DE3613535C2

DE3613535C2 - Vorrichtung zum Erwärmen oder Abkühlen eines Fluids

Info

Publication number: DE3613535C2
Application number: DE3613535A
Authority: DE
Inventors: Bruno Bernardi
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1985-05-03
Filing date: 1986-04-22
Publication date: 1995-02-23
Anticipated expiration: 2006-04-23
Also published as: IT8505163A0; FR2581447A1; GB2175679B; GB2175679A; GB8517364D0; FR2581447B3; IT1186300B; DE3613535A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erwärmen oder Abkühlen eines Fluids, mit mehreren Modulen gleicher oder verschiedener Leistung, in denen das Fluid jeweils in Kontakt mit einem Kondensator oder Verdampfer für ein Kältemittel gebracht wird, der in einem geschlossenen Behälter angeordnet und dem ein Kompressor zugeordnet ist.

In der DE 30 13 518 A1 ist bereits vorgeschlagen worden, zu dem Zwecke, um eine Änderung der Kühlleistung bzw. Gefrierleistung entsprechend der Anlage, der die Vorrichtungen zugeordnet sind, zu erhalten, mehrere Module gleicher oder unterschiedlicher Leistung zusammenzubauen, wobei jedes Modul die wesentlichen, an sich bekannten Bauteile enthält. Jedoch kann man die Art, in der solche Module verbunden werden, in keiner Weise als eine wirkliche praktische, schnelle und wirksame Methode bezeichnen. Diese Methode beschränkt sich nämlich auf das Zusammenrücken von zwei oder mehr gleich ausgebildeten Modulen, die dem Aufbau nach selbständig sind und keine zusätzlichen, komplementären Einrichtungen besitzen, die es ermöglichen würden, beim Zusammenrücken der einzelnen Vorrichtungen auch ihre funktionelle Verbindung unmittelbar zu bewirken. So müssen z. B. hydraulische Verbindungen beim Installieren der Anlage unter Zuhilfenahme von spezialisierter Handarbeit hergestellt werden, um die momentan auftretenden Erfordernisse erfüllen zu können, weswegen in dem Falle, daß später Vergrößerungen der Anlage vorgenommen werden sollen, die Verbindungen vollständig neu hergestellt werden müssen, was entspre chende zusätzliche Belastungen und Kosten mit sich bringt. Im übrigen haben die an Ort und Stelle ausgeführten Ver bindungen außer den sich hierbei ergebenden höheren Kosten auch noch den Nachteil, daß sie außerhalb der Kälte- bzw. Kühlmaschine verlaufen, wodurch auf diese Weise mehr Raum in Anspruch genommen wird und der Aufbau der Anlage kom pliziert ist. Die DAS 26 06 053 zeigt, daß man eine Anzahl von Kältevorrich tungen unter Verwendung von Sammelleitungen zusammenschalten kann.

Demgegenüber besteht die Aufgabe der vorliegenden Er findung darin, eine Anordnung der hier in Frage stehenden Art zu schaffen, bei deren Projektierung man nur die er forderlichen wärme- und kältetechnischen Leistungen be rücksichtigen muß, wobei das Verbinden zweier zusammenzu setzender Einheiten leicht und einfach sein und keine zu sätzlichen Arbeiten erforderlich machen soll.

Zu dem oben genannten Zweck ist gemäß der Erfindung vorge sehen, daß die Vorrichtung folgende zusätzliche Merkmale aufweisen soll:

a) jedes Modul hat einen Rahmen mit einer für alle Module gleichen Höhe H und Tiefe P und einer von der Wärme- bzw. Kälteleistung des jeweiligen Moduls abhängigen Breite L,
b) durch jedes Modul verlaufen über dessen Breite in einer bestimmten, für alle Module gleichen Höhe und Tiefe außerhalb des Behälters parallel zu diesem Sammel leitungen für das Fluid,
c) die Sammelleitungen haben in allen Modulen einen für die Fluidmenge einer Vorrichtung maximal vorgesehener Leistung ausreichenden Querschnitt, und ihre mit Flanschen versehenen Enden stehen an beiden Seiten gegenüber dem Rahmen vor,
d) benachbarte Module sind über die Flansche der Sammelleitun gen hydraulisch und mechanisch miteinander verbunden,
e) jedes Modul enthält eine Pumpe, deren Einlaß mit dem Behälter und deren Auslaß mit einer Rücklauf-Sammel leitung verbunden ist, und eine Abzweigung, die eine Zuführ-Sammelleitung mit einer Einlaßkammer im Behälter verbindet.

