DE571834C - Rotating chiller - Google Patents

Description

Umlaufende Kältemaschine Bei umlaufenden Kältemaschinen mit luftdicht geschlossenen Rotoren (Kondensator und Refrigerator) hat man in Vorschlag gebracht, die Rotoren als spiral- oder schraubenförmige Rohrschlangen auszuführen oder sie durch solche Rohrschlangen zu ergänzen. Man hat auch vorgeschlagen, die Rotoren mit angegossenen Rippen oder --Schaufeln von verschiedener Art zu versehen, um die Leistung des Kondensators oder des Refrigerators zu erhöhen und in gewissen Fällen die Anwendung von atmosphärischer Luft zur unmittelbaren Kühlung des Kondensators und zur Aufnahme der vom Refrigerator gelieferten Kälte zu ermöglichen.Circulating refrigeration machine For circulating refrigeration machines with airtight closed rotors (condenser and refrigerator) have been proposed, the rotors as spiral or helical tube coils or they to be supplemented by such pipe coils. It has also been suggested that the rotors to be provided with cast-on ribs or vanes of various types in order to protect the To increase the power of the capacitor or the refrigerator and in certain cases the use of atmospheric air to directly cool the condenser and to allow the cold supplied by the refrigerator to be absorbed.

Es muß allerdings an Stellen, wo es schwer oder unmöglich ist, die nötigen Wassermengen zu beschaffen, und auch in vielen anderen Fällen als vorteilhaft angesehen werden, Behälter oder Bottiche zur Aufnahme von Kühlwasser und Salzlösung sowie Apparate zur Aufrechterhaltung des Umlaufs dieser Flüssigkeiten entbehren zu können. Die zu diesem Zwecke vorgeschlagenen Ausführungen von umlaufenden Kältemaschinen können aber nicht als zufriedenstellend bezeichnet werden, einerseits, weil die bekannten Rohrschlangen wegen ihrer Form und Anbringung nur in geringem Grade geeignet sind, als Schaufeln auf die den Rotor umgebende Luft antreibend zu wirken und in wirksamer Weise mit der Luft Wärme auszutauschen, andererseits, weil die Wirkung der Fliehkraft auf das in die Rohrschlangen eintretende Kältemittel Schwierigkeiten u. a. für die Zurückführung des mitgerissenen Schmieröls bietet und endlich, weil der Widerstand gegen die Strömung des Kältemittels durch die Rohrschlangen recht erheblich ist.However, it must in places where it is difficult or impossible to obtain the necessary quantities of water, and in many other cases considered advantageous to dispense containers or vats for receiving cooling water and brine and equipment to maintain the circulation of these fluids . However, the designs of rotating refrigeration machines proposed for this purpose cannot be described as satisfactory, on the one hand because the known pipe coils, due to their shape and attachment, are only slightly suitable for driving the air surrounding the rotor as blades and in an effective manner to exchange heat with the air, on the other hand because the effect of centrifugal force on the refrigerant entering the coils presents difficulties, among other things, for the return of the lubricating oil that has been carried along and, finally, because the resistance to the flow of the refrigerant through the coils is quite considerable.

Die Erfindung betrifft nun umlaufende Kältemaschinen, bei denen der eine oder die beiden Rotoren zwar mit Wärmeaustauschrohren versehen, aber die erwähnten Mängel vermieden sind, so daß der Kondensator in völlig befriedigender Weise allein mittels atmosphärischer Luft gekühlt wie auch die nutzbare Kälte vom Refrigerator an die Außenluft wirksam abgegeben werden kann.The invention now relates to rotating refrigeration machines in which the one or both rotors are provided with heat exchange tubes, but the ones mentioned Defects are avoided, leaving the capacitor alone in a completely satisfactory manner cooled by means of atmospheric air as well as the usable cold from the refrigerator can be effectively released to the outside air.

