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Kompressionskältemaschinenanlage Bei Kälteanlagen mit zwei oder mehr
Kühlkörpern ergibt sich oft die Aufgabe, an den verschiedenen Kühlkörpern eine unterschiedliche
Temperatur zu erhalten. Dies hat man vielfach durch Anwendung von abgekühlter Sole
als Kältemittel erreicht, indem man mit Hilfe von Mischventilen und einer oder mehreren
Solepumpen Sole von für die betreffenden Räume geeigneten verschiedenen Temperaturen
durch die Kühlkörper dieser Räume zirkulieren ließ.
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Bei Kälteanlagen, welche ohne Sole unmittelbar mit Verdunstung des
Kältemittels in Rohrschlangen in den Räumen arbeiten, ist man in der Regel darauf
angewiesen, die verschiedenen Temperaturen durch Verinehrung oder Verminderung der
Kühlflächen oder durch Anwendung von mehreren Verdichtern zu erreichen, welche getrennt
auf die verschiedenen Kühlräume wirken. Das erstgenannte Verfahren wirkt sich oft
schädlich für die in den Räumen aufbewahrten Waren aus, weil die Luft in einigen
Räumen zu feucht und in anderen zu trocken wird, je nachdem die Kühlfläche groß
oder klein (die Kühlschlange lang oder kurz) ist. Beide Verfahren haben den Nachteil,
daß sie nicht genügend regelbar sind.
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Es ist auch eine Kühlanlage mit einem einfachen Kompressor bekannt,
die mehrere verschiedene Kühlstellen (Verdampfer) und ein vor dem Kompressor angeordnetes
gemeinsames Sammelstück für die von den verschiedenen Verdampfern kommenden Dämpfe
hat. Bei dieser Einrichtung der Kühlanlage erhält man in dem Sammelstück einen be.
stimmten Saugdruck und im allgemeinen eine entsprechende Verdampfungstemperatur
in sämtlichen Verdampfern. Wenn man bei einer derartigen Anlage in einigen der Verdampfer
eine höhere Verdampfungstemperatur halten will, als dem von den niedrigsten
der
vorkommenden Temperaturen bestimmten Druck in dem gemeinsamen Sammelstück entspricht,#muß
man die entsprechenden Saugabsperrventile teilweise schließen, damit dort ein großes
Druckgefälle herrscht, wodurch man also in den betreffenden Verdampfern einen höheren
Druck erhalten würde als nach dem im Sammelstück angeordneten Ventilen.
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je niedriger der Saugdruck eines Kompressors bei sonst gleichen Verhältnissen
ist, um so niedriger ist seine Leistung und um so höher der spezifische Kraftverbrauch.
Die erwähnte Drosselung von einem oder mehreren Saugabsperrventilen ist daher unwirtschaftlich,
weil der Kompressor stets so arbeitet, als ob der niedrigst vorkommende Saugdruck
in allen Verdampfern . herrscht. Die Unwirtschaftlichkeit ist dann besonders groß,
wenn die niedrigste Temperatur nur in einem relativ geringen Teil der Gesamtanlage
erforderlich ist, weil man nämlich dann mit einem kleineren Kompressor auskommen
könnte, von dem nur der eine Teil von den eine niedrigere Temperatur erfordernden
Verdampfern saugen würde, während der Rest des Kompressors von der Mehrzahl der
Verdampfer mit den dort herrschenden höheren Temperaturen und Drücken saugen würde.
In diesem Fall würde der zuletzt genannte Teil des Kompressors mit höherer Leistungsfähigkeit
und kleinerem spezifischen Kraftverbrauch arbeiten.
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Eine derartige Aufteilung kann, wie bereits oben bemerkt, durch Anwendung
von mehreren Kompressoren, die mit verschiedenen Saugdrücken von je ihrem Verdampfer
saugen, erreicht werden; aber wenn auch eine solche Anlage recht wirtschaftlich
arbeiten kann; ist sie relativ kostspielig und beansprucht viel Raum und ist die
Regelbarkeit, wie schon erwähnt, nicht groß genug.
