DE845207C

DE845207C - Kaelteanlage mit Verdampfer fuer kontinuierlichen Betrieb

Info

Publication number: DE845207C
Application number: DEB421A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Katzenberger
Original assignee: BROWN
Current assignee: BROWN
Priority date: 1949-11-01
Filing date: 1949-11-01
Publication date: 1952-07-28

Description

Kälteanlage mit Verdampfer für kontinuierlichen Betrieb Zur Kälteerzeugung, insbesondere zur Kühlung von Gasen und Flüssigkeiten, werden vielfach Verdampfer verwendet, bei denen ein Kältemittel von einer Umwälzpumpe verteilt und über die Verdampferrohre geleitet wird, um mit einer geringen Kältemittelfüllung auszukommen. Diese Art, durch einen steten Umlauf des Kältemittels eine Berieselung der Verdampferrohre zu bewirken, hat den großen Nachteil, daß eine Pumpe verwendet wird, die entweder einschließlich Antriebsmotor im Innern des Verdampferraums angeordnet ist, oder aber, falls der Antriebsmotor außerhalb des Verdampfers liegt, eine Stopfbüchse notwendig macht. Erfindungsgemäß werden diese Nachteile dadurch vermieden, daß durch eine besondere Konstruktion des Einspritzventils und der Verdampferrohre eine stetige Berieselung der letzteren erzielt wird.
Bei einer bekannten Kälteanlage ist das Ventil so ausgebildet, daß es in A'bhängigfkeit von der im Verdampfer sich sammelnden Flüssigkeitsmenge die Flüssigkeitszufuhr zum Verdampfer steuert. Die Wirkungsweise der Anlage beruht im wesentlichen darauf, daß die untersten Verdampferschlangen unter dem Flüssigkeitsspiegel liegen, der durch dieses Ventil eingeregelt wird, und daß das warme Kühlmedium in diese unteren Rohrschlangen eingeleitet wird. Dadurch wird eine starke Verdampfung in der ruhenden Flüssigkeit erzeugt, die eine dauernde Nachfuhr von Kältemitteln notwendig macht. Ein übliches Hoch- oder Niederdruckschwimmerventil ist für diesen Zweck jedoch nicht brauchbar, da das erstere nur die Hochdruckseite zu regeln gestattet und das zweite einer gewissen Flüssigkeitshöhe bedarf, in deren unmittelbar darüberliegenden Teil die Kältemitteleinspritzung erfolgen muß.
Eine wesentliche Förderung der selbsttätigen Wirkungsweise und zugleich eine erhöhte Kühlwirkung kann gemäß weiterer Erfindung durch besondere Ausbildung der Verdampferrohre erreicht werden. Es ist zwar bekannt, Berieselungsflächen durch Taschen und Falten zu vergrößern oder zwischen den Rohren eines VerdampfersbesondereLeitbleche für aufsteigende Gase anzuordnen. Jedoch sind bei diesen. bekannten Einrichtungen die Bleche umständlich ausgebildet und dienen nicht in der hier besondere Zwecke erfüllenden Weise zur Leistungserhöhung des Verdampfers bzw. zur Erzielung eines selbsttätigen Umlaufs in einer Kühlanlage.
An Hand der Zeichnung sind die Einzelheiten der Erfindung genauer erläutert und im folgenden in einigen Ausführungsbeispielen beschrieben.
Fig. i zeigt eine Kälteanlage nach der Erfindung in schematischer Darstellung.
Fig. 2 bis io stellen verschiedene Möglichkeiten (!er Rohrausbildung und Anordnung zur Erhöhung der Verdampferwirkung dar.
Gemäß Fig. i sind innerhalb eines Verdampferkessels i Verdampferrohre 2 in bekannter Weise angeordnet. Durch die Rohre fließt das zu kühlende Medium. Das zu verdampfende Kältemittel wird durch ein Rohr 3, welches auf den nicht dargestellten Verflüssiger kommt, in ein Schwimmerventil 4 geleitet. Von hier gelangt es unter der noch zu beschreibenden Regeleinwirkung des Ventils über ein Rohr 5 in den Kessel i, wo es mittels Düsen 6 über die Verdampfefrohre 2 verteilt wird. Das den geregelten, stetigen Flüssigkeitszulauf bewirkende Ventil4 besteht in dem gezeichneten Beispiel aus einer Unterdruckkammer 7 mit einem Kugelschwimmer 8 und einer Hochdruckkammer 9, in der sich das eigentliche Absperrorgan in Gestalt einer Düse io mit Ventilnadel i i befindet. Die Kammern sind durch eine Trennwand 12 geschieden, durch die die Nadel zu einem mit dem Schwimmer 8 verbundenen Winkelhebel 13 hindurchgeführt ist.
