DE2007349A1

DE2007349A1 - Two stage refrigerating system - with counter current heat exchanger

Info

Publication number: DE2007349A1
Application number: DE19702007349
Authority: DE
Inventors: Hans 7073 Lorch Hassen
Original assignee: Colora Messtechnik Gmbh, 7073 Lorch
Priority date: 1970-02-18
Filing date: 1970-02-18
Publication date: 1972-02-17

Abstract

System, suitable for liquids, consisting of two closed circuits operating in series. In the first the refrigerant vapour is compressed and condensed. The liquid produced is then precooled in counter current heat exchanger with vapour produced in an evaporator into which the liquid pass via a control valve. Preheated vapour is returned to the compressor completing the "hot" cycle. The low temperature cycle consists of similar equipment. The heat exchanger is a jacketed pipe where the liquid is precooled and the evaporator consists of a coil and a vapour separator. Temperature of the liquid refrigerant is controlled by condenser bypass. Operating temperature range is from +20 to -90 degrees C and the control is within the range plus-or-minus 0.05 and plus-or-minus 0.2 degrees C.

Description

Tauchkühlger@t Die Erfindung betrifft ein Tauchkühlgerät für Flüssigkeiten, bestehend aus einer Kältemaschine mit einer Maschineneinheit und einem Kühlelement, das den Verdampfer der Kältemaschine aufweist und über mindestens einen Schlauch, der zwei Leitungen enthält, beweglich an die Maschineneinheit angeschlossen ist, webei die Kältemaschine mindestons zwei getrennte, mit verschiedenen Kältemitteln betriebene Kältemittelkreisläufe aufweist, die in Kaskadenschaltung unter Verwendung eines Kaskaden-Wärmeaustauschers hintereinander angeordnet sind, und wobei das bewsgliche Kühlelement den Verdampfer der kältesten Stufe der Kaskadenschaltung enthält, nach Patent ... (Patentanmeldung P 1@ 01 @@7.@-13). Immersion cooler @ t The invention relates to an immersion cooler for liquids, consisting of a refrigeration machine with a machine unit and a cooling element, which has the evaporator of the refrigeration machine and at least one hose, which contains two lines, is movably connected to the machine unit, weave the refrigeration machine at least two separate ones with different refrigerants has operated refrigerant circuits that use in cascade connection a cascade heat exchanger are arranged one behind the other, and the moveable Cooling element contains the evaporator of the coldest stage of the cascade circuit, after Patent ... (patent application P 1 @ 01 @@ 7. @ - 13).

Nach dem Hauptpatent besitzt das den Verdampfer aufweisende bewegliche Kühlelement einen Handgriff, in dem der Kaskaden-Wärmeaustauscher und das Drosselorgan (Kapillarrohr) des Kältemittelkreislaufs der kältesten Stufe untergebracht und gegen eindringende Wärme isoliert sind. Das bewegliche Kühlelement ist über zwei Schläuche, die insgesamt vier Leitungen enthalten, an die Maschineneinheit angeschlossen. Infolgedessen ist die Konstruktion des Kaskaden-Wärmeaustauschers und dessen Einbau im Handgriff verhältnismäßig komplisiert, und wegen der vielen in dem Handgriff enthaltanen Teile und wegen der beiden Verbindungsschläuche ist das bewegliche Kühlelement wenig handlich.According to the main patent, the one having the evaporator has a movable one Cooling element a handle in which the cascade heat exchanger and the throttle element (Capillary tube) of the refrigerant circuit of the coldest stage housed and against penetrating heat are insulated. The movable cooling element is via two hoses, which contain a total of four lines, connected to the machine unit. Consequently is the construction of the cascade heat exchanger and its installation in the handle relatively complicated, and because of the many parts contained in the handle and because of the two connecting hoses, the movable cooling element is not very handy.

Durch die Erfindung soll daher das Tauchkühlgerät nach dem Hauptpatent derart weitergebildet werden, daß der Kaskaden-Wär-@@austauscher einfacher herzustellen ist und das Anschliessen des beweglichen Kühlelements erleichtert und dessen Handlichkeit verbessert werden.The invention is therefore intended to provide the immersion cooling device according to the main patent be trained in such a way that the cascade heat exchangers are easier to manufacture is and facilitates the connection of the movable cooling element and its handiness be improved.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Kaskaden-Wär@eaustauscher und das Drosselorgan des Kältemittelkreislaufs der kältesten Stufe (oder bei Verwendung eines Kapillarrohrs als Drosselorgan in der kältesten Stufs mindestens ein erheblicher Teil dieses Kapillarrohrs) in Gehäuse der Maschineneinheit untergebracht und gegen eindringende Wärme isoliert sind und daß der Verdampfer der kältesten Stufe in an sich bekannter Weise an die Maschineneinheit über nur einen Schlauch angeschlossen ist, der eine Zuleitung für das verdampfende Kältemittel und eine Rückleitung für das verdampfte Kältemittel der kältesten Stufe aufweist.This is achieved according to the invention in that the cascade heat exchanger and the throttle element of the refrigerant circuit of the coldest stage (or if used a capillary tube as a throttle device in the coldest stage, at least a considerable one Part of this capillary tube) housed in the housing of the machine unit and against penetrating heat are insulated and that the evaporator of the coldest stage in on in a known manner connected to the machine unit via only one hose is a supply line for the evaporating refrigerant and a return line for the evaporated refrigerant has the coldest stage.

