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Kunsteisbahnanlage mit im Freien liegendem Eisfeld Die Erfindung betrifft eine Kunsteisbahnanlage mit im Freien liegendem Eisfeld und mit einer Kompressor, Kondensator, Entspannungsvorrichtung und Verdampfer aufweisenden Kälteanlage.
Bei im Freien liegendem Eisfeld kann infolge tiefer Umgebungstemperaturen die Temperatur des Eises stark unter den gewünschten Idealwert abfallen. Das bei tiefen Temperaturen zu harte und zu spröde Eis gibt insbesondere bei Eiskunstlaufkonkurrenzen zu unangenehmen Stürzen der Teilnehmer Anlass.
Die Erfindung bezweckt, diese Nachteile zu vermeiden. Bei einer Kunsteisbahnanlage der eingangs beschriebenen Art wird zu diesem Zweck die vom Kompressor zum Kondensator führende Kältemittel- Druckleitung absperrbar ausgebildet sowie eine bei Absperrung dieser Kältemittel-Druckleitung einschaltbare, dem dem Verdampfer zuströmenden Kältemittel Wärme zuführende Vorrichtung vorgesehen. Auf diese Weise kann die gewünschte günstigste Eistemperatur auch bei sehr kaltem Wetter eingehalten werden.
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung, welche teuere und umfangreiche zusätzliche Heizvorrichtungen, beispielsweise eine elektrische Widerstandsheizung überflüssig macht, besteht darin, dass die dem Kältemittel Wärme zuführende Vorrichtung mit dem Kompressor der Kälteanlage als Wärmequelle arbeitet und eine vom kompressorseitig der Absperrung liegenden teil der Kältemittel-Druckleitung ausgehende absperrbare, eine Entspannungsvorrichtung aufweisende, in den Niederdruckteil des Kältemittelkreislaufes mündende Heizleitung aufweist.
In der Zeichnung, anhand welcher die Erfindung näher erläutert wird, sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes vereinfacht dargestellt. Die Fig. 1 bis 3 zeigen jeweils ein Schema einer Kunsteisbahnanlage.
Die in Fig.1 dargestellte Kunsteisbahnanlage besitzt ein im Freien liegendes Eisfeld 1 mit einem Rohrsystem 2. Die Kälteanlage der Kunsteisbahn weist einen Kompressor 3, einen mittels Kühlwasser be- schickbaren Kondensator 4, eine Entspannungsvorrichtung 5 und einen durch das Rohrsystem 2 gebildeten Verdampfer auf. -Der Kompressor 3 fördert das Kältemittel durch eine Leitung 6 in den Kondensator 4, wo es seine Wärme an das Kühlwasser abgibt. Das abgekühlte Kältemittel gelangt durch die Leitung 7, in der die Entspannungsvorrichtung 5 eingebaut ist, in einen Zwischenbehälter 8 und aus diesem durch eine Leitung 9, in der eine Umwälzpumpe 10 liegt, in den durch das Rohrsystem 2 gebildeten Verdampfer.
Das durch Wärmeaufnahme aus dem Eis erwärmte Kältemittel strömt durch eine Leitung 11 aus dem Rohrsystem 2 in den Gasraum des Zwischenbehälters 8 und von dort durch eine Leitung 12 wieder in den Kompressor 3. Ein am Eisfeld 1 angebrachter Temperaturfühler 13 steuert über eine Wirkungsverbindung 14 die Leistungsaufnahme des Kompressors 3 in dem Sinne, dass die gewünschte Solltemperatur des Eises eingehalten wird. Die bisher geschilderte Anlage ist bekannt.
Entsprechend der Erfindung ist nun die vom Kompressor 3 zum Kondensator 4 führende Kältemittel- Druckleitung 6 absperrbar ausgebildet, d. h. mit einer Absperrvorrichtung 15 versehen. Weiter ist eine bei Absperrung der Kältemittel-Druckleitung 6 einschaltbare, dem dem vom Rohrsystem 2 gebildeten Verdampfer zuströmenden Kältemittel Wärme zuführende Vorrichtung vorgesehen, die mit dem Kompressor 3 als Wärmequelle arbeitet.
Diese Vorrichtung weist eine vom kompressorseitig der Absperrvorrichtung 15 liegenden Teil der Kältemittel-Druckleitung 6 ausgehende absperrbare, eine Entspannungsvorrichtung aufweisende, in den Niederdruckteil des Kältemittelkreislaufs mündende Heizleitung 16 auf. Als Absperrungs- und Entspannungsvorrichtung für die Heizleitung 16 dient ein in sie eingebaues Absperrventil 17. Die Heizleitung 16 mündet in den Flüssigkeitsteil des Zwischenbehälters 8 und zwar in ein im Zwischenbehälter angebrachtes perforiertes Rohr 18.
