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TREVOR COLLEY STUCKEY
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Sleepy Hollow, Hungerford, Old Bursledon Southampton, Hampshire, England
BERNARD ALLEN SUSSEX Bamskaya, Hungerford, Old Bursledon Southampton, Hampshire,
England Verdampfer für eine Kühlanlage
Verdampfer für eine Kühhullage
Die Erfindung betrifft einen Verdampfer für eine Kiihlanlage sowie eine Kühlanlage
mit einem Verdampfer gemäß der Erfindung.
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Kühlanlagen, welche einen Verdampfer enthalten, sind bekannt, und
bestehen im wesentlichen aus einem geschlossenen, hohlen, plattenförmigen Körper,
durch welchen eine Leitung für ein Kühlmittel hindurchgeführt ist. Der hohle plattenförmige
Körper enthält Wasser oder eine eutektische Substanz, welche im durch das Kühlmittel
gefrorenen Zustand die äußere Oberfläche des plattenförmigen Körpers auf einer niedrigen
Temperatur hält, bei nicht im Betrieb befindlichem Kühlmittel. Derartige Systeme
werden in Verbindung mit Fahrzeugen verwendet, bei denen der Kühlmittelkreislauf
dann außer Betrieb gesetzt ist, wenn der Kompressor der Kühlanlage angehalten ist.
Das Wasser oder die eutektische Substanz wird während dieser Zeit allein verwendet,
um den hohlen, plattenförmigen Körper auf niedriger Temperatur zu halten.
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Nachteilig ist dabei, daß, wenn der plattenförmige Körper zu seiner
Abtauung erhitzt werden muß, das Wasser oder die eutektische Substanz vor dem Abtauen
des plattenförmigen Körpers erhitzt werden muß. Hieraus resultiert ein relativ großer
Zeitbedarf zum Abtauen und der Energieverbrauch ist ebenfalls höher, als wenn die
Platte ohne Erhitzung des Wassers oder des eutektischen Mittels abgetaut werden
kann.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Verdampfer für eine Kiihlanlage
zu schaffen, bei der unter geringerem Aufwand an Zeit und Energie das Abtauen durchgeführt
werden kann, und bei der insbesondere eine Erhitzung des Wassers oder der eutektischen
Substanz beim Abtauen entfallen kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Verdampfer für eine
Kühlanlage gelöst, welche gekennzeictmet ist durch mehrere im Abstand voneinander
angeordnete Platten, die durch wenigstens ein längliches,hohles, verschlossenes
Verbindungsteil, das sich senkrecht durch alle Platten erstreckt, nliteinander verbunden
sind, wobei Wasser oder eine eutektische Substanz in dem hohlen Verbindungsstück
enthalten ist, durch eine erste Leitung, die sich durch das hohle Verbindungsstück
erstreckt, und welche zum Transport eines Kühlmittels dient sowie durch-Heizmittel,
welche sich durch alle Platten an Stellen erstrecken, die von dem hohlen Verbindungsstück
einen Abstand aufweisen und welche beim Abtauen zum Erwärmen der Platten dienen.
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Eine Ausgestaltung der Erfindung kann in einer Kühleinrichtung bzw.
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Kühlanlage gesehen werden, welche einen Verdampfer der vorstehend
beschriebenen Art aufweist.
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In den beiliegenden Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung
dargestellt. Anhand dieser Zeichnungen soll die Erfindung noch näher erläutert werden.
Es zeigen: Fig. 1 einen Kreislauf für ein Kühlsystem mit einem Verdampfer, der ein
Ausführungsbeispiel der Erfindung ist;
Fig. 2 einen Querscimitt
durch den Verdampfer und Fig 3 eine sclnlittblldliche Darstellung entlang einer
Schnittlinie III-III in der Fig 2.
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Die Kühlanlage bzw. das Kühlsystem in der Fig. 1 ist mit einem Verdampfer
10 ausgestattet, der plattenförmige Rippen 11 aufweist. Diese können atts Aluminium
oder Kupfer bestehen,und zwischen den Rippen wird mit Hilfe eines Gebläses 12 Luft
hindurchgeblasen. Leitungen 13 in Form von Röhren erstrecken sich durch die Verdampfer
10 und sind an ihren einen Enden in einem Verteiler 14 zusammengeführt. Die anderen
Enden der Leitungen münden in einen Ausgleichsbehälter 15. Der Verteiler 14 ist
über eine Leitung 16 an eine Entspannungseinrichtung 17 angeschlossen die über eine
Leitung 18 mit einem Kondensator 19 verbunden ist Der Kondensator 19 empfängt das
Kühlmittel unter Druck aus einer Leitung 20, die über ein Zweiwegeventil 21 an einen
Kompressor 22 angeschlossen ist. Der Kompressor 22 ist seinerseits iiber eine Leitung
23 an den Ausgleichsbehälter 15 angeschlossen. An die Leitungen 13 sind Abzweigleitungen
24 angeschlossen, die ihrerseits in einen weiteren Ausgleichsbehälter 25 münden.Der
Ausgleichsbehälter 25 ist über eine Leitung 26 an das Zweiu. geventil 21 angeschlossen.