Es ist also nicht sehr, wie beim Hauptpatent, nötig, den Kaskaden-Wärmeaustauscher und das Drosselorgan in einen Handgriff des beweglichen Kühlelements einzubauen, sondern der Kaskaden-Wärmeaustauscher und mindestens ein Teil der Drosselstrecke der kältesten Stufe sind nun in dem Gehäuse der Maschineneinheit der Kältemaschine eingebaut und dort gegen eindringende Wärme isoliert, wobei dieses Gehäuse vorteilhafterweise beweglich ode@ fahrbar sein kann. Aus dem Gehäuse wird nur noch ein Schlauch herausgeführt, an dessen Ende sich das bewegliche Kühlelement befindet, das durch einen beispielsweise aus dem Gebrauchsmuster 1 910 O*S bekannten, Rohrschlangenverdampfer mit nachgeschaltetem Sammelbehälter bestehen kann. Wie in diesem Gebrauchsmuster beschrieben, kann im Inner des zu diesem Verdampfer führenden Schlauchs das vom Kondensator kommende Drosselorgan (Kapillarrohr) angeordnet sein, während der restliche Querschnitt des Schlauchs zum Rückleiten des im Verdampfar verdampften Kält@mittals zum Kcmpressor dient. Bei der Erfindung wird dieser bekannte Rohrschlangenverdampfer mit seinen Verbindungsleitungen im Kältemittelkreislauf der kältesten Stufs der Kaskadenschaltung verwendet.So it is not very necessary, as in the main patent, the cascade heat exchanger and to install the throttle element in a handle of the movable cooling element, but the cascade heat exchanger and at least part of the throttle section the coldest stage are now in the housing of the machine unit of the refrigeration machine installed and insulated there against the ingress of heat, this housing advantageously movable or mobile. Only a hose is led out of the housing, On whose End is the movable cooling element that is through a coil evaporator known for example from the utility model 1 910 O * S can exist with a downstream collecting tank. As in this utility model described, inside the hose leading to this evaporator the from Condenser coming throttle body (capillary tube) be arranged, while the rest Cross section of the hose for returning the refrigerant evaporated in the evaporator serves as the Kcmpressor. In the invention, this known tube coil evaporator is used with its connecting lines in the refrigerant circuit of the coldest stage Cascade connection used.

Da nur ein Verbindungsschlauch zu dem beweglichen Kühlelement geführt werden muß und dieses praktisch nur aus dem Verdampfer besteht und da alle übrigen Teile der Kaskadenschaltung in dem Gehäuse der Maschineneinheit untergebracht werden kcnnen, sind Anordnung und Handhabung des Kühlelements gegenüber dem Hauptpatent wesentlich vereinfacht.Since only one connection hose is led to the movable cooling element must be and this consists practically only of the evaporator and there all the rest Parts of the cascade circuit can be accommodated in the housing of the machine unit The arrangement and handling of the cooling element are different from the main patent much simplified.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung kann der zum Wärmeaustausch zwischen dem verdampfenden Kältemittel der wärmeren und dem flüssigen Kältemittel der kälteren Stufe dienende Kaskaden-Wärmeaustauscher aus zwei etwa konzentrisch zueinander gefährten Rohren bestehen, deren eines den Kondensator der kälteren Stufe und deren anderes den Verdampfer der warmeren Stufe bildet. Diese Rohre können über eine große lange kon2entrisch zueinander geführt werden, so daß ein guter Wärmeaustausch möglich ist, zumal wenn dieser Wärmeaustauscher im Gegenstromprinzip arbeitet. Die Bedeutung des Kaskaden-Wärmeaustauschers im Rahmen der Kaskadenschaltung ergibt sich aus dem Hauptpatent und aus des parallel dazu laufenden Patent ...In a preferred embodiment of the invention, the for Heat exchange between the evaporating refrigerant of the warmer and the liquid Cascade heat exchangers made up of two approximately pipes are concentric to each other, one of which is the condenser colder stage and the other one forms the evaporator of the warmer stage. These Pipes can be led concentrically to one another over a large length, so that a good heat exchange is possible, especially if this heat exchanger works on the countercurrent principle is working. The importance of the cascade heat exchanger in the context of the cascade connection results from the main patent and from the running parallel to it Patent ...

