DE642901C

DE642901C - Device for dry deep freezing of air, in which the cooling elements consist of flat cells

Info

Publication number: DE642901C
Application number: DEW94167D
Authority: DE
Original assignee: RICHARD WENZL DR
Current assignee: RICHARD WENZL DR
Priority date: 1934-04-27
Filing date: 1934-04-27
Publication date: 1937-03-19

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum trockenen Tiefkühlen von Luft, die dazu dienen soll, Betriebs- oder Lagerräume, z. B. Kellerräume der. Brauereien, Lagerräume aller Art für Nahrungsmittel usw., auf einer gewünschten niedrigen Temperatur zu erhalten. Das Ziel der Erfindung besteht darm, die 'Luft so stark zu unterkühlen, daß verhältnismäßig kleine Vorrichtungen genügen, um im Aufstellungsraume oder an beliebigen anderen Stellen, denen die unterkühlte Luft zugeführt wird, die Temperaturbedingungen zu schaffen und aufrechtzuerhalten, die der jeweilige Gebrauchszweck verlangt. Die neue Vorrichtung ermöglicht es, die räumlich und wirtschaftlich ungünstige zentrale Luftkühlung durch eine in beiden Punkten überlegene Einzel- oder Gruppenkühlung zu ersetzen.The invention relates to a device for dry freezing of air, which is intended to be used in operating or storage rooms, e.g. B. basement rooms of the. Breweries, Storage rooms of all kinds for food, etc., at a desired low temperature to obtain. The aim of the invention is to subcool the air so much that that relatively small devices are sufficient to operate in the installation room or at any other point to which the supercooled air is supplied, the temperature conditions to create and maintain that the respective purpose requires. The new device enables it, the spatially and economically unfavorable central air cooling by one in both To replace superior individual or group cooling.

Der angestrebte Erfolg wird durch die Vereinigung von im wesentlichen bekannten Merkmalen erreicht, und zwar mittels vom Kältemittel durchflossener, aus Flachzellen bestehender Kühlelemente, die nebeneinander angeordnet sind und Flachkanäle für die Luft bilden. Gemäß der Erfindung besteht die neue Kombination darin, daß die Kühlelemente in einen von einem Ventilator durchblasenen Kanal eingebaut sind und ι. den Kanal mit gleichen und engen Abständen so ausfüllen, daß die Luft in dünnen Bändern auf einem einzigen geraden Weg parallel hindurchströmt, 2. auf ihrer ganzen wirksamen Kühlfläche eben und glatt sind sowie 3. in ihrem Innern quer zum Luftwege hin und her gehende Zickzackkanäle für das Kältemittel enthalten.The desired success is achieved through the association of essentially well-known Features achieved by means of flat cells through which the refrigerant flows existing cooling elements that are arranged side by side and flat ducts for the air form. According to the invention, the new combination is that the cooling elements are installed in a duct blown through by a fan and ι. the canal with equal and narrow intervals fill in so that the air is in thin ribbons on a single straight path flows through it in parallel, 2. are flat and smooth over their entire effective cooling surface and 3. zigzag channels going back and forth across the airways for the inside Contain refrigerant.

Aus Flachzellen bestehende Kühlelemente sind an sich bekannt. In einer Ausführungsform, bei der auch ein Zickzackkanal für das Kältemittel vorgesehen ist, hat man ihre Herstellung aus rostsicherem Stahl vorgeschlagen und sie beispielsweise zum Einhängen in Gärbottiche empfohlen. Schon die Anordnung der bekannten Flachzelle entspricht aber der neuen technischen Regel nicht, denn die Kältemittelkanäle verlaufen parallel zu der etwaigen Strömung der gekühlten Flüssigkeit. Ferner besitzt die bekannte Flachzelle an ihren Rändern Flansche oder Bördelungen, welche die Herstellung aus rostsicherem Stahl durch elektrische Widerstandsschweißung ermöglichen sollen, aber die Verwendung für den Erfindungszweck nicht zulassen; denn an diesen Stellen würde sich bei der Luftkühlung sehr bald starker Reif ansetzen, dem dann rasch Eisbildung bis zum Zufrieren der Flachkanäle folgt.Cooling elements consisting of flat cells are known per se. In an embodiment in which a zigzag channel for the If refrigerant is provided, it has been proposed to manufacture it from rustproof steel and recommended for hanging in fermentation vats, for example. Already the arrangement the well-known flat cell does not comply with the new technical rule, because the Refrigerant channels run parallel to any flow of the cooled liquid. Furthermore, the well-known flat cell has flanges or crimps on its edges, which enable the manufacture of rustproof steel by means of electrical resistance welding should, but not allow use for the purpose of the invention; because at these points the air cooling would change Very soon a strong frost set in, which then quickly forms ice until the Flat channels follows.

