DE3703902A1 - Plattenverdampfer fuer kuehl- und gefriergeraete - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Plattenverdampfer für Kühl- und Gefriergeräte mit einer Sammelkammer für das flüssige Kältemit­ tel, die in ihrem oberen Bereich mit einer zur Saugseite des Kompressors führenden Anschlußleitung versehen ist und in die eine unterhalb von dieser angeordnete mäanderförmig gekrümmte oder in Schlangenlinien verlaufende, das Kältemittel zuführende Leitung mit im wesentlichen horizontalen Abschnitten mündet.

Bekannte Plattenverdampfer dieser Art bestehen aus zwei mitein- ander verbundenen Metallplatten, zwischen denen durch entspre­ chende Verformung, beispielsweise Prägung, die Leitungen und die Sammelkammer gebildet sind. Bei den bekannten Plattenverdampfern kommt es zu einer lästigen Geräuschbildung, die ihre Ursache darin hat, daß Dampfblasen durch das in der Leitung und der Sammelkammer stehende Kältemittel blubbernd hindurchtreten und/oder daß nach Anlauf des Kompressors ein Siedeverzug in dem Kältemittel mit der Wirkung eintritt, daß es unter Verur­ sachung eines schlagartigen Geräusches zu sieden beginnt.

Die Geräuschbildung bei bekannten Plattenverdampfern wird nach­ stehend anhand der Fig. 1 bis 4 der Zeichnung kurz beschrieben:

In den Fig. 1 bis 4 sind lediglich die Sammelkammern und die Verläufe der Leitungen schematisch dargestellt, nicht aber auch die bekannte Ausgestaltung der aus zwei miteinander verbundenen Metallplatten bestehenden Plattenverdampfer.

Bei der bekannten Ausgestaltung nach Fig. 1 ist die Sammelkammer 1 an ihrem rechten oberen Ende mit einer zu dem Kompressor füh­ renden Saugleitung 2 versehen. Die das Kältemittel zuführende Leitung 3 ist mäanderförmig gekrümmt und mündet über ein U-för­ miges Leitungsstück 4 mit nach unten weisenden Schenkeln in den oberen linken Bereich der Sammelkammer 1. Das Kältemittel 5 sammelt sich bei diesem bekannten Plattenverdampfer in der Sammelkammer 1, wobei die Saugleitung 2 durch den oberen von Kältemittel freien Bereich der Sammelkammer 1 mit der Leitung 3 verbunden ist.

Läuft der Kompressor an, besteht die Gefahr, daß das in der Sammelkammer 1 stehende Kältemittel 5 nicht sofort zu verdampfen beginnt, obwohl die Siedetemperatur des Kältemittels durch den vom Kompressor erzeugten Unterdruck sofort erreicht oder unter­ schritten wird. Häufig tritt erst bei sehr starker Überhitzung des flüssigen Kältemittels der Siedevorgang ein, und dann auf­ grund des Siedeverzuges schlagartig. Dieser Siedeverzug hat zur Folge, daß das Sieden mit einem hörbaren schlagartigen Geräusch beginnt. Der Siedeverzug hat auch Leistungseinbußen zur Folge, da bis zum Eintreten des verzögerten Siedevorgangs flüssiges Kältemittel in der Sammelkammer gebunden ist, ohne an dem Kreis sprechender Leistungseinbuße.

Der Siedeverzug nach dem Anlaufen des Kompressors bis zum Sieden des flüssigen Kältemittels kann einige Sekunden, aber auch über eine längere Zeit dauern. Im Extremfall tritt das Sieden der Flüssigkeit in der Sammelkammer während der Kompressorlaufzeit überhaupt nicht ein, so daß das Kältesystem dauernd mit Kälte­ mittelmangel arbeitet.