Die Erfindung besteht hauptsächlich darin, daß die Wärmeaustauschrohre des Rotors als gerade Rohrstücke ausgeführt werden, clie zu seiner Umdrehungsachse parallel oder etwas schräg dazu gestellt sowie über den Umfang des Rotors gleichmäßig verteilt sind. Diese Rohre können entweder an dem einen Ende verschlossen und an dem anderen Ende mit dem Rotorinnern verbunden sein oder aus U-Rohren bestehen, die an beiden Enden mit dem Rotor verbunden sind. In beiden Fällen wird ein solcher Kranz von geraden Rohrstücken, zwischen denen die Luft in radialer Richtung von innen ,nach außen frei strömen kann, in hohem Grade dem Rotor die Eigenschaften eines `Schleudergebläses vermitteln, indem die Rohre selbst ganz wie Schaufeln als Antrieb auf die Luft wirken. Die Luft wird sich deshalb mit großer Geschwindigkeit zwischen den einzelnen Rohren bewegen und dadurch mit dem Kältemittel im Innern des Rotors und der Rohre Wärme austauschen.The invention consists mainly in that the heat exchange tubes of the rotor are designed as straight pipe pieces, clie to its axis of rotation parallel or slightly inclined to it and evenly over the circumference of the rotor are distributed. These tubes can either be closed at one end and connected to be connected to the inside of the rotor at the other end or consist of U-tubes, which are connected to the rotor at both ends. In both cases there will be one Wreath of straight pipe sections, between which the air in the radial direction of can flow freely inside, outward, to a great extent the rotor's properties a 'centrifugal blower' by putting the pipes themselves just like blades as Drive act on the air. The air will therefore move at great speed move between the individual tubes and thereby with the refrigerant inside of the rotor and the pipes exchange heat.

Am Umfang des Rotors, wo die Rohre angebracht sind, hat die Luft ihre größte Geschwindigkeit; pro Flächeneinheit der Rohre werden auch die gemäß der Erfindung angebrachten Rohre einen besonders kleinen Widerstand gegen die radiale Bewegung der Luft zeigen. Die große Anzahl parallel verbundener, relativ kurzer Rohre setzt der Strömung des Kältemittels durch die Rohre prak-' tisch keinen Widerstand entgegen, das Ö1 läßt sich von den Rohren durch bekannte Mittel leicht zurückleiten. Die geraden Rohrstücke sind ferner von außen her leicht zugänglich und lassen sich daher von Staub u. dgl. leicht reinigen. Die nach der Erfindung angewandten, im Kranze angeordneten geraden Rohrstücke bieten also erhebliche Vorteile gegenüber den bekannten 5piral-oder schraubenförmigen Rohrschlangen.At the periphery of the rotor, where the tubes are attached, the air has its own greatest speed; per unit area of the pipes will too the pipes attached according to the invention have a particularly low resistance to show the radial movement of air. The large number of parallel connected, relatively short tubes practically do not allow the flow of refrigerant through the tubes Against resistance, the oil can easily be removed from the pipes by known means redirect. The straight pipe sections are also easily accessible from the outside and can therefore be easily cleaned of dust and the like. According to the invention Applied straight pipe sections arranged in the wreath thus offer considerable advantages compared to the known 5-spiral or helical tube coils.

Der Anschluß der Rohre am Rotor wird also an Punkten des Rotorumfanges hergestellt, die einen großen Durchmesser oder den größten Durchmesser aufweisen. Wenn das Rohr an beiden Enden mit dem Rotor verbunden ist, kann der eine Anschlußpunkt auf einen kleineren Radius angebracht werden.The connection of the pipes to the rotor is thus at points on the rotor circumference manufactured having a large diameter or the largest diameter. If the tube is connected to the rotor at both ends, one connection point can be used be attached to a smaller radius.

