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Kälteanlage für häusliche Zwecke. Die Erfindung bezieht sich auf Kälteanlagen
für den Haushalt, bei denen ein besonderer Kühlraum für die Kühlung von Speisen
und die Erzeugung von Eis vorgesehen ist. Ferner findet eine Luftkältemaschine An-Wendung,
bei der ein und dieselbe Menge Arbeitsluft zwischen einem Kompressionsraum und einem
Expansionsraum hin und her gefördert und in diesen Räumen verdichtet und ausgedehnt
wird.
Die Erfindung sei im nachfolgenden an Hand der Zeichnungen
beschrieben.
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In diesen ist Abb. i ein senkrechter Längsschnitt durch eine Kälteanlage
gemäß der Erfindung, welcher die Luftkältemaschine und ihren Antriebsmotor im Aufriß
zeigt, Abb.2 eine Stirnansicht der Kälteanlage vom Maschinenende aus, wobei die
Endwandung zum größeren Teil entfernt ist und bestimmte Teile der Maschine weggebrochen
sind, Abb.3 ein Schaltungsschema der elektrischen Verbindung des Triebmotors, welches
die thermostatische Regelung veranschaulicht.
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Gleiche Bezugszeichen beziehen sich in den verschiedenen Ansichten
auf gleiche Teile. Die Kälteanlage i enthält eine Speisekammer 2 und eine Maschinenkammer
3. Die Speisekammer 2 ist von der Umgebung durch geeigneten Isolierstoff ¢ getrennt,
beispielsweise durch gepreßten Kork. Eine Luftkältemaschine 5 ist in der Kammer
3 auf Winkeleisen 6 angebracht. In der Luftkältemaschine 5 wird eine abgeschlossene
Menge von Arbeitsluft zwischen einem Kompressionsraum und einem Expansionsraum hin
und her gefördert, wobei sie in diesen Räumen wechselnd verdichtet und ausgedehnt
wird. An den Kompressionsraum grenzt ein Wärmeaustauscher 7 an, der Hitze aus der
verdichteten Luft entnimmt und sie auf eine Kühlflüssigkeit überträgt, die sie vom
System entfernt. Der Wärmeaustauscher 7 und die Teile der Maschine darunter bilden
das heiße Ende der Maschine. Bei der Expansionskammer ist ein Wärmeaustauscher 8
vorgesehen, der dazu dient, durch blattartige Gebilde i o Wärme aus der abzukühlenden
Umgebung zu entnehmen und sie auf die Arbeitsluft zu übertragen. Die Wärmeaustauscher
8 und die angrenzenden Teile bilden das kalte Maschinenende. Zwischen den beiden
Wärmeaustauschern ist ein Regenerator 9 zur Aufrechterhaltung eines Temperaturunterschiedes
zwischen ihnen vorgesehen. Eine hohe Pressung ist bei Luftkältemaschinen dieser
Bauart weder notwendig noch erwünscht; es ist ein Unterschied von etwa
0,7 kg cm= zwischen dem höchsten Druck und dem tiefsten Druck während des
Kreisprozesses ausreichend, um die erforderliche Kälteerzeugung zu sichern. Infolgedessen
ist ein Platzen der Maschine kaum möglich.
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Quer über das obere Ende der Maschinenkammer 3 erstreckt sich von
der Wandung 12 zur Wandung 13 eine Scheidewand i i aus schlecht wärmeleitendem Stoff,
die den Regenerator 9 dicht umschließt. Eine zweite Scheidewand 14 aus schlecht
wärmeleitendem Stoff führt quer über die oberen Enden der Blätter i o von der Wandung
i ; zur Wandung 15, die ihrerseits durch die Kälteanlage von einer Wandung zur anderen
hindurchtritt, so daß ein enger Durchlaß zwischen ihr und der Wandung 12 verbleibt
sowie auch eine Öffnung 17 am oberen und eine Öffnung 18 an ihrem unteren Ende.
In der Wandung 14 ist eine Öffnung i g für jeden Zylinder der Luftkältemaschine
vorgesehen. Auf diese Weise ist ein Weg für den natürlichen Umlauf der Luft in der
Kälteanlage bereitet. Wenn die Maschine arbeitet, so sind die Blätter i o kalt und
vermindern die Temperatur der sie umgebenden Luft. Die Luft fällt dabei längs des
Kanals 16 abwärts und gelangt durch die Öffnungen 18 in die Speisekammer 2. Gleichzeitig
fließt die wärmere Luft in der Kammer 2 durch die Ö ffnung 17 und abwärts durch
die Üffnungen i9 über die Blätter io. Der natürliche Umlauf setzt sich fort, bis
die Temperatur in der Speisekammer so weit gesenkt ist, daß sie einen Thermostaten
2o veranlaßt, die Luftkältemaschine 5 stillzusetzen, wie später beschrieben wird.
