DE1251349B - Verfahren zum Abtauen einer Tiefkuhlanlage - Google Patents

Description

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Deutsche KL: 17 a-4/01

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

1251349
D 41318 I a/17 a
-6. April 1963
5. Oktober 1967

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abtauen einer Tiefkühlanlage mit häufigen kurzzeitigen Heizperioden des Verdampfers, während deren die Luftumwälzung zwischen Verdampfer und Kühlräum im wesentlichen unterbunden wird.

Ein solches Verfahren ist bekannt. Nach diesem bekannten Verfahren müssen die Heizperioden zum Abtauen des Verdampfers aber so lange dauern, bis der angesetzte Reif geschmolzen ist und in Wasserauffangschalen aufgefangen werden kann. Es hat keinen Zweck, den Verdampfer zu häufig aufzuheizen. Ebenso hat es sich als nachteilig herausgestellt, nur etwa alle 24 Stunden abzutauen, insbesondere, wenn in die Kühlanlage viel Feuchtigkeit eindringt. Im letzteren Fall würden die Heizperioden zu lange dauern, um den genannten Reifansatz abzuschmelzen, so daß es im Kühlrauminneren zu einer unzulässig hohen Temperatursteigerung kommen würde.

Aufgabe der Erfindung ist es, die dem bekannten Verfahren anhaftenden Nachteile zu vermeiden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in Zeitintervallen von etwa 24 Stunden oder mehr, in welchen die häufigen kurzzeitigen Aufheizungen des Verdampfers periodisch stattfinden, eine das Mehrfache der Dauer der kurzzeitigen Heizperioden betragende Längheizperiode eingelegt wird. Mit der Erfindung werden erhebliche Vorteile erreicht. Die kurzzeitigen Heizperioden dienen dazu, den Verdampfer im wesentlichen vom angesetzten Reif zu befreien. Nun scheidet sich aber die in der Kühlanlage enthaltene Feuchtigkeit in Form von Reif nicht nur an den Verdampfern, sondern auch an anderen kalten Stellen ab. Mit den kurzzeitigen Aufheizungen gemäß dem Stand der Technik lassen sich diese Reifeansätze nicht unterbinden, weswegen es bei den bekannten Verfahren nicht zu vermeiden ist, daß sich an verschiedenen kalten Stellen der Kühlanlage Reifansätze bilden, die im Laufe der Zeit immer stärker werden und nur von Hand abgekratzt werden können. Dieser Nachteil wird durch das erfindungsgemäße Verfahren vermieden, da während der Langheizperiode, die vorzugsweise eingelegt wird, wenn ein Begehen der Kühlanlage nicht stattfindet, also insbesondere nachts, den kalten Stellen der Kühlanlage genügend Wärme zugeführt wird, so daß etwa vorhandener Reif abgetaut wird;

Überraschend wird gemäß der Erfindung der weitere Vorteil erreicht, daß die Dauer der kurzzeitigen Heizperioden weiter verkürzt werden kann, da es nicht mehr erforderlich ist, den gesamten Reif abzutauen, weil nunmehr kleinere Reifreste nicht mehr stören; sie werden während der Langheizperiode ab-Verfahren zum Abtauen einer Tiefkühlanlage

Anmelder:

DUAL JET REFRIGERATION COMPANY,
Chicago, JIl. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. H. Görtz, Patentanwalt,
Frankfurt/M., Schneckenhofstr. 27

Als Erfinder benannt: .

. Sterling Beckwith,

Libertyville Township, JIl. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 9.. April 1962 (186 019) ■

getaut. Durch Kombination mehrerer kurzzeitiger Aufheizungen mit einer Langheizperiode wird der Abtaubetrieb technisch und wirtschaftlich besser. Die gesamte eingeführte Wärmemenge, deren Äquivalent

• von der Kältemaschine je zusätzlich aufgebracht werden muß, ist kleiner, da die kurzzeitigen Heizperioden nach dem Stand der Technik immer noch zu lang waren, weil die letzten Abschnitte dieser Perioden im wesentlich keine Abtäüwirkung mehr hatten.. Wenn aber die kurzzeitigen Heizperioden nach dem Stand der Technik weiterhin verkürzt wären, so hätte man nicht den gesamten Reif vom Verdampfer abnehmen können, weswegen es zu einem Reifrest pro Abtauperiode gekommen wäre. Diese hätten allmählich zu einer Reifansammlung geführt, die den Verdampfer zweifellos zugesetzt hätte. Die Abtauperioden nach dem Stand der Technik müssen also aus Sicherheitsgründen so lange dauern, bis tätsächlich der gesamte Reif entfernt ist. ν

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird also wesentlich wirtschaftlicher gearbeitet. Außerdem wird die Langheizperiode in einen Zeitraum gelegt, in welchem die Kältemaschine am wenigstens stark belastet ist. Die Kältemaschine erzeugt ja während des Äbtauvorganges keine Kälte, und es wird zusätzlich noch Wärmeenergie zur Beschleunigung der Verdampf erabtauung in die Kälteanlage eingeführt. Wenn die Abtauperiode, wie im vorliegenden Fall die Langheizperiode, in der Größenordnung einer Viertelstunde liegt, müßte die Kältemaschine anschließend

