-
Elektrisch angetriebene Kompressionskälteanlage Die Erfindung betrifft
eine elektrisch angetriebene Kompressionskälteanlage mit Sicherheitsorganen, deren
Einwirkung mechanisch übertragen wird auf den Schalter für den Antrieb des Kältekompressors.
.
-
Bekanntlich setzen die Regelungsprgane in normalen Betriebsfällen
einen Antrieb in und außer . Betrieb, während Sicherheitsorgane vornehmlich zum
Außerbetriebsetzen eines Antriebes bei Störungen dienen. Bekannte Kältemaschinen,
bei welchen die Regelungsorgane, wie Thermästate und Pressostate, und die Sicherheitsorgane
hintereinander an einen Haupt- oder Hilfsstromkreis gelegt sind, der über eine Magnetspule
den Schalter für das In- und Außerbetriebsetzen des Antriebsmotors des Kompressors
in Gang setzt, haben den Nachteil, daß bei einer Störung in diesem Stromkreis nicht
nur die Regelungsorgane, sondern auch die Sicherheitsorgane nicht mehr arbeiten
können, wodurch sich eine geringe Betriebssicherheit ergibt.
-
Bei bekannten Kälteanlagen arbeiten die Sicherheitsorgane in Abhängigkeit
von der Temperatur im Kühlraum bzw. im Kühlwasser, wodurch sich der Nachteil ergibt,
daß eine Störung im Kältemittelumlauf erst längere-Zeit nach deren Eintritt sich
bemerkbar macht, während bei anderen bekannten Anlagen, bei denen die Sicherheitsorgane
in Abhängigkeit vom Wasserdruck und vom Verdichtungsdruck des Kompressors arbeiten,
der Nachteil entsteht, daß eine ganze Reihe von Störungen im Kältemittelkreislauf
auftreten können, ohne daß die in solcher Weise arbeitenden Sicherheitsorgane ansprechen.
Es ist auch bekannt, das Sicherheitsorgan einer Kältemaschine mechanisch auf den
Schalter des Kompressors einwirken zu lassen.
-
Es sind zwar elektrisch angetriebene Kompressionskälteanlagen bekanntgeworden,
bei denen sowohl ein Sicherheitsorgan in Abhängigkeit vom Verdichterdruck wie auch
ein Regelungsorgan in Abhängigkeit vom Saugdruck des Kompressors mechanisch auf
einen Schalter für den Antrieb des Kältekompressors einwirken. Dies hat den Nachteil,
daß das im Betrieb dauernd betätigte, dem Verschleiß unterworfene Regelungsorgan
selbst zu Störungen Anlaß geben kann, so daß dann kein in Abhängigkeit vom Saugdruck
des -Kompressors arbeitendes Organ mehr vorhanden ist, welches den Antrieb des Kältekompressors
abschaltet.
-
Die Erfindung bezweckt, diese Nachteile zu vermeiden. Sie besteht
darin, daß sowohl ein in Abhängigkeit vom Verdichtungsdruck des Kompressors als
auch ein in Abhängigkeit vom Saugdruck des Kompressors arbeitendes Sicherheitsorgan
mechanisch auf den Schalter einwirken, auf den außerdem ein oder mehrere Regelungsorgane
mittels elektrischer übertragung einwirken. Dabei können die Sicherheitsorgane mit
dem Schalter als ein mit dem Kompressor verbundener Steuerkomplex ausgebildet sein.
-
Ein in Abhängigkeit vom Saugdruck des Kompressors arbeitendes Sicherheitsorgan
anzuordnen,
ist deshalb wesentlich, weil damit nicht nur Störungen im Kühlmittelumlauf, sondern
auch solche im Kühlwasserumlauf mit Sicherheit erfaßt werden.
-
Auf der Zeichnung ist ein Ausführunks= beispiel der Erfindung schematisch
dargestellt.
-
Fig. i zeigt einen Schnitt durch einen Kältekompressor mit Steuervorrichtung.
Fig. 2 und 3 zeigen eine Abänderung der Ausführungsform gemäß Fig. i.
-
Der als Vielzellenverdichter ausgebildete Kältekompressor i mit dem
Rotor 2 erhält seinen Antrieb vom Elektromotor 3 über den Treibriemen 4. Der Rotor
2 läuft im Sinne des Pfeiles um, so daß das zu verdichtende Kältemittel aus dem
Saugraum 6 zwischen die Schaufeln 7 tritt und nach der Verdichtung in den Druckraum
8 und von dort durch die Leitung 9 in den nicht gezeichneten Kondensator gelangt.
