-
Intermittierende Absorptionskältemaschine Die Erfindung betrifft intermittierende
Absorptionskältemaschinen, insbesondere für Kühlschränke von Haushaltungen, Hotels,
Wirtschaften u. dgl., und gestattet, eine Kühleinrichtung zu schaffen, die ohne
Wasserkühlung mit Luftkühlung bei guter Regelung der Kühlverhältnisse arbeitet.
Im besonderen ermöglicht es die Erfindung, das Temperaturgefälle zwischen dem Kondensator
und seinem Kühlmittel zu erhöhen, so daß für luftgekühlte Kondensatoren sich eine
wesentliche Verkleinerung der Kondensatorflächen. ergibt. Der Kondensator weist
auch ohne Kühlwassereinrichtung gegenüber seiner Umgebung einTemperaturgefälle auf,
das ausreicht, um während des Vorbereitungsvorganges ausreichend Wärme an die Umgebung
abzugeben, um so die Kondensation des Kältemittels zu bewirken.
-
Zur Vergrößerung des Temperaturgefälles zwischen luftgekühltem Kondensator
und der Kühlluft wird der Erfindung gemäß der Verdampfer während der Kondensationsperiode
durch eine ruhende Luftschicht isoliert.
-
Zur Erläuterung der Erfindung dient die Zeichnung.
-
In Fig. x ist schematisch ein Ausführungsbeispiel einer Kühlanlage
gemäß der Erfindung veranschaulicht, die intermittierend arbeitet, bei der also
Vorbereitungsperiode mit Kälteabgabeperiode abwechselt.
-
Die Kühlanlage des veranschaulichten Beispiels besteht wie die meisten
jener Kühlanlagen, die intermittierend arbeiten, aus folgenden drei wesentlichen
Teilen. Erstens einem Teil, dem Sammler, der dazu dient, das Gas aufzusammeln und
es für die Kondensation vorzubereiten. Hierfür kann eine beliebige Absorptions-
oder Adsorptionseinrichtung dienen; zweitens dem Kondensator, jenem Teil, der dazu
dient, das aus dem Adsorber oder Absorber, gegebenenfalls unter Zuführung von Wärme,
ausgetriebene Gas zu kondensieren; und schließlich drittens jenem Teil, der Kälte
abgibt, der Teil, in dem der Verdampfungsvorgang vor sich geht, der in folgendem
als Verdampfer bezeichnet wird.
-
In Fig. x ist ein Kühlschrank beliebiger Bauart mit xr bezeichnet.
16 ist der Verdampfer, dessen Zuleitung mit 17 bezeichnet ist. 15 ist der Kondensator.
Um gemäß der Erfindung den Verdampfer während der Kondensationsperiode durch eine
ruhende Luftschicht zu isolieren, ist der Verdampfer 16 mit einer Wärmeschutzvorrichtung
23 umgeben, die vorzugsweise zugleich mit einer Steuervorrichtung des Sammlers steuerbar
ist. Zur Steuerung der Wärmeschutzvorrichtung sind Öffnungen angeordnet. die mittels
Klappen oder Ventile 27, 28 verschließbar sind oder geöffnet werden können. Die
Steuerung dieser Klappen oder Ventile kann auf beliebige Weise, mechanisch, elektrisch
oder magnetisch, erfolgen. Werden die Öffnungen geschlossen, so wird die Temperatur
des Verdampfers zwangsweise höher als die des Kondensators gehalten, weil die Wärmeschutzeinrichtung
oder die isolierende Luftschicht die Wärme zusammenhält, die die Gase aus dem Absorber
oder Adsorber ausgetrieben hat. In
dem Kondensator findet nunmehr,
ohne daß besondere Kühlvorrichtungen erforderlich wären, die Kondensation des Kältemittels
statt, während die kondensierte Flüssigkeit dem Verdampfer erneut zufließt.
-
Die Kühlanlagen gemäß der Erfindung lassen sich also ohne jegliche
Wasserkühlung ausführen, so daß Anschlüsse an die Wasserleitung entbehrlich werden
und nur jene bequem zu handhabenden und zu installierenden Anschlüsse, gegebenenfalls
an ein Elektrizitätswerk, erforderlich sind.
