DE3808230A1 - Verfahren und vorrichtung zum abtauen von eis an einem verdampfer eines kuehlaggregats - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abtauen von Eis oder Reif an den Oberflächen eines Verdampfers eines Kühl­ aggregats und dergleichen.

Es ist bekannt, zum Abtauen von Eis, das sich nach .einer gewissen Betriebszeit eines Kühlaggregats auf den Verdampfer­ oberflächen bildet, Heizschlangen zwischen den Lamellen des Verdampfers vorzusehen, die über ihre Längsabmessung mehr oder weniger gleichmäßig beheizt werden. Bildet sich bei­ spielsweise nur auf einem Teil der Verdampferoberfläche Eis und wird ein Abtausignal von einem Eismelder oder von einer Abtauschaltuhr abgegeben, so wird die gesamte Ver­ dampferoberfläche durch diese bekannte Abtauheizung beheizt, obwohl nur der mit Eis behaftete Flächenteil beheizt werden müßte. Auf diese Weise wird mit der bekannten Abtauheizung Energie vergeudet, insbesondere wenn man auch berücksichtigt, daß nach Abschalten der Abtauheizung die dann relativ hohe Temperatur am Verdampfer wieder auf den Sollwert der Kühl­ temperatur abgebaut werden muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs angegebenen Art so auszubilden, daß beim Abtauvorgang erheblich an Energie eingespart werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im Kennzeichen des Anspruchs 1 sowie durch die Merkmale im Kennzeichen des Anspruchs 2 gelöst. Durch Beheizen eines flüssigen Kälte­ mittels wird dieses verdampft, wobei der Kältemitteldampf je nach Art des verwendeten Kältemittels eine bestimmte Temperatur im Plusbereich von beispielsweise 50°C hat. Der Kältemitteldampf hat ferner die Eigenschaft, daß er an den Stellen kondensiert, welche die niedrigste Temperatur aufweisen. In einem nur teilweise vereisten Verdampfer weisen jene Flächen die niedrigste Temperatur auf, an denen sich Eis gebildet hat. Dementsprechend kondensiert der warme Kältemitteldampf nur an diesen Stellen und heizt diese dadurch auf, so daß einzelne vereiste Stellen gezielt abgetaut werden und dadurch erheblich an Energie eingespart werden kann.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung und in den weiteren Ansprüchen angegeben.

Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 in einer perspektivischen Darstellung eines Verdampfers eine erste Ausführungsform,

Fig. 2 in einer Ansicht entsprechend Fig. 1 eine zweite Ausführungsform,

Fig. 3 in gleicher Darstellung eine dritte Ausführungs­ form,

Fig. 4 einen schematischen Längsschnitt durch ein Heizrohr nach Fig. 3, und

Fig. 5 schematisch die Abtauheizung nach Fig. 3 und 4 im Kältemittelkreislauf.

In Fig. 1 ist allgemein mit 1 ein Verdampfer mit etwa parallel zueinander liegenden Lamellen 2 bezeichnet, wobei durch das Lamellenpaket in an sich bekannter Weise Rohr­ leitungen 3 für das Kältemittel führen.

Zur Ausbildung einer Abtauheizung sind bei dem Ausführungs­ beispiel nach Fig. 1 mehrere Rohre 4 durch das Lamellen­ paket geführt, die auf der Vorderseite 5 des Lamellenpaketes vorstehen. Die Rohre 4 liegen mit einer geringen Steigung in dem Lamellenpaket, so daß der auf der Vorderseite 5 vorstehende Abschnitt der Rohre 4 tiefer liegt als deren Ende auf der mit 6 bezeichneten Rückseite. In den einzel­ nen Rohren 4 befindet sich Kältemittel, das sich aufgrund der Steigung der Rohre 4 in flüssigem Zustand auf dem auf der Vorderseite 5 vorstehenden Abschnitt dieser Rohre sammelt. An den freien Enden der Rohre 4 ist jeweils eine Heiz­ patrone 7 angebracht. Die gegenüberliegenden, höher liegenden Enden der Rohre 4 können jeweils verschlossen oder auch zumindest teilweise miteinander verbunden sein.