(Patentanmeldung P 16 01 858.9-13).(Patent application P 16 01 858.9-13).

In diesen beiden Patenten wurde auch bereits vorgeschlagen, als Drosselorgan in der kalteren Stufe in Kapillarrohr zu verwenden und eine Einrichtung zum Wärmeaustausch zwischen dem in diesem Kapillarrohr befindlichen fl@ssigen Kältemittel und dem verdampfenden Kältemittel der wärmeren Stufe vorzusehen. Hierdurch wird das flüssige Kältemittel im Kapillarrohr der kalteren Stufe vorgekühlt, so daß die Bildung von Dampfblasen verhindert ist, die die Funktion des Kältemittelkreislaufs der kälteren Stufe stören könnten.In these two patents it has also been suggested as a throttle device to use in the cold stage in a capillary tube and a device for heat exchange between the liquid refrigerant in this capillary tube and the evaporating one Provide refrigerant of the warmer level. This causes the liquid refrigerant Pre-cooled in the capillary tube of the colder stage, so that the formation of vapor bubbles is prevented that disrupt the function of the refrigerant circuit of the colder stage could.

Unter Verwendung dieser im Hauptpatent vorgeschlagenen Einrichtung kann in Weiterbildung der Erfindung mindestens der Anfang des Kapillarrohrs durch den Verdampfer der wärmeren Stufe bzw. durch das diesen Verdampfer bildende Rohr des Kaskaden-Wärmeaustauschers hindurchgeführt werden, so daß sich hier ebenfalls ein guter Wärmeaustausch über eine große Flache bs. Rohrlänge ergibt.Using this device proposed in the main patent can in a further development of the invention at least the beginning of the capillary tube through the evaporator of the warmer stage or through the pipe forming this evaporator of the cascade heat exchanger are passed, so that here too a good heat exchange over a large area bs. Pipe length results.

Konstruktiv und riuilich besonders gflnstige Verhältnisse erhalt man in Weiterbildung der Erfindung, wenn das Verdampferrohr innerhalb des Kondensatorrohrs und der Anfang des Kapillarrohrs innerhalb des Verdampferrohrs geführt sind. Die drei Rohre tingeben sich dann gegenseitig konzentrisch, eo daß der Kaskaden-Wärmeaustauscher mit dci Vorkffhler fur das flüssige Kältemittel der kälteren Stufe auf enge. Raum untergebracht worden kann.Constructively and structurally particularly favorable conditions are obtained in a further development of the invention when the evaporator tube is inside the condenser tube and the beginning of the capillary tube are guided within the evaporator tube. the three tubes are then mutually concentric, eo that the cascade heat exchanger with the pre-cooler for the liquid refrigerant of the colder stage. space can be accommodated.

