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Kälteanlage Gegenstand der Erfindung ist eine Kälteanlage zum Kühlen
von Kühlplatten, wobei der _Nusdrucls Kühlplatte gewöhnlich zur Bezeichnung einer
gekühlten Fläche unabhängig von ihrer Form, Lage und Verwendung gebraucht wird.
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Wird eine gekühlte Fläche atmosphärischer Luft ausgesetzt, die Würmer
ist als die Fläche, so verdichtet sich Feuchtigkeit aus der Luft auf ihr, gewöh-nlich
in Form von Eis oder Reif. An der Grenze oder Kante einer gekühlten Fläche wird
die sie umgebende Umrandung abgekühlt, jedoch in geringerem '-\laß, so -daß sich
Feuchtigkeit darauf absetzt; die j_-,mrandung wird naß und ist unangenehm anzufühlen,
die Kleider der mit ihr in Berührung kommenden Personen «erden beschmutzt, und das
Kondenswasser tropft auf den Fußboden. Es wurde vorgeschlagen, die K=ondensation
auf der Umrandung durch Isolierung derselben gegen die gekühlte Fläche zu vermeiden.
Indessen ist es nicht zweckmäßig, die ,LTm.randung so weit von der --,-kühlten Fläche
zu trennen, wie es für die erforderliche Dicke dieser dazwischenliegenden Isolierung
notwendig wäre. Auchwurdevorgeschlagen, die Kondensation durch Erwärmen der Umrandung,
entweder elektrisch oder durch Hindurchleiten eines Heizmittels durch ein danebenliegendes
Rohr, zu vermeiden. Wegen der Gefahr von elektrischen Schlägen hat sich die elektrische
Erwärmung als ungeeignet erwiesen. Als Heizmittel wurde die Ver ,vendung des gasförmigen
Kältemittels unmittelbar aus dem Kompressor des Kälteaggregates oder des flüssigen
Kältemittels aus dem Sammler bzw.
Behälter vorgeschlagen. Keines
dieser Behelfsmittel hat sich als befriedigend erwiesen, da in beiden Fällen keine
gleichmäßige Erwärmung stattfindet und die Menge der anfallenden Wärme, nämlich
nur die spezifische Wä.rme des Kältemittels, zur Erwärmung einer großen Umrandung
nicht ausreicht.
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Ein Zweck der Erfindung ist die Beseitigung dieser Mißstände.
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Gemäß der Erfindung wird die Temperatur der Umrandung durch eine in
Wärmeübertragungsverbdndung mit ihr stehende, in den Kältesystemumlauf zwischen
Kondensator und Sammler eingeschaltete Leitung gesteuert und an allen Stellen automatisch
auf einer gleichmäßigen Höhe gehalten. Die Temperatursteuerleitung enthält also
Kältemittel im Ihbergangsstadium zwischen Gas und Flüssigkeit und wirkt insofern
als Nobenkonden.s,ator, als auf diese Weise, nach der Konden.sierung eines Teiles
des Kältemittels im Hauptkondensator, zusätzliches Kältemittel kondensiert wird.
Dies ermöglicht die Verwendung eines Hauptkondensators von kleinerem als dem sollst
notwend@igen:Umfang. Die Temperatursteuerleitung bietet auch einen zusätzlichen
Vorratsraum für kondensiertes Kältemittel und wirkt somit als Hilfssammler.
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Da das durch die Temperatursteuerleistu.ng der Umrandung hindurchgehende
Kältemittel teilweise flüssig, teilweise gas- bzw. dampfförmig ist, i,st die für
die Beibehaltung oder Temperatur oder Leitung anfallende Wärme und damit auch die
Wärme der Umrandung, die latente Verflüssigungswärme, und die Temperatur wird automatisch
ständig auf dem Siedepunkt des Kältemittels beidem in der Leitung herrschenden Druck
gehalten. Da die latente Verflüssigungswärme viel größer ist als die spezifische
Wärme des gasförmigen oder flüssigenKältemittels, fällt die richtige Wärme für die
Steuerung der Umrandungstemperatur an.
