DE642901C - Vorrichtung zum trockenen Tiefkuehlen von Luft, bei der die Kuehlelemente aus Flachzellen bestehen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum trockenen Tiefkühlen von Luft, die dazu dienen soll, Betriebs- oder Lagerräume, z. B. Kellerräume der. Brauereien, Lagerräume aller Art für Nahrungsmittel usw., auf einer gewünschten niedrigen Temperatur zu erhalten. Das Ziel der Erfindung besteht darm, die 'Luft so stark zu unterkühlen, daß verhältnismäßig kleine Vorrichtungen genügen, um im Aufstellungsraume oder an beliebigen anderen Stellen, denen die unterkühlte Luft zugeführt wird, die Temperaturbedingungen zu schaffen und aufrechtzuerhalten, die der jeweilige Gebrauchszweck verlangt. Die neue Vorrichtung ermöglicht es, die räumlich und wirtschaftlich ungünstige zentrale Luftkühlung durch eine in beiden Punkten überlegene Einzel- oder Gruppenkühlung zu ersetzen.

Der angestrebte Erfolg wird durch die Vereinigung von im wesentlichen bekannten Merkmalen erreicht, und zwar mittels vom Kältemittel durchflossener, aus Flachzellen bestehender Kühlelemente, die nebeneinander angeordnet sind und Flachkanäle für die Luft bilden. Gemäß der Erfindung besteht die neue Kombination darin, daß die Kühlelemente in einen von einem Ventilator durchblasenen Kanal eingebaut sind und ι. den Kanal mit gleichen und engen Abständen so ausfüllen, daß die Luft in dünnen Bändern auf einem einzigen geraden Weg parallel hindurchströmt, 2. auf ihrer ganzen wirksamen Kühlfläche eben und glatt sind sowie 3. in ihrem Innern quer zum Luftwege hin und her gehende Zickzackkanäle für das Kältemittel enthalten.

Aus Flachzellen bestehende Kühlelemente sind an sich bekannt. In einer Ausführungsform, bei der auch ein Zickzackkanal für das Kältemittel vorgesehen ist, hat man ihre Herstellung aus rostsicherem Stahl vorgeschlagen und sie beispielsweise zum Einhängen in Gärbottiche empfohlen. Schon die Anordnung der bekannten Flachzelle entspricht aber der neuen technischen Regel nicht, denn die Kältemittelkanäle verlaufen parallel zu der etwaigen Strömung der gekühlten Flüssigkeit. Ferner besitzt die bekannte Flachzelle an ihren Rändern Flansche oder Bördelungen, welche die Herstellung aus rostsicherem Stahl durch elektrische Widerstandsschweißung ermöglichen sollen, aber die Verwendung für den Erfindungszweck nicht zulassen; denn an diesen Stellen würde sich bei der Luftkühlung sehr bald starker Reif ansetzen, dem dann rasch Eisbildung bis zum Zufrieren der Flachkanäle folgt.

Aus Flachzellen bestehende Kühlelemente hat man auch schon als Bestandteile einer

