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Kühlanlage mit Kolbenverdichter Es sind Kühlanlagen mit Kolbenverdichtern
bekannt, bei welchen der Saughub des Verdichterkolbens durch den Druck des Kältemitteldampfes,
und der Druckhub des Verdichterkolbens durch einen selbsttätig gesteuerten Treibkolben
erfolgt, wobei der den Saughub des Verdichterkolbens mitmachende und dessen Druckhub
bewirkende Treibkolben von Druckflüssigkeit beeinflußt wird.
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An einer derartigen Kühlanlage bringt die vorliegende Erfindung die
Besonderheit, daß der den Saughub des Verdichterkolbens mitausführende Treibkolben
sich in einem Druckzylinder befindet, der durch ein Leitungsnetz für aus einem Vorratsbehälter
mittels Druckpumpe im Kreislauf förderbare Flüssigkeit mit einem Nebenzylinder und
einem Hilfszylinder verbunden ist, wobei Nebenzylinder und Hilfszylinder je einen
federbelasteten Kolben enthalten, und Rückleitungen aus dein Druckzylinder und dem
Nebenzylinder zum Vorratsbehälter führen, zum Zweck, beim Druckhub des Treibkolbens
den Kolben im Hilfszylinder entgegen Federkraft zu verschieben, am Hubende Druckflüssigkeit
aus dem Druckzylinder dem Nebenzylinder zuzuführen und dessen Kolben entgegenFederkraft
zu verschieben, dadurch denHilfszylinder an den Nebenzylinder anzuschalten und durch
dessen Kolben die betreffende Rückleitung zu öffnen behufs Umschaltens des Verdichterkolbens
auf Saughub, worauf der zurückgehende Treibkolben den Nebenzylinder vom Druckzylinder
zunächst vorübergehend abschaltet und dann mit dessen Rückleitung verbindet, hernach
der Kolben des Nebenzylinders durch seine Feder bewegt wird und vom Hilfszylinder
den Nebenzylinder abschaltet und dessen Rückleitung schließt, wodurch der Druckhub
des Treibkolbens erfolgt und dem Hilfszylinder
neuerdings Druckflüssigkeit
zugeführt wird.
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Dies ermöglicht eine in bezug auf Herstelltings-und Unterhaltungskosten
verhältnismäßig billige Kühlanlage mit zuverlässiger und geräuschloser Wirkungsweise.
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Die zum Teil im Schnitt und zum Teil schematisch gehaltene Darstellung
in der Zeichnung dient zur Erklärung eines Ausführungsbeispiels des Erfindungsgegenstandes.
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Im Zylinder i befindet sich der zum Verdichtet. des Kältemittels dienende
Kolben 2. All :einem oberen Ende ist der Zylinder durch Rohrleitutigell 3 und .4
an das obere Ende des nicht gezeichneten Verdampfers und des Verflüssigers angeschlossen.
Zugeleitetes flüssiges Kältemittel wird im Verdampfer unter Wärmeaufnahme verdampft,
im Verfli-issiger unter Wärmeabgabe verflüssigt; Verdampfer und Verflüssiger sind
am unteren Ende durch eilte Rohrleitung miteinander verbunden, in die ein schwirnmer-
oder temperattirgestetiertes Drosselventil eingebaut ist. Im oberen Ende des Zylinders
i sind ein federbelastetes Einlaßventil 5 und ein federbelastetes Auslaßventil6
angeordnet. An das untere Ende des Verdichterzylinders i ist. zu diesem koaxial
angebaut, ein Druckzylinder 7 angeflanscht, in welchem sich der Treibkolhen 8 befindet.
der durch die Stange 9 im Abstand vom Verdichterkolbell 2 gehalten ist. Der Treibkolben
8 ist als Hohlzylinder ausgebildet, welcher bei seiner Abwärtsbewegung sich über
einen im Druckzylinder 7 vorgesehenen Fülleinsatz io schiebt, welcher zugleich zur
Begrenzung des Alnvärtshubes des Druckzylinders 7 und somit des Verdichterkolbens
2 dient.
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An das untere Ende des Druckzylinders 7 ist eine von einem nicht gezeichneten
Vorratsbehälter für Betriebsflüssigkeit kommende Hauptleitung i i angeschlossen,
in die eine Zahnräderpumpe 12 oder irgendeine andere Art Förderpumpe eingeschaltet
ist, die mittels eines, zweckmäßig elektrischen Motors, antreibbar ist. Die Hauptleitung
i i ist durch eine Zweigleitung 13, in die ein Rückschlagventil 14 eingebaut ist,
mit einem Hilfszylinder 15 verbunden, in welchem sich ein Kolben i6 befindet. An
diesem Kolben 16 ist eine Druckfeder 17 wirksam, deren Spannung mittels Schraube
1s regulierbar ist, die einen der Feder 17 als -lnschlag dienenden Teller i9 trägt.