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ziemlich lange laufen, um die gewünschten Temperaturen wiederherzustellen. Die Erfindung bringt also erhebliche Vorteile.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungs:-ΐ gemäßen Verfahren besteht bei einer Kühlanlage, bei der die Kühlraumöffnung durch einen Luftraum geschlossen wird, darin, daß wie an sich bekannt, mehrere unterschiedlich temperierte Luftschichten den Luftschleier bilden, die auf getrennten Strömungs-. bahnen durch die Kühlanlage geführt werden, und daß während der Abtauperioden des Kaltluftverdampfers der übliche Strömungsweg der Kaltluft unterbrochen und der Kaltluftverdampfer in eine Strömungsbahn mit höher temperierter Umwälzluft eingeschaltet wird. Vorzugsweise werden mindestens zwei der auf getrennten Wegen geführten Luftströme gekühlt, wobei der Verdampfer des höhertemperierten Luftstroms in demselben Intervall wie der Kaltluftverdampfer, jedoch mit längerer Dauer als dieser, abgetaut wird, Vorteilhaft ist dabei weiterhin, daß die Abtauperiöden beider Verdampfer zeitlich versetzt sind und sich nicht überschneiden. Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung dieses Verfahrens ist darin zu sehen, daß die Langabtauperiode des Verdampfers des höhertemperierten Luftstroms das Mehrfache der Langabtauperiode des Kaltluftverdampfers beträgt.

Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens bestehen darin, daß mindestens der die äußere Luftschicht an der Kühlraumöffnung ergebende höhertemperierte Luftstrom vor dem Abstoppen der Luftumwälzung zur Einleitung des Abtauvorganges kurzzeitig über den Verdampfer des niedertemperierten Luftstroms geführt wird.

Das Abtauen erfolgt gemäß einer Weiterbildung der Erfindung durch komprimierten Kältemitteldampf, der von einer vom Kältekreislauf unabhängigen Wärmequelle zusätzlich beheizt wird.

Dem komprimierten Kältemittelheißdampf wird während des Abtauvorganges Kältemittelflüssigkeit zugesetzt, die vor Erreichen des abzutauenden Verdampfers verdampft wird. Mit diesen Maßnahmen lassen sich die notwendigen Abtauzeiten extrem gering halten.

An Hand der Zeichnung, die Ausführungsbeispiele darstellt, sei das erfindungsgemäße Verfahren mit seinen Ausgestaltungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Schnittansicht eines gekühlten Schauschranks mit den Merkmalen gemäß der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 einen Schnitt einer Abwandlung des gekühlten Schauschranks nach F i g. 1,

Fig. 3 ein schematisches Strömungsglied einer Kühl- und Abtauanlage, wie sie bei der neuen Erfindung verwendet wird, und

F i g. 4 eine Darstellung eines Registrierblattes mit den Temperaturverhältnissen in verschiedenen Teilen des gekühlten Schauschranks während eines Betriebsablaufs.

Vor einer ausführlichen Beschreibung des Betriebs des gekühlten Schauschranks und seiner Kühlanlage seien kurz die Bauart des Schranks und einige seiner verschiedenen Abwandlungen erwähnt.

Der Schrank hat die Form eines Gehäuses mit einer oberen Wandung 12, einer Rückwand 14, einem Boden 16, (nicht veranschaulichten) Seitenwänden und einer Vorderwand 18. Die Vorderwandung ist mit einer großen Zugriffsöffnung 20 versehen, um den umschlossenen Raum 22 im Inneren des Gehäuses . mit dem Außenraum zu verbinden. Der Schrank kann auf einer geeigneten Grundlage 24 ruhen.

Innerhalb im Abstand von den Außenwänden des Gehäuses und parallel damit befinden sich Innenwände mit einer oberen Wandung 26, einer Rückwand 28, Bodenwand 30, Vorderwand 32 und Seitenwänden 34, die zusammen einen Aufbewahrungsraum 22 umgrenzen.
In dem Raum zwischen den Innenwänden und den

ίο Außenwänden des Schranks befinden sich Unterteilungen in Form von in Abständen gehaltenen Trennwänden 36 und 37, die drei getrennte Kanäle 38, 40 und 41 begrenzen, die sich von den Einlaßöffnungen 42, 44 und 45 aus ununterbrochen um den Aufbewahrungsraum 22 erstrecken, die ihrerseits ohne Unterbrechung entlang des Bodenrandes der Zugangsöffnung 20 bis zu den Auslaßöffnungen 46, 48 und 49 reichen, die wiederum ununterbrochen über den gegenüberliegenden oder oberen Rand der Zugangsöffnung gehen.

