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Verfahren zum Abtauen von Eiserzeugern Es ist bekannt. Eiserzeuger
bzw. Gefrierapparate, die mit direkter Verdampfung und überflutung durch das. Kältemittel
arbeiten und aus einer Anzahl von parallel geschalteten, doppelwandigen Gefrierzellen
bestehen, durch die Verflüssigungswärme des Kältemittels -abzutauen. Bei diesem
Verfahren werden Saug- und Druckleitung am Verdichter vertauscht, und dadurch wird
der Verdampfer zum Kondensator und der Kondensator zum Verdampfer gemacht. Dadurch
werden die Gefrierzellenwandungen nach Maßgabe der Verdrängung des flüssigen, kalten
Kältemittels aus den Mantelräumen der Gefrierzellen durch die Kondensation an den
von Flüssigkeit freigewordenen Zellenwandteilen erwärmt. Nachdem die kalte Flüssigkeit
vollständig aus den Mantelräumen verdrängt ist und an den Zellenwandungen über die
ganze Länge Kondensation und Erwärmung stattgefunden hat, lösen sich die Eis- bzw.
Gefriergutkörper aus den Zellen.
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Nach Beendigung des Tauvorganges werden Druck- und Saugleitung abermals
vertauscht, die Kältemittelfüllung wird wieder in den Eiserzeuger bzw. Gefrierapparat
gedrückt und stellt sich der Beharrungszustand allmählich wieder ein, womit der
Gefriervorgang von neuem beginnt.
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Das Herausdrücken der kalten Flüssigkeit aus den Mantelräumen nimmt
besonders bei größeren Gefrierapparaten einen beträchtlichen Zeitraum in Anspruch,
da dieses in den kalten Gefrierzellenmantelräumen saugend festgehalten wird. Während
dieser Zeit findet laufend Kondensation und Erwärmung
.am oberen
Teil der Zellenwandungen statt, und die Eis- bzw. Gefriergutkörper schmelzen dadurch
am oberen Teil stark ab. Es ist auch schwierig zu erreichen, daß sich alle Mantelräume
gleichmäßig entleeren und damit alle Zellen gleichmäßig abtauen bzw. sich die Eis-.bzw.
Gefriergutkörper gleichzeitig lösen.
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Außerdem ist es besonders bei größeren Apparaten nachteilig, daß die
gesamte im Eiserzeuger bzw. Gefrierapparat erzeugte Eis- bzw. Gefriergutmenge ausgestoßen
wird, da die Arbeitskräfte bzw. Transportvorrichtungen für die Eis- bzw. Gefriergutentnahme,
welche für diese Spitzenbelastung vorzusehen sind, nur einmal in der Gefrierzeit
ausgelastet sind.
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Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Abtauen von mit direkter
Verdampfung und Überflutung durch das Kältemittel arbeitenden Eiserzeugern bzw.
Gefrierapparaten, bei denen eine Anzahl parallel geschalteter, doppelwandiger, unten
und oben offener oder unten geschlossener und oben offener Gefrierzellen durch die
Verflüssigungswärme des Kältemittels abgetaut werden. Dabei besteht das Wesen der
Erfindung darin, .daß das flüssige Kältemittel während des Tauvorganges in den Gefrierzellenmantelräumen
belassen und als Zwischenträger benutzt wird, in den von unten gasförmiges Kältemittel
von der Druckseite des Verdichters eingeblasen, wird. Dabei kondensiert das gasförmige
Kältemittel nach Maßgabe der Drucksteigerung in den Mantelräumen unter Abgabe seiner
Verflüssigungswärme an das kalte, flüssige Kältemittel. Das gebildete Kondensat
bzw. die erwärmte Flüssigkeit hat die Neigung, in der kalten Flüssigkeit nach oben
zu steigen, da sie spezifisch leichter ist als die kalte Flüssigkeit, und es tritt
dadurch eine gute Durchmischung ein, so daß sich der gesamte Flüssigkeitsinhalt
der Mantelräume und damit auch die Zellenwandungen gleichmäßig erwärmen. Die Eis-
bzw. Gefriergutkörper lösen sich über die ganze Länge gleichzeitig, und der Tauverlust
ist daher gering. Eine gleichmäßige Verteilung des gasförmigen Kältemittels auf
alle abzutauenden Zellen ist verhältnismäßig leicht zu erreichen, und damit wird
auch zwangläufig ein nahezu gleichzeitiges Lösen aller abzutauenden Eis- bzw. Gefriergutkörper
erreicht.