An den Druckzylinder 7 ist mittels Ableitung 20 ein Nebenzylinder 21 allgeschlossen,
in dem sich ein doppelter Kolben 22. 23 befindet, an welchem eine Druckfeder 24
wirksam ist; die Spannung dieser Feder 24 ist mittels einer Schraube 25 einstellbar,
die einen der Feder 24 als Anschlag dienenden Teller 26 hält. Zwischen der Zweigleitung
13 und dem Nebenzylinder 21 ist eine Verbindungsleitung 27 vorgesehen. Von der 1lauptleitung
i i führt eine Zweigleitung 28 unmittelbar zum Nebenzylinder 21, der durch zwei
in verschiedener Höhe an ihn angeschlossene Rückleitungen 29 und 30 unmittelbar
mit dem Vorratsbehälter der Druckflüssigkeit verbunden ist. Der Druckzylinder 7
hat ebenfalls durch eilte Rückleitung 31 unmittelbare @-@ rlün@ltuig »iit deni genannten
Vorratsbehälter.
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Angenommen, der iln 1)i-tickzvlin<lei- ; vorgesehene Treibkolben
8 «erde durch die mittels der Pumpe 12 über die Hauptleitung i i dem Druckzylinder
7 zugeführte Druckflüssigkeit, z. B. 01,
aufwärts bewegt; diese Bewegung wird
durch die Stange 9 auf den Verdichterknlhetl 2 übertragen. der das im Verdicliterzylindei-
i befindliche Gas über das Ventil 6 und die Rohrleitung 4 in den Verflüssiger drückt.
Beim gezeichneten Betriebszustalid kann aus der von der Hauptleitung i i ausgellendell
Zweigleitung 28 keine Druckflüssigkeit in den Nebenzylinder 21 übertreten. Nveil
die betreffende Öffnung 32 am Nebenz\-linder 21 durch den oberen Kolben 23 des Doppelkolbens
22, 23 geschlossen ist. Dagegen strömt über die ebenfalls von der Hauptleitung i
i ausgehende Zweigleitung 13 (über deren Rückschlagventil 14) Druckflüssigkeit dem
Hilfszylinder 15 zu, so <laß in dieseln, unter Überwindung der durch die Druckfeder
17 gebildeten Gegenkraft. der Kolben 16 aufwärts bewegt wird. Wenn in der Folge
der aufwärts gehende Treibkolben 8 im Druckzylinder 7 desseli Oitlltulg 33 zur Ableitt1111r
20 öffnet, strömt Druckflüssigkeit in den \ellenzylinder 2r, wodurch in diesem.
unter l`lxrtvin<lung der durch die Druckfeder 24 gebildeten Gegenkraft. der Doppelkolben
22 23 atifw:irts bewegt wird. Später werden durch den aufwärts gelienden Doppelkollien22,23
im Nebenzylindel-21 dessen Öffnungen 32 und 34 gleichzeitig geöffnet. Dadurch wird
einerseits die Ableitung 20 über den Innenraum des Nebenzylinders 21 durch dessen
Öffnung 3d über die Verbinduligsleitung 27 all die Z-,\-eigleitul19 13 angeschlossen;
das in letzterer vorgesehene Rückschlagventil 14 verhindert den Riickflnß der Druckflüssigkeit
über die Zweigleitung 13 zur Hauptleitung i i. Die ini Ililfszylinder r -
ain Kolhen 16 wirksame Druckfeder 17 ist stärker, z. B. dreimal so stark, wie die
am Doppelkolben 22. 23 litt \ebenzylinder 21 wirksame Druckfeder 2.1, so claß nun
Druckflüssigkeit aus dein Hilfsz_\linder 15. unter Entspannen der Druckfeder 17
und .1bwä rtsbewegen des Kolbens 16, über die Verbindungsleitung 27 in den Nebenzylinder
21 strömt, was zur weiteren .',ufwärtsbewegung dessen Doppelkolbens 22, 23 hilft,
der infolgedessen itn \ehei@zvlinder 21 die Öffnung 35 fi-ir die Rüclkleitnlig 2c)
und die Öffnung 32 für die @weigleitultg 28 schließlich vollständig öffnet. Es ist
somit. durch Uinsteuerun', des Laufes der Druckflüssilgkeit auf Rückfluß zum Vorratsbehälter
in vnrausbestinmiter nix rer Endlage des Verdichterkolbens 2 die Vinschaltung seiner
Bewegungsrichtung vtillzcigen worden. In der Folge wird der Verdichterkolben 2 unter
der Druckbewirkung des über die Rohrleitung 3 in dell @'eidichterzylinder i einströmenden
Kältemitteldampfes abwärts bewegt.
