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Regelorgan für den Kältemittelumlauf Es besteht eine Reihe Möglichkeiten,
die Arbeitsweise einer Kältemaschine zu regeln, je nach den Anforderungen, die man
an die Regelung stellt und je nach der Größe der Maschine. Will man die Temperatur
der Verdampferseite möglichst konstant halten, so wird man das Regulierventil vom
Verdampferdruck abhängig steuern. Weiter ist bekannt, neben der Steuerung des Kältemitteleintritts
durch den Druck im Verdampfer am Austritt desselben ein weiteres Regelorgan vorzusehen,
welches von der Temperatur der ausströmenden Dämpfe beeinflußt wird.
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Auch wurden Regelvorrichtungen vorgeschlagen, die den Eintritt des
Kältemittels in den Verdampfer abhängig machen vom Druck in demselben sowie gleichzeitig
von der Temperatur beim Ein- und Austritt des Verdampfers und jener des zu kühlenden
Mittels. Es ist auch möglich und oft ausgeführt, das Regulierventil vom Verflüssiger
aus zu steuern, indem durch den Druck im Verflüssiger oder auch durch den Flüssigkeitsstand
in demselben der Zufluß nach dem Verdampfer geregelt wird. Voraussetzung für die
Wirksamkeit dieser Regelung ist eine in verhältnismäßig engen Grenzen zu haltende
richtige Füllung der Anlage mit dem Kältemittel. Ist die Füllung in den erforderlichen
Grenzen eingehalten, so wird bei steigendem Flüssigkeitsstand das Regulierventil
geöffnet, aber nur so viel Kältemittel nach dem Verdampfer übertreten lassen, daß
dort im Beharrungszustand des Kältebedarfs die übertretende Flüssigkeitsmenge so
vollkommen verdampft, daß der Verdichter möglichst trockener aber nicht überhitzte
Gase ansaugt. Iri diesem Fall ist bekanntlich die Kälteleistung je m3 angesaugtes
Kältemedium die bei. gegebenen Verhältnissen größtmögliche bei geringstem spez.
Kraftbedarf: Kontrollieren läßt sich dieser gewünschte Zustand an Hand der Verdichtungsendtemperatur
am Druckrohr.
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Es ist daher auch schon bekanntgeworden, den Kältemittelzufluß nach
dem Verdampfer durch dieVerdichtungsendtemperaturzu steuern. Wird der Verdichter
angelassen, so bedarf es einer geraumen Zeit, bis die Verdichtungsendtemperatur
im Druckrohr erkennbar wird, weil die entstehende Wärme zunächst den Verdichter
auf die Betriebstemperatur erwärmt. Ein von der Verdichtungsendtemperatur allein
gesteuertes Regelorgan kann während dieses Vorganges noch nicht ansprechen, weil
die Endtemperatur des normalen Betriebszustandes noch nicht vorhanden ist.
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Alle die bekanntgewordenen Regelvorrichtungen haben den Nachteil,
daß sie nur für einen bestimmten Betriebszustand zuverlässig arbeiten und sich nicht
rasch genug veränderten Verhältnissen anpassen können.
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Ein neues Regulierventil, das diesen Erfordernissen entspricht, ist
in nachstehendem beschrieben. Es ist so durchgebildet, daß die Steuerung des Kältemitteldurchganges
nachdem Verdampfer während des normalen Betriebszustandes von der Druckrohrtemperatur,
d. h. der Kompressionsendtemperatur, bewirkt wird, während für die Anlaufzeit der
Durch-.
fluß des Kältemittels in Abhängigkeit vom Verflüssigerdruck
erfolgt. Zu diesem Zweck wird beispielsweise nach Fig. i und 2 in das Druckrohr
x ein temperaturempfindlicher Körper eingebaut, z. B. ein Federungskörper 2, der
mit Flüssigkeit gefüllt ist, sich bei Erwärmung ausdehnt und dabei eine beträchtliche
Kraft entwickeln kann. Der Dehnungsweg wird auf ein Regulierorgan 3 übertragen,
derart, daß mit zunehmender Erwärmung des Druckrohres und damit des temperaturempfindlichen
Körpers 2 das Regulierorgan 3 weiter geöffnet wird und damit mehr Kältemittel nach
dem Verdampfer überströmen läßt. Die Folge ist eine unvollkommene Verdampfung, der
Kompressor saugt nassere Dämpfe an, die Kompressionsendtemperatur fällt. Mit abnehmender
Temperatur wird aber der Federungskörper 2 kürzer, und die rückführende Feder 4
drosselt den Durchfluß durch das Regelorgan 3. Damit tritt weniger Kältemittel nach
dem Verdampfer; die Folge davon sind trockenere Dämpfe und höhere Verdichtungsendtemperatur.
Versuche, die sich über die Dauer eines Jahres erstreckten, haben ergeben, daß sich
bei gleichen Betriebsbedingungen eine einmal eingestellte Endtemperatur nach jeder
neuen Inbetriebnahme wieder genau und selbsttätig einstellte.
