DE1451007A1 - Verfahren zum automatischen Abtauen des Verdampfers von Kaelteaggregaten - Google Patents

Description

• Verfahren zum automatischen Abtauen des Verdampfers von Kälteaggregaten Für das Abtauen eines mit Reifaneatz bedeckten Verdampfers von Kompressionskältemaschinen ist es bekannt, heiße Kältemitteldämpfe durch den Verdampfer hindurchzuleiten. Zu diesem Zweck wird, beiepielsweise unter überbrückung des Kondensators und des Droasel-Qtgans (Kapillare), der Kältemitteldampf vom Verdichter direkt in

  den Verdampfer geleitet. Bei diesem Abtauverfahren ist es wichtig,

  Jeweils

  den Abtauprozeß/in möglichst kurzer Zeit durchzuführen-, um eine

  Schädigung des eingelagerten Kühlgüte durch unerwünschte Er- . wärmung zu vermeiden.
• Die Brfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum automatischen Abtauen eines Verdampfers von Kälteaggregaten und zielt darauf ab, diese Aufgabe möglichst wirksam zu löset.. Erfindungsgemäß wird für das schnelle Abtauen eine im System gespeicherte Wärme-` menge benutzt. Hierdurch kann man den Abtauprozeß wesentlich abkürzen, da der Wärmespeicher in der Tage ist, in sehr. kurzer Zeit die zum Abtauen notwendige Wärme abzugeben, so daß es nunmehr nicht notwendig ist, die beim Abtauen benötigte Wärmemenge im wesentlichen erst während des Abtauprozesses zu erzeugen.

  Man kann die zum Abtauen. dienende@:et@enge beispielsweiee in

  der Kompressorkapsel der Kältemaschine selbst speichern. Andere Möglichkeiten-bestehen darin, daß ein besonderer, außerhalb der Kapsel angeordneter ,Wärmespeicher vorgesehen wird., der die gespeicherte Wärme für den Abtauvorgang an das zum Verdampfer strömende warme Kältemittel abgibt. Beim Abtauprozeß wird eine gespeicherte Wärmemenge (CES) benötigt, die ausreicht,- um a) die Wärmekapazität des Verdampfers von der tiefster. möglichen Temperatur auf 0o -C zu bringen (Q, = mc4T = Wärmekapazität des Verdampfers .mal Temperaturdifferenz), -b. ) das im Verdampfex vorhandene flüssige Kältemittel zu verdampfen =' (Q2 = Yerdampfungswärme mal Füllungsgewicht des Verdampfers mit Prigen), cY das am Verdampfer als Reif kondensierte Wasser zu schmelzen (Q3 = Schmelzwärme des Eises mal Menge des gebildeten Eises).
• Dementsprechend ergeben sich besonders vorteilhafte Ausftihrungsmöglichksiten der Erfindung, wenn man die gespeicherte Wärmemenge QS > Q1 + Gig + Q3 wählt. Diese erforderliche Wärmemenge läßt sieh gering:halten, wenn, a) der Verdampfer mit einer geringen Wärmekapazität gebaut wird, -b) sich nur geringe Mengen flüssigen Kältemittels im Verdampfer befinden, c) geringe Reifmengen abzutauen sind. -' Diese Forderungen zu a) und b) werden besonders günstig bei Verwendung von drahtberippten Rohrverdampfern erfüllt, weil diese infolge ihrer günstigen Wä,rmeübergangszahl nur eine geringe Xältemittelfüllung brauchen und sich mit sehr kleiner Masse bauen lassen..

  Die Forderung e} Läßt sich erfüllen, wenn der Abtauprozeß in kur-

  Zen Zeitabständen regelmäßig- automatisch .ausgefirt wird, = so " daß

  sich in der Zwischenzeit nur geringe Seifmengen bilden können: Um

  das-zu erreichen, ist es wichtig, daß das fxodukt (Q3 aus Eis-

  menge mal Sehmelzwärme, kleiner ist als die ums verminderte

  gespeicherte Wärme also _ _

  Q3 ` QS ` Q, - Q2.

  Das Aufspeichern einer möglichst großen,für das Abtauen, verfüg=-

  baren Wärmemenge läßt sich bei einer. Kompressionskältemasehine in

  einfacher Weise dadurch bewirken, daß .dem Abtauprozeß.stete ohne

  wessutliche Pause ein Kompreesionszyklus der Maschine vorangeht.-: .

