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Verfahren zur Füllung von Kälteapparaten Die Erfindung betrifft ein
Verfahren und eine Vorrichtung zum Füllen von Kälteapparaten, insbesondere der Art,
die außer Kältemittel und Absorptionsmittel noch ein druckausgleichendes Hilfsmittel,
z. B. ein Gas, enthalten.
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Bei derartigen Apparaten hängt der Druck des Hilfsgases während des
Betriebes unter anderem von der Temperatur des Kühlmittels, z. B. des Kühlwassers,
und deren Verhältnis zur Kondensationstemperatur des verwendeten Kältemittels ab.
Bisher wurden diese Apparate meist in der Weise gefüllt, daß zunächst Vakuum im
Apparat erzeugt, dann eine Mischung aus Kältemittel und Absorptionsmittel und endlich
eine Menge Hilfsgas bis zu dem gewünschten Enddruck eingefüllt wurde, der zum Betriebe
des Apparates genügte. Bei dieser Methode traten jedoch oft gewisse Unterschiede
im tatsächlichen Enddruck auf. Mutmaßlich sind diese Schwankungen des Enddruckes
darauf zurückzuführen, daß bei der Füllung der Lösung in den Apparat unter Vakuum
ein Teil des Kältemittels aus der Lösung austrat und daher als Gas im Apparat bereits
einen bestimmten Druck erzeugte. Der dann bei der Einfüllung des Hilfgases bestimmte
Enddruck vor dem Abschließen des Apparates setzte sich dann also aus den Partialdrucken
des Hilfsgases und den durch das ursprüngliche Vakuum aus der Lösung ausgesaugten
Kältemitteldämpfen schwankender Menge, also unsicheren Größen zusammen. Wenn sich
dann später Kältemitteldämpfe im Absorptionsmittel wieder lösten, war der beabsichtigte
Enddruck zuweilen nicht erreicht, sondern der beim Füllen richtig gemessene Enddruck
für einen guten Wirkungsgrad im Betriebe zu niedrig.
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Die Erfindung bezweckt, diese Nachteile zu beseitigen und besteht
im wesentlichen darin, daß die Flüssigkeit während des Füllaktes derart bewegt wird,
daß sie das aus ihr ausgetretene Gas wieder absorbiert, ehe der Apparat endgültig
verschlossen wird. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, daß die Flüssigkeit
veranlaßt wird, sich über die Innenflächen des Apparates zu verteilen, indem man
den Apparat um eine geeignete Achse schwenkt oder schüttelt. Doch kann eine derartige
Verteilung der Flüssigkeit zu dem Zweck, ausgetretene Kältemitteldämpfe und Flüssigkeit
wieder zusammenzuführen, auch durch andere geeignete Mittel ohne Verschwenken des
Apparates bewirkt werden. Ein Verschwenken des Apparates zu dem obengenannten Zweck
ist besonders wichtig bei Apparaten, die ihren Füllver schluß an einer Stelle haben,
die im Betriebe, um Gasaustritte zu vermeiden, unter Flüssigkeitsverschluß,
d.
h. an einer verhältnismäßig tiefen Stelle des Apparates liegt. Hier muß die Flüssigkeit
veranlaßt werden, sich mit dem in den oberen Teilen des Apparates befindlichen ausgetretenen
Gas wieder vereinigen zu können. Dadurch erreicht man, daß der Partialdruck des
Kältemittels im Apparat bei der Füllung der Apparate unter normalen Verhältnissen
in allen Apparaten gleichmäßig und daher auch der Enddruck aller Apparate nach der
Einfüllung des druckausgleichenden Hilfsmittels konstant wird.
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Die Erfindung betrifft ferner eine zur Ausführung dieses Verfahrens
besonders zweckmäßige Vorrichtung.
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In den beiliegenden Zeichnungen sind mehrere Ausführungsbeispiele
der Erfindung gezeigt, bei deren Besprechung sich weitere kennzeichnende Merkmale
der Erfindung ergeben werden.
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In Abb. i ist eine Füllvorrichtung mit ihrem Wellenlagerbock gemäß
der Erfindung für einen Kälteapparat nebst den für die Apparatfüllung erforderlichen
Leitungen gezeigt.
