DE49527A - Compressions-Kältemaschine zur gleichzeitigen Erzeugung von Betriebskraft und Kälte - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Z/

Bisher wurden fast alle Compressions-Kältemaschinen, welche mit einer leicht flüchtigen Flüssigkeit als kälteerzeugendes Medium arbeiten, durch Antrieb von aufsen mittelst Dampfmaschine, Wasserkraft oder Transmission betrieben.

Bei der nachfolgend beschriebenen Maschine soll in einem und demselben Compressionscylinder sowohl die Compression als auch die dazu nöthige Betriebskraft mit Dämpfen von derselben Kälteflüssigkeit ohne Anwendung von Absorptionsflüssigkeit im Kreislauf selbstthätig bewirkt werden.

Die bezüglichen Maschinen und Apparate bestehen im wesentlichen aus vier Haupttheilen (Fig. ι),

dem Röhrendampfkessel A,

dem selbstwirkenden Compressor B,

dem Condensator C,

dem Refrigerator D.

In dem Dampfkessel A wird die kälteerzeugende Flüssigkeit, deren Siedepunkt bei Atmosphärenspannung unter o° liegt, bei entsprechend hoher Spannung und Temperatur verdampft. Die Dämpfe strömen nach Pfeil 1 in den durch äufsere Steuerung bewegten Expansionsschieber α in den Cylinder B, in welchem sie oberhalb des Kolbens B₁ expandirend wirken und dabei die unter diesem Kolben durch das Rohr 2 angesaugten Gase comprimiren. Diese strömen bei weiterem Niedergange des Kolbens B₁. durch das an diesem Kolben befindliche Ventil e und werden darauf mit den expandirten Gasen beim Rückgange des Kolbens durch den Auslafsschieber b und das Rohr 3 in den Condensator verdrängt. In dem Condensator C werden die Gase condensirt und gelangen, flüssig geworden, in den Sammeltopf C₁. Aus diesem geht ein Theil der Flüssigkeit durch das Rohr 4 und den Regulator r in bekannter Weise zur Kälteerzeugung in den Refrigerator D; ein anderer Theil der Flüssigkeit wird durch das Rohr 5 von einer Speisepumpe oder einem Injector angesaugt und durch das Rohr 6 in den Verdampfer A gefördert. In diesem wird die Flüssigkeit durch Dampf oder warmes Wasser erhitzt und verdampft, so dafs die normale Spannung der Dämpfe mindestens so grofs ist, um expandirend im Cylinder B die Compressionsarbeit in demselben zu verrichten.

Der Verdampfer A besteht aus einer oder mehreren spiralförmig gebogenen starken Röhren A₁ , welche in einem mit Wasser gefüllten und mit verticalen Heizröhren A₂ durchzogenen Kessel gelagert sind. Die Erwärmung des Wasserbades und damit indirect der Verdampfflüssigkeit geschieht entweder durch Ver^ brennungsgase, welche nach Pfeil 7 die Heizröhren durchströmen, oder durch heifsesWasser oder Dämpfe, welche durch die Hähne Wi₁ m₂ zu- und abströmen. Die oberen und unteren Enden der Dampfröhren münden in einen aufserhalb des Kessels befindlichen starken Behälter A_s. In den unteren Theil dieses Behälters gelangt zunächst die Verdampfflüssigkeit, während der obere Theil als Dampfraum dient, aus welchem die Dämpfe durch das Rohr ι zum Compressionscylinder abströmen.

Der Behälter Α_Ά, vergrößert dargestellt in Fig. 2, hat die Bestimmung, die Verdampffiüssigkeit aufzunehmen und je nach der ge-

wünschten Spannung immer nur so viel Flüssigkeit in die Heizschlangen A₁ abzugeben, als zur Verdampfung und zur Erhaltung der nöthigen Spannung erforderlich ist. Zu dem Zwecke befindet sich im Innern dieses Behälters A₃ ein sogen. Druckregulator, bestehend in einem Ventil f mit Stange J₁ und einem kleinen, im Cylinder k geführten dichtschliefsenden Kolben f₂. Ueber diesem Kolben ist eine starke Spiralfeder k₁ angeordnet, welche den Kolben f₂ und damit das Ventil f mit der Spannung des Dampfes unter dem Kolben minus der Spannung der Dämpfe in dem Condensator niederdrückt.