Aus Flachzellen bestehende Kühlelemente hat man auch schon als Bestandteile einerCooling elements consisting of flat cells are already part of a

Kühleinrichtung für Luft angewendet. Nach einem bekannten Vorschlage ist z. B. ebenerdig ein Eiskasten als Betonbehälter vorgesehen, der nebeneinander eine Mehrzah von Flachzellen in so großen Abständen hält, daß zwischen ihnen eine genügend Menge Eis Platz findet. Unter diesen Flach^; zellen befinden sich an der Decke eines Kellerraumes entsprechende Flachzellen, und ίο durch beide Gruppen läuft je Flachzellenpaar als Kälteübertragungsmittel Sole um, die im Eiskasten gekühlt wird und im Keller die Luft abkühlt. Die Kälteleistung ist sehr gering, und sie würde wegen des großen Abstandes der Flachzellen voneinander selbst dann keine beträchtliche sein können, wenn man etwa die Luft mit künstlich erhöhter Geschwindigkeit an den Zellen vorbeitreiben wollte, zumal auch der Soleumlauf zwischen den beiden Zellen eines Paares nur ein natürlicher ist und in den Zellen keine Kanäle vorgesehen sind, wie sie bei der neuen Vorrichtung dazu dienen, um das Kältemittel mit großer Geschwindigkeit durch die Flachzellen bewegen zu können. Die bekannten Zellen sind außerdem nicht glatt, sondern eine Vielzahl von Stehbolzenköpfen überragt ihre Breitwände, so daß bei hoher Luft- und Kältemittelgeschwindigkeit rasch eine örtliche verstärkte Reifbildung oder Reifanhäufung und damit nachfolgend eine Vereisung eintreten müßten. Schließlich hat man bereits aus Flachzellen bestehende Kühlelemente mit gleichen und engen Abständen nebeneinander in einem Gehäuse angeordnet und auch eine künstliche Bewegung der Luft und des Kältemittels vorgesehen. Die bekannte Vorrichtung weist jedoch vier hintereinandergeschaltete Züge auf, die von der Luft im Zickzackwege durchflössen werden müssen. An allen L^Tmkehrstellen der Luft besteht die Gefahr der Wirbelbildung und damit die Gefahr der Entstehung von bedenklichem Reif und Eis, zumal die nicht glatten Ränder der Flachzellen dem Vorschub leisten. Ferner sind die Zellen nicht eben, denn die Zufuhr und Weiterleitung des Kältemittels erfolgt durch Rahmenstücke hindurch, die die ganze Reihe von Flachzeil en etwa in der Mitte als dicke zusammenhängende Säule durchsetzen. Im Innern der Flachzellen sind keine Kanäle vorhanden, und das Kältemittel hat nur nahe den Rahmenstücken eine erhöhte Geschwindigkeit, die nach den Zellenrändern hin erheblieh abnimmt, und zwar bis auf Null abnehmen kann. Besonders ungünstig wirken die Rahmenstücke innerhalb der Flachkanäle für die Luft, denn sie führen sehr starke Wirbel herbei. Der Wirkungsgrad der bekannten Vorrichtung ist gering und die Gefahr der Vereisung außergewöhnlich groß.Applied cooling device for air. According to a known proposal, for. B. at ground level an ice box is provided as a concrete container that holds a large number of flat cells next to each other at such large intervals that there is enough space between them. Under these flat ^; cells there are corresponding flat cells on the ceiling of a basement room, and ίο each flat cell pair circulates through both groups as a cold transfer medium, brine, which is cooled in the ice box and cools the air in the cellar. The cooling capacity is very low, and because of the large distance between the flat cells, it would not be able to be significant even if one wanted to drive the air past the cells at an artificially increased speed, especially since the brine between the two cells of a pair is only one is more natural and no channels are provided in the cells, as they are used in the new device to be able to move the refrigerant through the flat cells at high speed. The known cells are also not smooth, but a large number of stud bolt heads protrudes over their wide walls, so that at high air and refrigerant speeds, a local increased frost formation or frost accumulation and thus subsequent icing would quickly occur. Finally, cooling elements consisting of flat cells have already been arranged next to one another in a housing with the same and narrow spacings and an artificial movement of the air and the refrigerant has also been provided. The known device, however, has four trains connected in series through which the air must flow in a zigzag path. At all L ^T air mkehrstellen there is a risk of vortex formation and thus the risk of the formation of ice and frost questionable, especially since the non-smooth edges of the flat cells provide the feed. Furthermore, the cells are not even, because the supply and forwarding of the refrigerant takes place through frame pieces that penetrate the whole row of flat rows approximately in the middle as a thick coherent column. There are no channels inside the flat cells, and the refrigerant only has an increased speed near the frame pieces, which decreases considerably towards the cell edges, and can decrease to zero. The frame pieces within the flat ducts have a particularly unfavorable effect on the air because they cause very strong eddies. The efficiency of the known device is low and the risk of icing is extremely high.