Die erfindungsgemäße Lösung hat den Vorteil, daß der Zu sammenbau der Module mit wenig Arbeitsaufwand und somit auch mit geringen Kosten verbunden ist, weil gleichzeitig mit der mechanischen Verbindung auch eine direkte hydraulische Verbindung der Teile bewirkt wird. Die Module können in jeder beliebigen Art und Anordnung zusammengesetzt werden, die Leistung der Vorrichtung kann zu jedem beliebigen Augenblick geändert werden, einfach indem man eine der modulartigen Einheiten hinzufügt oder abtrennt, ohne daß hierbei die bereits vorhandenen oder verbliebenen Ein heiten beeinflußt werden.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigen

Fig. 1 und 2 eine Vorrichtung gemäß der Erfindung jeweils in einer Frontansicht bzw. in einer Seitenansicht,

Fig. 3 und 4 die Verbindung der Kollektoren der Behälter von zwei Modulen in Seite-an-Seite-Anordnung in einer Vorderansicht bzw. in einer Draufsicht,

Fig. 5 die Anordnung nach Fig. 3 in einem Schnitt gemäß der Linie V-V der Fig. 3, wobei die Anordnung der Pumpe schematisch dargestellt ist,

Fig. 6 eine Draufsicht auf mehrere Vorrichtungen unter schiedlicher Leistung, die in Linie miteinander verbunden sind, und

Fig. 7 das Schema der Hydraulik von mehreren mitein ander verbundenen erfindungsgemäßen Vorrichtun gen, während

Fig. 8 und 9 ähnliche Darstellungen von Varianten zum Erfindungsgegenstand sind.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 kann gemäß verschiede nen Versionen ausgebildet sein, z. B. kann sie aus drei hinsichtlich ihrer nominellen Leistung verschiedenen Modulen zusammengesetzt sein, die als unabhängig voneinander und für sich funktionierende, sich selbst genügende Einheiten ausgebildet sind. Das Potential der Vorrichtung ist gleich der Summe der Potentiale der einzelnen, die Gesamtanlage bildenden Module.

In jedem Falle enthält jedes Modul einen Rahmen 2 mit einer Höhe H z. B. von 2110 mm und einer Tiefe P von ca. 1110 mm, die für alle Module gleich groß sind, und einer Breite L, die von Modul zu Modul verschieden sein und z. B. 900 oder 1800 oder 2700 mm betragen kann, und zwar entsprechend einem ganzen Mehrfachen, ausgehend von dem Modul mit der geringsten Kälte-Leistung bis zu denjenigen mit der größten Kälte-Leistung.

Jedes Modul enthält u. a. einen geschlossenen zylindrischen Behälter 3 mit horizontaler Achse, der einen Ver dampfer 4 umschließt, dem eine Pumpe 5 und ein Kompressor 6 zugeordnet sind. Der Verdampfer 4 wird mit einem Kälte medium durch Einlaßmündungen oder -stutzen 4′, 4′′ ge speist und ist im Behälter 3 zentriert, mit dem er an den beiden Seiten zwei Seitenkammern 7 für die Zirkulation des Mediums, unten eine Unterkammer 7′ für die Aufnahme und das Evakuieren des Schmutzes oder verschiedener Ablagerungen und oben eine Oberkammer 7′′ begrenzt, die zum Zuführen und Abführen des zu kühlenden Mediums am Kopf des Ver dampfers 4 dient.