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In Abb.2 ist ein Ouerschnitt durch die eigentliche Füllvorrichtung
dargestellt. Abb. 3 zeigt den Lagerbock der Füllvorrichtung mit seiner Welle in
vergrößertem Maßstab.
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Abb. .4 und 5 zeigen Vorrichtungen für die Befestigung des Kälteapparates
an der Welle des Lagerbockes von verschiedenen Seiten und Abb.6 und 7 eine andere
Ausführungsform einer derartigen Befestigung, gleichfalls von verschiedenen Seiten.
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Wie in Abb. i und 3 gezeigt, besteht der Wellenlagerbock der Füllvorrichtung
im wesentlichen aus einer Grundplatte mit einer Tragstütze 4.o, die zwei Lager 4.1
und 42 trägt. In diesen Lagern liegt eine horizontale Welle 4.3. Diese selbst besteht
aus einer äußeren Hohlwelle 44 und einer Innenwelle 45 (Abb.3). Muffen ¢6 verhindern
eine axiale Verschiebung der Hohlwelle :L4, während die Innenwelle .I5 im Inneren
der Hohlwelle 4..4 gleiten kann. Beide Wellen müssen zwangsläufig miteinander drehen
wegen eines Sperrstückes .17, das in die äußere Hohlwelle L.I eingesetzt ist und
in einer axialen Ausnehmung dieser Welle gleiten kann. Zwischen die Außen- und die
Innenwelle ist eine Feder 4.8 eingesetzt, die (wie in Abb. 3 dargestellt).die Innenwelle
45 nach links preßt.
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An der rechten Seite der Innemu eile 45 ist (Abb. 3) eine drehbare
Platte 5o angebracht, die einen vorstehenden Sperrzapfen 51 trägt. In dem Lager
4.2 sind mehrere Ausnehmungen 52 vorgesehen, in die der Sperrzapfen 51 treten kann,
so daß er dann die Platte 5o und damit auch die Welle .I3 in bestimmten Stellungen
verriegelt. Auf der linken Seite der Welle 45 ist ein Druckknopf angebracht. Wird
nun z. B. in der in Abb. 3 dargestellten Stellung der Druckknopf 53 eingedrückt,
so wird der Sperrzapfen 51 aus der oberen Ausnehmung 52 gehoben, und die Welle 4.3
kann dann mit der Hand gedreht werden, bis der Sperrzapfen 51 z. B. in die untere
Ausnehznung 52 fällt und wieder verriegelt. Natürlich kann man die Welle ¢3 auch
in beliebigen anderen Lagen festsetzen.
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Wie in der Abb. i gezeigt, wird nun der Kälteapparat an dein aus dem
Lager .,1, 4.2 vörstehenden Teil der Welle .1 .3 angebracht. Der dargestellte Apparat,
der beispielsweise mit Wasser als Absorptionsmittel, Ammoniak als Kältemittel und
Wasserstoff als druckausgleichendem Gas arbeitet, besteht im wesentlichen aus einem
Kocher io, einer die Kochergase zu einem Abscheider und einem Kondensator 17 führenden
Leitung 13, einem Verdampfer 2o, Absorber 25, die beide durch einen Gastemperaturwechsler
23 verbunden sind, von dem aus eine Leitung 22 für das arme Gas zum Verdampfer 2o
zurückführt, sowie einem Temperaturwechsler 32 für die zwischen Absorber 25 und
Kocher io umlaufende Absorptionslösung. Dieser dargestellte Apparattyp ist im Ausführungsbeispiel
an seinem - Gastemperaturwechsler 23 festgehalten mit Hilfe einer Klemmvorrichtung
55, die in den Abb. 5, .a. und i dargestellt ist. Die Klemmvorrichtung 55 enthält
einen festen Teil 56, der mittels Bolzen 57 an der Welle 43 festgeklemmt wird, so
daß also dieser Teil mit der Welle 43 mitdrehen muß. Dieser feste Teil trägt die
eine der beiden eigentlichen Klemmbacken 58. Durch den festen Teil 56 tritt eine
Welle 59 hindurch, die mittels eines Stiftes 61 mit dem festen Teil 56 verbunden
ist. Diese Welle 59 dient als Leitorgan für den beweglichen Teil 62 des Klemmbackensy
stems, der die andere eigentliche Klemmbacke 58 trägt. Eine Anschlagschraube 63
dient dazu, einen Mindestabstand zwischen beiden Klemmbacken zu sichern, so daß
der zwischen beide Backen geklemmte Apparatteil nicht beschädigt werden kann. Eine
Feder 64. sucht die beiden Klemmbacken auseinanderzudrücken. Eine Festsetzvorrichtung
65 von bekannter Art dient dazu, bei Drehung eines Handgriffes 66 die Backen in
Klemmstellung festzusetzen. Diese Vorrichtung ist zweckmäßig derart ausgebildet,
daß bei Drehung des Handhebels um 9o° die Vorrichtung 65 in der Längsrichtung nach
rechts gezogen werden kann.