Sobald ein Abtausignal abgegeben wird, werden die Heiz­ patronen 7 eingeschaltet, wobei das flüssige Kältemittel in den vorstehenden, tiefer liegenden Abschnitten der Rohre 4 verdampft wird und sich der warme Kältemitteldampf im wesentlichen nur an den mit Eis versehenen, kalten Bereichen niederschlägt und damit diese aufheizt. Das konden­ sierte Kältemittel läuft zurück in den vorstehenden Abschnitt der Rohre 4 auf der Vorderseite 5.

Die Rohre 4 sind derart über die Querschnittsfläche bzw. Vorderseite 5 des Verdampfers verteilt, daß durch diese Abtauheizung in Form der mit Kältemittel teilweise gefüllten Rohre 4 alle Verdampferoberflächen beheizt werden können.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 sind die mit einer geringen Steigung durch das Lamellenpaket geführten Rohre 4 am tiefer liegenden Ende mit einem gemeinsamen Kältemittel­ behälter 8 verbunden, in dem eine durch gestrichelte Linien angedeutete Heizung 9 angeordnet ist. Die höher liegenden, gegenüberliegenden Enden der Rohre 4 können auf der Rück­ seite 6 des Lamellenpakets geschlossen ausgebildet oder zumindest teilweise miteinander verbunden sein. Der Betrieb dieser Abtauheizung erfolgt in der gleichen Weise wie der nach Fig. 1.

Fig. 3 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform, bei der auf der Unterseite längs des Lamellenpakets über dessen Längsabmessung zwei Rohre 10 verlaufen, von denen eines in Fig. 4 schematisch in einem Längsschnitt dargestellt ist. Das Rohr 10 bildet einen Behälter für das Kältemittel, wobei etwa konzentrisch in dem Rohr 10 eine stabförmige Heizung 11 bzw. eine Heizeinrichtung mit einem stab­ förmigen Gehäuse angeordnet ist, wobei die Anschlüsse für die Heizung nicht dargestellt sind. Die beiden Rohre 10 können geneigt angeordnet sein, wobei die beiden tiefer liegenden Enden über ein Verteilerrohr 12 miteinander verbunden sind, während die höher liegenden Enden auf der gegenüberliegenden Seite des Lamellenpakets geschlossen ausgebildet oder miteinander verbunden sein können. Die Heizrohre 10, die in dem Kältemittelkreislauf des während des normalen Betriebs durch den Verdampfer strömenden Kälte­ mittels liegen, können auch waagerecht angeordnet sein. In Fig. 3 sind die in Fig. 5 schematisch angedeuteten Anschlüsse an den Kältemittelkreislauf nicht wiedergegeben.

Von dem Verteilerrohr 12 führen einzelne Rohre 13 zu den durch den Verdampfer führenden Rohrschlangen 3, durch die während des Kältebetriebs des Verdampfers Kältemittel strömt.

Die beiden mit einer Heizung versehenen Rohre 10 auf der Unterseite des Verdampfers sind an oder in einer nicht dargestellten Tauwasserschale angeordnet, so daß diese beiden Rohre zugleich als Wannenheizung für das Tauwasser dienen.

Fig. 5 zeigt schematisch das Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 und 4 in Verbindung mit einem elektronisch gesteuerten Expansionsventil 15 und einem Magnetventil 16. Das Expansionsventil 15 liegt in der zum Verdampfer 1 führenden Kältemittelleitung 3 , die sich in Form von Rohrschlangen durch das Lamellenpaket erstreckt, wie schematisch in Fig. 5 wiedergegeben, worauf diese Rohr­ schlange 3 über den in Fig. 3 wiedergegebenen Verteiler 12 in die beheizten Rohre 10 münden, deren gegenüberliegende Enden in die vom Verdampfer wegführende Kältemittelleitung 17 münden, in der das Magnetventil 16 angeordnet ist.

