DE666471C

DE666471C - Eiserzeugungsanlage

Info

Publication number: DE666471C
Application number: DEF82602D
Authority: DE
Inventors: Fritz Wilhelm Fechner; Reinhard Wussow
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1937-02-28
Filing date: 1937-02-28
Publication date: 1938-10-20

Description

Eiserzeugungsanlage Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb von Eiserzeugungsanlagen, bei dem die Loslösung des gebildeten Eiskörpers durch Umkehrung des Kältemittels in Verbindung mit einem Zwischenbehälter nach Patent 659392 erfolgt, aus dem das flüssige Kältemittel während der Lostauperiode nach dem Kondensator unten abgeleitet wird. Sie besteht im wesentlichen darin, daß die Druckreduzierung bzw. die Flüssigkeitsableitung mit Hilfe von zwei parallel und gegenläufig angeordneten Schwimmerventilen (mit geschlossenen oder offenen Schwimmern) durchgeführt wird, indem das jeweilig außer Betrieb zu setzende Schwimmerventil verriegelt bzw. durch sinngemäße Maßnahmen zum dichten Abschluß gebracht wird.
Bei Eiserzeugungsmaschinen ändert sich die Kälteleistung im allgemeinen in Abhängigkeit von verschiedenen äußeren Umständen, wie Temperatur des Kühlmittels, den Stand der Eisbildung o. dgl. Die sich hierdurch ergebenden veränderlichen Betriebszustände erfordern verschiedene Drosselstellungen des Reduzierventils zwecks Erreichung der optimalen Betriebsverhältnisse. Es ist bekannt, diesen Übelstand dadurch zu beheben, daß man als Reduzierorgan ein Schwimmerventil einbaut, das nur verflüssigtes Kältemittel und dieses unabhängig von den veränderlichen Betriebszuständen restlos in den Verdampfer einspritzen läßt.
Bei Eiserzeugern mit Umkehrung des Kältemittelstromes ergeben sich hierbei jedoch gewisse Schwierigkeiten, da die Durchflußrichtung durch ein Schwimmerventil im allgemeinen nicht geändert werden kann. Um ein Schwimmerventil für Kältemaschinen mit Umkehrung des Kältemittels für beide Stromrichtungen verwenden zu können, ist es mithin im allgemeinen erforderlich, .dieses mittels eines Wechselschaltorganes an,die Kältemittelleitung anzuschließen. Jedes mechanisch betätigte Schaltorgan ist aber bei Kältemaschinen bekanntlich finit Übelständen verbunden (Stopfbuchsendurchführu;ngen nach außen usw.).
Die Erfindung bezweckt, auch für Kältemaschinen mit Umkehrung des Kältemittels Schwimmerventile ohne von außen zu betätigende Schaltorgane verwenden zu können, indem zwei Schwimmerventile parallel und mit gegenläufiger Durchflußrichtung angeordnet werden. Die Verwendung von zwei Schwimmerventilen an Stelle von einem solchen mit einem Wechselschaltorgan mag auf den ersten Blick als eine Kornplizierung der Einrichtung erscheinen, ist es jedoch im kältebetrieblichen Sinne nicht, da die hierbei vorkommenden beweglichen Elemente (Ventil und Hebelübersetzung) innerhalb des Kältemittelsystems ohne Verbindung oder Beziehung zu dem Außenraum enthalten sind und gegen den Außenraum restlos abgeschlossen sind, also keinen Anlaß zu Undichtigkeiten nach außen hin geben können.
Um einen einwandfreien Betrieb mit Hilfe zweier so geschalteter Schwimmerventile zu erzielen, ist es erforderlich, daß das jeweils außer Betrieb zu setzende Ventil wirkungsvoll gegen den Durchfluß von Flüssigkeiten versperrt wird. Dies kann z. B. dadurch erfolgen, daß in die Zu- oder Abflußleitung eines jeden Ventils ein Rückschlagorgan eingebaut wird. Diese bieten aber erfahrungsgemäß keine Gewähr für guten Abschluß, da geringe Verschmutzungen diese Rückschlagorgane undicht und damit unwirksam machen können.
Erfindungsgemäß wird nun ein dichter Abschluß der Schwimmerventile gegen umgekehrten Durchfluß der Flüssigkeiten dadurch erzielt, daß in dem außer Betrieb zu setzenden Schwimmerventil nach erfolgter Umschaltung der das Ventil betätigende Flüssigkeitsspiegel durch geeignete Maßnahmen gesenkt wird, so daß das eigentliche Schwimmerventil, unabhängig von den Druckverhältnissen in diesem, durch den Schwimmermechanismus fest gegen den Ventilsitz gepreßt wird, so einen wirksamen Abschluß herbeiführend.
In der Zeichnung sind einige Beispiele für die Durchführung dieser Erfindung schematisch angedeutet.
