DE820143C - Kaeltemaschine - Google Patents

Description

• Kältemaschine

  l)ie Erfindung bezieht sich auf Kältemaschinen

  und behandelt eine Anordnung, durch die ein

  schnelles Abtauen des Verdampfers erreicht werden

  :oll. Hierfür ist eine besondere .Ausbildung des

  Kältemittelumlaufes vorgesehen. Außerdem werden

  Mittel besonderer Art verwendet, um die wirksame

  Menge des in der Kältemaschine umfließenden

  liältemittels zeitweise zu erhöhen.

  I)ie bekannten Kältemaschinen weisen einen

  Kompressor auf, der im allgemeinen durch einen

  I#Iektrrnni>tor angetrieben wird. Der Kompressor

  verdichtet den Kältemitteldampf und drückt ihn

  dttrcli eine 1)ruckleitttng in einen Kondensator, in

  (lem cler Dampf @-crtlüssigt wird. Das Kältemittel

  fließt nun zum Verdampfer. wo es @@'ärmeabsorbiert,

  und gelangt von dort durch eine Saugleitung zum Kompressor zurück. Zum Abtauen des Verdampfers müssen die Anlagen meist längere Zeit ausgeschaltet werden.
• Nach der Erfindung soll ein schnelles Abtauen des Verdampfers dadurch erreicht werden, daß wenigstens ein Teil der Saugleitung im Wärmeaustausch mit dem vom Kompressor verdichteten Kältemitteldampf steht, und daß zusätzliche Mittel zum Herbeiführen eines anomalen Betriebes der Kältemaschine zwecks Abtauens des Verdampfers vorgesehen sind. Diese Mittel dienen dazu, eine überschüssige Menge der Kältemittelflüssigkeit aus dem Aufnahmebehälter durch den Verdampfer in die Saugleitung zu liefern, so daß das flüssige Kältemittel sowohl den Verdampfer als auch den erwärmten Teil der Satigleitun,g überschwemmt.
• Die Zeichnungen zeigen verschiedene Ausführungsbeispiele der Kältemaschine nach der Erfindung, und zwar zeigt Fig. i die schematische Darstellung einer Kältemaschine mit der neuartigen Abtauanlage, I# ig. 2 eine abgeänderte Einzelheit der Abtauanlage, Fig. 3 eine Kältemaschine in der Darstellung nach Fig. i mit einer Abtauanlage anderer Ausführung und Fig. 4 die schematische Darstellung eines bei der Kältemaschine nach Fig. 3 verwendeten thermostatischen Expansionsventils.
• Die Anlage nach Fig. i enthält einen Kompressor io, der von einem Elektromotor ii angetrieben wird. Der Motor wird von Leitungen 12 und 13 gespeist und durch einen Thermostatenschalter 17 geregelt. Der von dem Kompressor i i verdichtete Kältemitteldampf fließt durch die Druckleitung 14 zum Kondensator 1.5, wo er verflüssigt wird. Das Kondensat passiert die Kapillare 16 und gelangt durch ein etwas dickeres Rohr 18 in den Aufnahmbehä leer 20. Scliließlicli fließt die KältemittelHiissigkeit durch das verengte Leitungsstück 22 und durch die Leitung 24 in den Verdampfer 26, wo sie verdampft und Wärme absorbiert. Das verdampfte l<älteinittel fließt zum Sammler 28 und darin durch die Saugleitung 30,33 zurück in den Kompressor to. Der Endteil 33 der Saugleitung steht im Wärmeaustausch mit der Druckleitung 14, während ein mittlerer "feil der Saugleitung im Wärineatistausch finit der Kapillare 16 steht.
• Der Schalter 17 wird durch eine -Metalldruck-(lose 35 in Abhängigkeit von dem Dampfdruck eines flüchtigen Mittels betätigt, das sich in einem auf dein Verdampfer sitzenden Kolbengefäß 31 befindet. Der Schalter 17 und sein Betätigungsmechanismus schaltet den Kompressor periodisch ein und aus, um die Temperatur des Verdampfers 26 während des Normalbetriebes im wesentlichen konstant zu halten.
• Ein elektrischer Erhitzer 38 dient zur Erwärinung des Rohres 18. Der Erhitzer 38 kann über die Leitungen 4o von den Zuführungen 12 gespeist werden und wird durch den Schalter 42, der in einer der Leitungen 4o angebracht ist, ein- und ausgeschaltet. Der Schalter ist während des Normalbetriebes der Kühlvorrichtung geöffnet und wird nur dann geschlossen, wenn der Verdampfer 26 abgetaut werden soll. Der Aufnahmebehälter 2o ist vorzugsweise gut isoliert, so daß keine Verdampfung der Kältemittelflüssigkeit darin eintreten kann.
• Ein umgekehrt U-förmiges Rohr 36 ragt mit einem Schenkel 37 in den unterenTeil des Behälters 2o und ist am anderen Schenkel mit der Leitung 24 verbunden. Das Rohr 36 besitzt einen Teil 44, der so hoch* über der verengten Leitung 22 liegt, daß das Kältemittel hauptsächlich durch die verengte Leitung 22 statt durch den erhöhten Teil 44 des U-Rohres 36 fließt. Während des normalen Betriebes steigt

