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Klimaschrank Die Erfindung betrifft einen Klimaschrank zur Behandlung
von im Kreislauf geführter Luft, der eine genaue Einstellung von Temperatur und
Luftfeuchtigikeit ermöglicht.
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Sie bezweckt die Ausbildung eines Klimaschrankes als ein leicht ortsveränderliches,
mit Luftein-und -auslaßöffnungen für die Umluft und Anschlußstutzen für ein Behandlungsmittel
versehenes Gerät, das im unteren Abschnitt eine Kühlanlage aufnimmt und im oberen
Abschnitt durch im Innern aufeinander senkrecht stehende Wände, in die Prallflächenfilter
eingebaut sind, in eine Lufteintrittskammer, eine Befeuchtungskammer und eine Luftaustrittskammer
unterteilt ist, mit einer Wasserwanne im unteren Teil der Lufteintritts- und gegebenenfalls
auch der Befeuchtungskammer, in der ein Behandlungsmittel zerstäubt wird, und einem
Naßthermostaten in der Nähe der Eintrittsöffnung der Lufteintrittskammer, der eine
Kühl- oder Heizeinrichtung und auch eine Umlaufpumpe für das Behandlungsmittel beeinflußt,
und einem Trockenthermostaten in der Nähe der Austrittsöffnung der Luftaustrittsikammer,
der auf Heizelemente in der Luftaustrittskammer einwirkt.
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Die Erfindung besteht vorwiegend darin, eine leicht ortsibewegliche
Klimaanlage mit Lufteinlaß-und -auslaßmöglichkeiten zu schaffen, die ohne Schwierigkeit
an einen abgeschlossenen Raum angeschlossen werden !kann.
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Die Verbindung des Klimaschrankes mit einem beliebigen Arbeitsraum
wird leicht mittels zweier Kupplungsrohre aus Kunstmasse erziedt.
Äußerste
Empfindlichkeit undunmittelbares Ansprechen des feuchtigkeitsreüulierenden Teiles
der Anlage werden durch Anwendung eines Präzisionsthermostaten als Naßbhermometer
erreicht. Ein Ventilator sorgt für ausreichende Luftzirkulation. Die Druckcharakteristiken
des Ventilators gestatten die Anwendung kurzer, gut isolierter Leitungen, um die
Luft von der Klimaanlage auch weit in den Raum hinein zu verteilen.
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Es ist lediglich erforderlich, den Naß- und Trockenthermostaten auf
die Solltemperaturen einzustellen, um den gewünschten Feuchtigkeitsgrad sicherzustellen
und dann den Klimaschrank einzuschalten. Es sind keine Chemi!katien notwendig, .um
die gewünschten Luft- und Temperaturverhältnisse zu erhalten. Auch tritt keine Beengung
des Arbeitsraumes auf.
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Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der
Erfindung dar.
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Fig. i zeigt einen Horizontalschnitt ,durch den Klimaschrank, und
zwar die Anordnung,der Lufteintrittskammer, der Zerstäubungskammer sowie der Luftaustrittskammer;
Fig. 2 ist ein Vertikalquerschnitt durch die Anlage nach .der Linie 2-2 der Fiig.
i; Fig. 3 ist ein vertikaler Längsschnitt durch den oberen Teil der Anlage in der
Hauptsache nach der Linie 3-3 der Fig. i ; Fig. 3 a veranschaulicht im vergrößerten
Maßstabe @in einer Teilansicht die Befestigung der Klappe 16; .
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Fig. q. ist ein vertikaler Querschnitt nach der Linie 4-4 der Fing.
i ; Fig. 5 ist eine Draufsicht auf den Klimaschrank, in der Teile gebrochen und
im Schnitt dargestellt sind; Fi,g. 6 zeigt schematisch das Kühlaggregat des Klimaschrankes;
Fig. 7 ist eine Detailzeichnung des Wasserzuleitungssystems des Klimaschrankes;
Fig. 8 List die Ansicht einer Rohrverbindung nach der Linie 8-8 der Fig. 7; Fig.9
ist ein Schaltschema des elektrischen Stromkreises und der verschiedenen in dem
Klimaschrank angewendeten Steuermittel.
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Der obere Albschnitt des Kihmaschrankes (Fig. i) umfaßt die Lufteintrittskammer
A, die Zerstäuberkammer B und die Luftaustrittskammer C, der untere Abschnitt die
Kühlanlage (Fig. 2). Das Klimaschrankgehäuse kann auf Rädern montiert sein: Ein
Einlaßstutzen i und ein Auslaßstutzen 18 verbinden Arbeitsraum :und Klimaanlage.
