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Kühlaggregat Die Erfindung bezieht sich auf ein Kühlaggregat, bei
welchem dem Verdampfer ein Abscheider für das flüssige Kältemittel parallel geschaltet
ist.
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Es ist bereits ein derartiges Kühlaggregat bekannt, bei dem der Kreislauf
des Kältemittels durch die Verdampferrohrschlange und den Abscheider durch die Ejektorwirkung
des in einer Düse sich entspannenden h-,iltemittels bewirkt wird. Dieses bekannte
Kühlaggregat besitzt jedoch den Nachteil, daß der Kreislauf des Kältemittels durch
die Verdampferrohrschlange von den Leistungsschwankungen des Verdichters stark abhängig
ist und bei Abschalten des Verdichters sogleich zum Stillstand kommt.
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Ferner ist bereits ein Kühlaggregat bekannt, bei dem durch den Auftrieb
der in der Verdampferrohrschlange befindlichen Flüssigkeitssäule, deren spezifisches
Gewicht sich infolge der Verdampfung eines "feiles des flüssigen Kältemittels und
der damit verbundenen Bildung von Gasbläschen vermindert, ein ständiger Kreislauf
flüssigen Kältemittels durch den Abscheider und die dazu parallel geschaltete Verdanipferrohrschlange
aufrechterhalten wird. Bei diesem bekannten Kühlaggregat befindet sich im unteren
Teil des Abscheiders nur flüssiges Kältemittel und tritt auch ausschließlich flüssiges
Kältemittel aus dein unteren Teil des Abscheiders in die mit diesem verbundene Verdampferrohrschlange
ein.
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Ein Ziel der Erfindung ist es, ein Kühlaggregat zu schaffen, bei dem
der Kreislauf des Kältemittels durch die. Verdainpferrohrschlange gegenüber den
bekannten ähnlich beiressenen Kühlaggregaten merklich beschleunigt und die gesamte
Verdampferrohrschlange auf der Temperatur des verdampfenden Kältemittels gehalten
wird.
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Diese Vorteile werden erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß sich im
Kreislauf hinter Verdichter, Kondensator und Drosselkanal ein senkrechtes Rohr an-:,chließt,
das an seinem unteren Ende mit dem Eingang der Verdampferrohrschlange verbunden
ist und von einem als Abscheider dienenden Mantelgefäß umgeben ist, in das am oberen
Ende die Verdampferrohrschlange mündet und das am unteren Ende über eine enge Öffnung
mit dein Innern des senkrechten Mittelrohrs Verbindung hat, wobei am oberen Ende
des Mantelgefäßes ferner, wie bekannt, die Saugleitung des Verdichters angeschlossen
ist.
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Bei dem erfindungsgemäß ausgebildeten Kühlaggregat, bei dem der Eingang
der Verdampferrohrschlange über das senkrechte Rohr direkt mit dem Drosselkanal
verbunden ist, wird der Verdampferrohrschlange über das senkrechte Rohr das bei
der Entspannung des flüssigen Kältemittels beim Austritt aus dem Drosselkanal entstehende
Gemisch von flüssigem und gasförmigem Kältemittel zugeführt. Beim Durchgang dieses
Gemisches durch das sich durch den Abscheider erstreckende senkrechte Rohr wird
zwar sein Gasanteil dadurch vermindert, daß durch die das senkrechte Rohr mit dem
Innern des Abscheiders verbindende enge Öffnung gasförmiges Kältemittel aus dem
senkrechten Rohr entweicht und flüssiges Kältemittel aus dem Abscheider in das senkrechte
Rohr eintritt, trotzdem wird aber bei der erfindungsgemäßen Anordnung dem Eingang
der Verdampferrohrschlange nicht wie bei den bekannten Kühlaggregaten ausschließlich
flüssiges Kältemittel zugeführt, sondern Kältemittel in Form von in Abständen aufeinanderfolgenden
Flüssigkeitssäulen, die durch gasgefüllte Rohrabschnitte voneinander getrennt sind.
Dadurch wird erreicht, daß im ganzen Verdampferkreislauf ein Flüssigkeits-Gas-Gemisch
mit der konstanten Verdampfungstemperatur des Kältemittels zirkuliert, so daß die
Temperatur der Verdampferrohrschlange über deren ganze Länge konstant gehalten wird.
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Bei dem erfindungsgemäßen Kühlaggregat fließt von dem sich im Abscheider
ansammelnden flüssigen Kältemittel über die enge Öffnung des sich durch den Abscheider
erstreckenden senkrechten Mittelrohres automatisch so viel in das Innere dieses
Mittelrohres, daß das Gewicht des sich in diesem befindenden flüssigen Kältemittels
stets ausreicht, um das Flüssigkeits-Gas-Gemisch durch die Verdampferrobrschlange
hindurchzudrücken.
