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Antriebs- und Regelvorrichtung für Wärmeaustauschvorrichtungen, die
unter Verwendung von maschinell zerkleinertem Kohlensäureeis als Kühlmittel arbeiten
Die Erfindung betrifft eine Regelvorrichtung für Wärmeaustauschvorrichtungen, die
unter Verwendung von maschinell zerkleinertem Kohlensäureeis als Kühlmittel arbeiten.
Es sind bei solchen Wärmeaustauschvorrichtungen auch schon Mittel vorgesehen worden,
um das Zerkleinern des Eises- entsprechend dem Kältebedarf von Hand zu regeln.
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Gegenüber diesen bekannten Vorrichtungen wird durch die Erfindung
der Vorteil erreicht, daß eine feinfühlige und ausreichende Regelung der Eiszerkleinerung
vollkommen selbst gewährleistet ist, ohne daß damit ein. übermäßiger Verbrauch des
Kühlmittels verbunden ist.
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Kennzeichen der Erfindung ist, daß der zu zerkleinernde Kohlensäureeisblock
in einem Füllschacht enthalten ist, an den sich eine Zerkleinerungsvorrichtung anschließt,
die durch den Antriebsmotor des Ventilators für den Umlauf der Kühlluft über ein
veränderliches, von einem Thermostaten beherrschtes Zwischengetriebe in Bewegung
gesetzt wird.
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Erfindungsgemäß besteht die Zerkleinerungsvorrichtung aus einem drehbaren
Zylinder mit Schneiden, gegen die sich der Eisblock durch sein Eigengewicht anlegt.
Die Umlaufgeschwindigkeit der Schneiden ist mit Hilfe einer Rolle veränderlich,
die zwischen den Mänteln zweier umgekehrt zueinander angeordneter Kegel gleitet
und auf einem durch einen Thermostaten einstellbaren Hebel sitzt. Ein weiteres Merkmal
der Erfindung besteht darin, daß an den Hebel eine Stange angelenkt ist, die mit
dem aktiven Rohr des aus zwei Dehnungsrohren bestehenden Thermostaten angreift,
und daß diese Dehnungsrohre mit einem die Dehnungsflüssigkeit enthaltenden Röhrensystem
in offener Verbindung stehen, das in den Kälteträger eintaucht. Ferner wirkt erfindungsgemäß
das aktive Rohr mit einer Gegenfeder zusammen, und das andere zum Ausgleich dienende
Rohr ist mit einer besonderen Feder, deren Spannkraft größer ist als die der Gegenfeder,
und mit Sperrklinken versehen, die das Ausgleichsrohr in seiner zusammengedrückten
Lage so lange festhalten, bis das aktive Rohr seine größte Ausdehnung erreicht hat.
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Auf der Zeichnung ist die Vorrichtung nach der Erfindung beispielsweise
dargestellt. Fig. z zeigt im Aufriß einen schematischen Schnitt durch die Anlage.
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Fig. z ist ein Grundriß zu Fig. r.
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Fig. 3 zeigt.schematisch den mit einer Ausgleichvorrichtung versehenen
Thermostaten.
Der Wärmeaustauscher besteht aus einem Behälter, der
schematisch mit i angedeutet ist und eine Kühlflüssigkeit 2, enthält, die von Mohren
3 durchsetzt ist, in denen in jeder beliebigen Richtung, z. B. von unten nach oben,
wie auf der Zeichnung mit einem Pfeil dargestellt ist, Luft streicht, die von dem
zu kühlenden Raum kommt. Diese Luft wird in eine Kammer 4 gesaugt, die im oberen
Teil des Behälters i angeordnet ist. Hierzu dient ein Ventilator 5, der von einem
Elektromotor 6 angetrieben wird.
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Oberhalb des Behälters i ist an geeigneter Stelle ein Fallschacht
7 angeordnet, der wärmedicht ausgeführt ist und in den Blöcke 8 aus Kohlensäureschnee
eingesetzt werden. Der unterste dieser Blöcke ruht auf einem Ausgabezylinder 9 aus
Bronze oder einem anderen geeigneten Stoff, der von La " gern io, z. B. aus Pockholz,
getragen wird, das überhaupt keine Schmierung benötigt und das Arbeiten der Vorrichtung
trotz der starken Kälte möglich macht, die durch die Vergasung des Kohlensäureschnees
erzeugt wird, wobei sich eine Temperatur von ungefähr - 6o° ergibt, bei der kein
Schmiermittel benutzt werden könnte. Auf dem Zylinder 9 ist eine Anzahl Messer i
i, z. B. aus nicht rostendem Stahl, so angeordnet, daß sie auf das untere Ende des
Blockes 8, der den Zylinder 9 berührt, beim Drehen des Zylinders eine Hobelwirkung
ausüben. Zum Antrieb des Zylinders 9 ist der Zylinder mit einem Kegelradkranz 1.2
ausgerüstet, der in Eingriff mit einem Ritzel 13 steht, das durch eine Geschwindigkeitswechselvorrichtung
angetrieben wird. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel besteht die Geschwindigkeitswech_selvorrichteng
aus zwei Kegeln 14 und 15, die auf parallelen Achsen befestigt sind, aber in entgegengesetzten
Richtungen kegelig verlaufen und mittels einer kugelsegmentförmigen Rolle 16 verbunden
sind. Die Welle z7 des Kegels 15 wird unmittelbar, z. B, durch einen Riemen i8,
von der Welle i9 des Motors 6 aus angetrieben.