-
Ein weiterer Vorteil der Anordnung liegt in folgendem: DurchdenAbschluß
des Verdampfers mittels einer Wärmeschutzvorrichtung wird die während der Vorbereitungsperiode
dem Verdampfer zugeführte Wärme von dem Kühlraum selbst ferngehalten. Einerseits
wird hierdurch die unzulässige Erwärmung des Kühlraumes vermieden, andererseits
aber ergibt sich eine sparsame Energiewirtschaft, da auch die Wärmeverluste im Kühlraum
klein bleiben, im besonderen dann, wenn die Wärmeschutzvorrichtung den Verdampfer
eng umschließt, so daß die Wärmekapazität der Anordnung eine kleine ist. Andererseits
kann auch trotz kleiner Wärmekapazität die Temperatur im Verdampfer beträchtlich
gesteigert werden, so daß sich zwischen Kondensator und seiner Umgebung während
der Vorbereitungsperiode eine erhebliche Temperaturdifferenz ergibt.
-
Der Kondensator kann also mit verhältnismäßig hoher Temperatur, nämlich
Raumtemperatur, ohne besondere Kühlmittel betrieben werden, während die Wirtschaftlichkeit
der Anordnung voll gewahrt bleibt. Da nun das Temperaturintervall zwischen Kondensator
und seiner Umgebung bei geringen Verlusten hochgehalten werden kann, besteht nunmehr
auch die Möglichkeit, für den Kälteprozeß Kältemittel zu verwenden, die seither
ohne umständliche Anlagen nicht verwendet werden konnten.
-
So kann beispielsweise die Anlage als Ammoniakkühlanlage ausgeführt
werden, ohne daß einerseits eine besondere Wasserkühlung für den Kühler erforderlich
ist und ohne daß die Gefahr einer unzulässig großen Erwärmung des Kühlraumes infolge
der erhöhten Kondensator- und Verdampfertemperatur besteht.
-
Andererseits ergeben sich aber auch konstruktiv besonders günstige
Verhältnisse bei solchen leicht verflüssigbaren Gasen, deren Sättigungsdruck bei
Raumtemperatur, z. B. a5°, niedrig ist, beispielsweise unter sieben Atmosphären
absolut liegt. Diese Gase, die vorzugsweise in Verbindung mit Adsörptionsprozessen,
beispielsweise mit aktiver Kohle, verwendet werden, sind z. B. die Chloride der
Alkyle, wie Methylchlorid oder Äthylchlorid. Mit Rücksicht auf den niedrigen Sättigungsdruck
können bei diesen Anordnungen die Teile der Anlage schwach dimensioniert werden,
auch können nunmehr im besonderen als Wandungsmaterial für Verdampfer und Kondensator
Metalle hoher Wärmeleitfähigkeit verwendet werden, ohne daß eine Gefährdung dieses
Wandungsmaterials durch das gewählte Kältemittel eintritt.
-
Darüber hinaus aber ergibt sich der Vorteil, daß die Kälteabgabe des
Verdampfers während der Kälteabgabeperiode eine intensive und verlustfreie ist,
während die Wärmeabgabe in der Vorbereitungsperiode zur Einstellung der Temperatur
des Verdampfers günstig wirkt, während eine unerwünschte Wärmeabgabe nach dem Kühlraum
hin durch die Anordnung der Wärmeschutzvorrichtung ausgeschlossen ist.
-
Andererseits ermöglicht die Ausführung des Kondensators aus Material
hoher Wärmeleitfähigkeit eine gute Selbstkühlung ohne zusätzliche Mittel.
-
Ist der Vorbereitungsprozeß beendet, indem der Verdampfer 16 mit kondensierter
Flüssigkeit gefüllt ist, so können die Ventile z7, 28
geöffnet und damit die
Verbindung mit dem Kühlraum hergestellt werden.