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Man ist daher auch in -einigen Fällen bei Anwendung von Mehrzylinderverdichtern
und doppelt wirkenden Verdichtern mit abgetrennten Saugseiten dazu übergegangen,
mit verschiedenen Saugdrücken zu arbeiten, aber bei den jetzt bekannten Ausführungen
dieser Art werden komplizierte Rohrsysteme mit gewöhnlichen Ventilen und vielen
Flanschverbindungen angewandt, welche viel Raum erfordern, schwer abzudichten sind
`, und eine sorgfältige Wartung erfordern: Die gleichen Mängel sind zum größten
Teil auch bei der obene;rwähnten unwirtschaftlich arbeitenden bekannten Kühlanlage
mit einem einfachen Verdichter mit mehreren Verdampfern; Flüssigkeitsverteiler und
Sammelstück vorhanden.
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Die Erfindung will diese Mängel bei sämtlichen bekannten, regelbaren
Kühlanlagen mit unmittelbarer Verdampfung in den Kühlkörpern beseitigen, und z-,var
durch eine Kompressionskälteerzeugungsanlage, die ein Verdichteraggregat mit mehreren
Arbeitsräumen, z. B. einen Mehrzylinderv erdicbter oder einen doppelt wirkenden
Verdichter, und eine Anzahl durch unmittelbare Verdampfung wirkende Kühlkörper (Verdampfer)
hat, welche mit zwei oder mehr verschiedenen Saugtemperaturen arbeiten können. Das
Hauptmerkmal der Erfindung besteht in einer Verteilungsstelle; die aus einer Anzahl
je mit einem Verdichterarbeitsraum in offener Verbindung stehender Rohrstücke oder
Gehäuse und einer Anzahl je mit einem Verdampfer in offener Verbindung stehender,
zweifach oder mehrfach einstellbarer Absperrmittel besteht; durch welche die mit
ihnen in offener Verbindung stehenden Verdampfer mit irgendeinem der Rohrstücke
oder Gehäuse und dadurch mit irgendeinem der Verdichterarbeitsräume verbunden werden
können.
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Selbstverständlich können die Rohrstücke oder Gehäuse anstatt mit
den Verdichterarbeitsräumen in offener Verbindung zu stehen, mit den Verdampfern
in offener Verbindung stehen. In diesem Falle würden die Absperrmittel nicht mit
den Verdampfern, sondern mit den Verdichterarbeitsräumen in offener Verbindung stehen.
Die Anzahl der Rohrstücke öder Gehäuse und der Absperrmittel muß der .Anordnung
entsprechend gewählt werden.
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Wenn in vorstehendem von- einer offenen Verbindung zwischen den Rohrstücken
bzw. Absperrmitteln und den Verdichterarbeitsräumen bzw. Verdampfern gesprochen
wird, so schließt das nicht aus, daß gegebenenfalls die von den Verdampfern kommenden
Rohrleitungen in üblicher Weise mit je einem Absperrventil versehen sind und die
Kompressorzylinder ebenfalls Ventile haben.
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Die genannten Absperrmittel können aus mehrsitzigen Ventilen oder
Mehrweghähnen bestehen, werden aber jedoch zweckmäßig als Schieber mit Längs- oder
Drehbewegung ausgeführt. Mittels einer derartigen Anlage kann man durch wenige Handhabungen
gleichzeitig zwei oder mehr verschiedene Saugtemperaturen mit Hilfe der beispielsweise
aus einem Mehrzylinder- oder doppelt wirkenden Verdichter bestehenden Verdichteraggregate
erzeugen und gleichzeitig einen größeren oder kleineren Teil der Verdichterleistung
auf den oder die Kühlkörper zur Anwendung bringen, wo sie erforderlich ist. Auf
diese Weise wird die fragliche Kühlanlage für unmittelbare Verdampfung fast ebenso
regelbar wie eine Söleanlage, und dabei wird die Zahl der erforderlichen Flanschverbindungen
und Stopfbüchsen und somit die Gefahr der Undichtheiten stark
vermindert;
auch erspart man viel Raum, was besonders für Schiffe sehr wichtig ist, wo die Raumverhältnisse
stets sehr begrenzt und gewisse Teile der technischen Anlagen oft schwer zugänglich
sind; auch sind dort die Möglichkeiten in bezug auf Unglücksfälle und Zerstörung
von Waren und Maschinen infolge von etwa aussickerndem Kältemittel wesentlich größer
als bei Anlagen auf dem Lande.
