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Kälteanlage Zum Abkühlen von Süßwasser und anderen Flüssigkeiten auf
annähernd null Grad benutzt man vielfach offene Behälter mit eingebauter Rohrschlange,
in der ein Kältemittel verdampft und dadurch dem zu kühlenden Süßwasser Wärme entzieht.
Die ältesten diesbezüglichen Konstruktionen arbeiten noch nach dem nassen Kompressorgang,
während später bei überhitztem Betrieb moderne überflutungsverdampfer eingebaut
wurden, die mit einem Flüssigkeitsabscheider direkt zusammengebaut sind, oder es
wurden auch normale Rohrschlangenverdampfer beibehalten, wobei in ein System direkt
eingespritzt und das bzw. die weiteren Systeme von einem außerhalb der Kühlstelle
liegenden Flüssigkeitsabscheider aus überflutet werden. Je nach den Erfordernissen
bzw. dem Verwendungszweck der Anlage wurden derartige Anlagen mit mehreren Verdampfern,
die von einem Abscheider aus überflutet werden, in einem gemeinsamen oder in getrennte
offene Behälter eingebaut, wobei zwecks Verbesserung der Übertragungsverhältnisse
am Rohrschlangensystem Rührwerke Verwendung fanden, um eine entsprechende Strömungsgeschwindigkeit
zu erzwingen. Derartige offene Behälter mit eingebauten Verdampferschlangen haben
jedoch einen verhältnismäßig großen Platzbedarf und sind infolge des erforderlich
werdenden Rührwerkes in der Anschaffung teuer. Die Anlagen waren zudem auch nur
beschränkt verwendungsfähig. Wo es sich um Süßwasser handelt, das zur Nahrungsmittelbehandlung
oder Zusatz dient, z. B. Margarinefabriken, Molkereien, Mineralwasserherstellung
oder Nahrungsmittelflüssigkeiten o. dgl. selbst, sind die offenen Kühler aus naheliegenden
Gründen unzweckmäßig, weshalb man für derartige Zwecke geschlossene, mit einer Verdampferschlange
versehene Kühler vorzieht, wo keine Verunreinigung der zu behandelnden Flüssigkeit
möglich ist. Da die Anlauftemperatur der gekühlten Flüssigkeit so gleichmäßig wie
möglich sein muß, benutzt man Thermostaten, die in den Ablauf
des
Kühlers eingebaut werden und die Kältemaschine abschalten, sobald eine bestimmte
Temperatur in der Flüssigkeit unterschritten wird.
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Dadurch können große Schwierigkeiten beim Betriebe der Kältemaschine
eintreten. Einen derartigen Kühler baut man mit verhältnismäßig kleinem Flüssigkeitsinhalt,
zu dem Zweck, eine möglichst große Geschwindigkeit der Flüssigkeit und damit einen
besseren Wärmeaustausch zu erzielen. Ist nun die Kältemaschine nach dem Erreichen
der gewünschten Temperatur abgeschaltet, so erfolgt infolge des kleinen Inhaltes
eine schnelle Erwärmung der Flüssigkeit im Kühler und damit ein Wiedereinschalten
der Kältemaschine. Auf diese Weise entsteht eine große Schalthäufigkeit der Kältemaschine,
was aus verschiedenen Gründen sehr nachteilig ist.
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Ein weiterer Nachteil der Durchflußkühler besteht darin, daß bei Betriebspausen
der geringe Inhalt des Kühlers leicht unter null Grad abgekühlt und gefroren wird,
wodurch leicht Beschädigungen des Kühlers eintreten können.
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Um die gekennzeichneten Nachteile zu vermeiden, wird gemäß der Erfindung
vorgeschlagen, dem Durchlaufkühler ein geschlossenes NIantelrahr mit größerem Inbalt,
in das eine Nachverdampfungsschlange eingebaut ist, in der Strömungsrichtung der
zu behandelnden Flüssigkeit nachzuschalten, so daß sich eine um ein Mehrfaches größere
Flüssigkeitsmenge in Durchlauf befindet. Diese Wirkung wird unterstützt durch eine
in das Mantelrohr eingebaute Nachverdampfungsanlage. Damit wird auch der Wärmewert
der Flüssigkeitsfüllung erhöht und die Laufzeiten der Kältemaschine dementsprechend
verlängert bzw. die Schalthäufigkeit verringert. Außerdem wird auf diese Weise die
Gefahr des Einfrierens des Durchlaufkühlers beseitigt, denn der Flüssigkeitsinhalt
des nachgeschalteten Mantelrohres muß erfindungsgemäß so groß sein, daß die Verdampfungswärme
in dein beim Anhalten der Kältemaschine in der Verdampferschlange des Durchlaufkühlers
zurückbleibenden Kältemittelrest kleiner ist als der Wärmewert der Gesamtfüllung.
