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verfahren und Vorrichtung zum Betreiben eines Kältemaschinenprosesses
Die Ebfindune betrifft ein Vertabren mm Betreiben einen #älte-#auchinannrosses,
bei den der #ochdrdampf ger seiner Eondenasation durch wärmentzug aitt#diums eines
edinas infolge vorgekühlt wird, der dabei überhitst wird.
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EKin solches Verfahren. ist bekennt. Bei ihn wird. der Käiltemitiddampf
vom Komnrassor auf einen höheren 7mk1 und eine höhere Temperatur gebracht. Der Komngresionsendsustand
liegt tief im Gebiet des überhitzten Dampfes Um diesen Iazpf zu kondenaieren, miß
erst eine gewisse Wärme entzogen werden, um an die obere Grensiurve #eransukommen.
Bei den bekannten Verfahren wird diese , wie auch die #ondensationrme vom voa Saugdampf
aufgenommen, der dabei überhitzt wird. 'Die durch das #ühlwasaer abgeführte #ondenstionsware
kann dadurch gearinger gehalten werden, der thermdfflmisohe Gessatwirkungsarad höher
liegt, als Ve#n die Vorklüng den #eiden Druckampfes ebenfalls vom bewerden würde.
Zusätslich
kann bei den bekannten Verfahren mögliherweise eine gewisse Unterkühlung den Kühlondenwasser
mittels sühlwasrsr.. stattfinden. Es wird also an das Kühlwasser mehr abgegeben,
als zur reinen Verflüseigung notwendig wäre.
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Aufgabe der Erfindung ist es, die dem bekannten Verfahren anhaftenden
Nachteile zu vermeiden und insbesondere den thermodynamischen Wirkungsgrad zu verbessern,
Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Vorfahren erfindungegemäß dadurch
gelöst, daß der kondensde Kochdruckeampf nachgekühlt wird, indem er in Wärmesustauschbesiehung
zum aus dem Verdampfer kommenden Niederdruokdampf gebracht wird.
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Der Vorteil der Erfindung beeteht darin, daß weniger lKrme an das
Kühlwasser abgegeben wird, dennoch eine größere Kälteleistung unter den gegebenen
Bedingungen zur Verfügung steht, da das kondensat vor der untspannung unterkdühlt
wird.
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Zwar ist es bei einem anderen Verfahren, bei »loh« keine Vorkhlung
stattfindet. bekannt, das vom Kondensator zus, Eetspaungsngaventil strömende flüslge
Kätemittel durch den feughten saugdampf naohsukühlen. Trotz dieser Bachkühlung bat
auch dieses bekannte Verfahren einen geringeren #hermincohen Wirkungsgrad als das
Verfahreü` gemäß der Erfindung, Die Erfindnung betrifft weiterhin eine Vorrichtung
zur Durch-". Mrnng des Vertahrele und Lot dadurch gekennseiohnet,
das ein
an den Enden geossenes Doppelrohr vorgesehen ist,
daß in dm vom Innenrohr, begrenzten Innenraum eine an den kompressor anschießhare
Wärm#suatausohshlange angeordnet ist, deren anderen Ende in den Ringraum swischen
den Rohren mündet, daß dem Ringraum duroh #äreanstausoh mit einem fremdium Färse
entsiehbar iet, daß der Ringraum Über einen Auslaßstutsen an eine zum Druokredusierorgan
und dem Verdampfer führende Druckauslaßleitung anscohließbar ist, und daß die von
Vorderpier k#smende saugeinlaßleitung und dis mm Kompressor führende SaugauslaBleitung
an entgegengesetzten Stellen in den Innen-Anhand der Zeichnung wird die Erfindung
beispielsweise näher eriäutsrt: IM so igt: Fig. i eine perspektivische Ansieht der
Vorriohtmg mit #äszeaustausoher- und Kondensatoreinheit,
Fig. 2
einen Querschnitt entlang der Ebene 2-2 gemäß .Fig. 1, Fig. 3 einer. Längsschnitt
durch eine abgewandelte Form von Wärmsaustauscher- und Kondenseatoreinheit. Die
Kondensator- und Wärmesustauechereinheit 10 ist verwendbar bei einer Kühlanlage
mit einem Kompressor 119 einem Verdampfer 12 und einem Ausdehnungs- oder Expansioneregler
13. Die. kombinierte Wärmeaustauscher- und Kondensatoreirheit ist so angeordnet,
daß das trilweise geoättigte Gas aus dem Wherdampfer 1r. Wärmesuetaueeh mit den
heiBen lkomprimsrten Gas aus dem Kompressor geleitet wird und dadurch das Gas vor
dessen Eintritt in dem Kompressor völlig gesättigt und de heißen Gase aus dem Kompressor
vorgekühlt werden. Eine vollständige Sättigung des Gases vor dessen Eintritt in
den Kompressor ist erwünsecht, um eine Besohädlguna des Kompxewoors ru verhindern,
die auftreten kann, wenn ihm Naseen von flüsseigem Kühlmittel zugeführt werden,
und auch, um ein Schwitzen und Bereiten der Ansaugleitungen so gering wie möglich
zu halten und ganz allgemein den Gesamtwirkungsgrad der Kühlvorrichtung zu atelgern.