Bei der im Hauptpatent beschriebenen Anordnung hatte man zunächst nur das Ziel vor Augen, möglichst tiefe Temperaturen zu erreichen. Die Praxis verlangt jedoch von eine. derartigen TauchkthlgerAt, daß es in einem möglichst weiten Temperatur- oder Arbeitsbereich eingesetzt und daß innerhalb dieses Bereichs jede gewünschte Temperatur mit größtmöglicher Genauigkeit konstant gehalten werden kann. Diese Forderung laßt sich in Weiterbildung der Erfindung dadurch erfüllen, daß man eine Einrichtung zum Regeln und Konstanthalten von bestimmten vorwählbaren Temperaturen am Verdampfer der kälteren Stufe vorsieht. Diese Einrichtung' kann in an sich bekannter Weise aus einer vom Kompressor der kälteren Stufe unter Umgehung des Kondensators zu deren Verdampfer führenden Heißgasleitung bestehen, die am Austritt des Xapillarrohrs aus dem Kaskaden-Wärmeaustauscher in dieses zum Verdampfer führende Xapillarrohr mffindet und di. ein Durchflußmengen-Steuerorgan enthält, das durch einen am Verdampfer angeordneten Temperaturfuhler steuerbar ist. Bei dieser Ausbildung des Gerätes reicht der Arbeitsbereich in zweistufiger Ausfahrung zum Beispiel von +20°C bis -900C, und die Temperaturkonstanz liegt je nach Betriebsbedingungen zwischen + 0,05 und + O,20C Eine solche den Kondensator umgehende Heißgasleitung ist fUr Flüssigkeitsumlaufthermostaten aus dem deutschen Patent 952.717 bekannt. Da dort jedoch als Drosselorgan im Kältemittelkreislauf ein Expansionsventil verwendet wird, war dort die Schaltung wesentlich einfacher durchzuftlhren als in einem Tauchkühlgerät mit beweglichem Verdampfer, bei dem ein Kapillarrohr vom Kondensator zum Verdampfer fahrt. Da hier die Heißgasleitung in das Xapillarrohr mflnden soll, und da andererseits ein Zurtickströ:-n des heißen gasförmigen Kältemittels durch das Kapillarrohr in den Kondensator und von diesem zum Kompressor verhindert werden muß, kann bei Ausbildung des Tauchkühlgeräts mit einer Heißgasleitung zunächst vor den Kondensator ein RUckschlagventil angeordnet sein. Ferner ist es hierbei vorteilhaft, wenn die Länge des Kapillarrohrteils zwischen de Kondensator und der Einmündung der Heißgasleitung größer ist als die Länge des Kapillarrohrteils zwischen dieser Einmündung und dem Verdampfer.In the case of the arrangement described in the main patent, one had initially only the aim of achieving the lowest possible temperatures. Practice demands but of one. such Submersible cooling device that it is in one as possible wide temperature or working range used and that within this range any desired temperature can be kept constant with the greatest possible accuracy can. In a further development of the invention, this requirement can be met by that you have a device to regulate and keep constant certain preselectable Provides temperatures at the evaporator of the colder stage. This facility 'can in a manner known per se from one of the compressor of the colder stage bypassing the condenser to their evaporator leading hot gas line exist at the outlet of the xapillary tube from the cascade heat exchanger into this leading to the evaporator Xapillary tube mffindet and di. contains a flow rate controller, which by a temperature sensor arranged on the evaporator can be controlled. In this training of the device, the work area ranges from, for example, in two stages + 20 ° C to -900C, and the temperature constancy is between + 0.05 and + O, 20C Such a hot gas line bypassing the condenser is for Liquid circulation thermostats are known from German patent 952.717. Since there however, an expansion valve is used as a throttle device in the refrigerant circuit, the circuit was much easier to carry out there than in an immersion cooler with a movable evaporator with a capillary tube from the condenser to the evaporator journey. Because here the hot gas line should open into the xapillary tube, and there on the other hand a Zurtickström: -n of the hot gaseous refrigerant through the capillary tube in the condenser and must be prevented from this to the compressor, can with training of the immersion cooler with a hot gas line, first a non-return valve in front of the condenser be arranged. It is also advantageous here if the length of Capillary tube part between de condenser and the confluence of the hot gas line is greater than the length of the capillary tube part between this confluence and the Evaporator.

Dadurch wird sichergestellt, daß das Heißgas immer durch das kürzere, verdampferseitige Kapillarrohrteilstück zum Verdampfer gedruckt wird und nicht zum Kondensator zurückströmen kann.This ensures that the hot gas is always fed through the shorter, evaporator-side capillary tube section is printed to the evaporator and not to the Capacitor can flow back.

Die Zeichnungen veranschaulichen ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Tauchkühlgeräts.The drawings illustrate an embodiment of an inventive Immersion cooler.

Fig. 1 zeigt schematisch den Kältemittelkreislauf des Tauchkühlgeräts mit Kaskadenschaltung.Fig. 1 shows schematically the refrigerant circuit of the immersion cooling device with cascade connection.

Fig. 2 zeigt ausschnittsweise den Kaskaden-Wärmeaustauscher und den Anfang des zum Verdampfer des Tauchkühlgeräts führenden Verbindungsschlauchs.Fig. 2 shows a section of the cascade heat exchanger and the Beginning of the connection hose leading to the evaporator of the immersion cooler.

Einander entsprechende Teile des Tauchkühlgeräts nach dem Hauptpatent und des Geräts nach dem Zusatzpatent sind mit den gleichen Bezugsaiffern bezeichnet.Corresponding parts of the immersion cooling device according to the main patent and the device according to the additional patent are denoted by the same reference numbers.

Gamäß Fig. 1 weist der Kältemittelkreislauf der Kaskadenschaltung in der wärmeren Stufe einen Kompressor 1, einen Kondensator 3 und eine Ablaufleitung 4 auf, die über ein als Drosselorgan wirkendes Expansionsventil 5 zu einem Verdampfer 7' fahrt, der einen Teil eines Kaskaden-W1reaustauechers 7 bildet. Vom Verdampferteil 7' führt eine Saugleitung 9 zu:. Kompressor t zurück. In einem Wärmeaustauscher 6, durch den die Ablaufleitung 4 und die 8augleitung 9 hindurchführen, findet ein Wärmeaustausch zwischen dem flüssigen, heißen Kältemittel in der Ablaufleitung 4 und dem kalten Kältemitteldampf in der Saugleitung 9 statt, wodurch das flüssige Kältemittel unterktihlt wird.According to FIG. 1, the refrigerant circuit has the cascade circuit in the warmer stage a compressor 1, a condenser 3 and a discharge line 4, which via an expansion valve 5 acting as a throttle element to an evaporator 7 ', which forms part of a cascade W1reaustauechers 7. From the evaporator part 7 'leads to a suction line 9: Compressor t back. In a heat exchanger 6, through which the drain line 4 and the suction line 9 pass, takes place Heat exchange between the liquid, hot refrigerant in the discharge line 4 and the cold refrigerant vapor in the suction line 9 instead, whereby the liquid Refrigerant is undercooled.