Der Durchgang 38 ist mit Verdampferschlangen 50 versehen, durch die ein geeignetes Kühlmittel umgewälzt wird, und zwar in indirektem Wärmeaustausch mit der Luft, die sich zwecks Kühlung des Durchgangs 38 durch diesen hindurchbewegt. Obwohl die Verdampferschlangen oder -platten 50 als im Bodendurchgang des Kanals 38 befindlich gezeichnet sind, kann das Kühlmittel auch in anderen Teilen des Durchgangs liegen. Vor den Verdampferschlangen 50 und vorzugsweise zwischen den Verdampferschlangen und dem Einfluß 42 liegt eine Luftumwälzvorrichtung, wie z. B. ein Ventilator oder Gebläse 52, die die Erzeugung der Strömung eines Luftstroms durch den Kanal 38 bewirkt, und zwar vom Einlaß 42 aus zum Auslaß 46 und, nach den diesem gekühlten Schauschrank zugrunde liegenden Gedanken, vom Auslaß 46 aus über die Zugangsöffnung 20 hinweg zum Einlaß 42 zwecks erneuter Umwälzung des inneren Kaltluftstroms.

Ähnlich befindet sich in dem Durchgang 40 eine Hilfskühlanlage mit Verdampferschlangen 53, durch die das Kühlmittel wieder umgewälzt werden kann, . und der Durchgang 40 ist auch mit einer Luftumwälzvorrichtung 54, wie einem Ventilator oder einem Geblase, zur Erzeugung der Luftströmung durch den Durchgang 40 versehen, und zwar vom Tiinlaß 44 zum Auslaß 48 und dann vom Auslaß 48 über die Zügangsöffnung 20 hinweg zum Einlaß 44 zwecks Neuumwälzimg dessen, was unten als Schutzstrahl bezeichnet ist.

Der Kanal 41 ist nur mit einem Ventilator oder Gebläse 55 versehen, um die Luftströmung vom Einlaß 45 durch den Kanal 41 zum Auslaß 49 und dann vom Auslaß 49 über die Zugangsöffnung 20 hinweg zum Einlaß 45 zwecks weiterer Umwälzung als zweiter Schutzstrahl zu erzeugen. Der gekühlte Schauschrank kann auch ohne die Verdampferschlangen 53 im Kanal 40 wirksam zum Kühlen des Schutzstroms aus der Luft, die den Schutzstrahl bildet, betrieben werden, und der Schrank kann auch ohne den Kanal 41 und seinen entsprechenden Einlaß 45 und Auslaß 49 betrieben werden, und der gekühlte Schauschrank kann mit noch weiteren Kanälen und zugeordneten Einlassen und Auslässen gebaut werden, um die Anzahl von Schutzstrahlen, wo dies praktisch ist, zu erhöhen, wobei der Luftvorhang, der sich von den Auslässen über die Zugangsöffnung hinweg zu den Einlassen bewegt, durch die entsprechende Ver-

besserung der Schichtströmungseigenschaften zwischen den Luftschichten gebildet wird, und sich entsprechende Verbesserungen auch bei der Herabsetzung von Wärmeverlusten vom Inneren des Schranks zur Außenatmosphäre ergeben.

Die Auslässe 46, 48 und 49 sind mit Düsen 56, 58 und 59 versehen, die baulich so ausgerichtet sind, daß die daraus austretenden Luftströme zu im wesentlichen schichtweise erfolgender Strömung von den Auslassen, wie oben beschrieben, über die Zugangsöffnung hinweg zu den Einlassen geleitet werden. Zu diesem Zweck können die Düsen aus gerippten Teilen, wie einem Wabenabschnitt, gebaut sein, der vorzugsweise eine wirksame Länge von mehr als 2,5 cm und bis zu etwa .12 oder 15 cm hat. Die Luftströme, die aus den Auslässen 46, 48 und 49 austreten, bilden ununterbrochene innere und äußere Luftschichten 60, 62 und 63, die sich über die Zugangsöffnung 20 von den Auslassen zu den Einlassen erstrecken, wobei die innere Schicht 60 die gekühlte oder Kaltluftschicht bildet, die den Aufbewahrungsraum in dem gewünschten gekühlten Zustand halten kann. Die Einlasse können mit Gittern 64 versehen sein, um die Kanäle gegen das Eindringen von Insekten, Fremdkörpern u.dgl. zu schützen.

Diese kurze Beschreibung des grundsätzlichen Aufbaus des gekühlten Schauschranks zeigt, daß eine innere Kaltluftschicht 60 und äußere Schutzschichten 62 und 63 vorgesehen sind. Die Schutzschicht 62 nimmt eine Temperatur an, die zwischen derjenigen der Kaltluftschicht 60 und der der Schutzschicht 63 liegt, während die Schutzschicht 63 eine Temperatur zwischen der der Schutzschicht 62 und derjenigen der Außenatmosphäre annimmt, weil die Vermischung so gering ist, die normalerweise zwischen den Schichten eintritt, die in einem kombinierten Vorhang nebeneinander fließen. Die Kühlung des Raums 22 erfolgt teilweise auch durch die Strömung des Kaltluftstroms durch den Kanal 38 praktisch im Wärmeaustausch mit dem Aufbewahrungsraum. Um die Wärmeverluste noch geringer zu halten, können die Trennnwände 36 und 37, wie bei 66 ersichtlich, mit einer geeigneten Isolierung versehen sein.

