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Abtaueinrichtung für Verdampfer Gegenstand der Erfindung ist eine
Abtaueinrichtung für Verdampfer in Kälteanlagen, insbesondere Kühlschränken, die
vorübergehend von Hand oder automatisch eingeschaltet werden kann, um dein auf dem
Verdampfer entstandenen Eisbelag' abzuschmelzen. Es sind bereits die verschiedensten
Abtauverfahren und -einrichtungen bekannt, denen jedoch neben anderen Nachteilen,
vor allem der Nachteil gemeinsam ist, daß sie einen erheblichen zusätzlichen Aufwand
erfordern und die Kälteanlage komplizieren.
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Das bekannteste Verfahren besteht darin, durch Umsteuerung des Kältemittelumlaufs
den Verdampfer zeitweise als Verflüssiger zu betreiben (Wärmepumpenprinzip). Dieses
Verfahren ist nur mit Hilfe zusätzlicher Ventile, besonderer Umgehungsleitungen
und gegebenenfalls euch besonderer, nur vorübergehend wirksamer Kondensatoren durchführbar,
erfordert also einen sehr großen zusätzlichen Aufwand, abgesehen von weiteren betrieblichen
Schwierigkeiten. Einfacher sind die Einrichtungen, die eine elektrische Beheizung
der Verdampferwände vorsehen. Auch hierfür sind verschiedene Lösungen bekannt, die
alle darauf hinauslaufen, den Verdampfer möglichst flächenhaft von außen zu erwärmen.
Alle diese Heizeinrichtungen sind aber für feste Montage' eingerichtet, sie sind
später schwer zugänglich und können bei Sohadhaf.twerden nur unter .beträchtlichen
Schwierigkeiten ausgebaut- und repariert bzw. ausgewechselt werden: Außerdem strahlen
diese Heizeinriett -ngen einen großen Teil ihrer
Wärme in die Kühlräume
ab und bewirken damit eine unerwünschte Temperatursteigerung in diesen. Ferner sind
Einrichtungen bekannt, bei denen die Kälteflüssigkeit selbst vor Eintritt in den
Verdampfer durch eine zusätzliche Heizung erwärmt wird und so diesem so viel Wärme
zuführt, daß die Eisschicht wie bei dem Wärmepumpenprinzip von innen heraus. abschmilzt
und dabei in Stücken von der Verdampferfläche abfällt. Diese bekannten Einrichtungen
arbeiten in der Weise, daß das Kältemittel vor dem Eintritt in den Verdampfer eine
Rohrschlange oder einen Behälter durchfließt, die in Wärmeberührung mit einer Flüssigkeit
steht, z. B. sich in einem Flüssigkeitsbad befindet, wobei die Flüssigkeit von einem
Boiler geliefert wird oderdirekt durch von elektrischen Heizkörpern gelieferte Strahlungswärme
erwärmt wird. Dabei erfolgt die. Beheizung in der Regel in einem Vorwärmer, der
in einer Abzweigleitung des Kältemittelkreislaufes angeordnet ist und in der Abtauperiode
erst über Ventile eingeschaltet wird. Auch diese Anordnungen erfordern einen beträchtlichen
Aufwand an zusätzlichen Einrichtungen und insbesondere zusätzlichen Raum, der für
den Nutzraum verlorengeht. Außerdem ist ihr Wirkungsgrad- infolge der mittelbaren
Übertragung der Wärmeenergie auf die Kälteflüssigkeit unbefriedigend. Bei einer
bekannten Anordnung ist dieVerdampferschlange selbst in einen mit Sole gefüllten
Behälter eingebaut, der als Kältespeicher dient. Zum Abtauen wird hierbei die Sole
durch in den Behälter eintauchendeHeizelementeerwärmt. Diese Anordnung erfordert
infolge der Notwendigkeit, sowohl Verdampfersc'hlange als audh Heizelemente vollkommen
dicht einzubauen, einen sehr komplizierten und teuren Verdampferaufbau, der zudem
infolge seiner Gestaltung nur für besondere Zwecke brauchbar ist.
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Schließlich sind Anordnungen bekannt, bei denen die Kälteflüssigkeit
unmittelbar durch, ein elektrisches Heizelement erwärmt wird, um den Verdampfer
abzutauen. Zu diesem Zweck (ist dem Verdampfer oder einem Teil desselben ein Gefäß
parallel geschaltet, dem zugleich mit dem Verdampfer Kälteflüssigkeit zugeführt
wird. Diese Kälteflüssigkeit wird: dort in der Abtauperiode unter gleichzeitiger
Unterbrechung des normalen Kältemittelkreislaufes erwärmt, was einen geschlossenen
Kreislauf des Kältemittels von dem Gefäß zum Verdampfer und zurück bewirkt. Diese
Anordnung stellt bereits eine wesentliche Vereinfachung gegenüber den anderen bekannten
Abtaueinrichtungen dar, sie erfordert aber immer noch ein besonderes Gefäß mit Verhindungslei:tungen
vom und zum Verdampfer und Mittel zur Ab- und Wiederanschaltung des Kompressors.