In der kälteren Stufe der Kaskadenschaltung ist P5r den Kältemittelkreislauf ein Kompressor 11 vorgesehen, von dem eine Druckleitung 13 über ein Rückschlagventil 14 zu einem Kondensator 7" fahrt, der ebenfalls einen Teil des Xaskaden-Wärmeaustauschers 7 bildet. Von dem Kondensatorteil 7" führt ein Kapillarrohr 15 zu einem Verdampfer 17, der als Rohrschlangenverdampfer mit nachgeschaltetem Sammelbehälter 17' ausgebildet ist. Vom Sammelbehälter 17' ftlhrt der Kältemittelkreislauf durch einen Schlauch 18 und tiber eine Saugleitung 19 zum Kompressor 11 zurück.In the colder stage of the cascade circuit, P5r is the refrigerant circuit a compressor 11 is provided, from which a pressure line 13 via a check valve 14 to a condenser 7 ″, which is also part of the Xaskaden heat exchanger 7 forms. A capillary tube 15 leads from the condenser part 7 ″ to an evaporator 17, which is designed as a tube coil evaporator with a downstream collecting container 17 ' is. The refrigerant circuit leads from the collecting container 17 'through a hose 18 and back to the compressor 11 via a suction line 19.

Das Kapillarrohr 15 weist zwei Abschnitte 15' und 15" auf, von denen der erste 15' nach seinen Austritt aus dem Kondensatorteil 7" durch den Verdampferteil 7' geftihrt ist. Der zweite, an der Stelle E beginnende Teil 15" des Xapillarrohrs 15 ist in Inneren des Schlauchs 18 zum Verdampfer 17 geführt.The capillary tube 15 has two sections 15 'and 15 "of which the first 15 'after its exit from the condenser part 7 "through the evaporator part 7 'is carried out. The second part 15 "of the xapillary tube beginning at point E 15 is led inside the hose 18 to the evaporator 17.

Der Kaskaden-Wärmeaustauscher 7 mit dem Anfangsteil 15' des Kapillarrohrs 15. ist innerhalb des Gehäuses der Maschineneinheit gegen eindringende Wärme durch eine Isolation 8 geschützt.The cascade heat exchanger 7 with the initial part 15 'of the capillary tube 15. Is inside the housing of the machine unit against penetrating heat an insulation 8 protected.

Der Schlauch 18 mit dem darin befindlichen Teil 15" des Kapillarrohr 15 befindet sich außerhalb des Gehäuses der Maschineneinheit und trägt den als bewegliches Xflhlelement den Tauchkühlgeräts dienenden Verdampfer 17.The hose 18 with the part 15 ″ of the capillary tube located therein 15 is located outside the housing of the machine unit and carries it as a movable one Evaporator 17 serving as a submersible cooling device.

Der Sammelbehälter 17' dient, wie sich aus dem Gebrauchsmuster 1.910.045 ergibt, dazu, flüssige, nicht verdampfte Kältemittelreste am Verdampfer zurückzuhalten, so daß nur gasförmigen Kältemittel zum Kompressor 11 zurückgelangen kann.The collecting container 17 'is used, as can be seen from the utility model 1.910.045 results in retaining liquid, non-evaporated refrigerant residues on the evaporator, so that only gaseous refrigerant can get back to the compressor 11.