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In der Zeichnung wird die Erfindung dargestellt. Es ist 1 der Verdichter
und 2 der Verflüssiger der Kältemaschine. 3 ist der Durchlaufkühler, in den die
Verdampferschlange .1 eingebaut ist. 5 ist die Einspritzleitung mit dem Regulierventil
6. Die Saugleitung ist mit 7 bezeichnet, in diese ist ein Flüssiglceitsabscheider
8 eingebaut. Die zu kühlende Flüssigkeit tritt bei 9 in den Durchlaufkühler 3 unter
Druck ein und bei io aus. Im Sinne der Erfindung ist nun dem Durchlaufkühler 3 das
Mantelrohr i i nachgeschaltet und durch die Leitung 12 mit diesem verbunden. Im
Mantelrohr i i befindet sich ebenfalls eine Verdampferschlange 13 mit kleiner Oberfläche,
die durch Leitung 1.4 mit dein Flüssigkeitsabscheider 8 verbunden ist. Die Verdampferschlange
13 des Mantelrohres 11 ist durch die Leitung 15 ebenfalls mit dem Flüssigkeitsabscheider
8 verbunden. Am Mantelrohr i i ist eine Umwälzpurnpe 16 angebaut, deren Druckleitung
17 zum Durchlaufkühler 3 zurückführt. Der Thermostat 18 ist am Mantelrohr im Austritt
der zu behandelnden Flüssigkeit eingebaut, die da: System durch die Leitung i9 mit
dem Ab-
sperrventil 2o verläßt. Es wird noch bemerkt, daß die Leitungen für
das Kältemittel in dünnen, die Leitungen für die zu behandelnde Flüssigkeit in stärkeren
Linien gezeichn?t sind.
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Die Anlage gemäß der Erfindung arbeitet in der folgenden Weise: Beim
Arbeiten des Kälteaggregates 1, 2 tritt die zu behandelnde Flüssigkeit unter Druck
durch Rohrleitung 9 in den Durchlaufkühler 3 und wird durch die Wirkung des in der
Schlange .4 verdampfenden Kältemittels nahezu auf die gewünschte Temperatur abgekühlt.
Durch Leitung io geht die zu behandelnde Flüssigkeit in das größere Mantelrohr i
i, wo durch die Verdämpfungswirkung der Schlange 13 noch eine gewisse Nachkühlung
erfolgt. Wird eine bestimmte Temperatur in der zu behandelnden Flüssigkeit unterschritten,
so schaltet der Thermostat 18 das Aggregat 1, 2 ab. Es wird nun keine Kälte im Durchlaufkühler
3 mehr erzeugt. Infolge des großen Wasserwertes der durch das Mantelrohr i i vergrößerten
Systemfüllung tritt nun gewissermaßen eine Speicherwirkung ein, und d.ie Pause für
das Wiedereinschalten des Kälteaggregates ist ganz bedeutend länger. Diese erfindungsgemäße
Wirkung wird noch unterstützt dadurch, daß die Schlange 13 des 2fantelrohres i i
durch Leitung 14 an den Flüssigkeitsabscheider 8 angeschlossen ist. Der im Flüssigkeitsabscheider
8 stehende Rest Kältemittel wird durch die Leitung 14. in die Schlange 13 des Mantelrohres
i i eintreten, hier verdampfen und dadurch eine Kältewirkung auf die zu behandelnde
Flüssigkeit ausüben, wodurch, wie gesagt, die Speicherwirkung im Mantelrohr i i
vergrößert und die Stillstandpause des Aggregates im Sinne der Erfindung verlängert
wird.
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Beim zeitweisen Stillsetzen des Aggregates 1, 2 und wenn auch keine
Flüssigkeit durch das System strömt, wird das Ventil 20 in der Abflußleitung i9
geschlossen. Es tritt dann die Umwälzpumpe 16 in Wirkung, die die Füllung über Leitung
17, Durchflußkühler
3, Leitung 12, Mantelrohr i i umwälzt. Das
Einfrieren der Füllung in 3 wird dann dadurch verhütet, daß ihre Menge und damit
ihr Wärmewert größer ist als die Verdampfungswärme des restlichen Kältemittels in
den Verdampferschlangen q. und 13.