DE576192C - Verfahren zur Kuehlung, insbesondere waermeabgebender Teile von Kaelteapparaten - Google Patents

Description

• Verfahren zur Kühlung, insbesondere wärmeabgebender Teile von Kälteapparaten Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Kühlen, insbesondere zum Kühlen wärmeabgebender Teile von Kälteapparaten. Es ist bereits vorgeschlagen worden, wärmeabgebende Teile von Kälteapparaten durch unterhalb dieser Körper liegende Kältequellen vermittels hermetisch geschlossener Kühlsysteme zu kühlen, in denen das im System eingeschlossene Kühlmittel durch Thermosiphonwirkung zum Umlauf gebracht wurde, worauf die gehobene Flüssigkeit durch die Wirkung der Schwere der tiefer liegenden Kältequelle zufließt. Bei derartigen Anlagen muß die fortzuschaffende Wärme dem Kühlsystem unterhalb seines normalen Flüssigkeitsspiegels zugeführt werden.
• Durch die Erfindung wird es ermöglicht, Wärme von zu kühlenden Teilen auch dann fortzuschaffen, wenn diese Teile oberhalb des normalen Flüssigkeitsspiegels im Kühlsystem liegen, bzw. mehrere in verschiedenen Höhenlagen angeordnete wärmeabgebende Teile zu kühlen. Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß ein in einem hermetisch geschlossenen System befindliches Kältemittel durch Wärmezufuhr derart verdampft wird, daß die entstandenen Dämpfe flüssiges Kältemittel auf einen höheren Ort heben, wo die gehobene Flüssigkeit zur Kühlung eines wärmeabgebenden Körpers weiter verdampft wird, worauf die so gebildeten und die Förderdämpfe kondensiert werden. Z. B. kann die Erfindung derart benutzt werden, daß die Absorptionswärme eines Absorptionskälteapparates benutzt wird, um in einem geschlossenen System flüssiges Kältemittel durch in ihn ausgetriebene Gasblasen in eine Steigleitung emporzuheben bis zu der Höhe, in der der Kondensator des Kälteapparates angeordnet ist. Das in dieser Weise bis zum Kondensator gehobene Kältemittel wird durch die Kondensationswärme weiter verdampft, worauf die durch Aufnahme der Absorptions- und Kondensationswärme entstandenen Dämpfe in einem beliebigen Kondensator, der beispielsweise außerhalb eines Kühlschrankes angeordnet ist, wieder kondensiert werden.
• Die Erfindung soll näher unter Hinweis auf die anliegenden Figuren beschrieben werden, wobei sich weitere kennzeichnende Merkmale der Erfindung ergeben werden.
• Abb. i -zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei der der Absorber und Kondensator eines Absorptionskälteapparates gekühlt wird. -Abb. 2 zeigt eine Ausführungsform für sekundäre Kühlung.
• Abb. 3 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform der Erfindung nach Abb. i und Abb. q. eine andere Ausführungsform der Erfindung nach Abb. 2. In der Abb. i bezeichnet io den Kondensator und ix den Absorber eines beispielsweise mit druckausgleichendem Gas arbeitenden Absorptionskälteapparates. Die für die Darstellung der Erfindung unwesentlichen Teile sind iri der Figur nicht dargestellt. Bei der gewöhnlichen Ausführungsform derartiger Anlagen sind der Kondensator io und der Absorber ii durch Kühlwasser gekühlt, das durch Kühlmäntel oder Kühlschlangen geführt wird. Gemäß der vorliegenden Erfindung werden diese Teile jedoch durch ein zweites Kältemittel gekühlt, das in einen geschlossenen Kreislauf geführt wird, in dem es während des Betriebes des Apparates dauernd umläuft.
• Ein U-förmiger Sammler 2o enthält eine bestimmte Menge eines flüssigen Kältemittels. Um den Absorber ix herum ist ein gesehlossener Kühlmantel 16 angebracht, der eine weitere Menge von flüssigem Kältemittel enthält. Die Absorptionswärme, die im Absorber ii entsteht, bringt das flüssige Kältemittel im Kühlmantel 16 zum Kochen, und die dabei gebildeten Kältemitteldämpfe treten unter Druck durch eine Leitung 21 hindurch, die in dem Schenkel ig des U-förmigen Sammlers 2o unter dessen Flüssigkeitsspiegel mündet. Die in der Leitung ig nach oben aufsteigenden Kältemitteldämpfe pumpen flüssiges Kältemittel vom Sammler 2o in bekannter Weise aufwärts, und das Flüssigkeitsdampfgemisch wird zu dem oberen Teil einer Kammer 14 gefördert, die in wärmeleitender Verbindung mit dem Kondensator 1o des Kälteapparates steht. Der sich in Kammer 14 abscheidende Dampf tritt durch eine Leitung 17 zu einem Kondensator 18, der an beliebiger Stelle vorgesehen sein kann, z. B. außerhalb eines Kühlschrankes, wo er zweckmäßig durch Luft gekühlt wird. In diesem Kondensator 18 wird das Kältemittel wieder verflüssigt und zu dem U-förmigen Sammler 2o zurückgeleitet.
