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Luftkältemaschine Das bisher im allgemeinen angewandte Arbeitsverfahren
zur Kälteerzeugung mittels Luft besteht bekanntlich darin, in einem Kompressor Luft
zu verdichten und in einen Kühler auszuschieben, sodann die gekühlte, verdichtete
Luft einem meist mit dein Kompressor gekuppelten Druckluftmotor zuzuführen, so daß
durch Expandieren der Luft die Abkühlung erfolgt. Dieses Verfahren setzt die Anwendung
zweier Maschinen, nämlich eines Verdichters und eines Entspanners voraus. Dadurch
ist nicht nur ein großer baulicher Aufwand für die Anlage erforderlich, sondern
es wird auch der Wirkungsrad der Kälteerzeugung schlecht.
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Um diese Mängel zu: beheben, wurde vorgeschlagen, den Arbeitsprozeß
zur Kälteerzeugung lediglich in einer einzigen Maschine durchzuführen. Bei einer
solchen Einrichtung wird Luft in einem umlaufenden Lehälter durch infolge der Fliehkraft
nach außen geschleudertes Quecksilber angesaugt und verdichtet. Nach Abkühlung der
Druckluft in einem rotierenden Kühler wird sie in einem anderen Teil des als Hohlkörper
ausgebildeten Behälters durch Verschieben des Quecksilbers gegen die Fliehkraft
zur weiteren Abkühlung arbeitsleistend entspannt. Diese Einrichtung hat den Nachteil,
daß bei der Verdichtung und Expansion, bei der die Luft in Form kleiner Bläschen
innerhalb des (Quecksilbers verteilt ist, ein intensiver Wärmeaustausch zwischen
Luft und dem Quecksilber stattfindet. Aus diesem Grunde ist die Kälteleistung dieser
Einrichtung außerordentlich gering.
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Die Kälteerzeugung gemäß der Erfindung erfolgt in einer Maschine mit
zweckentsprechenden und bewährten Maschinenelementen und vermeidet dadurch die aus
der Anwendung hydraulischer Mittel sich ergebenden Nachteile, so daß eine einfache
Einrichtung geschaffen wird, die eine große Kälteleistung ergibt.
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Die Luftkältemaschine gemäß der Erfindung weist also nur eine einzige
rotierende Maschine für die Verdichtung und Entspannung der Luft auf und ist dadurch
gekennzeichnet, daß die Luft in den sich verkleinernden rotierenden Arbeitsräumen
der Maschine verdichtet und die in einem feststehenden Kühler abgekühlte Luft in
den, gleichen sich jetzt vergrößernden Arbeitsräumen der gleichen Maschine arbeitsleistend
entspannt wird.
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Die Abb. i und z zeigen zwei Ausführungsformen der Kältemaschine gemäß
der Erfindung im Querschnitt, Abb.3 eine weitere Ausbildungsforen im Längsschnitt.
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In den sich verkleinernden rotierenden Arbeitsräumen a der Drehkolbenmaschine
nach Abb. i wird Luft verdichtet und die verdichtete Luft durch die Öffnung b des
Gehäuses c in den feststehenden Kühler d ausgeschoben. Der Kühler verbindet die
Verdichterseite des Gehäuses mit der Expansionsseite desselben, so claß .durch die
Öffnung c
die im Kühler d abgekühlte verdichtete Luft den Arbeitsräumen
der Maschine wieder zul;eführt wird, wobei in den rotierenden, sich jetzt vergrößernden
Arbeitsräumen der Maschine die Expansion der Luft stattfindet. Die hierbei entstehende
Kaltluft wird durch die in der -Mantelfläche des Gehäuses c liegende t @itnung f
ausgeschleudert, während die Frischluft durch die in der Stirnwand des Gehäuses
lic@@ciide Eintrittsöffnung g einströmt. Eine solche I?iritrittsöffnung kann auch
auf der gegenüberliegenden Stirnwand angeordnet sein. Die Eintrittsöffnung g für
die zu ver-(licl:tende Luft ist gegenüber dem äußeren Z\-linclerclurchmesser des
Gehäuses nach innen zurückgesetzt, so daß an der Eintrittsöffnung g gegenüber der
Austrittsöffnung f ein Druckunterschied vorhanden ist, der die Einströmung der zu
verdichtenden Luft bewirkt. Der Austausch der Kaltluft mit der. zu verilichtenden
Frischluft kann gegebenenfalls. dadurch unterstützt werden, daß die zu verdichtende
Frischluft unter Anwendung eines besonderen Gebläses durch die Öffnungen g eingeblasen
wird.