-
Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. z dient als Sammler ein beliebiger
Absorber oder Adsorber 45. Zur Kompression und zum Austreiben des im Adsorber oder
Absorber gespeicherten Gases dient eine Heizvorrichtung, beispielsweise eine elektrische
Heizwicklung q.6. Die Wärmeschutzvorrichtung, bestehend aus einem die Wärme schlecht
leitenden Gehäuse 47, ist auch hier steuerbar, beispielsweise indem sie mit steuerbaren
Klappen oder Ventilen 48, 4(9 ausgerüstet ist.
-
Die Steuervorrichtungen der beiden Wärmeschutzvorrichtungen können
unter sich und zugleich auch mit der Heizvorrichtung in beliebiger Weise mechanisch,
elektrisch, magnetisch oder durch eine sonstige Kraftübertragung gekuppelt sein.
-
Bei dem in Fig. z veranschaulichten Ausführungsbeispiel werden die
Ventile oder Klappen a7, 28 bzw. 48, 49 durch Federn 53, 54 bzw. 55. 56 offengehalten,
während das Schließen durch die Elektromagnete 58, 59 bzw. 6o, 61 erfolgt. Die Magnete
können in beliebiger Schaltung ausgeführt sein. Bei dem veranschaulichten Beispiel
liegen sämtliche parallel 'und zugleich parallel mit der Heizspule an den Sammelschienen
64, 65, die über einen Steuerschalter 67 an eine beliebige Stromquelle 68, beispielsweise
eine Akkumulatorenbatterie, angeschlossen sind.
-
Während der Heizperiode wird der Adsorber gegen Wärmeabgabe durch
Absperren der Ventile oder Klappen 48, 49 geschützt, um eine ausreichend hohe Temperatur
zur schnellen Durchführung des Vorbereitungsprozesses zu erzielen. Während der Kälteabgabe
oder den Verdampfungsvorgängen
werden die Klappen geöffnet, so
daß günstige Adsorptions- oder Absorptionsverhältnisse geschaffen werden.
-
Wie bereits oben ausgeführt, wird durch die Anordnung gemäß der Erfindung
das Abspielen der verschiedenen Phasen des Prozesses wesentlich begünstigt.
-
Die Erfindung bezieht sich nun ferner darauf, dieses Abspielen des
Prozesses durch Einstellung der Temperatur insbesondere der Umgebung des Verdampfers
zu leiten und zu regeln. Hierzu dienen in erster Linie die beschriebenen Wärmeschutzvorrichtungen,
darüber hinaus können aber auch solche Einrichtungen am Verdampfer angeordnet werden,
die die Temperatur in dessen Umgebung unmittelbar zu steigern oder zu erniedrigen
oder zu regeln gestatten.
-
Bei bevorzugten Ausführungsformen dieses Verfahrens gemäß der Erfindung
wird die Verdampfertemperatur dadurch geregelt, daß man den Verdampfer mittels eines
regelbaren oder abstellbaren Ventilators oder sonstigen Luftbewegers o. dgl, anbläst.
-
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Fig. 2 und 3 veranschaulicht.
Ein von einem Elektromotor 75 angetriebener Ventilator 76 bläst Luft in die den
Verdampfer 16 umgebende Kammer 77 . Die Wandung der Kammer kann aus wärmeisolierendem
Material bestehen, so daß die Kammer als Wärmeschutzvorrichtung in oben beschriebenem
Sinne dient. Die Kammer weist eine in den Kühlraum führende Öffnung 78 auf, die
gegebenenfalls, wie oben beschrieben, mit einer steuerbaren Klappe versehen werden
kann. Wird der Umschalter 7o nach unten gelegt, so daß er den Kontakt 7z schließt,
so bläst der Ventilator 76 während der Kälteabgabeperiode Luft, die beispielsweise
mittels der Leitung 79 dem Kühlraum entnommen wird, auf den Verdampfer 16 und fördert
dann die Geschwindigkeit der Verdampfung bzw. die Abgabe der Kälte. Je nach der
Temperatur, die in dem Kühlraum erwünscht ist, kann man die Geschwindigkeit des
Ventilators beispielsweise durch Regelung des Elektromotors mittels der in seinen
Zuleitungen liegenden Regelvorrichtung 81 einstellen. Während der Vorbereitungsperiode
wird der Ventilator ausgeschaltet, indem der Schalter 7o umgelegt wird und den Kontakt
7= schließt. Hiermit wird zugleich die Heizspule 46 des Adsorbers 45 eingeschaltet.
