DE1930050A1

DE1930050A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Enteisen von Verdampfern

Info

Publication number: DE1930050A1
Application number: DE19691930050
Authority: DE
Inventors: Brennan James H
Original assignee: Newfrey LLC
Current assignee: Newfrey LLC
Priority date: 1968-06-17
Filing date: 1969-06-13
Publication date: 1969-12-18
Also published as: GB1259852A; FR2011045A1; BR6909862D0; SE355235B; US3499295A

Description

Dr. ^

Emhart Corporation

950 Cottage Grove Road München, 4. Juni I969

Bloomfield, Connecticut, USA (Anwaltsakte M-755)

Verfahren und Vorrichtung zum Enteisen von Verdampfern

Es ist häufig erwünscht, zum Kühlen von Luft, die durch oder um
einen Kühlraum strömt, zwei oder mehr Verdampfer zu verwenden. Es ist außerdem in vielen Fällen wichtig, den Kühlraum und die gekühlte Luft auf einer im wesentlichen gleichmäßigen Temperatur 1 zu halten. Gleichzeitig ist es erforderlich, von Zeit zu Zeit die j Verdampfer zu enteisen, d.h. die Schlangen und Rippen der Ver- j

dämpfer von Reif und Eis zu befreien und dadurch eine kontinuier-| liehe Betriebsweise bei gutem Wirkungsgrad sicherzustellen.

Die Verdampfer wurden bisher gewöhnlich in der Weise enteist, ' daß elektrische Heizelemente verwendet wurden oder warmes Kühl- !

gas unmittelbar'von einem Verdichter dem Verdampfer zugeführt j wurde. Bei solchen Anlagen müssen häufig Bauteile verwendet wer- i den, deren Einbau und Betrieb verhältnismäßig teuer ist. Außerdem' die die verwendete Enteisungseinrichtung gewöhnlich dazu, die

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Temperatur des Verdampfers und/oder der mit dem Verdampfer in Berührung stehenden Luft weit über den Wert zu erhöhen, der erforderlich ist, um den Reif und das Eis von den Schlangen und Rippen des Verdampfers abzuschmelzen. Es ist dann erforderlich, diese Wärme durch zusätzlichen Aufwand an Kühlung abzuführen.

Bei bekannten Anlagen kommt das flüssige Kältemittel, das den im Kühlzyklus arbeitenden Verdampfern zugeführt wird,- von einem herkömmlichen Kondensator und Sammler, oder es handelt sich um Kondensat, das ganz oder teilweise von dem Verdampfer empfangen wird, der gerade von durchströmendem warmem Kältemittelgas enteist wird. Bei einer solchen Anlage liegt die Temperatur des flüssigen Kältemittels,, das dem zu kühlenden Verdampfer zugeführt wird, im allgemeinen in der Nähe von 25⁰C bis 2_6°C oder höher. Dies hat zur Folge, daß zumindest ein Teil der latenten Wärme, die bei der Verdampfung des Kältemittels absorbiert wird, aus einer Temperaturerniedrigung des in den Verdampfer durch das Ex- · pansionsventil eintretenden flüssigen Kältemittels gewonnen wird.

Durch die Erfindung sollen ein Verfahren und eine Vorrichtung angegeben werden,, die diesen Verlust, an Kühlleistung vermeiden. Das erfindungsgemäße,Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß ein flüssiges Kältemittel von mehr als 0⁰C, ohne.expandieren zu können, durch-einen .in einem. Entelsungszyklus arbeitenden ersten Verdampfer ge führst w.ir,d^_%um. „die, Tempera Uir der Schlangen und Rippen des ersten Verdampfers zu erhöhen, das auf diese Weise gekühlte

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Kältemittel einem in einem Kühlzyklus arbeitenden zweiten Verdampfer zugeführt und verdampft wird, und danach die Richtung, in der das Kältemittel die beiden Verdampfer durchströmt, umgekehrt wird, um den zweiten Verdampfer zu enteisen und den ersten Verdampfer im Kühlzyklus arbeiten zu lassen.

