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Kühlanlage mit mehreren, verschiedenen Kühlstellen zugeordneten Verdampfern
Die Erfindung betrifft eine Kühlanlage mit mehreren, verschiedenen Kühlstellen zugeordneten
Verdampfern, die in Hintereinanderschaltung gemeinsam von einer Kältemaschine gespeist
werden. Dabei besteht meist die Forderung, in den Kühlräumen verschiedene, dem darin
aufbewahrten Kühlgut angepaßte Temperaturen zu unterhalten, die also beim Verdampfer
verschiedene Verdampfungstemperaturen bedingen. Bei bekannten Anlagen dieser Art
wird zur Erhaltung des, gewünschten Temperaturdruckgefälles die Kontinuität des
Kältemittelumlaufs dadurch ermöglicht, daß man jeden Verdampfer mit einem eigenen
thermostatischen Expansionsventil zur Kältemittelentspannung versieht und in die
Saugleitung des Verdampfers mit höherer Verdampfungstemperatur einen entsprechend
einregulierten Saugdruckregler einbaut. Diese Anordnung hat den Nachteil, daß sie
zusätzliche teuere Regelorgane erfordert, die Störungsquellen in- sich schließen
und die Anlage komplizieren. Außerdem bereitet ihre Anordnung in Kühlmöbeln mit
sehr beschränkten Platzverhältnissen im Maschinenabteil erhebliche Schwierigkeiten
bei der Unterbringung.
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Die Erfindung ermöglicht eine weitgehende Vereinfachung einer solchen
Kälteanlage, indem die Verdampfer so angeordnet und in ihrem Saugdruckgefälle iso
abgestuft sind, daß nur ein thermostatisches Expansionsventil notwendig ist, hinter
dem das entspannte Kältemittel zunächst in den
Verdampfer 'gelangt,
der die dem höheren Saugdruck entsprechende höchste Verdampfungstemperatur erfordert.
Der oder die weiteren Verdampfer, in denen dann eine tiefere : Verdampfungstemperatur
benötigt wird, sind über eine einfache Drossel hintereinander angeschlossen, wobei
die Drossel lediglich aus einer kleinen, der erforderlichen Kühl-' mittelmenge angepaßten
Bohrung zu bestehen braucht. Der Fühler des thermostatischen Expansionsventils ist
in üblicher Weise am Austritt des Kältemittels ausi -dem letzten Verdampfer angeordnet
und reguliert den Expansionsdruck auf das der erwünschten Endtemperatur zuträgliche
Maß.
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Um trotz dieser vereinfachten Maßnahmen ein richtiges Arbeiten des
thermostatischen Expansionsventils zu gewährleisten, wird gemäß weiterer Erfindung
die erforderliche Verdampfungstemperatur und der richtige, Druckabfall in den einzelnen
Verdampfern dadurch erreicht, daß das Expansionsventil für ein Kältemittel mit niederer
Verdampfungstemperatur ausgelegt wird, als sie das in der Anlage verwendete Kältemittel
erfordert. Soll in der Anlage beispielsweise als Kältemittel Chlormethyl (-24o)
verwendet werden, so wäre ein Expansionsventil zu verwenden, dessen Be-. messung
oder Einstellung für Frigen (-30'°) vorgenommen ist. Es läßt sich so für ein relativ
kleines Druckgefälle ein größeres Temperaturgefälle ausnutzen. Wird eine noch höhere
Ternperaturdifferenz zwischen dem ersten und zweiten Verdampfer gewünscht, so kann
für :das gleiche, auf Frigen einregulierte Expansionsventil schweflige Säure (-io'°)
als Kältemittel verwendet werden. Es wird dadurch erreicht, daß, wenn der automatisch
auf Saugdruck regulierende Teil des Ventils auf den unmittelbar nach der Einspritzstelle
gewünscht-en . Verdamgfungsdruck eingestellt ist, der thermostatische Teil mit dem
Fühler auf die am Verdampferausgang mit niedrigerem Verdampfungsidruck gewünschte
-Überhitzungstemperatur reagiert, in den einzelnen Verdampfern also ein genügendes
Temperaturdruckgefälle vorhanden ist.
