DE659392C - Verfahren und Vorrichtung zur Eiserzeugung - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Eiserzeugung

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DE659392C
DE659392C DEF81762D DEF0081762D DE659392C DE 659392 C DE659392 C DE 659392C DE F81762 D DEF81762 D DE F81762D DE F0081762 D DEF0081762 D DE F0081762D DE 659392 C DE659392 C DE 659392C
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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25CPRODUCING, WORKING OR HANDLING ICE
    • F25C1/00Producing ice
    • F25C1/04Producing ice by using stationary moulds
    • F25C1/06Producing ice by using stationary moulds open or openable at both ends

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)

Description

  • Verfahren und. Vorrichtung zur Eiserzeugung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Eiserzeugung mit direkter Eisbildung an den Verdampferwandungen, nach welchem während der Lostauperiode das durch Umkehrung des Kältemittelstromes im Verdampfer verflüssigte Kältemittel unten in einen besonderen Zwischenbehälter übergedrückt wird, und besteht im wesentlichen darin, daß das flüssige Kältemittel aus dem Zwischenbehälter während der L ostauperiode nach dem Kondensator unten aus dem Zwischenbehälter abgeleitet wird.
  • Es ist bereits bekannt, die an den Verdampferwandungen gebildeten Eiskörper durch Umkehrung des Kältemittelstrornes loszutauen und zwischen Reduzierventil bzw. Kondensator und Verdampfer einen Zwischenbehälter anzuordnen und zwecks schnellen L ostauens die kalte Verdampferflüssigkeit in den Zwischenbehälter zu drücken, so daß der Verdampfer als Kondensator wirkt. Bei dieser bekannten Einrichtung wird jedoch das Kältemittel während der Lostauperiode aus dem oberen Dampfraum des Zwischenbehälters in Dampfform abgesaugt. Diese Anordnung hat aber den Nachteil, daß wegen der Absaugung von nur reinem Dampf aus dem Zwischenbehälter nach dem Kondensator nur eine sehr geringe Wärmeleistung des jetzt infolge der Umkehrung als Wärmepumpe arbeitenden Gesamtsystems stattfindet, da eben die einen großen Wärmeumsatz bedingende Verdampfungsleistung im Kondensator fortfällt; und es resultiert hieraus eine sehr lange Lostauperiode.
  • Es ist auch schon vorgeschlagen worden, aus einem dem Verdampfer zugeordneten Flüssigkeitsabscheider während der Lostauperiode flüssiges Kältemittel nach dem Flüssi,gkeitsabscheider hinüberzusaugen, doch hat dieses bekannte Verfahren mit der vorliegenden Erfindung nichts zu tun, da hierbei der Durchfluß des Kältemittels während der Lostauperiode in gleicher Richtung wie während der Gefrierperiode erfolgt. Das Hinübersaugen der Flüssigkeit nach dem Flüssigkeitsabscheider erfolgt bei dieser bekannten Methode durch Zwischenschaltung eines Zwischendruckbehälters zwischen Kondensator und Flüssigkeitsabscheider, wobei während der Lostauperiode über ein besonderes Ventil aus dem Dampfraum des Zwischendruckbehälters Dampf in den Verdampfer geleitet wird, durch den die Flüssigkeit aus dem Verdampfer verdrängt wird.
  • Demgegenüber stellt der Erfindungsgegenstand eine wesentliche fortschrittliche Vereinfachung bei einer wirkungsvolleren Verdrängung der Flüssigkeit aus dem Verdampfer während der Lostauperiode unmittelbar durch den Kompressor dar, indem der Kältemittelstrom einfach in an sich bekannter Weise umgekehrt wird. Durch diese Umkehrung des Kältemittelstromes wird gewissermaßen aus dem Kälteerzeugungssystem während der Gefrierperiode eine Wärmepumpe während der Lostauperiode, indem das flüssige Kältemittel im jetzt als Verdampfer wi °-`. kenden Kondensator von der L'mgebzjig; Wärme (Verdampfungswärine) aufnimirtt und sie im jetzt als Kondensator wirkenden Verdampfer (als Kondensationswärme) abgibt, wobei diese nach dem Verdampfer wirkungsvoll transportierte Wärme- zum schnellen Lostauen des erzeugten Eises dient.