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Der Verdampfer 10 ist in vergrößertem Maßstab im einzelnen in den
Fig. 2 und 3 dargestellt.
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Die Rippen 11 bestehen im wesentEichen aus mehreren im Abstand voneinander
angeordneten Platten, durch welche sich Röhren 27 erstrecken, die an ihren Enden
verschlossen sind. Jededieser an den Enden verschlossenen Röhren bilden abgedichtete
Behälter für Wasser oder eine eutektische Substanz 28. Die Röhren 27 erstrecken
sich durch Öffnungen in den Platten. Die Röhren 27 sind dabei so erweitert, daß
sie in festem
Kontakt mit den Platten stehen. Dies wird durch einen
Innendruck erzielt.
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Die Röhren 27 bestehen bevorzugt aus Kupfer. Die Leitungen 13, welche
ebenfalls in Form von Kupferrohren vorliegen können, erstrecken sich durch die Röhren
27 und sind mit den Endwänden beispielsweise verlötet.
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Die Leitungen 13 sind innerhalb der Röhren 27 durch Stützen 29 abgestützt.
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Die Leitungen 13, welche zunächst durch die Röhren 27 hindurchgeführt
sind, sind außerdem durch Offnungen in den Platten hindurchgeführt und befinden
sich sotllit in direkter Berührung mit den Platten an Stellen, die gegenüber den
Röhren 27 einen Abstand aufweisen.
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Das Wasser oder die eutektische Substanz 28, welches bzw. welche in
den Röhren 27 vorhanden sind, füllt diese im flüssigen Zustand nur teilweise, so
daß der Raum über der Flüssigkeit in den Röhren 27 unter Vakuum steht, wobei jedoch
die Röhren dicht verschlossc:n sind.Der Raum innerhalb der Röhren 27 erlaubt eine
Ausdehnung des Wassers bzw. des eutektischen Mittels 28, wenn die Temperatur dieses
in den festen Zustand überführt, ohne daß dabei die Röhre 27 einer mechanischen
Spannungsbe anspruchung aus gesetzt wird.
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Die Betriebsweise des in der Fig. 1 dargestellten Kühlsystems ist
die folgende. Durch den Kompressor 22 wird ein Kühlmittel mit einem Druck beaufschlagt
und durch die Leitung 20 und das Ventil 21 in den Kondensator 19 eingebracht. Aus
dem Kondensator 19 gelangt das Kühlmittel durch die Leitung 18 in die Entspannungseinrichtung
17, , in welcher das Kühlmittel sich ausdehnt, so daß es einen geringen Druck und
eine niedrige Temperatur und nasse -Dampfphase annimmt. Das Kühlmittel gelangt dann
durch die Leitung 16 in den Verteiler 14, in welchem es auf die Leitungen 13 verteilt
wird. In diesen gelangt das Kühlmittel durch den Verdampfer 10 und wird schließlich
in den Ausgleichsbehälter 15
geliefert. Der Kompressor 22 zieht
das Kühlmittel wieder aus dem Ausgleichsbehälter 15 über die Leitung 23.
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Das Kühlmittel, das durch den Teil einer jeden Leitung 13 hindurchfließt,
die in Berührung mit dem Wasser bzw. dem flüssigen eutektischen Mittel steht, erniedrigt
die Temperatur des Wassers oder eutektischen Mittels 28, so daß dieses seinen Zustand
ändert uiid beispielsweise gefroren wird. Das Kühlmittel, das durch den Teil einer
jeden Leitung 13 hindurchfließt, welcher in direktem Kontakt mit den Platten 11
steht, verringert die Temperatur der Platten 11. Wenn sich das Wasser oder die eutektische
Substanz 28 auf der niedrigen Temperatur befindet, wird dabei die Temperatur der
Platten 11 ebenfalls verringert. Die Luft, welche über die Platten 11 durch das
Gebläse 12 geblasen wird, erhält ebenfalls eine verringerte Temperatur.
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Wenn das Wasser oder die eutektische Substanz verfestigt ist, d. h.
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gefroren ist, wird das Kühlsystem ausgeschaltet und die Kühlung der
Platten 11 erfolgt durch das Wasser bzw. durch die eutektische Substanz.
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Dies ist von Bedeutung, wenn die Rühlanlage sich auf einem Fahrzeug
befindet, auf welchem die Kühlanlage bzw. der Kompressor 22 nur dann in Betrieb
gesetzt ist, wenn auch der Motor des Fahrzeugs läuft. Das bedeutet, daß das Kühlsystem
auch dann den Verdampfer 10 in Betrieb halten kann durch das gefrorene Wasser bzw.
die gefrorene eutektische Substanz, wenn der Motor des Fahrzeugs ausgeschaltet ist.