An der Stelle A zweigt zwischen dem Kompressor 11 und dem Rückschlagventil 1* von der Druckleitung 13 eine Heißgasleitung 22 ab, die ein Magnetventil 24 enthält und die an der Stelle E in das Kapillarrohr 15 mündet. im Bereich des Verdampfers 17 ist ein nicht dargestellter T@mperaturfühler, beispielsweise ein Kontaktthermemeter angeordnet, der das als Durchflußmengen-Steuercrgan dienende Magnetventil 24 betätigt. Wenn der Temperaturfühler nicht anspricht, das Magnetventil 24, also geschlossen ist, gelangt nur kalten verdampfendes Kältemittel zun Verdampfer 17, so daß eine den Verdampfer 17 umgebende Flüssigkeit gekühlt wird. Soll dagegen diese Flüssigkeit aufgeheizt werden, was beispielsweise dann kurzzeitig erforderlich sein kann, wenn diese flflssigkeit konstant auf einer bestimmten Temperatur gehalten werden soll, die durch den Xühlvorgang unterschritten wird, so wird über den Temperaturfühler das Magnetventil 24 geöffnet.At point A branches between the compressor 11 and the check valve 1 * from the pressure line 13 a hot gas line 22 which contains a solenoid valve 24 and those at the Point E opens into the capillary tube 15. in the area of the evaporator 17 is a temperature sensor (not shown), for example a contact thermometer is arranged, which serves as the flow rate control element Solenoid valve 24 actuated. If the temperature sensor does not respond, the solenoid valve 24, i.e. closed, only cold evaporating refrigerant reaches the evaporator 17, so that a liquid surrounding the evaporator 17 is cooled. Should against it this liquid is heated, which is then required for a short time, for example can be if this liquid is kept constant at a certain temperature which is undershot by the cooling process, the temperature sensor the solenoid valve 24 is opened.

Dann strömt über die Heißgasleitung 22 heißes dampfförmiges Kältemittel @@m K@mpressor 11 unmittelbar zum Verdampfer 17. Hot, vaporous refrigerant then flows through the hot gas line 22 @@ m K @ mpressor 11 directly to the evaporator 17.

Das Rückschlag@entil 14 verhindert hierbei ein Rückströmen des im Kondensatortail 7" anthaltenen Kältemittels. Um ein Strömen des H@ißgases aus der Leitung 22 zum Verdampfer 17 sicherzustellen und ein Zurückströmen dieses Heißgases durch das Kapillarr@hrteil 15' zum Kondensator 7" zu verhindern, ist du Kapillarrohrteil 15' länger als das Kapillarrohrteil 15", das heißt die kondensatorseitige Drosselstrecke ist länger als die verdampferseitige Drosselstrecke.The non-return valve 14 prevents the im from flowing back Condenser tail 7 "anthaltenen refrigerant. In order to allow the hot gas to flow out of the To ensure line 22 to evaporator 17 and a backflow of this hot gas The capillary tube part is to prevent through the capillary tube part 15 'to the condenser 7 " 15 'longer than the capillary tube part 15 ", that is to say the condenser-side throttle section is longer than the throttle section on the evaporator side.

Dies ist deswegen vortailhaft weil während einer längeren Heizperiode und bei höharer Arbeitstemperatur der Druck im Verdampfer 17 stark anateigt. Gleichzeitig sinken der Druck und die @@mperatur im Kondensator 7", weil dort kein Heißgas mehr zugeführt wird. Der Strömungswiderstand des Kapillarrohrteilstücks 15" muß daher kleiner sein als der des Teilstücks 15'. Andernfalls könnte es vork@mmen, daß das Heißgas doch zum kalten Kondensator 7" surückfließt. Für praktische Verhältnisse kommt ein Längenverhältnis von etwa 2 : 1 in Betracht.This is advantageous because during a longer heating season and at a higher working temperature, the pressure in the evaporator 17 increases sharply. Simultaneously The pressure and the temperature in the condenser 7 "decrease because there is no more hot gas there is fed. The flow resistance of the capillary tube section 15 "must therefore be smaller than that of the section 15 '. Otherwise it could happen that the Hot gas flows back to the cold condenser 7 ". For practical Ratios an aspect ratio of about 2: 1 comes into consideration.

Fig. 2 veranschaulicht eine Ausführungsform des Kaskaden-Wärmeaustauschers 7. Dieser besteht im wesentlichen aus zwei Röhren 7' und 7", die er eine grössere länge konzentrisch zueinander geführt und wellenlinienförmig angeordnet sind.Figure 2 illustrates one embodiment of the cascade heat exchanger 7. This consists essentially of two tubes 7 'and 7 ", which it is a larger one length are guided concentrically to each other and arranged in a wavy line.

An einem Ende mündet in das äußere Rohr 7" die das Rückschlagventil 14 enthaltende, vom Kompressor 11 kommende Druckleitung 13.The check valve opens into the outer tube 7 ″ at one end 14 containing pressure line 13 coming from the compressor 11.