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Die Verteilungsstelle, deren Rohrstücke und Schieber oder andere zweifach
oder mehrfach einstellbare Absperrmittel zweckmäßig, aber nicht notwendigerweise
quer zueinander angebracht sind, läßt sich vorteilhaft als ein mechanisch zusammenhängendes
Ganzes ausführen, welches als solches leicht gehandhabt und mit den verschiedenen
Leitungen der Kälteanlage verbunden werden kann. Die Rohrstücke und die Gehäuse
der Absperrmittel lassen sich jedoch gegebenenfalls schräg im Verhältnis zueinander
oder parallel zueinander anbringen, wenn sie mit entsprechenden Rohrstutzen und
Flanschverbindungen versehen werden.
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Die Verteilungsstelle kann, falls erforderlich, außer den vorgenannten
Rohrstücken ein damit verbundenes besonderes Rohrstück mit derart angebrachten Absperrmitteln
enthalten, daß jeder Verdichterzylinder oder jedes Verdichterzylinderende hierdurch
mit jedem beliebigen der übrigen Rohrstücke verbunden werden känn.
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Die Erfindung betrifft auch eine besonders zweckmäßige Ausführungsform
eines für die hier erwähnte Kühlanlage bestimmten Schiebers mit mehreren Einstellungsmöglichkeiten.
Der Schieber ist dadurch gekennzeichnet, daß das Schiebergehäuse seitlich angeordnete
Stutzen mit Öffnungen hat, welche durch einen verschiebbaren oder drehbaren Schieberkörper,
der ebenfalls Öffnungen hat, geöffnet oder geschlossen werden. Die Anzahl dieser
Öffnungen braucht nicht unbedingt die gleiche zu sein wie die Anzahl der Öffnungen
in der Wand des Schiebergehäuses, weil z. B. das eine Ende des Schieberkörpers als
Steuerkante dienen kann.
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Die Erfindung läßt sich für alle Arten von Kälteanlagen mit direkter
Verdampfung verwenden, also sowohl für Land- wie für Schiffsanlagen, und in beiden
Fällen kann die Zahl der Verdichterzy linder oder -zylinderenden entweder gleich
der Zahl der Verdampfer sein oder davon abweichen.
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Als ein Beispiel einer Landanlage, in welcher mehrere verschiedene
Temperaturen erforderlich sind, lassen sich Eiscremefabriken nennen, wo die Ware
bei - io bis - 15° C friert, bei --- 2o bis - 25° C erhärtet und bei - 45 bis -
5o' C schnell friert, oder Fischgefrierungsanlagen, wo bei - io bis - 12° C Eis
hergestellt wird, wo Fische bei - 3o bis - q.0° C gefroren -und wo gcifrorene Fische
bei - 15 bis - 2o° C gelagert werden.
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Bei Schiffskälteanlagen ist die Erfindung, z. B. in Obsttransportschiffen,
verwendbar, wo man beispielsweise gleichzeitig Bananen bei 12° C, Orangen bei 6°
C und Apfel bei o° C soll befördern können.
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Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung
näher erläutert. Abb. i zeigt schematisch eine Ausführungsform einer Kompressionskälteerzeugungsanlage
nach der Erfindung.
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Abb.2 und 3 zeigen eine zweckmäßige Ausführungsform eines Verteilungsschiebers
im Längsschnitt bzw. in Seitenansicht gesehen. Bei der in Abb. i gezeigten Anlage
werden vier derartige Schieber angewandt.
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Abb-. q. zeigt im größeren Maßstab und teilweise im Schnitt eine praktische
Ausführungsform einer Verteilungsstelle nach Abb. i, Abb.5 einen Schnitt dieser
Verteilungsstelle nach der Linie A-<4 in Abb. 4. und Abb. 6 einen Schnitt eines
Schiebergebäuses nach der Linie B-B in Abb. ¢.
