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Verdampfer für Kältemaschinen Die Erfindung betrifft einen Verdampfer
für Kältemaschinen aus zwei miteinander verbundenen gebogenen Blechen, die eine
Bodenwandung und wenigstens eine, gewöhnlich zwei Seitenwandungen für eine Kältekammer
bilden, mit einem in der bzw. in der einen Seitenwandung an die Saugleitung angeschlossenen
Kopfstück.
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Gemäß der Erfindung ist das Kopfstück an einem Ende mit einem an der
gleichen Seitenwandung darunter befindlichen Hilfskopfstück geringeren Durchmessers
verbunden, in das die den Verdampfer durchziehenden Kanäle für das Kältemittel münden.
Durch die Anordnung eines zwischen dem oberen Kopfstück und den Kältemittelkanälen
angeordneten Hilfskopfstückes ergeben sich wesentliche Vorteile sowohl bezüglich
der Herstellung bzw. Festigkeit wie auch bezüglich des Wärmeaustausches. Die Kältemittelkanäle
werden bei den -Verdampfern dieser Art bekanntlich dadurch gebildet, daß ein mit
wellenförmigen Ausprägungen versehenes Blech auf ein Flachblech aufgeschweißt wird,
während die Kopfstücke durch gegenüberliegende Ausprägungen in beiden Blechen gebildet
sind. Dabei hat es sich als unmöglich erwiesen, eine gute Schweißung an der Bodenseite
des den stärksten Beanspruchungen ausgesetzten Kopfstückes zu erzielen, so daß der
Verdampfer an dieser Stelle leicht undicht wurde. Durch die Anordnung eines mit
den Kanälen verbundenen Hilfskopfstückes geringeren Durchmessers ergibt sich die
Möglichkeit, zwischen beiden Kopfstücken eine innige und widerstandsfähige Verbindung
mittels der Rollenschweißmaschine herzustellen. Durch die Verbesserung der Verbindung
wird nicht nur
die Bruchgefahr beseitigt, sondern auch die Möglichkeit
gewonnen, mit schwächeren Blechen auszukommen.
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Weiter ist durch Vergleichsversuche festgestellt, daß die Kälteleistung
eines Verdampfers gemäß der Erfindung um io bis 150/, höher liegt als bei den bekannten
Verdampfern mit nur je einem Kopfstück. Diese bessere Kälteleistung ist theoretisch
nicht einwandfrei erklärbar. Sie wird aber darauf zurückgeführt, daß ein verbesserter
Kältemittelumlauf durch die Zerlegung in ein Hilfskopfstück und ein Hauptkopfstück
erzielt wird.
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Die Erfindung sei im folgenden an Hand der Zeichnung beispielsweise
beschrieben. Es ist darin Abb. i eine Aufsicht auf einen Verdampfer gemäß der Erfindung
mit schlangenartigen, Kältemittel enthaltenden Kanälen in der gekühlten bzw. wärmeaufnehmenden
Wandung, Abb 2 eine zugehörige Stirnansicht, die im besonderen die Kopfstücke, die
gekühlte Wandung und die Verteileranschlußleitung erkennen läßt.
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Abb. 3 veranschaulicht im Aufriß, teilweise im Schnitt, die Anordnung
des Hauptsaugkopfstückes eines das Kältemittel sammelnden Kopfstückes und die Kältemittelkanäle
der einen Seitenwandung, und Abb.4 zeigt in Ansicht die zweite Seitenwandung.
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Der als Ganzes mit dem Bezugszeichen io bezeichnete, aus Blech hergestellte
Verdampfer weist zwei senkrechte Wandungsteile 14 und 16 sowie einen Bodenteil 18
auf. Diese Teile umschließen rinnenförmig eine Gefrierkammer i2. Jeder Wandteil
besteht aus einem Innenblech 2o und einem Außenblech 22, das bei 23 wellenförmig
gestaltet und an den Rändern sowie zwischen den Wellen 23 mit dem Innenblech verschweißt
ist, so daß zwischen beiden das Kältemittel enthaltende Kanäle 24 entstehen.