  Hierdurch wird zwangläufig erreicht, daß in der Verdichterkapsei- =

  die Temperatur besonders hoch liegt, so daß darin eine größe

  Wärmemenge gespeichert ist. Da sich bei derurohfühxung eines

  automatischen-Abtauverfahrens nioÜt ohne weiteres in -jedei Falle

  ein Abtauprozeß an einenonprese.on.szykls anschließt, kann.- man

  das Verfahren nach der Erfindung so ausbilden, dal3bei-.Einleitung

  eines Abtauprozeases zunächst ein zur Wärmobpeiehet,g in '-$r . -

  Kapsel dienender Kompressionszyklus einge.schaltet_ wiwd, an der -

  sich dann der Abtauvorgang anschließt. Dieser zwangl#fige .Kom-

  pressionszyklus läßt sich beispielsweise dadur oh erreiehen9. da;B

  ein vorzugsweise motorbetriebenes Zeitsehaltwerk zurtAnweüdung :-

  kommt, das den Zeitablauf einen. dem Abtauprozeß, yorgeschalteten

  Kompressionszyklus und den Abtauvorgang selbst hinsilhtlich seiner

  Dauer bestimmt. Ein derartiges-Zeitschaltwexk wird män Vorzugs-

  weise so ausbilden und mit der Kältemasdhine zusahime#arbeiten la$@

  äen, daB-es immer die periodisch wiederkehrenden. Abtauvorgänge

  einschließlich der vorgeschalteten wärmespeichernden Kompressions-

  zyklen automatisch steuert. _ , ...

  Die bei der Erfindung im Kompressor gespeicherte Wärmemenge wira

  vorzugsweise durch einen Reißgasumlauf den abzutauenden Flächen

  eines drahtberippten Rohrverdampfers zugeführt. Zur- weiteren -Be-

  sehleunigung des Abtauprozesses kann man zusätzlich zu der ge-

  speicherten-Wärmemenge eine weitere Wärmeleistung durch eine

  elektrische Zusatzbeheizung des Kältemittels in der Kapseloder

  an einer anderen Stelle des Kreislaufs zuführen.

  In den Figuren sind schematisch Ausführungsbeispiele für seine' .

  Anordnung zur Ausübung des Abtauverfahrens"nach der Erfindung dar-

  gestellt.

  Fig. 1. zeigt schematisch den Kreislauf einer Kompressionskälte-

  maschine, die einem I1aushaltkühlschrank zugeordnet ist.--Mit @1 ' ist

  'der Kühlraum bezeichnet, in welchem ein vorzugsweise drahtbe-

  rippter Itohrverdempfer 2 angeordnet ist. Das Kältemittel -wird aus

  dieset Verdampfer durch die Saugleitung 3 zur Knmpressorkäpsel 4

  gesaugt. Das komprimierte Kältemittel gelangt durch die- Drück-.

  leitung 5 zum Kondensator 6 und, von. diesem durch eine Kapillare .7

  zur Binspritzetelle 8 am Unterteil 9 des Verdampfers 2:.An der

  Abzweigstelle 10 Ist eine Zeitung 11 auf der Druckseite abge-

  zweigt, die zu einem Heizrohr 12 führt, das im Kühlraum 1 ange-@

  ordnet ist und mit der Tropfwaseerschaie 13 im gutwärmeleiten-

  den Kontakt steht. Das Ende dieser Heizleitung 12 ist durch-eine

  Zeitung 14, in der sich ein Ventil 15 befindet, mit dem.unteren

  'feil des Verdampfers verbunden. Das Ventil 15 ist beim Normal-

  betrieb geschlossen, so daß sich das Rohr 12 zwar mit flüssigem- -

  Kältezaittel füllen kann,-eine - Verdampfung des Kälteirittels.-k.änri

  jedoch hier nicht stattfinden, da das Rohr Q12 in dieser:.etrebs-

  phase nicht mit der Saugseite -des Kompressors- in Verbindung äteht

  Der Normalbetrieb wird von einem Thermostaten 16 :geregelt @--der-

  den Motor des Kompressors über die leitungen 179 18 ein-.:und--: -.

  ausschaltet. @Zum automatischen Abtauen wird eine - Schaltuhr. ---1.9---

  -verwendet, ---

  die zu bestimmten,Zest eingestellten Zeiten ihre. Kon-

  takte schließt und damit zunächst einen wärmespelchernden"-Kom-

  pressionszyklus einleitet. Nach: Ablauf dieses Kompressione-zyk@us

  schaltet die Uhr zusätzlich. auch noch das Ventil *'1 5. eine - Düreh .. .

