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Einrichtung zum Abtauen des Verdampfers von Kühl-, insbesondere Tiefkühlanlagen
Am Verdampfer von Kühlanlagen setzen sich im Betrieb ständig Reif und Eis an, welche
den Wärmeübergang von der Umgebungsluft zum Verdampfer sowie den Luftdurchtritt
durch den Verdampfer und damit die Kühlwirkung beeinträchtigen. Die Eisschicht muß
deshalb von Zeit zu Zeit abgeschmolzen werden. Dieses Abtauen des Verdampfers erfolgt
dadurch, daß dessen Rohrschlange Temperaturen von etwas über 0° C ausgesetzt wird,
so daß der Reif und das Eis abschmelzen. Dabei soll sich natürlich die Temperatur
des Kühlraumes nicht wesentlich erhöhen, d. h., das Abtauen soll innerhalb kurzer
Zeit beendet sein. Um dies zu erreichen, ist eine relativ große Heizleistung erforderlich.
Da Kühlanlagen nur in größeren Zeitabständen einer Wartung bedürfen, muß auch eine
Einrichtung zum Abtauen praktisch wartungsfrei sein. Überdies wird eine einfache
Bedienung einer solchen Abtaueinrichtung gefordert.
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Das Abtauen ist bis jetzt auf verschiedene Arten versucht worden:
a) Berieseln des Verdampfers mit warmem Wasser. Hierbei ist nachteilig, daß auf
diese Weise die Feuchtigkeit der Umgebung wieder in unerwünschter Weise erhöht wird.
Sodann steht insbesondere bei mobilen Anlagen warmes Wasser nicht ohne weiteres
in genügender Menge zur Verfügung.
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b) Hindurchleiten von warmem Wasser durch im Verdampfer vorgesehene
Röhren. Auch hier läßt sich z. B. bei mobilen Kühlanlagen der Warmwasserbedarf nicht
ohne weiteres decken, bzw. die Aufbereitung erfordert einen zusätzlichen Aufwand.
Ferner besteht die Gefahr, daß beim Kühlbetrieb Wasser in den genannten Röhren einfriert,
wodurch die Zirkulation zum Auftauen behindert wird.
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c) Verwendung der Kältemaschine im Umkehrbetrieb als Wärmepumpe. Dies
ist bei tiefen Außentemperaturen und mit im Freien aufgestelltem Kondensator problematisch,
da der im Umkehrbetrieb als Verdampfer arbeitende Kondensator dann selber vereist
und wieder abgetaut werden muß. Es ist zu beachten, daß Tiefkühlräume selbst bei
Außentemperaturen von z. B. -15° C noch immer gekühlt werden müssen.
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d) Abtauen durch Verwendung der Kompressionswärme, indem diese während
des Abtauens nicht dem dampfförmigen Kältemittel im Kondensator der Kältemaschine
entzogen wird, sondern das dampfförmige Kältemittel unter Umgehung des Kondensators
und des Expansionsventils direkt dem normalerweise als Verdampfer arbeitenden Wärmetauscher
zugeführt wird, so daß sich dessen Rohre erwärmen und das Eis abschmilzt.
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Dieses. Vorgehen ist insbesondere bei tiefer Außentemperatur wenig
wirksam, da wegen der ' geringen. Druckdifferenz zwischen Hochdruck-und Niederdruckseite
nur eine geringe Kompressionsarbeit aufzuwenden ist, die in Wärme umgesetzt werden
kann.
