DE2425114C3 - Flüssigkeits-Gas-Mischvorrichtung für Kälteanlagen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Flüssigkeits-Gas-Mischvorrichtung für Kälteanlagen, bei der dem flüssigen Kältemittel in einer hinter einer Düse angeordneten Mischkammer gasförmiges Kältemittel aus einer zur Düse konzentrischen Vorkammer mit einer Bewegungskomponente in Richtung der Flüssigkeitsströmung zumischbar ist.

Wenn bei einer Zwangsdurchlauf-KÜlteanlage mit thermostatischem, in Abhängigkeit von der Überhitzungstemperatur des Verdampfers gesteuerten Expansionsventil eine geringe Kälteleistung gefordert und daher nur eine geringe Menge flüssigen Kältemittels in den Verdampfer eingespeist wird, besteht die Gefahr,

>. %φ der Saugdrucjc ?u stark absinkt und daß insbeson-

"'|efe bei Verdsnißfefn «Mt mehreren Parallelzweigen |ie Strömungsgeschwindigkeit so gering wird, daß das-

3!Qm Kältemittel mitgeführte öl nicht mehr abgeführt jyird. Um dies zu vermeiden, ist es bekannt in den Flüssigkeitsstrom hinter dem tbermostatisehen Expansionsventil Druckgas einzuspeisen, das am Kompressorausgang entnommen und über ein in Abhängigkeit vom

sgaugdruck gesteuertes Ventil zugeführt wird Hierlurch wird die Strömungsgeschwindigkeit im Verdampfer gestejgeö und der Saugdruek erhöht ^r Bei einer Bekannten Flüssigkeits-Gas-Mischvorrichtung, die mit einem Flüssigkeitsverteiler zur Aufteilung

is des Kältemittels in mehrere parallele Verdampferabschnifcte kombiniert ist wird die Flüssigkeit dutch ein zentrisches Düsenrohr auf eine Kegelspitze geleitet welche die innere Begrenzung einer ringförmigen Mischkammer bildet von der auf einer Kegelfläche He gende Vejteilerkanäle abgehen. Die Vorkammer ist konzentrisch zur Rohrdüse angeordnet und steht mit ihrer vorderen Stirnfläche mit der Mischkammer in Verbindung. Dadurch daß das gasförmigt Kältemittel hinter der Düse zugeführt wird und beim Eintritt in die Mischkammer eine Bewegungskomponente in Richtung der Flüssigkeitsströmung hat sind die Energieverluste gegenüber solchen Konstruktionen gering, bei denen das Gas schon vor der Düse oder senkrecht zur Flüssigkeitsströmung eingeleitet wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zu schaffen, die beim Betrieb mit Druckgaszumischung auftretenden Verluste noch weiter herabzusetzen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge löst daß Vorkammer und Mischkammer über einen einstellbaren Ringspalt miteinander verbunden sind.

Mit Hilfe des einstellbaren Ringspalts läßt sich die Geschwindigkeit des gasförmigen Kältemittels beim Eintritt in die Mischkammer einjustieren, ohne daß die übliche Mengenregelung in Abhängigkeit vom Saugdruck beeinflußt wird Es besteht ein Interesse daran, das Gas mit möglichst hoher Geschwindigkeit in die Mischkammer zu leiten, weil dadurch der Flüssigkeit eine zusätzliche Bewegungsenergie mitgeteilt wird An dererseits darf bei der größten zugeführten Menge die Geschwindigkeit nicht zu groß werden, weil dies einen negativen Einfluß auf die Strömungsverluste hat. Mit Hilfe des einstellbaren Ringspalts läßt sich daher die Gasgeschwindigkeit auf einen für die betreffende AnIa ge optimalen Wert einjustieren. In der Regel sind Misch vorrichtungen oder mit ihr kombinierte Flüssigkeitsverteiler nicht für eine bestimmte Kälteleistung und damit eine bestimmte maximale Menge flüssigen Kältemittels, sondern für einen Leistungsbereich ausge legt Wenn überdies die Düse auswechselbar ist ergibt sich ein sehr großer Bereich der Kälteleistungen.

