Kompressions-Kühlanlage mit Kolbenverdichter. Die Erfindung betrifft eine Kompressions- Kühlanlage mit Kolbenverdichter und einem den Kolben beim Druckhub antreibenden Elektromotor, welcher durch eine Hubvor- richtung mit dem Kolben in Antriebsverbin- dung steht.
Es is.t,die Anordnung einer -durch eine Huhstange mit denn Kolben verbunde- nen Hubvorrichtung in ;
solcher Weise zwi- 5ch.2n Kolben und Elektromotor bekannt, dass dis Hubvorrichtung bei einem kleinen Drmk des Kältemitteldampfes in der Saugleitung selbsttätig gesperrt,
dagegen bei ei nem bestimmten höheren Druck -des Kältemitteldampfes in der Saugleitung selbsttätig freigegeben wird, um bei dem als dann einsetzenden Saughub des Kolbens durch die Hubvorrichtung den Antrieb des El'ektro- moto-r-s_: einzuleiten.
Gemäss der Erfindung weist die Hubvor- richtung einen mit dem Kolben zusammenwir- henden endlosen Umlaufteil auf, und es= ist ein Thermostat vorgesehen, welcher die Schlie ssung des Stromkreises des Elektromotors be- Wirkt. In der Zeichnung sind zwei Ausführungs- beispiele ;des Erfindung ggegenstandes und eine Detailvariante veranschaulicht:
Fig. 1 zeigt ein Beispiel, das mit einem Einspritzverdampfer versehen ist, im Aufriss mit teilweisem Schnitt, Fig. 2 einen Seitenriss dazu, Fig. 3 in grösserem Massstab einen ent- sprechenden. Teilschnitt, und Fig. 4 eine geänderte Ausführung der An triebsverbindung zwischen Kolben und Motor.
Fig. 5 zeigt ein Beispiel mit Überflutver- dampfer.
Beim ersten. Beispiel ist in Fig. 1 mit 1 der Verflüssiger bezeichnet, in welchem die verdichteten Ammoniakdämpfe unter Abgabe von Wärme verflüssigt werden.
Vom Verflüs- @siger 1 aus führt eine untere Rohrleitung 2 zu einer Düsen-DroisselvoTrichtung 3 in Form einer Temperatur-Reguliervorrichtung, an welche der Verdampfer 4 anbeschlossen ist, in dem zugeleitetes flitssiges Ammoniak unter Wärmeaufnahme verdampft.
Verflüssiger 1 und Verdampfer 4 sind durch je eine Rohr- Leitung 1' :bezw. 4' mit dem obern Ende des Zylinders 5 des Kolbenverdichters verbunden, in welchem sich der unter .gewissen Betriebs bedingungen abwärts und aufwärts. bewegende Verdichterkolben 7 befindet.
An .den An- schlussstellen der beeiden Rohrleitungen 4' und 1' ist im Kopf des Zylinders 5 je ein fed,er- beliasteter Ventilteller 16 bezw. 17 angeord net, welcher durch Zusammenwirken mit einem nachgiebigen Ventilsitz 16a bezw. 17a .die betreffende Ventilöffnung abschliesst; die beiden Ventilisitze 16a, 17a bestehen aus für vollständige Dichtigkeit Gewähr bietendem Gummi..
Der Kolben 7 besitzt einen Ring 8 und einen aus hygrosl@opiischem Stoff, zum Beispiel aus Filz bestehenden Mantel 9 zur S-ohmierung der Zylinderwand. Oberhalb des als 01abstreifer dienenden Ringes 8 ist am Kolben 7 eine aus ölbeständigem Stoff, zum Beispiel aus besonders geeignetem Gummi, bestehende Manschette 10 vorgesehen, inner halb welcher @si:ch ein am Kolben angebrach tes Kopfstück 11 befindet.