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e) Beheizung des Verdampfers durch elektrische Heizstäbe. Die im Handel
erhältlichen Heizstäbe vermögen im allgemeinen nicht den hohen Anforderungen an
Zuverlässigkeit und Wartungsfreiheit bei dieser Anwendung zu genügen. Auch fällt
bei mobilen Anlagen nachteilig ins Gewicht, daß der elektrische Generator für diese
zusätzliche, jedoch nur in gewissen Zeitabständen auftretende Belastung dimensioniert
werden muß.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung
zum Abtauen des Verdampfers von Kühl-, insbesondere Tiefkühlanlagen zu schaffen,
welche unter Vermeidung der Nachteile bekannter Anordnungen die eingangs angegebenen
Bedingungen erfüllt. Es wird dabei von einer Anordnung ausgegangen, bei welcher
der Verdampfer mit einem vom Kreislauf des Kühlmediums getrennten Rohrsystem versehen
ist, durch das während der Abtauphase erwärmte Flüssigkeit geleitet wird. Die erfindungsgemäße
Abtaueinrichtung ist dadurch
gekennzeichnet, daß das eine Ende dieses
Rohrsystem über ein Absperrorgan an die Druckleitung und das andere Ende des Rohrsystems
an die Rückflußleitung einer hydraulischen Anlage angeschlossen ist und das Rohrsystem
oder die Zuleitung des hydraulischen Druckmediums zum Rohrsystem eine Drosselstelle
aufweist.
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Es ist bekannt, daß bei Hydraulikanlagen das Druckmedium (Hydrauliköl)
sich im Betrieb erwärmt, insbesondere infolge von Reibungsverlusten in den Rohrleitungen
oder an Drosselstellen. Diese Erwärmung ist normalerweise höchst unerwünscht, weshalb
solche Anlagen in der Regel mit einem besonderen Ölkühler ausgerüstet sind. Besonders
starke Erwärmungen können z. B. an einem überdruckventil auftreten, welches zum
Schutze der Anlage in einer Nebenschlußleitung vorgesehen ist, die parallel zum
Druckerzeuger von der Hochdruckseite zur Niederdruckseite führt. Wenn ein solches
Ventil beim Blockieren der Ölzirkulation anspricht, so wird der gesamte Druck in
der Größenordnung von etwa 100 bis 200 at durch das Ventil vernichtet, wobei eine
beträchtliche Wärmemenge frei wird. Die Betriebsvorschriften solcher Anlagen weisen
ausdrücklich darauf hin, daß dieser Zustand nur während kurzer Zeit andauern darf,
weil sonst das Öl auf unzulässig hohe Temperatur erhitzt würde. Mit der Erfindungsgemäßen
Einrichtung läßt sich nun die sonst unerwünschte Erwärmung des Druckmediums im positiven
Sinne ausnutzen, indem das Druckmedium zum Auftauen in einem separaten Rohrsystem
durch den Verdampfer der Kältemaschine geleitet wird.
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Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in der Anwendung
bei einer mobilen Tiefkühlanlage, beispielsweise für einen Eisenbahn-Tiefkühlwagen,
näher beschrieben. In der Zeichnung ist diese Anlage schematisch dargestellt.
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Ein Motor 1 steht mit einer Pumpe 2 als Druckerzeuger für eine hydraulische
Anlage sowie mit einem Kompressor 3 in Antriebsverbindung (für den Kompressor 3
könnte auch ein separater Antriebsmotor vorgesehen sein). Kompressor 3, Kondensator
4, Drossel 5 und die Kühlschlange 17 im Verdampfer 6 sind Teile einer Kältemaschine,
welche in bekannter Weise durch Leitungen verbunden sind, wobei die Zirkulationsrichtung
des Kühlmediums durch einen Pfeil angegeben ist. Die Pumpe 2 dient in erster Linie
zum Betrieb eines hydraulisch angetriebenen Ventilators 15, welcher sich in der
Nähe des Verdampfers 6 in dem zu kühlenden Raum 16 befindet und dort zwecks Förderung
-der Kühlwirkung für dauernde Luftumwälzung sorgt. Das Hydrauliköl fließt von der
Pumpe 2 durch die Druckleitung 10 und über ein in dieser angeordnetes Dreiwegeventil
11 zum Ventilator 15 und von dort über die Rückführleitung 14 zurück zur Pumpe.