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In Abb. i bezeichnet i einen Dreizylinderverdichter, dessen drei Zylinder
2, 3 und .4 je ihre Saugleitung 5 bzw. 6 und 7 haben, durch welche das verdampfte
Kältemittel von einer Saugverteilungsstelle zugeführt wird, die als Ganzes mit 8
bezeichnet ist. Die gemeinsame Druckleitung 9 der drei Verdichterzylinder ist mit
einem Verflüssiger io verbunden, in welchem das komprimierte Kältemittel durch Kühlwasser
verflüssigt wird, das mittels einer Kühlwasserpumpe 11 in Umlauf gehalten wird.
Das flüssige Kältemittel wird in einem Speicher 12 aufgespeichert und strömt von
dort in eine Druckverteilungsstelle 13, von welcher die Zuleitung zu Kühlspiralen
1,4, i 5, 16-, 17 unter Expansion durch Handregelventile 18, i9 bzw. 2o, 21 erfolgt.
Diese Handregelventile können eventuell durch selbsttätige Regelventile ersetzt
oder ergänzt werden. Die Zahl der Regelventile ändert sich mit der Zahl der Kühlkörper.
In Abb. i sind vier Kühlspiralen dargestellt, aber die Erfindung kann auch in solchen
Fällen angewandt werden, wo ts mehr oder weniger Kühlspiralen gibt, wie auch der
Verdichter mehr oder weniger Zylinder haben kann, als in der Zeichnung dargestellt.
Gewöhnlich wird in Schiffen im Hinblick auf Ersatz mehr als ein Verdichter vorgesehen.
In der Zeichnung ist der Ersatzverdichter zur Schaffung einer besseren Übersichtlichkeit
weggelassen.
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Die Saugverteilungsstelle 8 besteht, wie
gezeigt,
aus drei Rohrstücken öder Gehäusen 8a, 811, 8c, welche je mit ihrer Saugleitung
5 bzw. 6, 7 verbunden sind, und aus vier quer zu diesen Rohrstücken angebrachten
Verteilungsschiebern 24, 25, 26, 27, welche je mit einer der Kühlspiralen 14,
15,
16, 17 verbunden sind. Diese Verteilungsschieber können z. B. in der in
Abb. 2 und 3 dargestellten und nachstehend näher erläuterten Weise ausgeführt sein.
Wesentlich ist zunächst, daß jeder Verteilungsschieber so eingerichtet ist, daß
er die entsprechende Kühlspirale mit irgendeiner der Saugleitungen 5, 6, 7 verbinden
kann. Die Saugverteilungsstelle 8 hat zugleich an dem einen Ende ein quer zu den
übrigen Rohrstücken angebrachtes Rohrstück 8d mit Ventilen 22 und 23. Die Batterie
bildet ein mechanisch zusammenhängendes Ganzes, indem z. B. die Scbiebergehäuse
und die Rohrstücke durch Flansche verbunden sind.
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Die gleichzeitige Erzielung der erwünschten verschiedenen Temperaturen
in den Kühlspiralen erfolgt auf folgende Weise: Angenommen, die Ventile 22 und 23
seien gesperrt und die Verteilungsschieber 24, 25, 26, 27 seien so eingestellt,
daß, wie punktiert angedeutet ist, der Zylinder 4 von den Kühlspiralen 14, 15, der
Zylinder 3 von der Kühlspirale 16 und der Zylinder 2 von der Kühlspirale 17 saugt.
Es wird hierdurch möglich sein, in den Kühlspiralen 14, i5 mit einer anderen Temperatur
zu arbeiten als in den Kühlspiralen 16 und 17. Es ist klar, daß man durch
passende Einstellung der Ventile 22, 23 und der Verteilungsschieber viele andere
Kombinationen schaffen kann und daß man durch Betätigen der Ventile 22, 23 zwei
oder mehr Zylinder mit irgendwelchen Kühlspiralen verbinden kann.
