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Gefrierplatte, insbesondere für Kunsteisbahnen.
Mit der vorliegenden Erfindung wird die vollkommen gleichmässige Verteilung des Wärmeaustausches zwischen einem in Rohren geführten Kältemittel und einem auf einer horizontalen Fläche befindlichen abzukühlenden Mittel, wie z. B. Wasser bei Kunsteisbahnen, Platteneis od. dgl., bezweckt.
Bei bisherigen Konstruktionen wird, insbesondere bei sehr grossen Platten, der Wärmeaustausch zwischen Kältemittel und zu kühlendem Mittel nicht gleichmässig erfolgen, und es wird sich demnach zonenweise hartes Eis und breiige Eismasse bilden. Dieser Nachteil wird teilweise durch wechselnde Laufrichtung mittels Umsehaltung des Ein-und Auslaufes des Kältemittels (Sole) behoben, doch genügt diese Abhilfe nur zum Teil, da die Zone der minderwertigen Eisbeschaffenheit nur gegen die Mitte der Gefrierplatte verschoben wird.
Bei Eintritt in die der Gefrierplatte angehörige Verteilungsrohre wird die Temperatur noch genügen, hartes Eis zu bilden, sie gleicht sich aber während des Laufes mit der Temperatur des abzukühlenden Mittels aus und wird bei Austritt aus den Verteilungsrohren so weit gestiegen sein, dass die Bildung von hartem Eis nicht mehr möglich ist.
Gemäss der vorliegenden Erfindung wird durch eine besondere Ausbildung des Rohrsystems einer Gefrierplatte erzielt, dass die Geschwindigkeit des Kältemittels an den verschiedenen Stellen der Gefrierplatte derart verschieden ist, dass gleichmässige Temperaturabgabe auf der ganzen Gefrierplatte gewährleistet ist.
Die Zeichnung stellt schematisch und perspektivisch die einzelnen Rohrsysteme dar bzw. Rohre, welche zur Verteilung des Kältemittels in der Gefrierplatte an Stelle der bisher verwendeten Rohre treten sollen.
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die Sackrohre 1 und 3 belassen werden, während der Verbindungsteil 2 beiderseits geschlossen ist und ein Verbindungselement zwischen den Rohrteilen 1 und 2 bildet.
Es besitzen die Gefrierplatten je zwei Saekrohre 1 und 2 und verschiedene Verbindungselemente 2, welche als runde Rohre, Fig. 1, als ovale Rohre, Fig. 2 und 8, oder taschenförmig wie in Fig. 3,6 und 7 ausgeführt werden können, wodurch jedes Element für sich bereits ein Rohrsystem ergibt, welches mit den Hauptrohren 4 und 5 in Verbindung steht.
Es bilden somit das Zulaufrohr 4 und die Sackrohre 1 die Rohrelemente für den Einlauf der Sole, die Sackrohre 3 und das Ablaufsammelrohr 5 die Rohrelemente für den Ablauf des Kältemittels, während die Rohrelemente 2 den Zweck des Wärmeaustausches des Kältemittels mit der Platte verfolgen. Die einzelnen Zweige des Leitungsnetzes besitzen gleiche Gesamtwiderstände, so dass die Geschwindigkeiten des Kältemittels an den verschiedenen Stellen des Rohrsystems nur von den Querschnitten abhängig sind, durch welche es geführt wird.
Die Arbeitsweise ist folgende :
Das in das Sackrohr 1 bei Stelle l'aus dem Verteilungsrohr 4 einlaufende Kältemittel wird infolge des kleinen Querschnittes des Sackrohres 1 die ganze Breite der Gefrierplatte bis zur Stelle 1" mit grosser durchschnittlicher Geschwindigkeit durchlaufen (die Geschwindigkeit bei "ist allerdings kleiner als bei 1') und daher an seine Umgebung während des Durchströmens von 1 nur sehr wenig Kälte abgeben
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das Kältemittel durch die Verbindung 2 mit geringer Geschwindigkeit in das Sackrohr. 9 übertreten (bei geringer Schräglage des Systems von Sackrohr 1 in das Sackrohr 3 aufsteigen) und das in demselben befindliehe wärmere Kältemittel verdrängen und mit grosser Geschwindigkeit in das Sammelablaufrohr 5 drücken.
Durch das gleichmässige langsame Überfliessen des Kältemittels von Sackrohr j ! in das Sack-
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mässig und gleichzeitig abgekühlt werden.
Die Verschiedenheit der Geschwindigkeiten des Kältemittels im Rohrsystem ist durch die Ver- schiedenheiten der Querschnitte bei Beibehaltung des gleichen Widerstandes gegeben. Der Querschnitt des Sackrohres 1 für den Kältemitteleinlauf und der Querschnitt 3 für den Kältemittelauslauf sind gleich gross, jedoch gegen die Summe der Querschnitte der Verbindungselemente 2 nur ein Bruchteil derselben.
Es werden sich daher die Geschwindigkeiten des Kältemittels in den Rohren 1 und 3 gleich verhalten, im Rohrsystemteil 2 um das Verhältnis der Querschnitte verringern.