Abb. i zeigt eine Anlage mit zwei Schwiminerventilen mit geschlossenen Schwimmern, Abb.2 eine solche mit zwei offenen überlaufschwimmern und schließlich Abh. 3 eine vergrößerte Darstellung eines Schwimmers nach Abb. 2. In Abb. i bedeutet i einen Kompressor, 2 einen Kondensator, 3 einen Verdampfer, q. einen Zwischenbehälter zur Aufnahme der Verdampferflüssigkeit während der Umkehrung und schließlich 5 und 6 zwei Schwimmerventile mit geschlossenen Schwimmern. Der Flüssigkeitsraum des Schwimmerventils 5 ist durch Leitungsanschluß 7 an den Kondensator --, der des Schwimmerventils 6 durch Leitung 8 an die über den Zwischenbehälter q. zum Verdampfer 3 führende Einspritzleitung und ferner das Ventil des ersteren Schwimmers 5 durch Leitung 9 an den Verdampfer 3, das des letzteren Schwimmers 6 durch die Leitung i o an den Kondensator z angeschlossen. Die Anschlußleitungen 7 und 8 münden in die Schwimmergehäuse unterhalb des normalen Flüssigkeitsspiegels in diesen. Die ausgezogenen Pfeile deuten den Weg des Kältemittels während der Gefrierperiode, die gestrichelten während der Lostauperiode an.
Die Arbeitsweise dieser Einrichtung ist nun folgende: Während der Gefrierperiode nimmt das im Kondensator 2 verflüssigte Kältemittel seinen Weg über das Schwimmerventil 5, Leitung 9 und Zwischenbehälter q. nach dem Verdampfer 3. Unmittelbar nach denn Umschalten befindet sich im Schwimnnerventil 6 noch von der vorangegangenen Periode ein Überdruck, und es wird infolgedessen Flüssigkeit über Leitung 8, die unterhalb des Flüssigkeitsspiegels in das Ventilgehäuse mündet, nach dem Verdampfer abgesaugt, der Schwimmer 6 sinkt infolgedessen und preßt das Ventil mit entsprechend großer Kraft gegen den Ventilsitz, dieses so dicht abschließend. Auch wenn man diesen anfänglichen Überdruck außer acht läßt, tritt dieser Effekt ein; denn bei zunächst nicht geschlossenem Schwimmerventil 6 tritt auf dem Wege vom Kondensator 2 und Leitung io über das Abschlußventil6 in das- Gehäuse des Schwimmerventils 6 flüssiges Kältemittel ein, das sich in diesem wegen der offenen Verbindung dieses Schwimmergehäuses über Leitung 8 und 9 mit dem Zwischenbehälter 4 entspannt und zum `feil verdampft. Der sich im oberen Teil des Gehäuses des Schwimmerventils 6 hierbei ansammeInde Kältemitteldampf verdrängt das flüssige Kältemittel aus dem Schwimmergehäuse über Leitung 8 -in die Ausgangsleitung des Gehäuses des. Schwimmerventils 5, bis schließlich in der bisher beschriebenen Weise das Venti16 zum dichten Ab schluß gebracht wird und das flüssige Kältemittel ausschließlich durch das Schwimmerventil 5 in normaler Weise mach dem Verdampfer übertritt. Wird nun auf Lostauen umgeschaltet, so vertauschen die beiden. Schwimmerventile 5 und 6 ihre bisherigen Rollen, und es spielt sich jetzt genau der gleiche Vorgang in umgekehrter Richtung ab, indem jetzt das Schwimmerventil 5 zum Abschluß gebracht wird rund das Schwimmerventil 6 die Rolle des Einspritzventils in den Kondensator übernimmt.
In Abb. 2 bedeuten. wieder 2 den Kondensator, 3 Aden Verdampfer. i i und 12 bedeuten hier zwei Schwimmerventile mit offenen Überlaufschwimmern 13 und 14, 15 und 16 sind ran dem Deckel befestigte Führungshülsen für die Ventilspindeln, die gleichzeitig in bekannter Weise als Entnahmeleitung für die aus den. Überlaufschwimmern über die Ventilei 7 und 18 hinausgedrückten Kältemittel dienen. Das Gehäuse -des Schwimmerventils. i i steht mit dem Kondensätor 2 durch das Zuflußrohr i g über einen Siphon 21 und das Gehäusedes Schwimmerventils 12 durch das Zuflußrohr 2o über einen Siphon 22 mit dem Verdampfer 3 in Verbindung. Ferner ist der Kondensator 2 durch Leitung 23 mit dem Ventil 18 des Schwimmerventils 12, der Verdampfer 3 durch Leitung 2q. mit dem Ventil i 7 des Schwimmerventils i i verbunden. Schließlich mündet an die Leitung 23 noch ein bis in den Bodenraum des überlaufschwimmers 13 .des Schwimmerventils ii ragendes Entleerungsrohr 25 und ebenso an die Leitung 24 ein. bis in -den Bodenraum des Überlaufschwimmers 1q. des Schwimmerventils 12 ragendes Entleerungsrohr 26.