Statt der Trennwand 12 kann auch eine mit der Nadel verbundene Membran benutzt werden, die ebenfalls vom Schwimmer gesteuert wird.
Der Flüssigkeitsspiegel in der Niederdruckkammer 7 wird bestimmt durch den Flüssigkeitsspiegel im Verdampfer i. Zu diesem Zweck ist die Kammer 7 mit dem Kessel durch ein Rohr 14 verbunden, über das sich die beiden Flüssigkeitsspiegel in gleicher Höhe einstellen, und zwar soll der Flüssigkeitsspiegel des Kältemittels im Kessel so hoch sein, daß eine genügende Anzahl von Verdampferrohren 2 in die Flüssigkeit eintaucht, um so eine Mindestverdampfung zu sichern. Infolge dieser 1Iindestverdampfung sinkt der Flüssigkeitsspiegel ab, gleichzeitig sinkt auch der korrespondierende Flüssigkeitsspiegel in der Schwimmerkammer 7, wodurch unter dem Einfluß des SchNvimmers 8 die Ventilnadel ii das Ventil io öffnet.
Durch die Öffnung strömt dann das zu verdampfende Kältemittel über die Leitung 5 in die Verteilerdüsen 6 und rieselt über die Verdampferrohre 2.
Die Absperrung der Kältemittelzufuhr durch Heben des Schwimmers und Schließen der Düsen kann erst geschehen, wenn alle Verdampferrohre benetzt sind, da erst dann der Flüssigkeitsspiegel im Verdampfer wieder ansteigt. Da die stärkste Verdampfung jedoch gerade innerhalb der ruhenden Flüssigkeit eintritt, wird dort der Kältemittelbedarf immer am größten sein, was gleichbedeutend ist mit einer dauernden Benetzung sämtlicher Verdarnpferrohre.
Zur Erhöhung der Wirksamkeit bei einem Verdampferkessel kann an den Rohren 2 eine in den Fig.2 bis io dargestellte Einrichtung getroffen «-erden, die sich auch bei mit Umwälzpurnpe arbeitenden Kälteanlagen verwenden läßt. ßs kommt bei allen Verdampfungsanlagen dieser !\rt darauf an, eine möglichst große 1Zoltrolmrfläche zu haben und die Oberflächenbelastung mit <lern zu verdampfenden Kältemittel möglichst groß zu halten, sowie dafür ztt sorgen, daß <las zu verdampfende Kältemittel nicht zu schnell abläuft, sondern daß der Ablauf so lange gehemmt wird, bis die eingespritzte, zu verdampfende Flüssigkeit auf ihrem Wege von der Einspritzdüse bis zum Fliissigkeitsspiegel möglichst restlos verdampft.
Zur Erreichung dieses Zwecks sind gemäß weiterer Erfindung an den Oberflächen der Rohre Ablaufhemmelemente angebracht. Nach Fig. 2 bis 3 sind als ablaufhemmende Elemente einfache Längsrippen angeordnet. Bei der _\usführungsform nach Fig. 2 bestehen diese Rippen aus einfachen geraden Blechstreifen 15, deren l@.ltene etwa durch den Rohr-. mittelpunkt geht.
Fig. 3 läßt in ähnlicher \\'eise angeordnete Blechstreifen 16 erkennen, deren Längsränder 17 zur weiteren Hemmung des Kältemittelabflusses hochgebogen sind. Auf den Rippen bleibt dadurch ein dicker Flüssigkeitsfilm erhalten, der eine ständige Verdampfung und damit einen größeren Wärmeentzug bedingt. Nach l@ 1g. 4 sind ebenfalls aus einem Blechstreifen bestehende Längsrippen i8 an der Unterseite des Rohrs angeordnet, wodurch dessen Gesamtoberfläche für die Verdampfung und Abkühlung besser ausgenutzt @\-irrl.
Ferner könnest diese kippen, gleichgültig welche Gestaltung man ",:ililt. mit 1>urchbrüchen i9 versehen sein, die wiederum eine u-ohlabgestimmte Beschleunigung des _@l@Huss< s ltet@ irken. Solche Änderungen in der äußeren Gestaltung der Rippen wird man je stach der \'iskosit@it der Flüssigkeit, nach der Anzahl der Rohre oder nach deren Oberflächenbeschaffenheit t@-ählen.

