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Periodisch wirkende Absorptionskältemaschine Die Erfindung betrifft
eine periodisch wirkende, insbesondere trockene Absorptionskältemaschine.
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Bei einer periodisch wirkenden Kältemaschine läßt sich die Temperatur
im Kühlraum nur sehr schlecht konstant halten. Insbesondere verändern die äußeren
Bedingungen, z. B. die Raumtemperatur oder die Beschickung des Kühlschrankes, sehr
stark die Höhe der Kühlschranktemperatur. Um bei hoher Außentemperatur die notwendige
Kühlschranktemperatur zu erreichen, muß die Kältemaschine in ihrer Größe so gewählt
werden, daß eine genügende Reserve vorhanden ist. Ist nun z. B. bei niederer Außentemperatur
ein geringer Kältebedarf vorhanden, so wird sich der Verdampfer und die Kühlraumtemperatur
auf einen unnötig tiefen Wert' einstellen, wodurch die Gefahr entsteht, daß die
Lebensmittel durch die Erreichung der Gefriertemperatur Schaden erleiden. Zur Behebung
dieser Mängel wurde nun versucht, eine zu starke Abkühlung des Schrankinnern dadurch
zu verhindern, daß von einem Temperaturfühler im Kühlraum ausgehend der durch Temperatur,
Druck oder eine Schaltuhr ausgelöste Einschaltzeitpunkt für eine neue Heizperiode
verzögert wird. Diese Anordnung hat aber den Nachteil, daß sich der Verdampfer trotzdem
genau so tief abkühlen kann wie bis dahin, da ja die Verdampfung bei Erreichung
der notwendigen Temperatur nicht unterbrochen wird. Es ergaben sich hiermit zu große
Temperaturschwankungen, so daß noch nicht die wirtschaftlich beste Ausnutzung des
Heiz- und Kältemittels erreicht war.
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Durch teilweise Isolierung des Kocherabsorbers während der Absorptionsperiode
bei Erreichung einer bestimmten tiefen Verdampfer-oder Kühlraumtemperatur wurde
auch schon versucht, eine zu tiefe Abkühlung des Verdampfers und des Kühlraumes
zu verhindern. Dies gelang nur zum Teil, da die Verlangsamung der Absorption bei
tieferen Raumtemperaturen häufig nicht ausreichte, um eine Unterschreitung der gewünschten
Kühlraumtemperatur sicherzustellen. Die Kühlraumtemperatur sank also häufig hierbei
zu stark ab.
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Bei nassen, zur Herstellung von Speiseeis dienenden Absorptionskältemaschinen
ist es bekannt, in der vom Verdampfer zum Kocherabsorber
führenden
Leitung ein Absperrventil anzuordnen, das von Hand je nach dem Grade der gewünschten
Kälteerzeugung mehr oder weniger geöffnet oder auch ganz geschlossen wird. Hierbei
ist zwischen dem Stellhebel des Ventils und seinem Abschlußkörper eine Biegehaut
vorgesehen, um Abweichungsschwierigkeiten so weit wie möglich zu vermeiden.
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Gemäß der Erfindung wird während der Absorptionsperiode das vom Verdampfer
zum Absorber strömende Kältemittel selbsttätig in Abhängigkeit von der Temperatur
des Verdampfers und/oder des Kühlraumes mehr oder weniger gedrosselt, indem das
mit einem Eisenkern versehene Absperrorgan in einem Gehäuse aus nichtmagnetischem
Werkstoff eingeschlossen ist, das von einem durch ein in Abhängigkeit von der Temperatur
des Verdampfers undloder des Kühlraumes stehendes temperaturempfindliches Glied
längs dieses Gehäuses bewegten Magnet umschlossen ist. Auf diese Weise wird bei
guter Regelung der Absorptionskältemaschine jede Abdichtungsschwierigkeit völlig
vermieden.
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Der Erfindungsgegenstand kann für jede Art von Absorptionskältemaschinen
und insbesondere für jede Art von trockenen Absorptionskältemaschinen benutzt werden.