Das äußere Rohr 7" bildet daher den Kondensatorteil des Kaskaden-Wärmeaustauschers 7. Am Ende des Rohres 7', ist der Anfang des Kapillarrohrteils 15' angeschiossen. In das innere Rohr 7' des Kaskaden-Wärmeaustauschers 7 mündet die vom Drosselorgan der wärmeren Stufe der Kaskadenschaltung kommende Ablaufleitung 4. Das Innenrohr 7' wird entgegengesetzt zu dem äußeren Rohr 7" durchströmt. Das Rohr 7' bildet den Verdampferteil des Kältemittelkreislaufes der wärmeren Stufe und mündet in die zum Kompressor 1 führende Saugleitung 9. Auf diese Weise findet durch die Wand des Rohres 7' hindurch der Kaskaden-Wärmeaustausch zum VorkUhlen des kondensierenden Kältemittels der kälteren Stufe statt.The outer tube 7 ″ therefore forms the condenser part of the cascade heat exchanger 7. The beginning of the capillary tube part 15 'is connected to the end of the tube 7'. In the inner tube 7 'of the cascade heat exchanger 7 opens from the throttle member the warmer stage of the cascade circuit coming drainage line 4. The inner pipe 7 'is flowed through in the opposite direction to the outer pipe 7 ". The pipe 7' forms the Evaporator part of the refrigerant circuit of the warmer stage and opens into the Compressor 1 leading suction line 9. This takes place through the wall of the pipe 7 'through the cascade heat exchange for pre-cooling the condensing refrigerant the colder stage instead.

Das in dem Kondensatorrohr 7" kondensierende Kältemittel sammelt sich als reine Flüssigkeit am Ende dieses Rohres und tritt dort in den Anfang des Kapillarrohrteils 15' ein. Das Kapillarrohrteilstück 15' ist durch das Innere des Verdampferrohres 7' hindurchgeführt, so daß das im Kapillarrohrteil 15' befindliche flüssige Kältemittel der kälteren Stufe ebenfalls im Wärmeaustausch mit dem verdampfenden Kältemittel der wärmeren Stufe stcht, wodurch das Kältemittel im Kapillarrohrteil 1S'- unterkühlt und eine Dampfblasenbildung verhindert, wird, die zu einer Störung des Kältemittelkreislaufs der kälteren Stufe führen könnte.The refrigerant condensing in the condenser tube 7 ″ collects as a pure liquid at the end of this tube and enters the beginning of the capillary tube part 15 'a. The capillary tube section 15 'is through the interior of the evaporator tube 7 'passed through, so that the liquid refrigerant located in the capillary tube part 15' the colder stage also exchanges heat with the evaporating refrigerant of the warmer stage, whereby the refrigerant in the capillary tube part 1S'- is supercooled and prevents the formation of vapor locks, which can lead to a disruption of the refrigerant circuit the colder stage.

Sämtliche Teile des Kaskaden-Wärmeaustauschers 7 sind, wie bei dem AusfAhrungsbeispiel nach Fig. 1, durch eine Isolation 8 gegen eindringende Wärme geschützt.All parts of the cascade heat exchanger 7 are, as in that AusfAhrungsbeispiel according to Fig. 1, by an insulation 8 against penetrating heat protected.

Die übrigen in Fig. 2 gezeichneten Teile stellen im wesentlichen nur eine Vergrösserung der entsprechenden Teile von Fig. 1 dar. An der Stelle E endet das durch di. Isolation 8 austretende, kondensatorseitige Kapillarrohrteilstück 15' und beginnt das verdampferseitige Kapillarrohrteilstück 15". Der Verdampfer 17 ist hier nicht dargestellt, lediglich der Anfang des zum Verdampfer 17 fahrenden Verbindungsschlauches 18 ist gezeichnet. Hieraus ist ersichtlich, daß im Inneren dieses Schlauches 18 das zum Verdampfer iliessende fltlssige Kältemittel im Kapillarrohrteilstück 15" im Wärmeaustausch mit dem vom Verdampfer 17 zurückkommenden Kältemitteldampf steht, wodurch ebenfalls das flüssige Kältemittel vorgekühlt wird Von einem Anschlußstück 21, an das einerseits der Verbindungsschlauch 18 angeschlossen ist, zweigt andererseits die zum Kompressor 11 zurtlckfflhrende Saugleitung 19 ab.The remaining parts shown in Fig. 2 are essentially only an enlargement of the corresponding parts of Fig. 1. At point E ends that through di. Isolation 8 emerging capillary tube section on the capacitor side 15 'and begins the capillary tube section 15 "on the evaporator side. The evaporator 17 is not shown here, only the beginning of the one traveling to the evaporator 17 Connection hose 18 is drawn. From this it can be seen that inside of this hose 18 the liquid refrigerant flowing to the evaporator in the capillary tube section 15 ″ in heat exchange with the refrigerant vapor returning from the evaporator 17 stands, whereby the liquid refrigerant is also pre-cooled by a connector 21, to which the connecting hose 18 is connected on the one hand, branches on the other hand the suction line 19 leading back to the compressor 11.

An der Stelle E mündet, wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1, die den Kondensator 7" umgehende Heißgasleitung 22 in das Kapillarrohr 15.At the point E opens, as in the embodiment according to FIG. 1, the hot gas line 22 bypassing the condenser 7 ″ into the capillary tube 15.

