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Kältemaschine mit mehrstufigem Kreiselverdichter Die Erfindung betrifft
eine Kältemaschine mit mehrstufigem Kreiselverdichter, bei welcher das kondensierte
Kältemittel zum Teil in einem Zwischengefäß entspannt wird, und wobei die dabei
entstehenden Dämpfe in die entsprechende Stufe des Verdichters gelangen. Um jede
überflüssige Belastung des Verdampfers zu vermeiden, besteht erfindungsgemäß das
Zwischengefäß aus mehreren, vom flüssigen Kältemittel der Reihe nach durchlaufenen
Kammern, die in entsprechende Stufen des Verdichters münden und deren Verbindungsöffnungen
durch Schwimmerventile gesteuert werden.
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Ein Ausführungsbeispiel ist in den Zeichnungen dargestellt.
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Fig. i ist eine Ansicht der Kältemaschinenanlage.
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Fig. 2 ist ein Grundriß des gemäß der Erfindung bei der Anlage vorgesehenen
Sparers und Reinigers, Fig.3 ein waagerechter Schnitt nach Linie 15-15 der
Fig. q..
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Fig. q. ist ein senkrechter Schnitt nach Linie 16-z6 der Fig. 2 und
Fig.5 ein senkrechter Querschnitt nach Linie 17-17 der Fig. q..
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Fig, 6 zeigt in senkrechtem Schnitt das Schwimmerventil für die Rückführung
des flüssigen Kältemittels aus dem Kondensator. Fig. 7 ist ein Schnitt nach Linie
7-7 der Fig. 2.
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A ist der Verdampfer oder Kühler, in welchem das Kältemittel verdampft,
wodurch die Temperatur des zu kühlenden Mediums verringert wird. B ist der Hauptkondensator
für die Kältemitteldämpfe, C der Schleuderverdichter, der das verdampfte Kältemittel
dem Verdampfer entnimmt und es mit höherer Spannung dem Kondensator B zuführt. Wie
üblich, wird das flüssige Kältemittel vom Kondensator wieder entnommen, um erneut
verdampft, verdichtet und kondensiert zu werden. Der Verdichter wird durch einen
geeigneten, nicht gezeichneten Motor, vorzugsweise einen unmittelbar mit der Verdichterwelle
gekuppelten und mit im wesentlichen konstanter Drehzahl laufenden Elektromotor oder
eine Dampfturbine, angetrieben. Der Verdichter entnimmt die Kältemitteldämpfe dem
Verdampfer durch ein Verbindungsstück D und drückt den verdichteten Dampf in den
Kondensator durch einen Auslaß E.
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Beim Rücklauf vom Kondensator B zum Verdampfer A durchläuft das flüssige
Kältemittel eine Vorrichtung F (Fig. 2 bis 7), die Sparer genannt werden soll und
mit dem Verdichter C derart zusammenwirkt, daß derjenige Teil des Kältemittels,
welcher
schon verdampft ist, bevor er die Kühlröhren des Verdampfers
erreicht, nicht alle Stufen des Verdichters zu durchlaufen hat, so daß dieser Sparer
den Verdichter entlastet und die Wirksamkeit der Anlage erhöht.
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Der Sparer umfaßt eine oder .mehrere, z. B. vier Kammern oder Abteilungen
6o, 61, 62 und 63, die durch Kanäle 6q., die aus dem oberen Raum jeder Kammer in
die eiltsprechende Verdichterstufe führen, mit einer entsprechenden Anzahl von Verdichterstufen
unmittelbar in Verbindung stehen. Das flüssige Kältemittel tritt aus dem Hauptkondensator
durch ein Schwimmerventil 65 und ein Rohr 66 (Fig. 6) in die erste Abteilung
6o (Fig. 2 bis 4) des Sparers ein und jeweils von der einen Abteilung zur anderen
durch Durchlässe 67, 68 und 69, und zwar mündet das Rohr 66 zweckmäßig in eine Kammer
70 (Fig. 5) unterhalb der ersten Abteilung 6o des Sparers, aus welcher sie in die
Kammer 6o durch ein geeignetes Rückschlagventi171 eintritt. Die Durchlässe 67 bis
69 werden von Ventilen 72 beherrscht, die ihrerseits durch Schwimmer 72"
in den Abteilungen 6o bis 62 gesteuert werden, so daß, wenn die Flüssigkeit in der
ersten Kammer 6o den durch den Schwimmer darin bestimmten Stand erreicht hat, das
erste Ventil öffnet und die Flüssigkeit in die nächste Abteilung 61 eintreten läßt,
von wo sie in derselben Weise zur nächsten und übernächsten Kammer gelangen kann.
Aus der letzteren Kammer 63 des Sparers fließt die Flüssigkeit durch einen nach
unten gerichteten Kanal 73
und ein Rohr 74 in den unteren Teil des Verdampfergebäuses.
Das Rohr 74 erstreckt sich mit seiner Mündung 7q.a (Fig. i) so weit in das Verdampfergehäuse,
daß die Flüssigkeit aus dem Rohr ruhig über den oberen Rand der Mündung in den Verdampfer
strömt, und zugleich bildet das Rohr 7¢ einen Flüssigkeitsabschluß, der verhindert,
daß der Dampf aus dem Verdampfer durch das Rohr und den Sparer in den Verdichter
gelangt.
