Verbund-Kompressions-Kältemaschine für Kühltransportwagen. Die Erfindung betrifft eine Verbund Kompressions-Kältemaschine für Kühltrans portwagen, insbesondere für solche, bei de nen das aus der Aussenluft bestehende Kühl mittel starken Temperaturschwankungen aus ist. Besonders stark sind bei diesen Anlagen die Temperaturschwankungen des Kühlmittels dann, wenn die Wagen auch im Winter, unter Umschaltung der Kälteanlage als Heizanlage, verwendet werden, indem man den Kältemittelkreislauf in Kondensator und Verdampfer umkehrt und den Verdamp fer als Kondensator wirken lässt.
Eine Kühlung der den Aufnehmer des Kompressors passierenden Gase ist insbe sondere dann zu empfehlen, wenn die Saug- und Kondensatordrücke weit auseinander liegen und ein Kältemittel verwendet wird, das bei hohen Temperaturen der Gefahr einer grossen Zersetzung ausgesetzt ist.
Durch eine derartige Zwischenkühlung wird auch die Endtemperatur des die zweite Stufe verlassenden Gases erniedrigt, die bei grosser Druckdifferenz und ungenügender Kühlung die Kompressortemperatur und da mit die Dünnflüssigkeit des Schmiermittels erhöht, so dass dieses zum Beispiel bei Ro tationskompressoren seine Wirkung als Sperr mittel nicht mehr erfüllen kann.
Wenn die Temperaturverhältnisse, bei denen die Anlage arbeitet, sich wenig än dern, wie zum Beispiel in den Tropen, und wenn die Anlage stets überwacht wird, wie dies bei den grösseren Anlagen üblich ist, so macht die Kühlung des Fördermittels im Aufnehmer des Kompressors keine Schwie rigkeit, weil die Kühlung stets den örtlichen Verhältnissen angepasst werden kann.
Anders verhält es sich bei den automa tisch wirkenden Kälteanlagen von Eisen bahnkühlwagen, wo die für die Kühlung in erster Linie in Betracht kommende Aussen luft in gewissen Jahreszeiten und Ländern tagsüber ziemlich warm, bei Nacht aber kalt ist, während im Hochsommer eine sehr hohe, im Winter eine tief unter dem Gefrierpunkt liegende Temperatur herrschen kann.
In folge des Umstandes, dass die Aussenluft für die Zwischenkühlung des Gases verwendet wird, besteht bei diesen Anlagen die doppelte Gefahr, dass der Kühleffekt bei sehr hoher Aussentemperatur ein ungenügender ist und dass bei tiefer Aussentemperatur, zum Bei spiel bei Nacht, oder auch im Winter, die Kühlung so intensiv sein kann, dass zwischen den beiden Kompressionsstufen eine Konden sation eintritt, was Flüssigkeitsschläge in der zweiten Stufe oder mindestens einen ungün stigen Einfluss auf den Wirkungsgrad zur Folge hat.
Diese Verhältnisse seien anhand des nachfolgenden Beispiels, das sich auf eine Ammoniakmaschine bezieht, näher ver anschaulicht.
Bei einer Verdampfertemperatur von -15 C und einem Verdampferdruck von 2,367 kg/cm2 sei das Kompressionsverhältnis 3,65, also der Druck in der Zwischenstufe 6,27 kg/cm2 und die diesem Druck entspre chende Verflüssigungstemperatur + 10 C. Die Zwischenkühlung soll, um bei hohem Kondensationsdruck hohe Überhitzungstem peraturen zu vermeiden, so durchgeführt werden, dass das Kühlmittel bis auf eine we nig über + 10 liegende Temperatur gekühlt wird. Da aber im Hochsommer die Aussen temperatur bis auf + 35 C und höher stei gen kann, so besteht der Nachteil, dass der Kondensationsdruck gerade dann bis zu 16 kg/cm2 bezw. darüber hinaus ansteigt und die grösste Überhitzung in der zweiten Stufe gerade dann auftritt, wenn die Aussenluft die geringste Kühlwirkung auf die vorkom primierten Gase hat.
Anderseits können zu andern Jahreszeiten im Zwischenkühler leicht Temperaturen unter + 10 C auf treten, die eine Kondensation zur Folge ha ben. Diese Kondensation kann nicht nur während des Betriebes, sondern auch bei längeren Betriebspausen auftreten, wenn der Maschinenraum durch die kalte Aussenluft stark abgelzühlt worden ist. Wird die Ma schine alsdann in Gang gesetzt, während der Zwischenkühler sehr kalt, vielleicht sogar teilweise mit kondensiertem Kältemittel ge- füllt ist, so entsteht wiederum die Gefahr, dass im Kompressor Flüssigkeitsschläge auf treten.