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In Verbindung mit dem im vorstehenden beschriebenen verbesserten Temperatursteuersystem
umfaßt die Erfindung verbesserte bauliche und betriebliche Besonderheiten; durch
die der Wert und die Verwendbarkeit von Kühlplatten dieser allgemeinen Art wesentlich
erhöht wird, wie aus der nachstehenden Beschreibung an Hand der Zeichnungen deutlich
hervorgeht; in diesen Zeichnungen sind als Beispiel mehrere Ausführungsformen des
Erfindungsgegenstands dargestellt.
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Fig. i zeigt eine schematische Ansicht einer Kühlplatte von oben und
eine angeschlossene Kälteanlage in Seitenansicht; Fig. 2 zeigt einen Teilquerschnitt
der Kühlplatte in größerem Maßstab; Fit-, .3und4 sind ähnliche Querschnitte und
zeigen die Anordnung eines Sammlers unid eines Regelventils für die Kühlplatte;
Fig. 5 ist ein Querschnitt durch eine Variante .der Kühlplatte nach Fig. 2; Fig.
6 zeigt verschiedene Kühlplatten in Verbindung mit einer Kälteanlage; Fit-, . 7
ist eine perspektivische Ansicht einer Kühlplatte an einer Wanidfläohe zur Luftkonditionierung
eines Raumes oder einer Kammer; Fig. 8 ist eine schematische Seitenansicht einer
anderen Ausführungsform der Kühlanlage mit gekühlten Behältern; Fi.g. 9 ist ein
senkrechter Querschnitt in größerem Maßstab durch einen ider gekühlten Behälter
nach Fig: B.
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In den Fig. -i und 2 ist eine Kühlplatte C in Ver bdndung mit einem
Kälteaggregat R dargestellt. Die Kühlplatte besitzt die Form eines ovalen Tisches,
doch kann sie jede beliebige Form oder Größe aufweisen. Das Kälteaggregat R besteht
aus einem von einem Motor :2 angetriebenen Kompressor i. Die Druckseite dies Kompressors
ist mit einem in Form eines luftgekühlten Kondensators mit einem durch den 1Totor
2 angetriebenen Ventilator q. dargestellten Kondensator 3 verbunden, Je nach Wunsch
kann auch ein Kondensator mit Wasserkühlung verwendet werden.
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Die Kühlplatte C besitzt eine von einer peripherischen, unten durch
ein Bodenstück 7 abgeschlossenen Leiste bzw. Umrandung 6 umgebene Fläche oder Oberplatte
5. Die Umrandung 6 besteht aus Kunststoff, Metall oder einem sonstigen Material
und besitzt an der Oberkante einen nach innen gerichteten Flansch 8, der so geformt
ist, daß er eine Aussparung 9 für die Dichtung wnd eine nach unten gerichtete Lippe
io bildet. Daneben, jedoch vorzugsweise in einigem Abstand von der Unterkante, besitzt
die Umrandung 6 einen nach innen gerichteten, auf der Unterseite flachen, an der
Oberfläche gekrümmten Flansch i i, wie in. Fig. 2 aufgezeigt.
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Die gekühlte Oberplatte 5 besteht aus leitenden, vorzugsweise nicht
korrodierendem Material, z. B. aus rostfreiem Stahl oder Monelmetall. Die Platte
wird von unten in die Umrandung eingeschoben und durch Festklemmen zwischen einer
Dichtung 12 in der hierfür vorgesehenen Aussparung 9 und einem an seiner oberen
Fläche mit einem Wärmeisolierstreifen 15 versehenen Klemmstreifen'lq. in Lage gehalten
und -durch mehrere, durch Muttern 17 hindurchgehende Schrauben 16 nach oben gedrückt;
die Muttern 17 werden zwischen voneinander abstehenden und nach oben gerichteten,
an der Innenseite der Umrandung 6 in einem Abstand von ;der oberen Umrandungskante
angebrachten Vorsprüngen 18 und r9 gehalten.
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Die Oberplatte 5 ist mit Durchgängen für das Kältemittel zur Kühlung
der Platte versehen. Solche Durchgänge können in einer beliebigen geeigneten Weise
vorgesehen sein, beispielsweise durch Anschweißen oder anderweitigeBefestigung von
einem oder mehreren Rohren 21 an der Unterseite der Platte, wie in Fig. 2 aufgezeigt.