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Ferner wird bei dem erfindungsgemäßen Kühlaggregat die Umlaufgeschwindigkeit
des durch die Verdampferrohrschlange zirkulierenden Kältemittels gegenüber ähnlich
bemessenen bekannten Kühlaggregaten dadurch erhöht, daß ein Teil des beim Austritt
aus
der Drosselstrecke entstehenden gasförmigen Kältemittels in
Form von flüssiges Kältemittel vor sich herschiebenden Gasblasen über das innerhalb
des Abscheiders angeordnete senkrechte Rohr dem Eingang der Verdampferrohrschlange
zugeführt wird. Eine weitere Beschleunigung des Kältemittelkreislaufes durch die
Verdampferrohrschlange ergibt sich bei dem erfindungsgemäßen Aggregat dadurch, daß
die sich in der Verdampferrohrschlange bei der Ver dampfurig von Kältemittel bildenden
kleinen Gasbläschen bereits nach Durchsetzen eines relativ kurzen Flüssigkeitsabschnitts
zu einem der die einzelnen Flüssigkeitssäulen voneinander trennenden gasgefüllten
Rohrabschnitte stoßen und das Gasvolumen desselben und damit auch die Auftriebswirkung
auf die oberhalb gelegenen Flüssigkeitssäulen vergrößern.
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Weiter bietet das erfindungsgemäß ausgebildete Kühlaggregat den Vorteil,
daß es nicht notwendig ist, den Verdampferkreislaufwährend der Herstellung zu evakuieren;
vielmehr genügt es, den Verdampferkreislauf einfach mit Kältemittelgas auszuspülen,
um die Luft zu verdrängen, wobei dieses Ausspülen über das senkrechte Rohr erfolgt.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand einer schematischen Zeichnung
an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
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Die Zeichnung veranschaulicht schematisch das Kühlaggregat mit dem
Abscheider und dem sich durch den Abscheider hindurch erstreckenden senkrechten
Rohr.
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In der Zeichnung ist mit 10 ein Verdichter beliebiger Bauart bezeichnet,
dessen Austrittsstutzen 11 an einen Kondensator 12 angeschlossen ist. Das verdichtete
Kältemittel wird in dem Kondensator 12 kondensiert und unter Druck durch den Drosselkanal
13 hindurchgedrückt. Der von einem Kapillarrohr gebildete Drosselkanal 13 ist bei
14 über eine Rohrschlangenschleife 9 mit dem sich durch den Abscheider 16 hindurch
erstreckenden senkrechten Rohr 15 verbunden.
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Der Abschei.der 16 umfaßt ein abgedichtetes rohrförmiges Mantelgefäß,
das an seinem oberen Ende bei 17 eingezogen und an der Rohrwandung der Zuführungsleitung
9 mit abdichtender Wirkung befestigt ist. Das senkrechte Rohr 15 kann einen etwas
größeren Durchmesser besitzen als das Kapillarrohr 13. Der Außendurchmesser des
senkrechten Rohres kann z. B. etwa 8 min betragen. Das rohrförmige Mantelgefäß 16
des Abscheiders hat einen größeren Durchmesser, z. B. etwa 25 mm. Das untere Ende
19 des Abscheiders 16 ist mit abdichtender Wirkung an der Außenwand des senkrechten
Rohres 15 befestigt.
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In der Wand des durchgehenden senkrechten Rohres 15 ist nahe dem oberen
Ende des Mantelgefäßes innerhalb desselben eine Öffnung 20 vorgesehen. Ferner ist
in der Wand des senkrechten Rohres 15 eine Öffnung 21 zum Zuführen des Kältemittels
in der Nähe des unteren Endes des Abscheiders vorgesehen. Die Größenverhältnisse
dieser Öffnungen werden weiter unten noch besprochen. Bei einer Ausbildungsform
der erfindungsgemäßen Konstruktion betrug der Durchmesser der Öffnungen 20 und 21
etwa 1,25 mm. Die Größe der Öffnungen variiert proportional zur Größe des verwendeten
Verdichters, und es wurden in der Praxis Öffnungen mit einem kleinsten Durchmesser
von etwa 1 mm und mit einem größten Durchmesser von etwa 1,6 mm verwendet.
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Die Verdampferrohrschlange 22 ist mit dem unteren Ende des senkrechten
Rohres 15 verbunden und in beliebiger Länge und Form ausgebildet. Das andere Ende
der Verdampferrohrschlange ist bei 23 an das Abscheidergehäuse 16 angeschlossen.
Dieses Ende der Verdampferrohrschlange 22 erstreckt sich durch die Wand des Abscheiders
16 und ist nach unten umgebogen, um das flüssige Kältemittel nach unten in den Abscheider
zu leiten.
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Die Ansaugleitung 24 des Verdichters 10 trägt ein Verlängerungsstück
25, das sich durch die Wand des Abscheiders 16 nahe dem oberen Ende desselben erstreckt.
