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Kühlschrank mit durchWasserkraft angetriebenem Kältemittelkompressor
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kühlschrank mit durch Wasserkraft angetriebenem
Kältemittelkompressor.
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Es ist bereits vorgeschlagen worden, statt des bisher für den Antrieb
des .Kältemittelkompressors gewöhnlich verwendeten Elektromotors eine Wasserturbine
zu verwenden. Eine solche Turbine wird mit im wesentlichen konstanter Tourenzahl
angetrieben. Da sich die an den Kühlschrank abzugebende Leistung ändert, ist die
Turbine zeitweise ungünstig belastet, was einen schlechten Wirkungsgrad und einen
entsprechend großen Wasserverbrauch zur Folge hat. Wird durch die Turbine ein Kolbenkompressor
angetrieben, so wird außerdem für den Rückhub des Kolbens .ebensoviel Wasser verbraucht
wie für den Druckhub.
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Es sind auch schon Membrankompressoren bekannt, bei welchen die Membran
durch eine Druckflüssigkeit bewegt wird. Weil bei solchen Kompressoren die Fläche
auf beiden Seiten der Membran gleich groß ist, muß der Flüssigkeitsdruck gleich
groß sein wie der zur Kompression des Kältemittels benötigte Druck, der z.B. für
Ammoniak 7 Atmosphären beträgt. Bei kleinerem Flüssigkeitsdruck in der Wasserleitung
ist es daher notwendig, entweder ein anderes Kältemittel zu verwenden oder dann
den Flüssigkeitsdruck durch Anwendung eines besonderen Differentialkolbens zu erhöhen.
Die Zu- und Ableitung der Arbeitsflüssigkeit .erfolgt über ein Steuerorgan, das
durch ;eine von der Flüssigkeit bewegte Vorrichtung gesteuert wird, die nicht in
mechanischer Verbindung mit der Membran "steht. Die Wirkungsweise dieser Steuervorrichtung
müß durch eine weitere Vorrichtung entsprechend der gewünschten Temperatur und dem
Druck des Kältemittelerzeugers geregelt werden. Abgesehen davon, daß diese beiden
Vorrichtungen sehr kompliziert sind, erscheint deren richtiges Zusammenwirken erschwert.
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Von diesen bekannten Kühlschränken unterscheidet sich der Erfindungsgegenstand
dadurch, daß der Kolben eines Kolbenwassermotors in bekannter Weise mit dem Kompressorkolben
mechanisch verbunden ist und daß die Wasserleitung zum Kolbenwassermotor derart
durch seinen Kolben gesteuert wird, daß der Druckhub durch die Wasserkraft und der
Rückhub durch den Druck des in den Kompressorzylinder einströmenden Kältemitteldampfes
erfolgt. Der Rückhub des Wassermotorkolbens und des Kompressorkolbens ist hier somit
nur vom Druck des Kältemitteldampfes abhängig und daher bei geringer Dampfentwicklung
entsprechend langsam, wodurch die Leistung des Kompressors sich dem Kältebedarf
des Kühlschrankes selbsttätig anpaßt, indem bei geriagem
Leistungsbedarf
der Kompressorkolben nur -selten -einen Hub ausführt, während bei größerem Kältebedarf
der. Kor.@@ pressorkolben- sich- öfter bewegen wird.
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ferner durch den Druck des Kältemit>@: dampfes eine selbsttätige Regulierung
ofllf ' besondere Einrichtungen erfolgt, ist der er=' findungsgemäße Kühlschrank
von sehr einfacher Bauart und hat keine komplizierten Teile, die Anlaß zu Störungen
geben könnten. Während des Rückhubes ist ferner die Wasserzuleitung geschlossen,
so daß nur beim Druckhub der Leitung Wasser entnommen wird. Der Wasserverbrauch
kann auf diese Weise gegenüber periodisch arbeitenden Umsteuerungsvorrichtungen
erheblich verringert werden, so daß der Unterhalt des Kühlschrankes billiger ist.
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Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
dargestellt.
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Fig. i zeigt Eine schematische Darstellung eines Kühlschrankes, Fig.2
eine Ansicht des Kompressors mit Wassermotor und dessen Steuerung, Fig. 3 eine Teilansicht
zu Fig. 2 in .größerem Maßstab, Fig. 4 einen Grundriß zu Fig. 3, Fig. 5 einen Schnitt
nach Linie V-V der Fig.3 und Fig.6 einen Schnitt durch den Dreiweghahn.
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Auf der Zeichnung bezeichnet 1 den Zylinder des Kältemittelkompressors,
in welchem der Kolben 2 verschiebbar ist und an welchem ein Einlaßventil3 und ein
Ausla.ßventil4 vorgesehen ist. Das Ventil 4 ist über eine Leitung 5 mit einer im
Verflüssiger 6 vorhandenen Rohrschlange 7 verbunden, die andernends über eine Leitung
8, in die ein Druckreduzierventil9 eingebaut ist, mit einer in dem Verdampfer io
angeordneten Rohrschlange i i in Verbindung steht, von welcher eine Leitung 12 zu
dem Ventil 3 des Kompressors i zurückführt. Der Kolben 2 des Kompressors i ist durch
eine Kolbenstange 13 mit dem Kolben 14 des zu seinem Antrieb vorgesehenen Wassermotors
zwangsläufig verbunden. In den Zylinder 15 des Motors mündet eine Wasserzuführungsleitung
16, die an einem Dreiweghahn 17 angeschlossen ist, an welchen ferner eine Verbindungsleitung
18 zu dem Verflüssiger 6 und eine Ableitung 19 angeschlossen sind. Der Reiber 2o
des Hahnes 17 ist so ausgebildet, daß je nach seiner Stellung die Leitung 16 entweder
mit der Leitung 18 oder der Ableitung 19 in Verbindung steht. In der in Fig.6 dargestellten
Lage steht die Leitung 16 mit der -Leitung 18 in Verbindung, während in der Läge
nach Fig. i die Leitung 1.6 mit der Ableitung 19 in Verbindung steht. Durch Drehen
des Reibers 2o in der in Fig. 6 mit einem Pfeil angedeuteten Richtung und um den
durch zwei "a#4@chpunktierte Strahlen angedeuteten Bekann er aus der Lage nach Fig.6
in s@l9'Lage nach Fig. i verstellt werden.
