened at the desired time at the end of the compression stroke.

2nd machine according to claim r, characterized in that the control of the valve for the high pressure circuit is effected by the piston itself by means of a correspondingly designed curve piece on the upper part of the piston, which during the desired time against a the roller attached to the valve, which in the rest position in the interior of the cylinder protrudes.

3. Machine according to the preceding claims, characterized in that that the piston is provided with a replaceable cap, so that as required the size of the expansion ratio can be changed.

4. Machine after the preceding claims, characterized in that the flushing circuits each Cylinder branch off from two main lines, each of which becomes a single one Fan and lead to a single temperature changer.