Wegen des spürbaren Temperaturabfalls der Luft bei ihrer Verlagerung von der Außentemperatur durch die äußeren Schutzschichten hindurch zur Kaltluftschicht steigt die relative Luftfeuchtigkeit so an, daß die Luft, aus der die Kaltluftschicht besteht, einen Zustand erreicht, durch den Feuchtigkeit in Form von Reif auf kalten Flächen abgelagert wird, mit denen der Luftstrom in Berührung kommt.

In F i g. 3 sind die Verdampferplatte 50 des Kaltluftkanals 38 und die Verdampferplatte 53 bei Verwendung im Schutzluftkanal mit Tropfblechen 91 und 93 und mit Ablaufleitungen 90 bzw. 92 versehen. Zu den anderen herkömmlicherweise bei einer Kühlanlage verwendeten Teilen gehören ein Kompressor 104, ein Kondensator 106 und ein Aufnahmegefäß 108, wodurch während des Kühlvorgangs flüssiges Kühlmittel 110 vom Aufnahmegefäß aus durch die Leitung 112 zu einem Trockner 114 und von da durch die Leitung 116 zu einem Wärmeaustauscher 118 und von da durch die Leitung 120 zu einem Magnetventil 122 vorbewegt wird, das den Durchfluß von Kühlflüssigkeit zu den Verdampferschlangen 50 und/oder 50 und 53 regelt. Die Kühlmitteldämpfe aus den Verdampferschlangen gehen durch die Leitung 124 durch den Wärmeaustauscher 118 zum Kompressor 104, wo die Dämpfe erneut verdichtet und durch die Leitung 128 zum Kondensator 106 bewegt werden, in dem die komprimierten Kühlmitteldämpfe zur Rückführung durch die Leitung 130 zum Aufnahmegefäß 108 in den verflüssigten Zustand kondensiert werden.

Zum Abtauen der Verdampferschlangen in einer Kühlanlage sind schon verschiedene Techniken angewendet worden. Eine davon, die bei der vor- liegenden Erfindung verwendet wird, wird oft als »Heißgasabtau« bezeichnet, bei dem die aus dem Kompressor austretenden und von der bei der Verdichtung geleisteten Arbeit erhitzten Kühlmitteldämpfe erneut durch die Verdampferschlangen hin- durch umgewälzt werden, so daß eine rasche Wärmeübertragung erreicht wird, um den an ihren Ober-, flächen angesammelten Reif zu schmelzen. Manchmal wird die durch den Kompressor in die austretenden Gase eingeführte Wärme durch Außenwärme ergänzt,

ao die beim Wärmeautausch mit den Heißgasen anfällt, die durch die Leitung 132 zu den Verdampferschlangen bewegt werden. ;

Der Abtauvorgang kann beim herkömmlichen Heißgasabtauen eine Zeit beanspruchen, die Änderungen der Temperaturverhältnisse im Kühlraum erlaubt. Der Abtauvorgang kann spürbar durch Modifikation der Heißgase verbessert werden, die durch die Verdampferschlangen umgewälzt werden. Obwohl die Grundgedanken der neuen Erfindung auch die Gedanken des herkömmlichen Heißgasabtauens in ihrem neuen und neuartigen Arbeitsablauf mit umfassen, wird vorzugsweise das nachstehend beschriebene verbesserte rasche Abtauen bei den Arbeitsabläufen des gekühlten Schauschranks ver- wendet.

Zum rascheren Heißgasabtauen ist ein Hilfsvorrat an Kühlmittelflüssigkeit in Verbindung mit der Leitung 130 oder 132 vorgesehen, wodurch die Druckbedingungen, die herrschen, wenn die Heißgase aus dem Kompressor während des Heißgasabtauvorgangs erneut zu den Kühlschlangen umgewälzt werden, die Kühlmittelflüssigkeit aus dem Hilfsvorrat in die Zuführleitung 132 ziehen. Hilfsheizgeräte 134 sind vorgesehen, die im Wärmeaustausch mit der Leitung 132 stehen, um die Kühlmittelflüssigkeit in den gasförmigen Zustand zu überführen und dadurch den volumetrischen Wärmefluß von Gasen zu den Verdampferschlangen zu verstärken. Die mengenmäßigen Zunahme von Heißgaswärmeströmung zum Verdampfer trägt wesentlich zur Verkürzung des Abtauvorgangs auf wenige Minuten bei, verglichen mit der drei- oder viermal so langen Zeit bei herkömmlichen Heißgasabtauanlagen. :
Bei der veranschaulichten Abwandlung wird die Hilfskühlflüssigkeit in einem Blech 15 gesammelt, das in dem Aufnahmegefäß 108 angebracht ist und in Verbindung mit dem Auslaß der Leitung 130 steht, so daß die kondensierte Kühlmittelflüssigkeit zunächst in das Blech hinein abgelagert wird und dieses füllt, ehe der Überlauf in das Aufnahmegefäß fließt. Auf diese Weise wird das Blech während des normalen Kühlvorgangs sofort neu mit Kühlmittelflüssigkeit gefüllt und kann so bemessen werden, daß es eine Kühlmittelflüssigkeitsmenge faßt, die das zusätzliche Volumen von Gasen zum Abtauen liefern kann. Gewöhnlich genügt ein Hilfsvorrat von 4 bis 5 kg, Statt daß die Kühlmittelflüssigkeit in einem im Aufnahmegefäß angeordneten Blech gesammelt