Außerhalb des Behälters 3, oberhalb oder unterhalb des selben oder an dessen Seiten, erstrecken sich in paral leler Anordnung zueinander Sammelleitungen zum Führen des zu kühlenden Mediums in Richtung auf den Verdampfer 4 zu und von diesem weg. Es sind drei Sammelleitungen vorhan den, die einen Zuführkollektor 8 für das Zuführen des zu kühlenden Mediums in den Behälter, einen Rücklauf kollektor 9 für den Rücklauf des gekühlten Mediums in Richtung auf einen Verbraucher 11, vgl. Fig. 7, und einen Entlüftungskollektor zum Entlüften und zur Sicherheit 10 bilden. Der zum Zuführen dienende Zuführkollektor 8 steht über eine Abzweigung 8′ mit dem Inneren des Behäl ters 3 in Verbindung und insbesondere mit der Oberkammer 7′′; der Rücklaufkollektor 9 ist mit dem Auslaß der Pumpe 5 verbunden, deren Einlaß über geeignete Ventile mit einer der Seitenkammern 7 des Behälters 3, die zum Zirkulieren des Mediums dienen, verbunden ist. Der Entlüftungskollek tor 10 ist einerseits mit der Kammer 7′′ (Verteilerkammer) des Behälters 3 und andererseits mit einem Ausdehnungs gefäß 10′ verbunden.

Die Sammelleitungen 8, 9 haben solche Querschnitte, daß sie den Umlauf des zu kühlenden Mediums auch dann ge statten, wenn mehrere Module zur Bildung einer Vorrich tung mit der größten bei einer einzelnen Vorrichtung vorgesehenen Leistung verbunden sind. Im übrigen haben alle Sammelleitungen 8, 9, 10 eine solche Länge, daß sie über die einander entgegengesetzten Enden der Behälter und seitlich gegenüber dem Rahmen der Maschine vorstehen. An den Enden der Kollektoren oder Sammelleitungen 8, 9, 10 sind Kupplungsflanschen 81, 91, 101 und gegebenenfalls nicht dargestell te Kupplungen vorgesehen, um eine schnelle Verbindung von zwei oder mehr Modulen, die in Linie angeordnet sind, zu ermöglichen, vgl. Fig. 3, 4 und 6.

Wenn ein Modul selbständig verwendet werden soll, d. h. nicht in Verbindung mit anderen Modulen gleicher oder ver schiedener Kälteleistung, oder wenn es das erste von mehreren Modulen ist, wird das eine Ende jeder Sammellei tung 8, 9, 10 verschlossen, z. B. mit Hilfe eines blinden Gegenflansches 15, der mit Bolzen od. dgl. am Flansch be festigt wird. An die entgegengesetzten Enden der Kollek toren oder Sammelleitungen 8, 9 werden hingegen die Leitungen 17, 18 angeschlossen, die zum Auslassen bzw. Einlassen des zu kühlenden Mediums in den Verbraucher 11 dienen, vgl. Fig. 7. Die Entlüftungsleitung 10 hingegen wird mit dem Ausdehnungsgefäß 10′ verbunden.

Die Verbindung mehrerer Module 1 in Linie wird ausge führt, indem man mit Hilfe von Bolzen, und nachdem Dich tungen dazwischengelegt worden sind, die vorstehenden zusammenpassenden oder einander entsprechenden Flansche der benachbarten Module miteinander verbindet, vgl. Fig. 3 und 4. Mit der Befestigung der Module 1 werden ihre Kollektoren oder Sammelleitungen 8, 9, 10 in Verbindung gebracht, damit ein geeigneter Umlauf des zu kühlenden Mediums ermöglicht wird, das vom Verbraucher 11 entlang der Rücklaufleitung 17 kommt und das nach dem Abkühlen erneut dank der Pumpe 5 zum Verbraucher mit Hilfe der Zu fuhrleitung 18 vorgefördert wird.

Dank ihres Aufbaues jedes der Module 1 können in der gleichen Weise Module gleicher oder unterschiedlicher Leistung in Abhängigkeit von der Leistung der herzustellenden zusammengesetzten Vor richtung miteinander verbunden werden.

In Fig. 6 der Zeichnung sind verschiedene Beispiele für die Verbindung mehrerer Module dargestellt, ebenso in Fig. 7, hier in schematischer Weise, wobei analoge Teile in dieser Figur, die auch in den anderen Figuren der Zeich nung dargestellt sind, mit gleichen Bezugsziffern versehen sind.

