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Kühlanlage Die Verwendung von zwei Kältemittelkreisläufen, von denen
der eine mit verschiedenen Drücken (d. h. Kompressionsenddruck wesentlich größer
als Saugdruck bei der Verdampfung), der andere bei ungefähr gleichem Druck arbeitet,
ist bekannt. Das Prinzip dieser Anlage ist derart, daß im primären Kreislauf ein
Kältemittel wie üblich auf Verflüssigungsdruck verdichtet, mit Kühlwasser verflüssigt,
entspannt und bei geringerem Druck bzw. entsprechend tieferer Temperatur verdampft
wird, worauf die Dämpfe wieder vom Kältemittelverdichter angesaugt und auf Verflüssigungsdruck
verdichtet werden. Der sekundäre Kältekreislauf vollzieht sich dadurch, daß im Austausch
mit einem Teil des verdampfenden Kältemittels das Kältemittel des zweiten Kältemittelkreislaufs
sich verflüssigt und unter dem hydrostatischen Druck der entstandenen Flüssigkeit
in ein kommunizierendes System abläuft, wo es im Austausch mit dem zu kühlenden
Gut verdampft und die Verdampfungsprodukte wieder zum Kondensationspunkt schickt.
Irgendein Kompressor usw. ist im sekundären Kreislauf nicht erforderlich. Die Kondensation
erfolgt unter etwa dem gleichen Druck wie die Verdampfung.
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Bekanntlich treten in Kühlräumen oft besondere Schwierigkeiten dadurch
ein, daß die verschiedenen Räume unter verschiedenen Temperaturen gehalten werden
müssen. Es sind daher besondere komplizierte Thermostaten zur Einstellung dieser
Temperaturen erforderlich, die kostspielig und störungsanfällig sind.
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Es wurde gefunden, daß diese komplizierten Regeleinrichtungen durch
solche wesentlich einfacherer
Art ersetzt werden können, wenn man
die Kühler in den einzelnen Räumen gegen ungeregelten Wärmeaustausch mit der Umgebung
abschirmt und z. B. mit einem Mantel versieht, an dessen einer Stirnseite sich ein
Ventilator befindet, der in Abhängigkeit von der Temperatur im Raum ein-oder ausgeschaltet
wird. Wird die Temperatur z. B. unterschritten, so, wird der Ventilator ausgeschaltet.
Die Kühlflächen werden dadurch ganz oder teilweise dem natürlichen Konvektionsstrom
entzogen. Steigt die Temperatur über einen vorgegebenen Wert, so fördert der nunmehr
wieder eingeschaltete Ventilator die Raumluft über. dem Kühler und bewirkt auf diese
Weise einen-verstärkten Temperaturausgleich bzw. eine verstärkte Abgabe von Kältekalorien
von dem Verdampfer an die umgewälzte Luft. Als Regelvorrichtungen können solche
einfachster Art, z. B. Ein- bzw. Ausschaltregelungen für den Ventilator in Abhängigkeit
von der Kühlraumtemperatur verwendet werden. Ferner ist es möglich, die verschiedensten
Temperaturen nach Bedarf einzustellen.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung benutzt die an sich bekannte Kühlanlage
mit einem primären Kreislauf abwechselnd verdampfter und wieder verdichteter bzw.
kondensierter Kältemittel sowie mit einem sekundären Kreislauf eines zweiten, vom
ersten getrennten Kältemittels gleicher oder verschiedener Art, das im Austausch
mit flüssigem Kältemittel des ersten Kreislaufs kondensiert und in einem thermosyphonartigen
Kreislauf, der durch Mammutpumpenwirkung der verdampfendenKältemittelsäule im aufsteigenden
Teil des Kreislaufs hervorgerufen wird, im natürlichen Gefälle einem Verdampfer
zuläuft, in dem es unter Abgabe seiner Verdampfungskälte wieder verdampft, worauf
es wieder im Kreislauf in den Kondensator zurückgeführt wird.
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Das Besondere und Neue des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin,
daß der oder die Verdampfer des Kältemittelkreislaufs durch einen Mantel größtenteils
von der Umgebungsluft abgeschlossen und nach dem Einschalten eines besonderen Ventilators
mit Raumluft erhöhter Geschwindigkeit bespült werden. Die geförderte Raumluft streicht
zwischen Mantel und Verdampfer an dessen Kühlflächen entlang und wird in den zu
kühlenden Raum ausgeblasen, wobei die Temperatur der Raumluft durch Ein- bzw. Ausschalten
der Ventilatoren reguliert bzw. auf einen bestimmten Wert eingestellt wird. Zweckmäßig
erstreckt sich der abschirmende Mantel in horizontaler Richtung längs der Verdampfer
und wird horizontal durchblasen. Auf diese Weise wird das Verdampferinnere dem Konvektionsstrom
weitgehend entzogen. Gegebenenfalls können auch noch besondere, entlastete Klappen
oder Jalousien beidseitig oder einseitig an den Stirnflächen des Mantels vorgesehen
werden, die beim Einschalten der Ventilatoren abheben. Ein weiteres Kennzeichen
der Erfindung ist die Ausgestaltung des Flüssigkeitsabscheiders für den primären
Kältemittelkreislauf gleichzeitig als Verdampfer im primären Hochdruck-Niederdruckkreislauf,
wobei die Kondensationswärme des Kältemittels im sekundären Kreislauf auf das flüssige
Kältemittel des primären Kreislaufs übertragen wird. Zweckmäßig wird auch die Außenfläche
des Abscheiders als Raumluftkühlfläche nutzbar gemacht. Zweckmäßig geschieht dies
durch Anordnung des Abscheiders in dem auf der tiefsten Temperatur zu haltenden
Kühlraum.