Nachdem selbst bei der grössten Geschwindigkeit des Kältemittels zwischen den Rohrstellen l' und j ?" des Sackrohres- Temperaturdifferenzen auftreten werden, so kommen diese doch bei der vorliegenden Erfindung deshalb nicht zum Ausdruck ; weil die Einlaufstelle des Kältemittels l'korrespondierend zur AblaufsteIle. 3' liegt. Dies ergibt, dass das bei l'eintretende tief temperierte Kältemittel den
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Da der Ablauf des am meisten erwärmten Kältemittels von Stelle 3'in das Sammelrohr 5 sehr schnell erfolgt, wird das am meisten erwärmte Kältemittel am raschesten von der Gefrierplatte entfernt, während das von Sackrohr 1, Stelle 1" kommende tief temperierte Kältemittel durch die Verbindung 2 gleichzeitig überläuft und das wärmere Kältemittel zurückkuhlt. Dieser Vorgang wiederholt sich auf jedem symmetrisch gelegenen Punkt der Gefrierplatte, und es wird sich selbsttätig eine Mitteltemperatur zwischen Einlauf und Ablauf einstellen, welche im ganzen Wirkungsbereich eines Systemfeldes einen annähernd gleichmässigen Temperaturaustausch mit der Platte oder einem abzukühlenden Mittel bedingt.
Dadurch erscheint die Umkehr der Laufrichtung des Kältemittels überflüssig, nachdem nunmehr auch die Mittelzone der Gefrierplatte unter dem Temperaturausgleich zwischen 1 und ; 3 steht, die Lauflänge des Kältemittels von 1 zu 3 in der Verbindung 2 jedoch zu gering ist, um den Temperaturabfall wirksam zum Ausdruck zu bringen, was insbesondere bei Verwendung eines Rohrprofiles nach Fig. 4 oder 5, auch Fig. 6 und 7 als Rohrsystem nach geschilderte Art der Fall ist.
Diese einzelnen Rohrsysteme, welche an Stelle der bisher verwendeten Verteilungsrohre, wie Rundrohre, Ovalrohre, Dreieck-und Quadratrohre, in die Gefrierplatte entweder in Beton, Sand oder direkt in das Wasser verlegt werden und mit Zu-und Ablaufrohr 4 und 5 zusammen die Gefrierplatte ergeben, können auch in einzelne Teile in der Breite der Gefrierplatte zerlegt werden und mit Rohrmuffe, Schläuchen, Holländerversehraubungen 6 od. dgl. verbunden werden, ohne dass an der Wirkungsweise der Gefrierplatte eine Änderung erfolgt, so dass bei Verbindung mit dilatationsfähigen Verbindungselementen gleichzeitig auch der Dilatation der Gefrierplatte durch den Temperaturunterschied entsprochen werden kann. Dadurch erwächst noch der weitere Vorteil, dass die Systemelemente einzeln auswechselbar sind.
Durch die Anordnung der Putzversehlüsse bei den Blindenden der Sackrohre ? kann auch für leichte Reinigung vorgesorgt werden, die ohne Unterbrechung des Eislaufbetriebes durch Entleeren oder Senken des Kältemittelspiegels erfolgt.
Zur Unterstützung des gleichmässigen Übertrittes von Sackrohr ; ! in das Sackrohr ; 3 und zur sicheren Entfernung der Luft aus den Einzelsysteme können die Rohrsysteme mit einer geringen Schrägstellung, wie in Fig. 4 und 7 ersichtlich, in die Gefrierplatte eingebaut werden. In diesem Falle wird das Einström- sackrohr 1 an tiefster Stelle angeordnet, während das Ausströmsackrohr 3 höher zu liegen kommt. Die
Verbindungselemente oder das Verbindungselement 2 (Fig. 4) werden eine schräge Lage erhalten. Tritt das Kältemittel in das Rohr 1 ein, so muss erst die ganze Rohrlänge von 1 gefüllt sein, bis ein Aufsteigen in den Teil 2 erfolgt, und dieser muss erst gefüllt werden, bis ein Ablaufen aus Rohr 3 erfolgen kann.
Der Einlauf ist somit dem Querschnitt entsprechend vorerst über die ganze Platte horizontal und mit grosser
Geschwindigkeit, von hier schräg aufsteigend, senkrecht zur ersten Laufrichtung über den ganzen Querschnitt der Gefrierplatte, respektive die Summe der Rohrquerschnitte 2, daher mit geringer Geschwindigkeit, welche genügend Zeit zum Wärmeaustausch gibt. Der Ablauf erfolgt wieder senkrecht zur Aufsteigrichtung mit einer Geschwindigkeit, welche dem Querschnitt des Rohres : 3 entspricht und ebenso gross ist wie die Einlaufgeschwindigkeit, wobei eventuell sich abscheidende Luft mitgerissen wird.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Gefrierplatte, insbesondere für Kunsteisbahnen, gekennzeichnet durch ein derart ausgebildetes Kältemittelleitungsnetz, dass der Eintritt des Kältemittels aus einem Zulaufrohr (4) in ein sich über die ganze Breite der Gefrierplatte erstreckendes Saekrohr (1) mit grosser Geschwindigkeit erfolgt, worauf das Kältemittel mit geringer Geschwindigkeit in der ganzen Breite der Gefrierplatte durch Querverbindungsteile (2) in ein als Saekrohr ausgebildetes Ablaufrohr (3), gegebenenfalls aufsteigend, übertritt, wobei der Wärmeaustausch auf der ganzen Breite der Gefrierplatte erfolgt, worauf schliesslich das Kältemittel aus diesem Sackrohr (3) mit grosser Geschwindigkeit in ein Sammelrohr (5) abläuft,
wobei die Anordnung und Bemessung der Rohre derart getroffen ist, dass in den verschiedenen Zweigen des Leitungsnetzes gleiche Gesamtwiderstände herrschen.
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