wird, kann die Hilfsflüssigkeit in einem Behälter zugeführt werden, der vom Aufnahmegefäß getrennt und abgesondert ist, aber in Verbindung mit der Leitung 132 steht, durch welche die heißen Abgase zum Abtauen zu den Kühlschlangen bewegt werden. Beim Betrieb wird der Abtauvorgang durch ein elektrisches Signal in Gang gesetzt, das von der Reifablagerung auf den Verdampferschlangen oder einem Temperaturdifferentialschalter oder einem Zeitgeber

raum zur Aufrechterhaltung des darin bestehenden gekühlten Zustandes geschlossen werden kann, vorzunehmen.

Zur Veranschaulichung der Temperaturverhältnisse, die während eines vollständigen Arbeitsablaufs des gekühlten Schauschranks herrschen, sind thermoelektrische Elemente in verschiedenen Teilen des Schranke und der Kühlanlage angebracht worden

wird erreicht, während noch immer eine fast ständige Strömung des kalten Luftstroms für die Dauer von nur sehr kurzen. Zeiträumen aufrechterhalten wird, wodurch es für einen vollständigen Abtauvor-5 gang erforderlich ist, daß er solche Abstände aufweist, daß diese weniger oft und in Zeiten ausgeführt werden können, in denen der Schrank nicht zur Warenausgabe benutzt wird. Infolgedessen wird es möglich, das vollstängige Abtauen alle 24, 48, 72

oder sonstigen herkömmlichen Mittel abhängig sein io usw. Stunden abends oder morgens früh je nach den kann, um das Ende eines Kühlvorganges und die Erfordernissen der Sachlage, und wenn der Kühl-Einleitung des Abtauvorgangs zu steuern. In der
Reihenfolge nach dem Signal wird das Flüssigkeitsmagnetventil 122 geschlossen, um die Kühlmittelflüssigkeitsströmung in den Verdampferschlangen ab- 15
zustellen. Nach einer kurzen Zeit der Verdampfung
der Kühlmittelflüssigkeit, die in den Schlangen übrigbleibt, wird das Ansaugmagnetventil 136 geschlossen,
und . gleichzeitig wird das Heißgasmagnetventil 138

geöffnet, wodurch die aus dem Kompressor ausge- 20 und sind auf dem Meßblatt nach Fig. 4 die Tempestoßenen heißen Gase über die Leitung 132 neu zur raturveränderungen aufgezeichnet worden, die in Einlaßseite des Verdampfers 50 umgewälzt werden. Abhängigkeit von den Änderungen der Verhältnisse

In Verbindung mit dem Öffnen des Heißgas- während des Arbeitsablaufs auftreten, magnetventil 138 kommt es zu einem Druckabfall, Das Thermoelement 1 ist in dem gekühlten Raum

wodurch eine kleine Menge Hilfskühlrnittelflüssigkeit 25 angelegt worden, um die darin bestehende Temperaaus dem Hilfsvorrat 135 in die Leitung 130 und die tür zu messen. Das Thermoelement 3 ist so dicht wie Heißgasleitung 132 gezogen oder sonstwie befördert möglich an der Innenseite des Luftvorhangs angewird. Bei Fortbewegung der Hilfsflüssigkeit durch . bracht worden, um die Temperatur der Kaltluftden luftgekühlten Kondensator 106 und die Heißgas- schicht zu messen. Das Thermoelement 4 ist an die leitung 132 bewirkt die Heizvorrichtung 134 die Ver- 30 Eingangsseite der Verdampferschlange gelegt worden, dampfung der Flüssigkeit und die Erwärmung der um die Temperatur der in die Schlange eintretenden Dämpfe, wodurch die Hilfskühlmittelflüssigkeit in ein Kühlflüssigkeit zu messen. Das Thermoelement 5 großes Volumen von heißen Gasen umgewandelt liegt an der Ausgangsseite der Verdampferschlange wird. Die gesamte Hitze der auf dem Kompressor zur Messung der Temperatur der die Schlange verausgestoßenen Heißgase und der umgewandelten 35 lassenden Kühlmitteldämpfe. Das Thermoelemente Kühlmittelflüssigkeit wird über die Leitung 132 zum befindet sich am Ausgang der äußeren Schutzluft-Verdampfer bewegt. Die von dem Gesamtvolumen schicht 63. Das Thermoelement 7 ist am Ausgang der Heißgase ausgehende Hitze wird von den Ver- der Kaltluftschicht zum Messen der Temperatur der dampferschlangen aufgenommen, was ein rasches Luft, die die Kaltluftschicht bildet. Das Thermoele-Schmelzen des Reifs, der sich auf ihren Oberflächen 40 ment 10 liegt an dem Kaltluftkanal zwischen dem angesammelt hat, bewirkt. Die Flüssigkeit wird von Einlaß und der Verdampferschlange, um die Temperatur der Luft zu messen, ehe sie im Wärmeaustausch an der Verdampferschlange vorbeigeht. Das Thermoelement 11 befindet sich an dem für die 45 Schutzluftschicht 62 bestimmten Ausgang, um die Temperatur der Luft zu messen, aus der die Schutzluftschicht besteht. Das Thermoelement 12 ist.zwischen den Einlaß zum Schutzluftkanal und die Verdampferschlange gelegt, um die Temperatur der Luft