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Kälteapparate anderer Formen oder Abmessungen können in beliebiger
anderer Art
festgesetzt «-erden. Zum Beispiel ist in den Abb. 6
und 7 eine Vorrichtung gezeigt. die sich besonders für- Apparate eignet, die auf
einer Platte montiert sind, die gleich mit in einen Kühlschrank eingebaut werden
soll. Eine solche Platte 70 wird einfach unter eine vorstehende Leiste 71
geschoben, dann «-erden drehbare Überfallstücke 7 2 über die Platte gedreht und
die Überfallstücke mit Hilfe von Schrauben ; 3 festgesetzt. Diese Feststellvorrichtung
wird durch Bolzen 7. an der Welle .I3 festgekleinnit.
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Beim Füllen eines Apparates gemäß der Abb. i muß ein Vakuum im Apparat
erzeugt und dann eine Amnioriiak-Wasser-L ösung und Wasserstoff eingefüllt «-erden.
In den Abb. r und 2 ist eine hierzu geeignete Vorrichtung dargestellt. Der Apparat
wird z. B. mittels Leitung 75 an eine Vakuumpumpe mittels Leitung 76 an einen wässerige
Amn ioniaklösung enthaltenden Füllbehälter und Leitung 77 an einen unter Druck stehenden
Wasserstoffbehälter angeschlossen. Eine bewegliche Rohrleitung 78 führt von der
Verbindungsstelle dieser Leitungen zu einem Füllstutzen 7 9 (Abb. 2), der an eine
Füllöffnung 8o in dem unteren Teil des Absorbers 25 angesetzt «erden kann. Jede
der Leitungen 75, 76 und 77 hat ihr eigenes Absperrventil, und die Wasserstoffleitung
ist ferner finit einem Manometer 82 versehen. Falls erforderlich, kann auch ein
selbsttätiges Reduzierventil oder sonstiges Ventil in die Leitung 77 eingesetzt
werden, um den gewünschten Enddruck des Wasserstoffes besser kontrollieren zu können.
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Der Füllstutzen 79 besteht aus einem Gehäuse 83 mit einer inneren
Bohrung 84, die mit der beweglichen Leitung 78 verbunden werden kann. Ein schraubbarer
Überwurf 85 hält den Stutzen 79 mit der Füllöffnung 8o des Absorbers zusammen. Ein
Verschlußpfropfen 86 wird in der Bohrung 84 bereitgehalten und wird, wenn die richtige
Füllung des Apparates vollendet ist, mit Hilfe einer Stange 88 vor die Öffnung des
Absorbers gebracht und mittels des Handhebels 89 darin darin verschraubt, so daß
der Absorber fest abgeschlossen ist. Der Füllstutzen wird dann abgenommen, indem
man den C berwurf 85 losschraubt. Die Stange 88 tritt aus dein Gehäuse 83 durch
eine geeignete Stopfbuchse aus. Ein Nadelventil 91 kontrolliert die Einströmung
von der beweglichen Leitung 78 her in die Bohrung 84.. Dies Ventil ist zweckmäßig
im Gehäuse 79 gelagert.
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Der eigentliche Füllprozeß spielt sich in folgender Weise ab: Der
Kälteapparat wird zunächst auf der Welle .43 befestigt, indem man den Gastemperaturwechsler
23 zwischen den Klemmbacken ;8 der hlennnvorriclitung gemäß Abb..[ und 5 festsetzt.