Der Siedeverzug hat seinen Grund möglicherweise darin, daß auf dem flüssigen Kältemittel 5 eine Ölschicht schwimmt. Das Öl hat in der Regel einen wesentlich höheren Siedepunkt und ein gerin­ geres spezifisches Gewicht als das Kältemittel, so daß es das sofortige Sieden des Kältemittels bei Erreichen der Siedetem­ peratur verhindert. Möglicherweise kann ein Siedeverzug auch dadurch eintreten, daß ein Mangel an Siedekeimen an der inneren Oberfläche der Sammelkammer herrscht. Möglicherweise wirken auch beide Gründe für den Siedeverzug zusammen.

Bei den Anordnungen der Leitungen und der Sammelkammern nach den Fig. 3 und 4 münden die Leitungen 3 in die unteren linken Bereiche der Sammelkammern 1, und zwar nach Fig. 2 in vertikaler Richtung und nach Fig. 3 in horizontaler Richtung. Bei diesen Ausgestaltungen macht sich der anhand der Fig. 1 beschriebene Siedeverzug kaum bemerkbar, da das flüssige Kältemittel 5 in der Sammelkammer 1 und in den Leitungen 3 beim Kompressoranlauf stark aufgewirbelt wird. Nach dem Abschalten des Kompressors kommt es aber zu Geräuschbildungen, da das flüssige Kältemittel durch Schwerkraftwirkung aus der Sammelkammer 1 in die Leitungen 3 zurückströmt und an diesem Rückströmen durch aufsteigende Dampfblasen 6 gehindert wird. Der in dem Kältemittel 5 aufstei­ gende Dampf erzeugt blubbernde Geräusche, und zwar während der Druckausgleichsphase zwischen der Hochdruckseite (Verflüssiger) und der Niederdruckseite (Verdampfer) sofort nach Abschalten des Kompressors relativ stark und später während der gesamten Steh­ zeit des Kompressors weniger stark, aber anhaltend. Während der Laufzeit des Kompressors ist die Geräuschbildung geringer, da durch den hohen Strömungsdruck ein Rückströmen des flüssigen Kältemittels aus der Sammelkammer 1 in die Leitungen verhindert wird.

Bei dem bekannten Plattenverdampfer nach Fig. 4 mündet die Lei­ tung 3 in den mittleren Bereich der Sammelkammer 1, so daß sich unterhalb der Mündung in der Sammelkammer 1 flüssiges Kältemit­ tel ansammeln kann. Bei dieser Ausführungsform kann es daher zu Geräuschbildungen sowohl infolge des beschriebenen Siedeverzuges als auch durch auf steigenden Dampf oder aufsteigende Dampfblasen kommen. Beide Arten der Geräuschbildung sind jedoch verringert, da sich das während der Kompressorstehzeit vorhandene Kältemit­ tel teilweise in der Sammelkammer 1 und teilweise in der Leitung 3 befindet.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Plattenverdampfer der ein­ gangs angegebenen Art zu schaffen, bei dem keine oder aber nur eine stark verringerte Geräuschbildung auftritt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Plattenverdampfer der gattungsgemäßen Art dadurch gelöst, daß die Zuführungsleitung in den unteren Bereich der Sammelkammer mündet und daß an mindestens einen der aufeinanderfolgenden horizontalen Abschnit­ te der Zuführungsleitung ein unterhalb von diesem angeordneter und zu diesem etwa parallel verlaufender Leitungsabschnitt, der einen etwa U-förmigen Sammelkanal für das Kältemittel bildet, an geschlossen ist. Bei dem erfindungsgemäßen Plattenverdampfer sammelt sich das flüssige Kältemittel nach dem Abschalten des Kompressors in den U-förmigen Sammelkanälen, ohne daß der Rück­ fluß stark durch auf steigenden Dampf oder Dampfblasen behindert wird, weil der Dampf nicht durch die U-förmigen Sammelkanäle, sondern die deren Schenkel verbindenden Leitungen, die Dampfdurchtrittskanäle bilden, aufsteigen und in die Sammelkammer eintreten kann. Dadurch wird die Geräuschbildung durch aufstei­ genden Dampf ganz, zumindest aber teilweise, verhindert. Ein Siedeverzug läßt sich auch durch den erfindungsgemäßen Plattenverdampfer nicht vollständig verhindern. Die Geräusch­ bildung infolge des Siedeverzugs wird aber so stark verringert, daß sie lästig nicht mehr in Erscheinung tritt. Wird nämlich der Kompressor eingeschaltet, wird das Kältemittel auch aus den U-förmigen Sammelkanälen angesaugt und so stark durchwirbelt, daß das in Bewegung gesetzte Kältemittel im wesentlichen sofort ohne nennenswerten Siedeverzug zu sieden beginnt. Den Siedever­ zug begünstigende Oberflächenschichten werden sofort aufgeris­ sen, so daß aufgrund der dadurch erfolgten Tröpfchenbildung keine nennenswerte Geräuschbildung mehr eintreten kann.

Zweckmäßigerweise sind sämtliche horizontalen Leitungsabschnitte mit etwa U-förmigen Sammelkanälen versehen.

Die die nach oben ragenden Schenkel des Sammelkanals verbindende Leitung kann einen gleichgroßen oder größeren Querschnitt als der Sammelkanal aufweisen. Zweckmäßigerweise ist aber der Quer­ schnitt der Verbindungsleitung kleiner als der des Sammelkanals, so daß nach dem Einschalten des Kompressors infolge der Drossel­ wirkung in dem Verbindungskanal auf den Sammelkanal ein größerer Sog ausgeübt wird, was das Ansaugen und Verwirbeln des Kältemit­ tels begünstigt.

Die Zuführungsleitung kann in horizontaler Richtung in die Sammelkammer münden. Die Zuführungsleitung kann auch durch ein U-förmiges Leitungsstück mit nach unten weisenden Schenkeln mit einem in horizontaler Richtung in die Sammelkammer mündenden Rohrstück verbunden sein. Bei dieser Ausführungsform sammelt sich im unteren Bereich der Sammelkammer flüssiges Kältemittel, welches aber wegen seiner geringen Menge nennenswerte Probleme wegen eines Siedeverzuges nicht verursachen kann.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das die nach oben weisenden Schenkel des U-förmigen Sammelkanals verbindende Leitungsstück durch eine Umgehungsleitung mit der Sammelkammer verbunden ist. Diese Umgehungsleitung begünstigt den Rückfluß des flüssigen Kältemittels in die Zuführungsleitung und die Sammelkanäle, weil der Rückfluß nicht durch aufsteigen­ den Dampf behindert wird, der durch die Umgehungsleitung in die Sammelkammer eintreten kann. Die Umgehungsleitung weist zweck­ mäßigerweise einen kleineren Querschnitt als die Zuführungslei­ tung auf, damit in der Zuführungsleitung beim Anlaufen des Kom­ pressors eine ausreichende Sogwirkung erzeugt wird.

Zweckmäßigerweise sind die Umgehungsleitungen durch etwa ver­ tikal oder schräg verlaufende Rohrstücke größeren Durchmessers an das die Schenkel des U-förmigen Sammelkanals verbindende Leitungsstück angeschlossen, damit mitgerissenes flüssiges Kältemittel behinderungsfrei zurückströmen kann.

Zweckmäßigerweise besteht die Umgehungsleitung aus Leitungs­ stücken, die ein Gefälle in Richtung auf deren Mündung mit dem Verbindungsleitungsstück aufweisen, so daß dennoch mitgerissenes Kältemittel in das Verbindungsleitungsstück und über dieses in die Sammelkanäle zurückströmen kann.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Fig. 5 und 6 der Zeichnung näher erläutert:

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 mündet die Zuführungs­ leitung 3 in horizontaler Richtung in die Sammelkammer 1. Die Zuführungsleitung 3 ist mit waagerecht verlaufenden Sammelkanälen 10 versehen, deren vertikalen Schenkel 11 durch horizontale Leitungsstücke 12 geringeren Querschnitts miteinander verbunden sind. Das Leitungsstück 12′ ist durch die Umgehungsleitung 13 mit der Sammelkammer 1 verbunden. Die Umgehungsleitung 13 weist vertikale oder schräg verlaufende Leitungsstücke auf, so daß in die Umgehungsleitung gesaugtes Kältemittel behinderungsfrei zu­ rückströmen kann. Der Mündungsbereich 14 der Umgehungsleitung 13 weist einen größeren Querschnitt auf.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 unterscheidet sich von dem nach Fig. 5 dadurch, daß die Zuführungsleitung 3 durch ein U-för­ miges Rohrstück 15 an ein horizontal in den unteren Bereich der Sammelkammer 1 mündendes Rohrstück angeschlossen ist.

Die Fig. 5 und 6 zeigen das Sammelkammer- und Leitungssystem der Plattenverdampfer während der Kompressorstehzeit. Während der Kompressorlaufzeit wird das flüssige Kältemittel zwangsläufig in die Sammelkammer 1 gesaugt. Nach dem Abschalten des Kompres­ sors kann das Kältemittel dann zurückfließen und es sammelt sich in den Sammelkanälen 10. Die Sammelkanäle 10 weisen durch ihre vertikalen Schenkel 11 gebildete Überlaufkanäle auf, die ein Überströmen des Kältemittels zu den darunterliegenden Sammel­ kanälen ermöglichen.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 ist auch die Sammelkam­ mer 1 mit einem überlaufähnlichen Einlauf versehen, der durch das U-förmige Rohrstück 15 gebildet ist, so daß in der Sammel­ kammer 1 eine Restmenge an Kältemittel verbleibt, die jedoch kaum geräuschbildend in Erscheinung tritt.

Die die Schenkel 11 der Sammelkanäle 10 verbindende Leitung 12, 12′ dient der Ableitung des Dampfes, der nicht mehr durch das Kältemittel unter Geräuschbildung hindurchzutreten braucht. Bei dem erfindungsgemäßen Plattenverdampfer kann somit während der Kompressorstehzeit der Dampf ungestört über dem flüssigen Kälte­ mittel abziehen.

Die dem Dampfdurchtritt dienenden Kanäle 12, 12′ sind so dimen­ sioniert, daß beim Anlauf des Kompressors das in den Sammelkanä - len 10 stehende Kältemittel weiterbewegt und stark aufgewirbelt wird, so daß es problemlos verdampfen kann. Auch eine Ölschicht auf dem in den Sammelkanälen stehenden Kältemittel oder fehlende Siedekeime in den Sammelkanälen können den Verdampfungsvorgang nicht behindern, da ein Siedeverzug nur bei stehender bzw. zu wenig bewegter Flüssigkeit auftreten kann.

Die Sammelkanäle 12, 12′ sind nur während der Kompressorsteh­ zeiten mit flüssigem Kältemittel gefüllt. Während der Kompressor­ laufzeit übernehmen sie die Funktion der Zuführungskanäle 3, zu denen diese gleichsam parallele Zweige bilden.

Die Anzahl der Sammelkanäle 12, 12′ richtet sich nach dem jewei­ ligen Füllungsniveau des Gerätes.

Um ein möglichst schnelles Entleeren des flüssigen Kältemittels aus der Sammelkammer 1 nach dem Ausschalten des Kompressors zu erreichen, sind zusätzliche Umgehungsleitungen 13 vorgesehen. Ohne derartige Umgehungsleitungen würde es relativ lange dauern, bis das flüssige Kältemittel aus der Sammelkammer 1 in die Sam­ melkanäle 12, 12′ zurückgelaufen ist, da die Dampfströmung die gegenläufige Rücklaufbewegung des Kältemittels behindern würde.

