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Einrichtung zum Gefrieren von Flüssigkeit Das Hauptpatent betrifft eine Einrichtung zum Gefrieren von Flüssigkeit in mindestens einer Ge- frierzelle, in welche von oben mindestens ein rohr- förmiger, mit einem Kältemittel beschickbarer Innenverdampfer hineinragt und,anderen Wänden aussen ein ebenfalls mit ,dem Kältemittel beschickbarer Aussenverdampfer angeordnet ist,
wobei die genannten Verdampfer an einem Kältemittelkreis angeschlossen ;sind, der eine absperrbare Zuleitung für flüssiges Kältemittel, eine .absperrbare Ableitung für verdampftes Kältemittel, .eine ,absperrbare Zuleitung für warmes gasförmiges Kältemittel, .eine in einen Aufnahmebehälter mündende Leitung zur überfüh- rung des durch das warme gasförmige Kältemittel aus :
den Verdampfern verdrängten flüssigen Kältemittels indiesen Aufnahmebehälter sowie einen Flüssigkeibs- abscheider ,für .das verdampfte Kältemittel umfasst, bei welcher Einrichtung die beiden Verdampfer in Serie miteinander im Kältemittelkreis angeordnet sind, oder Aussenverdampfer mit der Zuleitung für flüssiges Kältemittel und mit der in Aden Aufnahmebehälter mündenden Leitung,
der Innenverdampfer mit der Ableitung für verdampftes Kältemittel und mit oder Zuleitung für warmes gasförmiges Kältemittel je absperrbar verbunden ist, und der Flüssig- keitssammeIraum des Flüssigkeitsabscheiders über eine Förderpumpe mit Ader Zuleitung für flüssiges Kältemittel verbunden äst.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wei- terbildungdieser Einrichtung, bei welcher der Innen- verdampfer von einem äusseren, ,an seinem unteren Ende geschlossenen .und einem koaxial in diesem angeordneten und darin ausmündenden inneren Rohr gebildet wird.
Die Einrichtung gemäss der vorliegenden Er- findung ist dadurch :gekennzeichnet, dass oben der von den .beiden den Innenverdampfer bildenden Rohren begrenzte Raum ringförmigen Querschnittes mit einer Leitung, die mit der Ableitung für verdampf- tes Kältemittel und mit der Zuleitung für warmes gasförmiges Kältemittel je absperrbar verbunden ist, und das innere Rohr mit ,dem Aussenverdampfer kommuniziert.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigt: Fig. 1 eine Gefrierzelle .einer Einrichtung zum Gefrieren von Flüssigkeit während des Gefriervor- ganges und Fig. 2 dieselbe Gefrierzelle während des Abtauens des ,gefrorenen Gutes.
Die dargestellte Gefrierzelle gehört zu einer Bat- terie von Gefrierzellen einer Einrichtung, wie sie in .der Zeichnung (der Patentschrift (des Hauptpatentes ,dargestellt ist.
Die Gefrierzelle weist .einen Gefrierraum 1 von rechteckigem Querschnitt von beispielsweise etwa 28 X 56 cm auf, in welchen von oben zwei rohr- förmige Innenverdampfer 2 hineinragen. Aussen an ,den Wänden 3 der Gefrierzelle .ist ein von Wänden 4 begrenzter Aussenverdampferraum 5,angeordnet.
Jeder Innenverdampfer 2 wird von einem unten geschlossenen Rohr gebildet, in .welchem ein unten offenes Rohr 6 koaxial angeordnet ist. Der von den beiden Rohren 2 und 6 begrenzte Ringrraurn steht durch das offene obere Ende des Rohres 2 mit einer Kammer 7 in Verbindung, ,die ,unten ;durch einen die Gefrierzelle abschliessenden Boden 8 und oben durch einen Zwischenboden 9 begrenzt ist.
Das Innenrohr 6 durchdringt den Zwischenboden 9 und mündet oben in eine Kammer 11, die
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oben durch eine Aussenwand 12 begrenzt äst und durch eine Anzahl Stutzen 50 .mit dem Aussenver- dampferraum 5 kommuniziert.