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In dem oberen Ende der Wandungsteile des Außenbleches 22 sind halbzylindrische
Ausprägungen 26 und 28 (s. insbesondere Abb. 3 und 4) angebracht, die beim Zusammenschweißen
der Bleche 2o und 22 schräg verlaufende Sammeloberkanäle 30 und 32 bilden,
die in freier Verbindung mit den oberen Enden der durch die Wellungen 23 gebildeten
Kanäle 24 stehen. Weiter -ist durch das innenliegende Blech 2o und eine in der Längsrichtung
verlaufende halbzylindrische Ausprägung 38 im äußeren Blech 22 ein Kopfstück 36
gebildet, das über dem schräg verlaufenden, Kältemittel sammelnden Kopfstück 32
liegt und damit durch einen Kanal 34 im Blech 22 verbunden ist.
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Ferner sind einander ergänzende halbzylindrische Kopfstückteile 40
und 42 durch Pressen in den Blechen 2o, 22 gebildet, die zusammen das Hauptsaugkopfstück
44 bilden. Dieses ist in der dargestellten bevorzugten Ausführungsform (s. Abb.
3), ebenfalls geneigt zur Längsachse verlaufend, gestaltet. Die Querschnittsfläche
des Saugkopfstückes 44 ist größer als die des anderen Kopfstückes 36 oder eines
der das Kältemittel sammelnden Kopfkanäle 30 und 32. Auf diese Weise wird ein reichlicher
Dampfraum erzielt. Der das Kältemittel sammelnde Kopftei13o steht mit dem Hauptsaugkopfstück
44 durch einen Kanal 46 im Blech 22 in Verbindung. Das Kopfstück 36 steht mit dem
Hauptsaugkopfstück 44 durch eine Leitung 48 (Abb. 2) in Verbindung.
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In der von den gepreßten Blechen umschlossenen Kammer i2 ist eine
Kühlplatte 50 waagerecht über der Bodenwandung i8 angeordnet, die mit dem Innenblech
2o beliebig, z. B. durch Schweißen oder Löten, verbunden ist. Die Platte 5o besteht
aus Blech 52 mit einem unteren gewölbten Blech 54; beide sind verschweißt, und zwar
an den Rändern und zwischen den Wellungen. Auf diese Weise ist zwischen beiden Blechen
ein Kältemittel enthaltender schlangenförmiger Kanal 56 gebildet (s. Abb. i). Mit
dem Einlaßende des schlangenförmigen Kanals 56 ist eine Leitung 58 verbunden, die
flüssiges Kältemittel zuführt. Vom Auslaßende der Schlange 56 führt ein Rohr 6o
das Kältemittel zu einem längs laufenden Verteilerkanal 62,
der zwischen den
Blechen zo und 22 in der Bodenwandung 18 gebildet ist. Die Leitung 62 läuft quer
zu den Verteilerleitungen 24 und steht in freier Verbindung mit ihnen.
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Wie bereits ausgeführt wurde, sind die innere Blechwand 2o und die
äußere Blechwand 22 vorzugsweise miteinander durch Löten oder Schweißen verbunden,
so daß sie ein einziges einheitliches Gebilde darstellen. Bei der Ausführungsform
des Beispiels ist es zweckmäßig, die Bleche miteinander durch Nahtschweißen oder
Punktschweißen zu verbinden, und zwar findet der größte Teil der Nahtschweißung
an den Stoßkanten der Bleche und längs der verschiedenen Kopfstücke Anwendung, so
daß die Bleche 2o und 22 hier innig miteinander verbunden werden; auf diese Weise
wird die gewünschte Festigkeit und Stabilität des Gebildes an den Punkten gesichert,
wo die Gefahr von Brüchen am größten ist. Punktschweißung findet vorzugsweise zur
Verbindung. der Bleche zwischen den Wellen 23 Anwendung.
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Beim Betriebe des Verdampfers wird flüssiges Kältemittel zur Platte
5o durch die Zufuhrleitung 58 geleitet, die nach oben an das Einlaßende des Schlangenkanals
56 angeschlossen ist. Nach Durchlaufen der Schlange 56 gelangt das Kältemittel über
die Leitung 6o zu der Längsverteilerteilung 62 und von hier in die quer dazu verlaufenden
Kanäle 24.