Kühleinrichtung für Luft angewendet. Nach einem bekannten Vorschlage ist z. B. ebenerdig ein Eiskasten als Betonbehälter vorgesehen, der nebeneinander eine Mehrzah von Flachzellen in so großen Abständen hält, daß zwischen ihnen eine genügend Menge Eis Platz findet. Unter diesen Flach^; zellen befinden sich an der Decke eines Kellerraumes entsprechende Flachzellen, und ίο durch beide Gruppen läuft je Flachzellenpaar als Kälteübertragungsmittel Sole um, die im Eiskasten gekühlt wird und im Keller die Luft abkühlt. Die Kälteleistung ist sehr gering, und sie würde wegen des großen Abstandes der Flachzellen voneinander selbst dann keine beträchtliche sein können, wenn man etwa die Luft mit künstlich erhöhter Geschwindigkeit an den Zellen vorbeitreiben wollte, zumal auch der Soleumlauf zwischen den beiden Zellen eines Paares nur ein natürlicher ist und in den Zellen keine Kanäle vorgesehen sind, wie sie bei der neuen Vorrichtung dazu dienen, um das Kältemittel mit großer Geschwindigkeit durch die Flachzellen bewegen zu können. Die bekannten Zellen sind außerdem nicht glatt, sondern eine Vielzahl von Stehbolzenköpfen überragt ihre Breitwände, so daß bei hoher Luft- und Kältemittelgeschwindigkeit rasch eine örtliche verstärkte Reifbildung oder Reifanhäufung und damit nachfolgend eine Vereisung eintreten müßten. Schließlich hat man bereits aus Flachzellen bestehende Kühlelemente mit gleichen und engen Abständen nebeneinander in einem Gehäuse angeordnet und auch eine künstliche Bewegung der Luft und des Kältemittels vorgesehen. Die bekannte Vorrichtung weist jedoch vier hintereinandergeschaltete Züge auf, die von der Luft im Zickzackwege durchflössen werden müssen. An allen L^Tmkehrstellen der Luft besteht die Gefahr der Wirbelbildung und damit die Gefahr der Entstehung von bedenklichem Reif und Eis, zumal die nicht glatten Ränder der Flachzellen dem Vorschub leisten. Ferner sind die Zellen nicht eben, denn die Zufuhr und Weiterleitung des Kältemittels erfolgt durch Rahmenstücke hindurch, die die ganze Reihe von Flachzeil en etwa in der Mitte als dicke zusammenhängende Säule durchsetzen. Im Innern der Flachzellen sind keine Kanäle vorhanden, und das Kältemittel hat nur nahe den Rahmenstücken eine erhöhte Geschwindigkeit, die nach den Zellenrändern hin erheblieh abnimmt, und zwar bis auf Null abnehmen kann. Besonders ungünstig wirken die Rahmenstücke innerhalb der Flachkanäle für die Luft, denn sie führen sehr starke Wirbel herbei. Der Wirkungsgrad der bekannten Vorrichtung ist gering und die Gefahr der Vereisung außergewöhnlich groß.

Demgegenüber erfolgt gemäß der Erfindung der Einbau der Kühlelemente oder [-„.Flachzellen in einen von einem Ventilator rchblasenen Kanal derart, daß die Luft }'.* nur einem einzigen geraden Wege in jjiinen parallelen Bändern durch die Flachänäle zwischen den Zellen hindurchströmt. Die Luft wird nirgends abgelenkt, und jede Wirbel bildung ist vermieden. Die Flachzellen sind auf ihrer ganzen wirksamen Kühlfläche eben und glatt. Infolgedessen ist an keiner Stelle Gelegenheit zu Störungen der Luftströmung geboten, die einen örtlich verstärkten Reifansatz und damit ein Vereisen herbeiführen könnten. Gleichzeitig ermöglichen die im Innern der Flachzellen quer zum Luftwege angeordneten Zickzackkanäle für das Kältemittel, die von diesem vorzugsweise im Gegenstrom zur Luft durchflossen werden, die Anwendung einer großen Geschwindigkeit des Kältemittels.

Erst die Vereinigung der für den Kühlerfolg entscheidenden Merkmale gemäß der Erfindung macht die Anwendung von wesentlieh erhöhten Luft- und Kältcmittelgeschwindigkeiten ohne die Gefahr von Betriebsschwierigkeiten möglich und führt bei einer sicheren Beherrschung der Reifbildung zu einer sprunghaft erhöhten Kälteleistung. Versuche mit der neuen Vorrichtung haben bei flüssigen Kältemitteln, z. B. Sole, das Ergebnis gehabt, daß als Höchstleistung je Quadratmeter Kühlfläche, je Stunde und je Grad Celsius ein Wärmedurchgang von 70 kcal erreicht wurde, und es hat sich gezeigt, daß mit einer praktischen Betriebsleistung von etwa 40 bis 50 kcal gerechnet werden kann. Bei Benutzung von Kältegasen ist der Wärmedurchgang etwas geringer, aber die Leistung gleichfalls ein Mehrfaches der bisherigen Leistungen. Im Betriebe bedecken sich die Kühlflächen allmählich mit einer dünnen Reifhaut, deren Dicke zwar langsam zunimmt, so daß nach einer erheblich ausgedehnten ununterbrochenen Betriebszeit ein Abtauen vorzunehmen ist, aber die Reifschicht zeichnet sich bleibend dadurch aus, daß sie völlig gleichmäßig ist und daß örtliche Reif anhäuf Lingen nicht eintreten, also die Gefahr der Eisbildung und des Zufrierens zuverlässig vermieden ist.