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Zweckmäßig ist der Sparer mit einem Kanal 7 5 (Fig. _.) in seinem
unteren Teil ausgestattet, der sich unterhalb der Abteilungen 61 bis 63 von der
Kammer 7o bis zum Auslaß 73 erstreckt und zweckmäßig mit den Abteilungen 61 und
62 durch kleine Löcher 76 am Boden dieser Abteilungen in Verbindung steht. Der Auslaß
dieser Kammer 75 ist für gewöhnlich durch ein Handventil 77
verschlossen,
das den Übertritt aus dem Kanal 75 in den Auslaß 73 verhindert.
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Wenn das flüssige Kältemittel aus dem Kondensator B in die erste Abteilung
6o des Sparers eintritt, verdampft ein Teil dieser Flüssigkeit in jener Kammer und
der entstandene Dampf gelangt durch die erste Verbindung 64 in die zugehörige Verdichterstufe,
so daß er nur in der entsprechenden Stufe und den etwa darauffolgenden Stufen verdichtet
wird, also die vorhergehenden Verdichterstufen nicht zu durchlaufen braucht. Wenn
das flüssige Kältemittel aus der ersten Abteilung 6o durch das Schwimmerventil zur
nächsten Abteilung 61 gelangt, tritt wieder eine gewisse Verdampfung ein, und der
Dampf gelangt aus dieser Abteilung 61 in die zugehörige Verdichterstufe, um nur
in den letzten zwei Verdichterstufen, gegebenenfalls in noch darauffolgenden Stufen,
nicht aber in den vorhergegangenen Stufen verdichtet zu werden. In gleicher Weise
wird der beim ferneren Durchlauf der Flüssigkeit durch den Sparer entwickelte Dampf
entsprechenden Verdichterstufen zugeführt.
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Da in jeder Sparerabteilung je ein Teil der Flüssigkeit verdampft
wird, wodurch jeweils die Temperatur der Flüssigkeit etwas erniedrigt wird, tritt
nur noch eine ganz geringe Verdampfung ein, wenn die Flüssigkeit in den Verdampfer
A gelangt, bevor sie mit den Verdarnpferröhren in Berührung kommt, so daß die Verdampfung
eine um so kräftigere Erniedrigung der Temperatur des zu kühlenden Mediums hervorbringt.
So ist der Anteil an Dampf, der im Verdampfer außerhalb der Berührungsstellen mit
den Verdampferröhren erzeugt wird und der nur geringe Kühlwirkung hervorzubringen
vermag, aber gleichwohl im Verdichter wieder verdichtet werden muß, wesentlich verringert
und die Wirksamkeit der Anlage bei entsprechender Ersparnis an Energieverbrauch
vergrößert.
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Die Sparerdurchlässe 67 bis 69 sind zweckmäßig höher, als für den
Durchfluß der Flüssigkeit erforderlich, und stehen oben sowie durch die ventilbeherrschten
Flüssigkeitsdurchlässe in ihren unteren Teilen mit den Abteilungen 61 bis 63 (Fig.
7) in Verbindung. Die oberen Verbindungen bilden Umlenk- oder Expansionskammern,
welche verhindern, daß die Flüssigkeit beim Übertritt von der einen Abteilung in
die nächste schwankt und den Schwimmer in der aufnehmenden Abteilung beunruhigt.
Diese Ausführungsform trägt auch zur Abscheidung des Dampfes von der Flüssigkeit
bei. Letztere sinkt herab und fließt am Boden weg, während der Dampf das Bestreben
hat, zu steigen und oben aus den Abteilungen Wegzuströmen. Bei einer Kältemaschinenanlage
von einer Größe, wie sie in der Praxis gebaut wird, strömen mehrere Liter Kältemittelflüssigkeit
in der Minute durch den Sparer, wobei mehrere Kubikmeter Dampf in
jeder
Abteilung des Sparers ausgeschieden werden. Dieser Dampf muß von der Flüssigkeit
getrennt werden, so daß letztere zurückbleibt und nur der Dampf in den Verdichter
gelangt. Jede Abteilung des Sparers bildet sowohl einen Abscheider als auch einen
Ablaß, in erster Linie einen Abscheider, in zweiter Linie einen Ablaß.
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Das flüssige Kältemittel kann aus dem Sparer entnommen werden, wenn
das Handventil 77 und ein Ablaßhahn 78 (Fig. i) am Rohr 74 geöffnet wird.
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Auch in den Abteilungen 6o bis 62 des Sparers sind zweckmäßig Ablenkwände
zwischen den Flüssigkeitseinlässen und den Dampfauslässen angeordnet, um die mit
dem Dampf mitgerissene Flüssigkeit abzuscheiden und zu verhüten, daß Flüssigkeit
in den Verdichter gelangt. Gemäß Fig.7 werden die Ablenkwände in jeder der Abteilungen
durch eine geneigte Platte 79 unterhalb des Dampfauslasses 64 gebildet, über welcher
eine abgebogene Platte 79" überhängt und eine zwischen der Platte
79a und dem Auslaß 64 herabhängende Wand 79b. Diese Einrichtung lenkt
den Dampf ab und fängt die mitgeführte Flüssigkeit auf. Letztere läuft entlang der
geneigten Platte 79 in den Flüssigkeitssammelraum der Abteilung zurück. Unten ist
die geneigte Platte mit Zwischenraum gegenüber der Rückwand der Abteilung befestigt,
um dort den Durchtritt von flüssigem Kältemittel zu gestatten. Auch eine beliebige
andere Einrichtung zur Abscheidung der Flüssigkeit könnte angewendet werden.