Das Rohr 2i bildet den Verdampfer .des Kältesystems und ist in den Umlauf eingeschaltet,
wie im nachstehenden näher beschrieben.
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Der Raum zwischen der Oberplatte 5 und dem Bodenstück 7 ist mit Glaswolle,
Korkschnitzeln oder einem sonstigen geeigneten, nicht gezeichneten Isolierstoff
gefüllt.
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V4'egen der unmittelbaren Nähe an der gekühlten Oberplatte neigt die
Umrandung 6 dazu, auf eine
Temperatur abgekühlt zu werden, bei der
sich die Luftfeuchtigkeit darauf kondensieren würde. Gv iniß der vorliegenden Erfindung
wird die Temperatur der Umrandung 6 genau und automatisch dergestalt gesteuert,
dall eine solche Kondensation vermieden wird.
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_1uf der Innenseite der Umrandung 6 befindet sielt eine ganz um diese
herumgehend,, TemperaturstetterleitUng 22. Soweit es die Breite der Umrandung erforderlich
macht, können zwei oder mehr Umläufe dieserRohrleitung vorgesehenwerden, und die
Leitung selbst kann, wie in der Figur dargestellt, flach ausgeführt werden oder
einen runden oder sonstigen Querschnitt, je nach Wunsch, aufixen. ..
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Di° l@olirl.e:itttng 22 zur Steuerung d:er Temperatur der Umrandung
6 ist zwischen dem Kondensator 3 und einem Sammler 23 in den Kältemittelumlauf eingeschaltet,
und zwar ist ein Ende der Rohrleitung 22 durch eine Röhre 24 an .den Austritt des
Kondensators 3 und das andere Ende an den Sammler 23 angeschlossen. Vom Sammler
fließt flüssiges hälteinittel durch eineLeitung25 zu einem Regelventil 26 und von
dort in die Rohrleitung 2i. Das andere Eiide der Rohrleitung 2 1 ist durch ein Rohr
27 mit der Einlaß- oder Ansaugseite des Kompressors i verbunden.
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Bei dieser Anordnung wird das aus dein Verdampfer 21 angesaugte Kältegas
durch den Kompressor i komprimiert und durch den Kondensator 3 teilweise verdichtet.
Ein Gemisch aus gasförmigem und flüssigem Kältemittel fließt aus dem Kondensator
; durch das Verbindungsrohr 2.I und durch die Temperatursteuerleitung -22. Diese
letztere enthält somit flüssiges und gasföriniges Kältemittel, wie in Fig.
2 aufgezeigt, und dient als Nebenkondensator. Infolge der verdichtenden Wirkung
der Temperatursteuerleitung 22 braucht der Kondensator 3 kein so großes Fassungsvermögen
aufzuweisen, wie es sonst erforderlich wäre. Die Temperatursteuerleitung -22 bietet
auch einen beträchtlichen Vorratsraum für flüssiges Kältemittel und dient somit
als Hilfssammler. Der Sammler 23 kann daher kleiner sein als es sonst erforderlich
wäre und kann je nach Wunsch sogar nur aus einer Fortsetzung der Leitung 22 bestehen.
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Dadurch. daß diese Rohrleitung 22 sowohl flüssiges als auch gas- oder
dampfförmiges Kältemittel enthält, wird sie auf einer gleichbleibenden Temperatur
gehalten, nämlich auf dem Siede- oder Kondensationspunkt des Kältemittels bei dem
in der Röhre beibehaltenen Druck. Hierdurch wird automatisch sichergestellt, daß
die Temperatur aller Teilabschnitte der Umrandung jederzeit gleichmäßig und konstant
bleibt. Da die für die Aufrechterhaltung der im voraus bestimmten Temperatur verwendete
Wärme die latente Verflüssigungswärme des Kältemittels ist, und zwar eher als nur
seine spezifische Wärme, fällt genügend Wärme an für die Steuerung der Temperatur
selbst einer sehr langen oder breiten Umrandung oder einer R eilte von C`mrarndungen.