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An Hand der Zeichhung, die als Ausführungsbeispiel eine Kühlanlage
nach der Erfindung schematisch darstellt, ist die Wirkungsweise im folgenden näher
erläutert: Es ist die Leitungsführung für eine Speiseeisbereitungsanlage wiedergegeben,
in der al"s Kältemittel beispielsweise Chlormethyl umlaufen soll. Die Anlage sieht
einen Konservator i, ein Tiefkühlfach 2 und einen Speiseeisbereiter 3 vor. In jedem
der Teilbehälter befindet. sich je eine Verdampferschlange 4, 5 bzw. 6, die von
einer gemeinsamen, nicht dargestellten KäItemittelpumpe gespeist werden. Bekanntlich
wird Speiseeis bei einer Temperatur von etwa -8 '° bis -io° konserviert. Die Kältemitfielführung
ist daher so gewählt, daß das vom Kondensator der Kältemaschine kommende und in
der Flüssigkeitsleitung 7 strömende flüssige Kältemittel in einem thermostatischen
Expansionsventil 8 auf einen durch die Größe der Drossel c) bestimmten Druck entspannt
wirrt und dort zum kleineren Teil in der Verdampferschlange 4 b:ei einer Temperatur
von etwa .-io° verdampft. Das übrige flüssige Kältemittel. verdampft anschließend,
nach Durchströmen der Drossel 9, mit einer Verdampfungstemperätur von etwa
- i8° im Tiefkühlfach 2 mit der Schlange 5 und im Speiseeisbereiter 3 mit der Schlange
6.
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Der Fühler io des thermostatischen Expansionsventils 8 mit Kapillarrohr
i i liegt in der üblichen Weise an der Saugleitung 12 am Ausgang des Verdampfers
6. Durch die geschilderte einfache Schaltung wird ermöglicht, daß trotz dauernder
Speiseeiserzeugung eine Unterkühlung des Konservatorbehälters i vermieden wird,
ohne daß besondere, von Hand auszuführende Regelmaßnahmen erforderlich wären. Des
weiteren hat die Schaltung den Vorteil, daß in Zeiten, in denen kein Speiseeis erzeugt
wird, auch der Konservator i als Tiefkühlfach mit Temperaturen unter - i5,°' verwendet
werden kann, indem der die Förderanlage vom Konservatorbehälter i aus steuernde
Raumthermostat entsprechend tief eingestellt wird.
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Eine weitere Möglichkeit, das richtige Druckgefälle in der Verdampferleitung
zu erhalten., insbesondere auch um ein Nacheinspritzen des, Expansionsventils nach
Abstellen des Kompressors zu vermeiden, besteht darin, die Verdarnpfungsdruckregelung
nicht unmittelbar von der dem Ventil nachgeordneten Stelle, also von der Drossel
9, aus durchzuführen, sondern vermittels einer gesonderten Leitung 13, die am Ende
des Verdampfers 6, beispielsweise in der Nähe des Fühlers io, angeordnet ist. Das
Expansionsventil muß in diesem Fall einen gesonderten Druckregelanschluß besitzen
und derDruckregelbalg muß gegen denVerdampferanschluß abgedichtet sein. Es wird
bei dieser Anordnung ein für das umlaufende Kältemittel in üblicher Weise eingestelltes
thermostatisches Ventil 8 benutzt. Die Saugleitung 12 ist durch die Drucksteuerleitung
13 mit dem Expansionsventil 8 verbunden. Das Ventil ist auf die im Speiseeisbereiter
gewünschte Verdampfungstemperatur von etwa -i8° eingestellt, während der Fühler
io wie üblich auf eine Überhitzungstemperatur von etwa 7° anspricht. -Läuft der
Kompressor an, so sinkt der Verrdampfungsdruck in der Saugleitung i2, das Ventil
spritzt ein und regelt im weiteren Verlauf unter dem Einfluß des Unterdruckes in
der Leitung 13
die Einspritzung so, .daß der Verdampfer 4 voll beaufschlagt
ist.- Ist anfänglich der Verdampfungsdruck hoch, so -wird nur in den Verdampfern
5, 6 Flüssigkeit verdampfen, da durch die Drossel 9 der Druck im Verdampfer 4 ohnehin
hoch gehalten wird. Nach Absinken des Verdampfungsdruckes unter den im Verdampfer
4 gehaltenen Wert, wird auch dort die Verdampfung je nach Bemessung der Drossel,.
beispielsweise. bei - io°, einsetzen. Beim Abschalten des Kompressors wird aber
der in der Saugleitung 12 sofort ansteigende Druck über die Leitung 13 unmittelbar
auf das Expansionsventil 8 übertragen, so daß es den weiteren Durchtritt des
Kühlmittels
äbschließt und eine Nacheinspritzung verhindert.