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Kältespeicher Die Erfindung betrifft einen mit einer erstarrenden
Flüssigkeit arbeitenden Kältetauscher bzw. Kältespeicher, insbesondere Flüssigkeitsröhrenkühler,
und besteht darin, daß ein in der Erstarrungszone angeordneter, mit der Kälteaustauschfläche
wärmeleitend verbundener, temperaturempfindlicher Impulsgeber vorgesehen ist, der
einen Stillstand im weiteren Gefrieren der Flüssigkeit herbeiführt, wenn die erstarrte
Flüssigkeit auf eine bestimmte Schichtdicke angewachsen ist, welche den Kälteaustausch
über den Impulsgeber in dem Maße einschränkt, daß die Temperatur auf die der Impulsgeber
eingestellt ist, erreicht wird.
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Für Kälteapparate in Kühlschränken ist es bekannt, wenn sich auf den
Verdampfer aus der Luft Reif niedergeschlagen hat und den Wirkungsgrad des Kälteapparates
beeinträchtigt, mittels eines Abtauthermostaten den Kälteapparat abzustellen und
so den Reif zum Abschmelzen zu bringen. Durch die Ausbildung nach der Erfindung
wird bei einer Verdampfer- bzw. Kältespeicheranlage, in welcher die Kälte in Form
einer erstarrenden Flüssigkeit, z. B. in der Form von Eis, aufgespeichert wird,
ermöglicht, den Betrieb selbsttätig zu gestalten, indem die Schicht des Kältespeichermittels
nur bis zu einer bestimmten Dicke anwachsen kann. Gleichzeitig wird verhindert,
daß die Kühlerschlangen vollständig vereisen. Einige Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes
sind auf der Zeichnung schematisch dargestellt.
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Fig. i a, i b, i c zeigen den Erfindungsgegenstand im Schnitt in Anwendung
auf ein Rohr eines Süßwasserkühlers, d. h. mit Wasser als Kältespeichermittel, und
zwar die F iguren links in verschiedenen Betriebszuständen, die Fig. i b rechts
während eines Betriebsstillstandes.
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Fig. 2 zeigt einen Teil einer Rohrschlange in der Ansicht.
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Fig. 3 und ,4 veranschaulichen eine abgeänderte Ausführungsform der
Fig. i und 2, wobei die Fig.3 rechts wiederum den Zustand bei Außerbetriebsetzung
zeigt.
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Fig.5 bis 8 zeigen weitere Ausführungsbeispiele in verschiedenen Betriebszuständen
für eine Rohrschlange, bei welcher das Kältespeichermittel im Innern aufgespeichert
wird.
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i ist ein Rohr eines Röhrenkühlers, bei welchem das Kältemittel im
Innern :2 zirkuliert und das Kältespeichermittel 3 sich außerhalb befindet. Das
temperaturempfindliche Steuerorgan, z. B. ein Thermostat, ist mit 4. bezeichnet
und gibt seine Impulse durch eine Leitung 5 eines elektrischen Stromkreises weiter.
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In Fig. i sind drei Betriebszustände dargestellt, welche die Wirkungsweise
des temperaturempfindlichen Steuerorgans, z. B. eines Thermostaten, veranschaulichen.
Die Temperatur
des Kältemittels, z. B. Sole als Kälteträger oder
Ammoniak als Kältemittel, im Innern des Rohres i sei mit TK bezeichnet und betrage-i
o° C. Die Wassertemperatur T-tt unmittelbar um das Rohr bzw. die Temperä=: tur der
Eisschicht oder z. B. einer Alkohollösung betrage -2° C. Mit Tt werde die. Temperatur
des Thermostaten 4 bezeichnet.
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Im Falle der Fig. i a, wo sich noch kein Eisansatz um das Kühlrohr
gebildet hat, wird die Temperatur des Thermostaten angenähert gleich der Wassertemperatur
sein, also auch -2° C. Nach einer gewissen Betriebszeit bildet sich ein Eisansatz
7, welcher zum Teil den Thermostaten einhüllt: Dadurch wird sich die Temperatur
des Thermostaten auf eine Mitteltemperatur zwischen der Temperatur des Kälteträgers
und des Wassers einstellen, also etwa auf -6° C (Fig. i b). Wird der Eisansatz um
das Rohr noch größer, so daß der Thermostat vom Eis sozusagen vollständig eingehüllt
wird (Fig. i c), dann wird die Temperatur des Thermostaten ungefähr -1o° C betragen.
Der Thermostat ist nun so mit der Kältemaschine verbunden oder mit der Zufuhrleitung
des Kältemittels zum Kühler bzw. mit der Umlaufvorrichtung für das Kältemittel,
daß er nach Erreichung einer gewissen Temperatur, welche einer gewissen Eisstärke
entspricht, die Maschine oder die Zirkulationsvorrichtung abstellt oder die Zufuhr
zum Kühler drosselt. Schmilzt dann das Eis wieder ab bis auf eine vorbestimmte oder
eingestellte Stufe, so schaltet dann der Thermostat automatisch die Maschine wieder
-ein oder gibt die Zufuhr des Kältemittels bzw. des Kälteträgers zum Kühler wieder
frei.
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Wird ein verhältnismäßig starker Eisansatz gewünscht, dann wird der
Thermostat mittels eines leitenden Metallstückes 6 mit dem Rohr i verbunden, wie
dies aus der Schnittdarstellung der Fig. 3 ersichtlich und in Fig. 4 in Ansicht
veranschaulicht ist. Dadurch wird es länger dauern, bis der Thermostat vollständig
von einer Eisschicht 7 umschlossen ist.
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Fig. 5 bis 8 zeigen ein Rohr eines Röhrenapparates, in welchem das
Kältespeichermittel 3, z. B. Wasser, im Innern der Rohre i umläuft, während um das
Rohr sich die Sole oder das verdampfende Kältemittel 8 befindet. In diesem Falle
ist gemäß Fig. 5 und 6 .der Thermostat 4 im Innern des Rohres angeordnet und steht
unmittelbar mit der Wand des Rohres i leitend in Verbindung.
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:Gemäß Fig.7 und 8 ist der Thermostat `ilüi#ch einen Steg 6 mit der
Rohrwandung h#erlaünden, so daß sich stärkerer Eisansatz .i=gibt. Bei der Anordnung
des Thermostaten 4 im Innern des Rohres wird die Verwendung als Sicherheitsapparat
in der Regel vorherrschen, indem vermieden werden-kann, daß z. B. bei stillstehender
Pumpe der Verdampfer einfriert. Nachdem der Thermostat mit Eis umhüllt ist, wird
er wiederum die Temperatur des Rohres annehmen und so die Maschine abstellen, bevor
der Querschnitt ganz zugefroren ist und eine Zirkulation des Kältespeichermittels
verhindert.
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Es-kann auch ein Signalthermometer verwendet werden, welches ' die
Anlage nicht selbsttätig betätigt, sondern lediglich für Handbetrieb ein Signal
gibt, sobald die Eisbildung so weit fortgeschritten ist, daß eine Unterbrechung
der Eiserzeugung notwendig wird.