Wie Fig. 3 zeigt, sind lediglich die im unteren Bereich des Lamellenpakets angeordneten Rohrschlangen 3 über die Rohrleitungen 13 mit dem Verteiler 12 verbunden, wie dies schematisch auch in Fig. 5 dargestellt ist. Während des normalen Betriebs des Kühlaggregats ist die Heizung 11 in den Rohren 10 ausgeschaltet, wobei das über die Rohr­ leitung zuströmende Kältemittel im Verdampfer 1 verdampft, in an sich bekannter Weise die Verdampferlamellen 2 ab­ kühlt und über die Leitung 17 wieder abströmt. Sobald ein Signal für den Betrieb der Abtauheizung abgegeben ist, wird über das Magnetventil 16 die Leitung 17 abgesperrt und über das elektronische Expansionsventil 15 flüssiges Kältemittel gesteuert in die Rohrschlangen 3 eingespritzt, so daß es sich in den beheizten Rohren 10 sammelt, während die darüberliegenden Rohrschlangen 3 frei von flüssigem Kältemittel sind. Nachdem auf diese Weise der für die Abtauheizung erforderliche Vorrat an flüssigem Kältemittel in den beheizten Rohren 10 vorhanden ist, werden die Rohre 10 beheizt, so daß Kältemitteldampf durch die Rohr­ schlangen 3 aufsteigen und sich an den kalten Bereichen des Verdampfers niederschlagen kann, um gezielt diese zu beheizen.

Bei der Ausführungsform nach den Fig. 1 und 2 stehen die Rohre 4 wie die Rohrschlangen 3 nach Fig. 3 in gutem Wärmeleitkontakt mit den Lamellen 2 des Verdampfers, damit die Kälte, die durch Eis auf den Lamellen 2 erzeugt wird, auf die Rohre 4 übertragen wird.

Die Heizeinrichtung, die nach Fig. 2 und 4 innerhalb des Kältemittel­ behälters angeordnet ist, kann auch außerhalb vorgesehen werden.

Nachdem das elektronisch gesteuerte Expansionsventil 15 flüssiges Käl­ temittel für den Betrieb der Abtauheizung eingespritzt hat, sperrt das Expansionsventil 15 die Kältemittelleitung ab, so daß das in den beheizten Rohren 10 verdampfte Kältemittel innerhalb des Verdampfers kondensieren kann.

Anstelle der beiden dargestellten Rohre 10 kann auch nur ein Rohr 10 oder mehrere beheizte Rohre vorgesehen werden.

Claims (6)

1. Verfahren zum Abtauen von Eis an einem Verdampfer eines Kühlaggregats, dadurch gekennzeichnet, daß flüssiges Kältemittel in einem Reservoir beheizt und verdampft wird, worauf das gasförmige Kältemittel in Wärmeleitkontakt mit den Verdampferflächen gebracht wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch das Lamellenpaket des Verdampfers (1) Rohre (3, 4) geführt sind, die in gutem Wärmeleitkontakt mit den Lamellen (2) des Verdampfers stehen und eine Neigung aufweisen, so daß sich das in den Rohren (3, 4) befindende flüssige Kältemittel an der tiefsten Stelle sammelt, an der eine Heizeinrichtung (7, 9, 11) angeord­ net ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß einzelne Rohre (4) über die Längsabmessung des Lamellenpakets durch den Verdampfer führen und am tiefer liegenden, über das Lamellenpaket vorstehenden Ende jeweils mit einer Heizeinrichtung (7) versehen sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch das Lamellenpaket des Verdampfers führende Rohre (4) am tiefer liegenden Ende mit einem gemeinsamen Kältemittelbehälter (8) verbunden sind, der mit einer Heizeinrichtung (9) versehen ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Unterseite des Verdampfers (1) im Bereich der Tauwasserschale beheizte Rohre (10) vorgesehen sind, die mit den durch das Lamellenpaket des Verdampfers führenden Rohrschlangen (3) verbunden sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beheizten Rohre (10) von dem während des nor­ malen Kältebetriebs durch den Verdampfer strömenden Kältemittels durchströmt sind, wobei in der Leitung vor dem Verdampfer ein elektronisch gesteuertes Expansions­ ventil (15) und stromabwärts von den beheizten Rohren (10) ein Absperrventil (16) vorgesehen ist.