vorbeigeht, bewirkt den Ausstoß der angesammelten 50 zu messen, ehe sie sich im Wärmeaustausch mit der Flüssigkeit in die Saugleitung 124 zur Rückkehr in Verdampferschlange weiterbewegt. Das Thermoeleden Kompressor. ment 13 ist im Kanal 41 für die äußere Schutzluft-

Es folgt die Beschreibung des Betriebs des Schranke schicht angebracht. Das Thermoelement 15 ist außer- und seiner Kühlanlage innerhalb eines vollstän- halb des Schranks angeordnet, um die Temperatur digen Arbeitsablaufs, wodurch eine minimale Aus- 55 des nassen Kolbens (wet bulb) zu messen, und das wirkung auf die Erhaltung eines gewünschten Kühl- Thermoelement 16 außerhalb des Schranks, um die zustandes innerhalb des gekühlten Raums erreicht Temperatur des trockenen Kolbens (dry bulb) zu werden kann. Zu diesem Zweck wird der Kühlvor- messen.

gang zum Abtauen der Verdampferschlangen in Vor der zwischenzeitlichen Abtauung hat der

relativ häufigen Intervallen für nur kurze Zeit unter- 60 Schrank einen relativ konstanten (gekühlten Zustand, brachen und zum praktisch vollständigen Abtauen in dem (s. die Linie AA des Meßblatts in Fig. 4) zusätzlicher Bereiche, die der Reifbildung unter- die Temperatur des Kühlmittels, das in den Verliegen und eine Auswirkung auf die die Kaltluft- dämpfer (Thermoelement 4) eintritt, etwa —37° C schicht bildende Luftströmung haben, in relativ ist, während die Ausgangstemperatur der Kühlmittelseltenen Intervallen während einer längeren Abtau- 65 dämpfe etwa —32° C beträgt (Thermoelements), zeit. So wird verhindert, daß sich Reif in einem Um- Die Temperatur des äußeren Schutzstrahls (Thermofang bildet, daß die Strömungseigerischaften des element 6) ist etwa 10° C, die des Schutzstrahls etwa Kaltluftstroms gestört werden, und dieser Schutz 1,5° C (Thermoelement 11) und die des Kaltluft-

den Oberflächen der Verdampferschlangen in die Bleche 91 oder 93 abgeführt und über die Abzugsleitungen 90 oder 92 aus dem gekühlten Schrank entfernt.

Die Heißgase werden zur erneuten Umwandlung in die flüssige Form kondensiert, die sich in der Ansaugleitungsseite des Verdampfers sammelt. Ein Haarrohr 140, das an dem Ansaugmagnetventil 136

Strahls an der Auslaßdüse (Thermoelement 7) rund
— 29° C. Die Temperatur der Schutzluft nach Überquerung des offenen Raums ist etwa —10° C (Thermoelement 12) oder etwas niedriger als die aus den
Düsen 48 austretende Luft, und zwar wegen der von
dem Kaltluftstrom aus beigemischten kalten Luft.
Die Temperatur der in den Kanal 38 eintretenden
Luft ist wegen der vom Schutzstrahl aus beige-

mischten wärmeren Luft etwa —23° C (Thermoelement 10). Die Temperatur in der Kammer liegt bei etwa —21 bis —23° C (Thermoelemente 1, 3 und 14). In dem gekühlten Raum wird also eine Temperatur unter dem Gefrierpunkt eingehalten.

Das Folgende ist der zeitliche Ablauf beim Betrieb des gekühlten Schranks, bei dem alle drei Stunden ein zwischenzeitliches Abtauen bewirkt wird.

Vorgang

Zeit

muten	Sekunden
O	0
O	' 50
1	10
1	35 '■'■
1 5	sol i 3V2 Minuten .. 20J
Ux Ux	30 ;■■'.. 30
6 6	20 40
120	0
180	0
0
0	50
1 1 1 18	10 35 501 _Η7 Minuten JVJj
21 21	20 20
23 25	50 30
120 180	0 0 709 650/52

1. Magnetventil 122 der obersten Schlange wird geschlossen

2. Heizgerät 134, dem gerippten Auslaß 56 vorgeschaltet, wird eingeschaltet '..-..'

3. Die vorderen und hinteren Drosselklappen 201, 202, 203 und 204 werden geschlossen, um die Strömung von Luft durch die Kanäle 38 und 40 anzuhalten