Inder Nähe des Einlaßstutzens i ist innerhalb der Eintrittskammer A der Naßthermostat
2 angeordnet, der von der eintretenden Luft umströmt wird. Zwischen der Lufteintrittskammer
A und der Zerstäubungskammer B ist ein Prallflächenfilter 3 vorgesehen. Dieser besteht
aus einer Vielzahl parallel verlaufender Leitschaufeln, die aus Winkeln von annähernd
9o° gebildet sind, um die Luftrichtung abrupt zu ändern, wenn der Luftstrom von
der Eintrittskammer A in die Zerstäubungskammer B tritt. In der Lufteintrittskammer
A ist außerdem eine Wasserpumpe q. angeordnet, die in das Wasser auf dem Kammerboden
taucht und die Zerstäubungsdüsen 6, io in der Zerstäubungskammer B und die Wirbeldüse
8 speist.
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Der untere Teil des oberen Abschnittes der Anlage ist mit einer Kühlschlange
5 versehen, deren Windungen .dicht beieinanderliegend, längs der inneren Wand des
unteren Teiles der Lufteintritts-!kammer A .und der Zerstäubungskammer
B verlaufen. Die Schlange 5 ist mit dem Kühlaggregat. im unteren Abschnitt
des Apparates verbunden. Die Kühlschlange 5 taucht für gewöhnlich in das angesammelte
Sprühwasser, dessen Spiegel autoinatisch durch die Wasserstandsregelvorri,chtung
7 auf gleicher Höhe gehalten wird. Das Wasser wird durch die Pumpe q. auf ein Rohrsystem
verteilt, welches aufeinanderfolgend Stufen von Zer-,stäubungs,düsen 6, io besitzt
(Fig. i), die durch Rohrleitungen mit der Pumpe q. verbunden sind. Die Sprühdüsen
6 der ersten Reihe sind versetzt zu den Sprühdüsen io der nachfolgenden Reihe angeordnet.
Das Wasserverteillungssystem weist auch eine untergetauchte Einspritzdüse 8 auf,
die als Wirbeldüse in dem am Boden der Sprühkammer angesammelten Wassertümpel wirkt,
um innerhalb desselben eine gleichmäßige Temperaturverteilung zu gewährleisten.
Der Wassertümpel wird .auf konstanter gewünschter Temperatur mittels eines Tauchsieders
9 oder der Kühlschlange 5 gehalten, die wechselweise vom Naßthermostaten an den
elektrischen Stromkreis angeschlossen werden.
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Die aus .der Zerstäubungskammer B in die Austrittskammer C strömende
Luft tritt in diese durch ein Prallflächenfilter i i, das eine Vielzahl paralleler
Schlitze aufweist. Die Schlitze werden durch blattähnliche Glieder begrenzt, die
in im rechten Winkel zueinander stehenden Ebenen angeordnet sind und in Kanten ma
enden, die wiederum im rechten Win!lcel zu der Ebene der einen Hälfte der ebenen
Teile der Schlitze stehen und zum Sammeln und Abfangen der Feuchtigkeit dienen,
um alle Spuren von Wasserteilchen aus der austretenden Luft zu entfernen.
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Ein Ventilator 13 ist in der Austrittskammer C in einem Gehäuse angeordnet.
Er ist angetrieben von einem Motor i9 außerhalb der isolierten Wand .des Klimaschrankes.
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Zwei Lufterlhitzer 14 und 15 befinden sich zwischen dem Abscheider
i i und dem Ventilator 13. Der Lufterhitzer 14 ist zur Bedienung von Hand an den
Stromkreis angeschlossen, während der Erhitzer 15 vom Trockenthermostaten .gesteuert
wird. Zwischen .der Luftaustrittskammer C und der Lufteintrittskammer A ist eine
z. B. durch eine Klappe 16 oder einen Schieber einstellbare Umgehungsöffnung angeordnet.
Diese öffnung dient dazu, für die Luft einen unmittelbaren Weg von der Lufteintrittskammer
A nach der Luftaustrittslcammer C freizulegen, um die Luft um die Zerstäubungskammer
B heruriizuleiten. Ist die Klappe 16 geschlossen, dann strömt die Luft ausschließlich
von Teil A durch den Abscheider 3 nach der
Kammer B und von da durch
den Abscheider i i. Der Trockenthermostat 17 ist in der Luftaustrittskammer C mit
seinem Impulsgeber montiert, der sich nach unten in den Luftaustrittsstutzen 18
erstreckt. Der Luftaustrittsstutzen 18 ist mit einer Anschlußmuffe versehen, ,die
sich in den Arbeitsraum erstreckt.