  • Hierbei ist es aber wesentlich, daß das Kältemittel in flüssigem Zustande aus dem Zwischenbehälter in den Kondensator gelangt. Denn nur in diesem Falle kann infolge der stark Wärme aufnehmenden Verdampfung im Kondensator ein starker Wärmetransport in diesem Wärmepumpensystem erfolgen. Während beispielsweise die Verdampfungswärme von i kg NTH3 etwa 30o WE beträgt, ist die Wärmeaufnahmefähigkeit des in Dampfform in den Kondensator eintretenden Kältemittels nur von der spei. Wärme dieses, die bei diesem Kältemitteldampf etwa o,55 pro i° C beträgt, abhängig. Vor allem aber sind die Wärmeübergangsverhältnisse von dem jetzt als Heizmittel dienenden Kühlwasser im Kondensator auf das verdampfende Kältemittel ungleich größer als bei dem hindurchfließenden Dampf. Der Wärmetransport in diesem Wärmepumpensystem wird bei Eintritt von flüssigem Kältemittel in den Kondensator gegenüber dem Eintritt von dampfförmigen also erheblich vervielfacht und demgemäß die Abtauzeit wesentlich verkürzt.
  • Die Erfindung sei an Hand der Zeichnung näher erläutert. In dieser ist in Abb. i eine erfindungsgemäße Anlage dargestellt, während in Abb. a der Zwischenbehälter in vergrößertem Maßstabe gezeigt ist.
  • In Abb. i bedeutet a den Zwischenbehälter, b den Kondensator, c das Reduzierventil, e die Verdampfer- bzw. Gefrierzellen, f ein unter den Gefrierzellen angeordnetes Wassergefäß, g eine Transportvorrichtung zum Abtransport der erzeugten Eiskörper.
  • Wie schon gesagt, wird erfindungsgemäß zwecks wirkungsvollen Wärmeumsatzes während der Lostauperiode das zwischen Kon-, densator und Zwischenbehälter angeordnete Reduzierventil c nicht am Dampfraum des Zwischenbehälters, sondern an dem stets mit Flüssigkeit bedeckten Boden desselben angeordnet, so daß während der Lostauperiode stets flüssiges Kältemittel durch das Reduzierventil nach dem Kondensator gedrückt und damit eine rege Wärmeumsetzung im System auch während der Lostauperiode erzielt wird. ' Um ein wirkungsvolles L?bersaugen der Flüssigkeit aus dem Verdampfer nach dem Zwischenbehälter auch bei der Entnahme aus ,-dein Bodenraum zu gewährleisten, ist es erden hierbei nicht mechanisch aus @cl rn Zwischenbehälter abgesaugten Dampf ui andere Weise zum Verschwinden zu brin-_gen. Dies. erfolgt nach der Erfindung z. B. durch Kondensation des Dampfes im Zwischenbehälter. Dies kann auf verschiedene Weise erfolgen. "Zweckmäßig wird hierbei der Zwischenbehälter gegen die Wärmeeinströmung von außen isoliert, was nach der Zeichnung durch die Isolationshülle h geschieht.
  • Ferner ist es zweckmäßig, daß bereits während der Eiserzeugungsperiode der ganze Zwischenbehälter weitgehendst unterkühlt wird, möglichst auf die Verdampfungstemperatur im Verdampfer. Zu dein Zweck kann das Reduzierventil c möglichst direkt an der Einmündung in den Zwischenbehälter angeordnet werden, so daß das sich entspannende Kältemittel mit hoher Geschwindigkeit in den Behälterraum möglichst verteilt eingespritzt wird und die gesamte Behälterwandung, insbesondere in dem oberen Raum, dauernd von dieser sich entspannenden und damit verdampfenden Flüssigkeit bespült und damit heruntergekühlt wird.