Der Füllstutzen 79 wird zweckmäßig an dein Apparat bereits vor der Anbringung des
Apparates an der Welle 4.3 angesetzt. Dann wird die bewegliche Leitung 78 an dein
Füllstutzen angebracht. Die Ventile in den Leitungen 75, 76 und 77 sind noch alle
geschlossen, nur Ventil 9i ist offen. Um nun den Apparat zu evakuieren, wird zunächst
das Ventil in der Leitung 75 geöffnet und das Innere des Apparates mit einer Saugpumpe
beliebiger Art verbunden, die die im Apparat enthaltene Luft, insbesondere den zu
Korrosionen sonst Anlaß gebenden Sauerstoff aus (lein Apparat saugt. Dann wird das
Ventil in der Leitung 75 geschlossen und der Apparat in die eigentliche Füllstellung
geschwenkt, in der der Kocher beispielsweise im wesentlichen genau horizontal unter
der Welle 4.3 liegt, um so ein schnelles Überlaufen der in den Absorber an der Füllstelle
79 einzudrückenden Lösung in den weiten Kocherraum zu erzielen. Zweckmäßig wird
der Zapfen 51 auf der Scheibe 5o und ein Sperrloch 52 im Lager 42 derart zueinander
abgestimmt, daß der Apparat während dieses Überlaufens der Lösung ruhig gehalten
wird. Doch hängt die Art, wie weit man den Apparat zu diesem Zwecke verschwenkt
und wo inan infolgedessen eine der Bohrungen 52 im Verhältnis zum Zapfen 51 anbringt,
wesentlich davon ab, wie die Rohrverbindungen zwischen der Füllstelle 79 und den
mit Flüssigkeit zu füllenden Apparatteilen angeordnet sind. Nun wird das Ventil
in der Leitung 76 geöffnet und der Apparat mit der Ammonialk--#N'asser-Lösung beschickt.
Die Menge dieser eingefüllten Lösung wird vorher in einem Meßgefäß gemessen, bevor
sie durch die Leitung 76 tritt, so daß man stets eine genau bestimmte Menge an Lösung
einfüllt. Nun wird das Ventil in der Leitung 76 geschlossen und dafür das oder die
Ventile in der Leitung 77 geöffnet, so daß nun Wasserstoff eingefüllt wird, und
zwar wird der Wasserstoff eingefüllt bis zu einem Druck, der ein wenig unter (lein
beabsichtigten Enddruck liegt. Soll beispielsweise der Enddruck 15 Atm. sein, so
wird Wasserstoff eingefüllt, bis der Druck etwa auf 14,6 Atin. gestiegen ist. Dann
wird das Nadelventil g i geschlossen, die bewegliche Leitung 78 wird aber noch nicht
abgenommen. Der Druckknopf 53 wird gedrückt und die Welle 4.3 mit dem Apparat durch
Hand in verschiedene Stellungen gedreht, so daß die im Apparat enthaltene Lösung
Gelegenheit hat, sich durch alle Teile des Apparates zu verteilen. Nach etwa einer
Minute ist dann aller Ammoniakdampf wieder in der Lösung gelöst, und der Druck im
Apparat ist dann auf einen annähernd
konstanten Wert gefallen.
Hierauf wird das Nadelventil gi nochmals geöffnet, so daß die Verbindung mit den
Leitungen 78 und 77 wiederhergestellt wird, und nun wird weiter Wasserstoff bis
zu dem beabsichtigten Enddruck eingefüllt. Hierauf wird dann die Stange 88 vorgeschoben
und gedreht, bis der Verschlußpfropfen 86 fest in der Öffnung 8o sitzt. Dieser Pfropfen
hat an seinem Ende Ventilform, die die entsprechend ausgebildete Öffnung 8o fest
abdichtet. Jetzt kann die Stange 88 wieder nach außen gezogen werden, so daß sie
vom Pfropfen 86 freikommt, und der Apparat ist hermetisch geschlossen und kann nach
Lösung des Überwurfs 79 vom Lagerbock abgenommen werden.
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Die Erfindung ist nicht auf das Ausführungsbeispiel des dargestellten
Kälteapparates und des dargestellten Lagerbockes beschränkt, sondern das Füllverfahren
der Erfindung kann in der verschiedensten Weise bei den verschiedenartigsten Kälteapparaten
und mit den verschiedensten Drehvorrichtungen ausgeführt werden.