Der Kolben 7 ar beitet mit zwei zueinander parallel a-ngeordn,e- ten, zur Hubvorrichtung gehörende endlose Umlaufteile bildenden Hubketten 70 zusam men, die über Kettenräder 71 und 7\? gehen, wovon letzteres ein Doppelkettenrad darstellt, auf dessen Achse 73 ein Zahnrad befestigt ist, das in ein Zahnrad 54 eingreift, welches.
auf der Welle 55 des Elektromotors 44 fest gemacht ist, welcher durch die Elubvorrieh- tung mit dem Kolben in Antriebsverbi.ndun- steht. Die beiden Hubketten 70 sind durch einen quer angeordneten Mit.nehmerbolzen 74 miteinander verbunden, auf dem sieh eine Rolle 75 befindet.
Anden Verdampfer 4 ist durch eine Rohr leitung 63 ein Dehnungsrohr 62 angesehlos- .seu, dass als Thermostat dient und einen Arm 76 zur Steuerung eines Quecksilber-Kipp- schalters 40 besitzt.
Dieser Kippschalter 40, der im Stromkreis des Elektromotors 44 ange ordnet und bei<B>77</B> gelagert; ist, greift mittels seines Traghebehs in eine am .Steuerarm 7 6 vorgiesehene Aus!sparung. Mit dem Kippsehal- ter 40 arbeitet ein axial verschiebbar geführ ter Steuerbolzen 80 zusammen, der in einem Schlitz e;,n,e@n Arm eines Winkelhebels 7 8 aufnimmt, welcher dem Einfluss einer Zug feder 79 unterstellt ist.
Der Winkelhebel 78 st der Einwirkung eines an der Kolbenstange 18 vss.rgeseheuen Querstücke: 18' ausgesetzt, wie. später näher erklärt wird.
Wein nun in einem mit dieser Kompres- sions-Kühlanla.ge ausgerüsteten Kühlsehrank die Temperatur zum Beispiel auf 4 C ange- stieigen ist, so wird dureh die Drosselvorrieh- tung 3 Ammoniak in. den Verdampfer 4 ein gespritzt, was einen Druckanstieg zur Folge hat.
Es wird dann, wenn zum Beispiel ein Druck von zirka. 3 at erreicht wird, das Deh- nungsrahr 6? derart gestreckt, dass der Steuer arm 76 gemäss Zeichnung nach links bewegt und dadurch der Kippschalter 40 um seine Achse 7 7 in die gezeichnete Einschaltlage ver- schwenkt und der Motorstromkreis güsehlos- sen wird.
Alsdann wird der Kolben 7 im<B>Zy-</B> linder 5 durch den Elektromotor 44, welcher den Kolben beim Drucl.:hub antreibt, aufwärts bewegt., indem der Mitnehmerbolzen auf den Teil 18' und damit auf den Kolben drückt.
Nach einer gewissen Wegstrecke des Druck- huber des Kolbens 7 wird vom Querstück 18' der Winkelhebel 78 entgegen dem Einfluss seiner Feder 79 versehwenkt, wobei dieser '\\'inl@elhebel 78 durch seinen abwärts gerich teten Arm den Steuerbolzen 80 entgegen dem Einfluss einer (nicht -,ezeiehneten) Feder in hezug auf die Zeichnung nach rechts ver schiebt.
Der den Winkelhebel 78 aufnehmende Schlitz im Steuerbolzen 80 lässt eine zur er wähnten Bewegung entgegengesetzte Ver- \ch-,venkung des Winkelhebels 78 ohne Beein flussung des Steuerbolzens 80 zu, so dass der letztere beim naeh-folgend-en Saughub des Kol bens 7, wenn das Querstüelz 18' den Winkel hebel verschwenkt, unbeeinflusst bleibt.
Da gegen wird bei Ausführung des Druckhnlres des Kolben.-- 7 der ein Steuerglied bildende Steuerbolzen 80 vorübergehend aus einer Sperrlage zurückgezogen, indem er in der Weise axial verschoben wird, dass er aus der Schwenkbahn des vom Thermostat beeinfluss- ten Kippschalters 40 zurückgezogen wird, um diesem die 'Möglichkeit des Kippens zwecks Aus>chaltung des Motorkreises zu geben.