  • Bei der Umschaltung auf Lostauen wird der Druck im Verdampfer und damit auch im Zwischenbehälter erhöht, die unterkühlten Behälterwandungen weisen also eine tiefere Temperatur auf, als der sich nach dem Druckwechsel ergebenden Kondensationstemperatur des Kältemitteldampfes entspricht, und diese werden sich mithin an den Wandungen des Zwischenbehälters niederschlagen.
  • Durch die hierbei frei werdende Kondensationswärme werden sich diese zwar erwärmen, im allgemeinen würde aber die durch die Unterkühlung in den Behälterwandungen aufgespeicherte Kälte an sich (zumal sich auch ein erheblicher Teil an der bei der Druckerhöhung unterkühlten Flüssigkeitsoberfläche niederschlägt) ausreichen, um die im Behälter enthaltenen Kältemitteldämpfe niederzuschlagen. Es ist aber andererseits zu beachten, daß mit ansteigender Füllung ein immer kleiner werdender Teil der Behälterwandung und der Flüssigkeitsoberfläche mit dem Dampfraum in Berührung bleibt, so daß doch die Überführung des flüssigen Kältemittels nach dem Zwischenbehälter vorzeitig zum Erliegen kommen könnte. Aus dem Grunde wird man zweckmäßig weitere Kondensationsmittel, z. B. den Kälteinhalt der in den Zwischenbehälter übertretenden flüssigen Kältemittel, anwenden. Um nun den Kälteinhalt der aus dem Verdampfer kommenden kalten Flüssigkeit für die Kondensation des Dampfes im Zwischenbehälter möglichst weitgehend auszunutzen, wird zweckmäßig die von dein Verdampfer kommende Verteilungsleitung i an der Eininündungsstelle in dein Zwischenbehälter düsenartig ein wenig vereilgt, k, so daß der Querschnitt wohl enger ist als die übrigen Querschnitte in dieser Leitung, ohne jedoch den Widerstand merklich zu erhöhen. Hierdurch wird erreicht, claß bei der Umkehrung die Flüssigkeit aus dem Verdampfer mit einer bestimmten Geschwindigkeit in den dampfgefüllten Raum des Zwischenbehälters einspritzt und hierbei infolge der relativ großen, dampfberührten Oberlläche des mehr oder weniger zerstäubt einspritzenden Flüssigkeitsstrahles den Dampf auf diesen niederschlägt (vgl. Wirkung des Einspritzkondensators).
  • Um hierbei den Widerstand während der Gefrierperiode nicht unnötig zu vergrößern, kann diese Einspritzdüse an der V erdainpferseite zweckmäßig mit einem nach dein Verdampfer zu öffnenden Rückschlagorgan (Rückschlagventil, -klappe o. (1-1.) verbunden werden, wobei es an sich gleichgültig ist, ob dieses Rückschlagorgan parallel zur Einspritzdüse angeordnet wird oder in Hintereinanderschaltung etwa derart, daß bei Rückfluß der Flüssigkeit während der Tauperiode der Eintritt in den Zwischenbehälter düsenartig verengt wird.
  • Eine besonders wirkungsvolle Maßnahme zur Kondensation des Dampfes im Zwischenbehälter u, besteht darin, claß nach Abb. 2 die vom Kondensator b kommende Flüssigkeitsleitung 1. vor dein Entspannungsventil c durch den oberen Dampfraum geleitet wird. Nach erfolgter Umschaltung auf Lostauen fließt das Kältemittel in umgekehrter Richtung, als durch die Pfeile angedeutet, durch die Rohrschlange. Hinter dem Reduzierventil c und der anschließenden Rohrleitung l wird' wegen des Druckverlustes im Reduzierventil ein niedrigerer Druck und infolge der hierdurch bedingten teilweisen Verdampfung des flüssigen Kältemittels eine niedrigere Temperatur herrschen als der Kondensationstemperatur des im Zwischenbehälter in diesem Umkehrungszustande befindlichen Kältemittels. Infolgedessen wird an diesem relativ unterldihlteil Flüssigkeitsrohr der dieses umhüllende Dampf kondensieren und somit die Flüssigkeit bis zur Überflutung dieses im oberen Teil des Zwischenbehälters angeordneten Rohres ansaugen.