Vorzugsweise wird die Umrandung 6 auf Zimmertemperatur oder einer etwas höheren
Temperatur gehalten, um das Absetzen von Feuchtiglceit auf ihr zu vermeiden, ohne
d,aß sie sich jedoch heiß anfühlt.
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In den Fig. 3 und d. sind bevorzugte Anordnungen dargestellt, bei
denen der Sammler 23 und -das Regelventil 26 in die Kühlplatte eingebaut und durch
einen abnehmbaren Isolierdeckel 28 zugänglich sind. In Fig. 3 ist das Regelventil
als Thermostat mit einer in Nähe einer Windung der Verdampferschlange 2 1 in Lage
gehaltenen, auf Temperatureinwirkungen ansprechenden Kugel oder einem sonstigen
entsprechenden Gerät 29dargestellt. Die Temperatursteuerkugel 29 ist -durch eine
Leitung 30 mit dem Regelventil verbunden. In Fig. d. ist das Regelventil als automatisches
Gerät dargestellt. In beiden Fällen besitzt es eine Einstellvorrichtung
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zum Einstellen der gewünschten Temperatur der Oberplatte 5.
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Bei intermittierendem Betrieb des Kompressors, wie dies bei thermostatisch
gesteuerten Regelventilen der Fall ist, empfiehlt es sich, in der Oberplatte 5 einen
Vorratsraum vorzusehen., damit die Temperatur auch bei ausgeschaltetem Kälteaggregat
beibehalten wird; beispielsweise ist die obere Wand hohl und mit Sole gefüllt oder
mit Sofekammern bzw.-durchlässen versehen, wie in Fig.5 aufgezeigt. Bei dieser verläuft
ein Solerohr 32 parallel zum Verdampferrohr 21 und steht in wärmeleitender Verbindung
mit dem Ver.dampferrohr und der Oberplatte.
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In Fig.6 ist dargestellt, wie mehrere Kühlplatten Cl, C., und C3 zu
einem einzigen Kälteaggregat R zusammengeschlossen sein können. Die Kühlplatten
können jedoch jede beliebige Form .aufweisen und von gleicher oder verschiedener
Größe sein, je nach Wunsch. Wie aus der Figur ersichtlich, sind die Temperatursteuerleitungen
22 zwecks Aufrechterhaltung der Temperatur der Umrandung 6 in Serie zusammengeschaltet,
und zwar zwischen dem Kondensator 3 und dem Sammler 23. Die -#,'.erdampfer 21 der
einzelnen Platten Cl, C, und C3 sind zwischen einem vom Sammler 23 abgehenden Rohr
33 und einem mit der Ansaugseite des Kompressors i verbundenen Rohr 34 parallel
geschaltet. Obwohl die Temperaturstenerleitungen der Kühlplattenumr-andungen in
Serie miteinander verbunden sind, ist die Temperatur der letzten Umrandung der Serie
dieselbe wie ,bei der ersten, da, wie oben ausgeführt, die Temperatursteuerung eher
durch die Kondensation des Kältemittels als durch die Ausnutzung seiner spezifischen
Wärme erfolgt.
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Fig.7 zeigt die Verwendungsmöglichkeit von Kühlplatten zur Luftkonditionierung
oder zum Kühlen eines Zimmers oder sonstigen geschlossenen Raumes. Bei dieser Ausführungsform
ist eine KühlplatteP4 in senkrechter Stellung an einer Wand dieses Raumes angebracht
oder bildet eine solche. Ein auf einem an der Rückseite der Kühlplatte befestigten
Arm 36 angebrachter Ventilator 35 ist so ausgerichtet, daß er Luft gegen die Fläche
5 bläst. Die Kühlplatte besitzt eine peripherisch verlaufende Leiste bzw. Umran@dung
6, deren Temperatur gemäß der vorstehenden Beschreibung gesteuert wird,
um
eine Kondensation auf ihr zu vermeiden. Zum Schutz gegen Kondensation auf der Kühlfläche
5 sowie zur Vermeidung von Wasseransammlungen ,durch Schmelzen des Reifes oder Eises
auf der Kühlplatte bei ausgeschaltetem Strom isteine Tropfrinne 37 längs der unteren
Kante mit einem angeschlossenen Abfluß 38 vorgesehen.
