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Kältemaschine Es ist bei Kältemaschinen, in denen die Kälte durch
Verdampfung einer Flüssigkeit erzeugt wird, bekannt, in den Verdampfungsraum eine
gewisse Menge von Gas, z. B. Luft, einzuführen, um in diesem Raum den Druck zu steigern.
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Dieses eingeführte Gas mischt sich mit den Dämpfen und wird mit diesen
abgesaugt. Infolgedessen geschieht das Absaugen des gebildeten Dampfes bei einem
höheren Druck. Die daraus sich ergebende Erhöhung der Wirtschaftlichkeit gleicht
in vielen Fällen die Mehrarbeit aus, die für das Absaugen des eingeführten Gases
aufgewendet werden muß: Diese Vorrichtung zum Einführen des Gases in den Verdampfer
wird besonders bei den Wasserdampfkältemaschinen angewendet im Hinblick auf den
sehr niedrigen Wert des Wasserdampfdruckes in der Nähe von o' 4,6 mm Ouecksilbersäule).
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Andererseits ist bekannt, daß es bei den Maschinen dieser Art mit
Rücksicht auf das sehr hohe spezifische Volumen des Dampfes wichtig ist, die Verdampfungsoberfläche
in einem Höchstmaße zu erneuern. Überdies muß schließlich die Flüssigkeit in. den
Kühlkörpern umlaufen.
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Diese verschiedenen Ergebnisse werden zur Zeit mit Hilfe einer oder
mehrerer Pumpen erreicht, die die Flüssigkeit in einer Reihe von Apparaten in Umlauf
setzen, die so angeordnet sind, daß den verschiedenen erwähnten Notwendigkeiten
entsprochen wird. Es folgt daraus ein nennenswerter Energieverbrauch, die Anwendung
mechanischer Organe, die auf seiten der Benutzer von Kälteanlagen einen stets kostspieligen
und oft schwierigen Unterhalt bedingen, und endlich die Vergrößerung der Anzahl
Organe der Maschine, die zu bedeutenden Strahlungsverlusten führt.
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Gegenstand der Erfindung ist eine Kältemaschine, die mit Flüssigkeitsverdampfung
und mit Einführung von Gas in den Verdampfer zwecks Steigerung der Spannung im Verdampfungsraum
arbeitet, aber die verschiedenen erwähnten Mängel nicht aufweist. Die neue Maschine
kennzeichnet sich dadurch, daß die Entspannungsenergie des eingeführten Gases ausgenutzt
wird, um das Umrühren der Flüssigkeit im Verdampfer und ihren Umlauf in Berührung
mit den Kühlkörpern zu sichern. Die in dieser Weise ausgeführte Maschine besitzt
keine Pumpe, erfordert also keinen zusätzlichen Energieverbrauch für das Umrühren
und Umwälzen der Flüssigkeit, und endlich sind alle der Erzeugung und Abgabe der
Kälte dienenden Teile in einem Raume vereinigt.
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Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind auf der Zeichnung dargestellt.
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Fig. i ist ein senkrechter Schnitt durch die eine Ausführungsform.
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Fig. 2 ist eine ähnliche Darstellung einer abweichenden Ausführungsform.
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Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. i ist mit i das Verdampfungsgefäß
bezeichnet, das bis zum Spiegel 2 mit Flüssigkeit gefüllt ist. Oben trägt dieses
Gefäß einen Stutzen 3,
durch den der entwickelte Dampf mittels eines.
nicht dargestellten Ejektors abgesaugt wird. Nach unten setzt sich der Verdampfer
in einem senkrechten Rohr 4 fort, an dessen unterem Ende eine Lufteintrittsdüse
5 von sehr geringem und genau bemessenem Durchmesser angeordnet ist. Das Rohr 4
kann außen mit Rippen 6 versehen sein.
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Schließlich taucht in das Rohr 4 ein gleichachsiges Rohr 7 ein, das
oben oberhalb des Flüssigkeitsspiegels 2 im Behälter in einen Krümmer 8 ausläuft.
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Die Wirkungsweise ist die folgende. Unter dem Einfluß des in dem Verdampfer
i herrschenden Unterdruckes dringt Luft durch die Düse 5 ein und steigt in Form
von Blasen in dem axialen Rohr 7 auf. Infolge des Unterdruckes vergrößert sich das
Volumen der Luft in sehr starkem Maße (auf das ioo-bis aoofache ursprüngliche Volumen).