Die Kondensator- und Wärmeaustausoheinneit ist ferner so ausgebildet, daß das gasförmige
Kühlmittel vor dessen Zuführung zum Verdempfer kondereiert wird.
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Die Kondensator- und Wärmeaustauschereinheit 10 weist ein äußeres
Gehäuse 15, verteilhafterweise in Forn einer aufreohtstehenden, vorzugsweine zylindrischen
Hülse, mit Endwänden i7 und 18 auf, die hier als geflanschte Kappen gezeigt sind,
die abdichtend an das Außengehäuse angelötet oder andere daran befestigt sind. Eine
innere Hülle oder Hülse 19 liegt in dem Gehäuse 15 im Abstand davon und ist an entegengesetzten
Enden verschlossen, um in der Hülle eine innere Wärmeaustauschkammer 21 und zwischen
der Hülle und dem Gehäuse eine äußere Wärmeaustauschkammer
22 au bilden.
Die innere Hülle 22 ist durch Löten oder.auf
andere leise ab-
dichtend an der oberen Endwend 17 den äußeren
Gehäuses befestigt. Mais untere Ende der inneren Hülle ist durch eine vorzugsweise
beoherförmige Endwand 23 versohlossen.
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Eiin gewundener Wärmeaustaucohkanal, vorzugsweise in form einer setraubentörmigen
Schlange 26, liegt in der inneren Wärmeaustai schkammer 21 in Abstand von deren
Wänden und hat eine Druckgaskhlmitteleinlaßleitung 27 mit Ansohluß an die Außenseite
116 dor Kompressors 11. Die Einlaßleitung 27 reicht sweokmäßigerweise vom unteren
Ende der Sohläge nach oben durch die obere Wandung 17 des Alußengehäuses, und das
Außengehäuse 28 der Würmeaustaucohuohlange ist abdichtend mit einer Auslaßöffnung
29 in der inneren Hülle verbunden. Die AuslaDöttnung 29 der Wärmeaustausohsohlange
liegt am oberen Ende der Kondensatorkamer 22 und lät auf diese Weine das Gas in
die äußere Kondensatorkaor ausströmen. Eine Auslaßleitung 31 für kondensiertes Kühlmittel
tot neben dem unteren Ende der äußeren Kondensatorkamer 22 mit dieser verbunden
und an einen Expaneionsregler, wie s.B. ein Kapillarrohr oder ein Entspannungsventil
13 angesohlosen. Das Kohlmittel aus der Expaneionsregler wird über eine Leitung
32 dem Verdampter 12 zugeführt.
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Das aua dem Verdampfer austretende Gas ist häufig in teilgesättigtem
Zustand und enthält kleine Blasen aus unexpandiertem flüssigem Kühlmittel. Zur völligen
Sättigung dieses Gases vor dessen Eintritt in den Kompressor ist die Klihlmittelrückführleitung
33 an ein Rohr 34 angeschlossen, das eich in die Wärmeaustausohkamr 21 erstreckt.
Das Rohr 24 reicht vorzugsweise bis zu einen Punkt nahe der Bodenwand 23 der inneren
Hülle, um das teilgesättigte Gas in die untere beoherförmige Endwand 23 der Wärmeaustaucohkammer
ausströmen zu lassen und dadurch öl, das sich vielleioht im unteren Ende der Wärmeaustauschkammer
sammelt, au bewegen und die übermäßige Ausamlung von Öl in der Kammer zu verhindern.
