DE3017236A1 - Vorrichtung zum erzeugen von kaelte - Google Patents
Vorrichtung zum erzeugen von kaelteInfo
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Description
P.5517/Bk/mm
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erzeugen von
Kälte, mit einem Kältemittelbad für einen Kälteverbraucher
und einen Kältekreislauf mit Kompressor und Kühlstufen zum
mindestens teilweisen Verflüssigendes vom Kompressor aus
dem Raum des.Kältemittelbades abgesaugten, verdampften Kältemittels.
Bekanntlich hängt die Temperatur des Kälteverbrauchers eng mit dem Druck im Dampfraum des Kältemittelbades zusammen,
wie durch die Dampfdruckkurve des Kältemittels zum Ausdruck kommt. In vielen Anwendungsfällen ist es sehr wichtig,
dass die Temperatur des Verbrauchers einen vorgeschriebenen Wert nicht überschreitet. Ein Beispiel dafür ist ein
supraleitender Magnet, der bei zu hoher Temperatur normalleitend wird. Ein anderes Beispiel ist eine Kryopumpe, de-
ren angefrorene Gasmoleküle bei zu hoher Temperatur desorbieren und.'das Hochvakuum verderben.
Nun entsteht beim vielen Verbrauchen die Wärme nicht immer gleichförmig, sondern es treten Spitzen in der . War nie-
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entwicklung auf, die kurzzeitig die Kälteleistung der Kälte-
tung
vorrich- übersteigen. Doch ist es wichtig, dass auch und gerade bei diesen Belastungsspitzen der Vorrichtung der Verbraucher seine vorgeschriebene Arbeitstemperatur beibehält, Das heisst, dass der Druck im Dampfraum des Kältemittelbades möglichst konstant bleiben muss, damit er weiter der vorgeschriebenen Arbeitstemperatur des Verbrauchers entspricht.
vorrich- übersteigen. Doch ist es wichtig, dass auch und gerade bei diesen Belastungsspitzen der Vorrichtung der Verbraucher seine vorgeschriebene Arbeitstemperatur beibehält, Das heisst, dass der Druck im Dampfraum des Kältemittelbades möglichst konstant bleiben muss, damit er weiter der vorgeschriebenen Arbeitstemperatur des Verbrauchers entspricht.
Es ist in diesem Zusammenhang bekannt, dem Dampfraum des
Kältemittelbades ein grosses Volumen zu geben, so dass kein schneller Druckanstieg auftreten kann. Die Nachteile
dieser Massnahme bestehen darin, dass sie baulich aufwendig ist und eigentlich nur eine Dämpfung der Temperaturerhöhung
bei Belastungsspitzen der Kältevorrichtung bewirkt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung
zum Erzeugen von Kälte der eingangs definierten Art zu schaffen, bei der bei Belastungsspitzen unmittelbar
kein Druckanstieg im Dampfraum stattfindet, so dass die Temperatur des Verbrauchers nicht ansteigt. Zur Lösung
dieser Aufgabe sind erfindungsgemäss die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Gestaltungsmerkmale
vorgesehen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Nebst der Lösung der gestellten Aufgabe bietet die Erfindung noch den Vorteil, dass es möglich ist, bei Belastungsspitzen
eine kurzzeitige Druckerniedrigung im Dampfraum zu bewirken.
Zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sind
nachstehend anhand der Zeichnung beschrieben. Ss zeigt:
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Fig. 1 eine Vorrichtung zum Erzeugen von Kälte gemäss der
Erfindung; ■
Fig. 2 eine abgewandelte Vorrichtung.
Die Vorrichtung nach Fig. 1 weist ein KaltemitteIbad (Bad)
1 mit einem Kälteverbraucher (Verbraucher) 2 auf, das durch
eine Kälteanlage 3, im wesentlichen bestehend aus einem Kompressor 4 und Kühlstüfen 5, mit flüssigem Kältemittel
6 gespeist wird. Der Dampfraum 7 des Bades 1 steht über eine
Leitung -8 und die Kühl stufen 5 mit der Saugseite 9 des
Kompressors 4 in Verbindung. Der Dampfraum 7 ist weiterhin
über ein Ventil 15 mit einem Pufferbehälter 16 verbunden^
der seinerseits über eine Vakuumpumpe 17 mit der Saugseite
9 des Kompressors 4 verbunden ist. Das Ventil 15 wird mittels einer Regelvorrichtung 18 in Abhängigkeit des Druckes
im Dampfraum 7 gesteuert. Im normalen Betrieb ist das Ventil 15 geschlossen. Die Vakuumpumpe 17 hält einen sehr niedrigen Druck im Pufferbehälter 16 aufrecht. Tritt, nun eine
Belastungsspitze, d. h. eine erhöhte Wärmeentwicklung im Verbraucher 2 auf, und kann der Kompressor 4 den Druck im
Dampfraum 7 des Bades 1, der von der Regelvorrichtung 18
überwacht wird, nicht allein auf dem vorgeschriebenen Wert halten, so wird das Ventil 15 von der Regelvorrichtung betätigt.