Das Verlängerungsstück 25 ist vorzugsweise so umgebogen, daß es nicht unmittelbar
mit dem Austrittsende 23 der Rohrschlange fluchtet, damit das aus der Verdampferrohrschlange
in den Abscheider gelangende Kältemittel nicht unmittelbar über das Verlängerungsstück
25 in die Ansaugleitung 24 eintreten kann.
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Nachstehend ist die Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Kühlaggregates
beschrieben.
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Das gasförmige Kältemittel wird durch den Verdichter 10 komprimiert
und in den Kondensator 12 gedrückt, wo es abgekühlt und verflüssigt wird. Das flüssige
Kältemittel wird durch das Kapillarrohr 13, das vorzugsweise in Wärmeaustauschbeziehung
mit der Ansaugleitung 24 des Verdichters steht, hindurchgedrückt. Hierauf gelangt
das Kältemittel über den Anschluß 14 und die damit verbundene Rohrleitung 9 zum
oberen Ende des sich durch den Abscheider 16 erstreckenden senkrechten Rohres 15.
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Eine gewisse Menge von vorzugsweise gasförmigem Kältemittel strömt
durch die enge Öffnung 20 in das Innere des Abscheiders 16 über und zeigt das Bestreben,
den Druck innerhalb des senkrechten Rohres 15 und innerhalb des Abscheiders 16 auszugleichen.
Die zwischen .dem flüssigen Kältemittel in dem Rohr 15 vorhandenen Gasblasen können
teilweise durch die in dem Abscheider vorhandene Flüssigkeit ersetzt werden, da
die hierzu benötigte Flüssigkeit durch die enge Öffnung 21 in das untere Ende des
senkrechten Rohres 15 eintreten kann.
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Das gasförmige und flüssige Kältemittel strömt in die Verdampferrohrschlange
22 ein und bildet hierbei in derRohrschlange aufeinanderfolgende Flüssigkeits-und
Gassäulen. Der Abscheider ist so ausgebildet und angeordnet, daß er eine Flüssigkeitssäule
liefert, deren Höhe und Gewicht ausreichen, um das Kältemittel durch die ganze Verdampferrohrschlange
hindurchzufördern. Dieser Vorgang wird durch die Verdampfung des Kältemittels und
die damit einhergehende Änderung der Dichte des Kältemittels innerhalb der Verdampferrohrschlange
unterstützt. In jedem Fall wird das Kältemittel in der Verdampferrohrschlange allmählich
verdampfen, wobei das Gewicht der in dem Mittelrohr 15 befindlichen Flüssigkeit
ausreicht, um einen ununterbrochenen Kältemittelstrom durch die Verdampferrohrschlan.ge
aufrechtzuerhalten.
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Das die gesamte Verdampferrohrschlange 22 passierende Kältemittel
strömt in das obere Ende des Abscheiders ein. Das flüssige Kältemittel fließt in
dem Innenraum des A.bscheiders außerhalb des Mittelrohres 15 nach unten ab, während
das gasförmige Kältemittel ungehindert durch die Ansaugleitung 24 abströmen und
zu dem Verdichter 10 gelangen kann, wo es dem Arbeitsspiel wieder zugeführt wird.
Wenn die außerhalb des Mittelrohres 15 vorhandene Flüssigkeitsmenge zunimmt, vergrößert
sich das Bestreben des flüssigen Kältemittels, durch die Öffnung 21 in die Verdampferrohrschlange
einzuströmen, so daß die Flüssigkeitsmenge innerhalb des Mittelrohres 15 aufrechterhalten
wird. Das Gewicht der in dem Abscheider enthaltenen Flüssigkeit reicht in jedem
Zeitpunkt aus, um das Strömen des Kältemittels durch die Verdampferrohrschlange
während
des Betriebes des Systems aufrechtzuerhalten.
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Es sei bemerkt, daß die Verdampferrohrschlange 22 infolge der darin
stattfindenden Zirkulation des Gemisches von flüssigem und gasförmigem Kältemittel
auf einer konstanten Temperatur gehalten wird, wobei flüssiges Kältemittel allmählich
verdampft und die Länge der Gassäulen zwischen den einzelnen Flüssigkeitssäulen
zunimmt. Am Ende der Verdampferrohrschlange ist die Flüssigkeit größtenteils verdampft,
titid der noch flüssige Teil des Kältemittels fließt in den Abscheider hinein, von
wo aus es erneut der Verdampferrohrschlange zugeführt wird.
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Es sei bemerkt, daß das Aggregat, wenn auch mit geringerem Erfolg,
auch dann betriebsfähig ist, wenn nian die obere enge Öffnung 20 fortläßt. Das Gewicht
des flüssigen Kältemittels bewirkt, daß das Kältemittel durch die Öffnung 21 in
das untere Ende des senkrechten Rohres 15 einströmt, um die in diesem vorhandenen
Gasblasen teilweise aufzufüllen, wobei ein Teil des gasförmigen Kältemittels durch
die Öffnung 21 entweichen und durch das im Abscheider befindliche flüssige Kältemittel
hindurchperlen kann.