Für ein einwandfreies Arbeiten dieser Einrichtung ist nun Bedingung, daß die Höhe hl von der unteren Mündung des Entleerungsrohres 25 (oder doch wenigstens von der Spiegellage im überlaufschwimmer 13, beider mixt Sicherheit ein dichter Absehluß des Ventils 17 .exfolgt) bis zum Anschluß an die Kondensatorleitung kleiner ist als die Siphonhöhe vom tiefsten Punkt des Siphons 2 i bis zu diesem gleichen Anschluß an die Kondensatorleitung Hl; das gleiche gilt sinngemäß für das Schwimmerventil 12. Für dieses muß gleichfalls h2 C H2 sein. Die Arbeitsweise ist nun folgende Während ,der Gefrierperiode erfolgt die normale Entspannung des in Kondensator ä verflüssigten Kältemittels nach dem Verdainpfer 3 in .an sich bekannter Weise über das Schwimmerventil i i, indem das Kondensat im wesentlichen über Siphon 21 und Zuflußanschluß i9 in das Schwimmergehäuse einläuft, bis es den oberen Rand des Schwimmers errencht. Infolge des Auftriebes ides zunächst leeren Schwimmers wird dieser direkt oder über eine Hebelübersetzung nach oben gedrückt und dadurch das Ventil 17 fest verschlossen. Bei weiterem Kondensatzufluß läuft ,dieses über den oberen Rand des Überlaufschwimm,ers 13 in diesen hinein, wodurch dieser immer mehr und mehr belastet wird, bis schließlich bei einem bestimmten Füllungszustand durch das Übergewicht des mehr oder weniger gefüllten Schwimmers das Ventil 17 von seinem Sitz .gerissen wird, worauf sich der Inhalt des überlaufschwimmers durch das gleichzeitig als Führungshülse für die Ventilspindel dienende Entleerungsrohr 15 und über das Ventil 17 in die zum Verdampfer führende Leitung 24 entspannt, bis der Schwimmerinhalt sich so weit entleert hat, daß der Auftrieb wieder überwiegt und infolgedessen das Ventil 17 zum Abschluß gebracht wird und das Spiel von neuem beginnt. Im allgemeinen wird sich hierbei-jedochnicht eine solche periodische Arbeitsweise herausbilden, sondern vielmehr ein stationärer Strömungsgleichgewichtszustand einstellen, bei dem das Ventil 17 eine solche Drosselstellung einnimmt, d@aß die über dieses entweichenden Flüssigkeitsmengen genau den Zuflußmengen entsprechen. Ein etwaiger teilweiser direkter Zufluß von Kondensaten über Leitung 23 und Entfernungsrohr 25 in den überlaufschwimmer i3 stört hierbei nicht weiter, wesentlich ist nur, daß über dem Siphon 2 i und Zulaufrohr i g eine solche Menge Kondensat zufließt, daß der Flüssigkeitsbestand im Schwimmergehäuse ;außerhalb des Überlaufschwimmers 13 und damit die Auftriebskraft gewahrt bleibt.
Der zum einwandfreien Arbeiten dieser Einrichtung während der Gefrierperiode erforderliche Abschluß des Schwimmerventils 12 wird in .ähnlicher Weise erreicht, wie vorhin in Bezug ,auf Abb. i für geschlossene Schwimmer beschrieben. Teils durch den von der vorangegangenen Periode im Schwimmergehäuse noch verbliebenen Überdruck, teils durch anfänglich über das noch nicht geschlossene Ventil 18 nachfließendes Flüssigkeits-Dampf-Gemisch wird die Flüssigkeit aus dem überlaufschwimmer 1q. über das Entleerungsrohr 26 in die zum Verdampfer 3 führende Einspritzleitung 24 gedrückt, bis der wachsende Auftriebsüberschuß des übe:rIaufschwimmer.s 14 das Ventil 18 zum dichten. Abschluß bringt. Hierbei ist Voraussetzung, wie bereits erwähnt, daß der Höhenunterschied h2 < H2 wird, da sonst ein Druckausgleich zwischen dem Gehäuseinnern über den Siphon 22 erfolgen würde, so daß ein Flüssigkeitsübertritt über Entleerungsrohr 26 nicht erfolgen kann. Bei H2 > 1t2 entsteht dageged im Dampfraum durch die sich im Siphon 22 bildende Flüssigkeitssäule ein Überdruck, der die Flüssigkeit aus dem Schwimmer über Entleerung.srohr 26, .ähnlich dem Heberprinzip, hinau.sdrückt.
Bei Umkehrung der Stromrichtung vertauschen wieder Schwimmerventile ii und 12 ihre.Rollen, und es spielen sich sinngemäß in gleicher Weise die gleichen Vorgänge mit umgekehrter Richtung ab.
In Abb.3 ist schließlich ein Schwimmertopf nach Abb. 2 in größerem 1VIaßstabe herausgezeichnet. Die entsprechenden Bezugszeichen sind in dieser beibehalten. In dieser Abb.3 ist jedoch insofern eine weitere Vereinfachung getroffen, als das zum Ventil i y führende Entleerungsrohr bzw. die Spindelführungshülse i-5 gleichzeitig rauch als Entleerungsrohr für die Außerbetriebsetzung @dies-es Schwimmerventils benutzt wird, ,also gleichzeitig die Aufgabe :des Entleerungsrohres 25 nach Abb. 2 mit übernimmt. Zu diesem Zwecke ist :dieses Rohr oben. zu einer Kammer 27 erweitert, in die ein zum verbleiben-:den. Entleerungsrohr 2 5 führender VerbindungskaTial28 mündet. Die Arbeitsweise an sich bleibt hierbei genau die gleiche wie vorhin.

