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Verfahren und Vorrichtung zum Abtauen des Verdampfers oder Kühlkörpers
eines Kälteapparates Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abtauen des Verdampfers
oder Kühlkörpers eines wärmebetriebenen Kälteapparates durch Kältemitteldämpfe,
.die vorübergehend zur Verflüssigung am oder im Verdampfer gebracht werden, und
bezweckt, die Möglichkeit zu schaffen, auch eine dicke Eisschicht in kurzer Zeit
abzuschmetzen.
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Es ist bereits vorgeschlagen worden, zum Abtauen des Verdampfers einen
besonderen Weg der Kälternitteldämpfe zum Verdampfer bzw. zu einem mit dem Verdampfer
wärmeleitend verbundenen Organ vorzusehen, der sich bei normalem Betrieb selbsttätig
durch Flüssigkeit sperrt. Bei der vorgeschlagenen Vorrichtung erfolgt aber das Freigeben
dieses Dampfweges durch selbsttätigen periodischen Ablauf der Flüssigkeit, ohne
daß dieser Vorgang von außen beeinflußt werden kann. Es ist aber zuweilen erwünscht,
den Abtauvorgang willkürlich einleiten zu können. Die Erfindung löst diese Aufgabe
dadurch, daß ein sich selbsttätig durch Flüssigkeit sperrender Weg der Kältemitteldämpfe
nach dem Verdampfer durch willkürliche Verstellung, z. B. elastische Verbiegung
eines Apparatteiles, vorübergehend freigegeben wird. Die Erfahrung hat gelehrt,
daß die an sich bekannte elastische Ausbildung verschiedener Apparatteile auch bei
Kälteapparaten, die mit hohem Druck arbeiten, möglich ist.
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Die Erfindung soll unter Hinweis auf die beiliegende Zeichnung näher
Beschrieben werden, wobei sich weitere kennzeichnende Merkmale der Erfindung ergeben
werden.
In der Abbildung ist ein mit Hilfsgas, z. B. Wasserstoff,
-arbeitender Absorptionskälteapparat schematisch dargestellt, bei dem die Abtauvorrichtung
der Erfindung vorgesehen ist. Es ist mit io der Kocher, mit i i das die Kocherdämpfe
zum Rektifikator i2 und Kondensator 13 führende Rohr bezeichnet. Das untere Ende
des Kondensatorrohres 13 mündet in ein Rohr 14, das oben mit einer zweiten Kondensatorschlinge
15 -verbunden ist, die ihrerseits über das Rohr i9 mit dem Raumlcühlverdampfer
2o und dem sog. Druckgefäß 30 verbunden ist. Das untere Ende des Rohres 14
ist über ein als Flüssigkeitsverschluß ausgebildetes U-Rohr 16 und ein Rohr 17 mit
dem oberen Teil der als Tiefkühler ausgebildeten Verdampferschlinge 18 verbunden.
Das untere Ende dieser Verdampferschlinge ist über den Gastemperaturwechsler 23
und das Rohr 26 mit dem Speicher 27 für Absorptionslösung verbunden. Am Rohr 26
ist das untere Ende des als Schlinge ausgebildeten Absorbers 25 abgezweigt und oben
.durch Leitung 24 über den Temperaturwechsler 23 und Rohr 22 mit dem oberen Ende
des Verdampfers 18 verbunden. Die angereichertes Hilfsgas enthaltende Seite des
Gastemperaturwechslers 23 ist in bekannter Weise durch ein Rohr 31 mit dem Druckgefäß
30 sowie auch durch Rohre 6o und 61 mit dem Raumkühler 2o verbunden. Im Raumkühler
2o nicht verdampftes und daher überschüssiges Kältemittel wird durch Leitung 21
dem U-Schloß 16 zugeführt.
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Der Speicher 27 ist in bekannter Weise über den Flüssigkeitstemperaturwechsler
28 und die Pumpe 29 mit dem Kocher io verbunden, dessen unteres Ende über das Außenrohr
des Temperaturwechslers 28 und das Rohr 62 mit dem oberen Ende des Absorbers kommuniziert.
Die bereits beschriebenen Apparatteile arbeiten in bekannter Weise.
