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Kühlanlage Die Erfindung betrifft verbesserte Kühlanlagen und Wärmeaustauschelemente,
wie z. B. Kondensatoren, Verdampfer u. dgl., bei denen ein Wärmeaustausch zwischen
einer Flüssigkeit und einer oder mehreren anderen Flüssigkeiten erfolgt, die eine
äußerst wirksame Arbeitsweise mit einer Ausrüstung gewährleisten, die einfach und
stabil in der Bauweise, wenig kostspielig in der Herstellung und Erhaltung sind,
durch ihre gedrängte Bauweise ein leichtes Gewicht besitzen, vollkommen zuverlässig
im Betrieb sind und eine ausreichende Anpassungsfähigkeit besitzen, um vielen Problemen
auf verschiedenen Gebieten gerecht zu werden.
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Die Kühlanlage, die in an sich bekannter Weise unter Enteisung des
Verdampfers durch Umkehr des Kältemittelkreislaufes derart arbeitet, daß heißer
Kältemitteldampf vom Kompressor unter Umgehung des Kondensators und Wiederverdampfung
des im Verdampfer verflüssigten Kältemittels unter Zuhilfenahme des Kondensators
zum Verdampfer geführt wird, besitzt erfindungsgemäß einen aus einem einheitlichen
Element bestehenden Kondensator-Wiederverdampfer mit durch Wärmeaustauschwände von
den Kondensatorkanälen getrennten Wiederverdampferkanälen. Während der Enteisung
sind diese von dem aus dem Verdampfer austretenden Kältemittel beaufschlagt. Die
Kondensatorkänäle, die die Wiederverdampferkanäle umgeben, enthalten dabei Kältemittel,
das während des normalen Betriebs aus dem Kompressor austritt.
Wie
bereits angedeutet, ist die Enteisung mit heißem Gas allgemein bekannt. Erfindungsgemäß
fließt zu Beginn der Enteisung das gasförmige Kühlmittel in den sehr stark abgekühlten
Verdampfer, und ein verhältnismäßig .großer Anteil an Flüssigkeit läuft zurück zum
Kompressor. Die vorliegende Erfindung sieht einen verhältnismäßig warmen Abschnitt
des Systems vor, so daß das gesamte flüssige Kühlmittel unverzüglich verdampft.
Mit fortschreitender Enteisung besitzt der Verdampfer eine höhere Temperatur, so
daß das Eis zu schmelzen beginnt und weniger Kühlmittel kondensiert wird. Durch
die Luft wird dann genügend Wärme geliefert, um das gesamte flüssige Kühlmittel
der Wiederverdampfung zu unterwerfen. Ein ähnliches vorteilhaftes Ergebnis wird
am Ende des Enteisungskreislaufes erzielt, weil durch den Wiederverdampfez ein Teil
des Kondensators gekiihlt wurde, so daß ein Teil des heißen Gases unverzüglich kondensiert.
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Fig. i der Zeichnung ist eine schematisierte Darstellung einer bevorzugten
Ausführungsform der Erfindung; Fig. 2 ist ähnlich der Fig. i und stellt einen Wärmeiybertrager
der in Fig. i dargestellten Vorrichtung dar; Fig. 3 ist ein Schnitt entlang der
Linie fo-fo in Fig. 2.
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In Fig. i der Zeichnung, in der eine Kühlanlage schematisiert dargestellt
ist, wird ein Kompressor :2 durch einen Motor 4 getrieben und automatisch gesteuert,
so daß er das Kältemittel verdichtet und durch eine Heißgasleitung 5 zu einem ersten
Kondensator 6 und dann zu einem zweiten Kondensator 7 befördert. Das Kältemittel
wird in den Kondensatoren kondensiert und das flüssige Kältemittel gelangt dann
in einen Behälter 8 und fließt von dort durch eine Leitung iQ und ein Expansionsventil
12 zu einem Verdampfer 14. Das Kältemittel verdampft in dem Verdampfer und fließt
durch eine Leitung 15, in der ein Drosselventil i g' liegt, das den Fluß des gasförmigen
Kältemittels während des Kühlvorgangs nicht behindert. Das Kältemittel fließt dann
durch einen Wärmeaustäuschdurchlaß im zweiten Kondensator 7 und durch eine Leitung
16 in den Kompressor.
