DE804005C - Entspannungsvorrichtung fuer Kaelteanlagen - Google Patents

Description

• Entspannungsvorrichtung für Kälteanlagen In jeder Kompressionskälteanlage wird das vom Kondensator kommende Kältemittel über ein Entspannungsorgan dem Verdampfer zugeführt, verdampft dort und wird als Dampf vom Kompressor abgesaugt. Es muß dabei eine ganz bestimmte Menge Kältemittel in den Verdampfer eingeführt werden, damit der Gleichgewichtszustand zwischen Kompressor, Kondensator und Verdampfer gehalten wird. Die Kältemittelmenge wird in modernen Anlagen automatisch entweder durch Schwimmerregulierventile oder durch thermostatisch und automatisch gesteuerte Expansionsventile geregelt. \Z'ie Fig. I schematisch zeigt, wird das vom Kondensator kommende Kältemittel in dem Entspannungsventil i gedrosselt, dann im Verdampfer 2 verdampft und wird bei 3 aus dem Verdampfer vom Kompressor abgesaugt. Das Entspannungsventil muß so eingestellt werden, daß am Ende des Verdampfers nur trockene Dämpfe abgesaugt werden, damit Flüssigkeitsschläge im Kompressor vermieden werden bzw. ein \ achverdanipfen am warmen Kompressor verhindert wird, was die Kompressorleistung erheblich herabsetzen würde. Im Verdampfer wird daher in der unteren Zone siedende Flüssigkeit sein, dann weiter nasse Dämpfe und am oberen Teil trockene Dämpfe. Der Wärmeübergang ist aber am größten bei siedender Flüssigkeit bzw. kondensierenden Dämpfen. Bei der vorstehend beschriebenen Anlage wird daher der Verdampfer nur unvollkommen ausgenutzt. Fig. II zeigt eine andere Ausführungsform. Das Kältemittel tritt aus dem Verdampfer 5 bei 6 in einen Abscheider 7; die nicht verdampfte Flüssigkeit fällt herunter, mischt sich mit dem vom Entspannungsventil 4 kommenden entspannten Kältemittel und wird durch die Zuleitung 8 wieder dem Verdampfer zugeführt. Bei 9 wird oben das trockene Gas vom Kompressor abgesaugt. Dieser Verdampfer arbeitet schon vorteilhafter. In ihm kann der Flüssigkeitsspiegel höher gehalten werden, da die bei 6 austretenden Dämpfe naß sein können. Voraussetzung ist ein genügend großer und hoch liegender Abscheider, eine Forderung, die sich nicht immer erfüllen läßt, so daß dann die Verdampferleistung unbefriedigend bleibt.
• Als Entspannungsorgane dienen meistens Regel-und Schwimmerventile mit beweglichen Teilen, die ständig in Bewegung sind. Sie arbeiten infolgedessen stoßweise und geben häufig zu Betriebsstörungen Anlaß. Die vorliegende Erfindung will zunächst diese komplizierten und teuren Ventile durch einfachere Organe ersetzen und schlägt an Stelle des Regelventils eine Düse vor. Es ist im Kältemaschinenbau bekannt, in der Leitung zwischen Kondensator und Verdampfer außer dem Regelventil eine Düse vorzusehen, die zur Rückführung des Kältemittels aus einem Abscheider dient. Neu und für die Erfindung kennzeichnend ist die Verwendung der Düse an Stelle desRegelventils derart, daß in der Leitung zwischen Kondensator und Verdampfer nur eine Düse und kein weiteres Entspannungsorgan vorhanden ist. Für diesen Teil der Erfindung ist es unerheblich, ob die Düse auch zur Rückführung des Kältemittels aus dem Abscheider dient oder ob überhaupt kein Kältemittel zugeführt wird. Die Düse arbeitet nach ihrer einmaligen Einstellung bei der Montage, wobei sie den gerade vorliegenden Betriebsverhältnissen angepaßt wird, stets automatisch ohne bewegte Teile, infolgedessen auch stoßfrei mit einem kontinuierlichen Kältemittelstrom, der mit hoher Geschwindigkeit durch den Verdampfer getrieben wird, so daß hier ein guter Wärmeübergang stattfindet. Eine solche an sich bekannte Treibdüse ist in Fig. III dargestellt. Sie besteht aus einem Rohrstück io, das an der einen Seite düsenförmig ausgedreht ist und auf der anderen Seite ein Gewinde trägt, in das die Düse i i eingeschraubt wird. Auf dem Rohr io kann ein Stutzen 12 eingeschraubt sein, der mit einem Abscheider in Verbindung stehen kann. Durch die Anschlußstelle 13 tritt das vom Kondensator kommende Kältemittel und spritzt in Richtung zum Verdampfer aus.
• In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird die Düse, wie dies in anderer Form schon bekannt ist, zur Absaugung des in einem dem Verdampfer nachgeschalteten Behälter sich ansammelnden Kältemittels benutzt. Den Einbau dieser Einrichtung in eine Kälteanlage zeigt Fig. IV. Das vom Kondensator kommende Kältemittel tritt über die Düse 1.4 in den Verdampfer und saugt über die Leitung 16 <las rückzuführende Kältemittel aus dem Behälter 17 an. Im Gegensatz zu den bekannten Einrichtungen ist nun erfindungsgemäß der Behälter 17 nicht als Abscheider ausgebildet; er hat nicht die Aufgabe, die Kältemitteldämpfe von dem flüssigen Kältemittel weitgehend zu trennen, sondern soll nur einen Teil der Kältemitteldämpfe abscheiden, während ein beachtlicher Teil mit dem flüssigen Kältemittel durch die Leitung 16 der Düse 14 zugeführt werden soll. Die Gemischbildung erfolgt dadurch, daß der Behälter im Gegensatz zu den bekannten Anlagen nicht hoch über dem Verdampfer, sondern neben ihm angeordnet wird, und dadurch, daß das vom Verdampfer kommende Rohr 6 entsprechend tief in den Behälter, z. B. als Tauchrohr, eingeführt wird.
• Bezeichnet man den Dampfteil des Kältemittels mit x, so kann man durch diese Anordnung erreichen, daß das Kältemittel durch die Leitung 15 dem Kompressor mit x = o,95 bis i,o zugeführt wird, während sich unten im Behälter ein Gemisch mit x = 0,7 bis o,8 befindet. Dieses wird durch die Düse angesaugt und mischt sich mit dem durch die Düse zugeführten Kältemittel, das infolge der Expansion einen Dampfanteil x = o,i bis o,2 hat, zu einem Dampfflüssigkeitsgemisch x = 0,4 bis o,6, das mit hoher Geschwindigkeit durch den Verdampfer getrieben wird, wobei auch der obere Teil der Verdampferrohre gleichmäßig benetzt wird.
• Nach den Versuchen des Anmelders tritt bei den bekannten Anlagen das Kältemittel mit einer Geschwindigkeit von etwa i m/sec in den Verdampfer ein und der Dampf mit etwa io m/sec aus dem Verdampfer aus. Bei einer Anlage gemäß der Erfindung ergab sich eine Eintrittsgeschwindigkeit von 9,6 m/sec und eine Austrittsgeschwindigkeit von mehr als 26ra/sec. Diese hohe Geschwindigkeit führt zu einer wesentlichen Steigerung des Wärmeüberganges im Verdampfer, der noch dadurch gesteigert wird, daß.das Kältemittel aus einem für den Wärmeübergang sehr günstigen Gemisch aus Dämpfen und Flüssigkeit besteht. Im Gegensatz zu den bekannten Anlagen findet dabei ein beabsichtigter Kreislauf eines großen Teils des Kältemittels statt, so daß man von einer neuen Art des Verdampferbetriebes sprechen kann.
• Bei der vorliegenden Erfindung kann man in an sich bekannter Weise das vom Kondensator kommende Kältemittel durch eine im Behälter liegende Rohrschlange leiten. Wie Fig. V zeigt, ist im Behälter 17 eine Rohrschlange 18 eingebaut, durch die das vom Kondensator kommende Kältemittel bei i9 eintritt und über die Leitung 2o der Düse zugeführt wird. Kommt also zu stark gesättigtes Gas-Flüssigkeits-Gemisch aus dem Verdampfer in den Abscheider, dann werden die über die Leitung 21 abzusaugenden Gase an der Rohrschlange 18 getrocknet und gehen auch bei niedrigen Abscheidern getrocknet in den Kompressor. Diese Bauart hat den weiteren Vorteil, daß das vom Kompressor kommende Kältemittel vor dem Eintritt in den Verdampfer vorgekühlt wird.
• Die Erfindung eignet sich für Kälteanlagen aller Art; sie steigert die Betriebssicherheit der Anlagen, weil das Kältemittel ohne bewegte Teile entspannt wird. Sie ermöglicht weiter eine hohe Ausnutzung der Verdampferoberfläche, so daß kleinere Verdampfer für die gleiche Kälteleistung vorgesehen werden können. Dabei ist die Zuführung trockener Gase zum Kompressor sichergestellt, wodurch Flüssigkeitsschläge im Kompressor vermieden werden.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Entspannungsvorrichtung für Kälteanlagen, bei der das vom Kondensator kommende Kältemittel dein Verdampfer über eine Düse zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse als alleiniges Entspannungsorgan dient.
2. 2. Entspannungsvorrichtung für Kälteanlagen, bei der das vom Kondensator kommende Kältemittel dem Verdampfer über eine Düse zugeführt wird, die einen Teil des Kältemittels aus einem zwischen Verdampfer und Kompressor angeordneten Behälter absaugt, dadurch gekennzeichnet, daß dein Behälter i; ein Gemisch aus flüssigem und dampfförmigem Kältemittel entnommen und im Kreislauf über den Verdampfer wieder zugeführt wird.
3. 3. Entspannungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (i7) neben oder unter dem Verdampfer angeordnet ist und daß das Kältemittel aus dem Verdampfer in den unteren Teil des Behälters, z. B. durch ein Tauchrohr (6), eingeführt wird.