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Wärme- und Kälteaustauschapparate, insbesondere bei Kältemaschinen
Bekanntlich arbeiten die Verdampfer von Kältemaschinen vielfach mit sogenannter
LTberflutung, d. h. man läßt mehr flüssiges Kältemittel im Verdampfer umlaufen als
zur Verdampfung gelangt. Hierdurch wird eine regere Verdampfung erreicht, als wenn
nur die der Kälteleistung entsprechende Flüssigkeitsmenge umlaufen würde, da die
Heizfläche des ''erdampfers besser mit Flüssigkeit bespült wird. Der Vorteil einer
solchen Einrichtung wird nicht nur bei Kältemaschinen, sondern auch bei Wärmeaustauschapparaten
itn allgemeinen, wie z. B. Dampfkesseln, Destillierapparaten, Vorwärmern usw., ausgenützt
und macht die Aufstellung einer besonderen Umwälzpumpe reichlich bezahlt.
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Bei der besonderen Anwendung auf Verdampfer von Kältemaschinen ist
es ganz gleichgültig, welcher Art die Kältemaschine ist; der Vorteil liegt sowohl
für Absorptionswie auch Kompressionsmaschinen nur in der Verbesserung der Wärmeübergangszahl
und damit in der Möglichkeit der Anwendung kleinerer Heizflächen. Es ist fernerhin
gleichgültig, welcher Art bei Kompressionskältemaschinen der Kompressor ist, der
geschilderte Vorteil der Überflutung wirkt sich bei Kolben-Kreiskolben-Strahlapparat-
und Turboverdichtern in gleichem Maße und nur in der Verbesserung der Wärmeübertragung
aus.
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Vorliegende Erfindung betrifft nun eine Regelung von mit Überflutung
arbeitenden Wärme- oder Kälteaustauschapparaten, insbesondere bei Kältemaschinen
derart, daß die genannte Überflutung in ihrer Wirkung auf eine besondere Art beeinflußt
wird. Für Kühler sind bereits Vorrichtungen bekannt, die wirksame Kühlfläche ohne
Veränderung der Durchflußmengen durch Abdeckung mit glockenförmigem Schieber zu
verändern. Auch bei der vorliegenden Erfindung wird die Umwälzmenge nicht verändert,
jedoch wird statt der Abdeckung der Kühlfläche die zur Beaufschlagung gelangende
Flüssigkeitsmenge durch Ablenkung verändert. Der Überflutungseffekt wird lediglich
durch eine mehr oder weniger gute Bespülung der Heizfläche geändert. Damit wird
für die Uinwälzpumpe nicht nur der Vorteil erreicht, daß bei allen Betriebsverhältnissen
stets mit gleichbleibenden Förderverhältnissen gearbeitet wird,. sondern die Einrichtung
wird hierdurch erheblich einfacher und billiger als die mechanische Abdeckung der
Heizfläche. Würde man z. B. an Stelle der erfindungsgemäßen Maßnahme die Umwälzpumpe
drosseln, so könnte bei Anwendung von einer Kolbenpumpe der Pumpendruck unbequem
steigen, wodurch der Wirkungsgrad erheblich herabgemindert wird. Bei einer Zentrifugalpumpe
könnten die bekannten Pumperscheinungen auftreten, die zu einem Versagen bzw. Abhängen
der Pumpe führen. An Hand der Abb. i und 2 sei die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel
näher erläutert.