Die dem Verdampfer zugeführte Kompressions- und Kondensationswärme, die nur allmählich
oder gar nicht in den Kühlraum abfließt, steigert das Temperaturniveau des Verdampfers
16 gegenüber dem Kondensator 15, so daß der Kondensationsvorgang, wie oben beschrieben,
richtig eingeleitet wird.
-
Die Erfindung ist nicht auf diese Anordnung beschränkt. Es ist vorteilhaft,
den Ventilator zugleich dazu zu verwenden, die Bewegung der Luft im Kühlraum zu
fördern. Man kann aber auch mittels desselben oder anderer Ventilatoren die Temperatur
des Kondensators oder des Sammlers oder beide zugleich einstellen.
-
In Fig. 3 ist ein Ausführungsbeispiel veranschaulicht, bei dem der
Ventilator dazu dient, die Temperatur an allen wesentlichen Teilen der Anlage einzustellen
oder zu regulieren. Als Beispiel ist hier eine Adsorber- oder Absorberkälteanlage
gewählt, und der Ventilator dient zugleich dazu, den Adsorber oder Absorber zu heizen.
Bei diesem'i Beispiel sind beide Anschlüsse des Ventilators 84 bzw. 85 umsteuerbar,
beispielsweise mittels der Steuerzylinder 86, 87, die in diesem Beispiel mittels
des Magneten 88 und der Magnetenspulen 89, 9o gesteuert werden. Der Steuerzylinder
86 beherrscht die Zuführungen 92 zum Adsorber 45 bzw. die Zuleitung 93 zum Verdampfer
16, während der Steuerzylinder 87 den Zufluß 94 vom Kondensator 15 bzw. die Zuführung
95 vom Kühlraum ii beherrscht. Die Ventilatorzuführung 92 zum Adsorber ist mit einer
Heizspule 97 versehen, die der Steuerspule 9o parallel geschaltet ist.
-
Wird der Umschalter 3oo nach oben umgelegt, so daß der Kontakt 3oi
geschlossen wird, so wird der Ventilator an die Leitungen 95 bzw. 93 angeschlossen.
Er bewirkt den Luftumlauf im Kühlraum.
-
Wird dagegen der Umschalter 3oo nach unten geschaltet, so daß der
Kontakt 3oz geschlossen wird, so arbeitet der Ventilator von der Saugleitung 94
auf die Druckleitung 92, so daß nunmehr der Kondensator von der Außenluft gekühlt
wird, während die durch die Heizspule 97 erwärmte Luft dem Adsorber zuströmt. Wie
oben beschrieben, kann auch hier der Motor regelbar oder abstellbar sein. Er dient
dazu, die Temperatur in den verschiedenen Teilen der Anlage einzustellen, zu regeln
und so den Prozeß in jeder Phase zu beherrschen.
-
Um nun in Kühlanlagen, bei denen Vorbereitungsperioden mit Kälteabgabeperioden
wechseln, den Prozeß zu einem kontinuierlichen zu gestalten, kann man in an sich
bekannter Weise einem Kühlraum zwei oder mehr Kälteerzeuger zuordnen, die in ihrer
Phase gegeneinander verschoben derart a17beiten, daß Vorbereitungsperioden des einen
oder der einen Kälteerzeuger mit Kälteabgabeperioden des anderen oder der anderen
Kälteerzeuger zusammenfallen. Während einer oder mehrere der im Kühlraum angeordneten
Kälteerzeuger vorbereitet werden, indem ihnen Kondensat zugeführt wird, gibt der
andere oder geben die anderen Kälteerzeuger durch Verdampfung Kälte ab.