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Die Lufteintrittskammer A und die Zerstäubungskammer B sind durch
eine Trennwand 20 voneinander getrennt, die sich vom Abscheider 3 einerseits bis
zum Abscheid er i i .andererseits erstreckt.
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Die Rohrleitungen der Anlage sind so angeordnet, daß Wartung und Reparatur
erleichtert sind. So ist z. B. ein Rohranschluß 2i in der Wassexleitung vorhanden,
welche von der Pumpe 4 nach dem Wasserverteilungssystem mit den Düsen 6 und io führt
(Fig. i). Dadurch kann das Verteilungsrohrsystem leicht von der Pumpe 4 gelöst und
ebenso leicht an sie angeschlossen werden.
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Die Wände des Arbeitsraumes 22 und des Klimaschrankes 23 sind aus
wärmeisolierendem Material. Ein mit 24 bezeichneter Schwimmeranzeiger ist in der
Lufteintrittskammer A vorgesehen. Er besitzt eine Anzeigestange 24a, :die vertikal
durch die Decke 29 des Klimaschrankes ragt. Durch das Ausmaß, mit dem sie übersteht,
zeigt sie den jeweiligen Wasserspiegel der Anlage an und weist nach, ob die Wasserstandsvorrichtung
zuverlässig arbeitet.
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Das Kühlaggregat des Klimaschrankes besitzt ein Expansionsventil
25 zwischen. der Kühlschlange 5 und dem Abscheider 30, welcher über den Kondensator
31 mit dem Kompressor 32 des Kühlaggregates in Verbindung steht, wie das schematisch
in Fig.6 veranschaulicht ist. Das thermostatisch gesteuerte Expansionsventil 25
besitzt ein wärmegesteuertes Element 33, das :bei 34 an eine Windung der Kühlschlange
5 geklemmt ist, so daß auf diese Weise die Temperatur der Kühlschlange 5 unmittelbar
die Funktion des Expansionsventils 25 zur Regelung des Kühlsystems steuert.
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Um ein stetiges Arbeiten des Klimaschrankes sicherzustellen, muß ein
Überlauf vorhanden sein, der durch die Rohrleitung 26 angedeutet ist, die in bestimmter
Höhe in der Seitenwand der Flüssigkeitskammer vorgesehen ist, so daß der Wasserspiegel
eine bestimmte Höhe nicht überschreiten kann.
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Fig. 9 zeigt das Schaltschema für alle elektrischen Steuermittel des
Klimaschrankes, die in einer mit 27 bezeichneten Schaltkammer untergebracht sind,
als da sind: Schalter, Kontrollampen, Steuerrelais. Der Schalter 28 des Hauptkabels
ist mit einer Sicherung versehen und ebenfalls im Schaltkasten 27 vorgesehen.
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An das Kraftstromnetz mit dem Schalter 28 und Sicherungen ist der
Antriebsmotor i9 für den Ventilator 13 angeschlossen. Die stromführenden Kabel sind
an einen Klemmblock 35 angeschlossen, von welchem aus die Verbindungs!katbel nach
den einzelnen Kontrollschaltern 36, 37, 38, 39 und 40 verlaufen und weiter nach
dem Transformator 41, der die Energie für die Speisung des Thermostatensteuerstrorrikreises
liefert. Dieser umfaßt den Kontakt 17a des Trockenthermostaten 17, der mit der Steuerwicklung
42 und der Steuerwicklung 43 des Steuerapparates verbunden ist. In den gleichen
Stromkreis ist der Naßthermostatkontakt 2a des Naßthermostaten 2 geschaltet und
mit der Wicklung 43 der Regeleinrichtung verbunden. Die durch thermostatische Regler
gesteuerten S'trom'kreise sind mit Kontrollampen 44 und 45 versehen, welche das
Arbeiten der Thermostaten anzeigen. Ein Verzögerungsschalter 46 ist in den Steuerstromkreis
geschaltet. Schaltvorrichtungen 47 und 48 werden durch .die Steuerwicklung 43 beeinflußt,
die Schaltvorrichtung 49 wird durch die Steuerwicklung 42 gesteuert. Eine Kontrollampe
5o zeigt an, ob die Schaltvorrichtung 49 in Tätigkeit ist oder nicht.