Beim Saughub des Kolbens 7 befindet der Mitnehmerbolzen 74 sich in bezug auf Fig. 2 nicht im linksseitigen, sondern im rechtsseiti- en Trum des endlosen Kettenpaares 70. Der g<B>o</B> Kolben 7 drückt daran .das an der Kolben stange 18 vorgesehene Querstück 18' auf dien Mitnehmerbolzen 74, was eine mechanische Beeinflussung des Kettenpaares 70 und somit des Räderpaares 53, 54 sowie der Mo.tonvelle 55 bedeutet.
Es ergibt sich daher beim Saug hub des Kolbens 7 das Bestreben, den einen Kurzsehlussankermotor darstellenden Elektro motor mit grösserer als der für elektrischen Betrieb berechneten Drehzahl anzutreiben, was .sich in diem Sinne auswirkt, dass ein (nicht gezeichneter) vorgeschalteter Elektrizi tätszähler stillsteht. Durch Auftreffen des Querstückes 18' ,
de(Kolbenstange 18 auf die Kettenräderachse 73 wird der Saughub .des Kolbens 7 begrenzt. Wenn der Kolben 7 .die betreffende Stellung erreicht, bewegt sich das Kettenpaar 70 in der Pfeilrichtung gemäss Fig. 2 weiter,
wobei der mit der Rolle 75 ver sehene Mitnehmerbolzen 74 die eine Umlenk- a.chse des endlosen Hubteils bildende Ketten- räderachse 73 umfährt und in der Folge auf das Querstück 18' auftrifft und .den Kolben 7 mitnimmt, der -dann neuerdings den Druck hub ausführt usw.
Der Elektromotor 44 bleibt eingeschaltet, bis infolge Erreichung einer vorbestimmten, mittels der D.rosis,elv orrichtung 3 einstellbaren Tsmperatur (Kältegrade) im Kühlschrank die Einspritzung von Ammoniak in den Ver- dampf-er 4 aufhört. Es .sinkt dann der Druck im Verdampfer 4, und wenn er zum Beispiel zirka 1 at erreicht hat,
so hat -das Dehnungs roh r 62 sieh @so stark zusammengezogen, dass ,der Steuerarm 76 sucht, den Kippschalter 40 nach links, in die Ausschaltstellung zu ver- schwenken. Dieses Verschwenken des Kipp schalters 40 in die Ausschaltstellung ist in dessen nur möglich, wenn vom Kolben 7 aus der Steuerbolzen 80 aus seiner Sperrlabe zu rückgezogen wird,
was wie erwähnt zu einer beistimmten Zeit jedes Druckhubes, nämlich in der ersten Hälfte des Druckhubes des Kol- bens 7 geschieht. Zufolge Verschwenkens des Kippsohaltens40 in die Aueschaltstelliing wird derElektromoto@r44abgestellt. Unter:
demEin- flvss des Überdruckes im Verdampfer 4 wird ,der Kolben 7 in, seine Tief- bezw. Ausgangs- lage bewegt, wobei er durch das Querstück 18' am Ende dies Saughubes dem Hubketten- paar 70 einen Bewegungsimpuls nach unten gebt, der gerade ausreicht,
um den Mitnehmer- bolzen 74 in seine Ausgangslage zurückzube wegen, welche mit der untern Totpunktlage zusammenfällt oder ihr wenigstens genähert ist; das Querstück 18' begrenzt den freienWeg .des Mitnehmerbolzens 74 im Bereich der als Umlenkachse dienenden Kettenräderachse 73.
Beim erneuten Einschaltendes Elektomotors 44 hat dieser Zeit, nämlich bis der Mitnellmer- bolzen 74 sich unter Jer Kettenräderachse 78 hindurch bewegt hat, vollständig urbelastet anzulaufen.
Es ist also .denn ElektromotoT 44 möglich, nach jedem Druck- und darauffol- genden Saughub ,des Kolbens 7 leer anzulau fen, indem beim. Drucklhub des Kolbens 7 das Hubkettenpa!ar 70 vom Elektromotor 44 aus, dagegen beim Saughub vom Kolben aus bewegt wird. Mit Hilfedes vom Kolben 7 aus ,
selbsttätig gesteuerten Steuerbolzens 80, wel cher dem im Motomstomkreis angeordneten Queicksilib@er-Kipp@schalter 40 zugeordnet ist, wird ein unzeitgemässes Umschalten dieses Kippschalters 40 verhindert, so dass ein Ab- ,schaltender Anlage unterbleibt,
wenn darMit nehmetb-o1zen 74 beim Aufwärtsbewegen auf daa an der Kolbenstange 18 vorhandene Quer stück 18' auftrifft, damit in :der Folge der Kolben 7 den. Druckhub ausführt.