  die Kältemittelflüssigkeit im Schenkel 37 des Rohres

  36 bis 39 so hoch an, dal,i ihre statische Höhe dem

  Druckabfall des Kälteinitteis in dem verengten

  Leitungsteil 22 etttslii-icllt. I@ i-. i zeigt die Kühl-

  %-orriclitung in dieseln normalen 13etriehszustand.

  Um den Verdatnhfer 26 abzutauen, wird der

  Schalter 42 geschlossert, so (a15 der Erhitzer 38

  gleichzeitig mit dein Motor i i eingescüaltet ist. Die

  durch den Erhitzer 38 erzeugte \Vä rine verdampft

  eine solche Menge der durch die Leitung 18 fließen-

  den l@äl.teinitt,21Hiissi11,_eit, (1a13 das verengte Lei-

  tun-sstüek 22 nicht mehr imstande ist, das KäUte-

  mittel bei einem Druckabfall in diesem Leitungs-

  stücl< 22 hindurchzulasseit, der geringer als der im

  Schenkel 37 des U-Rohres herrschende statische

  Druck ist. Das Kältemittel ilielJt daher durch die

  Leitung 36 atts dem Aninahineliell:ilter 20. Die so

  von (lern Dampf aus dein Behiilter 2o ausgetriebene

  Kältemittelflüssigkeit füllt den Sammler 28 und

  fließt- von hier in den Teil 33 der Leitung 30.

  Der heiße Kä ltemitteldanipf in der Leitung 14

  verdampft die Kälteinittelflüssigkeit 'in Teil 33 der

  Leittitlg 3o. Dabei steigt eler L@ilterclruck in der

  i_eitung 30 und im Verdampfer _j6 an, so claß die

  Temperatur des K:ilteinittels für Verdampfer 26

  über den Gefrierpunkt des Wassers steigt. Der

  Schalter 17 bleibt wegen der ansteigenden Tempe-

  ratur des Verdampfers geschlossen, und damit fährt

  der Kompressor io fort, vcl-liältnisniiißig warme

  Kältemittelflüssigh"it durch den Verdampfer 26 zti

  schicken und ilin dadurch abzutauen. Der Erhitzer

  38 steigert die Temperatur des durch den Ver-

  dampfer fließenden Kältemittels weiterhin, aber

  seine Wärmeabgabe ist für den Abtauvorgang nicht

  wesentlich.

  Der Aufnahmebehälter 2o. (las U-Rolir 36, die

  Leitung 22 und der Erhitzer 38 bilden eine VOrrich-

  tung, um weitere Kälteniitteltlüssi",l;eit zu der nor-

  mal im Kältemittelunilauf kreisenden wirksamen

  Menge Hinzuzufügen. Da diese Teile keine beweg-

  lichen Glieder enthalten, ist die Vorrichtung ver-

  hältnismäßig frei von nic°clianischen Störungen.

  Dieser Teil der Anlage kann indessen durch andere

  Vorrichtungen zur Vermehrung des umlaufenden

  Kältemittels ersetzt werden.

  Bei der abgeänderten Ausführung nach Fig. 2 ist

  ein dem Erhitzer 38 ähnlicher Erhitzer 46 direkt

  unter dem Behälter 2o angeordnet, tnn darin Kälte-

  mitteldampf zu erzeugen. [)er in (lein heilälter 2o

  gebildete Dampf wirkt in der gleichen ';'eise wie

  der in der Leitung i8 vorn Erhitzer 38 nach Fig. i

  erzeugte und in den Behälter 2o eingeleitete Dampf.

  In Fig. 3 und 4 sind die Teile, die den in Fig. i

  gezeichneten entsprechen, mit gleichen Be7ugs-

  zahlen bezeichnet. 50 ist ein Flüssigkeitsbehälter,

  der das aus dein Kondensator i.5 abfließende Kälte-

  mittel aufnimmt und eineu Teil davon während des

  Normalbetriebes der Kiilteniascliine aufspeichert.

  Das Kältemittel fließt von dein Behälter 5o durch

  die Leitung 52 zu einem tlierniostatisch geregelten

  Expansionsventil -,4 bekannterAusführung, das mit

  der Leitung 24 in Verbindung steht.