Da auch nur ein kleiner Teil der Kälteflüssigkeit erwärmt bzw. verdampft wird und
der Umlauf dieser Kälteflüssigkeitsmenge nur auf Grund der freien Wärmekonvektion
erfolgt, verläuft der Abtauprozeß noch verhältnismäßig langsam.
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Es ist auch eine Anordnung zum Abtauen eines Verdampfers bekannt,
bei der eine mit elektrischem Strom beheizbare Heizpatrone in den unteren Sammler
eines Verdampfers eingesetzt ist, der aus mehreren parallelen Rohrschlangen und
darauf angebrachten Lamellen besteht. Der Heizstrom ist hierbei, wenn er von einer
Schaltuhr freigegeben wird, automatisch immer dann eingeschaltet, wenn das Absperrventil
nach einer Kühlperiode geschlossen ist. Durch das nachströmende Kältemittel baut
sich im Verdampfer, bis das Einspritzventil schließt, ein hoher Druck auf, der durch
die Beheizung im unteren Sammler zusätzlich beträchtlich erhöht wird. Während der
Heizstrom also die zum Abtauen erforderliche Wärme erzeugt, wird der Kältemittelkreislauf
durch den Verdampfer hindurch mit Ventilen automatisch unterbrochen. Dieser Aufbau
ist sehr aufwendig und teuer und nur auf größere Verdampfer mit einem starken unteren
Sammlerrohr beschränkt.
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Ferner ist eine Abtaueinrichtung bekannt, bei der die Kältemittelleitung
vor dem Verdampfer mit einer Heizpatrone umgeben ist. Das zu erwärmende Kältemittel
fließt hierbei also durch die Heizpatrone hindurch. An ihrem äußeren Umfang strahlt
die Heizpatrone jedoch einen großen Teil ihrer Wärme an die Umgebung ab, was eine
unzulässige Erwärmung des Kühlraumes bewirkt.
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Durch die Erfindung wird eine Abtaueinrichtung geschaffen, bei der
das Kältemittel durch ein Kapillarrohr als Drosselorgan sowie einen Trockner geführt,
ebenfalls vor Eintritt in den Verdampfer unmittelbar, und zwar elektrisch erwärmt
wird, die aber gegenüber den bekannten Anordnungen wesentlich einfacher und dabei
wirksamer ist, und bei der der Heizkörper außerdem leicht auswechselbar ist, da
er in eine Metallhülse eingebettet ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Abtauvorrichtung
und der Trockner in einer gemeinsamen Patrone untergebracht sind. Erfahrungsgemäß
wird der Trockner und die daran anschließende Kältemittelleitung besonders kalt
und weist damit den stärksten Reifeansatz auf. Daher hat die erfindungsgemäße Anordnung
zugleich auch den Vorteil, daß die Stelle mit der größten Bereifung am stärksten
und am schnellsten abgetaut wird.
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Weitere Vorteile der erfindungsgemäßen Einrichtung sind darin zu erblicken,
daß durch die Lage des Heizkörpers in dem strömenden Kältemittel eine nahezu vollständige
Ausnutzung der zugeführten Wärmeenergie zur Erwärmung des Kältemittels und damit
zum Abtauen gewährleistet ist. Auch die Einführung des Heizelementes an den genannten
Stellen, an denen das Kältemittel infolge seiner unmittelbar davorliegenden Entspannung
die niedrigste Temperatur besitzt, wirkt sich sehr günstig auf die Energieausnutzung
aus. Das Heizelement kann daher sehr klein ausgeführt werden und bedarf zur Erzielung
der gleichen Wirkung einer wesentlich geringeren Leistungsaufnahme als bei den bekannten
Ausführungen.