Demgegenüber erfolgt gemäß der Erfindung der Einbau der Kühlelemente oder [-„.Flachzellen in einen von einem Ventilator rchblasenen Kanal derart, daß die Luft }'.* nur einem einzigen geraden Wege in jjiinen parallelen Bändern durch die Flachänäle zwischen den Zellen hindurchströmt. Die Luft wird nirgends abgelenkt, und jede Wirbel bildung ist vermieden. Die Flachzellen sind auf ihrer ganzen wirksamen Kühlfläche eben und glatt. Infolgedessen ist an keiner Stelle Gelegenheit zu Störungen der Luftströmung geboten, die einen örtlich verstärkten Reifansatz und damit ein Vereisen herbeiführen könnten. Gleichzeitig ermöglichen die im Innern der Flachzellen quer zum Luftwege angeordneten Zickzackkanäle für das Kältemittel, die von diesem vorzugsweise im Gegenstrom zur Luft durchflossen werden, die Anwendung einer großen Geschwindigkeit des Kältemittels.In contrast, the installation of the cooling elements or takes place according to the invention [- ". Flat cells in one of a fan air duct in such a way that the air} '. * only takes a single straight path in jjiinen parallel bands through the Flachänäle flows through between the cells. The air is nowhere diverted and the formation of eddies is avoided. The flat cells are flat and smooth over their entire effective cooling surface. As a result, there is none Provide an opportunity for airflow disturbances that aggravate one locally The formation of frost and thus freezing could lead to it. At the same time, the zigzag channels for the refrigerant arranged at right angles to the airways inside the flat cells, which are flowed through by this preferably in countercurrent to the air, the application a high speed of the refrigerant.