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Das erfindungsgemäße Verfahren sei durch ein Ausführungsbeispiel veranschaulicht.
Ein Verdichter i komprimiert das aus dem ersten Kältemittelkreislauf angesaugte
Kältemittel und fördert es durch einen Abscheider 2 in und durch einen Verflüssiger
4, wo es verflüssigt wird. Ein Kurzschlußventil3 sorgt für die Regelung der Leistung
des Verdichters. Das verflüssigte Kältemittel wird nach Abkühlung im Wärmeaustausch
mit entspanntem Kältemittel im Temperaturwechsler 5 in den Abscheider 7 geführt,
wobei die Zugabe zum Abscheider durch das Schwimmerregelventil 6 in Abhängigkeit
vom Flüssigkeitsstand 23 im Abscheider 7 geregelt wird. Die nicht verdampfte Flüssigkeit
wird aus diesem Abscheider durch Leitung 16 einem Verdampfer 8 (mit Ventilator 9)
zugeführt: die Dämpfe werden über Leitung 17 wieder in den Abscheider zurückgeführt.
Im Kälteaustausch mit Flüssigkeit bzw. mit siedender Flüssigkeit im Abscheider 7
kondensiert ein über Leitung 21 zugeführter Dampf des Kältemittels aus einem sekundären
Kreislauf. Das in diesem Kreislauf verflüssigte Kältemittel wird über Leitung 22
entnommen und den Verdampfern io, ii oder 12 mit den Ventilatoren 13, 14, r5 zugeführt.
Die hier unter etwa gleichem Druck verdampfende Flüssigkeit wird nach ihrer Verdampfung
über Rohrleitung 2i zu erneuter Kondensation geleitet.
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Die Förderung der Flüssigkeit im sekundären Kältemittelkreislauf wird
durch die Mammutpumpenwirkung der mit Gasblasen durchsetzten Flüssigkeit in den
Steigleitungen für die Rückleitung der Dämpfe beschleunigt. Die Ventilatoren 9,
13, 14, 15 werden eingeschaltet, sobald die Temperatur in den zu kühlenden Räumen
eine bestimmte Temperatur überschreitet. Beispielsweise befindet_sich der Raum um
Kühler 8 auf einer Temperatur von -15°, derjenige um Kühler io auf einer solchen
von -5°, derjenige um Kühler ii und 12 auf einer Temperatur von ± O° bzw. + 5°.
Die Ventilatoren für die tiefsten Kühlstufen werden entsprechend häufiger eingeschaltet
als für die höheren Kühlstufen. Die Verdampfer sind in normaler Weise mit Rippen
versehen und befinden sich in einem, äußeren Schutzmantel, so daß die Kühlraumluft
zwischen ihnen und den Kühlrippen der Verdampfer durchgeblasen und am entgegengesetzten
Ende des Mantels wieder in den Raum ausgeblasen werden kann.
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Der Flüssigkeitsstand 23 im Abscheider wird durch das Schwimmerventil
6 konstant gehalten. Der Abscheider ist im übrigen mit senkrechten Rohren 18 versehen,
die in der Flüssigkeit des primären Kreislaufes untergebracht sind und in
Rohrböden
i9 bzw. 2o münden, wo@ sie in den Sammelhauben, in der Nähe der Rohranschlüsse 21
bzw. 22 untereinander kommunizieren. Die verschiedenen Verdampfer in den Kühlräumen
müssen nicht unbedingt in einer Ebene angeordnet werden, sondern können auf verschiedene
Stockwerke verteilt werden (s. Fig. 2), ohne daß die Wirkung der Einrichtung gefährdet
wird. Zum gleichmäßigen Beschicken der Verdampfer io, i i, 12 und 25 ist bei dieser
Einrichtung ein Zwischengefäß 24. vorgesehen, das alle Verdampfer des sekundären
Kreislaufes mit Flüssigkeit versorgt. Der besondere Vorteil der geschilderten Einrichtung
ist die einfache Art der Regelung der Anlage in Form von Ein-und Ausschaltregelungen
sowie die leichte Anpassungsfähigkeit des Arbeitsverfahrens an die verschiedensten
verlangtenTemperaturen ohne komplizierte und schwierig zu regelnde sowie störanfällige
Vorrichtungen.