-
Von dem Saugraum 6 und dem Druckraum 8 gehen Bohrungen io, i i, die
Absperrventile 12, 13 zu den Kammern 14, 15 des Steuerblocks aufweisen. In den Kammern
14, 15 sind Wellrohrmembranen 18, ig angeordnet, die durch Federn 20, 21 gespannt
gehalten werden. Die Federn 2o, 21 halten dem eingestellten Saug- bzw. Verdichtungsdruck
auf die Endfläche der Membranen das Gleichgewicht. Die Spannung der Federn 20, 21
Wird mittels der Muttern 22, 23 geregelt, die gleichzeitig die Skalen 24, 25 verstellen,
an denen der eingestellte Verdichtungs- bzw. Saugdruck unmittelbar abgelesen werden
kann. Am freien Ende der Membranen 18, i9 sind die Stangen 27, 28 befestigt, welche
an den doppelarmigen Hebeln 29, 3o angelenkt sind. Am anderen Arm der Hebel 29,
30 sind die Stoß- bzw. Zugstangen 31, 32 befestigt. Beim Auswechseln
des Steuerblocks oder von inneren Teilen desselben werden die Bohrungen io, ii mittels
der Absperrventile 12, 13 abgesperrt.
-
Auf dem Steuerblock 16 ist die Wippe 34, die sich im Punkt 35 dreht,
angebracht. In der horizontalen Stellung wird sie durch die Sperrklinke 36 gehalten
und liegt auf dem Anschlag 37 auf, der gleichzeitig die Führung für die Druckfeder
38 bildet. Auf der Wippe 34 ist eine zweite Wippe 39, die sich im Punkt 4o dreht
und die drei Quecksilberkontaktröhren 41 trägt, aufgesetzt. Die Betriebsstellung
wird durch den Anschlag 42 bestimmt, indem am rechten Ende der Eisenkern
44 bei stromdurchflossener Spule45 über den Lenker 43 die Wippe 39 entgegen
der Wirkung der Druckfeder 47 gegen den Anschlag 42 preßt. Im Stromkreis der Spule
45 ist ein Schalter 48 und der Thermostat 49 eingeschaltet. An der Wippe 34 ist
ferner ein Kontakt 5o vorgesehen, der den Hilfsstromkreis für das Signal 51, das
anstatt akustisch auch optisch sein kann, schließt. Am linken Ende der Wippe 39
ist der Lenker 53 befestigt, der die Ventilnadel 54 betätigt. Die Ventilnadel 54
steuert das Abschlußorgan 55 in, der Kühlwasserleitung 56 des nicht gezeichneten
Kondensators der Kälteanlage. Wenn die Nadel 54 den Zufluß zum Raum 63 unter dem
Kolben 57 öffnet, so wird dieser und damit das Ventil 58, dessen Durchmesser etwas
kleiner ist als der des Kolbens 57, entgegen der Wirkung der Feder 59 geöffnet.
Beim Schließen der Ventilnadel 54 hört der Druck auf der unteren Seite des Kolbens
57 auf, die Flüssigkeit im Raum 63 entweicht längs des Kolbens 57 oder durch eine
feine Bohrung in ihm, und das Ventil 58 wird durch die Feder 59 geschlossen. Der
Hauptschalter 61 dient zum Zu- und Abschalten der Anlage an das Netz.
-
Die Wirkungsweise ist nun folgende. In der ausgezogenen Stellung der
Doppelwippe 34, 39 befindet sich die Anlage in störungsfreiem Betrieb. Die beiden
Wippen 34, 39 der Doppelwippe haben horizontale Lage, so daß die Ouecksilberkontaktröhren
41 den Stromdurchgang bei kleineren und mittleren Verdichterleistungen zum Motor
bzw. für größere Einheiten, bei denen das direkte Einschalten mittels Kippröhren
nicht mehr zulässig ist, zu Relais einer Schalt- und Anlaßvorrichtung schließen.
Der Motor 3 ist in Betrieb und treibt den Rotor 2 des Verdichters i an. Sobald in
der Kälteanlage die gewünschte Temperatur erreicht ist, unterbricht der Thermostat
49, der als Regelungsorgan dient, den Strom zur Spule 45, wenn sich der Schalter
48 in der gezeichneten Stellung befindet. Die stromlose Spule 45 zieht den Eisenkern
44 nicht mehr an, so daß der Eisenkern 44 unter Einfluß der Druckfeder 47 nach unten
gezogen wird und die Wippe 39 von Anschlag 42 in die strichpunktiert gezeichnete
Schräglage abhebt. Das Ouecksilber in den Kippröhren 41 reicht in der Schräglage
nicht mehr bis zum linken Kontakt, so daß der Stromzufluß zum Motor 3 unterbrochen
ist. Gleichzeitig wird durch das Anheben des linken Endes der Wippe 39 die Ventilnadel
54 angehoben und schließt den Zufluß zum Absperrorgan 55, das den Wasserdurchfluß
durch die Leitung 56 absperrt. .