Bei umlaufenden Wärmeaustauschvorrichtungen zum Vorwärmen von atmosphärischer Luft oder Flüssigkeiten mittels Heizgasen ist. es bekannt, zur Umdrehungsachse parallele, gleichmäßig am Umfang verteilte Wärmeaustauschrohre vorzusehen. Abgesehen von den baulichen Unterschieden zwischen solchen Vorwärmern und umlaufenden Kältemaschinen handelt es sich bei den letztgenannten erfindungsgemäß darum, die Außenluft durch Wärmeaustausch. zum Kondensieren von Dämpfen oder Verdampfen von Flüssigkeit, also zur Herstellung einer Veränderung des Aggregatzustandes des Kältemittels, und zwar bei verhältnismäßig niedriger Temperatur, zu benutzen. Diese besondere Art von Wärmeaustausch kommt bei Vörwärmern nicht in Frage. Die obenerwähnte bekannte Wärmeaustauschvorrichtung ist auch nicht wie eine -umlaufende Kältemaschine herme# Lisch geschlossen, sondern mit Stopfbüchsen versehen, mittels welcher das zu erwärmende Mittel in ununterbrochenem Strom durch die Wärmeaustauschrohre hindurchgeleitet wird, zL1 welchem Zwecke die Rohre an den Enden mit zwei Hohlringräumen oder Behältern verbunden sind.With circulating heat exchange devices for preheating atmospheric Is air or liquids by means of heating gases. it is known to be parallel to the axis of rotation, Provide heat exchange pipes evenly distributed around the circumference. Except the structural differences between such preheaters and circulating chillers In the latter case, according to the invention, the outside air is passed through Heat exchange. for condensing vapors or evaporating liquid, i.e. to produce a change in the physical state of the refrigerant, namely at a relatively low temperature. This particular type of heat exchange is out of the question for preheaters. The above-mentioned known heat exchange device is not herme # Lisch closed like a circulating refrigeration machine, but provided with stuffing boxes, by means of which the medium to be heated in uninterrupted Current is passed through the heat exchange tubes, zL1 which purpose the Pipes are connected at the ends with two cavities or containers.

Bei der Kältemaschine nach der Erfindung ist es dank dem eigenartigen Wärmeaustauschvorgang nicht erforderlich, das Kältemittel durch die Rohre stets in einer Richtung strömen zu lassen. Es ist deshalb möglich, die Rohre -nur an dem einen Ende am Rotor zu befestigen, oder besser ausgedrückt, jedes einzelne Röhr nur mit einem Rotor zu verbinden (U-förmige Rohre können auch benutzt werden, wie oben angeführt ist). Das ergibt nicht nur eine sehr einfache Bauart, sondern bringt auch den Vorteil mit sich, daß die Außenluft vollständig freien Zutritt zu dem von den Rohren umgebenen Raum erhält, wodurch die selbstventilierende Wirkung des Rotors wesentlich erhöht wird.In the refrigeration machine according to the invention, it is thanks to the peculiar Heat exchange process is not required, the refrigerant always flows through the pipes to flow in one direction. It is therefore possible to attach the pipes to the to attach one end to the rotor, or rather, each individual tube only to be connected to a rotor (U-shaped tubes can also be used, such as above). This not only results in a very simple design, but also brings also has the advantage that the outside air has completely free access to that of The space surrounding the tubes is retained, which makes the rotor self-ventilating is increased significantly.

Nach einem anderen Merkmal der Erfindung lassen sich zwischen den Rohren ebene oder krumme Leitplatten oder Schaufeln anbringen, die bezwecken, die' Geschwindigkeit der Luft an den Rohren noch zu erhöhen. Die Rohre können entweder glatt sein oder mit geeigneten Rippen versehen werden. Als solche lassen sich z. B. eine Anzahl nebeneinandeü angebrachter, zum Rotor konzentrischer, flacher Ringe verwenden, welche für sämtliche Rohre gemeinsam sind.According to another feature of the invention can be between the To attach flat or curved guide plates or vanes for the purpose of To increase the speed of the air at the pipes. The tubes can either be smooth or provided with suitable ribs. As such, z. B. a number of side by side attached, concentric to the rotor, flat rings use which are common to all pipes.