Die optimale Gasgeschwindigkeit hängt in erheblichem Maß von der Kälteleistung einer individuellen Anlage ab. Mit Hilfe des einstellbaren Ringspalts ist eine Anpassung an sehr unterschiedliche Kälteleistungen möglich.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform, bei der die Vorkammer ringförmig ausgebildet ist und eine Rohrdüse umgibt ist dafür gesorgt daß die Rohrdüse axial verstellbar ist und daß der Ringspalt zwischen der Rohrdüsen-Stirnfläche und einer von der Vorkammer nach innen gerichteten gehäusefesten Schulter gebildet ist Wenn die Rohrdüse axial verstellt wird, ändert sich

die Breite des Ringspalts und damit die Geschwindigkeit des. gasförmigen Kältemittels.

Qünstig ist hierbei eine die Rohrdüse von jäer Schalter wegdrückende Feder und eine die Genäusewand schräg.durchsetzende Emstellschraube, ander sich die Rohrdüse mittels einer Anschlagfläche absetzt Wenn die Einstellschraube von außen versteilt wird, folgt die Rohrdüse unter dem Einfluß dsr Feder dieser Verstellung. „

Bei einer anderen Ausführungsform ist dafür gesorgt, daß die Mischkammer ringförmig ausgebildet und die Vorkammer zentrisch angeordnet ist und daß der Ringspalt zwischen der Stirnfläche eines vom Gas durchströmten, axial verstellbaren Stellgliedes und einer an ' einer gehäusefest angeordneten Mehrlochdüse inmitten des Lochkranzes befindlichen Umlenkfläche gebildet ist Durch Verstellen des Stellgliedes wird der Ringspalt geändert. Die Vorrichtung ist mit einem zentrisch angeordneten Gaszufuhrstutzen versehen, was den Einbau häufig erleichtert und eine sehr gleichmäßige Ver- » teilung des Gases erlaubt. Dies ist vor allem dort von Bedeutung, wo die Mischvorrichtung mit einem Flüssigkeitsverteiler kombiniert ist

Insbesondere kann das Stellglied eine hohle Stellschraube sein. Nach Abtrennen der Gaszuleitung läßt *5 sich diese Stellschraube bequem verstellen.

Günstig ist es ferner, wenn von der ringförmigen Mischkammer auf einer Kugelfläche liegende Verteilerkanäle abgehen und der Ringspalt etwa auf derselben Kegelfläche liegt Bei dieser Kombination zwisehen einer Mischvorrichtung und einem Flüssigkeitsverteiler ist das aus dem Ringspalt austretende Gas genau in die Verteilerkanäle hineingerichtet

Eine weitere Verbesserung des Wirkungsgrades ergibt sich dadurch, daß die Mehrlochdüse auf der Zutrittsseite inmitten des Lochkranzes einen Leitkegel aufweist Dieser Leitkegel führt die zutretende Flüssigkeit strömungsgünstig in die einzelnen Löcher der Mehrlochdüse.

Des weiteren kann der zentrische Gasanschlußstutzen in das Gehäuse eingeschraubt und durch einen Schraubstutzen ersetzbar sein. Ein Flüssigkeitsverteiler kann demnach wahlweise bei Verwendung eines Schraubstopfens lediglich als Verteiler und bei Verwendung des zentrischen Gasanschlußstutzens auch als Mischvorrichtung benutzt werden.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert Es zeigt

F i g. I das Schaltbild einer Zwangsdurchlauf-Kälteanlage, bei der die erfindungsgemäße Mischvorrichtung verwendet werden kann,

F i g. 2 einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform einer Mischvorrichtung,

F i g. 3 einen Querschnitt durch einen mit der erfindungsgemäßen Mischvorrichtung kombinierten Flüssigkeitsverteiler,

F i g. 4 die Ausführungsform der F i g. 3 mit durch einen Schraubstopfen ersetzten GasanschluBstutzen und

F i g. 5 eine abgewandelte Ausführungsform der Mehrlochdüse der F i g. 3.