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Die an die Schalter 36, 37, 38, 39 und 40 angeschlossenen Stromkreise
führen zu den entsprechenden Arbeitsgeräten der Klimaanlage. Der Schalter 36 schließt
den Strorrikreis zu dem stets arbeitenden Lufterhitzer 14 und einer parallel - geschalteten
Kontrollampe 51. Sämtliche in der Anlage verwendeten Kontrollampen, also 44, 45,
5o und 51, sind im Schaltkasten27 zwsammengefaßt und lassen den Zustand der einzelnen
Stromkreise erkennen.
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Der Schalter 37 stellt die Verbindung mit dein Lufterhitzer 15, der
vom Trockenthermostaten 17 aus gesteuert wird, eher.
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Der Schalter 38 verbindet den Antriebsmotor 32 des Kühlaggregates
und die vom Naßthermostaten gesteuerte Schaltvorrichtung 48.
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Der Schalter 39 stellt die Verbindung des Naßthermostaten mit dem
Tauchsieder 9 her, welcher das Sprühwasser durch die Schaltvorrichtung 47 aufheizt.
Es ist zu beachten, daß die Steuerwicklung 43 die Schalter 47 und 48 wahlweise betätigt,
d. fi. sobald der Stromkreis durch die Schaltvorrichtung 47 geöffnet ist und der
Erhitzer 9 stromlos wird, wird der Stromkreis durch die Schaltvorrichtung 48 für
den Kühlmotor 32 geschlossen.
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Der Schalter 4o schließt den Pumpenmotor 54 der Pumpe 4 an.
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Durch Anordnung der einzelnen Schalter für die verschiedenen Regelstellen
(Fig. 9) ist .es möglich, eine gesonderte Regelfunktion abzutrennen oder aus der
Gruppe der Regelfunktionen herauszuwählen.
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Der Abschlußdeckel des oberen Abschnittes des Klimaschrankes ist zweiteilig,
wie aus Fig.5 bei 55 und 56.zu erkennen ist. Die Teile liegen nebeneinander in einem
Falz an .der Isolierwand 23. Der Raum zwischen den Außenrändern des Abschlußdeckels
und dem Widerlagerfalz des Klimaschrankes ist, wie bei 57 gezeigt ist, durch eine
Wasserdichtung abgedichtet. Die beiden Teile 55 und 56 des Deckels sind miteinander
verspannt, um auch an der Verbindungslinie bei 58 einen luftdichten Abschluß zu
erzielen. Von dem längs der Verbindungslinie 58 getrennten Teile des Abschlußdeckels
kann der Teil 56 durch Erfassen der Handgriffe 59 und 6o entfernt werden. Der andere
Teil 55 des Abschlußdeckels dient dem Motor 54, welcher im Rahmen 61 befestigt ist,
.als Auflager. Die Antriebswelle des Motors 54 ragt nach unten und ist mit der Pumpe
4 verbunden, die in den Flüssigkeitstümpel
im oberen Abschnitt
ragt. Der Deckelbeil 55 dient außerdem als Auflager für den Naßt'hermostaten 2 und
den Trockenthermostaten 17. Die einstellbaren Köpfe derselben ragen über den Deckelteil
55 'hinaus. Der Deckelteil 55 besitzt eine Öffnung für die Schwimmerkontrollstange24a,
die Absperrventnlstange 16b und das Thermometer 62. Das Thermometer kann durch eine
Klammer verschiebbar in seiner jeweiligen Lage vom Deckel 55 gehalten sein"so daß
es in die Luftainlaßkammer A herabhängt oder auch in den Wassertümpel darunter taucht.
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Der Naßthermostat 2 (Fig. 3) !hat eine Dochtumwicklung oder Umhüllung
63, welche am oberen Teil des schraubenförmig gewundenen Thermostatenelementes mit
einem Zugfaden oder -band 64 verschnürt ist. Die so geformte Umhüllung dient dazu,
.Flüssigkeit aus dem Wasserbassin durch Kapillarwirkung nach oben zu saugen.