Auf der Zeichnung sind einige Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes veranschaulicht. Es zeigen: Fig. i schematisch eine mit Wärmeaustauschrohren versehene, umlaufende Kältemaschine nach der Erfindung in Seitenansicht und teilweise im Längsschnitt, Fig. 2 einen Querschnitt durch die Wärmeaustauschrohre nach LinieA-B der Fig. z, Fig. 3 und q. einige Wärmesustaüschrohre, die mit verschiedenen Leitplatten oder Schaufeln kombiniert sind; in größerem Maßstab, Fig. S einen schematischen Schnitt- durch einen nach der Erfindung ausgeführten Rotor, der von einem Luftleitschirm umgeben ist, Fig. 6 und 7 Schnitte in größerem Maßstab durch zwei verschiedene Ausführungsformen von Wärmeaustäuschrc)bxexi. - _-Bei der in Fig. z gezeigten,, umlaufenden Kältemaschine ist der Kondensator a mit einem ringförmigen Vorsprung zur Bildung einer kreisförmigerr,Rinne b* versehet,, z deren Durchmesser etwas größer ist als der Durch= messec der Kondensatorkugel selbst. Seitlich sind in diesen ringförmigen Vorsprung eine Reihe Löcher gebohrt, in denen Rohre c befestigt sind, die zur Umdrehungsachse der Maschine parallel verlaufen. Die Rohre. sind an ihren äußeren Enden geschlossen, an ihren inneren Enden stehen sie aber über die Rinne b in freier Verbindung mit dem Innern des Rotors a.Some embodiments of the subject matter of the invention are shown in the drawing illustrated. They show: FIG. I schematically a provided with heat exchange tubes, rotating refrigeration machine according to the invention in side view and partially in longitudinal section, Fig. 2 shows a cross section through the heat exchange tubes along line A-B of Fig. Z; Fig. 3 and q. some heat exchange tubes that come with different baffles or Blades are combined; on a larger scale, Fig. S a schematic sectional by a rotor designed according to the invention, which is supported by an air deflector is surrounded, Fig. 6 and 7 sections on a larger scale through two different embodiments of heat exchange rc) bxexi. - _-In the case of the rotating refrigeration machine shown in FIG is the capacitor a with an annular protrusion to form a circular groove b * provided, z whose diameter is slightly larger than the diameter of the condenser sphere itself. A row of holes are drilled in this ring-shaped projection laterally, in which tubes c are attached, which run parallel to the axis of rotation of the machine. The pipes. are closed at their outer ends, standing at their inner ends but they are in free connection with the interior of the rotor a via the channel b.

Die Rohre c sind -mit Rippen versehen, die aus einer Anzahl flacher Ringe d -(Fig, 2) gebildet sind, die für alle Rolzrc an -jeder Seite der zur Umdrehungsachse senkrechten Mittelebene des Rotors gemeinsam sind.' Wie aus den Fig. 3, q, und 6 hervorgeht, kann jedoch auch jedes einzelne Rohr mit einer Reihe kreisförmiger. Rippen dl versehen sein; Während des Umlaufs der Maschine werden die Rohre wie die Schaufeln eines Zentrifugalgebläses wirken, so daß- die Luft mit großer Geschwindigkeit in der Richtung der in Fig. i gezeichneten Pfeile bewegt wird, wodurch die Rohre kühlend beeinflußt werden. Zur Steigerung dieser Ventilationswirkung können radiale Plattenstreifene (Fig.3) oder krumme Platten f (Fig. 4.) an den Rohren entlang angeordnet werden. Zu demselben Zwecke können an den Faden des Kondensators Ventilatorflügel g, wie in Fig. i mit punktierten Linien gezeigt,' vorgesehen sein. Solche Flügel können an dem Rotor oder der Maschinenachse befestigt werden.The tubes c are-provided with ribs, which from a number of flat Rings d - (Fig, 2) are formed for all Rolzrc on each side of the axis of rotation vertical center plane of the rotor are common. ' As from Figs. 3, q, and 6 As is apparent, however, each individual tube can also have a series of circular ones. Ribs dl be provided; During the rotation of the machine, the pipes become like the The blades of a centrifugal fan act so that the air with greater Speed is moved in the direction of the arrows drawn in Fig. I, whereby the pipes are influenced by cooling. To increase this ventilation effect you can radial plate strips (Fig. 3) or curved plates f (Fig. 4.) along the pipes to be ordered. For the same purpose, fan blades can be attached to the thread of the condenser g, as shown in Fig. i with dotted lines, 'be provided. Such wings can be attached to the rotor or the machine axis.