Zwischen der Hochdruckseite und der Niederdruckseite der Pumpe bzw. zwischen den
Leitungen 10 und 14 ist eine Nebenschlußleitung 8 vorgesehen, welche zum Schutz
der hydraulischen Anlage ein Überdruckventil 9 enthält, welches bei blockiertem
Kreislauf des Druckmediums anspricht. Von -dein Dreiwegeventil 11 zweigt eine Leitung
12 ab; welche über ein Drosselorgan 13 und ein Rohrsystem 18 zur Rückflußleitung
14 führt. Das Rohrsystem 18 befindet sich im Verdampfer 6 zwischen den Rohrschlangen
17 für das Kühlmittel, wobei die Kreisläufe der Hydrauliköle und des Kühlmediums
natürlich vollständig voneinander getrennt bleiben.
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Beim normalen Kühlbetrieb ist das Dreiwegeventi111 so gestellt, daß
das Hydrauliköl von der Druckleitung 10 über den Ventilator 15 strömt und diesen
antreibt, während die Leitung 12 mit dem Rohrsystem 18 von der Zirkulation des Druckmediums
abgetrennt ist. Die während der Kühlung sich am Verdampfer 6 niederschlagende Eisschicht
muß nun von Zeit zu Zeit abgetaut werden. Hierzu ist es lediglich erforderlich,
das Dreiwegeventil11 umzustellen, so daß das Öl von der Druckleitung 10 nun über
die Leitung 12 und das Rohrsystem 18 abfließt, während gleichzeitig die Zirkulation
durch den Ventilator 15 bzw. dessen Antrieb unterbleibt. Dank dem Wärmeinhalt des
durch das Rohrsystem 18 fließenden Öls wird der Verdampfer 6 innerhalb kurzer Zeit
genügend erwärmt, daß das. an ihm haftende Eis abschmilzt, worauf das Ventil 11
wieder auf normalen Kühlbetrieb umgestellt werden kann.
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Das in der Leitung 12 vor dem Rohrsystem 18 angeordnete Drosselorgan
13 dient zur Erzeugung eines erheblichen Druckabfalls in dem durchströmenden Öl,
um dieses genügend zu erwärmen. Ferner kann auch das Rohrsystem 18 selbst so ausgebildet
werden, daß - etwa im Sinne einer Kapillarrohrdrosselung - an ihm ein wesentlicher
Druckabfall und damit die Erwärmung des Öls auftritt, wobei dann ein vorgeschaltetes
Drosselorgan 13 wegfallen könnte. Das während des Abtauens im Rohrsystem 18 abgekühlte
Öl gelangt über die Leitung 14 zur Pumpe 2 zurück.
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Zwecks Fernbetätigung kann das Dreiwegeventil 11 mit einem geeigneten,
z. B. elektrischen Antrieb versehen sein. Das Abtauen kann dann mit Vorteil auch
selbsttätig, etwa von einer Schaltuhr, gesteuert werden, welche das Ventil 11 periodisch.
aus der Stellung für normalen Kühlbetrieb vorübergehend'in die Stellung für Abtaubetrieb
umschaltet.
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Die beschriebene Anordnung zeichnet sich aus durch ihren geringen
konstruktiven Aufwand und vor allem durch die außerordentlich einfache Bedienung
und hohe Zuverlässigkeit im Betrieb.
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Die beschriebene Abtaueinrichtung läßt sich überdies insbesondere
bei mobilen Kühlanlagen, z. B. Eisenbahn-Kühlwagen, noch anderweitig verwenden:
Verschiedene Gemüse und Früchte sollen beim Transport im Winter vor dem Gefrieren
bewahrt werden. Für solche Transporte werden wegen ihrer guten Isolierung mit Vorteil
Kühlwagen herangezogen, die dann aber beheizt werden müssen. Mit der beschriebenen
Abtauvorrichtung kann bei dieser Betriebsart auch die Heizleistung aufgebracht werden.
Für diese Beheizung müßte sonst eine besondere Heizanlage installiert werden, oder
es müßte vorübergehend ein-Holz-, Kohlen- oder Ölofen im Kühlwagen aufgestellt werden,
was auch zu entsprechender Geruchsbelastung der transportierten Güter-füliren würde.