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Die Erfindung bezieht sich auf eine Kälteanlage mit Kühlfachverdampfer
und vorgeschaltetem Gefrierfachverdampfer, der am Ende seines Kanalsystems Kondensationsräume
aufweist, in denen während der Ausschaltperiode im Kühlfachverdampfer verdampfendes
Kältemittel kondensiert, wobei das Kondensat im Gefrierfachverdampfer gesammelt
wird.
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Es ist bereits eine Kälteanlage mit zwei hintereinandergeschalteten
Verdampfern vorgeschlagen worden, bei der der Gefrierfachverdampfer an seinem Ende
einen Raum erweiterten Querschnitts aufweist, in welchen Kondensationsräume münden,
die abseits des Durchflußstromes oberhalb des Raumes erweiterten Querschnitts liegen
und über eine einen Dampftransport ermöglichende Leitung mit dem Kühlfachverdampfer
verbunden sind. Das in den Kondensationsräumen kondensierende Kältemittel kann sich
dann in dem darunter befindlichen Teil des Verdampfers sammeln.
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Bei einer solchen Kälteanlage wird während der Ausschaltperiode der
Kühlfachverdampfer durch Verdampfen des darin befindlichen flüssigen Kältemittels
entleert. Dieses Kältemittel kondensiert im Gefrierfachverdampfer und wird dort
gesammelt. Infolgedessen wird der Reifansatz am Kühlfachverdampfer in wesentlich
kürzerer Zeit als bisher abgetaut, selbst wenn keine zusätzlichen Abtauvorrichtungen
vorgesehen sind.
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Es ist bereits eine Kälteanlage bekannt, bei der der Kühlfachverdampfer
derart unterhalb des Gefrierfachverdampfers angeordnet ist, daß ein erheblicher
Teil des sich im Gefrierfachverdampfer befindlichen flüssigen Kältemittels unter
dem Einfluß des Kondensatordrucks und der Schwerkraft in den Kühlfachverdampfer
gelangt. Hierdurch wird nicht nur verhindert, daß Kältemittel aus dem Kühlfachverdampfer
in den Gefrierfachverdampfer hineinkondensiert, sondern der Kühlfachverdampfer wird
in noch stärkerem Maß als sonst mit flüssigem Kältemittel gefüllt, so daß der Abtauvorgang
verlangsamt wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Rückkondensationsvorgang
gemäß dem eingangs beschriebenen Vorschlag zu beschleunigen und dadurch ein noch
schnelleres Abtauen zu erzielen.
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Normalerweise besteht der nachgeschaltete Kühlfachverdampfer aus einer
Rohrschlange oder einem einzigen gewundenen Kanal. Im Augenblick des Abschaltens
des Verdichters befindet sich im Kühlfachverdampfer ein Flüssigkeits-Dampf-Gemisch.
Infolge der Gravitation und infolge von Temperaturunterschieden erfolgt eine mehr
oder weniger rasche Entmischung derart, daß sich das flüssige Kältemittel im unteren
Teil des Kühlfachverdampfers sammelt. Im allgemeinen steht dann nur noch eine dem
Rohrquerschnitt entsprechende Oberfläche des flüssigen Kältemittels für die Verdampfung
zur Verfügung, die notwendig ist, damit die erstrebte Rückkondensation stattfindet.
Demgemäß geht diese Rückkondensation langsam vor sich.
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Erfindungsgemäß kann man eine sehr viel raschere Rückkondensation
dadurch erzielen, daß der Kühlfachverdampfer am unteren Ende seines Kanalsystems
einen im wesentlichen horizontal liegenden Raum erweiterten Querschnitts hat, dessen
Volumen größer als der Kältemittelflüssigkeitsanteil im Kühlfachverdampfer im Ausschaltzeitpunkt
ist, und daß der vorgeschaltete Teil dieses Kanalsystems oben am Raum erweiterten
Querschnitts anschließt und während der Einschaltperiode von oben nach unten vom
Kältemittel durchströmt wird.
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Damit wird zweierlei erreicht. Erstens läuft sämtliches flüssiges
Kältemittel, das sich im Ausschaltaugenblick im Kühlfachverdampfer befindet, in
den unten angeordneten Raum erweiterten Querschnitts. Zweitens kann sich in dem
Raum erweiterten Querschnitts eine sehr große Flüssigkeitsoberfläche bilden, an
der das Verdampfen mit einer der Größe dieser Oberfläche entsprechenden Geschwindigkeit
vor sich gehen kann.
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Diese Verdampfungsoberfläche steht dann über das Kanalsystem des Kühlfachverdampfers
direkt mit dem Kondensationsraum im Gefrierfachverdampfer in Verbindung. Es läßt
sich mühelos erreichen, daß das gesamte flüssige Kältemittel innerhalb kurzer Zeit
in den Gefrierfachverdampfer überwechselt, so daß es den Abtauvorgang im Kühlfach
nicht behindere kann.
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Ein solcher Raum erweiterten Querschnitts an der tiefsten Stelle eines
Verdampfers hat die Neigung, auch Öl zu akkumulieren. Aus diesem Grunde empfiehlt
es sich, den zum Verdichter führenden Absaugkanal unten an den Raum erweiterten
Querschnitts anschließen zu lassen. Der bei Verdichterbetrieb auftretende Sog reißt
dann das öl mit und führt es in den Verdichter ab.