Erfindungsgemäß wird das flüssige Kältemittel, das einem in einem Kühlzyklus arbeitenden Verdampfer zugeführt wird, zuerst durch einen anderen, in einem Enteisungszyklus arbeitenden Verdampfer geführt. Auf diese weise wird dem flüssigen Kältemittel dadurch Wärme entzogen, daß der Reif- und Eisbelag der Schlangen und Rippen des zu enteisenden Verdampfers geschmolzen wird und gleichzeitig wird die Temperatur des flüssigen Kältemittels verringert, so daß es mit verringerter Temperatur in den im Kühlzyklus arbeitenden Verdampfer eintritt; dadurch werden das Wärmeabsorptionsvermögen und der thermische Wirkungsgrad des Kühlzyklus' vergrößert. Da der Verdampfer, der enteist wird, die Wirkung des in der Anlage verwendeten Kondensators unterstützt, kann außerdem der Kondensator verkleinert werden. Der verbesserte Wirkungsgrad des Kühlzyklus¹ bietet' in der gleichen Weise die Möglichkeit, die ( gewünschte Kühlwirkung . mit einer kleineren Menge flüssigen Kältemittels zu erzielen, so daß auch der Verdichter verkleinert werden kann. Gleichzeitig braucht keiner der verwendeten Verdampfer während der Enteisung auf unnötig hohe Temperaturen erwärmt zu werden, und die Gefahr, die Temperatur der Luft, die

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die Verdampfer umströmt und dem Kühlraum zugeführt wird, nachteilig zu erhöhen, ist ausgeschaltet. '

Anhand der Zeichnungen wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel ; der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1

eine schematische Ansicht eines Kühlraums,

Pig. 2 ein Schaltschema einer Kühlanlage zum Kühlen des Kühlraums in der Pig. I.

In Fig. 1 ist ein Kühlraum mit einem isolierten Gehäuse 2 dar-

gestellt, in dessen vorderer Wand eine Zugangsöffnung 4 vorge-

i sehen ist. Der Raum 6 innerhalb des Gehäuses wird durch Luft ge- · kühlt, die mittels eines Gebläses 12 abwechselnd über einen Ver- | dämpfer 8 und einen Verdampfer 10 geführt wird. Die Luft strömt ! über denjenigen Verdampfer (in der Figur über den Verdampfer 8), j. der im Kühlzyklus arbeitet, und gelangt dann zu einer Auslaßöff- j nung 14, wo sie einen Luftvorhang 16 bildet. Die Luft kann auch unmittelbar in den zu kühlenden Raum 6 ausgestoßen werden. Die Luft wird dann in eine RückführungsÖffnung Ϊ8 am unteren Ende des Gehäuses gesaugt und duch eine Rückführungsleitung 20 dem Gebläse 12 zugeführt.

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Die Verdampfer 8 und 10 sind durch eine isolierende Wand 2β von- j einander getrennt, so daß sie in nebeneinanderliegenden Kammern 22, 24 angeordnet sind. Der oberen Kammer 22, in der sich der Verdampfer 8 befindet, sind bewegbare Drossel- oder Schließorgane 28 zugeordnet, während der unteren Kammer 24, in der sich der Verj dämpfer 10 befindet ähnliche Drossel- oder Schließorgane 50 züge-j

ordnet sind. Wie in der Figurjdargesteilt, arbeitet der Verdampfer: 8 in einem Kühlzyklus, während der untere verdampfer 10 in einem Enteisungszyklus arbeitet. Zu dieser Zeit sind die der Kammer 22 zugeordneten Schließorgane 28 geöffnet, so daß vom Gebläse 12 kommende Luft über die Schlangen und Rippen des Verdampfers 8 und durch die Sammelkammer 52 zur Auslaßöffnung l4 strömen kann.Glelc zeitig sind die der Kammer 24 zugeordneten Schließorgane 30 geschlossen, um zu verhindern, daß Luft über den Verdampfer 10 strömt, während der Verdampfer 10 enteist wird. Dadurch ist sichergestellt, daß die verhältnismäßig warme oder nicht gekühlte Luft neben dem Verdampfer 10 sich nicht mit der durch die Kammer 22 und um den Verdampfer 8 strömenden Luft vermischt und dadurch die Temperatur der dem Kühlräum zugeführten Luft erhöht.