Die Art der Schaltung der einzelnen Teile der Absorptionskältemaschine ist für die
Ausführung des Erfindungsgedankens gleichgültig. Es ist beispielsweise möglich,
auf übliche Weise den Kondensator in der Schaltung zwischen den Verdampfer oder
das Verdampfersammelgefäß und den Kocherabsorber zu legen, indem das eine Ende des
Kondensators mit dem Kocherabsorber und sein anderes Ende mit dem Verdampfer oder
mit dem Verdampfersammelgefäß verbunden sind. Es ist aber auch möglich, auf bekannte
Weise ein Sammelgefäß des Verdampfers und damit den Verdampfer selbst zwischen den
Kondensator und den Kocherabsorber einzuschalten, indem der Kondensator mit einem
Hilfsvorratsgefäß verbunden ist, in das die Leitung mündet, -die zur Verbindung
des Verdampfersammelgefäßes mit dem Kondensator vorgesehen ist. Bei dieser Regelungsvorrichtung
wird das Absperrorgan allmählich in dem Maße geschlossen und geöffnet, wie sich
die Temperatur des Verdampfers oder des Kühlraumes senkt und hebt. Die vom, Verdampfer
zum Kocherabsorber führende Leitung wird also allmählich gedrosselt. Statt dessen
ist es auch möglich, für das Absperrorgan nur eine voll geöffnete und eine voll
geschlossene Stellung vorzusehen, wobei sich das Absperrorgan plötzlich und schnell
von seiner einen Endstellung in die andere Endstellung bewegt. Zu diesem Zweck besteht
der mit einem Magneten zusammenarbeitende Eisenkern aus zwei durch eine tiefe Eindrehung
oder durch nichtmagnetischen Werkstoff voneinander getrennten Teilen, wobei der
eine Teil in Zusammenarbeit mit dem Magneten das Absperrorgan in seine geschlossene
Stellung zu bewegen sucht, während der andere Teil in Zusammenarbeit mit diesem
:Magneten bestrebt ist, das Absperrorgan in seine voll geöffnete Stellung zu bewegen.
Die Anordnung kann in jedem Fall auch umgekehrt gewählt werden, indem der Magnet
im Innern des aus nichtmagnetischem Werkstoff hergestellten Gehäuses angeordnet
und mit dem Ventilkörper verbunden ist, während das mit diesem Magneten zusammenarbeitende
Eisen ringförmig das Gehäuse aus nichtmagnetischem Werkstoff umschließt.
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An Hand der beiliegenden Abbildungen, in denen einige Ausführungsbeispiele
der Erfindung dargestellt sind, sind weitere Verbesserungen und zweckmäßige Ausgestaltungen
des Erfindungsgegenstandes beschrieben. Es zeigen Abb. i ein Schaltschema einer
erfindungsgemäß ausgebildeten periodisch arbeitenden trockenen Absorptionskältemaschine,
Abb.:2 einen Schnitt durch eine Ausführungsform eines erfindungsgemäß ausgebildeten
Drosselventils, Abb. 3 einen Schnitt durch eine weitere Ausführungsform der Erfindung
bei geschlossenem Schaltorgan, Abb. q einen Schnitt durch die Ausführungsform nach
Abb. 3 bei geöffnetem Schaltorgan. In der Abb. i bezeichnet i einen Kocherabsorber
und 2 einen Kondensator, der über eine Leitung 3 mit dem Sammelgefäß q. eines Verdampfers
5 in Verbindung steht, der im Kühlraum selbst angeordnet ist.
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In die Leitung 3 ist ein Drosselorgan 6 eingebaut, das auf verschiedene
Weise ausgebildet sein kann und für das verschiedene Ausführungsformen an Hand der
Abb.2 bis q. beschrieben sind. Das Drosselorgan 6 wird z. B. von einem Federbalg
7, der über ein Kapillarrohr g mit einem Temperaturfühlkörper 8 verbunden ist, betätigt.
Der Fühlkörper 8 ist im Kühlraum in der Nähe des Verdampfers 5 angeordnet, so daß
der Fühikörper teils durch die Verdampfertemperatur und teils durch die Kühltemperatur
beeinflußt wird.