Der Verdampfer 10 setzt dann trotzdem seinen Betrieb fort, bis das gefrorene Wasser
bzw. die eutektische Substanz in den flüssigen Zustand zurückkehrt.
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Während des Betriebs der Kühlanlage kondensiert Dampf auf den Oberflächen
der Platten lot und eine Eibildung findet statt, wenn die Temperatur der Luft unter
den Gefrierpunkt des Wassers gelangt. Mit der Zeit
wird dadurch
der Wirkungsgrad des Verdampfers 10 beelllträchtigt, so daß das Eis, welches sich
niedergeschlagen hat, entfernt werden muß.
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Um die Platten 11 abzutauen, wird das Gebläse 12 ausgeschaltet und
das Zweiwegeventil 21 wird so eingestellt, daß Gas mit hoher Temperatur aus dem
Kompressor 22 in die Leitung 26 und den Ausgleichsbehälter 25 eingebracht wird.
Das Gas mit der hohen Temperatur strömt durch die Abzweigleitungen 24 in die Leitungen
13. Das Gas mit der hohen Temperatur strömt dann durch die Teile der Leitungen 13,
welche in direktem Kontakt mit den Platten lt stehen und von dort in den Kompressor
22 über den Ausgleichsbehälter 15 und die Leitung 23 zurück.
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Beim Hindurchströmen des Gases durch die Leitungen 13 wird die Wärme
an die Platten 11 abgegeben, so daß das niedergeschlagene Eis freschmolzen wird.
Während dieses betriebs erfolgt kein Hindurchströmen des Gases durch den Teil der
Leituiigen 13, welche mit dem gefrorenen Wasser bzw. der gefrorenen eutektischen
Substanz 28 in Berührung stehen, da das Ventil 21 in einer Stellung sich befindet,
in der das Gas in die Leitung 26 geleitet wird. Insofern erfolgt durch die erwähnten
Teile der Leitungen 13 kein Gasfluß und das Wasser bzw. das eutektische Mittel bleiben
fest bzw. in gefrorenem Zustand und stehen daher sofort wieder zur Kühlung der Platten
11 zur Verfügung, wenn das Ventil 21 in seine Ausgangsposition zurückgebracht wird.
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Es kann Wasser oder eine geeignete flüssige eutektische Substanz 28
verwendet werden. Geeignete eutektische Substanzen sind Mischungen von Wasser und
Salzen, beispielsweise Natriumnitrat, Natriumchlorat und Caliumchlorid.
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Aus der Fig. 3 ist ein Teil der Leitungen 13 zu ersehen, welche in
direktem Kontakt mit den Platten 11 stehen, und zwar an Stellen, die von den Röhren
27, in denen das Wasser bzw. das eutektische Mittel 28 enthalten ist, einen Abstand
aufweisen.
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Bei einer Ausführungsfornl, welche im einzelnen nicht dargestellt
ist, können die Platten 11 durch elektrisch heizbare Stäbe, die sich durch die Platten
11 erstrecken, erwärmt werden.
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Das im vorstehenden beschriebene Kühlsystem kann auf einem Fahrzeug
verwendet werden, in welchem ein Laderaum beim Transport von beispielsweise Nahrungsmitteln
gekühlt werden muß. Wenn das Kühlsystem auf einem Fahrzeug vorgesehen ist, wird
der Kompressor 22 vom Motor des Fair zeugs angetrieben. Wenn der Motor des Fahr
zeugs stillsteht, ist demnach auch der Kompressor 22 abgeschaltet. Das gefrorene
Wasser bzw. eutektische Mittel 28 wird dann zum Kühlen der Platten 11 verwendet,
wie im vtlrstehenden beschrieben worden ist.
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Im Vergleicll zu bekannten Verdampfern. mit hohlen, plattenförmigen
Körpern kann der Verdampfer~I0 gemäß dem Äusführungsbeispiel der Erfindung rasch
abgetaut- werden> wenn das Abtauen der Platten notwendig wird. Das Wasser und
das eutektische Mittel braucht nicht erwärmt werden, wie das bei bekannten Verdampfern
der Fall sein muß.
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Da ein Teil der Leitungen, in denen das Kühlmittel transportiert wird,
in direktem Kontakt mit den-Platten steht, läßt sich ein Verdampfer erzielen, der
rasch seinen Wirkungsgrad zurückgewinnt, wenn der Kompressor des Kühlsystems wieder
eingeschaltet wird. Di e Menge des Wassers und des eutektischen Mittels ist wesentlich
geringer als dies bei bekannten -Plattenverdampf e rn notwendig ist. Insofern erzielt
man
außerdem bei der Erfindung eine Verringerung des Gewichts gegenüber
bekannten Kühlsystemen, insbesondere bei Fahrzeugen.
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L e e r s e i t e