4. Das Ansaugmagnetventil 136 wird geschlossen, um den Fluß von Kühlmitteldämpfen zu sperren

5. Heißgasmagnetventil 138 wird geöffnet, um heiße Abgase erneut vom Kompressor zum Verdampfer umzuwälzen

6. Heißgasmagnetventil 138 wird geschlossen, um das Heißgasabtauen zu beenden

7. Die vorderen und hinteren Drosselklappen 201, 202, 203 und 204

werden geöffnet, um die Luftströmung wieder aufzunehmen

8. Ansaugmagnetventil 136 wird wieder geöffnet

9. Flüssigkeitsmagnetventil 122 der oberen Schlange 50 wird geöffnet, um die Umwälzung des flüssigen Kühlmittels zur oberen Verdampferschlange 50 wieder aufzunehmen

10. Das Heizgerät 134 wird abgestellt ..'....

11. Das Magnetventil 122 a der unteren Schlange 53 wird geöffnet, um flüssiges Kühlmittel nach den unteren Kühlschlangen 53 im Kanal 40 zu umwälzen, um den Schutzstrahl zu kühlen

12. Das Flüssigkeitsmagnetventil 122 a der unteren Schlange wird geschlossen, um das Kühlmittel zur unteren Schlange 53 abzusperren

13. Der Ablauf wiederholt sich nach den 180 Minuten bis zum Haupttauvorgang, der alle 24 Stunden wie folgt verlaufen kann

1. Das Magnetventil 122 der oberen Schlange wird geschlossen ....

2. Das der Düse 56 vorgeschaltete Heizgerät 134 wird eingeschaltet, um Reif von den Düsen zu entfernen

3. Die vorderen und hinteren Drosselklappen 201, 202, 203 und 204 werden geschlossen, um die Luftumwälzung durch die Kanäle 38 und 40 anzuhalten

4. Das Ansaugmagnetventil 136 wird geschlossen

5. Das Heißgasmagnetventil 138 wird geöffnet -.

6. Das Heißgasmagnetventil 138 wird geschlossen

7. Die vorderen und hinteren Drosselklappen 201, .202, 203 und 204 werden geöffnet

8. Das Ansaugmagnetventil 136 wird geöffnet

9. Das Flüssigkeitsmagnetventil 122 der oberen Schlange wird geöffnet

10. Die Heizvorrichtung 134 wird abgestellt

11. Das Flüssigkeitsmagnetventil 122 a der unteren Schlange wird geöffnet

12. Das Magnetventil 122 der unteren Schlange wird geschlossen ...

Daraus ist ersichtlich, daß bei Umwälzung des Kühlmittels durch die Schlange 53 hindurch im Schutzkanal 40 etwa eine Stunde vor dem langen oder vor dem kurzen Abtauzyklus die Temperatur des Kaltluftstroms leicht von -32 auf etwa -29° C ansteigt, während die Temperatur im Schutzstrom von etwa 1,5 auf etwa —6,7° C am Auslaß und etwa -5⁰C am Einlaß abfällt. Letztere liegt unter dem Gefrierpunkt, was zur Folge hat, daß durch Kondensation an den Schlangen 53 etwas Feuchtigkeit aus dem Schutzluftstrom herausgenommen wird, um dadurch den Betrag der Reifbildung an den Oberflächen der Schlangen 50 im Kaltluftkanal sehr gering zu halten. Das wird ohne Temperatureinbuße im Kaltluftstrom erreicht, der, worauf oben hingewiesen wurde, von etwa —32 bis etwa —29° C ansteigt, was immer noch weit unter dem Gefrierpunkt ist. Das erhöht die Abtaugeschwindigkeit durch wesentliche Verringerung des Betrags der Reifbildung an den Schlangen 50. Die Temperatur des in den Kanal 38 eintretenden Kaltluftstroms wird nur leicht berührt, indem sie von etwa —22 auf etwa

— 21° C angehoben wird.

Während des längeren Abtauvorgangs, der bei der obigen Darstellung alle 24 Stunden durchgeführt wird, vollziehen sich Temperaturänderungen von größerem Ausmaß. Die Temperatur des äußeren Schutzstrahls steigt auf einen Höchstwert von etwa 15,5° C an und fällt dann wieder schnell auf den Normalwert von etwa 7 bis 10° C zurück, wenn das Kühlmittel wieder durch die Schlangen umgewälzt wird und die Drosselklappen geöffnet werden. Der Schutzstrahl erhöht seine Temperatur ebenfalls von

— 6,7 vor dem Abtauen auf höchstens etwa 7° C während der letzten Stadien des Abtauens und kehrt dann, wie vorher ausgeführt, bis zur Kühlung des Schutzstrahls etwa eine Stunde vor dem zwischenzeitlichen oder dem Hauptabtauen während der Anfangsstadien des Kühlzyklus wieder auf eine Temperatur von etwa 1,7° C zurück.

Der Kaltluftstrom wird während des Abtauvorgangs völlig gesperrt, und bei Wiederaufnahme des Vorgangs fängt die Kaltlufttemperatur bei etwa

— 21° C an und wird im Verlauf der nächsten zwei Stunden schnell auf den Normalwert von etwa -32⁰C abgesenkt.