Um jede Störung der Luftbewegung zu vermeiden, besitzen gemäß der Erfindung die Kühlelemente für die Zuleitung und Ableitung des Kältemittels außerhalb des Strömungskanals liegende Anschlüsse, und ferner ist zu dem gleichen Zwecke vorgesehen, daß die in der Strömungsrichtung der Luft liegenden zugeschärften Stirnenden der Flachzellen in iao je einer die Zellendicke nicht überragenden Rast ruhen.

Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen:

Fig. ι einen Längsschnitt nach Linie a-a der Fig. 2,

Fig. 2 einen Querschnitt nach Linie b-b von Fig. i,

Fig. 3 einen waagerechten Schnitt nach Linie c-c der Fig. 1 und

Fig. 4 einen Teilschnitt durch eine Flachzelle.

Die Kühlelemente oder Flachzellen 1 sind gemäß Fig. 2 in einen Kanal 2 eingebaut, der von einem Ventilator durchblasen wird, und zwar saugt dieser im gezeichneten Beispiel die Luft mit großer Geschwindigkeit von unten nach oben durch den Kanal hindurch. Die Elemente 1 sind in gleichen und engen Abständen nebeneinander angeordnet und füllen den Kanal 2 so aus, daß die Luft auf nur einem einzigen geraden Wege parallel durch die von den Kühlelementen gebildeten Flachkanäle hindurchströmt. Bei der praktischen Ausführung sind diese Kanäle vorzugsweise etwa ebensoweit, wie die Kühlelemente 1 dick sind. Ein oberes Verteilungsrohr 4 führt durch Stutzen 6 jeder Flachzelle oben das Kältemittel zu, welches nach dem Durchströmen der Zellen durch Stutzen 7 und ein unteres Sammelrohr 5 abfließt.

Die Kühlelemente 1 bestehen gemäß Fig. 4 aus zwei ebenen parallelen Breitwänden 8 und 9, deren Ränder 10, 11 spitz zusammenlaufen und am Scheitel durch Schweißung abgeschlossen werden. Im Innern der Flachzellen 1 sind durch Einschweißen von Querleisten 13 hin und her gehende Zickzackkanäle 17 für das Kältemittel geschaffen. Gemäß Fig. 4 können die Leisten 13 beispielsweise mit der rechten Breitwand 9 durch zwei Schweißnähte, gegebenenfalls Punktschweißungen, und mit der linken Breitwand 8 durch Schweißtropfen verbunden sein. Letztere werden sorgfältigst ausgeführt und nötigenfalls abgeschliffen, damit die Außenflächen der Kühlelemente 1 genügend glatt sind, um keine unzulässige Reifanhäufung entstehen zu lassen.

Aus Fig. 4 ist ferner ersichtlich, daß die in der Strömungsrichtung der Luft liegenden zugeschärften Ränder oder Stirnenden der Flachzellen 1 in je einer an Trägern 15 befestigten Rast 14 ruhen, deren Breite die Zellendicke nicht überschreitet. .Oberhalb der Kühlelemente 1 kann ein Sprührohr 16 zum Abtauen angeordnet sein.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum trockenen Tiefkühlen von Luft, bei der die vom Kältemittel durchflossenen Kühlelemente aus Flachzellen bestehen, die nebeneinander angeordnet sind und Flachkanäle für die Luft bilden, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente in einen von einem Ventilator durchblasenen Kanal eingebaut sind und

a) den Kanal mit gleichen und engen Abständen so ausfüllen, daß die Luft in dünnen Bändern auf nur einem einzigen geraden Wege parallel hindurchströmt,

b) auf ihrer ganzen wirksamen Kühlfläche eben und glatt sind sowie

c) in ihrem Innern quer zum Luftwege hin und her gehende Zickzackkanäle für das Kältemittel enthalten.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlelemente für die Zu- und Ableitung des Kältemittels außerhalb des Strömungskanals liegende Anschlüsse besitzen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Stpömungsrichtung der Luft liegenden zugeschärften Stirnenden der Flachzellen in je einer die Zellendicke nicht überragenden Rast ruhen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen