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Verfahren zur Konstanthaltung der Temperatur eines durch eine Kühlvorrichtung
gekühlten Raumes Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Konstanthaltung der Temperatur
eines durch eine Kühlvorrichtung gekühlten Raumes und dient im wesentlichen dazu,
das Absinken der Temperatur des gekühlten Raumes unter eine bestimmte Grenze zu
verhindern. Ein Unterschreiten einer gewissen Temperatur, beispielsweise in einem
der Aufbewahrung von Speisen und Getränken dienenden Kühlschrank, würde die darin
enthaltenen Waren verderben und aufbewahrte Flaschen zum Platzen bringen können.
Die Verhinderung des Absinkens der Temperatur in derartigen Kühlschränken ist besonders
wichtig in den Fällen, in denen der Schrank mit Absorptionskälteapparaten betrieben
wird, die nicht durch städtische Gaswerke, sondern beispielsweise durch Gas schwankenden
Druckes, etwa durch Hausgasanlagen, oder durch Spiritus, Petroleum, Benzin oder
ähnliche flüssige Brennstoffe in flüssigem oder vergastem Zustand beheizt werden.
Bei derartigen Anlagen läßt sich bekanntlich die Wärmezufuhr des Brenners zum Kocher
des. Kälteapparates nicht leicht derart einregulieren, daß eine gleichmäßige Beheizung
und damit eine gleichmäßige Kälteleistung zustande kommt. Schwanken des Gasdruckes
oder verschiedenes Hochschrauben des Brenners ändern vielmehr die Wärmezufuhr und
damit die Kälteleistung, die deshalb so groß werden kann, daß Eßwaren oder Getränke
im Schrank gefrieren können.
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Um das Verderben von Eßwaren oder das Springen von Flaschen durch
Gefrieren oder zu große Temperaturabsenkungen zu verhindern hat man bereits vorgeschlagen,
Kühlräumen selbsttätig wärmere Luft von außen zuzuführen und so eine annähernd gleichmäßige
Temperatur im Kühlraum zu erhalten. Dies aber hat wieder den Nachteil, daß die zugeführte,
naturgemäß feuchte Warmluft besonders bei mit Kühlapparaten betriebenen Kühlschränken,
in denen gegenüber der Außenluft ein beträchtliches Temperaturgefälle zu bestehen
pflegt, sowohl auf den im Schrank enthaltenen Vorräten als auf der Kühlvorrichtung
selbst Kondenswasser niederschlägt, das die im Kühlschrank aufbewahrten Eßwaren
verderben kann und die Kühlvorrichtung vereist, so daß sie durch eine sich bildende
Eisummantelung nahezu isoliert wird. Die Erfindung bezweckt, die gleichen Nachteile
zu beseitigen wie die eben genannten Vorrichtungen, die mit Warmluft arbeiten, hat
aber diesen gegenüber den Vorzug, vollkommen trockene Wärme dem Schrank zuzuführen
und außerdem bei absinkender Temperatur des Kühlschrankes oder Kühlraumes relativ
steigende Wärmemengen zuführen zu können. Sie besteht im wesentlichen darin, daß
bei Unterschreitung der gewünschten konstant zu haltenden Temperatur die Wärmezufuhr
zu dem Kühlraum durch einW ärmeübertragungselement vergrößert wird, dessen Wärmeübertragungskapazität
bei sinkender Temperatur des Raumes automatisch zunimmt.
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In den Zeichnungen sind mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung
dargestellt, bei deren
Besprechung sich weitere kennzeichnende Merkmale
der Erfindung ergeben werden.
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In der Abb. i ist ein mit einem ölbeheizten und mit druckausgleichendem
Gas betriebenen Absorptionskälteapparat versehener Kühlschrank dargestellt, dem
Wärme gemäß der Erfindung von einem Raum höherer Temperatur zugeführt wird, wenn
die Schranktemperatur einen bestimmten Wert unterschreitet.
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In der Abb. 2 ist ein weiteres Beispiel einer Ausführungsform dargestellt,
an dem das Verfahren gemäß der Erfindung angewandt werden kann.
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In der Abb. i ist mit to ein Kühlschrank bezeichnet, der in der üblichen
Weise nach außen wärmeisoliert ist. Er enthält einen zur Aufnahme der zu kühlenden
Gegenstände dienenden Raum =i und ist an der rechten Seite mit einer Abteilung 12
versehen, die einen mit druckausgleichendem Hilfsgas arbeitenden Absorptionskälteapparat
bekannter Bauart enthält. Unter dieser Abteilung 12 ist zweckmäßig der den flüssigen
Brennstoff aufnehmende Behälter 13 angebracht. Von der an sich bekannten Apparatur
des Kälteapparates tritt vom nicht dargestellten Absorber des Apparates kommendes
armes Hilfsgas, beispielsweise Wasserstoff, sowie im Kondensator des Apparates verflüssigtes
Kältemittel, beispielsweise Ammoniak, durch eine Leitung =q. in den im Raum =i gelegenen
Verdampfer 15 des Apparates ein, in dem das flüssige Kältemittel in das Hilfsgas
verdampft, wobei Kälte erzeugt wird. Der Verdampfer 15 ist in bekannter Weise an
seinem oberen Teil mit einem Kühlkörper 16 versehen, der Kästchen zur Eiserzeugung
enthält. Der untere Verdarnpferteil trägt einen zweiten Kühlkörper 17, der als Radiator
ausgebildet ist und der Raumkühlung dient. Das im Verdampfer gebildete Gas-Dampf-Gemisch
tritt nach der Kälteerzeugung durch eine Leitung =ß aus dem Verdampfer heraus und
durch die Schrankisolation zweckmäßig durch einen Gastemperaturwechsler zurück zum
Absorber, wo in bekannter Weise das Ammoniak aus der Mischung durch vom Kocher des
Apparates kommende arme Absorptionslösung, beispielsweise Wasser, ausgewaschen wird,
während das Hilfsgas durch Leitung 14 zum Verdampfer zurücktritt.
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Unter dem Verdampfer 15 ist zweckmäßig eine leicht abnehmbare und
leicht zu reinigende Tropfschale i9 angebracht, in die sich während des Betriebes
des Apparates in Eisform auf dem Verdampfer oder dessen Kühlkörpern niederschlagende
Flüssigkeit während der Ruhepausen des Apparates, in denen der Verdampfer abtaut,
sammelt.
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Um nun zu verhindern, daß die Schranktemperatur während des Betriebes
unter eine bestimmte gewünschte Grenze sinkt, ist' im Schrank ein Wärmeübertragungselement
E angebracht. Dies Element E besteht beispielsweise aus einem Hohlzylinder 2o, der
zum Teil mit einer verdampfbaren Flüssigkeit gefüllt ist. Der Hohlzylinder 2o ist
durch die Schrankisolation hindurchgeführt, so daß ein Teil von ihm im Innern des
Schrankes liegt, während sein unterer, zweckmäßig flüssigkeitsgefüllter Teil außerhalb
der Schrankisolation bleibt. Um den Wärmeübergang der einzelnen Teile des Elementes
mit der von ihnen berührten Luft z14 verbessern, ist der obere Teil mit einem Radiator
21 und der untere Teil mit einem Radiator 22 versehen, die beispielsweise aus auf
das Element aufgesetzten Blechen, aus Aluminium o. dgl. bestehen können. Am unteren
Ende des Elementes befindet sich eine Füllschraube 23 o. dgl., die das Einfüllen
des verdampfbaren Mittels, z. B. Ammoniak, in das Element gestattet und die nach
der Füllung unter Flüssigkeitsverschluß liegt, so daß Gase aus dem Element nicht
entweichen können. Um die Temperatur im Schrank auf eine bestimmte Höhe einzustellen,
kann das Element auch noch mit einem nicht kondensierenden Zusatzgas unter bestimmtem
Druck gefüllt werden, wodurch man es in der Hand hat, den Koch- oder Siedepunkt
des im Element enthaltenen verdampfbaren Mittels zu bestimmen.
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Die Anlage wirkt wie folgt: Sobald sich ein Temperaturunterschied
zwischen dem Schrankinnern und der Außenluft bildet, trittbereits eine geringfügigeVerdampfung
der im Element enthaltenen Flüssigkeit ein, und die sich bildenden Dämpfe werden
in dem im Schrankinnern liegenden Teil des Elementes wieder kondensiert. Der dadurch
bedingte Wärmetransport ist jedoch so gering, daß er praktisch vernachlässigt werden
kann. Ist jedoch der den Apparat beheizende Ölbrenner etwas weiter als beabsichtigt
herausgeschraubt, wodurch der Apparat mehr Kälte erzeugt als beabsichtigt war, so
daß im Schrank die Temperatur zu sinken beginnt, so muß in einem bestimmten Augenblick,
der durch die Wahl des im Element enthaltenen Stoffes, seinen Druck, die Druckverhältnisse
des etwa mit eingeschlossenen Zusatzgases und dieTemperatur des Radiators 21 bedingt
ist, das verdampfbare Mittel im unteren, außerhalb der Schrankisolation liegenden
Teil des Elementes E zum Kochen kommen, weil der kalt werdende Radiator 21 den Druck
im System derart erniedrigt, da.ß der dem verminderten Druck entsprechende Siedepunkt
des im Element enthaltenen Mittels erreicht wird. Durch den Eintritt des Siedens
tritt nun ein starker Wärmetransport auf, und der Radiator 22 nimmt daher nun große
Wärmemengen aus der Außenluft auf. Die sich während dieses Kochens im Element bildenden
Dämpfe werden nun in dem oberen kalten Teil des Elementes
wieder
zur Kondensation gebracht, wobei sie ihre Kondensationswärme an den Radiator 21:
abgeben, der diese Wärme wieder an die Schrankluft abgibt, so daß diese nicht unter
einen bestimmten Wert sinken kann.