Zweokmäßigerwreise ist das Rohr 34 abdiohtend en der oberen Wand
17T
des Außengehiäuse befeutigt und ragt nach unten in die Wärnxxustauschkamter. Eine
Saugrückführleitung 36 steht mit der Wirmeßustauschkammer an deren oberem Ende in
Verbindung und erstreckt sich wie gezeigt abdichtend durch die obere Wand 17 derselben.
Die Saugrückführleitung 36 ist mit der Einlaßseite 11a des Kompressors 11 verbunden.
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Das Kondensatorkamer 22 ist flüssigkeitsgekühlt, und in der Ausführungsform
nach den Figuren 1 und 2 ist der Wasserkühlmantol außrhalb der Kondensatorkamer
angeordnet, um die bMögliohkuit einer Querströmung zwischen den Wasserleitungen
und den Kühlmittelleitungen möglichst gering zu halten, falle es zu einem Bruch
bei einer der Leitungen kommt. Der Wassermantel hat vorzugsweise die Forn einer
schraubenförmigen Schlange 41, die um die Außenseite den Gehäuses 15 herum liegt,
und besitzt Wassereinaaß- und -auslaßleitungen 42 bzw. 43. Der durch den Kühlmantel
gehende Wasseretrom läßt sich in beliebiger Weise regeln, z.B. durch ein Hand- oder
ein automatisches Strömungsregelungsventil 44. Herkömmlicherweise arbeiten die automatischen
Strömungeregelungsrentile in Abhängigkeit von dem Druck auf der Hochdruckseite der
Kühlvorrichtung, so äaß der Druck beim Abstellen des Kompressors allmähliol, abnimmt,
wodurch zieh das Ventil suhließen und die Ktühlwasserstömung unterbrechen kann.
Sobald der Kontpreosor wrieder in Gang benetzt ist, öffnet das Ansteigen den Drucke
auf der Hochdruckseite das Ventil, na daß die Wasserotrömung wieder einsetzen kann.
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Daraus ergibt aioh, daß das teilsegdttigte Kühlmittel aus dem Verdampfer
in die innere Wärmeaustauschkammer 21 und durch dieselbe hindurch geleitet wird,
während das heiße Gas aus dem Kompressor von der Leitung 27 aus durch die Wärmeauetausohrohlange
26 geleitet wird. Das durch die Schlange 26 gehende heiße Gas ertwärmt das teilgeesttigte
Gas in der üärmeaustausohkammer 21, um es ganz :;u t:ättigan, ehe es zum
Einlaß des Kompressors xurUok-
geführt wird. Außerdem wird
das heiße Gas aus dem Kompressor vorsgekuhlt, so daß weniger Kühlwasser notwendig
ist, um den Dampf in der Kondenestorkaer 22 zu kondensieren. Das vorgekühlte Gas
wird in das obere Eade der Kondensatorkammer ausgelassen und und durch die Wasserkühlsohlangen
41 gekühlt. De das Gas in der Kondensatorkammer 22 eine mäßig hohe Temperatur hat,
beseht für das Wasser in den Kühlschlangen 41 keine Gefahr einzufrieren. Darüberhinaus
gibt es in den Wärmeaustausohteil der Einheit kein Beaohlagen und keine Reifbildung.
Die imnere Hült 19, welche die Wärmeaustausohkammer bildet, ist vorteilhalterweise
groß genug, um auch als Auffanggefäß oder Samieler zum Speichern des überaubüssigen
Kühlmittels zu dienen, das zur Aufnahme der sohwankenden Belastungen der Kühlvorrichtung
notwendig ist. Auf diene Weise sind die Funktionen eines Wärmeaustascohers, Kondeneatorn
und Speiehers oder Aufnahmegefäßes alle in einer einigen gedrängten Einheit vereinigt.
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Fig. 3 zeigt eine abgewandelte Form von Wämeaustausch- und Kondensatoreinheiten.
