DE19525064C1 - Kältemaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kältemaschine mit einem die ein Kältemittel führenden Komponenten der Maschine aufneh­ menden Gehäuse.

Kältemaschinen arbeiten im allgemeinen mit einem "Kälte­ mittel", also einer Substanz, die den Energietransport von einer Wärmequelle ermöglicht.

Diese Kältemittel können, sofern sie an die Umwelt gelan­ gen, in vielerlei Hinsicht gefährlich sein. Einerseits können sie entflammbar, entzündbar, explosiv, toxisch, korrosiv oder belästigend u. ä. sein, andererseits können sie die Umwelt schädigen (Ozon-Abbau, Treibhauseffekt u. ä.).

Emissionen von Kältemitteln können an bestimmten Stellen bevorzugt auftreten (z. B. Gleitringdichtungen, Flansch­ verbindungen, Bördelverschraubungen, Stopfbuchsen) und da­ mit prophylaktisch vermieden oder in ihrer Auswirkung ge­ zielt kontrolliert werden. Schwierig wird es dann, wenn Emissionen auftreten können, ohne daß der Emissionsort festliegt oder zuverlässig vermutet werden kann. Dies ist beispielsweise der Fall bei Rohrbrüchen, Leckagen an Löt- oder Schweißverbindungen, undichten Membranen und Dichtun­ gen usw. In diesem Fall ist eine Emission an die Umwelt bislang so gut wie unvermeidbar.

Besonders kritisch ist die Emission von Kältemittel, wenn diese brennbar und/oder explosiv sind. Dazu gehören z. B. die Kältemittel Ammoniak und solche aus der Gruppe der Kohlenwasserstoffe.

Bislang behilft man sich bei derartigen Problemstellungen damit, daß man Vorschriften zur Aufstellung, zur allgemei­ nen Sicherheit oder zu Ausrüstungsmerkmalen erläßt oder versucht, diese Anlagen anderweitig sicher zu machen. Dazu gehört z. B. auch die Plazierung derartiger Anlagen in Räumen, die entsprechend belüftet werden oder man verwen­ det beispielsweise bei Ammoniakkälteanlagen eine Wasservorla­ ge.

Aus der DE 41 20 272 A1 ist eine Kältemaschine bekannt, bei der die Kältemittelabsorption innerhalb der Anlage in einem Filter erfolgt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kälte­ maschine zu schaffen, bei der Kältemittel nicht in die Um­ welt austreten kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Gehäuse gasdicht ausgebildet ist, ein das Innere des gas­ dichten Gehäuses mit einem Auslaß verbindender Raum vorge­ sehen ist, und der Raum mit einem das Kältemittel sorbie­ renden Stoff gefüllt ist.

Der hier gemachte Vorschlag zielt darauf ab, eventuell austretendes Kältemittel durch Sorption an einem geeigne­ ten Stoff von der Umwelt fernzuhalten. Dies wird dadurch erreicht, daß die Kältemaschine in einem geschlossenen Ge­ häuse untergebracht wird, welches vollständig mit einem geeigneten Sorptionsmaterial gefüllt wird und welches vom Volumen bzw. von seiner Masse her geeignet ist, die gesam­ te Menge an eventuell austretendem Kältemittel aufzunehmen und von der Umwelt fernzuhalten.

Die Erfindung wird im folgenden anhand einer Zeichnung er­ läutert. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines ersten Ausfüh­ rungsbeispiels,

Fig. 2 eine schematische Ansicht eines zweiten Ausfüh­ rungsbeispiels,

Fig. 3 eine schematische Ansicht eines dritten Ausfüh­ rungsbeispiels, und

Fig. 4 eine schematische Ansicht eines vierten Ausfüh­ rungsbeispiels.