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Auf dem Reiber 2o ist mittels einer Schraube 22 ein Hebelarm 2 i befestigt,
der an seinem freien Ende einen Schlitz 23 aufweist, in den ein Zapfen 24 eines
Führungsstückes 25 eingreift. Dieses Führungsstück 25 ist auf einer mit dem Kolben
14 festen Stange 26 gleitend angeordnet, auf welcher ferner eine einerends gegen
den Kolben 14 anliegende Schraubenfeder 27 und eine zweite Schraubenfeder 28 angeordnet
ist, deren äußeres Ende gegen einen auf der Stange 26 sitzenden Anschlagkörper 29
anliegt. Der Hebelarm 21 wirkt ferner mit zwei an doppelarmigen Hebeln 30, 31 gebildeten
Klinken 30',31' zusammen. Am Hebe13o ist eine schräge Anschlagfläche 3o" vorhanden,
die mit dem Kopf einer in den Kolben 14 eingeschraubten Schraube 32 zusammenwirkt.
Außerdem ist am Hebel 31 eine mit dem Kopf einer am Anschlagkörper 29 befestigten
Schraube 33 zusammenwirkender Anschlag 31" gebildet.
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Die Wirkungsweise des beschriebenen Kühlschrankes ist folgende: Das
in der Rohrschlange 7 des Verflüssigers 6 verflüssigte Kältemittel, z. B. Ammoniak,
wird durch die Leitung 8 und das Druckreduzierventil 9 in die Rohrschlange i i des
Verdampfers i o geleitet, in welcher es verdampft und hierbei den für die Kühlung
notwendigen Wärmeentzug verursacht. Der verdampfte Ammoniak gelangt durch die Leitung
12 und das Ventil 3 in den Kompressor, wobei es den Kompressorkolben 2 und den mit
ihm verbundenen Kolben 14 in die in Fig. i dargestellte Endlage bewegt. Während
dieser Bewegung der Kolben 2, 14 von rechts nach links befindet sich der Reiber
2o des Dreiweghahnes 17 in der in Fig. i dargestellten Lage, so daß das im Zylinder
15 befindliche Wasser durch die Leitung 16 und die Ableitung i9 austreten -kann.
Der Dreiweghahn 17 ist hierbei in seiner Lage dadurch festgehalten, daß die Klinke
31' des Hebels 31 den Hebelarm 21 hintergreift. Ferner wird in der Nähe der Endlage
des Kolbens 14 die Feder 28 gespannt, so daß sie bei Erreichung der Endlage nach
Einwirkung der Schraube 33 auf die Fläche 31" des Hebels 31 und dadurch erfolgter
Auslösung der Klinke 31' das Schiebestück 25 und mit demselben den Hebelarm 21 in
die in den Fig.2 bis q. eingezeichnete Lage bewegt, in welcher der Reiber 2o die
in Fig. 6 gezeigte Lage einnimmt. In dieser Lage ist
die Leitung
16 mit der Leitung 18 verbunden. Durch das nun aus dem Verflüssiger 6 durch die
Leitungen 18 und 16 in den Zy-
linder 15 des Wassermotors einströmende
Druckwasser, das im Verflüssiger 6 zur Küh: lung gedient hat, wird der Kolben 1q.
und mit` ihm der Kompressorkolben 2 von links nach rechts bewegt. Der im Kompressorzylinder
i befindliche Ammoniakdampf wird, da durch den Druck im Zylinder das Venti13 geschlossen
und das Ventil q. geöffnet wird, durch die Leitung 5 in die Rohrschlange 7 des Verflüssigers
6 gepreßt und hier verflüssigt, wobei die entstehende Wärme an das Kühlwasser abgegeben
wird. In der Nähe der rechten Endlage ist die Feder 27 gespannt und bei Einreichung
der Endlage wirkt die Schraube 32 auf die Schrägfläche 3o" des Hebels 3o ein (in
Fig. 3 strichpunktiert angedeutet). Der Hebel3o wird dadurch so verschwenkt, daß
die Klinke 3o' ausgelöst wird, worauf durch die Feder 27 der Hebelarm 2 i in der
in Fig. q. angedeuteten Pfeilrichtung verschwenkt und dadurch der Reiber 2o des
Dreiweghahnes 17 aus der Lage nach Fig. 6 in die Lage nach Fig. i zurückgedreht
wird. Die Zufuhr von Druckwasser ist nun unterbrochen, und das im Zylinder 15 befindliche
Wasser kann durch die Leitungen 16 und i9 abfließen. Durch den nun wieder durch
das Ventil 3 in den Kompressorzylinder i einströmenden Ammoniakdampf wird der Kompressorkolben
wieder von rechts nach links bewegt, worauf sich der beschriebene Vorgang wiederholt.