Allgemein weist die Einheit ein aufrecht xx henden, vorzugsweise zylindrisches Gehäuse
55 mit einer oberen Andwand 56 ,und einer unteren Verschlußplatte 57 auf. Dabei
isy die obere End@and mit dem Gehäuse einteilig verbunden und ist des untere E@le
den Gehäuses durch Anlöten mit der Platte 57 dicht verbunden. Eine innere HÜlle
59 liegt in den Außengehäuse im Abstand da@on und begrenzt eine innere Wärmeaustauschkammer
61 in der Hülle und eine äußere Kondensatorkammer 62 zwischen der Hülle und dem
Gehäuse. Die innere Hülle ist zweckmäßigerweise durch Anlöten an die obere Wand
56 des Außengehäuses und das untere Ende der Hülle durch einen Stopfen 63 verschlossen.
Die inziere Hülle ist ebenfallo abdichtend an der Platte 57 befestigt, um das untere
Ende der Kondensatorkammer 62 abzuschließen. Mut Wärmeaustausc@schlange 66 liegt
im Abstand von den Wänden der inneren Hülle in derselben und bildet einen gewundenen
Wärmeaus- I taueohkaml u.id besitzt
einen Kühlmitteleinlaß
67, der
mit seinen
| unteren Ende in Verbindung steht, und einen Kühlmittelauslaß
68 |
| an seinem oberen Ende. Dabei verläuft die Kühlmitteleinlaßlei- |
| tung 67 durch die Hülle und das Aussengehäuse an dessen unterem |
| Mag und ist mit den Auslag 51e eines Kompressors 51 verbunden. |
| Die von der Wärmeaustauschschlange aüsgehende Auslaßleitung
68 |
| geht durch eine Öffnung 69 in der Hülle und steht mit der Kon- |
| densatorkammer 62 em oberen finde der Kammer in Verbindung.
Ein |
| Aualaß 71 für kondensiertes Kühlsittel steht an unteren Ende
der |
| Kondenstorkämmer 62 mit dienen in Verbindung und verläuft über |
| einen Expansionsregler, z.B. ein Kapillarrohr oder ein Entspan- |
| nungsventil 53, zum Verdampfer 52. Das von den Verdampter kom- |
| mende teilgesättigte Gen wird über eine Leitung 73 des unteren |
| Ende der Kondensatorkammer zugeführt, und wie gezeigt verläuft |
| die Leitung 73 durch des Gehäuse und die Hülle am unteren Ende |
| derselben. Das roll gesättigte Gas nun der Wärmeaustauschkammer |
| geht durch eine Leitung 76 zurück zum Einlab 51b des Kompressors. |
| Bei dieser Ausführungsform hat der Flüssigkeitskühlmantel die |
| lame einer Sohteage- 81 in, der Kondenmetorkarer 6r, w6
eto in |
| des darin betindliobe-KUhirittel eingetenebt ist. Der Sehlange |
| wird.KühlwfLeeer. AugeAthrt, und zwar durch die ripseitl.nl,a9-
und' |
| awsUt81eitan ge-n. 82 üridi 83, die wie reremohaulioht
dwrohAftnuagen |
| in lueseng@huse i%gen und durch töten oder dergleiehen äieht |
| dnr an befeettgt Wird. Vorteilhatterweise wird u
.A"laD 71 fttr |
| liondnsiertes tUhlmitt'el KUhlwasser in des untere Mde
der* äflhl- |
| aub]Lange- geeptiet ..#M läuft denn, »oh oben zur
lnslafi:its 83 as |
| oberen Ende der Einheit. Bei dieser Anordnung !ließt das
Übl- |
| wasaer entgegen der Kühlmitteistr8.iuMeriebtung -in
der Konden° |
| setorkammer, eo dafl sich den kälteste Wasser an
Aueiaß befindet |
| und des wärmere an oberen lade der Kondensatorkamser austrdrt, |
| wo das Kuhlmit tel sm belasteten ist. Die wirlutngeweise
der Wärme- |
| aizetauƒch- und Kondoneatoreinheit gemäß ?ig. ;
ist in aligeuii- |
| nen die ®gilbe vrße die der. vorangehenden AusfUhrungstorto
@ Md eine |
| weitere Besehreibunß wird daher !Ur übertlüeeig'gehalten,.
Wie |
| schon bei der voretehendan Ausführungsform besproohon, ist
die |
| innere tärmeauwtaueohksmmer groß genug, um als Speicher
oder Auf- |
| nahmegefäß zu wirken, um übersohüeeigee Kühlmittel aufzubewahren, |
| das erforderlich ist, schwankende Belastungen der. Rühlvorriohtung |
| aufzunehmen. |