Die Anlage kann in dieser Weise betrieben werden, bis der Verdampfer 8 mit Eis und Reif bedeckt ist. Wenn dann der Verdampfer 8 enteist werden soll, werden die Schließorgane 28 geschlossen und die Schließorgane 30 geöffnet, der Verdampfer 10 arbeitet danja im Kühlbetrieb, während der Verdampfer 8 enteist wird. In .dieser

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Weise kann ein kontinuierlicher Strom von gekühlter Luft zur £uslaßöffnung 14 sichergestellt werden, um vor der Zugangsöffnung 4 einen Luftvorhang 16 zu erzeugen und gekühlte Luft im Kühlraum 6 zirkulieren zu lassen. -

Der in Fig. 1 dargestellte Kühlraum wird vorzugsweise mit einer Kühlanlage, wie sie in Pig. 2 schematisch dargestellt ist, betrieben. Die Kühlanlage enthält einen Verdichter j54, einen Kondensator j56j einen Sammler 38 und einen Trockner 40. Da der Verdampfer 8 in einem Kühlzyklus arbeitet, strömt das vom Verdichter ~$K komprimierte Kältemittel zum Kondensator j?6 und Sammler 38 und gelangt dann zum Trockner 40, von wo das flüssige Kältemittel durch eine Leitung 42 einem Zweiwegventil 44 zuströmt. Wie durch die Pfeile in Fig. 2 angedeutet, ist das Ventil 44 zunächst so eingestellt, dai3 das flüssige Kältemittel durch die Leitung 46 zu den Schlangen des Verdampfers 10 strömt. Die Temperatur dieses flüssigen Kältemittels liegt dann über O⁰C oder etwa bei Raumtemperatur, beispielsweise zwischen 20°C und 26°C. Gleichzeitig liegt die Temperatur der mit Reif oder Eis bedeckten Schlangen und Rippen des Verdampfers 10 nicht über 0 Cj, sie kann beispielsweise bei -32⁰C oder darunter liegen. Das aus der Leitung 46 in den Verdampfer 10 eintretende flüssige Kältemittel wird somit durch die Schlangen und Rippen des Verdampfers 10 gekühlt, wobei die Temperatur dieser Schlangen und Rippen genügend weit--erhoht'wird,-^Um: deff^uf ihnen'sitzenden Eis-- und Reifbelag zu -scKmeiZ^efi, -s^röaaQ der-Verdampfer LO enteist wird. Das ge-

kühlte flüssige Kältemittel, das aus dem Verdampfer 10 austritt, hat dann eine Temperatur von etwa minus 1°C bis +5⁰C und strömt i durch eine Äaslaßleitung 48 und eine Umgehungsleitung 50 zu einem Verteilervenfcil 52. Auf diese Weise wird das gekühlte flüssige Kältemittel dem zum Verdampfer 8 gehörigen Expansionsventil 5^

zugeführt. Das gekühlte flüssige Kältemittel wird im Verdampfer ·

8 verdampft, und da seine Temperatur vorher im Verdampfer 10 verringert worden war, ist die Temperatur des in das Expansionsventil 54 eintretenden flüssigen Kältemittels wesentlich verringert und liegt etwa zwischen minus 1 C und +5-C. Das Wärmeabsorptionsvermögen des Kältemittels wird dadurch vergrößert, so daß durch seine Expansion in den Schlangen des Verdampfers 8 die Temperatur der Schlangen und Rippen dieses Verdampfers 8 auf einen Wert ί verringert wird, der erheblich tiefer liegt als die Temperatur, die die Schlangen und Rippen annehmen würden, wenn das dem Expansionsventil 54 zugeführte flüssige Kältemittel in der üblichen Weise Zimmertemperatur, z.B. etwa 2> C bis 26°C, gehabt hätte. Dementsprechend wird eine geringere Menrje von expandierendem ; Kältemittel benötigt, um eine gewünschte niedrige Temperatur zu erhalten, und die^lenge des zum Verdichter zurückströmenden verdampften Kältemittels ist verringert. Es kann deshalb ein Verdichter mit kleineren Abmessungen und geringerer Leistung ver- _:

wendet werden.