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In den Fig. 8 und 9 ist die Verwendung der Erfindung für Speiseeiskonservatoren,
Tiefkühlfächer und sonstige Kühlbehälter -dargestellt. Die Ausführungsform gemäß
Fig.9 besitzt einen Innenbehälter 4o, einen Außenmantel 41, einen Boden 42 und eine-
obere Umrandung 43. Das Ganze wird durch mehrere Bolzen 44 zusammengehalten. Die
obere Kante des Innenbehälters 40 p:aßt in eine in der Umrandung 43 befindliche
Rille 45 und wird durch ein am Boden des Behälters 4o angreifendes und durch die
Muttern 47 an den Bolzen 44 gehaltenes Armkreuz 46 in diese Rille 45 gedrückt. Eine
U-förmi:ge Gummidichtung 48 bildet einen flüss igkeits-.und luftdichtenAbschluß
zwischen der oberen Kante des Behälters 40 und dem oberen Umrandungsglied 43. Die
obere Kante des Außenmantels 41 ruht ebenfalls in einer im oberen Umrandungsglned
43 befindlichen peripherischen Rille 49, wobei eine luftdichte Packung durch eine
geeignete Dichtung oder Vergußmasse 5o vorgesehen ist. Der Baden 42 besitzt einen
ringförmigen Sitz 5 i für eine Packung'52 zwischen diesem Sitz 51 und der unteren
Kante des Gehäuses 41. Der Raum 54 zwischen dem Innenbehälter, dem Außengehäuse
und clem Boden ist mit einem nicht abgebildetenWärmeisolierstoft gefüllt.
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Der Innenbehälter 4o wird durch eine der Schlange-2li in Fig. i entsprechende
und :den Verdampfer eines Kältesystems bildende Kühlschlange 55 gekühlt. Zur Vermeidung
einer Feuchtigkeitskondensation auf der oberen Umrandung 43 infolge ihrer Nähe am
kalten Innenbehälter 4o wird die Temperatur der Umrandung 43 ,durch den Temperatursteuerleitungen
22 in Fig. i .und 2 entsprechende und in derselben Weise zwischen Kondensator und
Sammler in den Kälteumlauf eingeschaltete Leitungen 56 gesteuert.
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Die Verbindungen zwischen den Kühlbehältern und d em Kälteaggregat
sind in Fig. 8 vollständiger ,dargestellt. Bei dieser Ausführungsform sind drei
Behälter, ähnlich idem in Fig. 9 gezeigten Behälter, dargestellt; diese ,drei Behälter
werden von einem einzigen Kälteaggregat gespeist, dessen Teile mit denselben Überweisungszeichen
wie in Iden vorhergehenden Abbildungen bezeichnet #sind. Die A.ustrittsseite,des
Kondensators 3 ist durch ein Rohr 57 mit einem Verteilerrohr 58 verbunden, mit dem
jedes :der Abteile C5, C6 und C7 in Verbindung steht. Die Abteile sind außerdem
mit einem Ansaugrohr 59 verbunden, das seinerseits wiederum durch ein Rohr 6o an
die Einlaß- oder Ansaugseite des Kompressors i angeschlossen ist. 61 bezeichnet
den Sammler und ,62 das Regelventil. Die Abteile sind mit Deckeln 63 versehen dargestellt.
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DieKühlplatten bzw. Kühlabteile können in jeder gewünschten Form und
Größe und von beliebigem Fassungsvermögen hergestellt sein. Die Anzahl der mit einem
Kälteaggregat verbundenen Kühlplatten oder -abteile kann ebenfalls je nach den besonderen
Betriebsbedingungen und Anforderungen verändert werden. Auch können natürlich die
verschiedenen Besonderheiten der einzelnen in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen
untereinander ausgetauscht werden. Beispielsweise kann die Umrandung der in den
Fi.g. 5 bis 7 aufgezeigten Kühlplatten mehrere parallel verlaufende Windungen der
Temperatursteuerleitung aufweisen, wie in Fig.9 dargestellt. Weitere Veränderungsmöglichkeiten
sind dem Fachmann ohne weiteres klar.