Der Dampf strömt nun zusätzlich durch das Ventil 15
aus dem Dampfraum 7 und in den Pufferbehälter 16, da in diesem
sehr niedriger Druck herrscht. Der Druck im Dampfraum
7 und somit auch die Temperatur des Kältemittels 6 im Bad
1 bleiben konstant. Beim Verbraucher 2 steigt somit nicht
die Temperatur» Ist die Kältebelastungsspitze vorbei, d. h. kann der Kompressor 4 den anfallenden Dampf wieder allein.
bewältigen, so schliesst die Regelvorrichtung 18 das Ventil
15 wieder. Die Vakuumpumpe 17 pumpt den Dampf aus dem
Pufferbehälter 16 ab und bringt den Druck in diesem auf das
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vorherige tiefe Niveau. Der evakuierte Dampf wird vom Kompressor 4 angesaugt.
Die Regelvorrichtung kann so ausgelegt sein, dass bei einer plötzlichen und starken Kälteleistungsspitze des Bades 1, das
Ventil 15 ruckartig voll geöffnet wird. Jetzt fliesst ein grosses Dampfvolumen schnell zum Pufferbehälter 16, so dass
der Druck im Dampfraum 7 schnell sinkt, und zwar so schnell, dass eine Temperaturerniedrigung des Bades 1 eintritt. Für
manche Anwendungsfälle der Kältevorrichtung ist dies ein erwünschter
Vorgang. Es ist in diesem Fall ratsam, in der Leitung
8 zur Kälteanlage 3 ein Rückschlagventil 23 anzubringen, das verhindert, dass der Pufferbehälter 16 Kältemittel
aus der Kälteanlage 3 ansaugt.
Selbstverständlich kann der Befehl, zum Oeffnen des Ventils
15 auch durch andere Indikationen als die Regelvorrichtung 18 erteilt werden, z. B. wenn durch gewisse Signale, die
vom System abhängen, klar ist, dass eine Spitze in der Wärmeentwicklung des Verbrauchers bevorsteht.
Ein weiterer Vorteil der Vorrichtung liegt darin, dass bei
Ausfall der Kälteanlage 3, der Pufferbehälter während einer gewissen Weile durch Aufnahme von Dampf aus dem Dampfraum
des Bades, die Kühlung des Verbrauchers aufrechterhält, bis entweder die Kälteanlage wieder in Betrieb kommt oder der
Verbraucher sicher abgestellt ist.
Das Volumen des Pufferbehälters 16 kann kleiner gewählt
werden, wenn die Temperatur darin unterhalb der Umgebungstemperatur liegt. Die Temperatur kann gar auf die Temperatur
des Kältemittelbades verringert werden. Dies kann z. B. dadurch erreicht werden, dass der Pufferbehälter in
Wärmeleitendem Kontakt mit dem Bad 1 steht. Oder der Puf-
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ferbehälter ist yon einem Kühlmantel 20 umgeben, der über eine
Leitung 21 mit Ventil. 22 mit dem Ausgang der Kühlstufen
5 verbunden ist, und daraus Kältemittel bezieht, das über
eine Leitung 24 zur Kälteanlage 3 zurückfliesst.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 ist der Pufferbehälter
16 ganz oder teilweise gefüllt' mit einem Adsorptionsmaterial
25, z. B. Aktivkohle. Das Adsorptionsmaterial erlaubt, dass.
bei gegebenen Abmessungen des Pufferbehälters 16 eine.viel
grössere Menge Kältemitteldampf gespeichert werden kann.
Die Entleerung des Pufferbehälters 16 und Regeneration des Adsorptionsmaterials 25 geschieht mittels der Vakuumpumpe
17 bei geschlossenem Ventil 15. Zur Unterstützung der Regeneration kann eine Heizwicklung 26 vorgesehen sein, die
kurzzeitig eingeschaltet wird.
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Claims (5)
- PatentansprücheVorrichtung zum Erzeugen von Kälte, mit einem Kältemittelbad für einen Kälteverbraucher un<ä einem Kältekreislauf mit Kompressor und Kühlstufen zum mindestens teilweisen Verflüssigen des vom Kompressor aus dem Dampfraum des Kältemittelbades abgesaugten verdampften Kältemittels, dadurch gekennzeichnet, dass der Dampfraum (7) des Kältemittelbades (1) über ein Ventil (15) mit einem Pufferbehälter (16) verbunden ist, der seinerseits über(9) eine Vakuumpumpe (17) mit der Saugseite/des Kompressors · (4) verbunden ist.
- 2. Vorrichtung nacl·} Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Regelvorrichtung (18) vorgesehen ist, die das Ventil (15^ in Abhängigkeit des Druckes im Dampfraum (7) steuert.
- 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Pufferbehälter (16) mit einem Adsorptionsmittel (25) gefüllt ist.
- 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Pufferbehälter (16) eine Temperatur unterhalb der Umgebungstemperatur aufweist.
- 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Pufferbehälter (16) mit einem Teil des Kältemittels gekühlt ist.130 046/0178
Applications Claiming Priority (1)
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