Wie oben gesagt worden ist und wie auch im übrigen in den Fig. 6 und 7 und auch in Fig. 5 gezeigt ist, ist der Einlaß der Pumpe 5 jeder Einheit über geeignete Ventile mit dem Behälter 3 verbunden, während der Auslaß jeder Pumpe mit der Sammelleitung 9 (Kollektor 9) verbunden ist, um auf diese Weise eine geeignete Zirkulation des zu ver wendenden und zu kühlenden Mediums zu erreichen.

In der Praxis wird das zu kühlende Fluid, das vom Ver braucher 11 kommt, über die Rücklaufleitung 17 in den Kollektor (Sammelleitung 8) eingeführt, von dem es über die Abzweigung 8′ in die Kammer 7 des Behälters jeder Vorrichtung geschickt wird, von der es dann zum Verdampfer 4 (oder Wärmetauscher) gelangt.

Das Fluid wird dann in Berührung mit dem Verdampfer 4 gekühlt, und am Austritt aus diesem letzteren wird es in den Seitenkammern 7 des Behälters gesammelt, von wo aus es - angesaugt durch die Pumpe und über die Leitung 18 weitergefördert - zum Verbraucher gelangt, wobei auf diese Weise der hydraulische Kreislauf geschlossen wird.

Indem man die Leitungen mit den Sammelleitun gen oder Kollektoren 8, 9 im Bereich der benachbarten Mo dule verbindet, kann man Abzweigungen für andere Verwen dungszwecke 11′ außerhalb der zusammengesetzten Kälte- bzw. Kühleinrichtung realisieren, wie in gestrichelten Linien in Fig. 7 dargestellt ist. Man kann auf diese Weise Gesamtmengen von gekühltem Fluid verteilen, die sehr viel größer als die Kapazitäten der obigen Kollektoren bzw. Sammelleitungen sind, woraus sich der Vorteil ergibt, daß man besonders lange Kreisläufe realisieren kann, ohne daß man auf Leitungen großen Durchmessers zurückgreifen muß.

Es ist schließlich noch zu notieren, daß man, wenn man einen Kondensator im Behälter 3 anstelle des Verdampfers vorsieht, die oben beschriebene Einheit auch für die Warm behandlung von Fluiden oder Medien verwenden kann, wobei man immer die modulartige Ausbildung und die Möglichkeit unverändert beibehalten kann, die Einheit mit anderen Ein heiten zusammenzubauen und -zusetzen.

Claims

Vorrichtung zum Erwärmen oder Abkühlen eines Fluids mit mehreren Modulen gleicher oder verschiedener Leistung, in denen das Fluid jeweils in Kontakt mit einem Kondensator oder Verdampfer für ein Kältemittel gebracht wird, der in einem geschlossenen Behälter (3) angeordnet und dem ein Kompressor (6) zugeordnet ist, mit folgenden Merkmalen:
- a) jedes Modul hat einen Rahmen (2) mit einer für alle Module gleichen Höhe (H) und Tiefe (P) und einer von der Wärme- bzw. Kälteleistung des jeweiligen Moduls abhängigen Breite (L),
- b) durch jedes Modul verlaufen über dessen Breite in einer bestimmten, für alle Module gleichen Höhe und Tiefe außerhalb des Behälters (3) parallel zu diesem Sammelleitungen (8, 9, 10) für das Fluid,
- c) die Sammelleitungen (8, 9, 10) haben in allen Modulen einen für die Fluidmenge einer Vorrichtung maximal vorgesehener Leistung ausreichenden Querschnitt, und ihre mit Flanschen versehenen Enden stehen an beiden Seiten gegenüber dem Rahmen (2) vor,
- d) benachbarte Module sind über die Flansche der Sammelleitungen hydraulisch und mechanisch miteinander verbunden,
- e) jedes Modul enthält eine Pumpe (5), deren Einlaß mit dem Behälter (3) und deren Auslaß mit einer Rücklauf- Sammelleitung (9) verbunden ist, und eine Abzweigung (8′), die eine Zuführ-Sammelleitung (8) mit einer Einlaßkammer im Behälter (3) verbindet.