Mit der vorliegenden Erfindung wird die Behebung dieser Nachteile und Gefahren be zweckt. Die Erfindung besteht darin, dass das gasförmige Kältemittel zwischen den Kompressorstufen sowohl einen Kühler, wie auch einen Flüssigkeitsabscheider passiert. Auf diese Weise wird bei warmem Wetter eine zu hohe Endkompressionstemperatur des Kältemittels und bei kaltem Wetter ein Ansammeln von Flüssigkeit im Zwischen kühler infolge Kondensation des Kältemittels und damit die Möglichkeit von Flüssigkeits schlägen in der zweiten Kompressorstufe ver mieden. Der Zwischenkühler kann so mit Kälteflüssigkeit führenden Teilen der Ma schine in Verbindung gebracht sein, dass die Kälteflüssigkeit zur Erhöhung seiner Kühl wirkung herangezogen werden kann.
Zweck mässig wird die Anordnung so getroffen, dass eine im Kreislauf durch den Zwischenkühler und eine luftgekühlte Rückkühlvorrichtung hindurchgetriebene Flüssigkeit eine Einrich tung passiert, vermittelst welcher sie noch der Kühlwirkung des flüssigen Kältemittels ausgesetzt werden kann. Der Flüssigkeits- abscheider lässt sich mit einer Einrichtung zum Verdampfen der abgeschiedenen Flüs sigkeit und zum Rückführen derselben in Dampfform in den Kompressor versehen.
Die Einrichtung zum Verdampfen der abgeschie denen Flüssigkeit wird dabei, wenn die Kältemaschine von einem Verbrennungs motor angetrieben wird, am besten durch das warme Kühlwasser des Verbrennungsmotors beheizt, welches infolge des Umstandes, dass es eine obere Temperaturgrenze nicht über schreitet, die Gefahr eines zu hohen Auf wärmens des Kältemittels ausschaltet. Zweck mässig wird die Einrichtung zum Verdamp fen der abgeschiedenen Flüssigkeit als toter Sack ausgebildet. Um das Mittel für die Zwischenkühlung der Wirkung des ver dampfenden Kältemittels entziehen zu kön nen, wird es am besten in einem auBschalt- baren Zusatzverdampfer rückgekühlt. Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungs gegenstandes ist auf der Zeichnung schema tisch zur Darstellung gebracht.
1 ist ein mit Mantelkühlung versehener Verbundkompressor der Kältemaschine eines Kühltransportwagens. Die vom Verdampfer kommenden Gase werden durch die Lei tung 3 in den Kompressor angesaugt, um die sen, nachdem sie in der ersten Stufe vorkom primiert worden sind, durch die Leitung 4 wieder zu verlassen. Sie passieren alsdann die Rohrschlange 5, Leitung 6, Flüssigkeits- abscheider 7, um schliesslich durch die Lei tung 8 wieder in den Kompressor 1 einge führt zu werden, den sie nach Passieren der zweiten Kompressionsstufe durch Leitung 9 verlassen, um in den Kondensator 10 über zutreten.
Das verflüssigte Kältemittel wird durch die Leitung 11 zum Regulierventil 12 ge leitet, von dem aus es entweder durch Ventil 13 und Leitung 14 direkt nach Leitung 15 oder aber bei geschlossenem Ventil 13 durch Ventil 16, Leitung 17, Rohrschlange 18 und Leitung 19 in die Leitung 15 übergeführt wird. Durch die Leitung 15 wird das ver flüssigte Kältemittel alsdann dem Verdamp fer 2 zugeführt. Der Ammoniakkreislauf ist in ausgezogenen Pfeilen angedeutet.
Ausser dem Kondensator sind bei einer derartigen Maschine auch noch der Kom pressor und die von der ersten nach der zweiten Stufe strömenden Gase zu kühlen.