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Während des normalen Betriebs sathme.lt sich auf dem Verdampfer 14
Eis an. Dieser wird dadurch enteist, daß .man von dem Kompressor unmittelbar zu
dem Verdampfer heißes Gas, leitet, das also nicht durch die Kondensatoren fließt.
Zu diesem Zweck ist die Anlage mit einem in einer Nebenleitung 18 befindlichen Ventil
17 versehen, das geöffnet wird, um die Heißgasleitung 5 durch die Leitung 18 mit
dem Einlaß des Verdampfers 14 zu verbinden. Das heiße Gas erwärmt den Verdampfer
und das Eis wird abgeschmolzen. Der Druckanstieg schließt das Drosselventil ig'
und drosselt den Fluß des Kältemittels, wenn dieses von dem Verdampfer durch Leitung
15 zum Wärmeaustauschdurchgang im dem zweiten Kondensator 7 und von dort durch Leitung
16 in den Kompressor fließt. Hierdurch wird das Kältemithel im Verdampfer kondensiert.
In dem zweiten Kondensator 7 wird es dann verdampft, so daß der zweite Kondensator
auch ein Wiederverdampfer ist.
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Der zweite Kondensator 7 ist von besonderer Bauart und sieht einen
Wärmeübertragungsdurchlaß für das zurückkehrende Kältemittel vor (s. Fig. 2). Es
sind sechs Rohrgebilde 121 vorgesehen, mit jeweils einem äußeren Rohr 26, einem
inneren Rohr 28 und Rippenkörpern 30, durch deren Anordnung sich die Durchlässe
bzw. Kanäle 32 und 34 bilden. Der Kondensator enthält weiterhin einen von den Rippen
123 gebildeten Rippenkörper 122.
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Das Kopfstück 125 wird aus einer Reihe von miteinander verbundenen
Formstücken 126, 128 und 130 gebildet. Auf der rechnen Seite zwischen den Formstücken
126 und 128 befindet sich ein einzelner Durchlaß I32, der zu allen Rohren 28 außer
zu dem obersten Rohr an deren rechten Enden geöffnet ist. Weiterhin befindet sich
zwischen den Formstücken 128 und 130 ein einzelner Durchlaß 134, der sich in die
zwischen den konzentrischen Rohren 26 :und 28 der jeweiligen Rohrgebilde befindlichen
ringförmigen und mit Rippen versehenen Durchlässe 32 öffnet. Das Kopfstück 124 gleicht
dem Kopfstück I25, außer darin, daß sich die Formstücke bis zum oberen Ende des
Kondensators erstrecken und einen einzigen Durchlaß 136, der sich in die linken
Enden sämtlicher Rohre 28 öffnet, und einen Durchlaß 138 schaffen, der sich
in die linken Enden aller Durchgänge 32 öffnet.
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Das komprimierte Gas fließt von dem Kompressor zu dein ersten Kondensator
6, der so angeordnet wird, daß er sich an der Seine des zweiten Kondensators 7 befindet,
und ein einzelnes Gebläse schickt Luft durch die beiden Kondensatoren. Das Kältemittel
aus dem ersten Kondensator durchläuft zwei Rohre i4o und 1423 bis zum oberen Teil
des Durchlasses 138 am linken Ende des zweiten Kondensators. Dieser Durchlaß öffnet
sich, wie angegeben, in das linke Ende sämtlicher ringförmigen, mit Rippen versehenen
Durchlässe 32 in den verschiedenen Rohrgebilden. Dar Boden dieses Durchlasses 138
ist durch eine Leitung 144 mit dem Kältemittelbehälter verbunden. Deshalb fließt
das kondensierte Kältemittel mit sehr geringem Fließwiderstand aus dem ersten Kondensator
durch die Leitungen 140 und 142 in den Durchlaß 138,
diesen Durchlaß hinunter
und durch Leitung 144 zum Kältemittelbehälter B. Jegliches Kältemittelaas iedoch,
das in dem ersten Kondensator 6 nicht kondensiert worden ist, trennt sich von dem
flüssigen Kältemittel in dem Durchlaß 138 und fließt in die verschiedenen
Durchlässe 32, wo es durch die inneren Rippenkörper 3o und auch durch die Berührung
mit den äußeren Rohren 26 Wärme abgibt.