-
Steigt die Temperatur der Umgebung des Thermostats 49 wiederum über
den eingestellten Wert, so wird der der Spule 45 zugeordnete Stromkreis wieder geschlossen
und durch Anziehen des Kernes 44 die Wippe 39 wiederum unter Einschalten des Stromes
zum Motor 3 und Öffnen des Wasserdurchflusses
zum Kondensator durch
das Absperrorgan 55 in die horizontale Lage zurückgebracht.
-
Die Membranen 18, i9 dienen als Sicherheitsorgane. Wenn der Druck
im Druckraum 8 zu hoch steigt, so nimmt das freie Ende der Membran 18 die strichpunktierte
Lage ein. Dabei wird das untere Ende des Hebels 29 durch die Stange 27 nach links
bewegt, und die Stoßstange 3i drückt die Sperrklinke 36 nach rechts. Infolgedessen
gibt die Nase der Sperrklinke 36 die Wippe 34 frei, die nunmehr unter dem Einfluß
der Feder 38 die Schräglage annimmt und gleichzeitig trotz stromdurchflossener Spule
45 die Wippe 39 in die Schräglage bringt, so daß, wie vorher beschrieben, Strom-
und Wasserdurchfluß unterbrochen werden. Die Sicherheitsorgane arbeiten daher ganz
mechanisch, und das Inbetriebsetzten der Anlage nach dem Ausschalten durch eines
der beiden Sicherheitsorgane im Falle einer Störung erfolgt mit der Hand durch Niederdrücken
des linken Teiles der Wippe 34. In der Schräglage der Wippe 34 schließt der Kontakt
5o den Hilfsstromkreis für das Signal 51, das als akustisches Warnsignal dient.
An den Skalen 24, 25 kann der mittels der Federn 2o, 2I eingestellte Verdichtungs-
bzw. Saugdruck unmittelbar abgelesen werden.
-
Bei Handbetrieb oder falls der Thermostat 49 nicht arbeitet, z. B.
beim Inbetriebsetzen der Anlage nach längerem Stillstand, kann der Stromkreis der
Spule 45 auch mittels des Schalters 48 geschlossen werden, indem der linke Kontakt
mit dem oberen Kontakt verbunden wird. Dadurch zieht die Spule 45 den Eisenkern
44 an, und die obere Wippe 39 wird gegen den Anschlag 42 gepreßt, so daß, wenn auch
die untere -Wippe 34 in der horizontalen Lage ist, die Kontaktröhren 41 das Einschalten
des Motors 3 bewirken.
-
Der Kolbenkompressor 65 in den Fig. 2 und 3 mit dem Kolben 66, dem
Saugventil 67 und dem Druckventil 68 ist mit den als Kolben ausgebildeten Sicherheitsorganen
70, 71 versehen. Die Sicherheitsorgane 70, 71 und der Kompressor 65 weisen ein gemeinsames
Gehäuse auf. Das Saugventil 67 ist an den Saugraum 72 angeschlossen, in den
die nicht dargestellte Saugleitung einmündet. Der Arbeitsraum 73 der auf den Saugdruck
ansprechenden Sicherheitsorgane 70, 71 ist mittels der Bohrung fo an den Raum 72
angeschlossen. Neben dem Saugraum 72 ist der Druckraum 74 an die nicht dargestellte
Druckleitung angeschlossen, der mittels der Bohrung i i mit dem Zylinderraum 75
des auf den Förderdruck des Kompressors ansprechenden Sicherheitsorgans 7o verbunden
ist. Die Bohrungen fo und il können durch die Schrauben 12, 13 abgeschlossen
werden. Die Kolben 70, 71 werden, wie in Fig. i dargestellt, einerseits durch Federn
2o, 2i, andererseits durch den auf ihre Stirnflächen wirkenden Förder- bzw. Saugdruck-
belastet. Die Federn 20, 21 werden mittels der Muttern 22, 23 so eingestellt, daß
sie dem normalen Förder-bzw. Saugdruck das Gleichgewicht halten. Die Stangen 27,
28, die mit den Kolben 70, 7I verbunden sind, betätigen die doppelarmigen Hebel
29, 30, aus deren Stellung an den Skalen 24, 25 unmittelbar der eingestellte
Förder- bzw. der Saugdruck abgelesen werden kann. Übersteigt der Förderdruck im
Raum 74 den eingestellten Betrag, so bewegt sich der Kolben 70 in der Richtung
des Pfeiles nach rechts, so däß das obere Ende des doppelarmigen Hebels 29 die Sperrklinke
36 nach links hinüberdruckt. Die Sperrklinke 36 gibt, wenn sie nach links gedrückt
wird, eine nicht dargestellte Wippe frei, die wie die Doppelwippe 34, 39 in Fig.
