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Plattenverdampfer für Großkälteanlagen mit hohen Drücken Die Erfindung
betrifft einen Plattenverdampfer für mit Kältemittel höheren Betriebsdruckes, insbesondere
Ammoniak, arbeitende Großkälteanlagen zur Süßwasserkühlung und Eisspeicherung, der
aus zwei mit zusammen die Kältemittelkanäle bildenden Rillen versehenen und miteinander
verbundenen Blechen besteht.
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Plattenverdampfer, die aus zwei Blechen zusammengesetzt sind, wurden
bisher nur für Kleinkälteanlagen zur Raumkühlung, Schrankkühlung usw. bei niedrigen
Drücken mit einem das aus dem Kompressor kommende Öl aufnehmenden und es an einer
erhöhten Stelle absondernden, für Nahrungsmittelkühlung unschädlichen Kältemittel
verwendet, bei denen infolge der Unschädlichkeit des Kältemittels die Sicherheitsvorschriften
für Druckfestigkeit und Gasdichtheit nicht so hoch gestellt sind wie bei Kälteanlagen
mit Ammoniak als Kältemittel, das namentlich wegen seines niedrigen Preises für
Großkälteanlagen mit größeren Mengen des Kältemittels bevorzugt wird. Da bei Ammoniakkälteanlagen
mit höheren Drücken gerechnet werden muß, bestand bisher die Meinung, daß hierfür
aus Blechen zusammengesetzte Verdampferplatten ungeeignet seien, zumal hier die
Betriebsbedingungen andere als bei Kleinkälteanlagen mit den für die zu kühlenden
Nahrungsmittel und für das Material der Verdampferplatten unschädlicheren Kältemitteln
sind.
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Die aus der Verwendung anderer Kältemittel als Ammoniak bedingte Kanalführung
war auch für Kälteanlagen mit Ammoniak nicht geeignet, weil bei den letzteren die
zur Vermeidung von Betriebsstörungen notwendige Ölausscheidung an den tiefsten Stellen
des jeweiligen Kanalsystems erfolgen muß.
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Die Abneigung der Verwendung der für Kleinkälteanlagen benutzten Verdampferplatten
für Großkälteanlagen beruhte auch letzten Endes auf der Befürchtung, daß die für
Kleinkälteanlagen geeigneten Verdampferplatten bei der notwendigen starken Vergrößerung
nicht genügende Gewähr für ein unerwünschtes Verziehen bei der Herstellung und im
Betrieb bieten. Aus diesen Gründen war man bei Großkälteanlagen mit Ammoniak als
Kältemittel ausschließlich auf Röhrenkühler angewiesen, trotzdem diese ungünstigen
Wärmeübergang, unerwünschte große Raumbeanspruchung, hohe Herstellungs- und Betriebskosten
aufweisen. Zweck der Erfindung ist die Beseitigung vorerwähnter Nachteile durch
Schaffung eines Plattenverdampfers, welcher an Stelle der Röhrenkühler für Großkälteanlagen
mit Ammoniak und den erhöhten Drücken verwendbar ist und der die Vorteile der Plattenverdampfer
auch für Großkälteanlagen dieser Art nutzbar macht.
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Erreicht wird dies dadurch, daß bei einem Plattenverdampfen der vorerwähnten
Art folgende Kombination von bei Plattenverdampfern an sich einzeln und teilweise
in Verbindung miteinander bekannten Merkmalen zur Anwendung gelangt: die Verwendung
von Stahlblechen, die Verbindung der Bleche an den die Rillen umgebenden Stellen
durch Naht-, insbesondere Rollennahtschweißung, die Ausbildung der durch die Rillen
gebildeten Kanäle mit einem von den Verbindungsnahtstellen in spitzem Winkel sich
erweiternden Querschnitt, dessen größte Länge zumindest das Doppelte seiner größten
Breite beträgt, und die Anordnung der Kanäle als dicht nebeneinander liegende, parallele
Verdampfungskanäle mit diese an beiden Enden. miteinander verbindenden und quer
zu ihnen verlaufenden Sammelkanälen und mit an die Sammelkanäle anschließenden Zu-
bzw. Abflußkanälen.