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Als Raum erweiterten Querschnitts kann man alle bisher bei Verdampfern
hierfür üblichen Bauelemente benutzen, z. B. ein einfaches Zylinderrohr. Bei einem
als Blechverdampfer ausgebildeten Kühlfachverdampfer empfiehlt es sich, den Raum
erweiterten Querschnitts durch mindestens zwei horizontale Kanäle zu bilden, die
über eine Mehrzahl von senkrechten Kanalstrecken wabenartig verbunden sind. Solange
der Flüssigkeitsspiegel sich in einem der Horizontalkanäle befindet, ist die große
Oberfläche der Flüssigkeit offensichtlich. Solange sich der Flüssigkeitsspiegel
in den senkrechten Kanalstrecken befindet, ergibt sich statt einer Verdampfungsoberfläche
von einem senkrechten Kanalquerschnitt, wie es bisher der Fall war, eine der Summe
aller Querschnittsflächen der senkrechten Kanalfläche entsprechende Verdampfungsfläche.
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Bei den üblichen Verfahren zur Herstellung der Blechverdampfer, z.
B. beim Walzschweiß-Verfahren, kann man auf die Wabenbildung bei der Herstellung
von Räumen größeren Querschnitts nicht verzichten. Man kann aber die Waben so klein
wie möglich halten, beispielsweise derart, daß die Länge der senkrechten Kanalstrecke
höchstens gleich der Höhe der horizontalen Kanäle ist. Auf diese Weise ist der Zeitabschnitt,
währenddessen die Verdampfungsoberfläche etwas verkleinert sein muß, auf ein Minimum
herabgesetzt. Derartige in der Höhe kleine Waben erhält man vorzugsweise, wenn der
im Walzschweiß-Verfahren hergestellte Kühlfachverdampfer in Richtung der horizontalen
Kanäle gewalzt ist.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend an Hand der
Zeichnung näher erläutert, in der ein erfindungsgemäß ausgestalteter Kühlfachverdampfer
veranschaulicht ist.
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In einem aus zwei Blechen bestehenden Kühlfachverdampfer 1 ist ein
Kanal 2 in Form von Sicken eingearbeitet. Der Kanal ist mit seinem Eingang 3 an
den Austritt des Gefrierfachverdampfers und mit
seinem Ausgang
4 an die Verdichterkapsel angeschlossen. Der mäanderförmige Kanal besteht
aus etwa horizontal laufenden Kanalstrecken 5, 6, 7 und 8 sowie einem Sammelraum
9, die über Bögen 10, 11,
12 und 13 miteinander verbunden sind, sowie einem
Austrittskanal 14.
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Der Sammelraum 9 besteht aus zwei parallelen horizontalen Kanalabschnitten
15 und 16, die untereinander durch senkrechte Kanalstrecken 17 miteinander verbunden
sind. Die Länge dieser Strecken 17 ist kleiner als die Höhe eines der Horizontalkanäle
15 oder 16. Die Mündung 18 des zum Gefrierfachverdampfer führenden Kanals befindet
sich am oberen Ende des Sammelraums 9, die Mündung 19
des zum Verdichter
führenden Kanals befindet sich am unteren Ende des Sammelraums 9.
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Erwähnenswert ist noch, daß der Abstand zwischen den etwa horizontal
verlaufenden Kanalstrecken 5, 6, 7, 8 und 9 von oben nach unten zunimmt. Auf diese
Weise wird jeder Längeneinheit des Kanals oben eine kleinere Wärmeaustauschfläche,
gebildet durch das Blech 1, zugeordnet als unten. Somit steht dort, wo sich das
flüssige Kältemittel sammelt, die größte Wärmeübergangsfläche zur Verfügung, so
daß eine rasche Verdampfung erfolgen kann. Umgekehrt ist das Beseitigen des Reifansatzes
auch am oberen Ende des Verdampfers trotz der prozentual kleineren Wärmeübergangsfläche
sichergestellt, weil dort die im Kühlfach zirkulierende und von oben nach unten
am Verdampfer vorbeistreichende Luft noch wärmer ist. Ferner besitzen die etwa horizontalen
Kanalstrecken 5, 6, 7 und 8 ein leichtes Gefälle, dessen Neigung von oben nach unten
zunimmt. Beispielsweise sind 5° bei der Kanalstrecke 5, 8° bei der Kanalstrecke
6, 11° bei der Kanalstrecke 7 und 14° bei der Kanalstrecke 8 vorgesehen.
Hiermit ist sichergestellt, daß das flüssige Kältemittel im unteren Verdampferteil
schneller durch den Kanal in den Sammelraum 9 fließt, so daß auch bei größeren Flüssigkeitsmengen
der Kanal nicht völlig verschlossen wird, sondern immer ein Querschnitt für den
Durchtritt des Dampfes bleibt.
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Der Sammelraum 9 ist so auszulegen, daß der im Abschaltaugenblick
im Kühlfachverdampfer enthaltene Flüssigkeitsanteil vollständig im Sammelraum 9
Platz findet und dabei etwa bis zur Linie 20 reicht. Der dadurch gegebene Oberflächenspiegel
ist relativ groß. Unter dem Einfluß der außen vorbeistreichenden warmen Luft erfolgt
eine rasche Verdampfung, der eine entsprechende Kondensation im Gefrierfachverdampfer
parallel läuft. Nach einiger Zeit ist der obere Kanal 15 geleert und es steht dann
die Summe der Querschnitte der Kanalstrecken 17
als Verdampfungsoberfläche
zur Verfügung. Kurze Zeit danach wiederum ist der Flüssigkeitsspiegel in den Kanal
16 abgesunken, so daß erneut eine außerordentlich große Oberfläche zur Verfügung
steht.
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Der im Walzschweiß-Verfahren hergestellte Blechverdampfer wurde in
Richtung des Pfeiles 21 gewalzt, damit die zwischen den Kanalstrecken 17 verbleibenden
verschweißten Stellen 22 nur parallel zu den Kanälen 15 und 16 ausgebreitet
werden.