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Erfindungsgemäß ist nun an die Kocherdampfleitung i i bei 4o ein etwa
$-förmig gebogenes Rohr 4i angeschlossen, dessen anderes Ende an .der Stelle 45
in den U-Verschluß 16 einmündet. An der oberen Umbiegung des $-Rohres 41, d. h.
an der Stelle 42, ist eine Leitung 44 angeschlossen, die bei 43 in den linken Schenkel
des U-Rohres 16 mündet. Die- Lage der Anschlußstelle 42 ist derart gewählt, daß
der FlüssigkeitsspiegelI der sich im U-Rohr 16 und den anschließenden Teilen auffangenden
Flüssigkeit durch diese Stelle sowie auch durch die Mündungsstelle des Rohres 17
in die Verdampfers@hlinge geht. , An der unteren Umbiegung des $-Rohres 41, d. h.
bei 47, ist erfindungsgemäß eine Rohrspirale 48 angeschlossen, deren Verlängerung
zu einem den Spiegel I normalerweise überragenden Schwanenhals 49 ausgebildet ist,
um dann in eine zweite konzentrisch mit der Spirale 48 angeordnete Spirale 5o überzugehen,
die ihrerseits durch das Rohr 51 mit der oberen Absorberschlinge kommuniziert. Diese
Ausbildung des Verbindungsweges 47, 48, 49, 50, 51 zwischen dem $-Rohr 41 und dem
Absorber 25 stellt eine verstellbare elastische Verbin-3ung -dar. Eine elastische
Verbiegung dieser Verbindung kann durch ein Exzenter oder eine Kurbel 52 erfolgen,
durch deren Drehung man die überlaufstelle 49 des Schwanenhalses senken und heben
kann.
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Beim Anstellen der Beheizung des Kochers io entwickeln sich Kältemitteldämpfe,
die bei 4o in zwei Teilströme unterteilt werden, von denen der eine in üblicher
Weise nach oben durch den Wasserabscheider 12 und Kondensator 13 strömt, während
der zweite durch das $-Rohr 44 das U-Rohr 16 sowie das Rohr 44 und endlich durch
das Rohr 17 in den Verdampfer 18 strömt. Die Dämpfe der beiden Ströme fangen bald
an zu kondensieren, so daß sich Flüssigkeit sowohl aus dem Rohr 41 als auch aus
dem Kondensator 13 und Rohr 14 im U-Verschluß 16 sammelt. Der Flüssigkeitsspiegel
steigt infolgedessen schnell, und die Flüssigkeit läuft zunächst bei 47 in die innere
Spirale 48 hinein und füllt allmählich auch die Rohre 14, 17 und 44 bis zur Überlaufstelle
des Rohres 17, d. h. zum Spiegel I. Der Spiegel steht dann gleich hoch in den Rohren
17, 44, 14, dem linken Schenkel des Schwanenhalses 49 und Rohr 44 und zwar ist seine
Lage durch die Lage des Überlaufs des Rohres 17 im Verdampfer bestimmt. Wenn nun
aber bei ununterbrochener Kocherheizung .durch Drehen des Exzenters 52 in der Richtung
der Pfeile die Gberlaufsstelle des Rohres 49 nach unten gezogen wird, bis sie unter
das Niveau I kommt, wird der Inhalt der Spirale 48 durch Heberwirkung in den Absorber
entwässert. Der Eintritt dieses Kältemittels in den Absorber schwächt den Gasumlauf
im Apparat, da die arme Lösung schnell angereichert wird und daher das Hilfsgas
nicht mehr ausgewaschen wird. Demzufolge kann auch weniger Kältemittel im Verdampfer
verdampft werden. Das aus der Spirale 48 kommende Kondensat durchläuft allmählich
den Absorber bis zum Speicher 27 und wird von hier durch die dauernd weiterlaufende
Pumpe 29 zum Kocher zur erneuten Verdampfung geführt. Beim überlauf des Inhalts
der Spirale 48 in die Absorberschlinge saugt die abfallende Flüssigkeitssäule den
ganzen Inhalt der Rohre 41, 44, 16 und 17 mit. Der Weg vom Dampfrohr i i nach der
Verdampferschlinge 18 wird dadurch freigelegt,
so daß nun die heißen
Dämpfe unmittelbar in .den Verdampfer eintreten können. Da die Temperatur des Verdampfers
weit unterhalb .der des Kondensators 13 liegt, so wird die Hauptmenge des Dampfes
in dem Verdampfer kondensieren, wobei die freigegebene Verflüssigungswärme am Verdampfer
vorhandenes Eis schnell abschmilzt. Das sich dabei im Verdampfer bildende Kondensat
läuft, soweit es sich nicht in den üblichen Flüssigkeitsnäpfchen .des Verdampfers
sammeln kann, durch den Temperaturwechsler 23 und die Leitung 26 in den Absorberspeicher
27, wo es sich mit der reichen Lösung mischt und durch die dauernd auch in den A.btauperioden
arbeitende Pumpe 29 wieder zum Kocher zurückgeführt wird. Der Druck des Kältemittels
im Kondensator 13 kann hierbei, da der Kondensator weniger Kältemitteldampf vom
Kocher erhält, unter Umständen sinken, so daß Wasserstoff aus dem Druckgefäß
30 in die Kondensatorschlinge gesaugt wird, da sich im Apparat wegen seiner
Ventillosigkeit überall der gleiche Totaldruck selbsttätig einstellt. Allmählich
wird alles Eis vom Verdampfer abgeschmolzen, die Temperatur des Verdampfers steigt
infolgedessen und nähert sich somit derjenigen des U-Rohres 16 und des $-Rohres
41. Es erfolgt somit allmählich eine Verflüssigung von Kältem.itteldämpfen schon
im Rohre 41, so daß die den zusätzlichen Dampfweg nach dem Verdampfer bildenden
Rohre einschließlich der Spirale 48 sich wieder mit Flüssigkeit füllen. Sobald diese
bis .zur Anschlußstelle43 gestiegen ist, wird aber der Dampfweg der Kocherdämpfe
zum Verdampfer wieder gesperrt. Die Kältemitteldämpfe verdrängen dann aus dem Kondensator
13 allmählich das gegebenenfalls in ihm eingedrungene Hilfsgas und fangen wieder
an, in ihm zu kondensieren. Die Kältemittelzufuhr zum Verdampfer 18 .setzt somit
wieder ein, und die Kälteerzeugung kommt wieder zustande. Die Abtauperiode kann
verschieden lang gewählt werden und läßt sich beim Bau des Apparates vorberechnen.