  Die wichtigsten Teile des thermostatisch geregel-

  teil Exll@nisionsventils 54 sind in hig. d schematisch

  dargestellt. Es enthält einen Ventilteller 56, der

  den Durchfluß des Kältemittels zum Verdampfer 26

  -egelt. Der Ventilteller 56 wird durch eine Metall-

  druckdose ;8 betätigt, die durch die Leitung 6o finit

  einem tcinperaturcinpfindlichen Kolbengefäß 62ver-

  bunden ist und weiter mit einem zweiten Kolben-

  gefäß 64 gleic'tler Wirkung verbunden sein kann.

  Das Kolliengef:if3 62 stellt ini @Vä rmeaustatisch mit

  dein aus dein Verdampfer 26 ausströmenden Kiilte-

  mittel. wiihrend das Kolbengefäß 6.4 mit der in (teil

  Kompressor to eintretenden Kiilternittelflüssigkeit

  rin @%'iirineaustauscli stellt. Die Druckdose 58, die

  Leitung 6o und die Kolbengefäße 62 und 64 eilt-

  halten ein flüchtiges \littel. das sich gewöhnlich in

  der Gasphase beflldet, so daß der Druck in der

  Druckdose der Temperatur des kälteren der beiden

  Kolbengefäße entspricht. Ein elektrischer Erhitzer

  (56 ist bei dem l#Zolllengefäß 62 angeordnet. Er wird

  von den heittiiigen i2 über die Zuführungen 4o ge-

  speist und durch den Schalter 68 bedient.

  Während des Normalbetriebes der Kältemaschine

  ist der Schalter 68 geöffnet und der Erhitzer in-

  folgedessen nicht eingeschaltet. Das Kolbengefäß

  62 ist der kälteste Teil des Regelsystems der Druck-

  (lose 58 und 1>etitigt die Druckdose 58 rin Zusain-

  inenwirken finit dein Saugdruck des Verdampfers 26

  so, daß eine im wesentlichen konstante Überhitzung

  des voni Verdampfer 26 kommenden Kälteinittel-

  dainpfes gewä hrlei:tet ist.

  Soll (leg \-er(lanil)fcl- 26 abgetaut werden, darin

  @vird der Schalter 68 geschlossen und der Erhitzer

  66 gleichzeitig mit deni \lotor i r eingeschaltet. Der

  Erhitzer 66 erw;irnit den Regelkolben 62 und Bringt

  das darin befindliche flüssige Mittel zum Ver-

  dampfen, so daß der Regelventilteller 56 durch die

  Druckdose 58 weit geöffnet wird. \Venn aber der

  Regelventilteller 56 ge<iffnet ist, dann wird die in

  dem liellä lter 50 angesammelte Kältemittelflüssig-

  keit von dein Kompressor to in den Verdampfer und

  in die Saugleitung 30 gef<ir(lei-t. Verhältnismäßig

  Alarme l@@iltemi?teltlüssigkeit wird also durch den

  Verdampfer fließen und ihn in der gleichen "'eise

  abtauen, wie es bereits im Zusammenhang mit der

  Fig. i beschriehen wurde.

  Soll (fier Verdampfer 26 noch schneller abgetaut

  werden, dann kann ein zweiter Erhitzer 7o im

  Wärmeatistatisch mit der Leitung 2.1 oder mit einem

  anderen Teil (1(; Verdampfers 26 angebracht wer-

  den. Der Erhitzer 7o kann durch die Leitungen 72

  und 4o gespeist werden wird wird dann gleichzeitig

  mit dein Erhitzer 66 eingeschaltet.

