DE2349118A1

DE2349118A1 - Verfahren und vorrichtung zur kuehlung von wasser

Info

Publication number: DE2349118A1
Application number: DE19732349118
Authority: DE
Inventors: Mieczyslaw Komedera
Original assignee: MK REFRIGERATION Ltd
Current assignee: MK REFRIGERATION Ltd
Priority date: 1972-10-06
Filing date: 1973-09-29
Publication date: 1974-04-18
Also published as: GB1397000A; JPS4972758A; IT998670B; AU6081273A; US3898856A; NL7313724A; CA985519A; FR2202266A1; BE805678A; ES419367A1; FR2202266B3; JPS5471749U

Description

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DR.-INQ. OtPL-ING. M. SC. ' WPL.-PHVS. DR. DIPL.-PHYS.

HÖGER - STELLRECHT-GRIESSBACH - HAECKER PATENTANWÄLTE IN STUTTGART 0*3/ Q 1 1 O

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28. Sept. 1973

MK REFRIGERATION LIMITED 15, Moorfield Road
Orpington, Kent / England

Verfahren und Vorrichtung zur Kühlung von Wasser

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Kühlung von Wasser. '

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Wasserkühlung vorzuschlagen, bei der in einem kleinen Volumen und mit einem relativ schwachen Kühlaggregat eine möglichst starke Abkühlung von fließendem Wasser^ erreichbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Wasserstrom in einen abgeschlossenen, mit einem Auslaß für das gekühlte Wasser versehenen Tank geleitet und auf einem spiralförmigen Weg durch einen rohrförmigen, auf einem spiralig im Tank angeordneten Verdampferrohr einer .Kühleinheit gebildeten Eisblock geführt und dabei gekühlt wird.

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Erfindungsgemäß ist eine Vorrichtung zur Wasserkühlung vorgesehen, die einen Tank für Wasser, eine Einrichtung zur Bildung eines rohrförmigen Eisblockes im Innern dieses Tankes und eine Einrichtung, durch die der Wasserstrom zur Kühlung des Wassers durch Kontakt mit dem Eis auf einem spiraligen Weg durch den rohrförmigen Eisblock leitbar ist, umfaßt.

Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung, durch die der Wasserstrom auf spiraligem Wege durch den rohrförmigen Eisblock leitbar ist, eine auf einer Seite des rohrförmigen Eisblockes von dessen Längsachse entfernt angeordnete und in einer gegen die Längsachse geneigten Richtung ins Innere des rohrförmigen Eisblockes, weisende Düse umfaßt.

Entsprechend einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß die Einrichtung, durch die der Wasserstrom auf spiraligem Wege durch den rohrförmigen Eisblock leitbar ist, eine Reihe von spiralig geneigten Schaufeln oder ein spiralförmiges Leitelement umfaßt, welches in dem rohrförmigen Eisblock koaxial angeordnet ist.

Die Einrichtung zur Bildung des rohrförmigen Eisblockes kann eine spiralförmig angeordnete Verdainpferleitung einer Kühleinheit umfassen.

Die folgende Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung. Es zeigen:

Fig. 1 die Ansicht einer aufgeschnittenen erfindungsgemäßen Vorrichtung;

— "3 mm

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Fig. 2 eine Schnittansicht durch den Tank oder Zylinder der Fig. 1 und

Fig. 3 ein Leitelement zur Führung des Wassers durch den Tank.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung soll.-nach Bedarf einen Strom gekühlten Wassers liefern. In Fig. 1 ist eine solche Vorrichtung mit einem Wasserzuflußrohr IO versehen und hat einen Auslaufhahn 11, der über einem Becken 13 mit einem Abfluß 14 angeordnet ist. Unterhalb des Beckens ist im Rahmen der Vorrichtung eine Kühleinheit 16 mit einem Kompressor 17, einem Verflüssiger 18, einem Trockner (drier) 19, einem Kapillardrosselorgan 2O und einem Verdampferrohr 21 sowie mit einem motorgetriebenen Ventilator 22 für den Verflüssiger angeordnet.