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Die Rolle 16 wird von einer Gabel 2o. getragen, die am Ende eines
Hebels 2 z angeordnet ist, der an einem festen Punkt 22 angelenkt ist und mittels
eines Gelenkes mit der Steuerstange 23 eines ausgeglichenen Thermostaten verbunden
ist.
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Gemäß der Darstellung in Fig. i trägt der Kegel 14 an seinem Ende
größten Durchmessers einen zylindrischen Teil 24, der der Stellung des augenblicklichen
Entkuppelns entspricht, wenn die festgesetzte Temperatur negativ überschritten wird.
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Der Thermostat, der an sich von beliebiger Art sein kann, ist beim
dargestellten Beispiel ein Thermostat, der auf der Ausdehnung einer Flüssigkeit
beruht, die den besonderen Arbeitsbedingungen entsprechend angepaßt ist.
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Es ist bekannt, daß diese Thermostaten, die nichts anderes als große
Thermometer sind, auf dem Unterschied in der Ausdehnung der Flüssigkeit und des
Behälters der Flüssigkeit beruhen. Beim dargestellten Ausfüh-. rungsbeispiel ist
es indessen nötig, eine genügend große Kraft zu erzeugen, um die Übertragungsrolle
16 anzutreiben, wenn, was wahrscheinlich eintreten kann, die Vorrichtung einen hohen
passiven Widerstand, z. B. infolge eines Wartungsfehlers, bieten würde. Diese Kraft
muß bei einem genügend schwachen Temperaturanstieg (5 bis 8° C) während eines ausreichenden
Weges verfügbar sein und vor allem mußt die Vorrichtung ohne Beschädigung oder Unregelmäßigkeit
in der Arbeitsweise erhöhte Temperaturen aushalten können, die z. B. in Kolonien
beim Stiljsetzen der Kühlvorrichtung vorkommen können.
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Beim dargestellten Ausführungsbeispiel besteht der Thermostat aus
einem Flüssigkeitsbehälter 25, der im dargestellten Beispiel von einem Röhrenbündel
gebildet wird, das in die kalte Lauge 2 taucht. Diese Rohre sind in genügender Zahl
und aus geeignetem Stoff gefertigt, vorzugsweise aus einem solchen mit einem möglichst
geringen Ausdehnungskoeffizient, . und bilden eine große Berührungsfläche mit der
Lauge. Die Rohre sind durch -ein Relaisrohr 26, das vorzugsweise geringen Querschnitt
bat, mit einem aktiven Wellrohr 27 (Fig. 3) verbunden. Das Wellrohr 27 ist von einer
Führung 28 umschlossen, die eine Feder 29 enthält, die dauernd bestrebt ist das
Wehrohr 27 in den Zustand der geringsten Länge zu überführen. Das dehnbare aktive
Wellrolhr 27 ist an einem Ende fest mit dem Führungsrohr 28 mittels eines Halsringes
30 verbunden und trägt am anderen Ende die Stange 213, die vorzugsweise mit
einer Gletvorrichtung an dem Hebel 21, der die Rolle i6 trägt, angelenkt ist An
dem Relaisrohr 26 ist ein Zweigrohr 31 angeordnet, das mit einem Ausgleichwellrohr
32 in Verbindung steht. Das Ausgleichwellrohr ist in einer Führung 33 angeordnet
und wird durch eine Gegenfeder. 34 von größerer Traft als die -Feder 29 des aktiven
Rohres 27 im zusammengedrückten Zustand gehalten. Das Ende des Wellrohres 32 stützt
sich gegen Klinken 35 (Fig. 3), die eine solche Neigung haben, daß sie nur bei einem
vorher festgesetzten Druck des Ausgleichrohres. 32 zur Wirkung kommen und so ein
Widerlager großen Widerstandes gegen die Ausdehnung des Rohres 32 bilden, ohne indessen
der Zurückbewegung des Rohres 32 einen merklichen Widerstand entgegenzusetzen.
Die
Wirkungsweise der Vorrichtung ist wie folgt: Wird der Motor 6 in Betrieb genommen,
um z. B. einen Raum zu kühlen, dann saugt er durch die Röhre 3 Luft an, die sich
beim Durchgang durch die Rohre 3, die durch die Berührung mit der Lauge 2 auf niedriger
Temperatur gehalten werden, abkühlt. Die= Geschwindigkeit des Ventilators bleibt
praktisch gleich.
