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Verdampferelement, insbesondere für Kältemaschinen Die nächstliegende
Bauart für Verdampfer von Kältemaschinenrohrschlangen, die an außerhalb des Gefäßes
liegende Semmel- und Verteilstücke angeflanscht sind, wurde vielfach verlassen,
seitdem man erkannt hatte, daß kurze Rohrschlangen eine bessere Wärmeübertragung
gestatten, andererseits aber zahlreiche kurze Rohrschlangen viele kurze und platzraubende
F1an.schverbindungen erfordern. Zudem strebte man eine Normung der Verdampfer nach
der Richtung an, daß größere Einheiten aus mehreren genormten Einzelelementen zusammengesetzt
werden sollten. Dies führte zu Verdampfern mit einem oberen und einem unteren waagerechten
und zahlreichen annähernd senkrechten, dazwischengeschweißten Rohren, wobei wieder
die vielen Schweißstellen störten. Man hat ferner v orge'schlagen, die senkrechten
Rohre durch zylindrisch gewundene zu ersetzen, um an Schweißstellen zu sparen, doch
verschlechtert man damit den Wärmeübergang und der Platz wird nichtausgenutzt. Endlich
sind Verdampferelemente bekanntgeworden, deren jedes aus einem annähernd rechtwinklig
gekrümmten weiten Rohr und zahlreichen engen, haarnadelförmig gebogenen, im wesentlichen
waagerecht verlaufenden Rohren bestehen, wobei der eine Schenkel jeder Haarnadel
in den senkrechten Schenkel des weiten Rohres und der andere Schenkel jeder Haarnadel
nach oben abgebogen und in den waagerechten Schenkel des weiten Rohres eingeschweißt
ist. Diese Verdampfer sind empfindlich gegen Schwankungen der Kältemittelfüllung,
weil bei geringer Füllung die in dem oberen Teil des senkrechten Schenkels des waagerechten
Rohres eingeschweißten Haarnadeln nicht mehr ausreichend mit Flüssigkeit gespeist
werden. Ferner sind auch hierbei übermäßig viele Schweißstellen erforderlich, denn
es hat sich durch Versuche .ergeben, daß es eine wirtschaftlich günstigste Länge
der eigentlichen Verdampferrohre gibt, bei deren Unterschreitung nur wenig an Wärmedurchgangsbeiwert
gewonnen wird, dagegen schon zu viel an Herstellungskosten aufgewendet werden. muß.
Endlich sind solche Verdampferelemente wenig zum Transport geeignet, weil die elastischen
Haarnadeln, die nur an zwei Stellen mit dem starren, weiten Rohr verbunden sind,
an zwei Seiten nicht durch das weite Rohr geschützt werden.
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Erfindungsgemäß wird ein Verdampfer, der die im vorstehenden dargelegten
Nachteile der bisher bekannten Bauarten vermeidet, aus einem annähernd rechteckigen
Rahmen aus weiten Rohren gebildet, innerhalb dessen sich schlangenförmige, engere
Rohre befinden, deren untere Enden mit dem unteren Teil der senkrechten Rahmenrohre
durch Schweißung, Lötung oder auf ähnliche Weise verbunden sind und deren obere
Enden in das obere waagerechte Rahmenrohr münden. In der beispielsweisen Zeichnung
Abb. i sind a, b, c, d der Rahmen, aus weiten Rohren gebildet, und e die
engen eigentlichen Verdampferrohre. Das flüssige Kältemittel wird bei feingespritzt,
der Dampf bei g abgesaugt. Die in den Rohrschlangen e bei dem lebhaften Sieden des
Flüssigkeitsinhaltes nach oben mitgerissene Flüssigkeit fällt in den weiten Rohren
b und c nach unten, womit
alle Vorbedingungen für einen schnellen
Umlauf des _Verdampferinhaltes gegeben sind. Von der oberen -Mündungsstelle der
Rohre e fließt, namentlich wenn von dem Stutzen g das Rohr a nach den beiden Rohrein
b- und c etwas Gefälle hat, die Flüssigkeit, ohne von der Dampfströmung beeinträchtigt
zu werden, in die Rohre b und c und gelangt wieder iai die unteren Enden der Rohre
e. Dieser Umlauf ist bekanntlich für einen guten Wärmeübergang von großer Bedeutung.