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Die Vorrichtung arbeitet auf folgende Weise: Am Ende der Heizperiode
befindet sich das ausgetriebene Kältemittel im Sammelgefäß q. für den Verdampfer
5 und in diesem selbst. Der Kocherabsorber i kühlt sich ab, so daß das darin befindliche
Absorptionsmittel das im Verdampfer verdampfte Kältemittel absorbiert. Durch die
Verdampfung des Kältemittels wird der Verdampfer und damit der Kühlraum kalt. Nach
Erreichung einer unteren Temperaturgrenze hat durch die Abkühlung des Fühlkörpers
8 der Druck im Federbalg so stark nachgelassen, daß das Drosselorgan 6 teilweise
oder ganz geschlossen wird. Der Absorber kühlt sich
dann weiter
ab, aber es kann kein Kältemitteldampf von ihm aufgenommen werden. Dadurch steigt
der Druck im Verdampfer und Sammelgefäß an, so daß eine Temperaturerniedrigung nicht
mehr eintreten kann. Durch die Erwärmung des Füllkörpers wird dann das Regelorgan
6 wieder etwas geöffnet, neues Kältemittel kann verdampfen und neue Kälte erzeugt
werden. Wenn das Kältemittel im Sammelgefäß 4 fast alles verdampft ist, setzt eine
neue Heizperiode ein. Während der Heizperiode wird die Kälte in bekannter Weise
von einem nicht dargestellten Solespeicher abgegeben.
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Der Erfindungsgegenstand ist in den Abb. 2 bis 4 näher dargestellt.
Bei der Ausführungsform nach der Abb. 2 bezeichnet 7 einen Federbalg, der mit dem
Füllkörper 8 der Abb. i über ein Kapillarrohr g in Verbindung steht. Die eine Seite
des Federbalges 7 ist an einem Rahmen io befestigt. Die andere Seite des Federbalges
ist verschlossen und hat in der Mitte einen Nocken ii, der in einer Vertiefung i2
eines bei 14 gelagerten Hebels 13 abgestützt ist. In der Ausprägung bei 15 des -
Hebels -13 ruht eine Scheibe 16, auf die eine Feder 17 drückt. Als Gegenlager für
die Feder 17 ist eine Scheibe 18 vorgesehen, mit der über die Mutter ig und die
Gewindespindel 2o die Feder 17 zusammengedrückt werden kann. Durch Verändern der
Stellung der Scheibe 18 und damit der Spannung der Feder 17 kann die Temperatur
eingestellt werden, bei- der das Organ anspricht.
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Der Rahmen io ist auf einer Platte a1 befestigt und bildet mit dem
Federbalg und der Feder eine selbständige Einheit. Unter der Platte 21 befindet
sich ein Ventilgehäuse 22 mit einem zum Kocherabsorber 1 führenden Rohr 23 und einem
Rohr 24, das zum Sammelgefäß 4 führt.
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Zur Übertragung der Bewegung des Hebels 13' dient die Kraft eines
z. B. ringförmigen, permanenten Magneten 37, der bei 38 mit dem Hebel 13 gekoppelt
ist. Der Magnet 37 bewegt sich auf der Außenseite eines oben geschlossenen Rohres
oder Gehäuses 39 aus nichtmagnetischem Material. Im Innern des Rohres liegt
dem Magnet gegenüber ein Eisenkern 40, der an seiner unteren Seite einen Ventilkegel
41 trägt.
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Durch die in Abhängigkeit von der Temperatur im Innern des Balges
7 vor sich gehende Bewegung des Magneten 37 wird der Eisenanker 49 mitgenommen,
so daß entsprechend der Abkühlung des Füllkörpers 8 am Verdampfer 5 (Abb. i) sich
der Ventilkegel 41 dem Sitz 42 nähert und damit die Verbindung vom Verdampfer zum
Kocherabsorber drosselt. Auf diese Weise bleibt die Temperatur im Kühlraum konstant,
indem nur gerade jeweils so viel Kältemittel absorbiert wird, wie dem tatsächlichen
Kältebedarf entspricht. Durch die verschieden= langen Hebelarme 12 bis 14 und 38
bis 14 wird der geringe Weg des Federbalges 7 um ein Mehrfaches übersetzt, so daß
der Magnet einen für die Übertragung auf den Eisenkern 40 und den Ventilkegel 41
genügend großen und sicheren Hub ausführen kann.