Während des kurzen zwischenzeitlichen Kühlvorgangs, der zum raschen Abtauen der Schlangen des Verdampfers in dem Kaltluftstrom bei der veranschaulichten Abwandlung alle drei Stunden erfolgt, werden die Temperaturen noch weniger beeinflußt. Der äußere Schutzstrom erwärmt sich nur um wenige Grade von 7 auf etwa 9° C. Der Schutzstrahl erwärmt sich von etwa —2 auf etwa — 1° C, bis der Schutzstrom gekühlt ist, und der Kaltluftstrom kühlt sich wegen der Sperrung von Kühlmittel für den Schutzstrahl und der fortdauernden Kühlung des Kaltluftstroms von etwa —29 auf etwa —32° C ab. Die obigen Abläufe werden zur Veranschaulichung der bevorzugten Folge beim Betrieb des gekühlten Schranks gegeben. Die Beschreibung ist nicht als eine Beschränkung mit Bezug auf die Zeiten anzusehen, da die Stufenfolge je nach den in der speziellen Örtlichkeit bestehenden atmosphärischen Bedingungen auf eine kürzere oder längere Strecke verteilt werden kann. Ist die Außentemperatur kalt oder die Feuchtigkeit gering, kann der Zeitzyklus verlängert werden. Bei starker Feuchtigkeit können die Abtauvorgänge dichter zusammengebracht werden.

Die Beschreibung verweist auf einen Schrank nach F i g. 2, bei dem die Drosselklappen 201, 202, 203 und 204 die Kanäle auf gegenüberliegenden Seiten der Verdampferschlangen sperren. Manchmal wird die Verwendung der Anlage nach F i g. 1 bevorzugt, wo die Drosselklappen als gekreuzte (cross-over) Drosselklappen wirken, wodurch die Drosselklappe

ίο 76 bei ihrer Öffnung die Ablenkung des Kalthiftstroms vom Kanal 38 über den Verbindungsweg 77 in den Schutzluftkanal 40 bewirkt, während gleichzeitig die Drosselklappe 78 den Schutzstrom aus dem Kanal 40 über den Verbinungskanal (cross-over passage) 79 zum Kaltluftkanal 38 ablenkt. Gleichzeitig bewirken die Drosselklappen 86 und 88 auf der anderen Seite der Verdampfer 50 und 53 die Rückführung des Kaltluftstroms vom Kanal 40 zum Kanal 38 und der Schutzluft vom Kanal 38 zum

ao Kanal 40. So können der Kaltluftstrom und der. Schutzluftstrom bei einer Temperatur über dem Gefrierpunkt die Heißgase beim Abtauen der Schlangen unterstützen. In der Zwischenzeit an den Verdampferschlangen 53 ausgebildeter Reif wird entfernt, sobald die Ströme nach dem Abtauvorgang wieder in ihre normalen Kanäle zurückkehren.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Abtauen einer Tiefkühlanlage mit häufigen kurzzeitigen Heizperioden . des Verdampfers, während deren die Luftumwälzung zwischen Verdampfer und Kühlraum im wesentlichen unterbunden wird, dadurch gekennzeichnet, daß in Zeitintervallen von etwa 24 Stunden oder mehr, in welchen die häufigen kurzzeitigen Aufheizungen des Verdampfers periodisch stattfinden, eine das Mehrfache der Dauer der kurzzeitigen Heizperioden betragende Langheizperiode eingelegt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Kühlraumöffnung durch einen Luftschleier geschlossen wird, dadurch gekennzeichnet, daß, wie an sich bekannt, mehrere unterschiedlich temperierte Luftschichten den Luftschleier bilden, die auf getrennten Strömungsbahnen durch die Kühlanlage geführt werden, und daß während der Abtauperioden des Kaltluftverdampfers der übliche Strömungsweg der Kaltluft unterbrochen und der Kaltluftverdampfer in eine Strömungsbahn mit höhertemperierter Umwälzluft eingeschaltet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei der auf getrennten Wegen geführten Luftströme gekühlt werden und daß der Verdampfer des höhertemperierten Luftstroms in demselben Intervall wie der Kaltluftverdampfer, jedoch mit längerer Dauer als dieser, abgetaut wird.

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4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtauperioden beider Verdampfer zeitlich versetzt sind und sich nicht überschneiden.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Langabtauperiode des Verdampfers des höhertemperierten Luftstromes das Mehrfache der Langabtauperiode des Kaltluftverdampfers beträgt. .

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens der die äußere Luftschicht an der Kühlraumöffnung ergebende höhertemperierte Luftstrom vor dem Abstoppen der Luftumwälzung zur Einleitung des Abtauvorgangs kurzzeitig über den Verdampfer des niedertemperierten Luftstroms geführt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Abtauen durch komprimierten Kältemitteldampf"erfolgt,

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der von einer vom Kältekreislauf unabhängigen Wärmequelle zusätzlich beheizt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß dem komprimierten Kältemittelheißdampf während des Abtauvorgangs Kältemittelflüssigkeit zugesetzt wird, die vor Erreichen des abzutauenden Verdampfers verdampft wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschriften Nr. 3 010 379, 2 494 480.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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