  • Dieses Rohr L wird zweckmäßig als Schlange derart ausgeführt, daß der eine Strang aus den oben angeführten Gründen im oberen Dampfraum zu liegen kommt, während ein -zweiter Stranh durch den unteren Teil bzw. den Bodenbereich des Zwischenbehälters geführt wird. Dies aus folgendem Grunde: Während der Tauperiode soll die Flüssigkeit in dein Zwischenbehälter angesaugt werden; was durch die vorbeschriebenen Maßnahmen (insbesondere durch die Führung der Leitung l durch den oberen Dampfraum des Zwischenbehälters> erreicht wird. Umgekehrt muß die Flüssigkeit während der Gefrierperiode möglichst restlos aus dein Zwischenbehälter nach dem Verdampfer hinausgepreßt werden, um sie in diesem letzteren zur Verdampfung zur Verfügung zu haben. Im allgemeinen wird dies bereits durch den normalen Verlauf des Betriebes erreicht, da bei der Durchflußrichtung im Sinne der eingezeichneten Pfeile beim Einspritzvorgang in dem Behälter stets ein Teil des Kältemittels verdampft. Da der Ausfluß nach dein Verdampfer jedoch im Bodenbereich des Zwischenbehälters erfolgt, so wird also der entstandene Dampf im Zwischenbehälter laufend bis zur Ausflußmündung k angesammelt, worauf dann der überschüssig erzeugte Dampf mit der Flüssigkeit nach dem Verdampfer abfließt. Es wird also bereits aus diesem Anlaß der Spiegel im Zwischenbehälter während der Gefrierperiode dauernd in Höhe der Ausflußmündung k gehalten. Durch die Verlegung eines Teilstranges der Leitung l nach dem Bodenraum wird dieser Vorgang noch unterstützt; denn während die Temperatur in diesem eingebauten Rohr L während der L ostauperiode wegen des zwischengeschalteten Reduzierventils tiefer gelegen ist, als dein Kondensationspunkt im Zwischenbehälter entspricht, wird in diesem umgekehrten Fall (Gefrierperiode) aus dem gleichen Anlaß (Entspannung im Reduzierventil) die Temperatur in diesem stets höher sein, als der L'erdampfungstemperatur entspricht, und es wird mithin etwaiges dieses untere Rohr bespülende flüssige Kältemittel verdampfen und so den Zwischenbehälter zusätzlich mit Dampf speisen, hierdurch etwaige überschüssige Flüssigkeit aus dem Zwischenbehälter verdrängend.
  • Schließlich kann eine weitere Maßnahme zur wirkungsvollen Dampfentleerung aus den, Zwischenbehälter a dadurch erzielt werden, daß über ein Drosselventil m eine direkte Verbindung des oberen Dampfraumes des Zwischenbehälters a mit dem von dem Kondensator kommenden Flüssigkeitsrohr l hergestellt wird. mr stellt also einen Umgang zii dem eigentlichen Hauptreduzierventil c dar und läßt während der Lostauperiode Dampf aus dem Zwischenbehälter a direkt in die während der Lostauperiode unter niedrigerem Druck stehende Kondensatorleitung übertreten. Diese Drosselverbindung in kann an sich sowohl als feste Drossel, die also in beiden Perioden Teilströme des Kältemittels nach beiden Richtungen hin hindurchtreten läßt, als auch als Rückschlagsorgan ausgebildet «-erden, das nur Dampf in der beschriebenen Weise während der Tauperiode hindurchläßt.
