DE29512657U1

DE29512657U1 - Vorrichtung zur Kälteerzeugung

Info

Publication number: DE29512657U1
Application number: DE29512657U
Authority: DE
Original assignee: Balcke Duerr GmbH
Current assignee: Balcke Duerr GmbH
Priority date: 1995-08-05
Filing date: 1995-08-05
Publication date: 1995-10-19
Anticipated expiration: 2005-08-06
Also published as: DE59603273D1; EP0758073B1; EP0758073A1

Description

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PATENTANWÄLTE

DIPL.-ING. WOLFRAM WATZKE

DIPL.-ING. HEINZ J. RING

DIPL.-ING. ULRICH CHRISTOPHERSEN

Unser Zeichen· 95 0383 DIPL.-ING. MICHAEL RAUSCH

DIPL.-ING. WOLFGANG BRINGMANN

Balcke-Dürr GmbH, Patentanwälte

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Hornberger Straße 2, 40882 Ratingen

Datum 4. August 1995

Vorrichtung zur Kälteerzeugung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kälteerzeugung in einem geschlossenen Kältemittelkreislauf zur Kühlung eines Kälteträgers, insbesondere eines Wasser-Sole-Gemisches, wobei im Kältemittelkreislauf ein Verdichter gasförmiges Kältemittel aus einer Dampftrommel ansaugt und verdichtet und mit hohem Druck einem Verflüssiger zuführt, aus dem das flüssige Kältemittel nach einer Druckentspannung über den Flüssigkeitsraum der Dampftrommel einem Verdampfer zugeführt wird, in dem dem Kälteträger durch die Verdampfung des Kältemittels Wärme entzogen wird und aus dem das gasförmige Kältemittel dem Dampfraum der Dampftrommel erneut zugeführt wird.

Derartige Vorrichtungen zur Kälteerzeugung, die auch als Kompressionskältemaschinen bezeichnet werden, sind in verschiedensten Ausführungen bekannt, wobei Verdichter, Dampftrommel, Verflüssiger und Verdampfer als separate Bauteile durch Leitungen miteinander verbunden sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Kälteerzeugung als kompakte Baueinheit zu schaffen, so daß ein großer Leistungsbereich durch Modularbauweise abgedeckt werden kann.

Die Lösung dieser Aufgabenstellung durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmetauscherfläche des Verdampfers als verschweißter Plattenwärmetauscher ausgebildet und im Flüssigkeitsraum der Dampftrommel angeordnet ist.

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Durch die erfindungsgemäße Kombination von Verdampfer und Dampftrommel ergibt sich nicht nur eine raumsparende Konstruktion unter gleichzeitigem Wegfall der entsprechenden Verbindungsleitungen, sondern durch die Anordnung der Wärmetauscherfiächen des Verdampfers im Flüssigkeitsraum der Dampftrommel ein Verdampfungsprozeß im Naturumlauf, bei weichem das flüssige Kältemitte! von unten in den Plattenwärmetauscher eintritt und als gasförmiges Kältemittel oben aus dem Plattenwärmetauscher austritt, wobei das nicht verdampfte Kältemittel über integrierte Fallkanäle, die durch die Seitenwände des Verdampfers und der Dampftrommel gebildet werden, infolge des Dichteunterschiedes aufgrund der Schwerkraft nach unten strömt. Der so entstehende Naturumlauf wird über den freien Querschnitt der Fallkanäle beeinflußt und hiermit auch die Leistung. Ein weiterer entscheidender Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß eventuelle Leckagen des Plattenwärmetauschers bezüglich des Kältemittels durch die Anordnung der Wärmetauscherflächen im Flüssigkeitsraum der Dampftrommel unproblematisch sind und nicht zu einem Austritt von Kältemittel in die Atmosphäre führen.

Die Dampftrommel wird gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung als druckfestes Gehäuse ausgebildet, das entweder einen flachen oder einen gewölbten Boden aufweist. Im Dampfraum der Dampftrommel kann erfindungsgemäß ein Tropfenabscheider angeordnet sein.