•Das aus dem Verdampfer 8 austretende verdampfte kältemittelgas strömt durch die Leitung 56, das Ventil 62 und die Rückfühieitung 64 in den Verdichter >4 zurück, um wieder verdichtet und

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im Kondensator ~$6 gekühlt zu werden. Die ,Anlage kann in dieser
Weise so lange betrieben werden, bis die Schlangen und Rippen
Verdampfers 10 enteist sind und nicht langer eine merkliche Kühl·+ wirkung auf das dem Verdampfer 8 zugeführte flüssige Kältemittel ■ ausüben. Die Betriebsweise wird dann umgekehrt, und der Verdampfer 8 arbeitet dann in einem Enteisungszyklus, während der Verdampfer 10 auf Kühlung umgeschaltet wird. Diese Umkehr erfolgt durch Umschalten der Zweiwegventile 44, 62 und des Verteilerventils 52; das flüssige Kältemittel strömt dann vom Sammler 38 und Trockner I 40 durch die Leitung 42 und das Zweiwegventil 44 in die Leitung
56, die dazu dient, das ungekühlte Kältemittel den Schlangen
und Rippen des Verdampfers 8 zuzuführen. Das durch die Schlan- j gen des Verdampfers 8 strömende flüssige Kältemittel dient dann \ dazu, diese Schlangen und Rippen zu enteisen, und dadurch wird !

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die Temperatur des aus dem Verdampfer 8 ausartenden flüssigen

Kältemittels entsprechend verringert. Das in dieser Weise abgekühlte flüssige Kältemittel strömt durch die Leitung 66, die das
Expansionsventil 5Λ umgeht. Das flüssige Kältemittel strömt durch; das Verteilerventil 52, das nun so eingestellt ist, daß das flüssige Kältemittel durch die Leitung 56 und das Expansionsventil
58 in die Schlangen des Verdampfers 10 strömt. Das gekühlte flüssige Kältemittel expandiert dann in den Schlangen des Verdampfers 10 und strömt durch die Leitung 46 und das Ventil 62 in die Leitung 64 und den Verdichter J54 zurück.Dementsprechend wird der
Verdampfer 8 enteist, während der Verdampfer lOgskühlt wird,

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Außerdem ist bei solch einer umgekehrten Betriebsweise der Anlage, das-Schließorgan 28 des Verdampfers 8 geschlossen,und das Schließorgan J)O des Verdampfers 10 ist geöffnet, so daß die vom Gebläse 12 geförderte Luft durch den unteren Raum 24 und über die Schlan-j gen und Rippen des kühlenden Verdampfers 10 zur Auslaßöffnung 14 strömt. Da das Schließorgan 28, das dem Raum 22 und dem Verdampfer 8 zugeordnet ist, während dieser Zeit geschlossen ist, kann keine Luft durch den Verdampfer 8 strömen und sich mit der über den Verdampfer 10 und durch den Raum 24 strömenden Luft mischen. Das Enteisen des Verdampfers 8 führt daher nicht dazu, j daß die Temperatur der durch die Auslaßöffnung 14 und durch den Kühlraum 6 strömende Luft erhöht oder verändert wird.

Das Umschalten der Schließorgane 28, J>0 und der Ventile 44, 52 und 62 kann durch eine Einrichtung gesteuert werden, die auf '

die Temperatur des flüssigen Kältemittels, das die im Enteisungs-j betrieb arbeitende Schlange verläßt und zu der im Kühlbetrieb arbeitenden Schlange strömt,anspricht. Zu diesem Zweck sind Thermon

State 70, 22 in Berührung mit den Umgehungsleitungen 50, 66 oder ; an irgendeiner anderen geeigneten Stelle angeordnet, um Solenoide! 74, 76 oder dergleichen, die zur Steuerung der Ventile 44, 52 und

62 vorgesehen sind, zu betätigen. Ferner können die SchÄeßorgane 28j 30, die^die Strömung durch die Kammern 22, 24.steuern durch elektrische.Mittel wie z.B. die Solenoide 74, 76 betätigt werden, und zwar gleichzeitig mit dem Umschalten der Ventile 44, 52 und 62, durch das die Arbeitsweise umgekehrt wird. Falls gewünscht, können Solenoide natürlich auch in einem gemeinsamen elektrischen

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Stromkreis angeordnet werden, so daß sie gleichzeitig betätigt ,werden und die richtige, erwünschte Arbeitsweise der die Anlage steuernden Ventile und Drosselorgane sichergestellt ist.

Das erfindungsgemäße Kühlverfahren könnte natürlich auch mit einer anderen Art von Kühlraum oder Kühlanlage verwendet werden. Auch könnte eine größere Anzahl von Verdampfern in Kombination miteinander verwendet werden, und die Erfindung könnte auch dazu benutzt werden, die Kühlung von mehreren an verschiedenen Orten angeordneten Kühlvorrichtungen zu steuern.