  Öffnen des Ventils 15 gelangt Reißgas uom@ Kompressor über -die -: .

  leiturigen, 5, 11 zum Heizrohr 12 der,- Tropfschale 13 und, weiterhin, -

  in das Verdampferrohr 2, so daß der Reif- und $iaansatz -.edhnell1-

  abgetaut wird. Bei dieser Schaltung ist der Kondensatör 6 und. die

  Kapillare 7 praktisch überbrückt. Naoh Ablauf einer bes-timcten-. -

  Zeit betätigt die Schaltuhr 1 9 ihre Kontakte, so dafl damit- das ..

  normale Arbeiten der Maschine wieder, eingeleitet- wixJ-, -_

  In der Pig. 2 ist schematisch der zeitiiehe Ablauf des normalen

  'Ärbeiteprozesses und des Abtauprozesses dargestellt. .Mit- J sind

  die Schaltimpulse bezeichnet, die vom Thermostaten 16 .aus -ge- -

  steuert werden und jeweils eine durch die Anepreehtemperatur- -des -

  Thermostaten bedingte Dauer t1. haben. Auoh die -Aus$cnaltzeit t -

  des Kompressors ist bei diesem Normalbetrieb vom Thermostatexi 16

  abhängig. Die von der Schaltuhr bedingtexi Einsehaltwmpulae des .

  Kompressors 4 sind -mit J, bezeichnet -und gestrichel-w it1 .Fig: -2 @-

  eingetragen. Diese Iwgulaehaben duroh die ihr die festgelegte

  Einschaltzeit _t3 .und Pausen t5 . Die Einschaltzeiten' des Abtau-

  vorgange selbst, bei dem das Ventil i 5 @ geöffnet ist, -- eind.'durch

  die Impulse J3 bestimmt, die abhängig von der Sahaltühr die feste

  Einschaltzeit t4 und die Pausen t haben..

  Mit der dargestellten Schaltung wird ein selbsttätiges ther-.

  mostatabhängiges Arbeiten der Maschine im Normalbetrieb und. zu-':

  bestimmten, durch die Uhr festgelegten..Zeten-ein vom Thermostat

  unabhängiger Abtauvorgang durchgeführt, bei dem zunächst ein-

  wärmespeichernder Kompressionszyklus und daran anschließend der

  Abtauvorgang geschaltet wird. .

  Man kann das 'erfahren und die dazugehörige Anordnung nach der

  Erfindung auch so ausbilden,.daß eine Schaltuhr zü bestimmten

  festgelegten Zeiten unabhängig vom Thermostat einen Abtauvorgang

  durchführt, bei dem zunächst Wärmeenergie 3n einen vvin Kompressor

  getrennten Wärmespeicher gespeichert wird, wonach .gnschließend '-

  der Abtauvorgang durchgeführt wird. .Für einen solobien, von der

  Kapsel getrennten Wärmespeicher kann man. einen elekteiech be-

  heizten Speicher anwenden., der im Zuge der von der. Kapsel sie

  Verdampfer führenden Leitung an einer solchen Stelle vorgesehen : -

  iat, saß er die gespeicherte.Wärme beim Abtauen an das-Kältemittel

  abgibt.. Für eine derartige Anordnung zeigt.Pig. 3 -schematisch ein

  Ausführungsbeispiel der Erfindung. Soweit die .Einzelteile denen

  `der Pig. z entsprechen, sind die gleichen --Bezugszeichen verwendet:

  Für deri, 3 albetrieb wird der Kompresaör '4. abhängig- vom Ther- -

  mostat=->.ß;:n- und ausgeschaltet. Die Schaltuhr 79 -bestimmit. die-

  starr festgelegten Abtauvorgänge. In diesem Palle ist. ein, beaon- .

  der;räxmespeichü@.' 20 vorgesehen, der - ini Zuge der Abzweiglei-

  tung 11 zwischen den Kompressor und d:4.e Rohrleitung 12 geschal-

  tet ist. Dieser Wärmespeicher wird vcn der ältemittelleitang.21

  durchsetzt und ist- außerdem mit .einer in ihr eingebauten elek-

  trischen- Heizvorrichtung 22 versehen. Als Speichermittel kann

  ein= geeignete Speichermasse, gegerezzex-falls auch eia für .die

  in Prage kommenden Temperaturen geeigne--er 'Schmelzspeicher ar_Gc-

  wendet werden. Die Schaltuhr 19 scheltet bei dieser Ausführunge--

  form vor Beginn eines Abtauvorgangs zunächst die Heizeinrichtung

  22 eine bestimmte Zeitlang ein, so daß die im Speicher 2a.ent-.

  haltene blasse die für den Abtauvorgang benötigte Wärmemenge in

  sich aufspeichert. tf.nmittelbar anschließend daran wird tann von

  der Schaltuhr das elektromagnetische Abtauventil 15 betätigt, so

  daß nunmehr der-Kompressor das heiße Kältemittelgas durch die

  Zeitung 21 des Wärmespeichers 20 hindurch zu der Rohrleitung.12

  und von dort zum Verdampfer 2 und zurück zum Kompressor fördert.