Das Verdampferrohr 21 ist innerhalb eines geschlossenne Zylinders oder Tanks 24 (Fig. 2) angeordnet, der einen Durchmesser von z.B. 12,5 cm haben kann und der mit einem äußeren Isoliermantel 25 umgeben ist. Innerhalb des Tanks 24 erstreckt sich das Verdampferrohr 21 in der Form einer Spirale, das Auslaßende 21a des Verdampferrohres steht mit dem Kompressor 17 in Verbindung. Das Verdampferrohr 21 wird durch Abstandsstücke 26 von der Zylinderwand des Tanks 24 im Abstand gehalten. Zwei Meßrohre 27, 28 ragen von der Ausflußseite des Tanks her axial in diesen hinein und steuern einen An/Ausschalter für die Kühleinheit. Das Meßrohr 27 ist von der Längsachse der Verdampferspule ein vorbestimmtes Stück entfernt? das Meßrohr 28 ist von dieser Achse ebenfalls entfernt, hat aber einen kleineren Abstand von ihr als das Meßrohr 27.

Das Wasserzuflußrohr 10 ist mit einem Einlaßrohr 30 verbunden,

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welches durch die Außenwand des Tanks 24 in dessen Inneres ragt und dort eine Düse bildet, die den Wasserstrom durch die Mitte der von dem Verdampferrohr 21 gebildeten Verdampferspule leitet. Der düsenförmige Endteil des Einlaßrohres 30 ist von der Längsachse der Verdampferspule entfernt und gegen diese Achse geneigt. Ein Wasserauslaßrohr 32 führt vom anderen Ende des Tanks 24 zu dem Auslaufhahn 11.

Ein schneckenähnliches spiralförmiges Leitelement 33 (ein Teil davon ist in Fig. 3 gezeigt) kann an einer Stange 34 koaxial in der Verdampferspule angeordnet sein.

Beim Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung friert das das spiralförmige Verdampferrohr 21 umgebende Wasser und bildet einen rohrförmigen Eisblock. Wenn das Eis soweit wächst, daß es das Meßrohr 27 berührt, so betätigt ein phiolenartiges Gefäß innerhalb des Rohres einen Schalter, der die Kühleinheit ausschaltet. Wenn Wasser aus dem Auslaufhahn 11 herausgelassen wird, so tritt durch das Einlaßrohr 30 Wasser in den Tank 24 ein und strömt auf einem spiralenförmigen Weg durch die Mitte des rohrförmigen Eisblockes, so daß es durch das Eis gekühlt wird, und fließt durch das Rohr 32.

Wenn eine bestimmte Menge des Eises verbraucht ist, dann steht das Meßrohr 27 nicht mehr mit dem Eis in direktem Kontakt und die Temperatur in der Umgebung des Meßrohres 27 wird daher über den Gefrierpunkt des Wassers ansteigen. Das phiolenartige Gefäß in dem Meßrohr 27 betätigt dann wieder den Schalter, der die Kühleinheit zur Neubildung von Eis einschaltet.

Das Meßrohr 28 arbeitet in der gleichen Weise wie das Meßrohr 27 und verhindert im Fall eines Versagens des Meßrohres 27,

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daß die Eisbildung soweit fortschreitet, daß dies zu einem Bersten des Tanks 2.4. führen könnte.

Die Verwendung des spiralförmigen Leitelementes 33 verbessert den Kühleffekt dadurch, daß die effektive Länge des Weges vergrößert wird, längs dessen das durchströmende Wasser mit dem Eis in Kontakt ist.