Die erklärte Ausführungsform gestattet, sie mit bes onders niedriger Hubzahl und dem entsprechend grossem Zylinderinhalt arbeiten zu lassen, so d:ass bei :grosser Bemessung der Verdampferfläahe während eines Saughuhes ,des Kolbens .der Verdampferdruck zum Bei spiel nicht .mehrr als 0,5 at absinken kann.
Es lässt sich so ,die Kraft @dess Kältemitteldampfes dazu benutzen, die Leerlauf-, Ventilations- und Reibungsverluste des Elektromotors zu vermindern oder ganz aufzuheben. Für den Elektromotor ergibt sich .die schon erwähnte Möglichkeit, noch jedem Druck- und darauf- folgenden leer anzulaufen.
Gemäss Ausführungsvariante nach Fig. 4 ist zwischen dem. Rad 54 und der Motorwelle 55, also zwischen dem endlosen Umlaufteil und dem blotor, eine einseitig wirkende Mit- nehmerkupplung 97 vorgesehen, wozu das Rad 54 eine innere Sperrverzahnung hat.
Diese Kupplung 97 ist beim Saughub un wirksam, so dass der Verdiehterkolben 7 und das Kettenpaar 70 gegenüber der konstanten Drehzahl des Motors 44 voreilen können, wo durch eiste Verkürzung der Saugzeit möglich ist, und zwar bewegt der Verdichte.rkol.ben sich hierbei um so schneller, je grösser der Ver- d:ampferdruck ist.
Ohne diese Kupplung be nötigt der Kolben für den Saughub ebenso viel Zeit wie für den Druckhub, indem in folge des Verdampferdruckes das Bestreben besteht, den Motor über die Hubvorrichtung. wenn der Kolben beim Druckhub den höch sten Punkt erreicht hat, mit grösserer Dreh zahl anzutreiben, aber jeder Induktionsmotor einer diesbezüglichen Drehzahlsteigerung Wi derstand entgegensetzt.
Durch Zuhilfenahme erwähnter Kupplung können die Wandun.gs- einflüsse, welche bei einer kleinen Saugge schwindigkeit des Kolbens eine erhebliche Einbusse an Wirkungsigra@d verursachen, be sonders bei warmem Zylinder, bedeutend her abgesetzt werden, nämlich infolge Herab setzung der zum Füllen. des Zylinders benö tigten Zeit.
Der Jem Motor vorgeschaltete Elektrizitätszähler registriert dabei die Leer laufverluste des Motors; infolge der kleineren Wandungsverlu .ste ist der Gewinn am Wir kungsgrad erheblich grösser als die: Leerlauf verluste, welche überdies auf einer entspre chend der Dauer des Kolben-Saughiibes sehr kurzen Zeitspanne auftreten.
In dier Anordnung gemäss Fig. 5 ist an den Verdampfer 4 eine Kapillare 81 angelötet, deren wä-rmeempfindliche Flüssigkeit auf das Dehnungsrohr 62' (Thermostat) einwirkt; die dem Verdampfer 4 vorgeschaltete (hier nicht gezeichnete) Drosselvo.rriehtung (3 in Fig. 1) ist durch: ein Schwimmerventil gebildet, durch welches die Zuleitung 2 gegebenenfalls ganz abgeschlossen wird.
Das Delinungerohr 62' arbeitet mit dem Quecksil.be.r-Kippschalter 40' zusammen, der .durch eineu Leitungsdraht 82 mit einer Spule 83 verbunden ist, in welcher sich ein Kern 84 befindet, der noch in einer Spule 85 liegt. Die beiden Spulen 83, 85 sind durch einen\Leitungsdraht 86 an den Draht. 47 der Netzleitung #angesehlossen, von deren Draht 46 ein Leitungsdraht 8 7 zum Kipp schalter 40' führt.