Ein motorgetriebener Verdichter 1 ist über eine Druckleitung 2 mit einem Kondensator 3 verbunden. Dieser steht über ein thermostatisches Expansionsven- ^6s til 4, eine Mischvorrichtung 5 und einen Flüssigkeitsverteiler 6 mit einem mehrere Parallelabschnitte aufweisenden Verdampfer 7 in Verbindung. Diese Ab^

3°

35

4»

45 schnitte sind über einen Sammler 8 verbunden, von dem eine Saugleitung 9 zurück zum Verdichter 1 führt Das thermostatische Expansionsventil wird von einem die Oberhitzungstemperatur an der Saugleitung messenden Fühler 10 gesteuert- In einer fte Druckleitung 2 unmittelbar mit der Mischvorrichtung 5 verbindenden Leitung 11 befindet sich ein druckabhängig gesteuertes Ventil 12, das um so stärker öffnet, je mehr der Druck in der Saugleitung 9 einen vorgegebenen Wert unterschreitet Mit Hilfe des über die Leitung 11 zugeführten gasförmigen Kältemittels wird demnach der Druck in der Saugleitung 9 und eine bestimmte Mindestgeschwindigkeit in den Abschnitten des Verdampfers 7 aufrechterhalten.

Die Mischvorrichtung 5 in F i g. 2 besitzt ein Gehäuse 13 mit einem Anschlußstutzen 14 für das flüssige Kältemittel, einem Anschlußstutzen 15 für das gasförmige Kältemittel und einen Anschlußstutzen 16 zur Verbindung mit dem Verteiler 6 bzw. dem Verdampfer 7. Eine Rohrdüse 17 mit einer Düsenöffnung 18 ist axial verschiebbar im Gehäuse 13 gehalten. Sie wird durch eine Feder 19 mit einer Anschlagsfläche 20 gegen eine Schraube 21 gedrückt Diese Schraube ist durch die Seitenwand des Gehäuses 13 abgedichtet nach außen geführt und kann nach Abnehmen einer Schraubkappe 22 verstellt werden. Das vordere Ende der Rohrdüse 17 hat zur Bildung einer mit dem Anschlußstutzen 15 in Verbindung stehenden Vorkammer 23 einen abgesetzten Durchmesser. Von dieser Vorkammer geht eine Schrägschulter 24 nach innen. Diese bildet zusammen mit der vorderen Stirnfläche 25 des Düsenrohres 17 einen Ringspalt 26, der die Vorkammer 23 mit einer der Rohrdüse 17 nachgeschalteten Mischkammer 27 verbindet

Diese Mischkammer ist über eine Bohrung 28 mit dem Anschlußstutzen 16 verbunden.

Im Betrieb strömt das flüssige Kältemittel durch die Düsenbohrung 18 der Rohrdüse 17 als axialer Strahl durch die Mischkammer 27. Diesem Strahl wird, wenn das Ventil 12 geöffnet ist, gasförmiges Kältemittel über den Ringspalt 26 nach Art eines Kegels zugemischt. Die Geschwindigkeit der Gasströmung ist hierbei durch eine Verstellung des Ringspaltes 26 einstellbar. Diese Einstellung geschieht durch Verstellung der Schraube 21, der die Rohrdüse 17 unter dem Einfluß der Feder 19 automatisch folgt.

Bei der Ausführungsform der F i g. 3 und 4 ist eine mit einem Flüssigkeitsverteiler kombinierte Mischvorrichtung 29 veranschaulicht. Sie hat ein Gehäuse 30 mit einem Anschlußstutzen 31 für flüssiges Kältemittel, ein Gewinde 32 zum Einschrauben eines Anschlußstutzens

33 für gasförmiges Kältemittel und eine Anzahl von Verteilerkanälen 34 mit Anschlußstutzen 35 für das austretende Gemisch. In den Anschlußstutzen 31 ist eine plattenförmige Mehrlochdüse 36 mittels eines Sprengringes 37 festgehalten. Ihre Düsenlöcher 38 sind den Verteilerkanälen 34 gegenüber angeordnet. Zwischen den Düsenlöchern 38 und den Verteilerkanälen

34 befindet sich eine ringförmige Mischkammer 39. In den Anschlußstutzen 33 ist eine mit einem Axialkanal 40 versehene Stellschraube 41 eingeschraubt. Deren Stirnfläche 42 bildet zusammen mit einer Umlenkfläche 43 der Mehrlochdüse 36 einen Ringspalt 44, der die Verbindung von einer Vorkammer 45 zur Mischkammer 39 herstellt Die Größe des Ringspaltes 44 kann durch Verschrauben der Stellschraube 41 eingestellt werden. Der Ringspalt 44 und die Verteilerkanäle liegen angenähert auf demselben Kegelmantel.