Durch diese Einrichtung wird durch das Ventil f der Zuflufs zu den Heizröhren A₁ abgeschlossen, sobald die Spannung in demselben gröfser als die normale wird, und wieder geöffnet, sobald die Spannung sinkt. Zur gröfseren Sicherheit gegen eine zu hoch werdende Spannung in dem Verdampfer A ist das Sicherheitsventil i in Communication mit dem Dampfrohr ι in geschlossenem Gehäuse angebracht, welches durch Spiralfederdruck so belastet ist, dafs es sich öffnet, wenn der zulässige Maximaldruck im Verdampfer A überschritten wird. Die dann entweichenden Dämpfe gelangen durch das auch mit dem Cylinder k communicirende Rohr 3 in den Condensator.

Zur Erkennung des Flüssigkeitsstandes in dem Sammelbehälter A₃ ist ein kleineres Rohr A^ an einer Federwaage hängend, angeordnet. Dieses Rohr communicirt oben und unten durch zwei dünne, durch ihre Länge biegsame Rohre mit dem Behälter A₃, wodurch sich in beiden Röhren ein gleicher Niveaustand einstellt und durch die erwähnte Federwaage das Flüssigkeitsgewicht im Rohr A₄ und damit mittelbar der Niveaustand im Verdampfer A₃ angezeigt wird.

Der Compressor B (in vergröfsertem Mafsstabe dargestellt in Fig. 3) besteht aus dem Cylinder B, dem Kolben B₁ mit Ueberströmventil e, dem Expansionsschieber a, dem Auslafsschieber b und dem Einlafsschieber c.

Die exacte Bewegung dieser Schieber geschieht, ähnlich wie bei Dampfmaschinen, durch ein Excenter, dessen Stange K₁ auf einen Balancier η und dieser auf die entsprechenden Schubstangen 0 und ρ einwirkt. Die Schubstange 0 ist mit einem durch Federspannung vorgedrückten Knaggen O₁ versehen, mit welchem der Expansionsschieber α geöffnet und dieser bei bestimmter Füllung des Cylinders B durch Abgleiten von dem Knaggen O₁ durch Federzug plötzlich wieder geschlossen wird. Das mehr oder weniger frühe Abgleiten des Knaggens O₁ wird von einem nicht mit dargestellten bekannten Regulator bewirkt, welcher mittelst der Schubstange ο innerhalb kleiner Grenzen je nach Geschwindigkeit der Maschine hin- und herzieht. Durch die Zugstange ρ wird der Einlafsschieber b und der Auslafsschieber c beim Aufgange des Kolbens .B₁ geöffnet und beim Niedergange des letzteren geschlossen.

Das in dem Kolben B₁ angebrachte Ventil e hat den Zweck, die unter dem Kolben com-.primirten Gase dann über denselben strömen zu lassen, sobald der Druck der expandirten Gase kleiner geworden ist als der der comprimirte'n Gase, wodurch ein Wärmeausgleich im Cylinder stattfindet.

Hinter dem Auslafsschieber b ist vor der Rohrleitung nach dem Condensator noch ein Rückschlagventil s angebracht, welches sich beim Aufgange des Kolbens B₁ erst dann öffnet, wenn die Spannung der Dämpfe gleich oder wenig gröfser als der Druck im Condensator ist.

Statt der beschriebenen Ein- und Auslafsschieber können, ohne Aenderung der inneren Functionen, auch Ventile angeordnet werden.

Endlich ist noch zu bemerken, dafs die Abdichtung der Kolbenstange B₁ in bekannter Weise durch zwei Dichtungen hergestellt ist, zwischen welchen sich ein freier Zwischenraum befindet, welcher Raum dazu dient, bei event. Undichtheit an der Kolbenstange die übertretende Flüssigkeit oder Gase aufzunehmen und dieselben durch das Rohr 12 in eine kleine, nicht mit dargestellte Druckpumpe gelangen zu lassen, um von dieser continuirlich in die Saugleitung des Compressors zurückgeführt zu werden. Die Kolbenstange selbst ist in bekannter Weise mit dem Bewegungsmechanismus mittelst Lenkstange und Kurbel verbunden.