  Aufgabe des Kolbengefäßes 64 ist es, die Kälte-

  mittelflüs:igkeit am Eintreten in den Kompressor zu

  hindern. Ist (las Kontrollkolbengefäß 62 auf eine

  höhere Temperatur erwärmt als das Kolbengefäß

  64, dann strürnt (las flüchtige Mittel zum Kolben-

  gefäß 64. o (lal3 die 'I'enil)erat.ir des letzteren den

  Druck in der \letalldrtickdose 58 regelt. Wenn die

  Kälteinittelfliissiglceit die Stelle der Leitung 30 er-

  reicht, all der (las Kolbengefäß 64. anliegt, so kühlt

  die teilweise Verdampfung dieser Flüssigkeit das

  l#Zoll)eil`;efä(3 64 und (las darin befindliche flüchtige

  Mittel ab. Dies führt zu einem Druckabfall in der Druckdose 58 und zu einem teilweisen Schließen des Ventils 56, so daß «-eiliger Kälteflüssigkeit in die Saugleitung 30 eintreten kann. Dieses Kältemittel wird vollständig verdampft, so daß nichts von ihm im flüssigen Zustand in den Kompressor gelangt. Die Anbringung dieses Kolbengefäßes 6-1 ist somit nur ein Schutz für den Kompressor und für den Abtauvorgang selbst nicht wesentlich.
• lach der Erfindung können also verschiedene Mittel für das Abtauen des Verdampfers vorgesehen sein. Dabei wird weiteres Kältemittel zu der wirksamen Menge des in einer Kältemaschine umlaufenden Kühlmittels hinzugefügt, wobei die Saugleitung und die Druckleitung in der Nähe des Kompressors in ummittelbarem Wärmeaustausch stehen und die für die Vermehrung der umlaufenden Kältemittelmenge dienenden Hilfsmittel keine beweglichen 'feile aufweisen.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: t. Abtauanlage für Kältemaschinen, die mit einem Kompressor, einem Kondensator, einem Aufilahmebehälter für zeitweise inaktives Kältemittel sowie einem Verdampfer, einer den Kompressor mit dem Verdampfer verbindenden Saugleitung und einer den Kompressor mit dem Kondensator verbindenden Druckleitung versehen sind, dadurch gekennzeichnü t, daß wenigstens ein Teil (33) der Saugleitung (30) im Wärmeaustausch mit dein vom Kompressor ( i o) verdichteten Kältemitteldampf steht, und daß zusätzliche Mittel zum Herbeiführen eines anomalen Betriebes der Kältemaschine zwecks Abtauens des Verdampfers vorgesehen sind, wobei diese Mittel dazu dienen, eine überschüssige Menge der Kältemittelflii.ssigkeit aus dem Aufnahniel>ehälter (20, 5o) durch den Verdampfer (26) in die Sangleitung (30) zu liefern, so daß das flüssige Kältemittel sowohl den Verdampfer (26) als auch den erwärmten Teil (33) der Saugleitung (30) überschwemmt.
2. 2. Abtauanlage nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzlichen Betriebsmittel wenigstens einen nach Belieben beheizten Erhitzer (38, 46, 66) aufweisen, der die Regelglieder (22, 54) für den Kältemittelauslaß aus dem Aufnahmebehälter (20, 50) zu einem vermehrten Kältemittelauslaß veranlaßt.
3. 3. Abtauanlage nach den Ansprüchen i und 2,. dadurch gekennzeichnet, daß die Regelvorrichtung eine all den oberen Teil des Aufnahmebehälters (20) angeschlossene Kältemittelabflußleitung (24), eine in dieser Leitung bestehende Verengung (22) und ein Röhr (36) aufweist, das tllit seinem einen Ende in den unteren Teil des Aufnahmebehälters eintaucht, -die Verengung (22) umgeht und mit einem Teil (.14) so hoch iill(r der Verengung (22) liegt, daß unter nornialen Betr iebsbediligungen der Kältemaschine kein Kältemittel durch das Rohr (36) fließen 'kann, und (laß ferner der Erhitzer (38, .46) denn durch die Verengung (t$) fließenden Kältemittel so viel Wärme zuführt, daß das Kältemittel aus dem Aufnahmebehälter (2o) durch das Rohr (36) abgeleitet wird. d. Abtauanlage nach den At@spriichen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelvorrichtung ein zwischen dem Aufnahmebehälter (20) und dem Verdampfer (26) liegendes Expansionsventil (5d) aufweist und der Aufnahmebehälter zur Aufnahme einer solchen Kältemittelmenge während des Normalbetriebes der Kältemaschine eingerichtet ist, daß der Verdampfer (26) und die Saugleitung (30, 33) bei geöffnetem Ventil (5d) und eingeschalteter Heizung mit flüssigem Kältemittel beschickt werden. 5. Abtauanlage nach den Ansprüchen 2 und d, dadurch gekennzeichnet, daß der Erhitzer (66) auf einen das Expansionsventil (5q.) während des Normalbetriebes der Kältemaschine steuernden Wärmefühler (62) so einwirkt, daß das Expansionsventil bei in Betrieb befindlichem Erhitzer weit offen steht. 6. Abtauanlage nach Anspruch 5, dadurch ge- kennzeichnet, daß das Expansionsventil (54) von zwei temperaturempfindlichen Gefäßkolben (62, 6:1) gesteuert wird, die das Ventil bei einer be- stimmten, oberhalb der Temperatur des Ver- dampfers (26) liegenden Temperatur zum Off- nen veranlassen, wobei der eine Gefäßkolben (62) mit dem in den Kompressor (io) eintreten- den Kältemittel ini Wärineaustausch steht und dieMenge des in den leiden temperaturempfind- lichen Gefäßkoll)eit befindlichen flüchtigen Mittels so begrenzt ist. doll jeder die gesamte Menge aufnehmen kann und der jeweils kältere Kolben das therrnostatische 1=xpairsionsventil regelt, während der Erhitzer (66) bei Einschal- tung und Zusammenwirken finit dem Kompressor die Temperatur des ersten Gefäßkolbens (62) über die des zweiten Gefäßkolbens (64) steigert.