Die dargestellte Vorrichtung hat einen wesentlichen Vorteil gegenüber einem System, in dem das Wasser durch einen selbst gekühlten Vorratsbehälter fließt. Ein derartiger Vorratsbehälter muß viel Wasser enthalten und ist daher sehr voluminös. Wenn ein solcher Tank eine Kapazität von 18 Litern hat und das Wasser von 27° C auf 5° C abgekühlt wird, dann ist die maximale "Kälte"-Energie, die ihm entnommen werden kann, das Produkt aus der spezifischen Wärme des Wassers, der Masse des Wassers und der Temperaturerniedrigung, d.h. 18 kg χ 1 kcal/kg Grad C χ 22 Grad C as 400 kcal. Andererseits kann ein Zylinder mit einem Fassungsvermögen von 4,5 Litern in der beschriebenen, erfindungsgemäßen Ausfuhrungsform so gebaut werden, daß er z.B. 3,6 kg Eis aufnehmen kann. Bei einer Schmelzwärme des Eises von 79,2 cal/g läßt sich dann in diesem Tank eine "Kälte"-Energie speichern", die sich aus der latenten Wärme und der aufgrund der Temperaturänderung des Wassers gespeicherten Wärme zusammensetzt. Dabei ergibt sich eine Wärmemenge von insgesamt etwa 385 kcal. Die "Kälte"-Energie eines solchen Tankes ist somit fast dieselbe wie die eines 18 Liter fassenden Tankes. Das Volumen des Tankes in der erfindungsgemäßen Vorrich* tung kann aber ein Viertel eines bekannten Kühltankes betragen.

Andere Vorteile der beschriebenen Vorrichtungen liegen darin,

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daß die Kühleinheit während der Nacht arbeiten und Eis speichern kann und so die Verwendung einer kleineren Kühleinheit gestattet/ und daß niedrigere Kühlungstemperaturen erreicht werden können.

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Claims

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Patentansprüche:

(1.)Verfahren zur Kühlung von Wasser, dadurch gekennzeichnet, daß ein Wasserstrom in einen abgeschlossenen, mit einem Auslaß für das gekühlte Wasser versehenen Tank geleitet .und auf einem spiralförmigen Weg durch einen rohrförmigen, auf einem spiralig im Tank angeordneten Verdampferrohr einer Kühleinheit gebildeten Eisblock geführt und dabei gekühlt wird.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 gekennzeichnet durch einen Tank (24) für Wasser, eine Einrichtung zur Bildung eines rohrförmigen Eisblockes im Innern dieses Tankes und eine Einrichtung, durch die der Wasserstrom zur Kühlung des Wassers durch Kontakt mit dem Eis auf einem spiraligen Weg durch den rohrförmigen Eisblock leitbar ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung, durch die der Wasserstrom auf spiraligem Wege durch den rohrförmigen Eisblock leitbar ist, eine auf einer Seite des rohrförmigen Eisblockes von dessen Längsachse entfernt angeordnete und in einer gegen die Längsachse geneigten Richtung ins Innere des rohrförmigen Eisblockes weisende Düse umfaßt.

4» Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung, durch die der Wasserstrom auf spiraligem Wege durch den rohrförmigen Eisblock leitbar ist, eine Reihe von spiralig geneigten Schaufeln oder ein spiralförmiges Leitelement (33) umfaßt, welches in dem rohrförmigen Eisblock koaxial angeordnet ist. - 2 -

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5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Bildung des rohrförmigen Eisblockes ein spiralförmig angeordnetes Verdampferrohr (21) einer Kühleinheit (16) umfaßt.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des rohrförmigen Eisblockes aber entfernt von dessen Längsachse ein Meßelement (27) angeordnet und derart mit der Einrichtung zur Bildung des rohrförmigen Eisblockes verbunden ist, daß diese bei^Berührung des Elementes mit dem Eis die Bildung von Eis unterbricht, sie aber wieder aufnimmt, wenn die vom Meßelement bestimmte Temperatur über den Gefrierpunkt des Wassers ansteigt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites Meßelement (28) ebenfalls innerhalb des rohrförmigen Eisblockes aber in einem kleineren Abstand von dessen Längsachse als das erste Meßelement (27) -angeordnet und derart mit der Einheit zur Bildung des rohrförmigen Eisblockes verbunden ist, daß diese bei Berührung des Elementes mit dem Eis die Bildung von Eis unterbricht.

8. Vorrichtung nach einem der.Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Tank (34) abgeschlossen und mit einem Wassereinlaß- (30) und einem Wasserauslaßrohr (32) versehen ist.
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