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Bei der Ausführungsform nach Abb. 2 wird der Eisenkern 40 und damit
der Ventilkörper 41 allmählich von seiner einen Endstellung in seine andere Endstellung
bewegt. Unter Umständen kann es auch vorteilhaft sein, es so einzurichten, daß der
Ventilkörper sich plötzlich von seiner einen Endstellung in die andere bewegt. Die
Drosselung des Kältemittels besteht in diesem Fall darin, daß der Ventilkörper plötzlich
aus seiner voll geöffneten Stellung in seine voll geschlossene Stellung bewegt wird,
worauf er sich nach einiger Zeit wieder plötzlich in seine voll geöffnete Stellung
zurückbewegt.
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Zu diesem Zwecke ist die Ausführungsform nach Abb. 2 gemäß den Abb.
3 und 4 etwas abgeändert. Hiernach besteht der Eisenkern aus zwei Teilen 43 und
44, die durch einen Ring 45 aus nichtmagnetischem Werkstoff voneinander getrennt
sind. Gemäß Abb. 4 wird der Ventilkörper 41 durch die auf den Eisenkernteil 43 wirkenden
Kraftlinien des Magneten 47 in seiner voll geöffneten Stellung gehalten; der Ventilkörper
legt sich hierbei mit einem Anschlage 46 gegen das Gehäuse 39. Wenn sich
der Magnet-;.ring 47 infolge zu starker Abkühlung des Verdampfers oder des Kühlraumes
aus der in Abb. 4 gezeigten Endstellung herauszubewegen beginnt, wird noch eine
Zeitlang der Ventilkörper 41 durch die auf den Eisenkernteil 43 wirkenden Kraftlinien
des Magneten 47 in seiner voll geöffneten Stellung gehalten. In dem Maße, wie sich
der Magnetring 47 infolge zu starker Abkühlung des Kühlraumes oder des Verdampfers
weiter nach oben bewegt, gelangt der Eisenkernteil43 aus dem Bereich der Kraftlinien
dieses Magneten. Gleichzeitig kommt der Eisenkernteil 44 dem Kraftlinienfeld des
Magneten 47 immer näher, bis plötzlich die Wirkung der Kraftlinien auf den Eisenkerntei144
so stark wird, daß, wie in Abb.3 dargestellt ist, der Eisenkernteil 44 mit dem Ventilköper
41 plötzlich nach unten bewegt und der Ventilkö: per 41 auf seinen Sitz 42 gedrückt
wird.
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Die Rückbewegung des Ventilkörpers aus seiner voll geschlossenen in
seine voll geöffnete Stellung erfolgt auf entsprechende Weise plötzlich.
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Es ist auch möglich, den permanenten Magneten im Innern des Gehäuses
39 und die mit dem permanenten Magneten zusammenarbeitende Eisenmasse außerhalb
dieses Gehäuses anzuordnen. Außerdem ist es auch möglich, bei einer Ausführungsform
entsprechend den Abb. 3 und 4 den permanenten Magneten aus zwei durch einen-nichtmagnetischen
Werkstoff oder
durch eine tiefe Eindrehung voneinander getrennten
Teilen herzustellen, wobei dann die Eisenmasse selbst aus einem Stück besteht, auf
das entweder die Kraftlinien des einen Magneten oder des anderen Magneten einwirken.
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Bei der Ausführung nach den Abb. 3 und 4 ist es wesentlich, daß der
Magnet in jeder Lage einem Eisenkern gegenübersteht, damit das Kraftlinienfeld nicht
unterbrochen wird und keine Verringerung der magnetischen Feldstärke eintreten kann.