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Entspannungsvorrichtung Die Betriebssicherheit von Kompressionskältemaschinen
ist im höchsten Maße abhängig von der einwandfreien Regelung des Kreislaufs des
Kältemittels.
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Bei allen bekannten Ausführungen von Kältemaschinen ergeben sich an
der Regelstelle 'für die Flüssigkeit zwischen Kondensator und Verdampfer Schwierigkeiten,
die verschiedene Ursachen haben.
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Die Rückführung der Flüssigkeit aus dem Kondensator von Kältemaschinen
in den Verdampfer erfolgt bei den bekannten Ausführungen durch regelbare Ventile,
Düsen, schwimmergesteuerte Nadelventile oder durch federbelastete, temperaturgesteuerte
Ventile u. dgl. Alle diese Vorrichtungen besitzen Nachteile. Schwimmer besitzen
beispielsweise nur geringe Kräfte, weil sie wegen des zur Verfügung stehenden nur
geringen Raumes auch nur kleine Abmessungen erhalten können. Schwimmergesteuerte
Ventile schließen daher nicht dicht genug und lassen Gas hindurchtreten. Düsen sind
nicht regelbar, verstopfen sich wegen ihrer geringen Durchgangsweite leicht und
lassen, genau wie regelbare Ventile, Gas aus dem Kondensator in den Verdampfer übertreten.
Die Rückführung des Kondensates ist bei den 'bekannten Einrichtungen von dem im
Kondensator herrschenden Druck abhängig.
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Gegenstand der Erfindung ist eine Einrichtung, welche das Kondensat
mechanisch in den Verdampfer zurückbefördert und so beschaffen ist, daß Kältemitteldämpfe
nicht oder nur in ganz geringen Mengen in den Verdampfer übertreten können.
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Eine solche Einrichtung ist erfindungsgemäß eine zwischen Kondensator
und Durchflußventil eingebaute Pumpe, welche das Kondensat aufnimmt und in den Verdampfer
fördert.
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Es ist bereits vorgeschlagen worden, die aus dem Kondensator austretende
Flüssigkeit einer nochmaligen Kompression zu unterwerfen, indem man sie einer Flüssigkeitspumpe
zuleitet und mittels dieser durch einen Nachkühler preßt und dann erst durch ein
Regulierventil zum Verdampfer führt. Diese Flüssigkeitspumpe ist also keine Entspannungsvorrichtung
und steht daher mit der vorliegenden Erfindung in keinerlei Zusammenhang.
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Es sind bei Kältemaschinen auch bereits Vorrichtungen bekanntgeworden
zur Verteilung der Kältemittelflüssigkeit aus einem Behälter in verschiedene Verdampferrohre;
doch handelt es sich hierbei nicht um besondere Fördermittel, sondern lediglich
um Ventile, welche unabhängig von dem .Druck der Flüssigkeit zwangsläufig gesteuert
werden und die Flüssigkeit ohne Druckerhöhung hindurchtreten lassen.
Auf
der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel eine Kolbenpumpe im Längsschnitt dargestellt
und nachstehend beschrieben.
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In dem Pumpenzylinder i ist der Kolben 2 mittels der Pleuelstange
3 verschiebbar. Nach dem unteren Ende zu besitzt der Pumpenzylinder eine Erweiterung
13, die durch einen Deckel q. abgeschlossen ist. Nach oben ist der Raum 13 gegenüber
dem eigentlichen Zylinderraum durch ein unter dem Druck einer Feder 6 stehendes
Rückschlagventil 5, das sich mit Klauen 7 in dem Raum 13 führt, abgesperrt.
Die Spannung der Feder 6 ist bei diesem Beispiel so gewählt, daß das Ventil von
dem Kondensatordruck nicht aufgestoßen werden kann. Befindet sich also der Kolben
2 in seinem oberen Hubende, wie auf der Zeichnung dargestellt, dann hat zwar der
Zylinderraum unterhalb des Kolbens 2 durch das von dem Kondensator kommende Rohr
8 Verbindung mit dem Kondensator, nimmt also den gleichen Druck an wie im Kondensator,
läßt aber weder zulaufende Flüssigkeit noch Gas durch das Ventil 5 austreten. Der
Hub des Kolbens 2 ist im Verhältnis zur Länge des Zylinders gering, es verbleibt
bei Tiefststellung des Kolbens unterhalb desselben ein größerer schädlicher Raum,
der in der Zeichnung mit 12 bezeichnet ist, während ii den Kolbenhub darstellt.