Unten kann der Gefrierraum 1 der Zelle durch einen nicht dargestellten beweglichen Boden, z. B. eine an einer der Mantelwände 3 ,mittels Scharnieren befestigte schwenkbare Bodenklappe oder auch bloss durch ein wagnehmbares Brett abgeschlossen werden.
In Aden Aussenverdampfer 5 mündet unten eine Leitung 41, welche dieselbe Funktion hat wie die gleich bezeichnete Leitung im beschriebenen Aus- führungsbeispiel im Hauptpatent und wie diese mit einer in der vorliegenden Zeichnung nicht mehr dargestellten, .den Gefrierzellen der Batterie gemeinsamen Verteilleitung kommuniziert. Diese ist ihrerseits über einen Drehschieber einerseits mit einer Zuleitung für flüssiges Kältemittel, die vom Kondensator einer Kälteanlage über den Flüssigkeits- sammler .eines Flüssigkeitsabscheiders und eine Förderpumpe gespeist wird,
und anderseits mit einer in einen Aufnahmebehälter mündenden Leitung je absperrbar verbunden; dieser Aufnahmebehälter dient jeweils :dazu, .aus den Verdampfern verdrängtes flüssiges Kältemittel aufzunehmen.
Von der Kammer 7, mit welcher der von den beiden Rohren 2 und 6 jedes Innenverdampfers begrenzte Ringraum in Verbindung steht, führt ein Rohr 51 durch :die obere Kammer 11 hindurch nach oben in eine andere, den .Gefrierzellen der Batterie gemeinsame Verteilleitung 45, der dieselbe Funktion zukommt wie [der Verteilleitung 45 der Einrichtung gemäss dem Ausführungsbeispiel des Hauptpatentes. Diese Verteilleitung 45 ist wie die entsprechende Leitung in jener Einrichtung über eine Leitung 44 und den genannten Drehschieber einerseits mit einer nach ,
dem Flüssigkeitsabscheider führenden Ableitung für mindestens teilweise verdampftes Kältemittel, anderseits mit .einer vom Verdichter der Kälteanlage kommenden Zuleitung für warmes gasförmiges Kältemittel absperrbar verbunden.
Die .in der Zeichnung nicht dargestellten Teile ,der Einrichtung sind gleich wie die entsprechenden Teile der Einrichtung nach dem Ausführungsbeispiel des Hauptpatentes. Soweit nachstehend nichts anderes angegeben ist, entspricht auch die Wirkungs- weise der vorliegenden Einrichtung [derjenigen der Einrichtung gemäss dem Ausführungsbeispiel des Hauptpatentes.
Die Einrichtung arbeitet wie folgt: Der Gefrier- raum wird untendurch den nichtdargestellten Zel- lenboJen abgeschlossen, der Drehschieber in Ge- frierstellung gebracht, der Zellenboden mit Hilfe von wenig, .messt ohne besonderes Zutun an ihm vorhandener Flüssigkeit am unteren Rand der Zellenwände 3 anfrieren gelassen und der Gefrierraum mit der zu gefrierenden Flüssigkeit gefüllt.
In der Gefrierstellung des Drehschiebers ist die Leitung 41 mit der von der Förderpumpe kommenden Zuleitung für flüssiges Kältemittel und Idas Rohr 44 mit der nach dem Flüssigke itsabscheider führenden Ableitung für mindestens teilweise verdampftes Kältemittel verbunden (Fig. 1). Die Pumpe fördert dann flüssiges Kältemittel in den Verdampfungsraum 5 des Aussenverdampfers, wo es teilweise verdampft. Das Gemisch von noch flüssigem und schon verdampftem Kältemittel strömt dann weiter durch die Stutzen 50, die obere Kammer 11 und die Innenrohre 6 in die Innenverdampfer 2.
Dort verdampft ein weiterer Teil des flüssigen Kältemittels; das nun vorwiegend verdampftes Kältemittel enthaltende Gemisch gelangt ,dann durch die Rohre 45 und 44 und die genannte Ableitung nach dem Abscheider und wird dort vom flüssigen Teil befreit, während der trockene Dampf vom Verdichter ,aus dem A.bscheider abgesaugt wird. Durch die Verdampfung wird der Flüssigkeit im Gefrierraum 1 Wärme entzogen und diese Flüssigkeit zum Gefrieren gebracht. Da sich das Gefriergut [beim Gefrieren ausdehnt, sprengt es den an die Zellenwände 3 angefrorenen, nicht gezeichneten Zellenboden von diesen Wänden ab.