Infolgedessen genügt eine sehr geringe eintretende Luftmenge, um Blasen zu erzeugen,
die durch ihr Volumen fast vollständig das Rohr 7 anfüllen können und somit eine
energische mitreißende Wirkung auf das im Rohr enthaltene Wasser ausüben.
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Das auf diese Weise gehobene Wasser fällt durch den Krümmer 8 zurück,
während die frei werdende Luft sich im oberen Teil des Gefäßes ansammelt und durch
den Stutzen 3 zugleich mit dem sich entwickelnden Dampf abgeführt wird. Das zurückfallende
Wasser kehrt in den unteren Teil des Gefäßes durch den Ringraum zwischen den beiden
Rohren 4 und 7 zurück, um dann wieder durch das Rohr 8 mitgerissen zu werden. Es
entsteht somit ein stetiger Umlauf der Flüssigkeit mit dem Ergebnis, daß die Verdampfungsflächen
in gewünschter Weise erneuert werden.
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Andererseits ist das den Ringraum zwischen den Rohren 4 und 7 durchlaufende
Wasser durch seine Verdampfung im oberen Teil des Gefäßes i abgekühlt worden, und
seine Umlaufgeschwindigkeit bei Berührung mit dem äußeren Rohr 6 begünstigt die
Kälteübertragung auf die Wand dieses Rohres, die, wie bereits bemerkt, außen, mit
die Ausstrahlung der Kälte in die diese verwertenden Räume erleichternden Rippen
versehen sein kann.
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Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. a ragt der untere Teil des
Rohres 7 in einen Behälter 9, in welchem eine Reihe von Rohren 4 mit Rippen 6 parallel
zueinander angeordnet und oben durch einen Sammler io, der mit dem Innern des Verdampfers
i in Verbindung steht, und unten. durch einen Sammler ii, dessen Boden gegenüber
dem Röhr 7 die Lufteintrittsdüse 5 aufweist, untereinander verbunden sind.
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Die in, den Behälter 9 durch den Stutzen i2 gelangende Luft wird wie
bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. i am unteren Ende des Rohres 7 eingeführt,
während der Rücklauf der abgekühlten Flüssigkeit durch die verschiedenen Rippenrohre
4 stattfindet. Man kann also in jedem gewünschten Maße die Kältestrahlungsfläche
vergrößern.
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Soll die Maschine dazu dienen, Luft zu kühlen, die in Räume geblasen
werden soll, so wird diese Luft durch ein Gebläse 13 gefördert, das vorzugsweise
gegenüber dem Stutzen 1z angebracht wird, so daß es die Luft durch die Rohrgruppe
4 hindurchsaugt. Die Luft wird also beim Bestreichen der Rippenrohre gekühlt und
gibt infolgedessen einen Teil der etwa in ihr enthaltenen Feuchtigkeit ab. Durch
die Kompression wird hierauf ihre Temperatur etwas gehoben, wodurch ihr Feuchtigkeitsgrad
gesenkt wird, wie es bei vielen Anwendungen erwünscht ist.
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Natürlich sind die beschriebenen und dargestellten baulichen Einzelheiten
nur als Beispiele gedacht. Es könnten zahlreiche Änderungen vorgenommen werden,
ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. So kommen insbesondere folgende Änderungen
in Betracht.
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i. Der Krümmer 8 gemäß Fig. i kann eine beliebige Form erhalten, durch
die die Abgabe der Flüssigkeit und ihre Verteilung erreicht wird; beispielsweise
könnte er ersetzt werden durch eine Reihe von Düsen, die fächerförmig um das Rohr
7 herum angeordnet sind.
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a. Die Flüssigkeit, durch deren Verdampfung die Kälte erzeugt wird,
kann eine andere sein. als Wasser.
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3. Das den Umlauf der Flüssigkeit erzeugende Gas kann ein anderes
sein als Luft. Jedoch muß sein Druck auf jeden Fall höher als der im Verdampfer
herrschende Druck sein.
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4. Die von der Flüssigkeit durchlaufenden Rohre können gegen die Senkrechte
geneigt sein.
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5. Die Rohre sowohl für den aufsteigenden als für den absteigenden
Strom können in beliebiger Zahl vorgesehen sein.