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Die Verwendung der Kondensationswärme eines verdampfbaren Mittels
bei dieser Anlage hat den großen Vorteil, daß die Wärmeübertragungskapazität des
Elementes zunimmt, je mehr die Temperatur im Schrankinnern sinkt. Es tritt dadurch
also eine selbsttätige Anpassung, eine selbsttätige Erhöhung der Leistung des Übertragungselementes
ein, j e weiter die Temperatur im Schrank sinkt, je mehr Wärme also durch das Element
an den Schrank überführt werden soll.
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Die Verwendung der Kondensationswärme bedingt weiter, daß die Wärmeüberführung
von der Außenluft an den Schrank so lange nur gering ist, als die Temperatur im
Schrank noch nicht den Wert erreicht hat, der nicht unterschritten werden soll.
Denn bis dahin wird dem Schrank durch das Element nur durch Wärmeleitung an den
verhältnismäßig dünnen Wandungen des Elementes entlang sowie durch die obenerwähnte
langsame Verdampfung des im Element enthaltenen Mittels Wärme zugeführt. Erst beim
Erreichen des durch die Druckverminderung bedingten Siedepunktes des im Element
enthaltenen Mittels tritt die erforderliche kräftige Wärmeübertragung ein.
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Wie erwähnt, hat man es durch Wahl des verdampfbaren Mittels und gegebenenfalls
Beifügung eines nicht kondensierenden Zusatzgases unter einem bestimmten Druck in
der Hand, den Kochpunkt des Mittels und damit die Schranktemperatur genau zu regeln.
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Will man die selbsttätige Erhöhung der Leistung des Elementes noch
weiter verstärken, so kann man die Anlage noch mit einer Vorrichtung versehen, die
selbsttätig die wirksame Fläche des Elementes vergrößert, und die in der Abb. 2
genauer dargestellt ist.
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In der Abb. 2 stellt io wieder den Kühlschrank und E das Übertragungselement
dar. Der obere Teil des Elementes ist hier mit einem schornsteinartigen Mantel 24
umgeben, der unten der Luft freien Zutritt zu den Rippen des Radiators 21 gestattet.
Der Schornstein 2¢, der auf Stützen stehen oder beliebig im Schrank fest sein kann,
ist oben mit einem jalousieartigen Klappverschluß 25 versehen, dessen einzelne Klappen
26 durch eine Stange 27 gesteuert werden. Eine Zugfeder 28 sucht die Klappen 26
zu schließen, so daß dann nur der untere Teil des Radiators 21 wirksam werden kann.
Neben der Anlage ist ein Thermostat T vorgesehen, der beim Erreichen einer gewissen
niedrigen Temperatur im Schrank mittels seiner Treibstange 29 die Stange 27 hebt,
dadurch die Klappen 26 öffnet und so die wirksame Fläche des Radiators 21 vergrößert,
weil nun Luft an dem oberen Radiatorteil entlang und durch die Klappen nach oben
streichen kann.
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Der Thermostat T besteht zweckmäßig aus einem festen unteren Teil
30 und einem oberen Balgen 31 o. dgl., mit dem der bewegliche Impuls gebende
Thermostatteil im Ausführungsbeispiel die Treibstange 29 verbindet.
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Der Thermostat ist vorteilhaft teilweise mit einer Flüssigkeit, z.
B. Wasser, gefüllt, die beim Sinken der Temperatur im Schrank unter eine gewisse
Grenze zur Erstarrung kommt, d. h. in festen Aggregatzustand übergeht, und die das
Arbeitsmittel des Thermostaten darstellt. Um jedoch etwaiges Verschmutzen des Balges
oder sonstiger beweglicher Teile des Thermostaten zu verhüten, ist der obere Teil
zweckmäßig mit einer Hilfsflüssigkeit, z. B, einem Öl, Alkohol o. dgl., gefüllt,
die nicht gefriert. Diese Hilfsflüssigkeit dient als Schutz des beweglichen Teiles.
Die Verwendung eines derartigen Thermostaten bedingt starke Stellkräfte, doch ist
die Erfindung nicht auf die Anwendung derartiger Thermostaten beschränkt.
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Um zu verhindern, daß die starken, beim Gefrieren des Wassers auftretenden
Kräfte das Thermostatgehäuse sprengen, ist der das Wasser aufnehmende Teil des Thermostaten
aus gutem Stahl gefertigt. Dieser Stahlkörper wird, um Rosten zu verhüten, vorteilhaft
mit einer nicht rostenden Schutzschicht umgeben, die den Wärmeübergang nicht verschlechtert,
d. h. beispielsweise aus Metall, zweckmäßig einem Aluminiummantel, der in beliebiger
Weise aufgebracht sein kann, besteht.