In Ergänzung der (lern Zweck bestmöglicher Abkühlung dienenden Einrichtung werden die Rohre vorzugsweise aus einem Material mit guter Flüssig-

keitshaftting biergestellt (-)der mit einem entspre-

chenden 11eta11überztig oder einem Cberzug aus

anderen (zeeignete!! Stotten versehen, der beispiels-

weise durch Spritzen ()der Galvanisieren auf-

gebracht wird.

In ; ist eine für viele Fälle besonders güti-

stige :\nordnung der Rohre 2 darstellt. Die bei-

spielsweise nach Fig. 4 an den Unterseiten der

Rohre angebrachten Rippen 18 besitzen nach unten

äl)gebogeneLiingsränder2o, über die dieFlüssigkeit

auf die jeweils zur darüherliegenden Reihe versetzt

angeordneten Rohre 2 abläuft, so daß dadurch ein

kaskadenartiger Abfluß der zu verdampfenden Flüs-

sigkeit zustande kommt.

- Bei der Ausführtingsforin nach Fig. 6 ist die

äußere Oberfläche des kohrs derart verformt, daß

sich atis (lein Rohrmaterial selbst durch Falten oder

Ziehen gebildete Rilllleit 21 ergeben, die, wie es

Fig. 7 erkennen läßt. einen Drall mit flachem Stei-

gungswinkel aufweisen. l )lese Konstruktion hat den

Vorteil, daß (las zti verdampfende Kältemittel in

flacher Bahn von oben nach unten geführt wird. Bei

einer \nordnung der lZolirreilien untereinander.

wiees Fig.7 für zwei Rohre zeigt, hat das obere Rohr

eine!! Unksdrall, (las dartinterliegende einenRechts-

drall, so daß die von (lern oberen Rohr abtropfende

1,liissigkeit von dem Barunterliegenden wiederum

zutn anderen Ende und allmählich nach unten ge-

führt wird. -Mich die .\lior(Inung der Rohre nach

Fig. 8, l)ci denen übereinanderliegende Rohrreihen

versetzt angeordnet sind. ermöglicht diesen Flüssig-

keitsah»auf ini Zickzack von oben nach unten, je-

weil, den übereinanderliegenden Rohren folgend.

Die eiiigezeiclineten Pfeile geben für jedes Rohr die

ihni zugeordnete l@ichtting an, so daß dieser Zick-

zackal>lauf zustande kommt.

An Stelle der einzuarbeitenden Rippen 21 kann,

wie Fig. o zeigt, auch ein flach aufgebrachtes Wik-

kVlballd 22 dein gleichen Zweck dienen. Es können

auch zwei Wickelbänder mit geringerer Steigung

tun (las lZohr gelegt sein. bei denen dann die Fliissig-

keit alt mehreren Stelle! auf (las Barunterliegende

lZolir tropfen würde. Eine ähnliche Wirkung läßt

sich erzielen. \\-ei"] nach Fig. 3 beispielsweise die

lZänder !7 der waagerecht laufenden Rippen mit

tiil l(#iiartigeii 1)elleii versehen sind. Der Ahfluß des

Kältemittels wird damit an bestimmte, über den

ganzen \'erdanlltfer verteilte Stellen gelegt lind ein

willkürliches :\l)flielieil an einer beliebigen Stelle.

was sich ungewollt ergeben könnte, verhindert.