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Claims

PatentonwSH©

Dr. Ing. H. Neg?-.c3-nV

Dipl. !πν·. K. H ~-:k

Dipl. P;.y- V^;. Sd.'uifz

8 München -. S, i^oearf str.23

Tel. 538OS86

Emhart Corporation

Cottage Grove Road München, 4. Juni I969

Bloomfield, Connecticut, USA (Anwaltsakte M-7J55)

Patentansprüche

1.j Verfahren zum Enteisen der Schlangen und Rippen von abwechselnd und nacheinander im Kühlbetrieb und Abtaubetrieb arbeitenden Verdampfern, dadurch gekennzeichnet, daß ein flüssiges Kältemittel, das eine Temperatur über 0⁰C hat, ohne Expansion durch einen in einem Enteisungszyklus arbeitenden ersten Verdampfer geleitet und dadurch unter gleichzeitiger Abkühlung des flüssigen Kältemittels die Temperatur der Schlangen und Rippen des ersten Verdampfers genügend weit erhöht wird, um Reif- und Eisbeläge abzutauen, daß das auf diese Weise gekühlte Kältemittel einem in einem Kühlzyklus arbeitenden zweiten Verdampfer zügeführt und darin verdampft wird, und daß danach die Richtung, in der das Kältemittel die beiden Verdampfer durchströmt, umgekehrt wird, um den zweiten Verdampfer zu enteisen und den ersten Verdampfer im Kühlzyklus arbeiten zu lassen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtung, in der das Kältemittel die beiden Verdampfer durchströmt, in Abhängigkeit von einem Temperaturanstieg des flüs-,

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sigen Kältemittels, das den enteist werdenden Verdampfer verläßt, umgekehrt wird.

^. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem Luft von den beiden Verdampfern gekühlt und einem Kühlraum zugeführt wird, dadurch' gekennzeichnet, daß während des Enteisens des ersten Verdampfer Luft über den zweiten Verdampfer geleitet und dem Kühlraum zugeführt wird, bis die Temperatur des flüssigen Kältemittels, das durch den zweiten Verdampfer strömt, ansteigt, daß danach die Richtung, in der das Kältemittel durch die beiden Verdampfer strömt, umgekehrt wird, und daß gleichzeitig die Luftströmung vom zweiten Verdampfer zum Kühlraum unterbrochen und Luft über den ersten Verdampfer dem Kühlraum zugeführt wird.-

4. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (42,44,56), die flüssiges Kältemittel von mehr als 0°e dem ersten Verdampfer (8) zuführt, ohne daß das Kältemittel im ersten Verdampfer verdampft, eine Einrichtung (48,52,56,58) die das aus dem ersten Verdampfer (8) austretende flüssige Kältemittel dem zweiten Verdampfer (lO) zuführt, um im zweiten Verdampfer verdampft zu werden, und eine Einrichtung (44, 52,62), die die Richtung, in der das Kältemittel die beiden Verdampfer durchströmt, umkehrt.

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5· Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine von der Temperatur des flüssigen Kältemittels abhängige Steuereinrichtung (70,,72),.die die Richtungsumkehr des Kältemittels steuert.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5- zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (44,62,52,70,72,74,76), die die Strömungsrichtung des Kältemittels durch die beiden Verdampfer periodisch umkehrt, und eine Einrichtung (12,28,50,32M), die Luft über den im Kühlzyklus arbeitenden Verdampfer (8jlO) leitet und dem Kühlraum (6) zuführt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Verdampfer (8,10) inketrennten Kammern (22,24) angeordnet sind, daß jeder Kammer mindestens ein Schließorgan (28, 30) zugeordnet ist, und daß.eine Einrichtung vorgesehen ist, die das Schließorgan derjenigen Kammer öffnet, in der der im Kühlzyklus arbeitende Verdampfer angeordnet ist, so daß gekühlte Luft durch die gekühlte Kammer zum Kühlraum strömen kann, und gleichzeitig das Schließorgan derjenigen Kammer schließt, in der der im Enteisungszyklus arbeitende verdampfer angeordnet ist.

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8. Vorrichtung nach Anspruch 7> dadurch gekennzeichnet, daß .die « Richtungsumkehr der Kältemittelströmung durch die beiden Verdampfer und das öffnen und Schließen der Schließorgane durch eine Steuereinrichtung (70,72,7^76) gesteuert wird, die auf
einen Temperaturanstieg des flüssigen Kältemittels anspricht.

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