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Kältemaschine Kältemaschinen, die als Kälteflüssigkeit Wasser benutzen,
sind bekannt. Bei diesen Maschinen wird Wasser im Verdampfer bei sehr hohem Unterdruck
und niedriger Temperaturverdampft, wobei es-seiner Umgebung, also in der Hauptsache
der in dem Verdampfer befindlichen Soleflüssigkeit, Wärme entzieht. _ Es sind zwei
Arten von Wasserkältemaschinen bekannt: r. Der tiefe Unterdruck wird durch eine
mittels einer Kraftmaschine angetriebene Pumpe erzeugt, welche den entstehenden
Wasserdampf ansaugt, ihn in einer odermehreren Stufen verdichtet, in einem Kondensator
abkühlt und verflüssigt. Dabei muß der Dampf so hoch verdichtet werden, daß die
entstehende Temperatur wesentlich höher ist als die des im Kondensator zur Verwendung
kommenden Kühlwassers. Ist das nicht der Fall, so ist ein Niederschlagen des Dampfes
unmöglich.
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Die Anordnung hat den Nachteil, daß die Saugpumpe, welche den Dampf
aus dem Verdampfer ansaugt, praktisch unzulässig große Abmessungen erhält, weil
Dampf bei dem notwendigen sehr tiefen Vakuum einen großen spezifischen Rauminhalt
hat.
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z. Um den Nachteil der großen, mechanisch angetriebenen Saugpumpe
zu. vermeiden, hat man mit Erfolg Dampfstrahlpumpen verwendet. Hier strömt der Dampf
(Frisch- oder Abdampf) der Dampfstrahlpumpe zu, erzeugt in dem Solegefäß ein. hohes
Vakuum und reißt den entstehenden Dampf mit in den wassergekühlten Kondensator,.
wo er sofort niedergeschlagen wird und dadurch einen verhältnismäßig tiefen Unterdruck
erzeugt.
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Diese Anordnung hat verschiedene Nachteile. Es ist in den meisten
Fällen ein besonderer Dampfkessel und für das Niederschlagen des Dampfes ein besonders
größer -Kondensator und eine große Kühlwassermenge nötig; denn es muß nicht nur
der aus dem Strahlgebläse ausströmende, .sondern auch der aus der Sole unter Vakuum
erzeugte Dampf niedergeschlagen werden. Darum eignen sich Anordnungen dieser Art
nur für solche Fälle, wo eine Dampfkesselanlage für andere Zwecke schon. vorhanden
oder viel Abdampf und Wasser reichlich und billig zu haben ist, also z. B. für den
Betrieb auf Schiffen.
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Um diese Nachteile zu vermeiden, wird.ein Verfahren vorgeschlagen,
bei dem der Betriebsdampf der Antriebsmaschine der Vakuumpumpe oder des Strahlgebläses
nicht aus einem Dampfkessel oder als Abdampf einer Kraftanlage zugeführt, sondern
bei dem durch Kompression des aus dem Strahlgebläse austretenden Dampfes dessen
Arbeitsvermögen so erhöht wird, daß er in dem Strahlgebläse -wieder die gewünschte
Leistung vollbringt. Dabei wird an Energie gespart, weil der Kompressor nicht Dampf
aus Wasser erzeugt, sondern nur das Arbeitsvermögen von schon vorhandenem Dampf
zu erhöhen, also den der latenten Wärme entsprechenden Teil an
Arbeit
nicht zu leisten -hat. Das Arbeitsvermögen des aus dem Strahlgebläse ausströmenden
Dampfes, wird also. nicht in einem Kondensator vernichtet, sondern weiter für deh>#
Arbeitsprozeß ausgenutzt.
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Dabei wird es durch die innere Arbeit ü:es Dampfes ermöglicht, mit
einem wesentlich-' kleineren Kondensator und einer kleineren Kühlwassermenge auszukommen
oder den Kondensator oder das Kühlwasser* ganz zu sparen. .
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In den beiliegenden schematischen Abb. i und 2 ist die neue Anordnung
beispielsweise dargestellt.
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In Abb. i ist a eine Luftpumpe _ (Sekundärstufe), die in dem Raum
e ein Vakuum erzeugt. Das angesaugte Gemisch von. Luft und Wasserdampf wird durch
eine Luftpumpe a verdichtet und strömt durch das Rohr b der Düse c zu, wo es eine
große Geschwindigkeit erhält, und dann durch den Diffüsor :d . in den Raum e zurück.
Dabei wird in bekannter Weise aus dem Solebehälter k ein Unterdruck erzeugt und
der dabei entstehende Wasserdampf in den Raum e mitgerissen, wo er mit dem umlaufenden
Dampf-Luft-Gemisch -der Luftpumpe a zugeführt wird. Dort wird das -Arbeitsvermägeri
des umlaufenden Gemisches -durch Verdichtung. wieder - erhöht und das -Gemisch befähigt,
in - -der Strshlpumpe e, d
(Primärstufe) wieder Arbeit- zu leisten- und weiteren
Dampf aus dem Solegefäß anzusaugen. Dadurch, daß ein Teil der Solefiüssigkeit verdampft,
wird diese stark .abgekühlt.