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Es ist i das Gehäuse des Verdampfers, an welches sich die nicht dargestellte
Verdichtergruppe und der Kondensator in üblicher Weise anschließen; a ist das Verdampferrohrbündel,
3 und 4 sind die Endköpfe für den
Kälteträger und 5 und 6 die Kälteträgerzu-und
-ableitungen. 7 ist die Umwälzpumpe mit Antriebsmotor 7a, 8 ist die Saugleitung
und 9, io sind die Druckleitungen für die Umwälzpumpe. i i sind Drehberieselungskörper
mit Lager i2, 13 sind die Antriebskegelräder der Drehkörper mit der Antriebswelle
14 und Antriebsmotor 15. 16 ist eine Impulsleitung von Thermostat 17 nach dem Antriebsmotor
15. 18 sind Auffangbleche, die je nach Verstellung der Drehkörper einen Teil
der Berieselungsflüssigkeit abfangen und diese seitlich der Verdampferrohre in den
unteren Teil des Verdampfers ableiten. i9 ist ein Flüssigkeitsabscheider; der Thermostat
17
in der Kälteträgerableitung 6 beeinflußt den Antriebsmotor 15, welcher
über Welle 14 und Zahnräder 13 die Berieselungskörper ii in dem einen oder
anderen Sinne verdreht. Soll z. B. die Temperatur des abgehenden Kälteträgers konstant
gehalten werden und steigt diese bei irgendwelchen Betriebsverhältnissen, so werden
die Drehberieselungskörper nach außen in Richtung der punktierten Lage gedreht,
wodurch die Beaufschlagung der Verdampferrohre herabgemindert wird; danach sinkt
die Temperatur des abgehenden Kälteträgers wieder ab. Im umgekehrten Fall werden
die Drehkörper in entgegengesetzter Richtung geschwenkt (also nach innen), wodurch
die.Berieselung verstärkt wird.
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Anstatt die Berieselungskörper i i beweglich und die Auffangbleche
18 fest anzuordnen, kann man die Konstruktion auch umgekehrt wählen. Die Berieselungskörper
sind fest, die Auffangbleche dagegen beweglich angeordnet. Der Antriebsmotor mit
Antriebswelle 14 und Übersetzungsräder 13 sind dann an diese verstellbaren Bleche
angeschlossen.
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Die Beaufschlagung der Verdampferrohre kann in zweckdienlicher Weise
auch in Abhängigkeit von der Temperatur des abgehenden Kühlwassers im Kondensator
zwecks Konstanthaltung dieserTemperatur verändert werden. Die Regelung kann bei
Gefahrmomenten auch als Sicherheitsregelung derart ausgebildet werden, daß sie z.
B. bei Unterschreitung einer bestimmten Temperatur die Berieselung augenblicklich
von der Heizfläche ablenkt, indem die Berieselungskörper beispielsweise mit Klinke
ausgelöst und durch eine Feder in die punktiert dargestellte Grenzlage ausgeschwenkt
werden. Wird als Kälteträger z. B. Süßwasser verwendet, welches der Gefahr des Einfrierens
ausgesetzt ist, so ist der Thermostat auf eine Temperatur von über o° einzustellen.
Hier ist eine solche Sicherheitsregelung sehr von Vorteil.
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Zweckmäßig wird die Schwenkung der Berieselungskörper oder der Auffangbleche
so durchgeführt, daß die Änderung der Beaufschlagung bei allen Rohren gleichmäßig
erfolgt. Damit verhütet man das Einfrieren eines Teiles des Verdampfers. Bei vollständig
ausgeschwenkten Berieselungskörpern wird keine Umwälzflüssigkeit mehr über den Verdampfer
gebracht, so daß die Verdampfungswirkung praktisch auf Null herabgemindert werden
kann. Sämtliche Umwälzflüssigkeit gelangt dann' auf die Auffangbleche
r8, von wo sie seitlich abströmen kann, ohne den Verdampfer zu beaufschlagen.
Dainit kann man also die Kälteleistung praktisch bis auf Null verkleinern bei voller
Umwälzmenge, also bei gleichbleibenden Förderverhältnissen der Pumpe. Störungen
durch Ändern der Arbeitsverhältnisse der Pumpe können deshalb bei dieser Regelung
nicht eintreten, so daß die Regelung absolut zuverlässig ist; dies ist besonders
dann wichtig, wenn der Kälteträger unter allen Umständen vor Einfrieren geschützt
werden muß.
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Bei Einrichtungen ähnlicher Art, wie z. B. Veränderung der Umwälzmenge
und gleichbleibender Beaufschlagung der Rohroberfläche. ist die Gefahr des Einfrierens
nicht beseitigt, weil in diesem Fall die verkleinerte Flüssigkeitsmenge unter Umständen
nicht mehr ausreicht, sämtliche Rohre zu berieseln. Es kann dann vorkommen, daß
die berieselten Rohre unter o°, die nichtberieselten dagegen über o° stehen, so
daß trotz Regelung der Berieselung auf eine Temperatur der Kälteträger über o° ein
Teil der Rohre einfriert.