• Das flüssige Kältemittel, das in den oberen Teil der Kammer :14 gepumpt ist, sammelt sich am Boden der Kammer 1q.. Die Höhe des Flüssigkeitsspiegels in der Kammer 14 wird durch eine Leitung 15 begrenzt, die das überschüssige Kältemittel zu dem den Absorber ii umgebenden Kühlmantel i6 zurückführt. Die Kondensationswärme, die im Kondensator io durch das eigentliche Kältemittel des Apparates ausfällt, das durch Leitungen 12 und 13 zum Kondensator io geführt wird, verdampft einen Teil des flüssigen, zweiten Kältemittels in der Kamnier 14., und der hierbei gebildete Dampf tritt zugleich mit den aus der Leitung ig kommenden Förderdämpfen durch Leitung 17 zum Kondensator 18. Bei dieser Ausführungsform kommt das zweite Kältemittel, wie beschrieben, zur Zirkulation, wenn das Gewicht der flüssigen Säule im Überlaufrohr 15 größer ist als die Fördersäule oder die Eintauchtiefe der Leitung 2i unter dem Flüssigkeitsspiegel der Leitung 2o. Die Kühlung des Absorbers ii kommt zustande durch die Entziehung der Wärme, die das flüssige Kältemittel im Kühlmantel i6 zum Kochen bringt. Die Kühlung des Kondensators io tritt ein durch die Entziehung der Wärme, die das flüssige Kältemittel in der Kammer 14. verdampft.
• In Abb. 3 ist eine vereinfachte Ausführungsform einer solchen Anlage dargestellt. Das Kühlsystem besteht in diesem Fall aus einer Kühlschlange 32, die einen Absorber 30 umgibt, einer Kühlschlange 31, die den Kondensator des Kälteapparates umgibt, und dem Kondensator 33 des Kühlsystems. Die Teile 31, 32 und 33 stellen ein hermetisch in sich geschlossenes System dar. Der untere Teil dieses Systems ist mit flüssigem Kältemittel gefüllt bis zu einer Höhe, die oberhalb der Kühlschlange des Absorbers liegt. Der Absorber 30 wird gekühlt durch die Entziehung der Wärme, die das flüssige Kältemittel in der Kühlschlange 32 zum Kochen bringt. Die entstehenden Dämpfe pumpen flüssiges Kältemittel aufwärts durch die Kühlschlange 31 des Kondensators des Kälteapparates. Dessen Kondensationswärme wird dadurch abgeführt, daß ein Teil des hochgepumpten flüssigen Kältemittels in der Kühlschlange 31 verdampft wird. Dämpfe und der Rest der Flüssigkeit treten aus der Kühlschlange 31 in den oberen Teil des Kondensators 33, der beispielsweise auf der Außenseite eines Kühlschrankes angeordnet ist, wo er durch Luft gekühlt werden kann. In diesem Kondensator 33 werden die Dämpfe kondensiert, und der Kreislauf wiederholt sich.
• In Abb.2 ist eine Ausführungsform dargestellt, bei der die Erfindung zum Kühlen eines Kühlschrankes mit Hilfe eines zweiten Kältemittels benutzt wird. Der erste Verdampfer 22 kann von beliebiger Art sein, wie es z. B. in Absorptionskälteapparaten üblich ist. Ein zweiter Verdampfer 23, der beispielsweise überflutet ist, und ein U-förmiger Sammler 27 enthalten je eine bestimmte Menge von flüssigere Kältemittel. Von der Umgebung des zweiten Verdampfers 23 wird Wärme dadurch fortgeschafft, daß flüssiges Kältemittel in ihm verdampft wird. Der entstehende Dampf tritt durch eine Leitung 29 und fördert dadurch flüssiges Kältemittel vom U-förmigen Sammler 28 durch Leitung 28 nach oben. Leitung 28 mündet mit ihrem oberen Ende in eine Leitung 25, deren eines Ende in den Verdampfer 23 hineinragt und unter dessen normalem Flüssigkeitsspiegel mündet. In der Leitung 25 wird das flüssige Kältemittel abgeschieden und fällt in den Verdampfer 23. Die Förderdämpfe treten - in der Leitung 25 nach oben und in einen Mantel 26, der den ersten Verdampfer 22 umgibt. Hier wird den Förderdämpfen durch den ersten Verdampfer 22 Wärme entzogen, so daß sie zur Kondensation kommen, und die entstandene Flüssigkeit läuft vom Boden des Mantels 26 zum Sammler 27 zurück. Bei dieser Ausführungsform ist es nicht erforderlich, daß der zweite Verdampfer unterhalb des ersten Verdampfers liegt, wie es bisher üblich war. In Abb. 4 ist eine andere Ausführungsform der Erfindung gemäß Abb. 2 gezeigt. Der erste Verdampfer 34, der beispielsweise mit einem Absorptionskälteapparat verbunden ist, arbeitet mit einem zweiten Verdampfer 40 zusammen. Flüssiges Kältemittel ist in einem U-förmigen Sammler mit den Schenkeln 36 und 38 enthalten. Der Schenkel 38 ist mit Stahlrippen versehen. Von der Umgebung des Sehenkels 38 wird Wärme aufgenommen, die flüssiges Kältemittel im Schenkel 38 verdampft, und die entstehenden Dämpfe fördern flüssiges Kältemittel durch eine Leitung 37 in den zweiten Verdampfer 40, in dem die Flüssigkeit abgeschieden wird, während die Dämpfe durch eine Leitung 39 in den Mantel 35 treten, der mit dem ersten Verdampfer 34 wärmeleitend verbunden ist. In diesem Mantel 35 wird dem Dampfe Wärme entzogen, bis er kondensiert, worauf das verflüssigte Kältemittel vom Mantel 35 zum Sammler 36 zurücktritt. Die Wärme der umgebenden Luft verdampft flüssiges- Kältemittel im zweiten Verdampfer 40, und die dabei gebildeten Dämpfe treten durch Leitung 39 in dem Mantel 35 auf, wo auch sie kondensieren und zum Sammler zurückfließen.
• Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt.

Claims (13)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Kühlung, insbesondere wärmeabgebender Teile von Kälteapparaten, dadurch gekennzeichnet, daß aus einem in einem hermetisch geschlossenen System enthaltenen Kältemittel durch Wärmezufuhr Gas ausgetrieben wird, das zur Hebung flüssigen Kältemittels auf einen höheren Ort benutzt wird, worauf die gehobene Flüssigkeit unter Aufnahme von Wärme von einem zu kühlenden Körper weiter verdampft wird, worauf die entstandenen Dämpfe ganz oder teilweise an einer Stelle des hermetisch geschlossenen Systems wieder kondensiert werden, die tiefer liegt als eine der Verdampfungsstellen des Kältemittels.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Fördergas von der gehobenen Flüssigkeit getrennt wird, bevor die Flüssigkeit zum Kühlen des wärmeabgebenden Körpers benutzt wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß überschüssige, gehobene Flüssigkeitsmengen zweckmäßig durch eine Überlaufvorrichtung zur Förderstelle zurückgeschafft werden.
4. 4. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl in verschiedenen Höhenlagen angeordneter @värmeäbgebender Körper gekühlt wird.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Absorptionswärme des Absorbers eines Absorptionskälteapparates zum Fördern des flüssigen Kältemittels bis zur Höhe des Kondensators.des Kälteapparates benutzt wird, worauf der Kondensator durch die gehobene Flüssigkeit gekühlt wird.
6. 6. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdampfung der gehobenen Flüssigkeit zur Nutzkälteerzeugung, beispielsweise zur Eisbereitung, benutzt und die Kondensationswärme des Kältemittels von dem Verdampfer eines Kälteapparates abgeführt wird.
7. 7. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach einem der Voransprüche, gekennzeichnet durch einen Sammelbehälter (2o, Abb. i) für das Kältemittel, eine an ihn anschließende Gasblasenpumpe (i9), einen Behälter (i4), zu dem die Flüssigkeit gefördert und dem Wärme zugeführt wird, und einen unterhalb dieses Behälters angeordneten Kondensator (i8) für Kälternitteldämpfe. _ B.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitsbehälter des Systems als U-Rohr ausgebildet ist.
9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch einen den Kondensator eines Kälteapparates kühlenden Kühlbehälter (i4, Abb. i), der einerseits mit einem tiefer liegenden, zweiten Kondensator (i8) durch eine Gasleitung verbunden und anderseits mit einer Kühlvorrichtung des Absorbers des Kälteapparates durch eine Flüssigkeitssteigleitunz -verbunden ist. io.
10. Vorrichtung nach Anspruch 7 zur Kühlung mehrerer wärmeabgebender Körper in verschiedenen Höhenlagen mittels eines teilweise mit einem Kältemittel gefüllten, hermetisch geschlossenen Systems, dadurch gekennzeichnet, daß hinter dem Kondensator des Systems in der Umlaufrichtung des Kältemittels gerichtet eine Mehrzahl von Verdampfungsstellen angeordnet ist. ii.
11. Vorrichtung nach Anspruch io, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Verdampfungsstellen höher als der Kondensator des Systems liegt.
12. 12. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Absorber und Kondensator eines Kälteapparates je mit einer vom Kühlsvstem gebildeten Kühlschlange umgeben sind und der Kondensator des Kühlsystems unterhalb des Flüssigkeitsspiegels der Kondensatorkühlschlange liegt. 13. Hermetisch geschlossenes Wärmeübertragungssystem zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch x, gekennzeichnet durch einen Verdampfer (2q., Abb. 2), -einen unterhalb dieses Verdampfers liegenden Kondensator (a6), eine Flüssigkeitsfördervorrichtung (28), eine Flüssigkeitsleitung (27), die Kondensator und Pumpe verbindet, und eine Gasleitung (2g), die Verdampfer und Pumpe verbindet. 1q..
13. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daB der Kondensator des Systems von dem Verdampfer eines Kälteapparates gekühlt wird und der oberhalb des genannten Kondensators angeordnete Verdampfer des Systems durch eine Gasleitung und eine Flüssigkeitssteigleitung mit einem das Kondensat aufnehmenden Behälter verbunden ist.