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Es ist zweckmäßig, den Winkel der vom Kühler zur Expansionsseite der
Maschine führenden Öffnung e kleiner als den von der @-erdichterseite zum Kühler
führenden -fjffnung g auszuführen, und zwar entsprechend (ler durch die Wärmeabgabe
im Kühler verursachten Volumenverringerung der Druckluft. Hierdurch wird nämlich
ein Druckabfall im Kühler und damit ein Arbeitsverlust beine Entspannen der Luft
vermieden. Bei ver<inderlicherKühlleistung kann der Winkel der Öffnung e auch
durch ein besonderes Abschlußorgan verändert und der Kühlleistung angepaßt werden,
so daß im wesentlichen ein stets gleichbleibender Druck im Kühler erzielt wird.
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Die Kältemaschine gemäß der Erfindung kann natürlich auch niit geschlossenem
Kreislauf arbeiten. In diesem Fall ist noch ein \1'ärineaüstauscher vorzusehen,
der die Auslaßöffnung f mit der Eintrittsöffnung ä verbindet.
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Mine weitere Ausführungsform der Kältemaschine ist in Abb. 2 dargestellt.
In dem Gehäuse a läuft die Trommel b um, in der sternförmig vier Arbeitsräume angeordnet
sind. Die Verkleinerung der Arbeitsräume auf der Verdichterseite bzw. ihre Vergrößerung
auf der Expansionsseite wird dadurch bewirkt, daß die in den Arbeitsräumen der Tronunel
geführten z-,-lindrischen Kolben cl bis c., mittels Pleuelstangen dl bis d; exzentrisch
zur Trommelachse an eine finit dein Gehäuse verbundene, also feststehende Kurbel
angrlenkt sind. Die zu verdichtende Luft tritt durch ilie Üfnungen ei lies
e, die in der Stirnwand des Gehäuses b angeordnet sind, in die segmentartigen Hohlräume
f1 bis f4 der Tromrrfel ein und gelangt von hier aus durch die Öffnungen g1 bis
gg nach den jeweiligen Freilegen derselben durch die Kolbenbewegung in die Arbeitsräume
der Maschine. Beim Antrieb der Trommel im Uhrzeigersinn wird in den rotierenden
_sich verkleinernden Arbeitsräumen wiederum die Luft verdichtet und durch die. Öffnung
Ma in den Kühler ausgeschoben. Durch die -Öffnung i wird die im Kühler abgekühlte
Luft den sich vergrößernden Arbeitsräumen zugeführt, so daß sie sich in denselben
arbeitsleistend entspannen kann. Die Kaltluft entweicht dann durch die in der Mantelfläche
a des Gehäuses liegende Öffnung k, während die zu verdichtende Frischluft gleichzeitig
durch die Öffnungen g in die Arbeitsräume einströmt. Nach Abschluß der Auslaßöffnung
k durch die Trommel sowie der Eintrittsöffnungen g für die Frischluft durch die
Kolben beginnt dann die Verdichtung derselben.
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Die Kolben einer derartigen Maschine können nun auch, wie aus dem
Längsschnitt der Abb. 3 hervorgeht, leistenförmig ausgebildet sein. Diese leistenförmigen
Kolben a werden durch je zwei Pleuelstangen b1 und b= an die feststehende Kurbel
c ängelenkt.
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Die Kurbel c ist mit ihrem Zapfen d auf der einen Seite mit dem Gehäusedeckel
e fest verbunden, während zur besseren Auflagerung der Kurbel der Zapfen f in der
Trommel g drehbar abgestützt ist. Die '-Maschine weist im übrigen den gleichen Querschnitt
auf wie die in Abb.2 mit zylindrischen Kolben dargestellte Maschine. Bei beiden
-Maschinen ist daher auch die gleiche Arbeitsweise vorhanden. Die Verwendung leistenförmiger
Kolben bietet jedoch den Vorteil, der Maschine eine gedrängte Bauart zu geben.