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Die Wasserspiegelregelung, die dazu dient, aus einem äußeren Wasserleitungssystem
der Klimaanlage Wasser zuzuleiten, ist mit 7 bezeichnet (Fig. 2) und in ihren Einzelheiten
aus Fig. 7 und 8 ersichtlich. Bei dieser Einrichtung bezeichnet 65 den Einlaßstutzen
nach dem oberen Abschnitt. Teil 65 ist durch ein kurzes Steigrohr 66 mit dem T-Stück
67 verbunden, dessen eines Ende zur Leitung 68 führt, in der ein Absperrhahn 69
vorgesehen ist, an den die Hauptzufuhrleitung 7o angeschlossen ist. Das andere Ende
des T-Stückes 67 verbindet mittels des Rohrstückes 71 und der Muffe 72 den Fitting
73. Der Fitting 73 besitzt ein nach oben sich erstreckendes Anzapfrohr 74 und ein
nach unten gerichtetes Ablaßrohr 75, das mit ihm durch eine Kupplung 76 verbunden
ist. Das nach oben sich erstreckende Anzapfrohr 74 ist mit der Muffe 72 durch ein
Y-Stück 77 verbü_ nden. Das Anzapfrohr 74 dient als Entlüftung, um ein Heben des
Wasserspiegels im Bassin, gezeigt bei 78, am Boden der Zerstäubungskammer B zu verhindern.
Auf diese Weise kann im Bassin ein konstanter Flüssigkeitspiegel aufrechterhalten
werden.
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Der Klimaschrank arbeitet folgendermaßen: Durch im zu klimatisierenden
Raum angebrachte Sollwertgeber werden der Naß- und Trockenthermostat auf die für
den gewünschten Luftzustand erforderlichen Sollwerte eingestellt. Nach Inbetriebsetzen
des Klimaschrankes durch Einschelten des Ventilators 3 strömt die durch die Öffnung
i eintretende Luft an dem Thermostaten :2 vorbei. Dieser schaltet je nach dem eingestellten
Sollzustand den Motor 32 der Kühlanlage oder den Heizkörper 9 ein und setzt ebenfalls
die Umwälzpumpe in Betrieb. Die Luft strömt weiter durch das Prallflächenfilter
3 und wird in der Befeuchtungskammer auf eine dem Taupunkt des gewünschten Luftzustandes
entsprechende Temperatur erwärmt oder gekühlt und gesättigt.
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Durch Versuche wurde gefunden, daß die einen Luftwäscher durchstreichende
Luft diesen nahezu mit der Temperatur des Zerstäubungsmittels und nahezu gesättigt
verläßt. Das Zerstäubungsmittel wird daher durch die Steuerung des Thermostaten
2 stets auf eine etwas über oder unter (je nachdem, ob gekühlt oder erwärmt
wird) dem Taupunkt des gewünschten Luftzustandes entsprechende Temperatur eingestellt.
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Die derart vorbehandelte Luft gelangt dann über den Prallflächenfilter
i i in die Luftaustrittskammer. Sie strömt dort an den Heizelementen 14 und dem
Thermostaten i vorbei. Dieser steuert diese Heizelemente stets so, daß die Luft
die Kammer mit der gewünschten Solltemperatur verläßt.
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Zufolge der außerordentlich hohen Geschwindigkeit der Luftbewegung
kann bei dieser Steuerung kein Zeitverzug auftreten. Die Anordnung des Trockenthermostaten
in unmittelbarer Nähe des Arbeitsraumes gibt die Sicherheit, daß die in den Raum
eintretende Luft genau auf der gewünschten Temperatur gehalten wird. Durch die Steigerung
der Lufttemperatur infolge der Steuerung des Trockenthermostaten wird der absolute
Luftfeuchtigkeitsgehalt nach Verlassen der Sprühkammer B nicht mehr geändert.
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Aus dem Vorgesagten ist ersichtlich, daß in jedem Fall zunächst eine
ioo°/aige gesättigte Luft hergestellt wird. Hierbei ist die Temperatur in der Kammer
B derart eingestellt, daß sie dem Taupunkt des Luftzustandes entspricht, der am
Ausgang 18 verlangt wird. Durch die Erwärmung auf Solltemperatur (Trockenthermostat
17) bleibt die absolute Feuchtigkeit erhalten, während die relative den Sollwert
annimmt.
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Statt der in Fig. 3 veranschaulichten Anordnung des Naßthermostaten,
mit einer Dochtumhüllung 63 kann der Naßthermostat auch unmittelbar in die Flüssigkeit
78 eintauchen. Die erste Methode ergibt eine empfindlichere und genauere Steuerung.
Beide Methoden haben sich jedoch als brauchbar erwiesen.