  Das Kältemittel nimmt bei diesem Prozeß aus dem Speicher 20 die

  Wärme auf und bewirkt auf diese Weise ein rasches. Abtauen des

  Eisansatzes an den Verdampferflhchen. Die gesunteg für ' den Abtau-

  vorgang zur Verfügung stehende Energie besteht_in-diesem raue

  aus der im Speicher 20 und der im Kompressor 4. gespeicherte Wärme-

  menge. Dadurch, daß der Wärmespeicher 20 in den das Abtauventil

  15 enthaltene hältemittelabzweig gelegt ist, kann vom Speicher

  im normalen Betrieb keine ungünstige Wirkung auf-den Kältemittel-

  kreislauf ausgeübt werden. -

Claims (1)

1. Pa#ntanaprüche 1. verfahren zum automatischen Abtauen des Verdampfers von K_älte- egaten, dadurch ekennzeichnet, daß für das Abtauen eine vor- her im System gespeicherte Wärmemenge benutzt wird. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,' daß@die ge- speicherte Wärmemenge (QS) größer ist, als die Summe der Wärme- mengen; die erforderlich sind . a)-zum Aufladen der Wärmekapazität dee'Verdampfers (Q@) b) zur Verdampfung des flüssigen Kältemittels im Verdampfer (a2) . c) zum Schmelzen des gebildeten Eises (Q3) _3. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Reifmenge durch regelmäßiges auteittatisches Abtauen kleingehalten wird» wobei das Produkt aus Eismenge mal Schmelzwärme (Q3) klei- ner gehalten ist als die um Q1 und Q2 verminderte* wärmernenge (Q,). ,. 4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, das die zum Abtauen dienende Wärmemenge in der Kompressorkapsel gespeichert wird. . 5. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, das eich der Abtauprozeß ohne wesentliche Päuse an einen Kompres-' aionszrklue der Naeohine anschließt. .. 6. 4eriahren nach nsp.rueh 't oder einen de2 folgenden, Wurch gekennzeichnet, da,ß Kai sinlei tuLg eines .A-tG@?p-r°c@zessos ;:@.t:-.c;ch'L ein zur in der Kapsel ztyk'il..:_ eingeovha.tv'v wird, um den sich dur AbtC:avoZ.gan.g nurhhlicet. + y en n Ans' rch- # e? der folgenden, G.t: gekennzeichnet; daß ein vorrugweis Ze.t,uchai.t- we:x°:z den Zeitablauf ....nw` dem Abtaupr ezeivorgeMal teieyr ".ora- -pre-v" Drozyklluj und den ibt i r> selbst t, er. tlT` AWahren naeb Mpl uch 1, daduv^b da1ä das üE3? t2tlallwark u:uc'h An pariodioch wi2Ce.".":kohrenden Abtawurgänge einsahlie21ich de" vorgeschalteter. warmnFeicherrideri rioifpY=e3S;;10ris- yHer au 4omati2 ch steuert. . Voriehxen nach .nnpvuch 1 oder einen der folgenden, Mdurch UeaaLtreichnet W Olt im Kompressor gesp: ,ert temom rc durch .Iren WegawomMuf der abeutaucad-en PlGhen eines Caht-.. zugeführt wird. 10- Verfahren ci linst ri'% nerv ge :i. k e.L,5 i.,Ga.4.F.t@#t"# #y #ts An nuri'ttlich zu der g_.- er:Acllv: # or-#en einu eitere Arrumonge jurch eine elef`.t z . r..ahe INsf`7t%/dbehiteLrg dem Kot Mittels :i. __ d`,T lr Kapsel l oder a) einer nade. r en Stolle #' ds.#w' Kruie 1. aufs Zugel ch-r Ir wird. 11. ,Anordnung zur Ausübung des Verfahrens nach .Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, das durch die #Kältemaechi.ne, insbesondere durch di.e Kompressorkapsel, eine Einrichtung zum Speichern von Wärme gebildet ist, die durch einen vorzugsweise automatisch ausgelösten Schaltvorgang .entladen werden kann. 12. Anordnung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, das ein elektrisch beheizbarer Wärmespeicher im Zuge der von der Kapsel zwii Verdampfer führenden Zeitung an einer solchen Stelle vorgesehen ist, das er die gespeicherte Wärme beim-Abtauen an das Kältemittel abgibt. 13. Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, das der elektrisch beheizbare Wärmespeicher in den das Abtauventil enthaltenden Kältemittelabzweig gelegt. ist.