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Bisweilen kann es zweckmäßig sein, Eis für Tafelgebrauch oder zu sonstigen
Zwecken herzustellen. Hierzu werden Behälter 21 vorgesehen, die mit Wasser gefüllt
werden können. Diese sind in einer Hilfskammer untergebracht, die sich im Boden
der Speisekammer 2 befindet und aus wärmeisolierendem Stoff hergestellt ist. Der
Kanal 16 endigt am unteren Ende in einem Blatt 23 und einem Streifen 24.. Die Kammer
22 ist so ausgebildet, daß sie eine enge üffnung 25 an einer unteren Kante und eine
andere Öffnung 26 an der diagonal gegenüberliegenden oberen Kante besitzt. Eine
einstellbare Klappe 27 sitzt auf der Kammer 22 so daß ein beliebiger Teil der kalten
Luft, die durch den Kanal 16 abwärts fließt, durch den Durchlaß zwischen Streifen
24 und Kanal 22 hindurch und durch die Öffnung 25 über die Behälter 21 geleitet
werden kann, worauf er durch die Öffnung 26 in die Speisekammer gelangt. Die Stellklappe
27 kann nach der ersten Einstellung für unbegrenzte Zeit in ihrer Lage bleiben.
Ersichtlich empfängt die Kammer 22 die Luft unmittelbar von der Kältemaschine, und
infolgedessen befindet sich die Luft auf ihrer tiefsten Temperatur, die tief genug
für das Gefrieren von Wasser ist. Weiter ist ersichtlich, daß, wenn der Luftkreislauf
durch den Kanal 16 aufhört, weil die Maschine nicht arbeitet, daß dann die Kammer
2z eine Tasche für die kalte Luft bildet. Demnach bleibt das Eis für eine lange
Zeit erhalten, obgleich die Temperatur der Speisekammer selber sich oberhalb des
Gefrierpunktes befinden kann.
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Die beweglichen Teile der Kältemaschine 5
werden durch
Riemenscheibe 3o und Riemen 31 von der Riemenrolle 36 des Motors 32 aus betrieben.
Der Motor 32 ist in der Maschinenkammer auf Stützen 34 so gelagert, daß er eine
Schwingung um die Stange 33 ausführen kann, welche durch Winkelstücke 35 am Motorrahmen
hindurchtritt. Die Stange e 33 ist parallel zur Motorwelle 32 und ist so in bezug
auf die Welle des Motors 32 und der Kältemaschine 5 gelagert, daß eine Komponente
des Motorgewichtes den Riemen in geeigneter Spannung hält. In den Stützen 34 umgeben
nachgiebige Buchsen 37 die Stange 33, die die Schwingungen aufnehmen und ein ruhiges
Arbeiten des Motors sichern. Die Drehrichtung des Motors ist in der durch den Pfeil
angedeuteten Richtung gewählt, so daß der Gegendruck zwischen den umlaufenden und
den feststehenden Teilen des Motors den Motor um die Stange 33 zu kippen und eine
Zunahme der Riemenspannung beim Anlaufen herbeizuführen sucht. Dieser Motorantrieb
ist Gegenstand einer besonderen gleichzeitigen Anmeldung.
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Ein Gebläse 4o, vorzugsweise von einer kein Geräusch verursachenden
Bauart, ist in dem Maschinenraum angebracht; es wird durch den Riemen 31 -mittels
der Rolle 41 angetrieben, die gleichzeitig als Leitrolle dient, um den Auflagewinkel
des Riemens 31 auf der Rolle 36 des Motors 32 zu vergrößern. Das Gebläse saugt Luft
von der Außenseite der Kälteanlage durch eine abnehmbare Gitteröffnung 42, einen
Staubbeutel 43 und Leitungen 44 und 45 an. Das Gitter .42 und der Staubbeutel 43
können entweder an einem Ende des Kanals oder an beiden Enden angebracht sein. Die
Staubbeutel 43 verhindern, daß Fädchen und Staub in die Leitun- gelangen: sie können
von Zeit zu Zeit dadurch gesäubert werden, daß die Gitter 42 herausgenommen und
die Beutel 43 umgekehrt werden, ohne daß für diese Zeit die Arbeit der Maschine
gestört zu werden braucht. Von dem Gebläse 4o gelangt die Luft durch die Leitung
46 zum Verteiler 47, wo sie sich verzweigt, um eine Mehrzahl von Blättern 48 der
Wärmeaustauscher 7 zu umspülen, die am heißen Ende der Kältemaschine ähnlich den
Blättern 1 o der Wärmeaustauscher 8 angeordnet sind. Der Verteiler 47 besitzt Ringflansche
49, welche die Blätter 48 über einen Teil ihrer Höhe dicht umschließen und Ringöffnungen
5o rings um die Zylinder durch den Boden des Verteilers 47 freilassen. Somit wird
die Luft, die in den Verteiler 47 eintritt, durch die Ringöffnun-en am oberen Rande
der Flansche 49 hindurch abwärts über die Blätter 48 durch die Offnungen
50 und in die Maschinenkammer eintreten. Diese Luft dient dazu, die Kompressionshitze
abzuführen und- sie aus dem System zu entfernen, und sie befindet sich infolgedessen
in einer Temperatur, die höher ist als die der Luft, die bei 42 eintritt. Nach einem
Kreislauf durch die Maschinenkammer tritt die warme Luft durch den Kanal 51 hindurch
und wird durch die nffnung 52 wieder in die Atmosphäre zurückgeleitet. Der Kanal
51 ist zwischen der isolierenden Wandung 13 und dem Blechgeltäuse 5 ; der -Kältemaschine
gebildet, und die Üffnun@ 52 befindet sich am oberen Ende der Platte 53.
