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Als Luftabscheider ausgebildeter Kondensator für Kältemaschinen Die
Anwesenheit von Luft oder anderen Fremdgasen im Kreisprozeß der Kältemaschinen ist
bekanntlich sehr störend. Es ist eine ganze Anzahl von Vorrichtungen bekannt geworden,
um die Luft oder andere Fremdgase aus dem Kreislauf zu entfernen. An eine derartige
Vorrichtung sind verschiedene Anforderungen zu stellen: Erstens soll für eine weitgehende,
möglichst vollständige Abscheidung der Fremdgase aus dem Kreisprozeß gesorgt werden.
Weiterhin soll die Entfernung der Fremdgase mit einem möglichst geringen Verlust
an Kältemitteldampf vor sich gehen. Ferner soll das Ablassen der Fremdgase möglichst
selten--erfolgen müssen. Außerdem soll eine gute Einrichtung alle diese Zwecke in
möglichst wirtschaftlicher Weise erreichen.
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Die einfachsten, aber auch gleichzeitig mangelhaftesten Einrichtungen
zur Abscheidung der Fremdgase beruhen darauf, daß an der räumlich -höchstgelegenen
.Stelle des Leitungssystems ein Luftsack o. dgl. angebracht ist. Die Abscheidung
ist hier unvollkommen und der Verlust der Kältegase beim Ablassen groß.
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Besser wirkende Anlagen verlegen die Abscheidung der Fremdgase in
den Kondensator, weil die Trennung der Fremdgase von dem bereits verflüssigten Kältemittel
leichter und vollständiger vor sich geht.
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Es ist eine Einrichtung dieser Art vorgeschlagen worden, bei der während
der Kondensation die Trennung von Gasen und Flüssigkeitsteilchen so vorgenommen
wird, daß die schwereren Flüssigkeitsteilchen nach unten abfließen, während die
nicht-verflüssigten leichten Fremdgase nach oben aufsteigen. Auf diese Weise wird
die Abscheidung bereits bedeutend besser werden.
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Um die schon abgeschiedenen Fremdgase von mitgerissenem Kältemittel
möglichst zu befreien, ist eine intensive Kühlung der Fremdgase vor ihrem Entweichen
aus der Anlage erforderlich.
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Es sind Einrichtungen bekannt geworden, die diesen Zweck unter Aufwendung
eines Teils der Kälteleistung der Maschine mit Hilfe des umlaufenden Kältemittels
erreichen. Das ist jedoch unwirtschaftlich, da in dieser Weise die verfügbare Kälteleistung
der ganzen Anlage um einen gewissen Betrag vermindert wird.
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Auch die Aufwendung von besonderemKühlwasser zur Kühlung des Raumes,
in dem sich abgeschiedenes Fremdgas und Kältemitteldampf befinden, stellt noch nicht
die wirtschaftlichste Lösung der gestellten Aufgabe dar, da hierdurch der Kühlwasserverbrauch
der Anlage erhöht wird.
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist nun eine Apparatur, die
in vollkommener Weise den eingangs aufgestellten Forderungen gerecht wird insofern,
als die Abscheidung der Fremdgase vollständig und ihre Trennung '@`) Von dem
Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:
Dipl.-Ing. 1Vol fgang
Schnack in Darmstadt.
von mitgerissenem Kältemitteldampf
äußerst wirtschaftlich erfolgt.
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Dies wird dadurch erreicht, daß für die Abscheidung im Kondensator
das am besten wirksame Prinzip der Trennung von Flüssigkeiten und Gasen angewandt.
-wird insofern, als den gasförmigen Bestandteilen der Aufstieg nach oben, den verflüssigten
Bestandteilen der Abfluß nach unten ermöglicht wird.
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Durch die gewählte Anordnung wird weiterhin erreicht, daß nicht nur
ein besonderer Aufwand von Kühlmitteln für die Abtrennung mitgerissenen Kältemittels
aus den Fremdgasen überhaupt vermieden wird, sondern darüber hinaus noch eine rationellere
Ausnutzung des für die Kondensation erforderlichen Kühlmittels eintritt. Auf diese
Weise wird größte Wirksamkeit mit höchster Wirtschaftlichkeit vereint.