Bei dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel des Tauchkühlgeräts wird a130 das flüssige Kältemittel der kälteren Stufe in dem ersten, längeren Teilsttlck 1S' des Kapillarrohrs 15 innerhalb des Verdampferteiles 7' der wärmeren Stufe vorgekühlt. In dem zweiten, kUrzeren Teilstück 159 des Kapillarrohrs 15 wird daß flüssige Kältemittel innerhalb des Schlauchs 18 weiter gekühlt. Es hat sich herausgestellt, daß eine derartige Vorkühlung des flüssigen Kältemittels de@ kälteren Stufe praktisch ausreicht und daß es nicht nötig ist, das ganze Xapillarrohr in den Wärmeauntausch mit dem verdampfenden Kältemittel der wärmeren Stufe innerhalb des Kaskaden-Wärmeaustauschers einzubeziehen.In the embodiment shown in FIGS. 1 and 2 of the Immersion cooler, a130 is the liquid refrigerant of the colder stage in the first, longer Teilstlck 1S 'of the capillary tube 15 within the evaporator part 7' of the pre-cooled at a warmer level. In the second, shorter section 159 of the capillary tube 15, the liquid refrigerant within the hose 18 is further cooled. It has it turned out that such a pre-cooling of the liquid refrigerant de @ colder stage is practically sufficient and that it is not necessary to use the entire xapillary tube in the heat exchange with the evaporating refrigerant of the warmer level within of the cascade heat exchanger.

Claims

P A T E N T A N S P R O C H E

1. Immersion cooler for liquids, consisting of a refrigeration machine with a machine unit and a cooling element, which the evaporator of the chiller and movable via at least one hose containing two lines is connected to the machine unit, the chiller at least two has separate refrigerant circuits operated with different refrigerants, those in cascade connection using a cascade heat exchanger in series are arranged, and wherein the movable cooling element is the evaporator of the coldest Stage of the cascade connection contains, according to patent ... (patent application P 16 01 @ 57. @ - 13).

thereby g e k e n n t e i c h n v t 9 that the cascadon heat exchanger (7) and the throttle element (15) of the refrigerant circuit of the coldest stage (or when using a capillary tube (15) as a throttle device in the coldest stage at least a considerable part of the capillary tube) in the housing of the machine unit housed and insulated against the ingress of heat (8) and that the evaporator (17) the coldest stage to the machine unit in a manner known per se only one hose (18) is connected, which has a supply line (15 ") for the evaporating Refrigerant and a return line for the evaporated refrigerant of the coldest stage having.

2. immersion cooling device according to claim 1, characterized in that the Cascade heat exchanger (7) for heat exchange between the evaporating refrigerant the warmer and the liquid refrigerant of the colder stage two tubes (7 ', 7 ") which are guided approximately concentrically to one another, one of which (7 ") the condenser of the colder stage and the other (7 ') the evaporator of the warmer level.

3. Immersion cooling device according to claim 1 or 2, with a capillary tube as Throttle body of the colder stage and with a device for heat exchange between the liquid refrigerant in this capillary tube and the evaporating one Coolant of the warmer stage, according to patent ... (patent application P 16 01 857.8-13), in that at least the beginning (15 ') of the capillary tube (15) through the evaporator of the warmer stage of the cascade heat exchanger (7) is passed through.

4. Immersion cooling device according to claims 2 and 3, characterized in that that the evaporator tube (7 ') inside the condenser tube (7 ") and the beginning (15') of the capillary tube (15) are guided within the evaporator tube.

5. Immersion cooling device according to at least one of the preceding claims, characterized in that certain preselectable ones are used to regulate and keep constant Temperatures at the evaporator (17) of the colder stage in a manner known per se from the compressor (11) of the colder stage, bypassing the condenser (7 ") to their Evaporator (17) leading hot gas line (22) is provided, which at the outlet (E) of the capillary tube (15 ') from the cascade heat exchanger (7) into this to the evaporator leading capillary tube (15 ") opens and a flow rate control element (24) contains, which is controllable by a temperature sensor arranged on the evaporator.

6. immersion cooling device according to claim 5, characterized in that behind the junction () of the hot gas line (22) before the condenser (7 ") of the colder Stage a check valve (14) is arranged.

7. immersion cooling device according to claim 5, characterized in that the Length of the capillary tube part (15 ') between the condenser (7 ") and the confluence (E) the hot gas line (22) is greater than the length of the capillary tube part (15 ") between this confluence and the evaporator (17).

8. immersion cooling device according to claim 7, characterized in that the Length ratio between the condenser-side (15 ') and the evaporator-side capillary tube part (15 ") is about 2 t 1.