Der Condensator C besteht, wie bei allen Compressions-Kältemaschinen, aus dem von einem Kessel umschlossenen Röhrennetz, in welches oben die Gase aus dem Cylinder B einströmen, um in den Röhren gekühlt und verflüssigt zu werden; aus dem unteren Ende dieser Röhren strömen die flüssig gewordenen Gase in einen hochgelegenen Sammelbehälter C₁ aus, von wo sie zur Speisung des Verdampfers Ä und des Refrigerators D entnommen werden. Das Kühlwasser für den Condensator strömt zunächst durch Rohr 8 um den Sammelbehälter C₁ und durch Rohr 9 nach dem Condensator C und durch Rohr 10 ins Freie ab.

Der Refrigerator D zur Kälteerzeugung, Abkühlung von Räumen, Gefrieren von Wasser bietet gegenüber dem Bekannten nichts Neues. Es ist nur zu erwähnen, dafs das Saugrohr 2 mit einem Rohr 11 und Absperrventil t in Verbindung steht. Dieses Rohr 11 dient dazu, um aus einem Entwickelungsapparat bei geschlossenem Regulirventil r die Gase anzusaugen und in der Maschine in beschriebener W⁷eise zu comprimiren und zu verflüssigen.

Während die Maschine mit einem vertical angeordneten Cylinder dargestellt ist, kann dieselbe ohne Aenderung des Constructionsprincips auch mit zwei oder mehreren Cylindern, die stehend oder liegend, neben oder hinter einander mit dem Bewegungsmechanismus in bekannter Weise verbunden, angeordnet werden. Auch kann die beschriebene Maschine als selbstständiger Motor ohne Kälteerzeugung arbeiten, wenn der Regulirhahn r geschlossen ist oder der Refrigerator ganz fehlt.

Die .Vortheile dieser Maschine bestehen in der denkbar directesten Wirkung der motorischen Kraft zur Comprimirung der Gase, in der Anwendung einer niedrigen Temperatur von meist weniger als 6o° C. zur Erzeugung der nöthigen Spannung im Verdampfer, daher in der Möglichkeit, auch abgehende Gase aus vorhandenen Schornsteinen, abgehende Dämpfe aus Dampfmaschinen, warmes Wasser oder sonstige Wärmequellen motorisch nutzbar zu machen, wenn die Temperatur dieser Heizstoffe auch nur wenig über 50 bis 60⁰C. beträgt.

Claims (1)

1. Patent-Ansprüche:

   An einer Compressions-Kältemaschine zur gleichzeitigen Erzeugung von Betriebskraft und Kälte mit Dämpfen von einer und derselben flüchtigen Flüssigkeit ohne Anwendung von Absorptionsflüssigkeit:

   Die Construction und Anordnung des Cylinders B mit Steuerung der Ein- und Auslafsschieber, um einerseits vor dem Kolben B₁ die Expansion der aus dem Verdampfer A zuströmenden hochgespannten Dämpfe, andererseits hinter dem Kolben B₁ die Compression der aus dem Refrigerator D angesaugten Dämpfe zu bewirken, und in Combination damit die Anordnung des Ventils e im Kolben B₁, zum Zwecke, bei entsprechender Spannung die comprimirten Dämpfe vor den Kolben strömen und gemeinsam mit den expandirten Dämpfen beim Rückgange des Kolbens durch den Auslafsschieber b und das Ventil s in den Condensator verdrängen zu lassen.
   An dem Verdampfer A gemäfs Anspruch 1.:

   a) die Anordnung eines Flüssigkeitssammelbehälters A₃ mit Spannungsregulator f, zum Zwecke, stets nur so viel Verdampfflüssigkeit in die Heizröhren einströmen zu lassen, wie zur Erhaltung normaler Dampfspannung erforderlich ist;

   b) an diesem Sammelbehälter A₃ die Anordnung eines Flüssigkeitsanzeigers, bestehend in einem an Federwaage hängenden, durch zwei biegsame Rohre mit dem Sammelbehälter A₃ communicirenden Rohr A_v

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.