i durch die Sperrklinke 36 in der horizontalen Lage festgehalten wird, nach dem
Freigeben aber mittels einer Feder in eine Schrägstellung gebracht wird, so daß
auf dieser Wippe vorhandene Quecksilberkontaktröhren, ähnlich den Röhren 41 in Fig.
i, den Strom zum Antriebsmotor des Kompressors 65 abschalten. Das gleiche geschieht
auch dann, wenn der Saugdruck unter den normalen Betrag sinkt und die Feder 2i den
Kolben 71 nach links verschiebt, so daß das untere Ende des doppelarmigen Hebels
die Sperrklinke 36 ebenfalls nach links hinüberdruckt.
-
Durch die Erfindung ergibt sich der Vorteil eines sicheren Arbeitens
der Sicherheitsorgane, indem alle Nachteile der elektrischen Übertragung des Einflusses
der Sicherheitsorgane auf das Schaltorgan vermieden sind und große Kräfte zum sicheren
Betätigen des Schaltorgans unabhängig von einer fremden Kraftquelle zur Verfügung
stehen. Ferner ergibt sich der Vorteil, daß die Sicherheitsorgane in einem Steuerblock
zusammengefaßt werden können, der gleichzeitig die Schalt- und Absperrorgane umfaßt.
Dieser Steuerblock kann als Ganzes auswechselbar an den Kompressor angebaut werden.
Indem die Sicherheitsorgane und der Kompressor ein gemeinsames Gehäuse aufweisen,
ergibt sich der Vorteil, daß ein besonderer Steuerblock sich erübrigt und bei der
heutigen Bearbeitungstechnik die Herstellungskosten sich verringern. Die Regelungsorgane
in anderer Weise.. als mechanisch auf das Schaltorgan einwirken zu lassen, ergibt
den Vorteil, daß sie beliebig weit vom Kältekompressor entfernt angeordnet werden
können, während eine mechanische Übertragung eine möglichst einfache und gerade
Leitungsführung erfordert. Außerdem wird
durch die nichtmechanische
Übertragung, insbesondere bei Temperaturüberwachungsorganen, dieEmpfindlichkeit
vergrößert, so daß die den Steuerimpuls auslösenden Kräfte sehr klein sein können.
Das Einschalten des Schaltorgans mit der Hand nach Ausschalten durch den Sicherheitsschalter
hat den Vorteil, daß die Bedienung dazu angehalten wird, der Störung nachzugehen.
-
An Stelle einer Doppelwippe 34, 39 kann auch eine Einzelwippe vorgesehen
sein. Diese Bauart kommt insbesondere bei kleineren Kälteanlagen in Frage, bei denen
eine Überwachung der Anlage durch besondere Regelungsorgane nicht vorgesehen ist.
Es würden dann die Wippe 39 und die Spule 45 wegfallen und die Röhren 41 unmittelbar
auf der Wippe 34 zu befestigen sein, mit deren linken Ende auch der Lenker 53 verbunden
sein müßte. Die Schaltröhren 41 würden also lediglich durch die Sicherheitsorgane
im Fall einer Störung betätigt. Sie können aber auch durch den Druckknopf 62 von
Hand jederzeit ein- und ausgeschaltet werden. Die Signalvorrichtung, die die Bedienung
darauf aufmerksam machen soll, daß irgend etwas in der Anlage nicht in Ordnung ist,
kann als akustisches oder auch als optisches Signal ausgebildet sein. An Stelle
einer Vorsteuerung wie die Ventilnadel 54 kann auch das Abschlußventil 58 unmittelbar
von der Wippe aus geöffnet bzw. geschlossen werden.
-
Die unter Druck deformierbaren Körper, die als Sicherheitsorgane dienen,
können als Flachmembranen, Wellrohrmembranen oder Bourdonröhren u. dgl. ausgebildet
sein.