Fällt die Temperatur des Eises unter den durch die Regelvorrichtung der Kälteanlage eingeregelten Wert,
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so wird die Absperrvorrichtung 15 geschlossen und das Absperrventil 17 der Heizleitung 16 geöffnet. Die im Kompressor 3 verdichteten Kältemitteldämpfe werden nicht mehr dem Kondensator 4 zugeleitet, sondern fliessen über das sie entspannende Absperrventil 17 in der Leitung 16 direkt in den Niederdruckteit des Kältemittelkreislaufs, d. h. in den Zwischenbehälter B. Dort strömen die Kältemitteldämpfe durch die Öffnungen des perforierten Rohres 18 und steigen so feinverteilt durch die im Behälter 8 befindliche Flüssigkeit hindurch in den Gasraum des Behälters 8 auf, wobei die Kältemitteldämpfe Wärme an das flüssige Kältemittel abgeben.
Die Heizwirkung entspricht dabei der vom Kompressor 3 aufgenommenen Leistung. Das so erwärmte flüssige Kältemittel wird mittels der Umwälz- pumpe 10 durch die Leitung 9 hindurch dem Rohrsystem 2 zugeleitet und bewirkt die bei tiefen Aussentemperaturen nötige Erwärmung der Eisfläche. Das in dem Rohrsystem 2 abgekühlte flüssige Kältemittel fliesst dann durch die Leitung 11 wieder in den Zwischenbehälter B.
Zweckmässigerweise wird eine Steuervorrichtung vorgesehen, die bei Fallen der Temperatur des Eises unter den durch die Regelvorrichtung der Kälteanlage eingeregelten Wert die zum Kondensator führende Käl- temittel-Druckleitung 6 mittels der Absperrvorrichtung 15 abschliesst, und die Heizleitung 16 durch Öffnen des Abschlussventils 17 öffnet und dann den Kompressor 3 in dem Sinne regelt, dass er bei Sinken der Temperatur des Eises unter die Solltemperatur mehr Leistung, bei Steigen der Temperatur des Eises über die Solltemperatur weniger Leistung aufnimmt.
Für diese Regelung kann die für den Kompressor bei Normalbetrieb der Kälteanlage (Kühlbetrieb) vorhandene Regelvorrichtung verwendet werden, wenn die vom Temperaturfühler kommenden beiden Steuereingänge in die Regelvorrichtung gegeneinander vertauscht werden, so dass zum Übergang vom Kühlbetrieb auf den Heizbe- trieb lediglich die Absperrvorrichtung 15 und das Absperrventil 17 verstellt, und die beiden genannten Steuereingänge des Temperaturfühlers vertauscht werden müssen. Steigt bei Heizbetrieb die Temperatur des Eises über den eingeregelten Wert, wird wieder auf Kühlbetrieb zurückgeschaltet.
Die Kunsteisbahnanlage nach Fig.2 unterscheidet sich von derjenigen nach Fig. 1 lediglich dadurch, dass die Heizleitung 16 nicht in den Zwischenbehälter 8, sondern in den Treibmittelstutzen einer Injektorpumpe 19 mündet. Diese ist als Umwälzpumpe wirkend in die zum von dem Rohrsystem 2 gebildeten Verdampfer führende Leitung 9 eingeschaltet. Die im Kompressor 3 erhitzten Kältemitteldämpfe mischen sich auf diese Weise im Injektor 19 mit dem flüssigen Kältemittel der Leitung 9 und es gelangt eine Mischung aus flüssigem und aasförmigem Kältemittel in das Rohrsystem 2.
Die Injektorpumpe 19 liegt in einer Bypassleitung 20 zur Leitung 9, wobei zwei Absperrorgane 21 und 22 in der Leitung 20 und ein Absperrorgan 23 in dem von der Leitung 20 umgangenen Teil der Leitung 9 das Zu- und Abschalten der Injektorpumpe 19 ermöglichen. Für die Umwälzpumpe 10 ist eine Bypasslei- tung 24 vorgesehen, die ein Absperrorgan 25 aufweist. Bei Kühlbetrieb sind die Absperrorgane 21, 22, 25 geschlossen, das Absperrorgan 23 aber offen, so dass nur die Umwälzpumpe 10 in die Leitung 9 eingeschaltet ist. Bei Heizbetrieb ist das Absperrorgan 23 geschlossen, die Absperrorgane 21 und 22 aber geöffnet, so dass die Injektorpumpe 19 in die Leitung 9 eingeschaltet ist.
Die Umwälzpumpe 10 kann bei Heizbe- trieb mitarbeiten oder durch Öffnen des Absperrorgans 25 umgangen werden.
Die in Fig.3 dargestellte Kunsteisbahnanlage urt- terseheidet sich von derjenigen nach Fig. 1 dadurch, dass das Kältemittel nicht durch das Rohrsystem 2 fliesst. Das Rohrsystem 2 ist vielmehr in eine mit einer Umwälzpumpe 26 versehene Kreislaufleitung 27 eingeschaltet. Ein Teil der Kreislaufleitung 27 bildet eine im Zwischenbehälter 8 unterhalb dessen Flüssigkeitsspiegel angeordnete Rohrschlange 28. Der in der Kreislaufleitung 27 und dem Rohrsystem 2 mittels der Umwälzpumpe 26 in Umlauf gehaltene Wärmeträger, zum Beispiel Sole oder Ammoniak, besorgt den Wärmetransport zwischen der Rohrschlange 28 und dem Rohrsystem 2.
Bei Kühlbetrieb wirkt der Zwischenbehälter 8 als Verdampfer, dem mittels der Rohrschlange 28 Wärme von dem Rohrsystem 2 her zugeführt wird. Während des Heizbetriebes gibt die über die Heizleitung 16 aufgeheizte Flüssigkeit des Zwischenbehälters 8 über die Rohrschlange 28 Wärme an das Rohrsystem 2 ab.
Unter dem bei Heizbetrieb bzw. Kühlbetrieb eingeregelten Wert wird der von der Solltemperatur, gegebenenfalls von den beiden Grenzen des Solltemperaturbe- reichs, bestimmte, um die Regelabweichungen vergrös- serte Temperaturbereich verstanden.
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Artificial ice rink system with an outdoor ice rink The invention relates to an artificial ice rink system with an outdoor ice rink and a refrigeration system comprising a compressor, condenser, relaxation device and evaporator.
In the case of an outdoor ice field, the temperature of the ice can drop significantly below the desired ideal value due to the low ambient temperatures. The ice, which is too hard and too brittle at low temperatures, gives rise to uncomfortable falls for the participants, especially in figure skating competitions.
The invention aims to avoid these disadvantages. In an artificial ice rink of the type described above, the refrigerant pressure line leading from the compressor to the condenser is designed to be lockable for this purpose, and a device that supplies heat to the refrigerant flowing into the evaporator can be switched on when this refrigerant pressure line is closed. In this way, the desired, most favorable ice temperature can be maintained even in very cold weather.
A particularly advantageous embodiment of the invention, which makes expensive and extensive additional heating devices, for example an electrical resistance heater superfluous, consists in the fact that the device supplying heat to the refrigerant works with the compressor of the refrigeration system as a heat source and a part of the refrigerant is located on the compressor side of the shut-off. Has a pressure line outgoing lockable, a relaxation device, opening into the low-pressure part of the refrigerant circuit heating line.
In the drawing, on the basis of which the invention is explained in more detail, exemplary embodiments of the subject matter of the invention are shown in simplified form. FIGS. 1 to 3 each show a diagram of an artificial ice rink.
The artificial ice rink system shown in FIG. 1 has an outdoor ice rink 1 with a pipe system 2. The refrigeration system of the artificial ice rink has a compressor 3, a condenser 4 that can be fed with cooling water, an expansion device 5 and an evaporator formed by the pipe system 2. The compressor 3 conveys the refrigerant through a line 6 into the condenser 4, where it gives off its heat to the cooling water. The cooled refrigerant passes through the line 7, in which the expansion device 5 is installed, into an intermediate container 8 and from this through a line 9, in which a circulating pump 10 is located, into the evaporator formed by the pipe system 2.
The refrigerant, which is heated by absorbing heat from the ice, flows through a line 11 from the pipe system 2 into the gas space of the intermediate container 8 and from there through a line 12 back into the compressor 3. A temperature sensor 13 attached to the ice field 1 controls the power consumption via a functional connection 14 of the compressor 3 in the sense that the desired target temperature of the ice is maintained. The system described so far is known.
According to the invention, the refrigerant pressure line 6 leading from the compressor 3 to the condenser 4 can now be shut off, ie. H. provided with a shut-off device 15. Also provided is a device which can be switched on when the refrigerant pressure line 6 is shut off and which supplies heat to the refrigerant flowing into the evaporator formed by the pipe system 2 and which works with the compressor 3 as a heat source.
This device has a shut-off heating line 16, which extends from the part of the refrigerant pressure line 6 located on the compressor side of the shut-off device 15, has an expansion device and opens into the low-pressure part of the refrigerant circuit. A shut-off valve 17 built into it serves as a shut-off and expansion device for the heating line 16. The heating line 16 opens into the liquid part of the intermediate container 8, specifically into a perforated pipe 18 mounted in the intermediate container.
If the temperature of the ice falls below the value regulated by the control device of the refrigeration system,
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the shut-off device 15 is closed and the shut-off valve 17 of the heating line 16 is opened. The refrigerant vapors compressed in the compressor 3 are no longer fed to the condenser 4, but flow via the shut-off valve 17 in the line 16, which relaxes them, directly into the low-pressure part of the refrigerant circuit, i.e. H. In the intermediate container B. There, the refrigerant vapors flow through the openings of the perforated tube 18 and rise finely distributed through the liquid in the container 8 into the gas space of the container 8, the refrigerant vapors giving off heat to the liquid refrigerant.
The heating effect corresponds to the power consumed by the compressor 3. The liquid refrigerant heated in this way is fed to the pipe system 2 by means of the circulation pump 10 through the line 9 and causes the ice surface to be warmed up, which is necessary at low outside temperatures. The liquid refrigerant cooled in the pipe system 2 then flows through the line 11 back into the intermediate container B.
A control device is expediently provided which, when the temperature of the ice falls below the value regulated by the control device of the refrigeration system, closes the refrigerant pressure line 6 leading to the condenser by means of the shut-off device 15, and opens the heating line 16 by opening the shut-off valve 17 and then the compressor 3 regulates in the sense that it consumes more power when the temperature of the ice falls below the target temperature, and less power when the temperature of the ice rises above the target temperature.
The control device available for the compressor during normal operation of the refrigeration system (cooling mode) can be used for this control if the two control inputs coming from the temperature sensor in the control device are interchanged so that only the shut-off device 15 and the shut-off valve 17 is adjusted, and the two mentioned control inputs of the temperature sensor must be exchanged. If the temperature of the ice rises above the set value in heating mode, the system switches back to cooling mode.
The artificial ice rink system according to FIG. 2 differs from that according to FIG. 1 only in that the heating line 16 does not open into the intermediate container 8, but into the propellant nozzle of an injector pump 19. This is activated as a circulation pump in the line 9 leading to the evaporator formed by the pipe system 2. The refrigerant vapors heated in the compressor 3 mix in this way in the injector 19 with the liquid refrigerant in the line 9, and a mixture of liquid and aaseous refrigerant reaches the pipe system 2.
The injector pump 19 is located in a bypass line 20 to the line 9, two shut-off devices 21 and 22 in the line 20 and one shut-off device 23 in the part of the line 9 bypassed by the line 20 enabling the injector pump 19 to be switched on and off. A bypass line 24, which has a shut-off element 25, is provided for the circulation pump 10. During cooling operation, the shut-off elements 21, 22, 25 are closed, but the shut-off element 23 is open, so that only the circulating pump 10 is switched on in the line 9. During heating operation, the shut-off element 23 is closed, but the shut-off elements 21 and 22 are open, so that the injector pump 19 is switched on in the line 9.
The circulating pump 10 can cooperate with the heating operation or can be bypassed by opening the shut-off element 25.
The artificial ice rink system shown in FIG. 3 differs from that according to FIG. 1 in that the refrigerant does not flow through the pipe system 2. Rather, the pipe system 2 is switched into a circulation line 27 provided with a circulation pump 26. A part of the circulation line 27 forms a pipe coil 28 arranged in the intermediate tank 8 below its liquid level Pipe system 2.
During cooling operation, the intermediate container 8 acts as an evaporator to which heat is supplied from the pipe system 2 by means of the pipe coil 28. During the heating operation, the liquid of the intermediate container 8 heated by the heating line 16 gives off heat to the pipe system 2 via the pipe coil 28.
The value regulated in heating or cooling operation is understood to mean the temperature range determined by the setpoint temperature, possibly by the two limits of the setpoint temperature range, increased by the control deviations.