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Der Treibkolben 8 macht diese Bewegung mit, wobei er die am Druckzylinder
,` vorhandene Öffnung 33 abschließt. wodurch über die Ableitung 2o dem Nebenzylinder
21 keine Druckflüssigkeit mehr zuströmt. Der im Nebenzylinder 21 zt1vör
durch
die aufwärts bewegte Doppelkolben 22, 23 verharrt zunächst in seiner entsprechenden
oberen Lage, solange die unter dem unteren Kollteti 22 im Nebenzylinder 21 befindliche
Druckflüssigkeit nicht entweichen kann. Erst wenn der Treibkolben 8 sich seiner
unteren Endlage niiliert, gibt er die <)ffttttng 33 des Druckzylinders ; wieder
frei, indem eine am Treibkolben 8 vorhandene L'nifangstltit 36 in den Bereich genannter
Öffnutlg 33 kommt. Ttifolgedessen strömt dann die Druckflüssigkeit unter deni unteren
Kolben 22 des Doppelkolbens 22, 23, unter Entspannen seiner Druckfeder 24 und entsprechendem
_1liwärtsbewegen dieses Doppelkolbens, aus dem Nebenzylinder 21 durch die Ableitung
20 den] Druckzylinder 7 zu. Der hierbei mittels der Umfangs-1111t36 des Treibzylinders
8 zwischen diesem und der Innenseite des Druckzylinders 7 gebildete Ringratini erstreckt
sich auch über eine der Rückleitung 31 zugeordnete Öffn1ltig 34 am Druckzylinder
7, so <laß die dieseln Ringrahm über die _@bleitttng 20 aus (lern Nebenzylinder
21 zuströmende Druckflüssigkeit ihren Weg über genannten Ringraum und die (#fttitltig
34 in die Rückleitung 31 tlinnnt, um dem Vorratsbehälter zuzufließen. In der Folge
werden ini Nebenzylinder 21 die Öffnungen 35 und 32 für die Riickleitttt1g 29 und
die Zweigleitung 28 durch den oberen Kolben 23 des abwärts gehenden Dol)lielkollietis
22. 23 wieder geschlossen, ebenso durch den unteren Kolben 22 die Öffnung 34 der
`'erliiti(lutigsleittttlg 27, worauf durch die Pumpe 12 neuerdings Druckflüssigkeit
in den Druckzylinder 7 und in den Hilfszylinder 15 gepreßt wird, so daß im ersten,
7, (leg Treibkolben 8 samt Verdichterkolben 2 und im zweiten, 15, der Kolben 16
wieder aufwärts bewegt wird. Es wiederholt sich das beschriebene Spiel nach Erfordernis
zwecks Aufrechterhaltung einer vorausbestimmten Temperatur.
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Während des beschriebenen Arbeitsspieles geht der Druck des Kältemitteldampfes
natürlicherweise zurück und die Temperatur sinkt, so daß schlußendlich ein eingeschalteter
Regler einen Stromunterbruch zum Motor bewirkt und Betriebsstillstand eintritt.
Das Arbeitsspiel wird von neuem dann eingeleitet, wenn in einem ,mit der beschriebenen
Kompressionskühlanlage ausgerüsteten Kühlschrank, z. B. durch Öffnen desselben,
die Temperatur beispielsweise auf .4° C angestiegen ist, worauf der erwähnte Temperaturregler
den elektrischen Motor wieder einschaltet, so daß das Arbeitsspiel von neuem beginnt.
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Die erklärte, in ihrer Bauart besonders einfache Ausführungsform der
Kühlanlage ermöglicht es, mit besonders niedriger Hubzahl und dementsprechend großem
Zylinderinhalt zu arbeiten, so daß bei großer Bemessung der Verdampferfläche während
eines Saughubes des Verdichterkolbens der Verdampferdruck z. B. nicht mehr als o,5
at absinken kann.
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In die vom Nebenzylinder 21 ausgehende Rückleitung 29 kann eine Drosselvorrichtung
eingebaut sein, um den Rückfluß der Druckflüssigkeit zum Vorratsbehälter und dementsprechend
die Senk-bzw. Satigbewegutig des Verdichterkolbens 2 regeln zu können.