Die Kältemaschine (1) befindet sich in einem Gehäuse (2). Dieses wird so ausgestaltet, daß im Gehäuse - durch Schi­ kanen (3) bedingt - eine Durchströmung des Sorptionsmit­ tels (4) zwangsläufig herbeigeführt wird. Damit wird eine vollständige Bindung des Kältemittels am Sorptionsmittel erreicht, bevor dieses Kältemittel an die Umwelt (5) aus­ treten und zu den beschriebenen Gefährdungen führen kann.

Das Gehäuse (2) kann bei (5) durch eine Öffnung drucklos gehalten werden, so daß eine druckfeste Ausführung nicht notwendig wird.

Kältemittel, welches leichter als Luft ist, wird durch die Anordnung und Ausgestaltung der Schikanen bevorzugt nach oben abgeführt (Fig. 1). Kältemittel, welches schwerer als Luft ist, wird durch die Anordnung und Ausgestaltung der Schikanen bevorzugt nach unten abgeführt (Fig. 2). Damit wird erreicht, daß Gebläse oder andere Förderein­ richtungen im Normalbetrieb nicht benötigt werden.

Das Sorptionsmittel (4) muß mengenmäßig in der Lage sein, alles austretende Kältemittel aufzunehmen. Um die ange­ strebte Sicherheit nach außen zu gewährleisten, müssen alle kältemittelführenden Komponenten (1) von dem Gehäuse (2) umschlossen sein. Die sind insbesondere die Wärmeaus­ tauscher, der (oder die) Verdichter, alle Behälter (z. B. Sammler, Abscheider) und die Rohrleitungen mit den Rohrleitungs- und Behältereinrichtungen (z. B. Armaturen, Regelorgane usw.).

Bevorzugt sind damit alle Kältemaschinen gemeint, welche in kompakter Ausführung realisiert werden können. Insbe­ sondere sind dies Flüssigkeitskühlsätze in wassergekühlter Ausführung. Das Sorptionsmittel wird in das Gehäuse einge­ bracht und umschließt die Kältemaschine bzw. die kältemit­ telführenden Einrichtungen vollständig.

Im Falle einer Emission kann das austretende Kältemittel daher nicht mehr direkt an die Umwelt gelangen, sondern wird mit dem Sorptionsmittel zwangsläufig in Kontakt kom­ men und von diesem letztendlich sorbiert werden.

Für diesen Fall wird die Kältemaschine so aufgebaut, daß diese entweder direkt an einem geeigneten Gehäuse aufge­ stellt werden kann, welches den zuvor genannten Kriterien entspricht oder daß die Kältemaschine in einem "inneren Gehäuse" (6) plaziert wird. In beiden Fällen wird der Hohlraum zwischen Kältemaschine bzw. innerem Gehäuse und dem äußeren Gehäuse so bemessen und ausgeführt, daß aus­ tretendes Kältemittel von der eingefüllten Menge an Sorp­ tionsmittel vollständig aufgenommen werden kann.

Das "innere Gehäuse" (6) kann mit einer permeablen Wand (z. B. durch Lochbleche, Gitter, Siebe o. ä.) zum Gehäuse (2) offengehalten werden (z. B. an der durch einen Pfeil gekennzeichneten Seite), ohne daß notwendigerweise Sorpti­ onsmittel (4) direkt mit der Kältemaschine (1) in Berüh­ rung kommt.

Zur vollständigen Absicherung kann Kältemittel am Austritt (bei (5)) durch eine geeignete Vorrichtung (7) gemeldet werden.

Um das Einfüllen und Ausbringen des Sorptionsmittels zu erleichtern wird vorgeschlagen, dieses mit einem Gebläse - ähnlich einem Staubsauger - zu fördern. Zum Befüllen wird das Sorptionsmittel aus dem Transport- bzw. Lagerbehälter pneumatisch in das (äußere) Gehäuse gefördert (z. B. durch die Öffnung bei (5)) und durch entsprechende Maßnahmen und konstruktive Ausgestaltung des Gehäuses in den dafür vor­ gesehenen Schikanen-Zwischenräumen abgelagert. Für den Fall, daß das Sorptionsmittel entnommen werden muß (Wartung, Reparatur, Inspektion usw.), wird das Sorptions­ mittel auf dieselbe Weise abgeführt.

