<Desc/Clms Page number 1>
Kältemaschine
EMI1.1
<Desc/Clms Page number 2>
alsgungsmediums, beispielsweise Wasser, durch die Rohre 24 und 26 gestatten. Im Betrieb gibt das durch die Rohre 24 strömende Medium Wärme an das in dem Raum 20 befindliche Kältemittel ab, um dieses zu verdampfen, und entziehen die Rohre 26 dem in dem Raum 22 befindlichen Kältemittel Wärme, so dass dieses Kältemittel kondensiert wird.
Zur Wiederherstellung und Erhöhung des Kältekreislaufes ist ein Kompressor 34 (Fig. 1) vorgesehen.
Wie in den Zeichnungen dargestellt ist, besitzt dieser Kompressor ein Spiralgehäuse 36 mit einem rohrförmigen Fortsatz 38, der mit einem Krümmer 41 verbunden ist. Dieser mündet in den Raum 20 und ist mit einem Fortsatz 43 versehen, der einen Einlauf 39 für das Laufrad 40 bildet. Der Einlauf ist mit den üblichen verstellbaren Einlaufschaufeln 37 zur Regelung der Fördermenge des Kompressors versehen.
Der Antrieb des Laufrades erfolgt durch einen hermetisch abgedichteten Elektromotor 48, der mit Wasser oder durch ihn umströmendes Kältemittel des Systems gekühlt werden kann.
Das Laufrad 40 ist mit den üblichen Schaufeln 42 versehen, die sich von der üblichen Radscheibe 44 erstrecken, die in geeigneter Weise an der von dem Elektromotor 48 angetriebenen Antriebswelle 46 befestigt ist. Das Gewicht des Motors und des Laufrades wird teilweise von dem Krümmer 41 und teilweise von einer Konsole 49 aufgenommen, die von dem Gehäusemantel 12 getragen wird.
Das. Spiralgehäuse 36 des Kompressors ist mit einer Druckleitung 47 verbunden, die gemäss Fig. 2 abwärts und dann bei 52 einwärts geführt und mit dem Kondensatorraum 22 verbunden ist. Infolge dieser Anordnung wird das verdichtete gasförmige Kältemittel über die Kondensatorrohre 26 geführt und gibt Wärme an das in den Rohren 26 befindliche Medium ab, so dass das Kältemittel kondensiert wird. Das kondensierte Kältemittel sammelt sich im unteren Teil des Kondensators und fliesst in den Sammelraum 54. Mit Hilfe des Ventils 56 und des mit ihm verbundenen Schwimmers 58 wird der Flüssigkeitsstand in dem Sammelraum 54 auf einem gewünschten Wert gehalten. Gemäss Fig. 1 ist das Ventil zum Öffnen und Schliessen der Leitung 60 eingerichtet, die sich von dem Sammelraum 54 aufwärts und durch die Zwischenwand 14 in den Verdampferraum 20 erstreckt.
Das obere Ende der Leitung 60 ist mit einem Querrohr 61 und zwei langgestreckten horizontalen Leitungen 62 und 63 verbunden, die sich in der Längsrichtung des Verdampfers erstrecken. Diese Leitungen sind mit in Abständen voneinander angeordneten Düsen 66 versehen, welche flüssiges Kältemittel abwärts auf die Verdampferrohre 24 spritzen (Fig. 2).
Vorzugsweise haben dieDüsen 66 einstellbare Austrittsöffnungen, damit unabhängig von Druckdifferenzen, die durch dieLeitungsanordnung bedingt sind, ein. gleichmässiges Spritzen in allen Teilen des Verdampfers erzielt werden kann.
Aus Fig. 2 geht hervor, dass die Verdampferrohre 24 ein etwa rechteckiges horizontales Rohrbündel bilden. Diese rechteckige Form desRohrbündels wird durch die annähernd elliptischeQuerschnittsform des Gehäusemantels 12-ermöglicht. In dem dargestellten Rohrbündel sind die Rohre 24 in vertikalen, horizontal in Abständen voneinander angeordneten Reihen vorgesehen, von denen jede die gleiche Anzahl von Rohren aufweist. Die Anzahl der Rohre in jeder Reihe ist relativ klein, wodurch das Benetzen der Oberfläche aller Rohre begünstigt wird. Die dargestellte Anordnung ermöglicht ein besseres Benetzen der
EMI2.1
RohreKältemittel und dem Wärmetauschmedium.