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Wenn flüssiges Kältemittel durch den Stutzen 31 zugeleitet wird, verteilt es sich infolge der Düsenlöcher 38 in einzelne etwa auf die Verteilerkanäle 34 ausgerichtete Strahlen. Gasförmiges Kältemittel tritt durch' die Bohrung 40 der Stel|sfchraube^;41,%ifd in der Vorkaihriier'45 umgelenkt und dürch^irdeh Ringspalt 44 üiiler Ausrichtung auf die' Verteilerk'anäle 34 in die M ischkammer 39 geleitet. Hier erfolgt die Vermischung mit deni'flüssigen Kältemittel. Das' Gemisch strömt dann durch die Verteilerkanäle 34 ab.
¹ Ih Fi g. 4 ist gezeigt, daß der Eiritrittsstutzen 33 mitsamt der Stellschraube 41 auch herausgeschraubt und durch einen Schraubstopfen 4(5 ersetzt werden' kann. Das Gehäuse 30; läßi sich daher wahlweise für einen einfachen Flüssigkeitsverteiler und für einen mit einer

Mischvorrichtung kombinierten Verteiler Verwenden.

In F ϊ g. 5 ist eine Abwandlung veranschaulicht, bei der die plättenförmige Mehrfachdüse'47 inmitten des Kranzes der Düsenlöcher 48 auf der Zutrittsseite einen Leitkegel 49 aufweist Außerdem ist die Umlenkfläche

ιό 50 nicht konisch, sondern kugelig ausgebildet.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

1. «♦■,

   Patentansprüche:

   \ t. FlüssigkeitSrGas-Mischvorrichtung für Kälteanlagen, bei der deinflüssjgen^|KOTjttel in einer hinter einer DDse abgeordneten MIst*fcamjpae.r gasförmiges Kältemittel aus einer zur Düse konzentrischen Vorkammer mit einer Be^estrogstepjijpnen-4e in Richtung der Flüssigkeitsströnjungzunüschbar ist dadurch gekennzeichnet, daß.Vorkammer (23, 45) und Mischkammer |27, 39) über einen einstellbaren 'Ringspalt (26, 44) imjei!|ander verbunden sind- * '*■^f- '■■
2. 2. Vorricht&ng ,nach Anspruch *» bei der die Vorkammer ringförmig ausgebildet ist und eine Rohrdüse umgibt dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrdüse (17) axial verstellbar ist und daß der Ringspalt (26) zwischen der Rohrdüsen-Stirnfläche (25) und einer von der Vorkammer (23) nach innen gerichteten gehäusefesten Schulter (24) gebildet ist
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine die Rohrdüse (17) von der Schulter (24) wegdrückenden Feder (19) und durch eine die Gehäusewand schräg durchsetzende Einstellschraube (21), an der sich die Rohrdüse mittels einer Anschlagfläche (20) abstützt
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Mischkammer (39) ringförmig ausgebildet und die Vorkammer (45) zentrisch angeordnet ist und daß der Ringspalt (44) zwischen der Stirnfläche (42) eines vom Gas durchströmten, axial verstellbaren Stellgliedes (41) und einer an einer gehäusefest angeordneten Mehrlochdüse (36, 47) inmitten des Lochkranzes befindlichen Umlenkfläche (43,50) gebildet ist
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet daß das Stellglied (41) eine hohle Stellschraube ist
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet daß von der ringförmigen Mischkammer (39) auf einer Kegelfläche liegende Verteilerkanäle (34) abgehen und der Ringspalt (44) etwa auf derselben Kegelfläche liegt.
7. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet daß die Mehrlochdüse (47) auf der Zutrittsseite inmitten des Lochkranzes einen Leitkegel (49) aufweist.
8. 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet daß der zentrische Gasanschlußstutzen (33) in das Gehäuse (30) eingeschraubt und durch einen Schraubstopfen (46) ersetzbar ist.