Erst die Vereinigung der für den Kühlerfolg entscheidenden Merkmale gemäß der Erfindung macht die Anwendung von wesentlieh erhöhten Luft- und Kältcmittelgeschwindigkeiten ohne die Gefahr von Betriebsschwierigkeiten möglich und führt bei einer sicheren Beherrschung der Reifbildung zu einer sprunghaft erhöhten Kälteleistung. Versuche mit der neuen Vorrichtung haben bei flüssigen Kältemitteln, z. B. Sole, das Ergebnis gehabt, daß als Höchstleistung je Quadratmeter Kühlfläche, je Stunde und je Grad Celsius ein Wärmedurchgang von 70 kcal erreicht wurde, und es hat sich gezeigt, daß mit einer praktischen Betriebsleistung von etwa 40 bis 50 kcal gerechnet werden kann. Bei Benutzung von Kältegasen ist der Wärmedurchgang etwas geringer, aber die Leistung gleichfalls ein Mehrfaches der bisherigen Leistungen. Im Betriebe bedecken sich die Kühlflächen allmählich mit einer dünnen Reifhaut, deren Dicke zwar langsam zunimmt, so daß nach einer erheblich ausgedehnten ununterbrochenen Betriebszeit ein Abtauen vorzunehmen ist, aber die Reifschicht zeichnet sich bleibend dadurch aus, daß sie völlig gleichmäßig ist und daß örtliche Reif anhäuf Lingen nicht eintreten, also die Gefahr der Eisbildung und des Zufrierens zuverlässig vermieden ist.Only the combination of the characteristics that are decisive for cooling success according to the Invention makes the use of substantially increased air and refrigerant velocities possible without the risk of operational difficulties and leads to the formation of frost when safely controlled a sudden increase in the cooling capacity. Experiments with the new device have been made at liquid refrigerants, e.g. B. Sole, had the result that as top performance ever Square meter cooling surface, a heat transfer of 70 kcal per hour and per degree Celsius has been achieved, and it has been shown that with a practical operating performance of about 40 to 50 kcal can be expected. When using refrigerant gases the heat transfer is somewhat lower, but the performance is also a multiple of that previous achievements. In the company, the cooling surfaces are gradually covered with a thin hoop skin, the thickness of which increases slowly, so that after a considerably expanded one defrosting must be carried out without interruption of operation, but the layer of frost is permanently characterized by that it is completely uniform and that local frost accumulations do not occur, that is the risk of ice formation and freezing is reliably avoided.

Um jede Störung der Luftbewegung zu vermeiden, besitzen gemäß der Erfindung die Kühlelemente für die Zuleitung und Ableitung des Kältemittels außerhalb des Strömungskanals liegende Anschlüsse, und ferner ist zu dem gleichen Zwecke vorgesehen, daß die in der Strömungsrichtung der Luft liegenden zugeschärften Stirnenden der Flachzellen in iao je einer die Zellendicke nicht überragenden Rast ruhen.In order to avoid any disturbance of the air movement, have according to the invention Cooling elements for the supply and discharge of the refrigerant are located outside the flow channel connections, and further is to provided for the same purpose that those lying in the direction of flow of the air Sharpened front ends of the flat cells in general one not exceeding the cell thickness Rest rest.

Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen:An embodiment of the subject matter of the invention is shown in the drawing. Show it:

Fig. ι einen Längsschnitt nach Linie a-a der Fig. 2,Fig. Ι a longitudinal section along line aa of FIG. 2,

Fig. 2 einen Querschnitt nach Linie b-b von Fig. i,Fig. 2 shows a cross section along line bb of Fig. I,

Fig. 3 einen waagerechten Schnitt nach Linie c-c der Fig. 1 und3 shows a horizontal section along line cc of FIGS. 1 and

Fig. 4 einen Teilschnitt durch eine Flachzelle. 4 shows a partial section through a flat cell.