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Nach Beendigung des Abtauvarganges ist aus den mit flüssigem Kältemittel
gefüllten Mantelräumen das zum Abtauen hineinkondensierte Kältemittel zu verdampfen
und abzusaugen, was erfahrungsgemäß schneller vor sich geht als däs Wiederhineindrücken
der ganzen Kältemittelfüllung. Das zum Abtauen in die Mantelräume einzublasende
gasförmige Kältemittel kann aus dem Eiserzeuger bzw. Gefrierapparat selbst oder
auch aus einem außer dem Eiserzeuger bzw. Gefrierapparat an die Anlage angeschlossenen
Verdampfer abgesaugt werden. Im ersten Fall wird der Eiserzeuger bzw. Gefrierapparat
in zwei oder mehr abschaltbare Elemente aufgeteilt, wovon jeweils eines abgetaut
wird, während die übrigen weiter als Verdampfer arbeiten. In dieser Ausführungsform
gestattet dasAbtauverfahren, den Eiserzeuger bzw. Gefrierapparat teilweise abzutauen.
Damit .sind bei Verteilung der Tauzeiten auf die Gefrierzeit der Eis- bzw. Gefrierköper
die Arbeitskräfte bzw. Transportvorrichtungen für die Eis- bzw. Gefriergutentnahme
gleichmäßiger ausgelastet, auch sind diese für eine kleinere Belastung vorzusehen.
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In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele von Eiserzeugern zur
Durchführung des Verfahrens dargestellt; es zeigt Abb. :i eine Anlage mit einem
in zwei Elemente aufgeteilten Gefrierapparat, Abb. 2 eine Anlage mit einem aus einem
Element bestehenden Gefrierapparat und einem zusätzlichen Verdampfer.
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- Bei der Ausführung nach Ab'b. i sind eine Anzahl doppelwandiger,
oben und unten offener Gefrierzellen z in bekannter Weise über Sammelrohre 2 und
Verteilungsrohre 3 an die Flüssigkeitsabscheider q. angeschlossen. Die Flüssigkeitsabscheider
q. sind durch die Leitungen 5 mit den Absperrventilen 6 und die Leitungen 7 mit
den Absperrventilen 8 mit dem Überfluter 9 verbunden. Beim Betrieb der Anlage saugt
der Verdichter io das in den Mantelräumen verdampfte Kältemittel in bekannter Weise
durch die Leitung i i aus dem Überfluter 9 ab, verdichtet dieses und drückt es durch
die Leitung 12 in den Kondensator 13, wo .das Kältemittel verflüssigt wird. Das
flüssigeKältemittel läuft dem Regulierventil 14 durch die Leitung 15 zu, und dieses
spritzt das flüssige Kältemittel durch die Leitung 16 in den Überfluter 9 ein. Vom
überfluter 9 aus werden die Mantelräume der Gefrierzellen des Gefrierapparates in
bekannter Weise über die Leitungen 7 mit dem Absperrventil 8 mit flüssigem Kältemittel
überflutet. Das von dem in den Mantelräumen der Gefrierzellen i verdampfenden Kältemittel
mitgerissene flüssige Kältemittel wird in den Flüssigkeitsabscheidern q. abgeschieden
und den Gefrierzellen durch die Verteilungsleitungen 3 wieder zugeführt, während
das gasförmige Kältemittel aus den Flüssigkeitsabscheidern q. durch die Leitungen
5 über die Absperrventile 6 in den Überfluter 9 übertritt und aus diesem- durch
den Verdichter 1o abgesaugt wird.
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Zum Abtauen eines Elementes wird -dieses durch Schließen der Absperrventile
6 und 8 vom Kältemittelstrom abgeschaltet. Durch Öffnen des. Absperrventils 17 wird
die Gasverteilungsleitung i8 des Elementes über die Leitung i9 mit der Druckleitung
12 verbunden. Damit strömt infolge des Druckunterschiedes das aus dem anderen weiter
als Verdampfer arbeitenden Element vom Verdichter io abgesaugte und verdichtete
gasförmige Kältemittel in die Gasverteilungsleitung 18 und wird von dort durch die
Leitungen 2o unten in die einzelnen Gefrierzellenräume des Elementes eingeführt.
Der Druck in den Mantelräumen steigt, während der Druck an der Druckseite des Verdichters
sinkt, wodurch auch die Kondensatorleistung sinkt und die Kondensation hauptsächlich
im abzutauenden
Element stattfindet. Wie bereits beschrieben, kondensiert
das in die Mantelräume eingeführte gasförmige Kältemittel nach Maßgabe der Drucksteigerung
in diesen unter Abgabe seiner Verflüssigungswärme an das in den Mantelräumen befindliche
flüssige Kältemittel, wodurch die Temperatur des flüssigen Kältemittels und damit
auch die der Zellenwandungen steigt. Nachdem die Zellenwandungen die Schmelztemperatur
des Eises bzw. Gefriergutes erreicht haben, löst sich dieses aus den Zellen und
kann nach unten oder oben je nach Bauart der Gefrierzellen und der Transportvorrichtungen
in geeigneter Weise entnommen werden.