Sofern kein Kältemittelverlust verzeichnet werden muß, kann das Sorptionsmittel zwischengelagert werden, um bei einem erneuten "Versiegeln" der Kältemaschine wiederver­ wendet zu werden. Im Falle eines Kältemittelverlustes wird das Sorptionsmittel nicht mehr zurückgefüllt, sondern ord­ nungsgemäß entsorgt oder einem Recycling zugeführt. Zur Wiederbefüllung wird in diesem Fall unbelastetes Sorpti­ onsmittel eingefüllt.

Das Sorptionsmittel kann natürlich auch durch Schwerkraft abgelassen oder eingefüllt werden. Ebenso ist manuelles Einbringen möglich und ggf. wirtschaftlicher. Es können auch dicht schließende Deckel am Gehäuse (2) oder am "inneren Gehäuse" (6) den Zugang zum Sorptionsmittel er­ leichtern.

Ganz besonders eignet sich die vorgeschlagene Verfahrens­ weise für kompakte, hermetische Kälteanlagen mit sauggas­ gekühlten Verdichtern. Bei derartigen Anlagen ist eine Einhausung üblicherweise unproblematisch und führt nicht zu einem Wärmestau.

Die Schikane kann auch derart ausgeführt sein (Fig. 3), daß aus einem Gehäuse, welches die Kältemaschine (1) völ­ lig umschließt, eine Rohrleitung (ein Kanal o. ä.) geführt wird (8), welche mit dem Sorptionsmittel (4) gefüllt wird.

Damit können komplizierte Schikanen und Gehäuseausführun­ gen entfallen.

Um jedoch die Funktion und/oder die Wärmeabfuhr (Kühlung) von Einrichtungen (Motoren, wärmeabgebende Bauteile usw.) sicherzustellen (9), kann in deren Umgebung das Sorptions­ mittel (10) so gepackt werden, daß eine Beeinträchtigung nicht gegeben ist (Fig. 4).

Dies ist beispielsweise dann gegeben, wenn Kühlluft durch eine Sorptionsmittelpackung (10) mit einem Ventilator oder Gebläse (11) gefördert wird und durch eine Sorptionsmit­ telpackung (10) abgeführt werden kann. Selbstverständlich müssen derartige Packungen in der Lage sein, eine voll­ ständige lokale Emission zwangsläufig aufzunehmen oder durch die Art der Führung des Kühlmittelstromes das einge­ füllte Sorptionsmittel zu beaufschlagen.

Claims (7)

1. Kältemaschine mit einem die ein Kältemittel füh­ renden Komponenten der Maschine (1) aufnehmenden Ge­ häuse (2), dadurch gekennzeichnet, daß
das Gehäuse (2) gasdicht ausgebildet ist,
ein das Innere des gasdichten Gehäuses (2) mit einem Auslaß (5) verbindender Raum (4) vorgesehen ist,
und der Raum (4) mit einem das Kältemittel sorbieren­ den Stoff gefüllt ist.

2. Kältemaschine nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Raum (4) durch einen Kanal (8) ge­ bildet wird.

3. Kältemaschine nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Raum (4) durch eine Mehrzahl von ei­ ne Schikane darstellenden Blechen (3) gebildet wird.

4. Kältemaschine nach einem der vorangehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaß (5) bei Verwendung eines Kältemittels, das schwerer als Luft ist, nach unten weist.

5. Kältemaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaß (5) bei Verwendung eines Kältemittels, das leichter als Luft ist, nach oben weist.

6. Kältemaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Auslasses (5) eine Einrichtung (7) zum Anzeigen des Auftretens von Kältemittel in diesem Bereich angeordnet ist.

7. Kältemaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Kältemaschine hindurch ein Kühlluftkanal (9 geführt ist, der an seinem Eintritt und an seinem Austritt mit Sorptionsmittelpackungen (10) versehen ist.