Nachdem die Flüssigkeit in jeder Gefrierzelle zu einem Block gefroren .ist, wird der Drehschieber von Hand oder automatisch in eine zweite Stellung gedreht, in welcher er das Rohr 44 mit der vom Verdichter der Kälteanlage kommenden Zuleitung für warmes gasförmiges Kältemittel und die Leitung 41 mit der nach dem Aufnahmebehälter führenden Leitung verbindet (Fig. 2).
Es :strömt dann warmes gasförmiges Kältemittel durch .die Rohre 44 und 51 und die Kammern 7 in die Innenverdampfer 2 und von da ;durch die Innenrohre 6, die oberen Kammern 11 und die Stutzen 50 in die Aussenverdampferräume 5 der Gefrierzellen der .Batterie. Das in -den Innenverdampfern 2 vorhandene flüssige Kältemittel wird, soweit es nicht verdampft,
auf .demselben Wege in die Aussenverdarnpferräume und sodann zusammen mit Odem in diesen vorhandenen flüssigen Kältemittel durch die Leitung 41 nach dem erwähnten Aufnahmebehälter verdrängt. Das warme gasförmige Kältemittel erwärmt die Innenverdampferrohre 2 und ,die Zellenwände 3, wodurch der im Gefrierraum 1 enthaltende gefrorene Block von diesen Rohren und Wänden ,abgetaut wird .und nach unten herausfällt oderentnommen wird.
Hierauf wird der Drehschieber für kurze Zeit in eine dritte Stellung gedreht, in welcher die Leitung 41 wiederum mit der nach dem Aufnahmebehälter führenden Leitung verbunden ist und .die Rohre 51 und 44 wie bei der ersten Stellung mit der Ableitung für mindestens teilweise verdampftes Kältemittel kommu- nizieren. Flüssiges Kältemittel aus dem Aufnahmebehälter bzw. .aus den Verdampfern einer allfällig sich ,
gerade in der .Abtauphase .befindenden andern Batterie von Gefrierzellen kehrt dann durch die Leitung 41 in die Aussenverdampferräume 5 der .betrachteten ,Batterie zurück, wobei das in diesen vorhandene Gemisch von gasförmigem und bei der Wärmeabgabe kondensiertem Kältemittel ,durch die Rohre 51, 45 und 44 .gegen den Flüssigkeitsabscheider verdrängt wird. Dadurch werden die Zellenwände 3
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von unten nach oben wieder .abgekühlt, was erlaubt,
die sich wieder anlegende Bodenklappe bzw. ein angelegtes .Brett (beide nicht dargestellt) zum untern Abschluss des Gefrierraumes 1 dicht an die Zellenwände 3 anzufrieren und hierauf ,die Zelle wieder mit Flüssigkeit zu füllen.
Gegenüber der Einrichtung nach dem beschriebenen Ausführungsbeispiel im Hauptpatent hat die hier beschriebene verschiedene Vorteile. So strömt während der Gefrierphase das verdampfende Kältemittel in .allen Verdampfungsräumen stets von unten nach oben, so dass die in ihm entwickelten Bläschen nicht durch den Kältemittelstrom am Aufsteigen gehindert werden; durch .die ;derart verbesserte Zir- kulation wird der Wärmeaustausch zwischen Kältemittel und Gefriergut gesteigert.
Für die Kältemittelzirkulation vorteilhaft ist auch, ,dass durch -die engen Rohre 6 grossenteils flüssiges Kältemittel den Innenverndampfern 2 zugeführt und nicht grossenteils verdampftes, also grösseres Volumen .besitzendes Kältemittel von diesen Innenverdampfern 2 abgeführt wird.
In ;der Abtauphase ist von Vorteil, @dass das warme gasförmige Kältemittel schon am Anfang seines Abwärts- und Aufwärtsweges durch die Innen- verdampfer 2 und die Innenrohre 6 mit den Wänden der ersten in Berührung kommt. Das gefrorene Gut, das an ,diesen Wänden haftet, wird daher schneller abgetaut, und der schädliche Wärmeaustausch durch die Wände der Innerohre 6 hindurch wind vermin- @dert.