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Beim Anlassen der Maschine ist diese zunächst kalt, der temperaturempfindliche
Körper 2 ebenfalls; er hat demnach das Regelventil auf kleinsten oder gar Nulldurchgang
eingestellt. Ein Einspritzen von Flüssigkeit in den Verdampfer ist zunächst unter
Umständen auch nicht erforderlich"da aus der vorhergehenden Betriebszeit sich noch
Kältemittel im Verdampfer befindet, eine Menge, die sich infolge Druckausgleichs
zwischen Verflüssiger und Verdampfer während eines vorhergehenden längeren Stillstandes
noch vergrößert haben kann. Es ist nun möglich, die Versuche haben das auch bestätigt,
daß bei dem fast oder ganz geschlossenen Regelventil erst die ganze Füllung aus
dem Verdampfer abgesaugt wird und in den Verflüssiger gedrückt werden muß, bis der
vorbeschriebene Regelvorgang eintritt. In dieser Anlaufzeit kann nun eine unerwünscht
hohe Drucksteigerung im Verflüssiger eintreten. Um dies unter allen Umständen zu
verhindern, kann ein besonderes Sicherheitsventil eingebaut werden, oder das Regelventil
ist zweckmäßig so durchgebildet, daß es auch auf den Druck des Verflüssigers anspricht
und so lange unter Druckeinfluß einspritzt, bis die Temperaturregelung einsetzt.
Der den Beginn der Einspritzung steuernde Druck ist zweckmäßig höher als der normale
Betriebsdruck, damit bei normaler Regelung durch die Temperatur die Druckregelung
ausgeschlossen ist.
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Fig.3 zeigt einen Längsschnitt einer Ausführungsform des Ventils.
An dem Gehäuse 5 ist ein Leitungsanschluß 6 für den Zufluß vom Verflüssiger und
ein solcher, 7, für den Abfluß zum Verdampfer vorgesehen. Die Buchse 8 ist fest
im Gehäuse 5 eingebaut. Darin ist Kolben 9 eingeschliffen. Eine Feder io drückt
den. Kolben 9 mit seinem Bund auf Buchse B. Von außen kann der Kolben 9 durch eine
Spindel ii verdreht werden. Die Spindel ii und Kolben 9 sind so ausgebildet, daß
sich der Kolben 9 gegen die Kraft der Feder io ungehindert anheben kann. Am äußeren
Ende der Spindel io ist ein Hebel 12 angeordnet, der von dem temperaturempfindlichen
Körper 2 verstellt und dadurch die Spindel ii verdreht wird.
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Der Kolben 9 hat einen Kanal 13, in welchen die radialen Kanäle 14
und 15 münden. In. der Buchse 8 sind entsprechende Kanäle 16 und 17 vorgesehen.
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Die Kanäle 15 und 16 sind so angeordnet, daß sie bei kaltem Temperaturkörper
2 übereinanderliegen.
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Aus Fig. 4, welche Buchse 8 und Kolben 9 im Grundriß zeigt, ist ersichtlich,
daß in dieser Stellung die Kanäle 14 und 17 nebeneinander angeordnet sind.
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Fängt der Kompressor an zu arbeiten, entsteht im Verflüssiger ein
gewisser Druck, der sich auf den Kolben 9 fortpflanzt. Dieser Druck sucht den Kolben
gegen die Kraft der Feder anzuheben, bis eine Durchflußöffnung durch die Kanäle
15 und 16 entsteht.
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. Mit zunehmender Temperatur im Druckrohr i wird der Kolben 9 aber
auch durch den Temperaturkörper 2, Hebel 12 und Spindel ii verdreht, bis Kanal 14
einen Durchfluß nach Kanal 17 freigibt. Dadurch entsteht eine sich allmählich vergrößernde
Durchflußöffnung durch die Kanäle 14 und 17.
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Durch das aber unter allen Umständen mögliche Überströmen des Kältemittels
geht die etwa vorhandene übernormale Drucksteigerung im Verflüssiger zurück. Der
Kolben 9 wird wieder seinen Sitz auf der Buchse 8 einnehmen, die Kanäle 15 und 16
werden geschlossen, während nun die Kanäle 14 und 17 unter dem Einfluß des Temperaturkörpers
2 den Durchfluß des Kältemittels regeln.
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Die Kanäle 14 und i5 sind am äußeren Mantel des Kolbens g , so erweitert,
daß bei voller Temperaturregelung und einer aus anderen Gründen eintretenden unzulässigen
Drucksteigerung der Kolben 9 angehoben und eine zusätzliche Durchflußöffnung durch
die Kanäle 15 und 16 freigegeben wird.
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Damit wird mit den gleichen Regelorganen die Steuerung des Kältemittelzuflusses
nach dem Verdampfer in der Anlaufzeit vom Verflüssigerdruck bewirkt, während des
normalen Betriebszustandes aber von der Verdichtungsendtemperatur beeinflußt. Außerdem
wird
jederzeit bei übernormalem Druck im Verflüssiger eine Durchflußöffnung
freigegeben, so daß die Regelorgane auch als Sicherheitsventil wirken.