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Durch diese Kanäle 24 strömt das Kältemittel waagerecht in der Bodenwandung
i8
und aufwärts in den Seitenwandungen 14 und 16 bis zu den schräg
laufenden, das Kältemittel sammelnden Kopfteilen 3o und 32. Vom Sammelkopfstück
30 gelangt es durch den Kanal 46 zum Hauptsaugkopfstück 44, ferner gelangt
es von dem Sammelkopfstück 32 zunächst zu dem Saugkopfstück 36, . zü dem Kanal 34
und von hier ebenfalls zu dem Hauptsaugkopfstück 44 durch das Rohr 48. Zu der Saugleitung
64 gelangt der Kältemitteldampf in dem Kopfstück 44 an Prallwänden 66 vorbei, die
im besonderen im Kopfstück 44 zwischen dem Auslaß 64 und dem Zuleitungskanal 46
liegen.
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Durch Herbeiführen eines Zwangsumlaufs des Kältemittels im Verdampfer
erzielt man eine gleichförmigere Verdampfung des flüssigen Kältemittels in allen
Verdampferteilen. Wenn das flüssige Kältemittel durch die Kanäle 24 strömt, so wird
Wärme aufgenommen, und zwar einmal aus der Gefrierkammer 12 durch das Innenblech
2o und zum zweiten von der Außenseite durch das äußere Blech 22. Dadurch wird das
flüssige Kältemittel zum Verdampfen gebracht, und es werden Gasblasen gebildet.
Diese Gasblasen trennen sich vom flüssigen Kältemittel und steigen zum obersten
Teil der Kopfstücke 30 und 32, die beide schräg verlaufen, wodurch eine Abscheidung
des Gases vom flüssigen Kältemittel begünstigt wird und das dampfförmige Kältemittel
leichter von den Stücken 30 und 32 aus zu den Saugstücken 36 und 44 fließt.
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Die Schräganordnung der Kopfstücke 36 und 44 trägt weiter zur Abscheidung
des verdampften Kältemittels vom flüssigen Kältemittel bei und erleichtert das Strömen
des Dampfes im Hauptsaugkopfstück 44. Die gleiche Wirkung wird auch dadurch erzielt,
daß man dem Kopfstück44 einen größeren Querschnitt gibt als den übrigen Kopfstücken.
Man sieht demnach einen hohen Dampfraum über dem Flüssigkeitsspiegel im Hauptsaugkopfstück
44 für das dampfförmige Kältemittel vor.
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Wie bei vielen bekannten Verdampfern- kann das flüssige Kältemittel,
das zur Verteilerleitung 62 gelangt, kleine Ölmengen mitgerissen haben, die nicht
in allen Mischungsverhältnissen mit dem flüssigen Kältemittel mischbar sind. Das
Gemisch aus Öl und Kältemittel gelangt von der Verteilerleitung 62 zu den Kanälen
24, und es steigt in der beschriebenen Weise ein Teil zur Oberfläche des Kältemittels,
während der Rest unter gewöhnlichen Umständen infolge der größeren Viscosität des
Öls bei niederen Temperaturen an den Wandungen zu haften sucht und dadurch seinen
Wirkungsgrad beeinträchtigt. Im vorliegenden Falle sorgt der erzwungene Umlauf des
flüssigen Kältemittels dafür, daß alle Teile des Verdampfers mit flüssigem Kältemittel
bespült werden und sich das t51 nicht in großen Mengen an den Verdampferwandungen
absetzen kann.
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Der neue Verdampfer ergibt i. eine gleichmäßige Verdampfung des flüssigen
Kältemittels, 2. eine leichtere Abführung des verdampften Kältemittels durch die
Anordnung der Kopfstücke; 3. wird das Verdampfergebilde an den Stellen größter Beanspruchung
durch Nahtschweißung verstärkt, und 4. wird eine innigere Berührung zwischen den
Blechen rings um das Kopfstück durch Nahtschweißung herbeigeführt. Die Möglichkeit
eines Versagens des Verdampfers wird dadurch auf ein Mindestmaß gebracht.