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Die inneren Rippenkörper 30 (Fig. 3) werden durch die Dehnung der
inneren Rohre 28 während des Einbaus zusammengedrückt, und die äußeren Rippen 123
stehen mit den Rohroberflächen in guter wärmeleitender Verbindung. So geht die Wärme
von dem Kältemittel in wirksamer Weise auf die Rippen 12,3 und von dort aus
auf die Luft
über, Die rechtsgelegenen Enden der Durchlässe 32 sind
miteinander durch .den Durchlaß 134 verbunden und flüssiges Kältemittel fließt von
dem Durchlaß 134 nach links zum Durchlaß 138; deshalb kann sich in keinem
der Durchlässe irgendwelche Flüssigkeit fangen. Auf .diese Weise wird durch den
zweiten Kondensator eine wirkungsvolle Kondensation bewirkt.
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Der zweite Kondensator ist auch ein Wiederverdampfer und wird von
dem Kältemittel bei dessen Rückkehr von dem Verdampfer zu dem Kompressor durchlaufen.
Dieser Rückkehrdurchlaß wird von den Innenrohren 28 und den miteinander in Verbindung
stehenden Durchlässen 132 und 136
@el)ildet. Leitung 15 ist mit dem Boden
des Durchlasses i32 an der rechten Seite der Anlage verbunden und das zuoberst gelegene
Rohr 28 ist an seinem rechten Ende mit Leitung 16 verbunden, die sich zur Ansaugöffnung
des Kompressors hin erstreckt. Wie oben angegeben, ist der Durchlaß 132 mit den
rechten Enden sämtlicher Rohre 28 außer dem zuoberst gelegenen verbunden, und der
linke Durchlaß 136 ist mit sämtlichen Rohren 28 verbunden. Auf diese Weise fließt
das von Leitung 15 in den Durchlaß 132 fließende Kältemittel frei nach links
durch die fünf unteren Rohre 28 in den Durchlaß 136. Von dem Durchlaß 136 fließt
das Kältemittel nach rechts durch das obere Rohr 28, das groß genug ist, um das
Kältemittel ohne abträglichen Druckabfall aufzunehmen. Auf diese Weise wird das
von dem Verdampfer zu dem Kompressor zurückfließende Kältemittel während des Kühlkreislaufs
mit dem Kältemittel auf der »hohen Seite« in wärmeleitende Verbindung gebracht.
Dies gewährleistet nicht nur, daß keine Tropfen oder »Spritzer« des flüssigen Kältemittels
den Kompressor in der Rückflußleitung erreichen, sondern verbessert auch die Leistung
der Anlage.
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Während der Enteisungsperiode bleibt der Fließvorgang von dem Verdampfer
zu dem Kompressor unverändert und, wie oben angegeben, fließt heißes Gas durch Leitung
18 unmittelbar zum Verdampfer, wo es Eis oder Reif abschmilzt. Während dieses Arbeitsgangs
wird in dem Verdampfer Kältemittel kondensiert, und dieses fließt durch Leitung
15 und Ventil i9', das dann einen Druckabfall schafft, zu Durchlaß 132 und von dort
durch die unteren fünf Rohre zu dem Durchlaß 136. Das flüssige Kältemittel neigt
dazu, durch die unteren Rohre zu fließen, während die oberen Rohre für Gas und Dampf
frei bleiben. Wärme wird jedoch durch die Wände der Rohre 28 von den jeweiligen
Rippenkörpern 3o auf das flüssige Kältemittel übertragen. Diese Rippenkörper' befinden
sich in guter wärmeleitender Verbindung zu den äußeren Rohren 26 und den äußeren
Rippen 123. Deshalb wird Wärme durch die Rippen 123 absorbiert .und von den inneren
Rippenkörpern auf das Kältemittel in den inneren Rohren 28 weitergeleitet. Die Anlage
wirkt deshalb als ein wirkungsvoller Wiederverdampfer und gewährleistet die Verdampfung
sämtlichen flüssigen Kältemittels, das von dem Verdampfer wegfließt. Die fünf Rohre
28 arbeiten parallel und bieten dem Kältemittelfluß, wie angegeben, einen
sehr geringen Widerstand. Das obere Rohr 28 verhütet ein »Überschwappen«, das unter
gewissen Arbeitsbedingungen auftreten kann, wenn die Leitung 16 mit dem Durchlaß
136 verbunden ist. Unter gewissen Umständen können eines oder mehrere zusätzliche
Rohre mit dem obersten Rohr parallel verbunden werden, oder es kann eine größere
Serienanordnung geschaffen werden, so daß das Kältemittel einen längeren Weg durchläuft.