Bestimmend ist u. a. der Rauminhalt des unteren, flüssigkeitsspeichernden Teils
des $-Rohres 41 sowie die Größe der Wärmeabgabe des mittleren Teiles dieser Leitung,
in dem die Kondensation der Kocherdämpfe erfolgen soll und von dem das Kondensat
in -den unteren Teil des $-Rohres abfließt.
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Die Ausbildung des elastischen Elementes 48, 50, 49 kann in verschiedener
Weise erfolgen. So können die Spiralen 48 und 5o als flache Archi.medes-Spiralen
ausgebildet werden. Es genügt aber in vielen Fällen bereits, die Schenkel des Schwanenhalses
49 so lang zu machen, daß man eine genügende Elastizität erreicht. Die besondere
Formgebung des Elementes ist mit Rücksicht auf die Stärke bzw. die Elastizität des
Rohrmaterials zu wählen.
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Die Kurbel 52 ist vorzugsweise mit einem Steuerorgan, wie z. B. einer
Handhabe, Drahttrommel o. dgl., zu verbinden, die von der Vorderseite des Kühlschranks
zugänglich und die zur Umstellung der Kurbel eingerichtet ist. Die Handhabe ist
vorzugsweise mit einer Anzeigevorrichtung versehen, die die Stellung der Abtauvorrichtung
auf Betrieb oder außer Betrieb angibt. Die Verbindungselemente zwischen Kurbel und
Handhabe können aus Gestängen, einem Drahtauslöser oder auch aus elektrischen oder
hydraulischen Übertragungselementen bestehen. Die Handhabe ist vorzugsweise ferner
derart auszubilden oder mit dem elastischen Organ des Apparates derart in Wirkverbindung
anzuordnen, daß sie oder jedenfalls das elastische Organ selbsttätig in die Normalstellung
zurückkehrt. Es empfiehlt sich dabei, die Anordnung derart zu treffen, z. B. mit
geeigneten Bremse- oder Dämpforganen zu versehen, daß das Zurückkehren in die Normalstellung
mit Verzögerung erfolgt, die .genügend groß ist, um die bis zum Öffnen ,der Flüssigkeitssperre
erforderliche Entleerung des Dampfweges mit Sicherheit zu ermöglichen.
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Die Ausbildung des eine bestimmte Flüssigkeitsmenge speichernden $-Rohres
41 kann in verschiedener Weise erfolgen. Man ist dabei nicht an die $-Form gebunden.
Unter Umständen kann das Rohr auch mit Kühlrippen versehen werden. Die Anschlußstelle
40, an der Kocherdämpfe aus dem Dampfrohr i i in das Abtausystem eintreten sollen,
kann, statt unmittelbar an dem Dampfrohr ii vorgesehen zu sein, auch hinter dem
Rektifikator 12 bzw. hinter einem im unteren Teil des Rohres i i vorgesehenen Wasserabscheider
angeordnet sein. Dadurch wird vermieden, daß die Flüssigkeit, die in .das beim Abtauvorgang
heiße Abtausystem eintritt, einen zu hohen Wassergehalt erhält. Da nämlich diese
Flüssigkeit nicht das im Kälteapparat übliche Korrosionsschutzmittel, wie z. B.
Natriumchromat, enthält, würde sonst unter Umständen allmählich eine Korrosionsgefahr
auftreten können. Die Entwässerungsleitung 51 des Abtausystems kann statt am oberen
Teil des Absorbers an einer beliebigen anderen geeigneten Stelle des Apparates angeschlossen
sein, z. B. am Speichergefäß 27 oder am Kocher. Dadurch wird sichergestellt, daß
das Kältemittel, das aus dem Abtausystem 41, 48, 49, 50, 51 abläuft, nicht etwaige
Flüssigkeitsnäpfe des Absorbers
auffüllt, wodurch nach beendigtem
Abtauen die Absorption verzögert werden könnte.