In dem Kondensator ist der an und für sich bekannte Flüssigkeitsabstreicher k bis in den rinnenförmigen Hohlraum b hinein verlängert, so daß seine Spitze bis außerhalb der Rohre reicht. Der Kondensator wirkt nun in der Weise, daß die komprimierten Dämpfe in die Rohre hineindringen und wegen der Luftkühlung kondensiert werden. Die gebildete Flüssigkeit wird sofort in den rinnenförmigen Hohlraum hinausgeschleudert, so daß die Rohre, praktisch genommen, ständig nur Dampf in Berührung mit einer sehr großen Kühlfläche enthalten.The liquid scraper, which is known per se, is located in the condenser k extended into the channel-shaped cavity b so that its tip up outside of the pipes is enough. The capacitor now acts in such a way that the compressed Vapors enter the pipes and are condensed because of the air cooling. The liquid formed is immediately thrown out into the channel-shaped cavity, so that the tubes, practically speaking, only constantly come into contact with a very steam large cooling surface included.

Der in Fig. i gezeigte Refrigerator j ist in ähnlicher Weise wie der Kondensator mit Wärmeaustauschrohren cl versehen, die jedoch bei dem gezeichneten Ausführungsbeispiel nur an einer Seite des Refrigerators angeordnet sind. In dem Refrigerator wird mittels eines Abstreichers hl in Verbindung mit einer entsprechenden Flüssigkeitsfüllung ein solcher Flüssigkeitsstand gehalten, daß die Rohre während des Umlaufs mit der Flüssigkeit fast gefüllt sind. Dadurch wird der wirksamste Wärmeaustausch, d. h. eine Abkühlung der den Refrigerator umgebenden Luft, erzielt. Gleichzeitig können die im Innern der Rohre gebildeten Dämpfe frei aus den Rohren austreten. Der Refrigerator kann mit Schaufeln oder Flügeln versehen sein, in ähnlicher Weise, wie es für den Kondensator oben beschrieben und in den Fig. 1, 3 und q. beispielsweise gezeigt ist.The refrigerator j shown in Fig. I is in a similar manner to that Condenser provided with heat exchange tubes cl, which, however, in the case of the one drawn Embodiment are arranged only on one side of the refrigerator. By doing Refrigerator is by means of a scraper hl in connection with a corresponding Liquid filling kept such a liquid level that the tubes during of the circulation are almost filled with the liquid. This ensures the most effective heat exchange, d. H. a cooling of the air surrounding the refrigerator is achieved. Simultaneously the vapors formed inside the pipes can escape freely from the pipes. The refrigerator can be provided with blades or wings, in a similar way, as described above for the capacitor and in Figs. 1, 3 and q. for example is shown.

Wie schematisch in Fig. 5 gezeigt ist, kann ein nach der Erfindung ausgebildeter Rotor (Kondensator oder Refrigerator) mit einem feststehenden Leitschirm für Luft umgeben sein, der ähnlich wie das Gehäuse von Zentrifugalgebläsen ausgebildet ist und durch den die Kühlluft für den Kondensator oder die vom Refrigerator abgegebene, abgekühlte Luft in jeder gewünschten Weise geführt werden kann. Man kann also den mit Rohren ausgestatteten Rotor wie ein Zentrifugalgebläse zur Förderung von Luft verwenden. Die umlaufende Kältemaschine kann .etwa mit luftgekühltem Kondensator, wie oben beschrieben, und mit einem in normaler Weise ausgeführten Refrigerator zur Herabkühlung von Salzlösung versehen werden. Sie kann aber auch mit einem gewöhnlichen, wassergekühlten Kondensator und einem gemäß der Erfindung ausgeführten Refrigerator zur unmittelbaren Luftkühlung versehen sein.As shown schematically in Fig. 5, a according to the invention trained rotor (condenser or refrigerator) with a fixed guide screen be surrounded for air, which is formed similarly to the housing of centrifugal fans and through which the cooling air for the condenser or the cooling air released by the refrigerator, cooled air can be passed in any desired manner. So you can do that rotor equipped with tubes like a centrifugal fan for conveying air use. The circulating refrigeration machine can, for example, have an air-cooled condenser, as described above, and with a refrigerator designed in the normal way be provided for cooling down saline solution. But it can also be used with an ordinary, water-cooled condenser and a refrigerator designed according to the invention be provided for immediate air cooling.

