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Kältetechnik.book Seite 131 Donnerstag, 25. August 2011 5:55 17
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4.1 Die Hauptteile einer Kälteanlage
4
Kälteanlagen
4.1
Die Hauptteile einer Kälteanlage
Mit Hilfe einer Kälteanlage wird Wärme von einer Stelle mit niedrigem Temperaturniveau zu
einer Stelle mit höherem Temperaturniveau transportiert. Die Wärme muss also entgegen der
natürlichen Flussrichtung (siehe Zweiter Hauptsatz der Thermodynamik) bewegt werden.
Dazu sind besondere Einrichtungen erforderlich, die man Kälteanlagen nennt.
Die Aufgabe einer Kälteanlage kann man auch mit der Aufgabe einer Pumpstation vergleichen. Verbindet man z. B. zwei Gewässer mit verschiedenem Höhenniveau, dann fließt
das Wasser des höheren Beckens von selbst in das tiefere. Soll jedoch Wasser aus dem tieferen See in den höheren gebracht werden, dann sind dazu maschinelle Hilfsmittel erforderlich
(Abb. 4.1).
Abb. 4.1:
Wasser fließt immer vom geografisch höheren Niveau zum niedrigeren. Für den umgekehrten
Vorgang muss man Energie einsetzen.
Ähnlich ist es bei einer Kälteanlage. Am Kühlkörper herrscht die niedrigste Temperatur, während der Verflüssiger die höchste Temperatur hat. Um die tiefe Temperatur der Kühlstelle konstant zu halten, muss nun dort dauernd Wärme aufgenommen und zum Verflüssiger
transportiert werden. Am Verflüssiger wird die aufgenommene Wärme wieder freigegeben.
Soll beispielsweise die Temperatur eines geschlossenen Raumes +2 °C betragen, dann fließt
im Winter Wärme aus dem Raum ab und im Sommer muss Wärme nach außen gepumpt werden (Abb. 4.2).
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4 Kälteanlagen
Abb. 4.2:
Im Winter wird dem Raum Wärme zugeführt (oben). Soll im Sommer eine Temperatur eingehalten werden, die unter der Außentemperatur liegt, muss ständig Wärme aus dem Raum
nach draußen transportiert werden (unten).
Abb. 4.3:
Die Hauptteile einer
Kälteanlage
Eine Kälteanlage hat also die Aufgabe, Wärme an einer Stelle wegzunehmen und an einer
anderen wieder freizugeben. Sie hat folgende Hauptteile (Abb. 4.3):
1
Verdichter
2
Motor
3
Verflüssiger
4
Flüssigkeitssammler
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4.2 Der Verdichter
5
Drosselorgan
6
Verdampfer
7
Rohrleitungen
Zu diesen Hauptteilen kommt noch das im System zirkulierende Kältemittel.
4.2
Der Verdichter
Im Verdichter wird das dampfförmige Kältemittel mit niedrigem Druck angesaugt und auf
einen höheren Druck verdichtet. Es gibt Verdichter mit hin- und hergehenden Kolben (Hubkolbenverdichter) und solche mit rotierenden Kolben. Letztere werden auch Rotations- oder
Umlaufverdichter genannt. Rotationsverdichter werden hauptsächlich im Bereich der Kleinkälte angewandt, wie z. B. für Kühlschränke, Tiefkühltruhen, Kühlmöbel und Raumklimageräte. In der gewerblichen Anwendung wird jedoch der Verdichter mit hin- und hergehenden
Kolben am häufigsten verwendet.
Die Unterscheidung in offene, halbhermetische und hermetische Verdichter hat mit der Art des
Kolbens nichts zu tun. Die Bezeichnung bezieht sich nur auf das Verhältnis von Verdichter und
Antriebsmotor.
4.2.1
Offene Kolbenverdichter
Der offene Verdichter wird so genannt, weil an einem Ende die Kurbelwelle aus dem Kurbelgehäuse herausragt (Abb. 4.4). Dadurch ist der Verdichter für eine Vielzahl von Antriebsmöglichkeiten geeignet.
Abb. 4.4:
1
Schnitt durch einen offenen
Kolbenverdichter
Ventilplatte
2
Kolben
3
Gehäuse
4
Öltaschen
5
Pleuellager
6
Öl-Schauglas
7
8
Kurbelwelle
Hauptlager
9
Wellenabdichtung
10
Pleuelstange
11
Zylinderbohrung
12
Kolbenbolzen
13
Saug- und Auslassventile
14
Zylinderkopf
An der Austrittsstelle der Kurbelwelle aus dem Gehäuse sitzt entweder eine Stopfbuchse oder
eine Gleitringdichtung, die verhindert, dass Kältemittel oder Öl aus dem System ausströmen,
und andererseits dafür sorgt, dass keine Luft eindringen kann. Die meisten offenen Verdichter
werden von Elektromotoren angetrieben. Zum Antrieb eignen sich ebenfalls Verbrennungsoder Dampfmaschinen (Abb. 4.7).
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Als Antriebsart kommen in Frage: Riemenantrieb oder Direktantrieb.
Abb. 4.5 zeigt eine Verdichtereinheit mit Keilriemenantrieb. Der Antrieb setzt sich zusammen
aus einer großen Keilriemenscheibe, die auf dem Kurbelwellenende sitzt und gleichzeitig als
Schwungrad dient, einer kleinen Keilriemenscheibe auf dem Motorwellenende und einem oder
mehreren Keilriemen. Die Anzahl der Riemen hängt von der zu übertragenden Leistung ab.
Abb. 4.5:
Offener Kolbenverdichter mit
Riemenantrieb
Abb. 4.6:
Offener Kolbenverdichter mit
Direktantrieb
Abb. 4.7:
Antrieb durch Verbrennungsmotor
Eine Änderung der Drehfrequenz des Verdichters kann durch entsprechende Wahl der Riemenscheibendurchmesser erzielt werden.
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