Die Kühlelemente oder Flachzellen 1 sind gemäß Fig. 2 in einen Kanal 2 eingebaut, der von einem Ventilator durchblasen wird, und zwar saugt dieser im gezeichneten Beispiel die Luft mit großer Geschwindigkeit von unten nach oben durch den Kanal hindurch. Die Elemente 1 sind in gleichen und engen Abständen nebeneinander angeordnet und füllen den Kanal 2 so aus, daß die Luft auf nur einem einzigen geraden Wege parallel durch die von den Kühlelementen gebildeten Flachkanäle hindurchströmt. Bei der praktischen Ausführung sind diese Kanäle vorzugsweise etwa ebensoweit, wie die Kühlelemente 1 dick sind. Ein oberes Verteilungsrohr 4 führt durch Stutzen 6 jeder Flachzelle oben das Kältemittel zu, welches nach dem Durchströmen der Zellen durch Stutzen 7 und ein unteres Sammelrohr 5 abfließt.The cooling elements or flat cells 1 are installed in a channel 2 as shown in FIG blown by a fan, and in the example shown, it sucks the air at high speed from below up through the canal. The elements 1 are equally and closely spaced arranged next to each other and fill the channel 2 so that the air on only a single straight path parallel through the flat channels formed by the cooling elements flows through. In the practical embodiment, these channels are preferably about the same as the cooling elements 1 are thick. An upper distribution pipe 4 leads through nozzles 6 of each flat cell at the top Refrigerant to, which after flowing through the cells through nozzles 7 and a lower manifold 5 flows off.

Die Kühlelemente 1 bestehen gemäß Fig. 4 aus zwei ebenen parallelen Breitwänden 8 und 9, deren Ränder 10, 11 spitz zusammenlaufen und am Scheitel durch Schweißung abgeschlossen werden. Im Innern der Flachzellen 1 sind durch Einschweißen von Querleisten 13 hin und her gehende Zickzackkanäle 17 für das Kältemittel geschaffen. Gemäß Fig. 4 können die Leisten 13 beispielsweise mit der rechten Breitwand 9 durch zwei Schweißnähte, gegebenenfalls Punktschweißungen, und mit der linken Breitwand 8 durch Schweißtropfen verbunden sein. Letztere werden sorgfältigst ausgeführt und nötigenfalls abgeschliffen, damit die Außenflächen der Kühlelemente 1 genügend glatt sind, um keine unzulässige Reifanhäufung entstehen zu lassen.According to FIG. 4, the cooling elements 1 consist of two flat, parallel wide walls 8 and 9, the edges 10, 11 of which converge to a point and at the apex by welding be completed. In the interior of the flat cells 1, transverse strips are welded in place 13 back and forth zigzag channels 17 created for the refrigerant. According to FIG. 4, the strips 13 can, for example, be connected to the right wide wall 9 through two weld seams, possibly spot welds, and with the left wide wall 8 be connected by drops of sweat. The latter are carefully executed and if necessary sanded down so that the outer surfaces of the cooling elements 1 are sufficiently smooth in order not to allow an unacceptable build-up of frost.

Aus Fig. 4 ist ferner ersichtlich, daß die in der Strömungsrichtung der Luft liegenden zugeschärften Ränder oder Stirnenden der Flachzellen 1 in je einer an Trägern 15 befestigten Rast 14 ruhen, deren Breite die Zellendicke nicht überschreitet. .Oberhalb der Kühlelemente 1 kann ein Sprührohr 16 zum Abtauen angeordnet sein.From Fig. 4 it can also be seen that the lying in the flow direction of the air sharpened edges or front ends of the flat cells 1 each attached to a carrier 15 Rast 14 rest, the width of which does not exceed the cell thickness. .Above the Cooling elements 1 can be a spray tube 16 for Be arranged for defrosting.

Claims

Patent claims:

1. Device for dry freezing of air, in which the refrigerant through which cooling elements flowed through consist of flat cells, which are arranged side by side and flat channels for the Form air, characterized in that the elements in one of a fan blown duct are installed and

a) fill the channel with equal and narrow intervals so that the air in thin ribbons flowing through in parallel on just one straight path,

b) are flat and smooth over their entire effective cooling surface and

c) zigzag canals going back and forth across the airways for contain the refrigerant.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the cooling elements have connections outside of the flow channel for the supply and discharge of the refrigerant.

3. Apparatus according to claim 1, characterized in that the in the In the direction of flow of the air, sharpened front ends of the flat cells in rest a rest not exceeding the cell thickness.

1 sheet of drawings