Bei der gezeichneten Maschine ist für die Kühlung Kühlwasser vorgesehen, das selbst wieder von der Aussenluft rückgekühlt wird. Der Kompressor 1 ist hierzu mit einem Kühlmantel 20 versehen und die Rohr schlange 5 ist in einem Behälter 21 unter gebracht. Das im Behälter 21 und im Kühl mantel 20 sich erwärmende Kühlwasser steigt, weil es bei der Erwärmung spezifisch leichter wird, durch die Leitungen 22 und 23 auf, um hernach in den Rückkühler 24 zu gelangen, in dem es rückgekühlt wird. Die ser Rückkühler wird auf gleiche Weise wie der Kondensator 10 durch die Aussenluft ge kühlt. Die Aussenluft kann dabei von einem Ventilator (auf der Zeichnung nicht ange geben) über beide Rohrschlangen geblasen werden oder die Schlangen können so am Wagen angeordnet sein, dass sie infolge der Fahrbewegung des Wagens von der Aussen luft bestrichen werden.
26 ist ein mit einer Öffnung 27 ver- sehenes Expansionsgefäss, das durch die Lei tung 28 nahe beim Rückkühler 24 an die höchste Stelle der Leitung 23 angeschlossen ist.
Das durch die Rückkühlung spezifisch schwerer gewordene Wasser verlässt den Kühler 24, indem es durch die Leitung 29 nach unten sinkt und den Behälter 30 pas siert, in dem die Kühlschlange 18 unter gebracht ist. Nach Verlassen des Behälters 30 geht das Kühlwasser weiter durch die Leitungen 31 und 32 nach dem Behälter 21 zurück. Die Kühlwasserzirkulation ist mit gestrichelt gezeichneten Pfeilen angedeutet.
Steigt die Aussentemperatur auf + 35 C oder darüber, so wird das Kühlwasser den Kühler 24 mit einer Temperatur verlassen, die noch einige Grade höher sein kann, und wenn dieses warme Wasser ohne weiteres zur Kühlung von Rohrschlange 5 verwendet würde, so würden die Gase diesen Zwischen kühler mit einer wiederum um einige Grade höheren Temperatur verlassen. Der Rück kühler 24 ist also allein nicht imstande, die Gase zwischen beiden Stufen genügend zu kühlen, wenn infolge hoher Kondensations temperatur diese Kühlung am meisten nötig ist. Auch auf den Kompressor könnte der Kühleffekt nur ungenügend sein, wenn das Kühlwasser vor Passieren des Behälters 21 schon warm wäre und durch die Rohr schlange 5 noch weiter erwärmt würde.
Diese Kühlwirkung ist nun . durch Nach kühlen des zirkulierenden Kühlwassers durch die Kühlmaschine selbst verbessert. Diese Nachkühlung lässt sich bei automatisch wir kenden Maschinen so ausführen, dass sie keine ständige Überwachung, sondern höchstens nur eine Umstellung einigemäl pro Jahr ver langt. Wird der Hahn 13 geschlossen und der Hahn 16 geöffnet, so wird das den Behäl ter 30 passierende Wasser so weit gekühlt, dass es dem Behälter 21 mit einer Tempera tur zuströmt, welche wesentlich unter der Temperatur der Aussenluft liegen kann.
Zwar bedeutet die Benützung von durch die Kältemaschine selbst auf Verdampfer temperatur erzeugter Kälte für diesen Zweck einen theoretischen Verlust. Die Kältemenge, um die es sich hierbei handelt, kann aber durch entsprechende Bemessung der Ober fläche von Rohrschlange 18 relativ gering gehalten werden, derart, dass die praktisch erreichten Vorteile, insbesondere die Er höhung der Betriebssicherheit der Maschine, von wesentlich grösserer Bedeutung sind.
Wenn die zusätzliche Kühlung in käl teren Jahreszeiten nicht nötig ist, so kann sie durch Schliessen des Ventils 16 und Öffnen des Ventils 13 ausgeschaltet werden. Die Ein- und Ausschaltung könnte aber auch auf andere Weise, zum Beispiel durch eine mit der Kühlwasserleitung verbundene Um laufleitung 33, sowie durch Abschlussorgane 34 und 35, das heisst durch Öffnen des Or- ganes 35 und Schliessen des Organes 34, be werkstelligt werden.
Die Umlaufleitung 33 hat den Vorteil, dass für die Umstellung statt Ammoniak- nur Wasserhahnen vorgesehen und zu be tätigen sind. Dagegen kann bei letzterer Vor richtung die Rohrschlange 18 immer Kälte entwickeln, wenn die Maschine in Betrieb ist, so dass die Möglichkeit besteht, dass Gefäss 30 durch Frost zersprengt wird.