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Die in den Abb.2 und 3 gezeigte Ausführungsform eines Verteilungsschiebers
27 hat einen hohlen, zylindrischen, am einen Ende offenen Schieberkörper 35, der
durch eine drehbare, aber nicht verschiebbare Schraubspindel28 (oder auf andere
Weise, z. B. durch einen Hebelmechanismus) so eingestellt werden kann, daß die Öffnungen
29 des Schiebers mit den Öffnungen 32 des Schiebergehäuses27 verbunden werden oder
daß die Öffnungen 3o des Schiebers mit den Öffnungen 33 des Schiebergehäuses in
Verbindung kommen oder schließlich, daß das Innere des Schiebergehäuses am rechten
Ende 3r des Schieberkörpers mit den öffnungen 34 des Schiebergehäuses in Verbindung
kommt. Hierdurch kann irgendeiner der drei Stutzen 37, 38, 39 des Schiebergehäuses
mit der Zufuhrleitung 36 des Kältemittels in Verbindung gebracht werden. In der
in Abb.2 gezeigten Stellung des Schiebers ist der Saugstutzen 37 mit der Leitung
36 verbunden, während die beiden anderen Saugstutzen 38, 39 von ihr getrennt sind.
Bei der in den Abb. 2 und 3 gezeigten Ausführungsform des Schiebers bildet die Endwand
35a des Schieberkörpers die Mutter für die Schraubspindel 28, und sie hat einen
Zapfen 35U, der in eine Längsnut 27a in der Wand des. Schiebergehäuses greift, wodurch
eine Drehung des Schieberkörpers verhindert wird. Eine kleine, nicht drehbare Mutter
40 an dem äußersten Teil der Schraubspindel 28 trägt einen Zeiger 4i, der längs
einer Skala 4a die jeweilige axiale Lage des Schiebers angibt. Selbstverständlich
kann der beschriebene Verteilungsschieber leicht in einen Drehschieber von gleicher
Wirkung umgeändert werden.
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Bei der Verteilungsstelle nach Abb. .4 bis 6 sind genau die gleichen
Kupplungsmöglichkeiten vorhanden wie bei der Verteilungsstelle 8 in Abb- i, und
zwar sind die seitlich ausgehenden Stutzen 43, 4.4 und 45 des Ventilgehäuses 8d
j e mit ihrer Saugleitung 7, 6 bzw. 5 zu verbinden, während die vier Schiebergehäuse
:24,:25, 26 und 27 (das letztgenannte ist in Abb.4 nur angedeutet) je oben mit ihrer
Kühlspirale 14, 15, 16 bzw. 17 zu verbinden sind. Auch erfüllen die Ventile 22 und
23 denselben Zweck wie in Abb. i. Wie es aus Abb. 4 bis 6 leicht ersichtlich ist,
werden drei den Rohrstücken oder Gehäusen 8a, 8b und 8a in Abb. i entsprechende
waagerechte, immer ununterbrochene Kanäle durch drei Reihen von Schiebergehäusestutzen
und inneren Ringräumen 46 gebildet, wodurch die Anzahl der notwendigen Flanschverbindungen
äußerst klein wird. Nur der eine Verteilungsschieber ist in Abb. 4 gezeigt; es ist
aber zu verstehen, daß ebenso wie in Abb. i vier Schieber verwendet werden, die
im wesentlichen, wie in Abb. 2 und 3 gezeigt, ausgebildet sein können. In Abb. 4
arbeitet jedoch der längs verschiebbare Schieberkörper 35 mit einer feststehenden,
auswechselbaren Hülse 47 zusammen, wie es üblich ist.
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Vorausgesetzt, daß die Verteilungsstelle nach Abb. 4. bis 6, wie oben
angegeben, in die Kühlanlage eingeschaltet ist und daß die Ventile 22 und 23 und
der Schieberkörper 35, wie in -Abb. ¢ gezeigt, eingestellt sind, arbeiten, wie leicht
ersichtlich, sämtliche Verdichterzylinder auf die Kühlspirale 14, was natürlich
nur eine von vielen Möglichkeiten darstellt.