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Der Motor 6 treibt .gleichzeitig mit dem Ventilator 5 mittels der
Kegel 14 und i5 und der Rolle 16 den Ausgabezylinder 9 an, dessen Messer i i vom
untersten Stück des Kohlensäureschnees Späne abschneiden, die in die im Behälter
i befindliche Lauge 2 fallen. Steigt die Temperatur des Raumes über einen bestimmten
Wert, dann steigt auch die Temperatur in der Lauge .2 und infolgedessen der Flüssigkeit
im Behälter :2 des Thermostaten. Diese Flüssigkeit dehnt sich aus `und bewirkt eine
Vergrößerung der Länge des Thermostatrohres 27, dessen Stange 23 auf den Hebel 21
wirkt, um die Rolle 16 an den Kegeln 14, 15 entlangzuführen und hierdurch die Drehgeschwindigkeit
des Kegels 14 und infolgedessen des Ausgabezylinders 9 zu erhöhen, wodurch eine
größere Menge Kohlensäureschnee in die Lauge z fällt und die Temperatur der-Lauge
erniedrigt wird.
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Die Erniedrigung der Raumtemperatur bewirkt ein umgekehrtes Verhalten
der Vorrichtung mit entsprechender Verringerung der Zufuhr an Kohlensäureschnee.
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Bei einer normalen Temperaturerhöhung wirkt die Flüssigkeit im Thermostaten
allein im Rohr z7, da der Widerstand des Ausgleichrohres 32 sehr groß ist und als
absolut in normalen Grenzen angesehen werden kann. Wenn die Temperatur indessen
zu steigen fortfährt und sich das Rohr 27 nicht mehr ausdehnen kann, nimmt der Druck
im Relaisrohr z6, 31: des Thermostaten zu, und dieser Druck wird auf das . Ausgleichrohr
32 mit einer bestimmten Kraft, die das Spreizen der Klinken 35 unter dem Druck des
Ausgleichrohres bewirkt, das dann die ganze Ausdehnung der Flüssigkeit des Thermostaten
aufnehmen kann.
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Bei der Konstruktion wirkt die Feder 34 dem Ausgleichrohr 32 entgegen
und führt, da sie stärker ist als die Feder 29, zunächst das Rohr 32 in die. in
Fig. 3 gezeigte Stellung zurück. In dieser Stellung legen sich die Klinken 35 unter
der Wirkung von nicht dargestellten Rückführfedern nach innen, worauf das aktive
Rohr 27 seine normale Arbeit wieder aufnimmt.
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Bei der beschriebenen Vorrichtung geschieht die Regelung der gesamten
Vorrichtung über die Temperatur der Lauge und nicht über die Temperatur der vom
Ventilator 5 umgewälzten Luft, d. h. es handelt sich um eine Vorrichtung, die keine
große Genauigkeit erfordert, aber eine große Festigkeit. Man kann indessen- auch
die Geschwindigkeitsänderung des Ausgabezylinders 9 in Abhängigkeit von der Lufttemperatur
regeln, indem hierfür ein entsprechend empfindlicher Thermostat gebraucht wird,
der auf die Geschwindigkeitswechselvorrichtung mittels eines Servomotors einwirkt.
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Die beschriebene Vorrichtung ermöglicht eine ausreichende Empfindlichkeit,
wobei es trotzdem möglich ist, die Vorrichtung z. B. bei Arbeitspausen im Falle
des Gebrauchs auf Eisenbahnen und in tropischen Gegenden, ohne Gefahr sehr hohen
Temperaturen auszusetzen.
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Die Verteilvorrichtung für den Köhlensäureschnee könnte auch als Scheibe
mit radialen Messern ausgebildet und durch eine ähnliche Transmission wie die beschriebene
angetrieben werden.
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Die beschriebene Anordnung kann leicht bei einer Beweglichen Luftkühlvorrichtung
eingebaut werden, ohne daß .dadurch die Beweglichkeit verringert oder die Abmessungen
der Vorrichtung merklich erhöht würden. Der Fallschacht 7, der die Blöcke aus Kohlensäureschnee
enthält, kann eine Reserve solcher Blocks aufnehmen, und der Fallschacht kann mit
Innenrippen versehen sein, die jede unmittelbare Berührung der Blöcke mit der Wand
des Fallschachtes verhindern. Der Fallschacht, der mit dem den Wärmeaustauscher
bildenden Behälter i in Verbindung steht, bildet so einen Kamin, durch den die kalten
Gase, die von der Vergasung des Kohlensäüreschnees kommen, entweichen können. Hieraus
folgt, daß die Reserve an Kohlensäureschnee stets einem Strom kalten Gases ausgesetzt
ist; das thermisch isoliert und das die selbsttätige Vergasung des Kohlensäureschnees
verhindert.