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Mit diesen Mitteln ist es möglich, entsprechend den Großkälteanlagen
Plattenverdampfer erheblich größer als für Kleinkälteanlagen betriebssicher zu schaffen,
bei denen ein Verziehen bei ordnungsgemäßer Herstellung ausgeschaltet werden kann
und später im Betrieb unmöglich ist. Plattenverdampfer mit dem angegebenen Kanalsystem
lassen ohne Schwierigkeiten die Entölung des Ammoniaks als Kältemittel in der hierfür
erforderlichen Weise zu, so daß Betriebsstörungen weitestgehend ausgeschaltet sind.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung sind in der Beschreibung im Zusammenhang
mit den Zeichnungen näher erläutert.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung
schematisch dargestellt. Es zeigt Fig. 1 einen oberen Teil eines Plattenverdampfers
in Seitenansicht, von der Breitseite gesehen, Fig. 2 die gleiche Verdampferplatte
im Querschnitt nach der Linie II-II der Fig. 1,
Fig. 3 einen Teil
der Verdampferplatte wie in Fig. 2 im Querschnitt in etwas vergrößerter Darstellung,
Fig. 4 die gleiche Verdampferplatte von der Schmalseite gesehen, Fig. 5 eine aus
Verdampferplatten nach Fig. 1 bis 4 gebildete Plattenverdampferanordnung in einem
gemeinsamen Kühlanlagenbehälter, schematisch von der Breitseite her gesehen, Fig.
6 die gleiche Plattenverdampferanordnung, schematisch in Draufsicht, Fig.7 die gleiche
Plattenverdampferanordnung in Ansicht von der Breitseite mit fortgelassener Seitenwandung
des Kühlanlagenbehälters, Fig.8 die gleiche Plattenverdampferanordnung in Ansicht
von der Schmalseite her mit fortgelassener Seitenwand des Kühlanlagenbehälters.
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Die Verdampferplatte 11 nach den Fig. 1 bis 4 besteht aus zwei mit
zusammen die Kältemittelkanäle bildenden Rillen versehenen und miteinander an den
die Rillen umgebenden Stellen 10 durch Naht-, insbesondere Rollennahtschweißung
verbundenen Stahlblechen 1, 2. Die durch die Rillen gebildeten Kanäle 3 bis 7 weisen
einen von den Verbindungsstellen in spitzem Winkel sich erweiternden Querschnitt
auf, dessen größte Länge mindestens das Doppelte seiner größten Breite beträgt.
Die Kanäle sind als dicht nebeneinander liegende, parallele Verdampfungskanäle 3,
diese an beiden Enden miteinander verbindende und quer zu ihnen verlaufende Sammelkanäle
4, 5 und an die Sammelkanäle 4, 5, anschließende Zu- und Abflußkanäle 6, 7 bzw.
6', 7' ausgebildet. Die Zu- und Abflußkanäle stehen mit einer oberen Sammelkammer
8 und einer unteren, 9, in Verbindung.
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Die in Fig. 1 bis 4 dargestellte Verdampferplatte 11 wird zu mehreren
in einem Kühlanlagenbehälter 12 zu einem Aggregat nach Fig. 5, 6 vereinigt, wobei
die einzelnen Verdampferplatten 11 jeweils abwechselnd mit einem Ende an der Behälterwandung
12 angesetzt und am anderen Ende im Abstand von der Behälterseitenwand angeordnet
sind, damit an dieser Stelle jeweils eine Durchtrittsöffnung_13 abwechselnd an der
einen und der anderen Seitenwand des Behälters 12 entsteht. Nahe den Enden der senkrechten
Durchlaßkanäle 3 der einzelnen Verdampf erplatten 11 sind über die ganze Fläche
des Behälters 12 Trennwände 14 und 15 vorgesehen, von denen die obere Trennwand
14 nur am rechten Ende eine Durchlaßöffnung 16 und die untere Trennwand 15 nur am
linken Ende eine Durchlaßöffnung 17 für das zu kühlende Mittel aufweist, welches
durch den Einlaßstutzen 18 oberhalb der Trennwand 14 in den oberen Kanal einströmt,
durch die Öffnung 16 in den mittleren, von den senkrechten Kanälen 3 der Verdampferplatten
11 durchgezogenen Raum 20, gelangt und hier den mit den parallelen Kanälen 3 versehenen
Verdampferplattenteil umspült, um durch die Öffnung 17 in den von der unteren Trennwand
15 gebildeten Kanal 21 zu gelangen, von dem es durch den Austrittsstutzen 22 den
Kühlanlagenbehälter 12 verläßt. Das zu kühlende Mittel umströmt also im oberen Kanal
19 die Austrittssammelkammer 8 und ihre Verbindungsstutzen mit den Verdampferplatten,
umspült dann im mittleren Raum 20 in Zickzackrichtung die einzelnen Verdampferplatten
11, wie in Fig. 6 durch Pfeile dargestellt, gelangt durch die Öffnung 17 in den
unteren Kanal 21, in welchem es die Eintrittssammelkammer 9 und ihre Verbindungsstutzen
mit den Verdampferplatten umspült, um durch den Austrittsstutzen 22 in entsprechend
heruntergekühltem Zustand weiterer Verwendung zugeführt zu werden. Der Umlauf des
zu kühlenden Mittels, wie z. B. Süßwasser od. dgl., in dem Behälter 12 kann durch
Rührwerke, Umlaufpumpen oder andere Mittel innerhalb oder außerhalb des Behälters
12 gefördert und entsprechend den gewünschten Temperaturen gesteigert bzw. reguliert
werden.