I!! Fig. io ist noch ein w-citeres Ausführungsbei-

spiel der Rohranordnung (bargestellt, wobei eine

:'\nzahl kollre 2 durch ein <,eineinsames Kühl- und

:\i>Hnl.il>Icch 23 vcrl>ull(lelt ist, (las an denjenigen

Stellen. aii denen die dartititer befindliche Rohrreibe

liegt, wiedertlin rnit 1 )urchbrechtingen ic ver-

selieil Ist.

Claims

PATEN TA\Sf'RI-cflE; i. Kälteanlage für kontinuierlichen Betrieb mit einem Verdampfer, insbesondere. Rohrkesselder ülxl- eilie Atisgleichsleitting mit einem Schwimmerventil in Verbindung steht, (las in Abhängigkeit vom Flüssigkeitsstand ini Verdampfer den Zustrom des Kältemittels zum Verdampfer regelt, dadurch gekennzeichnet, daß (las Schwimmerventil (.1) eine Nieder- und eine Hochdruckkammer (7 und 9) aufweist, von denen die Niederdruckkammer (7) an den Ver-(lampfer (2) angeschlossen ist und den Schwimlner (8) enthält, der das Hochdruckventil (to, i i) für den Zustrom des Kältemittels zum Verdanipfer steuert (2), wobei das Hochdruckventil durch die Trennwand (i2) hindurch unmittelbar mit dem Schwimmer (8) verbunden ist.
2. Kälteanlage nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Hochdruckventil als Nadelventil ausgebildet ist.
3. Kälteanlage nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammern durch eine die Ventiltadel tragende -Membran getrennt sind. auf die der Flüssigkeitsdruck im Kessel unmittelbar einwirkt.
4. Kälteanlage nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre im Verdampfer mit den flüssigkeitsablaufhemmenden Mitteln, insbesondere mit an ihnen befestigten Blechrippen, versehen sind (Fig. 2 his 5). Rohr für Verdampfer von Kälteanlagen nach Anspruch B, dadurch gekennzeichnet, daß glatte Blechstreifen (i5, 16) seitlich am Rohr etwa in der Lijngstnittelehene angebracht sind (Fig. 2. 3). 0. IZolir für Verdampfer von Kälteanlagen !!ach -\llsprtich .4, dadurch gekennzeichnet, daß glatte Blechstreifen (i8) unterhalb der Rohre angeordnet und mit diesen fest verbunden sind (Fig. 4, 5). 7. Rohr nach Anspruch 5 oder 6. dadurch gekennzeichnet, daß die Ränder (i7) der Blechstreifen hochgebogen und gegebenenfalls in bestimmten Abständen mit seitlichen Dellen verseben sind (Fig. 3). -Rohr nach einem der Ansprüche 4 his 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bleche mit Durchbrechungen (i9) vorzugsweise in Form 1<inglicher Schlitze versehen sind (Fig. 4). (). Rohr für Verdampfer von Kälteanlagen nach Anspruch .4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre mit langgewundenen, sich über die ganze Rohrlänge erstreckenden Längsnuten. (>der Längsrippen versehen sind, wobei übereinan(lerliegende Rohre gegenläufige Windungen besitzen (Fig. 6 bis 9). !o. kohrverdampfer für Kälteanlagen unter Verwendung von Rohren nach einem der Ansilrüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß (lic Rohre in übereinanderliegenden Reihen versetzt allgeor(lnet, jedoch finit sich gegenseitig begünstigenden Ablaufeinrichtungen (i7, 19, 20. 2!. 22) versehen sind (Fig. 5, 8, io). ! !. Rohrverdampfer für Kälteanlagen nach .\n..pruch d. Lind io, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre imtereinanderliegender Reihen gegencinan(ler versetzt und so finit alllattfhemmenden Mitteln versehen sind, daß die Flüssigkeit kaskadenartig auf die Rohre der jeweils Barunterliegenden Reihe abläuft. 12. Rohrverdampfer für Kälteanlagen, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daB die Rohre jeder Reihe durch ein gemeinsames Ablaufblech verbunden sind, das mit Einrichtungen (19, 20) zur Begünstigung des Ablaufs auf die Barunterliegenden Rohre versehen ist (Fig. 5, io). Angezogene Druckschriften: Pohlmann : Taschenbuch für Kältetechniker, 12. Aufl., 1947, S. 212, Abb. i o5.