In einem üblichen Verdampfer, der in einem zylindrischen Gehäusemantel getrennt von dem Kondensator ausgebildet ist, sind die Verdampferrohre in den vertikalen Reihen in verschieden grosser Anzahl angeordnet. Das heisst, die vertikalen Reihen in der Nähe des Umfangs des Gehäusemantels weisen nur sehr wenige Rohre auf, während die vertikalen Reihen in der Nähe der'Mitte des Gehäusemantel aus einer grösseren Anzahl von Rohren bestehen. Wenn in den üblichen Anordnungen das Kältemittel von oben gespritzt wird, verdampft es, ehe es die unteren Rohre der mittleren Reihen erreichen kann.
Beim Fluten der Rohre mit dem am Boden des Verdampfers an verteilten Stellen eintretenden Kältemittel dagegen werden die Rohre in den kurzen vertikalen Reihen in der Nähe des Umfangs des Mantels nicht nass, weil direkt unter ihnen keine in der Flüssigkeit eingetauchten Rohre vorhanden sind, die ein Aufwallen der Flüssigkeit bis zu diesen Rohren in den äusseren Reihen bewirken.
In der in Fig. 2 gezeigten Anordnung bilden die Verdampferrohre dagegen vertikale Reihen von gleicher Tiefe. In jeder Reihe sind nur verhältnismässig wenige Rohre angeordnet, so dass beim Spritzen des KältemittelsauchdieunterstenRohreinaUenReihenvon dem flüssigen Kältemittel erreicht werden, während beim Fluten der Rohre eine einheitliche Benetzung aller Rohre schon bei einer sehr geringen Tiefe des Kältemittelbades erzielt wird, in dem alle vertikalen Reihen gleichmässig untergetaucht sind.
Fig. 2 zeigt eine Anordnung, in der die Düsen 66 abwärts gegen das Rohrbündel gerichtet sind. Im Rahmen der Erfindung könnte das Kältemittel aber auch in Form von aufwärtsgerichteten Strahlen auf die Verdampferrohre verteilt werden. In diesem Fall erfolgt der Austritt aus dem Rohr 60 in nächster
<Desc/Clms Page number 3>
Nähe der Zwischenwand 14, so dass das Kältemittel aufwärts gegen die Unterseite der Rohre gerichtet wird.
Man kann auch die übliche Anordnung zum Fluten mit verteiltenEintrittsöffnungen für die Flüssigkeit ver- wenden.
Es versteht sich, dass im Betrieb vorzugsweise die direkte Wärmeübertragung zwischen dem Verdamp- ferraum 20 und dem Kondensatorraum 22 auf ein Minimum reduziert wird. In dem Verdampferraum nimmt das flüssige Kältemittel Wärme vorzugsweise nur von der in den Rohren 24 befindlichen Flüssigkeit auf, während in dem Kondensatorraum das Kältemittel seine Wärme vorzugsweise nur an das in den Rohren 26 befindliche Medium abgibt. Über die Zwischenwand 14 erfolgt vorzugsweise keine Wärmeübertragung.
Um eine Wärmeübertragung über die Zwischenwand 14 zu vermeiden, ist diese beispielsweise mit Hilfe der im Abstand voneinander angeordneten Platten 16 und 18 hohl ausgebildet. Gemäss Fig. 1 erstreckt sich eine Leitung 68 von der Platte 18 aufwärts.
Die Anordnung ist so getroffen, dass diese Leitung gasförmiges
Kältemittel in den Hohlraum 70 zwischen den Platten 16 und 18 einlässt. Die üblichen Kältenittel, wie
Freon, bilden im dampfförmigen Zustand unter niedrigem Druck ausgezeichnete Isolatoren. Der mit Käl- temittel gefüllte Hohlraum 70 stellt daher ein ausgezeichnetes Mittel zur Verhinderung einer Wärmeüber- tragung zwischen dem Verdampferraum 20 und dem Kondensatorraum 22 dar. Gemäss Fig. 2 ist der Dampf- raum 70 in einer horizontalen Ebene angeordnet, so dass nur minimale Konvektionsströme auftreten können.