Claims

PATE NTANSPR(JCi11's: i. Eiserzeugungsanlage, bei der während der Lostauperiode das flüssige Kältemittel unten aus :dem Bodenraum eines Zwischenbehälters nach dem Kondensator abgeleitet wird, nach Patent 659392, dadurch gekennzeichnet, :daß in die vom Kondensator (2) zum Zwischenbehälter (4) führende Leitung zwei Schwimmerbehälter (5, 6) geschaltet sind, wobei in Richturig des vom Kondensator zum Zwischenbehälter strömenden Kältemittels der ,eine Schwimmer ein Entspannungsventil am Austritt des Kältemittels aus seinem Schwimmerbehälter und,d:er;andere eSchwimmer ein Entspannungsventil am Eintritt in seinen Schwimmerbehälter steuert.
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl bei der Richtung des Kältemittels beim Gefrieren als auch hei :der Richtung des Kältemittels heim Lostauen jeweils der Schwimmerbehälter, dessen Entspannungsventil den Efinlaß :des Kältemittels steuert, leergesaugt wird, so daß sein Schwimmer sein Entspannungsventil zudrückt.
3. Eiserzeugwngsalage nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Schwimmerventilen mit offenen überlaufschwimmexn je ein Entleerungsrohr bis in den unteren Teil. des Schwimmers geführt und an je :eine Zuflußleztung des Kondensators und des Verdampfers zu :diesem gleichen Schwimmer angeschlossen ist, wobei vor .dem eigentlichen Einlauf ein Siphon vorgeschaltet ist, der einen, höheren Flüssigkeitsabschluß aufweist, als der Flüssigkeitssäule in :dem Entleertuigsrohr bis zum Anschluß an die Zuflußleitung entspricht.
4. Eiserzeugungsanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Entleerungsrohr direkt an die von dem Gegenschwimmexventil kommende Abflußleitung anschließt.
5. Eiserzeugungsanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zum normalen Abfluß des Kältemittels dienende Führungshülse für die Spindel des Ventils gleichzeitig als Abflußleitung für die in dem jeweilig sein Ventil schließenden Schwimmer befindliche Flüssigkeit dient.
6. Eiserzeugungsanlagenach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, ,daß zwischen Angriffspunkt der Ventilspindel und dem Schwimmer ein Übersetzungsgestänge, z. B. ein einarmiger Hebel, eingeschaltet ist, dessen fester Drehpunkt an der Führungshülse befestigt ist.