Es könnte möglich sein, dass auf 5 eine zu starke Kühlung aus geübt wird, entweder durch eine zu intensive Kühlwirkung der Rohrschlange 18 oder da durch, dass man es versehentlich unterlassen hat, die Kühlwirkung durch diese Schlange abzustellen, nachdem ihre Wirkung infolge von veränderten Temperaturverhältnissen überflüssig geworden ist, oder auch dadurch, dass das zirkulierende Kühlwasser durch die Aussenluft zu tief gekühlt wird. Eine zu starke Rückkühlung des Kühlmittels hätte aber eine Kondensation von Kältemittel zwi schen der ersten und zweiten Stufe des Kom- pressors und damit die Gefahr von Flüssig keitsschlägen in der zweiten Kompressions stufe zur Folge.
Um diese Gefahr zu elimi nieren, ist in der Zuleitung zur zweiten Stufe ein Flüssigkeitsabscheider eingebaut, der mit einer speziellen Vorrichtung zum Verdampfen der abgeschiedenen Flüssigkeit versehen ist. Der Flüssigkeitsabscheider 7, der zwischen Leitungen 6 und 8 angeordnet ist, kann an und für sich allein das Eintreten von Flüs sigkeit in die zweite Kompressionsstufe nicht verhindern. Seine Wirkung hört auf, sobald er ganz mit Flüssigkeit gefüllt ist. Bei be schränktem Inhalt könnte er nur kurze Zeit das Eintreten von Flüssigkeit in den Kom pressor verhindern, während bei grossem In halt die Ansammlung einer grossen Menge Flüssigkeit einen entsprechenden Flüssig keitsmangel an andern Stellen der Anlage, namentlich im Verdampfer, zur Folge hätte.
Um die abgeschiedene Flüssigkeit vorweg zu verdampfen, ist an die Unterseite des Abscheiders 7 eine Rohrleitung 36 ange schlossen, die in eine unten geschlossene, einen toten Sack bildende Rohrschlange 37 ausläuft. Die Rohrschlange 37 könnte statt durch eine Leitung 36 auch durch zwei Lei tungen mit dem Absebeider verbunden sein, von denen die eine die abgeschiedene Flüssig keit nach unten führen und die andere die bei der Verdampfung sich entwickelnden Gase aus der Rohrschlange in den Abschei- der zurückführen würde.
Die Rohrschlange 37 ist mit einer Heiz- vorrichtung 38, 39, 40 versehen.
Wenn der Kompressor von einem Ver brennungsmotor angetrieben wird, wird die Heizvorrichtung am besten als Behälter aus gebildet, durch den das warme, vom Motor kommende Kühlwasser hindurchgeleitet wird. Damit ergibt sich die Möglichkeit, die Rohr schlange 37 einige Stunden vor der Ingang- setzung der Kälteanlage anzuwärmen und so auch dann die Gefahr von Flüssigkeits schlägen bei der Inbetriebsetzung des Kom- pressors zu vermeiden, wenn im Maschinen raum Gefriertemperatur herrscht.
Das Motorkühlwasser als Heizmittel hat infolge seiner eine gewisse Grenze nicht übersteigenden Temperatur den weiteren Vor teil, dass es die Gefahr, das Kältemittel in zu hohem Grade zu überhitzen, vermeidet. Dies wäre nicht der Fall, wenn dazu die Auspuffgase des Motors verwendet würden.
Natürlich könnte auch eine beliebige an dere Heizvorrichtung benützt werden, zum Beispiel ein Ölbrenner oder ein elektrischer Heizkörper, der bei Erreichung einer be- stimmiten Temperatur, zum Beispiel von einem Thermostaten, automatisch ausgeschal tet würde.
Ebenso könnten die Abschlussorgane 13 und 16 bezw. 34 und 35 für die zusätzliche Kühlung des Kühlwassers selbsttätig von einem Thermostaten beherrscht werden, der unter den Einfluss der Temperatur des Kühl wassers in der Leitung 31 zu bringen wäre. Es ist auch möglich, das Kühlwasser für die Rohrschlange 5 mittelst eines By-Passes aus zuschalten, zum Beispiel von Ventil 41 in Leitung 32 und Umlaufleitung 42 mit Ventil 43.
Die Ventile 34, 35, 41 und 43 oder we nigstens ein Satz haben auch den Vorteil, dass die Wasserzirkulation gedrosselt werden kann.
Endlich kann statt reinem Kühlwasser eine Lösung von Salz in Wasser oder eine Mischung von Wasser und Alkohol oder Wasser und Glyzerin verwendet werden, um die Zersprengungsgefahr bei Frost zu ver hindern.