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Da ständig neuer Wasserdampf aus dem Solegefäß k angesaugt wird, vermehrt
sich die umlaufende Arbeitsmenge des Dampf-Luft-Gemisches ständig. Dadurch steigt
.der Druck in dem Raum b über den normalen, für den Betrieb - der Strahlluftpumpe
- genügenden Druck. Wird der normale Druck in b überschritten, so öffnet sich das
durch die Feder g belastete Ventil f ; es strömt dann ständig so viel Gemisch ab,
als zur Aufrechterhaltung des normalen Druckes in b .nötig -ist. Der Federdruck
ist durch Drehen des Handrades h einstellbar. Je stärker die Feder angespannt wird,
desto höher wird der Drück im Raum b, desto höher also auch die Kälteleistung der
Maschine. Bei automatischerRegelung kann die Feder gleichzeitig .auch durch einen
Hebel zusammengedrückt werden, der von einem Temperaturregler betätigt werden kann.
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Der .aus dem Ventil f und durch die. Leiteng a' ausströmende Dampf
wird'-ins' Freie abgeführt oder kann für Kraft- -oder für Heiz-und Kochzwecke weiter
ausgenutzt werden.
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Eine andere Ausführungsform ist in Abb. 2 dargestellt. Hier ist 7
die Primärstufe, 4 .die Antriebsmaschine derselben, i die von Hand oder maschinell
angetriebene Sekundärstufe (Wärmepumpe). Die Wärmepumpe i saugt :aus dem Raum 5
Dampf und Luft an und verdichtet dieses Gemisch genügend hoch. ,l@äs verdichtete
Gemisch strömt dann durch die Rohrleitungen 2 und 3 der Antriebsmaschine q. zu und
leistet hier die volle Arbeit der Primärstufe 7. Es tritt dann in die Rohrleitung
5 aus. Gleichzeitig wird durch die Luftpumpe ' 7 (Primärstufe) in dem Solegefäß
9 ein sehr hohes Vakuum erzeugt, der entstandene Wasserdampf durch die Rohrleitung
8 angesaugt, komprimiert und durch das Ausströmrohr 6 ebenfalls in die Rohrleitung
5 gedrückt, von wo das aus q. und 7 ausgeströmte Gemisch von der Pumpe i wieder
angesaugt wird.
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Da sich das umlaufende Gemisch durch Ansaugen immer neuen Wasserdampfes
aus dem Solegefäß 9 ständig vermehrt, so muß auch hier ständig ein Teil des Gemisches
abgeführt werden, was, wie bei der Erläuterung von Abb. i schon ausführlich beschrieben
wurde, durch ein federbelastetes Ventil geschehen kann, dessen Federbelastung durch
das Handrad 12 von Hand oder gleichzeitig durch den Hebel 13, der von -einem Temperaturregler
angetrieben wird, bewirkt werden kann. Der aus der Rohrleitung in austretende Dampf
wird im allgemeinen ins Freie abgeführt, kann aber auch zur Arbeit in Kraftmaschinen
oder für Heiz- und Kochzwecke ausgenutzt werden. _ In dem Raum e (Abb. i) wird nun
fast immer ein Teil des aus dem Strahlgebläse kommenden Dampfes kondensieren. Das
Gewicht des kondensierenden Dampfes darf aber nie das Gewicht des aus dem Solegefäß
angesaugten übersteigen, weil die Wärmepumpe sonst nicht genug Dampf für den Betrieb
des Strahlgebläses fördern würde. Durch besondere Maßnahmen, -z. B. durch Isolation,
muß verhütet werden, daß im Raum e mehr Dampf kondensiert, als aus dem Solegefäß
kommt. Der Sicherheit halber wird die Wärmepumpe immer etwas mehr Dampf ansaugen
undkomprimieren, als zum Betriebe des Strahlgebläses nötig ist. Der nicht zum Betriebe
desselben nötige Dampf wird durch das Ventil f abgeführt. Der im Raum e kondensierte
Dampf kann durch eine kleine Pumpe abgesaugt und in das Solegefäß zurückgedrückt
werden.
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Während. der ersten Zeit des Laufens der Maschine wird -.das umlaufende
Gemisch in der Hauptsache -aus Luft bestehen. Mit der Zeit aber wird die Luft mehr
und mehr durch das Ventil/ (Abb. i) hinausgedrängt, und da aus dem Solegefäß in
der Hauptsache nur Wasser angesaugt wird, so wird das umlaufende Gemisch bei längerem
Laufen der Maschine
fast nur noch aus Dampf bestehen. Es muß aber
vermieden werden, des Siedeverzugs wegen alle Luft aus der Soleflüssigkeit abzusaugen.
Darum wird in bekannter Weise der Soleflüssigkeit ständig etwas Luft zugeführt.
Bei Mischung des Dampfes mit mehr oder weniger Luft kann auch der Feuchtigkeitsgehalt
des umlaufenden Gemisches geändert werden, was für die Arbeitsleistung, d. h. für
die Antriebsleistung der Wärmepumpe a und die Kälteleistung, von Bedeutung ist.
Will man beim Angehen der Maschine den Dampfanteil des umlaufenden Gemisches schnell
steigern, so braucht man nur in den Raume etwas kochendes Wasser einzuspritzen,
das bei dem hier vorhandenen Unterdruck sofort verdampft. Das im Solegefäß verdampfte
und fortgeführte Wasser kann durch Nachfüllen von Hand oder selbsttätig durch ein
Schwimmerventil ersetzt werden.