Vom Kippschalter 40' führt eine Drahtleitung 88 zji einem festen Kontaktarm 89, dem ein Kontaktarm 90 zu geordnet ist, welcher sieh am Steuerbolzen 80 befindet, der beim Betrieb der Anlage gemäss dem vorher erläuterten Beispiel von dem an der Kolbenstange 18 vorgesehenen Querstück 18' beeinflusst wird. Der #Kern 84 der beiden Spulen 83,
85 ist mit einem bei 91 gelagerten Traghebel eines Qtieelzsilrriir-Kippseljalters 92 verbunden, welche r durch ein Drahtleitung 93 an den Draht 47 der Netzleitung ange schlossen ist, während vom liippsehalter 92 eine Drahtleitun-- 94 zum Elektromotor führt, welcher feiner durch eine Drahtleitung 95 mit dem Draht 46 der Netzleitung verbunden ist.<B>Von</B> der Spule 85 fuhrt eine Drahtl;
ei- tung 96 zum verschieljbaren Kontakt 90.
Beim Ansteigen der Raumtemperatur und -somit des Druckes de: Kältemittel-dampfes im Verdampfer 4 wird über die Kapillare 81 die Str.@chun,des Dcljnungsrohres 62' bewirkt, so dass der Kippschalter 40' in bezug auf die 7xiehn-Ljng- nach links eschzvenht wird, wobei von der ein Stromkreis über die Leitungen 87.
82, 83, 86 gechlosseu und somit die Spule 83 erregt wird. Es tvird dann der Kern 84 gemäss ZeiehnLing von rechts nach lijil@s bewegt, so dass dc-r Kippschalter 92 nach rechts sehwin--t und. r(emziifolge über die Lei- tun--en 94, 95 der Motorstromkreis besehlo;
- sen, der Elektromotor also elektrisch ange trieben und dann der Kolben 7 im Zylinder 5 aufwärts bewegt wird.
Nach g--eijiireiideni Absinken der Raum- temperatur zieht das 1)ehiiur:;srohr \?' sich so weit ztisamnlen. dass der Kippschalter 40' nach rechts geschwenkt wird, wobei die Schliessmj@g eine;
Stromkreises über 46, 87, 88, 89, 90, 96,8-5,86,47 vorbereitetwird.DieSchlie- ssungdieses Stromkreises erfolgt durch ent- spreehende Verschiebung des das Steuerglied bildenden Steuerbolzens 80 durch das gemäss dem erklärten ersten Beispiel an der Kolben stange 18 vorgesehene Querstück 18' beim Druckhub des Kolbens.
Es wird dann die Spule 85 erregt und durch den damentsprechend sich verschieben- den gern 84 der Kippschalter 92 ausgeschal tet, und somit der Motorstromkreis unter brochen.
Hier wird also -durch Verstellen des Steuerbolzens das Relais 83, 84, 85, 91, 92 erregt, wodurch sein Schalter 92 ausgeschal- tet und dadurch der Motorstromkreis unter brochen wird. Zwecks Einhaltung des richti gen Zeitpunktes beim Ausschalten wird der Kontaktarm 90 durch den Steuerbolzen 80 vom Verdichterkolben aus sinngemäss bewegt.
Statt im Sinne :der Fig. 4 zwischen der Welle 55 des Elektromotors 44 und dem Hilfsrad 54 eine einseitig wirkende Mitneh- merkupplung vorzusehen, kann für dien glei chen Zweck das endlose Kettenpaar 70 zwei Mitnehmerbolzen 74 besitzen, welche den Ket tenumfang demgemäss unterteilen. Hierbei erstreckt,
das Querstück 18' der Kolbenstange 18 sich nur nach einer Seite. Beim Saughub des Kolbens 7 bewegt sich einer der beiden Mitnehmerbolzen 74 in, der freien Zone unter- halb des Scheitels der Kettenräderachse 73, und trifft dann auf das Querstück 18' auf,
zwecks Mitnahme des Kolbens 7 beim Druck hub.