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Die erforderliche Apparatur ist auf der beiliegenden Zeichnung dargestellt.
Hier ist als Beispiel die Anwendung bei einem einfachen Schlangentauchkondensator
gewählt. Die Erfindung läßt sich jedoch in gleicher Weise auch bei anders gearteten
Kondensatoren, z. B. Mehrfachschlangenkondensatoren mit Zwischenentnahme des verflüssigten
Kältemediums oder anderen Ausführungen, verwirklichen.
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Das von dem Kompressor kommende Kältemittel, welches die unerwünschte
Luft oder andere im Kondensator nicht kondensierbare Gase mit sich führt, tritt
am unteren Ende in die Kühlschlange b, welche sich in einem von Kühlwasser durchflossenen
Kühlgefäß a befindet. Im Inneren der Schlange befindet sich der als Wasserverdränger
ausgebildete innere Kühler c. Die beim Aufsteigen in der Kühlschlange verflüssigten
Bestandteile strömen nach dem Prinzip des Rückflußkühlers' im Gegenstrom zu den
ankommenden Gasen nach unten und treten am unteren Ende der Schlange durch den Siphonverschluß
d in den Wasserverdränger eiri. Die ankommenden Gase werden auf diese Weise gekühlt.
Die nicht verflüssigten Bestandteile steigen durch die Kühlschlange nach oben und
treten am oberen Ende in den Wasserverdränger c ein. In diesem befindet sich also
im unteren Teil flüssiges Kältemittel, darüber ein Gemisch von KältemitteIdampf
und den nicht kondensierbaren Gasen. Die Zusammensetzung dieses Gemisches ist nach
physikalischen Gesetzen bestimmt. Der Anteil an Kältemitteldampf richtet sich lediglich
nach der herrschenden, durch das Kühlwasser bestimmten Temperatur. Der Druck ist
die Summe der Partialdrücke des Kältemittels und der nicht kondensierenden Gase.
Dämpfe des Kältemittels, die durch die nicht kondensierten Gase durch die Schlange
mitgerissen worden sind, werden sich an den gekühlten Wänden des Wasserverdrängers
so weit niederschlagen, bis das -physikalisch feststehende Verhältnis Kältemitteldampf
: Luft erreicht ist. Die so kondensierte Kältemittelmenge wird an den Wänden herabtropfen
und sich mit der Hauptmenge im unteren Teil des Wasserverdrängers vereinen. Der
Wasserverdränger, der normalerweise geschlossen ist, kann von Zeit zu Zeit durch
das Ventil f entlüftet werden, wobei ein Verlust an Kältemitteldampf nur insoweit
eintreten kann, als dies physikalisch bei der gegebenen Temperatur nicht zu umgehen
ist.
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Die Ableitung des verflüssigten Kältemittels zu dem Regulierventil
g und der übrigen Kälteanlage erfolgt durch den Tauchverschluß e. Die Ausnutzung
des Kühlwassers in dieser Apparatur ist außerordentlich günstig insofern, als durch
den Einbau des Wasserverdrängers eine intensive Kühlung der Kühlschlange in dem
engen Raum zwischen Kühlgefäß a und Wasserverdränger c erfolgt. Außerdem werden
die bereits hierdurch gekühlten Wände des Wasserverdrängers c auf der Innenseite
dazu benutzt, mitgerissene Kühlmitteldämpfe niederzuschlagen. "Der große Rauminhalt
des Wasserverdrängers gibt die Möglichkeit, - größere Mengen nicht kondensierbare
Gase abzuscheiden und damit das Entlüften, das stets mit einem gewissen Verlust
an Kältemittel verbunden sein wird, in größeren Zeitabständen vorzunehmen. -Da andererseits
das gesamte vorhandene Kältemedium im Verlaufe gewisser Zeit den Kondensator durchströmt,
ist die Gewähr für weitgehende Abscheidung der Luftgegeben.
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Der Übertritt einmal abgeschiedener Luft in den Kreisprozeß ist durch
den Tauchverschluß e sicher verhindert: Ebenso verhindert der Tauchverschluß d in
Verbindung mit Tauchverschluß e den Übertritt nicht verflüssigten Kältemittels in
die Leitung zum Regulierventil.