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Die bereits genannten sowie weitere Vorteile und Erfindungsmerkmale
ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels. Diesem in
der Abbildung dargestellten Beispiel ist der oben
bereits erwähnte
Fall zugrunde gelegt, daß die Kälteanlage mit einer Trocknerpatrone vor dein Verdampfer
ausgerüstet ist. Das rohrähnliche Gehäuse i der Patrone ist dabei, um die Heizeinrichtung
in ihr unterzubringen, entsprechend verlängert. Der linke Teil der Patrone enthält
dann das übliche Trockenmittel 2. Dieser Teil ist durch ein Sieb oder Filter 3 gegenüber
dem rechten Teil abgeschlossen. In diesem Teil wird von der Eintrittsseite des Kältemittels
her ein zylindrischer Heizkörper 4 eingeführt, der seinerseits in eine kleine, möglichst
dünne Hülse 5 eingebettet oder eingesetzt ist, die aus einem gut wärmeleitenden
Material, z. B. Kupfer oder Messing, besteht und an ihrem linken Ende abgeschlossen
ist. Um diesen Heizkörper herum ist das von der gleichen Seite her in die Patrone
eingeführte Kapillarrohr 6 in mehreren offenen Windungen derart herumgelegt, daß
sein Ende am Fuß des Heizkörpers., d. h. möglichst nahe der rechten Abschlußsdheibe
der Trocknerpatrone, zu liegen kommt. Das Kapillarrahr wird zweckmäßig durch einen
Durchbruch in der Abschlußscheibe 7 geführt, durch die auch der Heizkörper eingeführt
ist, und mit dieser Scheibe verlötet. Die Abschlußscheibe selbst ist mit dem Rohr
der Trocknerpatrone ebenfalls verlötet, um den Eintritt von Feuchtigkeit in das
Patroneninnere zu verhindern. Der Heizkörper kann nun so ausgebildet sein, daß er
leicht aus der ihn umgebenden Hülse herausziehbar ist. Zu diesem Zweck müssen seine
Anschlußleitungen ebenfalls feuchtigkeitsdicht in den Heizkörper eingeführt sein,
was beispielsweise durch Vergießen des Heizkörperendes mit einem festhaftenden feuchtigkeits-
und kältebeständigen Gießharz bewirkt werden kann. Man kann aber auch, wie die Abbildung
zeigt, das Ende des Heizkörpers durch eine elastische, dicht abschließende Gummikappe
i i abschließen, durch welche die Zuführungsdrähte 8, 9 der Anschlußleitung io ebenfalls
dicht hindurchgeführt sind.
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Diese Ausführungsform gewährleistet ein leichtes Auswechseln des Heizkörpers.
Dadurch,- daß das Kältemittel unmittelbar nach dem Entspannen beim Austreten aus
der als Drossel wirkenden Kapillare entlang dem achsparallel angeordneten Heizkörper
strömt, wird praktisch die gesamte vom Heizkörper abgegebene Wärme dem Kältemittel
zugeführt, so daß dieses bei entsprechend gewählter Heizdauer mit Sicherheit den
gesamten Verdampfer abtauen kann.
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Durch das Umwickeln des Kapillarrohrendes um den Heizkörper kann sich
bereits im Kapillarrohr in verstärktem Maße Dampf bilden, der die Durchflußmenge
des Kältemittels durch die Kapillare herabsetzt und damit die Leistung der Maschine
verschlechtert. Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß entweder die Heizzeit verkürzt
wird oder daß man von vornherein die Heizleistung des Heizkörpers vermindern kann.
Die um den Heizkörper geführten und auf der Hülse aufliegenden Windungen der Kapillare
dienen gleichzeitig als Wärmeableitflächen der Hülse und erhöhen demnach den Wärmeaustausch
zwischen Heizkörper und Kältemittel. -Durch den Wicklungssinn der Kapillare um den
Heizkörper mit dem freien Ende des Kapillarrohres in der Nähe des Einführungsendes
des Heizkörpers wird außerdem für eine gründliche Durchwirbelung des Kältemittels
in der Patrone gesorgt.
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Zur weiteren Erhöhung des Wirkungsgrades kann man auch auf die den
Heizkörper umgebende Hülse verzichten und auf einem Isolierstoffträger eine offene
Heizwendel aufbringen, die dann unmittelbar von dem als Isolierflüssigkeit wirkenden
Kältemittel bespült wird. Der Heizkörper muß dann jedoch druck- und feuchtigkeitsdicht
in den das Kältemittel führenden Raum eingesetzt sein, was durch Anwendung eines
geeigneten Gießharzes ohne weiteres möglich ist. Allerdings wird bei dieser Ausführung
das Heizelement nicht mehr so leicht auswechselbar sein wie bei der oben bezeichneten
Ausführung mit Hülse.
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Die Steuerung des Abtaukörpers kann sowohl halb- als auch vollselbsttätig
vorgenommen werden. Im ersteren Falle wird :beispielsweise durch einen Handschalter
die Heizung eingeschaltet, und abhängig von der erreichten Temperatur am Heizkörper
kann die Stromzufuhr mit Hilfe eines Bimetallschälters oder eines sonstigen temperaturempfindlichen
Schaltgerätes wieder unterbrochen werden. Bei vollselbsttätiger Schaltung kann man
beispielsweise einen Uhrwerkschalter verwenden, der periodisch den Heizkörper ein-
und wieder ausschaltet. Diesen Schalter kann man so ausbilden und einstellen, daß
er, vorzugsweise nachts, den Heizkörper nur für die für das Abtauen benötigte Zeit
einschaltet. Eine andere Lösung besteht darin., die Einschaltung von einem von der
Kühlschranktür bei jedem Öffnen derselben betätigten Zählwerk abhängig zu machen,
das in jeweils vorbestimmten Stellungen, d. h. nach einer bestimmten Zahl von Türöffnungen
bzw. -schließurigen, den Schalter schließt. Die Wiederunterbrechung kann wieder
zeitabhängig erfolgen.