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Zwischen den Trennwänden 14, 15 können auch weitere parallele Trennwände
eingebaut werden, welche den mittleren Raum 20 des Behälters 12 im Bereich der parallelen
Kanäle 3 der Verdampferplatten 11 unterteilen, so daß der Durchlauf des zu kühlenden
Mittels verlängert wird.
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Die Verdampferplatten 11 erhalten das Kältemittel in Form einer Lösung,
insbesondere Ammoniaklösung (N HI od. dgl.) durch das Rohr 23 mit Stutzen 24 zugeführt,
aus welchem es in die untere Sammelkammer 9, von hier durch die senkrechten parallelen
Kanäle 3 der einzelnen Verdampferplatten 11 in die obere Sammelkammer 8 und von
hier schließlich durch den Stutzen 26 wieder in ständigem Kreislauf in die Ausgangs-
und Behandlungsbehälter für das Kältemittel mit Kompressor und Kondensator gelangt.
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Das bei Ammoniakkühlanlagen in den unteren Teil der Kanäle sich sammelnde
C51 wird über eitle bis zur unteren Sammelkammer 9 hinabgeführte und oben an eine
bekannte Entölungseinrichtung angeschlossene Leitung 25 abgeleitet.
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An Stelle der Verdampferplatten 11 mit senkrechten, parallelen Verdampfungskanälen
3 und waagerechten Sammelkanälen 4, 5, welche durch die Zu-bzw. Abflußkanäle 6,
7 bzw. 6', 7' mit den Sammelkammern 8, 9 für mehrere Verdampferplatten 11 verbunden
sind, können aber auch die Bleche 1, 2 so profiliert und unter Rillenbildung durch
Rollennahtverschweißung miteinander verbunden werden, daß die parallelen Verdampfungskanäle
3 schräg ansteigend verlaufen, auf der niedrigeren Seite eine gemeinsame Zuflußleitung
und auf der anderen, höheren Seite eine oder mehrere Austrittssammelleitungen aufweisen,
welche unter dem Einfluß der Saugseite des Kompressors stehen, der in den Kreislauf
des Kältemittels eingeschaltet ist. An Stelle eines zusammenhängenden Aggregats
von Verdampferplatten il können auch mehrere solcher Aggregate in Parallelschaltung
odein Hintereinanderschaltung in einem gemeinsamen Behälter einer Kühlanlage angeordnet
werden, in welchem die Verdampferplatten 11 wieder im Zickzackwege für das zu kühlende
Mittel umspült werden, für welches ein oder mehrere Fördermittel in Form von Rührwerken,
Pumpen od. dgl. in den Umlauf eingeschaltet sind.
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Die zu den Verdampferplattenanordnungen in paralleler Lage zueinander
zusammengestellten Verdampferplatten 11 werden zur Sicherung ihres Abstandes voneinander
mit Abstandhaltern oder Rohrstücken sowie Gewindeschrauben oder durchgehenden Haltebolzen
zusammengehalten und mit der Wandung des Behälters 12 verbunden. Die Kanalsysteme
für das Kältemittel und das zu kühlende Mittel verlaufen vorzugsweise im Winkel
zueinander. Sie können aber auch so angeordnet werden, daß die Strömungsrichtung
des Kältemittels und des zu kühlenden Mittels in den voneinander etrennten Kanalsystemen
entgegengesetzt verläuft.'