Diese Anordnung bewirkt eine gute Isolation.
Zwischen den Platten 16 und 18 besteht natürlich nur eine minimale wärmeleitende Berührung, wel- che eine Wärmeübertragung von dem Kondensator zu dem Verdampfer gestatten würde. In dem in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Platten nur an ihrem Jmfang durch die Wandteile 17 und 19 miteinander verbunden. Die Platten werden mit Hilfe von Rohrwänden 74 und 76 in ihrer dargestellten Lage und im Abstand voneinander gehalten. Diese Rohrwände sind auf geeignete Weise mit den Platten 16 und 18 verbunden, beispielsweise mit ihnen verschweisst, und tragen auch die Wärmetauschrohre 26 bzw. 24. Die Platten 16 und 18 können ferner mit Hilfe von sich in der Längsrichtung erstrekkenden Trägern, wie sie in Fig. 2 bei 78 gezeigt sind, gegen eine Verformung versteift sein.
Eine weitere Versteifung der Platten 16 und 18 gegen Verformung kann durch kurze, nicht wärmeleitende Bolzen bewirkt werden, die an geeigneten Stellen zwischen den Platten angeordnet sind und Last von der Platte 16 auf die Platte 18 übertragen, ohne Wärme zu übertragen.
Aus Fig. 2 geht hervor, dass die dargestellte Konstruktion genügend fest ist, so dass ihre Wände aus relativ dünnem Material hergestellt werden können. Dabei stellt der Mantel im wesentlichen ein Druckgefäss dar, weil seine elliptische Gestalt nur eine geringe Herabsetzung seiner Festigkeit gegenüber der bei Druckgefässen üblichen zylindrischen Mantelausbildung bedingt. Wie bereits angegeben, hat die dargestellte Ausbildung und Anordnung den Vorteil, dass sie eine raumsparende Anordnung des Kondensators, Verdampfers und Kompressors gestattet und eine verbesserte Anordnung der Rohre in dem Verdampferraum schafft.
Die Verdampferrohre sind unter den üblichen Flüssigkeitsabscheidern 80 derart angeordnet, dass eine grosseAustrittsfläche für das die obersten Rohre verlassende verdampfte Kältemittel vorhanden ist. Infolge dieser grossen Fläche verlassen die Dämpfe das Rohrbündel mit relativ geringer Geschwindigkeit und können die Flüssigkeitsabscheider relativ einfach ausgebildet sein, so dass die Kosten der Anordnung herabgesetzt und die Wartungsprobleme auf ein Minimum reduziert werden.
Die Fig. 4 - 6 zeigen eine Anordnung, in welcher der Kompressor nicht wie in Fig. 1 mit horizontaler, sondern mit vertikaler Achse angeordnet ist. In der Anordnung nach Fig. 4 wird das dampfförmige Kältemittel-von dem Verdampfer über eine Zuleitung 84, die zweckmässig mit der Eintrittsöffnung des Spiralgehäuses 86 verbunden ist, nach oben dem Kompressor zugeführt. Gemäss Fig. 4 ist das Spiralgehäuse 86 mit zwei einander im wesentlichen diametral entgegengesetzten Austrittsleitungen 88 und 90 versehen, welche das verdichtete Gas aufnehmen und an den Kondensator abgeben.
DieLeitungen 88 und 90 erstrecken sich in der Längsrichtung des Gehäusemantels 12 und dann bei 98 und 100 abwärts. Gemäss Fig. 4 und 5 führen die abwärtsgerichteten Leitungsteile 98 und 100 durch den Verdampferraum 20 und münden an im Längsabstand voneinander angeordneten Stellen in den Kondensatorraum 22. Infolge dieser Anordnung wird das gasförmige Kältemittel in dem Kondensatorraum im wesentlichen einheitlich umgewälzt, so dass sein Wärmetausch mit dem in den Rohren 26 strömenden Medium verbessert wird. Diese Verbesserung des Wärmetauschers gestattet es in manchen Fällen, in dem Kondensatorraum mit einer kleineren Anzahl von Rohren auszukommen und damit sowohl hinsichtlich des Rohrmaterials als auch infolge der geringeren Grösse des Gehäusemantels Kosten zu sparen.