  • Eine weitere Maßnahme zum wirkungsvollen Abfluß des flüssigen Kältemittels aus dem Verdampfer während der Lostauperiode besteht erfindungsgemäß darin (nicht gezeichnet), daß der Zwischenbehälter tiefer angeordnet wird als der Verdampfer und daß zwischen Behälter und Verdampfer außer der vorgeschriebenen unteren stets offenen Verbindung der beiden Flüssigkeitsräume noch eine zweite Verbindungsleitung mit einem Absperrorgan vorgesehen wird, durch die die Dampfräume der beiden Apparate miteinander verbunden werden. Während der Lostauperiode wird das Absperrorgan an dieser Dampfleitung geöffnet, es bildet also hierbei der Verdampfer mit dem Zwischenbehälter ein offenes Kommunikationssystem, und es fließt mithin das flüssige Kältemittel vermöge seiner eigenen Schwere nach dem tiefer liegenden Zwischenbehälter ab. Während der Gefrierperiode wird dieses Absperrorgan geschlossen, und es wird mithin in der vorgeschriebenen Weise die Flüssigkeit aus dem Zwischenbehälter durch den bei der Entspannung im Reduzierventil sich bildenden und im 7lvischenbehälter ansammelnden Dampf nach dem Versager übergedrückt.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Eiserzeugung finit direkter Eisbildung an den Verdarnpfungswandungen, nach welchem während der Lostauperiode das durch Umkehrung des Kältemittelstromes im Verdampfer verflüssigte Kältemittel unten in einen besonderen Zwischenbehälter übergedrückt wird, dadurch gekennzeichnet, daß (las flüssige Kältemittel während der Lostauperiode nach dem Kondensator unten aus dem Bodenraum des Zwischenbehälters abgeleitet wird. Verfahren nach Anspruch i. dadurch gekennzeichnet, daß zwecks restlosen Absaugens der Flüssigkeit aus dem Verdampfer (e) nach dem Zwischenbehälter (a) der im Zwischenbehälter enthaltene Dampf durch Kühlung teilweise kondensiert wird. 3. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Dampfraum des tiefer als der Verdampfer angeordneten Zwischenbehälters während der Lostauperiode mittels einer besonderen , während der Gefrierperiode abgesperrten Leitung mit dem Dampfraum des Verdampfers selbsttätig oder von Hand in Verbindung ,gebracht wird. Zwischenbehälter nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenbehälter (a) gegen den Außenraum gut isoliert wird (h). 5. Zwischenbehälter nach Anspruch i bis q., dadurch .gekennzeichnet, daß (las Druckreduzierventil (c) unmittelbar an der Einspritzmündung in dem Zwischenbehälter (a.) angeordnet ist. 6. Zwischenbehälter nach Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß durch diesen die von dem Kondensator kominende Flüssigkeitsleitung (L) geführt wird. Zwischenbehälter nach Anspruch i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die durch den Zwischenbehälter (a) geführte Kondensationsleitung (l) sowohl in dein höchsten als auch tiefsten Raum liegt. ä. Zwischenbehälter nach Anspruch i bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß von dem oberen Dampfraum des Zwischenbehälters (a) eine kleine Abzweigleitung über ein Drosselorgan (m) nach der Kondensationsleitung führt, wobei dieses Drosselorgan (in) (lauernd oder nur während der Lostauperiode eine Drosselverbindung freigibt.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE927211C (de) * 1948-11-02 1955-05-02 F W Fechner & Co Gefrieranlage zur unmittelbaren Eiserzeugung an den Wandungen eines Verdampfersystems

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE927211C (de) * 1948-11-02 1955-05-02 F W Fechner & Co Gefrieranlage zur unmittelbaren Eiserzeugung an den Wandungen eines Verdampfersystems

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