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Danach wird das Absperrventil 17 geschlossen, während die Absperrventile
6 und 8 geöffnet werden, wodurch das Element wieder an den Kältemittelkreislauf
angeschlossen ist. Es ist nun das in die Mantelräume hineinkondensierte Kältemittel
zu verdampfen und vom Verdichter abzusaugen, wobei sich die Temperatur der Kältemittelfüllüng
in den Mantelräumen und der Zellenwandungen wieder erniedrigt und dadurch der Gefriervorgang
von neuem beginnt.
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Flüssiges Kältemittel in der Gasverteilungsleitung 18 würde beim Abtauen
eine gleichmäßige Verteilung des gasförmigen Kältemittels auf alle Leitungen 2o
verhindern. Damit sich in der Leitung 18 keine Flüssigkeit ansammeln kann bzw. doch
hineingelangte Flüssigkeit durch die während des Gefrierprozesses infolge der Einstrahlung
in dieser Leitung erfolgende Verdampfung hinausgedrückt wird, sind die Gasverteilungsleitungen
18 so anzuordnen, daß sie oberhalb des Eintritts der Leitungen 2o in die Mantelräume
liegen.
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Bei ;der Bemessung der Flüssigkeitsabscheider 4 ist davon auszugehen,
daß sich beim Abtauen infolge der Drucksteigerung und der hierbei erfolgenden Abnahme
des spezifischen Volumens das Volumen des im oberen Teil der Mantelräume, in den
Sammelrohren 2 und im Abscheider 4 befindlichen gasförmigen Kältemittels verkleinert,
das Volumen des flüssigen Kältemittels in den Mantelräumen sich infolge der Temperaturerhöhung
und ,hierbei erfolgenden Vergrößerung des spezifischen Volumens vergrößert und außerdem
das hineinzukondensierende Kältemittel aufzunehmen ist. Die Abscheider 4 sind demnach
so zu bemessen, daß ,der beim Abtauen durch die Volumenverminderung des gasförmigen
Kältemittels gewonnene Raum mindestens gleich dem für die Volumenvergrößerung des
flüssigen Kältemittels und des hineinzukondensierenden Kältemittels benötigten Raum
ist.
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Abb. 2 zeigt als Beispiel eine Anlage mit einem aus einem Element
bestehenden Gefrierapparat, der wie bei Abb. i an den überfluter 9 angeschlossen
ist. Auch,der Aufbau und die Wirkungsweise der Gefrieranlage ist genau so wie bei
Abb. i. Der Unterschied bei dieser Anordnung besteht darin, daß außer dem Gefrierapparat
ein von diesem verschiedener Verdampfer 21, z. B. Luftkühler, an den Überfluter
9 angeschlossen ist. In der Betriebsweise der Gesamtanordnung liegt der Unterschied
.darin, daß das zum Abtauen in die Mantelräume des Gefrierapparates einzublasende
gasförmige Kältemittel aus dem Verdampfer 21 abgesaugt wird.
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Ein vom Eiserzeuger bzw. Gefrierapparat verschiedener Verdampfer,
z. B. Luftkühler, kann auch an ,den Überfluter 9 der Anordnung nach Abb. i angeschlossen
werden. Diese Anordnung gestattet, den Verdampfer wahlweise zu betreiben.
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Wie schon beschrieben, bietet das Abtauen der zwei oder . mehr Elemente
einer nach Abb. i ausgeführten Anlage nacheinander in gleichmäßig auf die Gefrierzeit
der Eis- bzw. Gefriergutkörper verteilten Abständen Vorteile bezüglich der Entnahme
und des Abtransportes der abgetauten Körper. Diese Betriebsweise bietet außerdem
noch den Vorteil, daß sich eine nur wenig um einen Mittelwert schwankende Verdampfungstemperatur
des Kältemittels einstellt und der Verdichter damit auch einer nahezu gleichbleibenden
Belastung ausgesetzt ist.. Die Belastungsschwankungen sind dabei um so kleiner,
desto größer die Zahl der Elemente des Eiserzeugers bzw. Gefrierapparates ist.
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Zur Vereinfachung der Bedienung können die drei zum Abtauen zu betätigenden
Absperrventile jedes Elementes mechanisch gekuppelt werden, so daß bei Bedienung
eines Ventils die übrigen zwangläufig mitbetätigt werden. Es ist ferner möglich,
den Eiserzeuger bz@v. Gefrierapparat mit elektrisch oder hydraulisch zu steuernden
Absperrventilen und einer mechanischen Entnahmevorrichtung zu versehen und die Ventile
und .die Entnahmevorrichtung durch einen geeigneten Kontaktgeber zu schalten. Damit
würde die Anlage vollautomatisch arbeiten.