Anstatt der in Fig.6 gezeigten, geschlossenen Einzelrohre können U-förmige Wärmeaustauschrohre, wie aus Fig. 7 ersichtlich, verwendet werden.Instead of the closed individual tubes shown in FIG. 6, U-shaped Heat exchange tubes as shown in Fig. 7 can be used.

Obwohl es im allgemeinen vorzuziehen sein wird, die Wärmeaustauschrohre unabhängig von den Rotoren herzustellen und sie an diesen zu befestigen, umfaßt die Erfindung auch die Ausführungsform, bei der die rohrähnlichen Erweiterungen in einem Stück mit Teilen der Rotoren selbst gegossen sind.Although it will generally be preferable to use the heat exchange tubes to manufacture independently of the rotors and to attach them to them, includes the invention also includes the embodiment in which the pipe-like extensions are cast in one piece with parts of the rotors themselves.

Claims (3)

PATENTANSPRÜCHE: i. Umlaufende Kältemaschine, bei der der eine oder die beiden geschlossenen Rotoren der Maschine (der Kondensator oder der Refrigerator oder beide) mit als Wärmeaustauschelemente dienenden, gegen die Außenluft geschlossenen Rohren oder rohrähnlichen Erweiterungen versehen sind, die mit dem Innern des Rotors in Verbindung stehen, dadurch gekennzeichnet, daß diese Wärmeaustauschrohre als gerade, zur Umdrehungsachse des Rotors parallele oder etwas schräg zu dieser angeordnete, am Umkreise des Rotors gleichmäßig verteilte Rohrstücke (c) ausgeführt sind, die nur mit einem Rotor verbunden sind. PATENT CLAIMS: i. Circulating refrigeration machine in which one or the two closed rotors of the machine (the condenser or the refrigerator or both) with serving as heat exchange elements, closed against the outside air Tubes or tube-like extensions are provided which are connected to the interior of the rotor are in connection, characterized in that these heat exchange tubes as straight, parallel to the axis of rotation of the rotor or slightly inclined to this, at the circumference of the rotor evenly distributed pipe pieces (c) are executed, which are only connected to one rotor. 2. Umlaufende Kältemaschine nach Anspruch i, gekennzeichnet durch zwischen den Rohren angeordnete, plane oder krumme Leitplatten oder Schaufeln (e, J), die, indem sie mit tdem: Rotor umlaufen, zur Steigerung der Geschwindigkeit der Luft an den Rohren dienen. 2. Rotating refrigerating machine according to claim i, characterized by plane or curved guide plates or blades (e, J) arranged between the pipes, which, by rotating with tdem: rotor, serve to increase the speed of the air on the pipes. 3. Umlaufende Kältemaschine nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die geraden Wärmeaustauschrohre des Rotors mit Rippen (d1) versehen sind. q.. Umlaufende Kältemaschine nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Anzahl von axial nebeneinanderliegenden, mit der Rotorumdrehungsachse konzentrischen, flachen Ringrippen (d), die für einen ganzen Kranz von Wärmeaustauschrohren gemeinsam sind.3. Rotating refrigeration machine after Claim i or 2, characterized in that the straight heat exchange tubes of the The rotor is provided with ribs (d1). q .. Circulating refrigeration machine according to claim 3, characterized by a number of axially juxtaposed with the rotor rotation axis concentric, flat annular ribs (d), covering a whole ring of heat exchange tubes are common.