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Bei Herstellung der Kälteanlage wird die Luftkältemaschine auf eine
derartige Kälteleistung bemessen, daß ihre Inga ngsetzung nur von Zeit zu Zeit notwendig
wird. Während der Arbeitsperioden der Luftkältemaschine wird Feuchtigkeit in der
Luft im Innern der Speisekammer sich auf den kalten Blättern to der -Maschine in
der Form von Reif abzusetzen suchen, wenn die Temperatur abnimmt. Dadurch, daß die
Größenbemessung der Vorrichtung so geschieht, daß die Durchschnittstemperatur der
Speisekammer oberhalb des Gefrierpunktes liegt, was bei häuslichen Kühlanlagen erwünscht
ist, wird der während der Arbeitszeiträume gebildete Reif während der Ruhepausen
schmelzen, da die Blätter to schnell die Temperatur der sie bespülenden Luft annehmen,
nachdem die Maschine stillgesetzt ist. Es ist eine Tropfrinne 6o angebracht, um
das Schmelzwasser aufzufangen. Von der Rinne 6o fließt das gesammelte Wasser über
eine Platte 61 in das Rohr 62, von wo aus es in einen Trog 63 in den Maschinenraum
geleitet wird. Ein im Rohr 62 angebrachtes Rückschlagplättchen o. dgl. 6,1 dient
dazu, die Kältekammer gegen die warme Maschinenkammer abzuschließen. In den Trog
63 taucht eine Kante eines Dochtes 65 ein, und der größere Teil dieses Dochtes ist
der warmen Luft ausgesetzt, die vom Gebläse 4o aus in die Maschinenkammer 3 hineingedrückt
wird. Der Docht 65 verteilt die etwa im Trog 6; sich ansammelnde Feuchtigkeit durch
Kapillarwirkung über seine Fläche, und das Wasser wird durch die darüber streichende
warme Luft verdampft. Infolgedessen wird alles Wasser, das sich auf den kalten Flächen
der Luftkältemaschine ansammelt, durch die Hitze verdampft, die von der Maschine
aus «-leder an die Atmosphäre abgeliefert wird. Dies°_ selbsttätige Entfernung des
Reifes und der Feuchtigkeit ist ein großer Vorteil bei der praktischen Anwendung
der Maschine, weil dadurch die Anwendung von Abzugröhren zur Wegführung des Wassers
von der Kälteanlage überflüssig wird, und weil die Innenflächen der Speis:kammer
trikken
und außerdem die Kühlflächen im Zustand einer wirksamen
Wärmeübermittlung gehalten werden.
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Die Temperaturregelungs- und Schaltkreise sind außerordentlich einfach,
wie aus Abb.3 erkennbar wird. Ein Schalter 75, der an geeigneter Stelle gelegen
ist, dient dazu, den Motor 32 in Abhängigkeit von dem Thermostaten 2o an die Netzleitungen
76, 77 anzuschließen. Der Thermostat irgendeiner bekannten Bauart sitzt in der Speisekammer
der Kälteanlage. Ein Draht 78 führt vom Schalter 75 zum Kontakt 79 des Thermostaten
2o. Der Schaltarm 8o des Thermostaten ist in Berührung mit dem Kontakt 79 dargestellt.
Diese Stellung entspricht der oberen Temperatur. Damit ist ein Stromkreis über Draht
81, Motor 32 und Leiter 82 zurück zum Schalter 75 geschlossen. Der Motor 32 wird
infolgedessen anlaufen und die Kältemaschine S in Tätigkeit setzen, so lange bis
die Temperatur genügend verringert ist, worauf der Thermostat 2o den Motorstromkreis
öffnet.
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Bei der beschriebenen Anlage wird sowohl als Kältemittel als auch
als Kühlmittel und schließlich auch als Kälteträger Luft verwendet. Es ist von großer
Bedeutung bei einer Kälteanlage für häusliche Zwecke, keine tropfbare Flüssigkeit
zur Erzielung eines der Wärmeaustauschvorgänge heranzuziehen. Die dargestellte Ausführung
ist als Beispiel zu betrachten, es sind Abänderungen möglich, ohne daß dadurch der
Rahmen der Erfindung verlassen wird.