Durch die Umgehungsleitung wird der Dampf sehr schnell abgelei­ tet. Das Kältemittel kann daher ungestört aus der Sammelkammer 1 auslaufen. Der Querschnitt der Umgehungsleitung ist geringer als der der Sammelkanäle 12, 12′ und der Zuführungsleitungen 3. Er ist so dimensioniert, daß bei Kompressoranlauf der Siedever­ zug nicht auftritt und während der Kompressorstehzeit eine größtmögliche Dampfmenge durchströmen kann. Durch diese Bedin­ gungen sind die größten und kleinsten Querschnitte der Umgehungs­ leitung 13 bestimmt. Hat der Umgehungskanal eine größere Länge, kann er einen entsprechend größeren Querschnitt aufweisen.

Die Umgehungsleitung 13 mündet an einer solchen Stelle in die Zuführungsleitung, an der sich kein flüssiges Kältemittel be­ findet. Vorzugsweise sind die Umgehungsleitungen 13 daher an die die Schenkel 11 der Sammelkanäle 10 verbindenden Leitungsstücke 12, 12′ angeschlossen.

Die Umgehungsleitung 10 mündet im oberen Bereich der Sammelkam­ mer 2, und zwar in einem Bereich, der höher ist als der höchst­ mögliche Flüssigkeitsstand in der Sammelkammer während der Lauf- und Stehzeit des Kompressors.

Der untere Mündungsbereich 14 der Umgehungsleitung 13 weist einen größeren Querschnitt auf, um den Eintritt von Flüssigkeit zu erschweren und den Rückfluß von Flüssigkeit zu erleichtern.

Claims (7)

1. Plattenverdampfer für Kühl- und/oder Gefriergeräte mit einer Sammelkammer für das flüssige Kältemittel, die in ihrem oberen Bereich mit einer zur Saugseite des Kompres­ sors führenden Anschlußleitung versehen ist und in die eine unterhalb von dieser angeordnete mäanderförmig ge­ krümmte oder in Schlangenlinien verlaufende, das Kälte­ mittel zuführende Leitung mit im wesentlichen horizontalen Abschnitten mündet, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführungsleitung (3) in den unteren Bereich der Sammelkammer (1) mündet und daß an mindestens einen der aufeinanderfolgenden horizontalen Abschnitte der Zufüh­ rungsleitung (3) ein unterhalb von diesem angeordneter und zu diesem etwa parallel verlaufender Leitungsabschnitt (10), der einen etwa U-förmigen Sammelkanal für das Kälte­ mittel bildet, angeschlossen ist.

2. Plattenverdampfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die nach oben ragenden Schenkel (11) des Sammel­ kanals (10) verbindende Leitung (12, 12′) einen kleineren Querschnitt aufweist als der Sammelkanal (10).

3. Plattenverdampfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das die nach oben weisenden Schenkel (11) des U-förmigen Sammelkanals (10) verbindende Leitungsstück (12, 12′) durch eine Umgehungsleitung (13) mit der Sammel­ kammer (1) verbunden ist.

4. Plattenverdampfer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Umgehungsleitung (13) in den oberen Bereich der Sammelkammer (1) mündet.

5. Plattenverdampfer nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Umgehungsleitung (13) einen kleineren Querschnitt als die Zuführungsleitung (3) aufweist.

6. Plattenverdampfer nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Umgehungsleitung (13) durch etwa vertikal oder schräg verlaufende Leitungsstücke (14) größeren Durchmessers an das die Schenkel (11) des U-förmigen Sammelkanals (10) verbindende Leitungsstück (12′) angeschlossen ist.

7. Plattenverdampfer nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Umgehungsleitung (13) aus Leitungsstücken besteht, die ein Gefälle in Richtung auf deren Mündung mit der Zuführungsleitung (3) oder mit dem Verbindungsleitungsstück (12′) aufweisen.