Zweckmäßig erhält auch das Rohr d etwas Gefälle, beispielsweise nach dem Rohr c
zu, damit etwa in dem Kältemittel befindliches Öl in das untere Ende des Rohres
c abfließen und von dort mittels der bekannten, in der Zeichnung nicht dargestellten
Einrichtungen abgelassen werden kann. Es ist vorteilhafter, die unteren Enden der
Rohre e in die unteren Teile der Rohre b und c, nicht aber etwa das Rohr d münden
zu lassen, damit nicht das Absetzen und Abfließen des Öls im Rohr .d gestört wird.
Durch die in Abb. i wiedergegebene Anordnung der Einführungsstellen für das flüssige
Kältemittel wird der Umlauf des Verdampferinhaltes eingeleitet. und unterstützt.
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Wird nun der obere Teil des einen der beiden senkrechten Rahmenrohre,
beispielsweise des Rohres c, erweitert (Abb. 2) und als Flüssigkeitsabscheider h
.ausgebildet, so kann man es Herreichen, daß bei nahezu völliger Überflutung der
Verdampferrohre e aus dem Abscheider gerade trocken gesättigte Dämpfe (bekanntlich
die vorteilhafteste Betriebsweise) abgesaugt werden.
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Größere Verdampfereinheiten können durch Vermehrung der Zahl der Rohrschlangen
e, durch Vereinigung zweier Verdampfer nach Abb. 2 zu einem Verdampfer nach Abb.
3 und endlich auch durch Nebeneinanderreihen mehrerer Verdampfer nach Abb. i oder
2 gebildet werden. Wählt man bei einem solchen größeren Verdampfer die Bauart nach
Abb. i, so wird zweckmäßig ein hochgelegener Abscheider mit den Dampfaustrittsstutzen
g und seine Falleitung mit dem Flüssigkeitseintrittsstutzen f verbunden. Es sind
dabei, wie durch Versuche bestätigt wurde, keine Flüssigkeitsausgleichleitungen
zwischen den einzelnen Elementmund demgemäß auch keine Rohrdurchbrüche durch die
Wand des Gefäßes, in das der Verdampfer eingesetzt wird, erforderlich, vielmehr
können -die Elemente mit Kältemittel überflutet werden, ahne daß ihr Wärmeübertragungsbeiwert
nennenswert zurückgeht.
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Die beschriebene erfindungsgemäße Verdampferbauart gestattet, mit
einem Mindestaufwand an Schweißstellen, deren sorgfältige Herstellung und Prüfung
bekanntlich teuer ist, und unter selbstverständlicher Vermeidung von F lanschverbindungen
innerhalb des Verdampfergefäßes, das in der Regel mit Sole als Kälteträger gefüllt
ist, die wirtschaftlich günstigste Länge der eigentlichen Verdampferrohre unterzubringen,
auch hei beschränkter Bauhöhe. In der Praxis sind der Bauhöhe fast ausnahmslos enge
Grenzen gezogen. Die Erfindung erlaubt ferner reihenweise Herstellung genormter
Verdampferelemente, die zu großen Einheiten zusammengesetzt werden können, wobei
jedes Element ohne die Gefahr eines Verbiegens und Undichtwerdens der Verdampferrohre
transportiert und eingebaut werden kann. Die Elemente lassen sich dicht nebeneinander
anordnen, so daß bequem hohe Geschwindigkeiten des an den Verdampferrohren entlang
strömenden Kälteträgers (Sole, Wasser oder Luft) erreicht werden können. Endlich
ergibt die beschriebene Bauart Wärmeübergangswerte, die denjenigen der sonstigen
bekannten Hochleistungsverdampferbauarten nicht nachstehen.