Es versteht sich, dass die Strömung des Kältemittels in der Anordnung nach Fig. 4 im allgemeinen demselben Schema entspricht wie in Fig. l. Das Kältemittel wird aus dem Verdampferraum 20 in die Lei-
<Desc/Clms Page number 4>
tung 84 gesaugt und gelangt über die Schaufeln des Laufrades in die Austrittsleitungen 88 und 90 des
Kompressors und von dort über die Rohre 98 und 100 in den Kondensatorraum 22, in dem es kondensiert und dann in dem Sammelraum 54 gesammelt wird. Das kondensierte Kältemittel strömt dann in der Lei- tung 60 aufwärts in die Spritzrohre 62 und 63, wie dies an Hand der Fig. l beschrieben wurde.
DieAusführungsform nach Fig. 7 ähnelt der nach Fig. l mit Ausnahme einiger Merkmale, welche die verteiltezuführung deskälteinittels in den Verdampferraum 20 betreffen. Gemäss Fig. 7 ist ein zusätzli- cher Kältemittelkreislauf vorgesehen, welcher eine Vergrösserung der Menge des auf die Verdampferrohre abgegebenen Kältemittels bewirkt. Zu diesem Zweck ist eine kleine Kammer 110 vorhanden, welcher überschüssiges flüssiges Kältemittel über ein vertikales Rohr 111 aus dem Raum 20 zugeführt wird. In der Kammer sind ein Elektromotor 112 und eine vorzugsweise als Flügelradpumpe ausgebildete Pumpe 114 angeordnet, deren Druckseite mit der zu den oben angeordneten Spritzrohren 62 und 63 führenden verti- kalen Leitung 120 verbunden ist.
Gemäss Fig. 7 endet das Rohr 60 knapp über der Zwischenwand 14, so dass es Kältemittel von dem
Kondensator abzieht und etwas Kältemittel nach oben zu den Verdampferrohren zuführt. Infolge der Anordnung der Pumpe 114 und der Rohre 120 und 60 werden alle Verdampferrohre ständig in einem gründlich benetzten Zustand erhalten.
DieAnordnung des Verdampfers oberhalb des Kondensators und die Anordnung der Pumpe 114 und der Leitungen 60,120 und 111 in der in Fig. 7 gezeigten Ausführungsform erfordert nur einen geringen Raum und ermöglicht ein. gleichmässiges Spritzen des Kältemittels auf die Verdampferrohre, ohne dass die Bauhöhe der Maschine übermässig vergrössert oder in dem Fussboden eine Grube zur Unterbringung einer grë- sseren Pumpe vorgesehen werden muss, wie dies sonst in manchen Anlagen erforderlich sein könnte.
Gemäss Fig. 8 ist ähnlich wie in Fig. 1 die Leitung 47 ausserhalb des Mantels vorgesehen, der Kompressor aber wie in Fig. 4 mit vertikaler Achse angeordnet. Die Wirkungsweise der Ausführungsform nach Fig. 8 dürfte ohne weitere Erläuterung verständlich sein.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Kältemaschine, bei der ein langgestreckter, horizontal angeordneter Gehäusemantel sowohl den Verdampfer- als auch den Kondensatorraum umschliesst, wobei diese beiden Räume durch eine isolierende Zwischenwand voneinander getrennt sind und mit einem ausserhalb des Gehäusemantels angeordneten Kompressor in Verbindung stehen, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäusemantel (12) einerseits im Querschnitt zu einer eine vertikale Haupt- und eine horizontale Nebenachse aufweisenden Ellipse ausgebildet ist, anderseits durch eine horizontal ausgerichtete Doppelwand (16, 18) in einen oben liegenden Verdampferraum (20) und einen unten liegenden Kondensatorraum (22) unterteilt ist.