Die bei diesem Beispiel gewollte Vergrößerung des schädlichen Raumes kann auch durch
andere Maßnahmen, wie Erweiterung, Ausbuchtungen o. dgl., erzielt werden. Bei Abwärtsbewegung
des Kolbens wird zunächst die Zuflußöffnung 8 gesperrt. Befinden sich in dem Raum
unterhalb des Kolbens nur Kältemitteldämpfe, dann werden diese von dem niedergehenden
Kolben wohl zusammengedrückt, doch reicht dieser Druck nicht aus, das Ventil 5 aufzustoßen.
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Hat sich in dem Kondensator Kondensat gebildet, dann tritt dieses
durch das Rohr 8 in den Zylinder i ein und sammelt sich in seinem unteren Ende oberhalb
des Ventils 5. Die durch das Kondensat in dem Zylinder i verdrängten Kältemitteldämpfe
können ungehindert durch das Rohr 8, welches eine genügende Weite besitzt, in den
Kondensator aufsteigen, während gleichzeitig weiteres Kondensat an der inneren Rohrwandung
abwärts in den Zylinder rieselt. Befinden sich nur geringe Mengen Flüssigkeit oberhalb
des Ventils 5 in dem Zylinder i, dann reicht der durch den Kolben bei seinem Abwärtsgang
in dem Zylinder erzeugte Kompressionsdruck noch nicht aus, um das Ventil aufzustoßen.
Erst wenn durch :eine gröbere Flüssigkeitsmenge der schädliche Raum in dem Zylinder
bis zu einer gewissen Grenze angefüllt, der von den Dämpfen eingenommene Raum also
stark verkleinert ist, wird der Kompressionsdruck in dem Zylinder durch den niedergehenden
Kolben so stark, daß das Ventil 5 schlagartig aufgerissen wird und so viel Flüssigkeit
durchtreten läßt, bis wieder Druckausgleich zwischen dem federbelasteten Ventil
und dem Kompressionsdruck oberhalb des Ventils eingetreten ist. Dieser Ausgleich
tritt schon ein, wenn sich noch eine gewisse Flüssigkeitsmenge oberhalb des Ventils
befindet. Da die Flüssigkeit also nie restlos aus dem Zylinder austritt und die
in dem Zylinder vorhandenen Kältemitteldämpfe sich immer oberhalb der Flüssigkeit
in dem Zylinder befinden, können Kältemitteldämpfe niemals in den Verdampfer zurückgefördert
werden. Etwa in der Flüssigkeit enthaltene kleine Dampfteilchen werden wohl mit
in den Verdampfer gefördert, doch sind diese kleinen Mengen belanglos. .
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Sobald bei dem Kolbenhochgang die Öffnung 8 wieder freigegeben wird,
findet wieder Druckausgleich zwischen dem Kondensator und dem Zylinderraum statt,
und Flüssigkeit kann, aus dem Kondensator in den Zylinderraum eintreten. Die durch
das Ventil 5 in den Raum 13 gepreßte Flüssigkeit gelangt durch eine seitliche
Öffnung io bzw. eine an diese angeschlossene Rohrleitung in den Verdampfer. Zur
Schmierung des Pumpenkolbens ist noch eine Ölleitung g vorgesehen. Bei unzulässig
hohem Kondensatordruck wirkt das Rückschlagventil 5 als Sicherheitsventil.
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Anstatt der im Beispiel beschriebenen Kolbenpumpe können auch andere
Fördervorrichtungen, wie Wälzpumpen, Zahnradpumpen o. dgl., vorgesehen sein: Diese
Vorrichtungen können auch -auf verschiedene Art gesteuert oder nicht gesteuert sein
und können in ihrer Fördermenge dem Bedarf genauestens angepaßt oder selbst reichlicher
gewählt werden.
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Bei Anordnung der vorbeschriebenen Fördervorrichtungen ist der Vorteil
gegeben, daß der Kondensator immer frei von Flüssigkeit ist und somit seiner eigentlichen
Aufgabe dauernd -gerecht wird.. Es wird hierdurch eine vollkommene und zwangsläufige
Ordnung im Kreislauf des Kältemittels erreicht. .