Bei einer bevorzugten Ausführung der Dampftrommel mit gewölbtem Boden können unterhalb des Plattenwärmetauschers Verdrängungskörper angeordnet sein, um das Volumen des Flüssigkeitsraumes bzw. die Füllmenge des Kältemittels zu verringern.

Auf der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Dampftrommel mit integriertem Verdampfer dargestellt, und zwar zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch das schematisch dargestellte erste Ausführungsbeispiel,

Fig. 2 einen Querschnitt gemäß der Schnittlinie Il - Il in Fig. 1,

Fig. 3 einen der Fig. 1 entsprechenden Längsschnitt durch das zweite Ausführungsbeispiei und

Fig. 4 einen Querschnitt gemäß der Schnittlinie IV - IV in Fig. 3.

Bei beiden schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen ist von der Vorrichtung zur Kälteerzeugung lediglich die Dampftrommel 1 zu erkennen, die aus einem druckfesten Gehäuse besteht, das mit einem Eintrittsstutzen 2 für das aus einem Flüssigkeit-Dampf-Gemisch bestehende Kältemittel und mit einem Dampfstutzen 3 für den Austritt des dampfförmigen Kältemittels versehen ist.

Durch Ausbildung eines Flüssigkeitsstandes in der Dampftrommel 1 wird diese in einen Flüssigkeitsraum und einen daruberbefindiichen Dampfraum unterteilt, wobei im Dampfraum bei beiden Ausführungsbeispielen ein Tropfenabscheider 4 angeordnet ist.

Im Flüssigkeitsraum der Dampftrommel 1 befindet sich die als geschweißter Plattenwärmetauscher 5 ausgebildete Wärmetauscherfläche des Verdampfers. Beim dargestellten Ausführungsbeispie! handelt es sich um einen im Kreuzgegenstrom betriebenen Plattenwärmetauscher 5, wobei das flüssige Kältemittel von unten in senkrecht nach oben verlaufende Kanäle des Plattenwärmetauschers 5 eintritt und hierbei zum Teil verdampft, so daß an der Oberseite des Plattenwärmetauschers 5 gasförmiges Kältemittel aus dem Plattenwärmetauscher 5 austritt und in den Dampfraum der Dampftrommel 1 gelangt. Das flüssige Kältemittel wird hierbei {wie insbesondere die Figuren 2 und 4 erkennen lassen) im Naturumlauf durch Schwerkraft im Flüssigkeitsraum der Dampftrommel 1 umgewälzt. Diese Umwälzung wird durch Fallkanäle 10 bewirkt, die durch die Seitenwände des Verdampfers und der Dampftrommel gebildet werden.

Dem Plattenwärmetauscher 5 wird über einen Zufuhrstutzen 6 ein Kälteträger zugeführt, vorzugsweise ein Wasser-Sole-Gemisch. Dieser Kälteträger gelangt nach dem Durchströmen des Plattenwärmetauschers 5 in waagerechter Richtung in eine Umlenkkammer 8, aus der der Kälteträger erneut in entgegengesetzter Richtung den Plattenwärmetauscher 5 durchströmt, bevor er diesen

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durch einen Abfuhrstutzen 7 verläßt. Durch die Verdampfung des Kältemittels im Plattenwärmetauscher 5 wird dem Kälteträger Wärme entzogen.

Während beim Ausführungsbeispiel nach den Figuren 1 und 2 die Dampftrommel 1 mit einem Flachboden ausgeführt ist, hat die Dampftrommel 1 nach dem Ausführungsbeispiei der Figuren 3 und 4 einen nach außen gewölbten Boden, wodurch sich ein vergrößerter Flüssigkeitsraum ergibt. Um dessen Volumen zu verringern, sind beim Ausführungsbeispiei im unteren Teil der Dampftrommel 1 Verdrängungskörper 9 angeordnet.

Wie die beiden Ausführungsbeispiele erkennen lassen, ergibt sich durch die Anordnung des Plattenwärmetauschers 5 in der Dampftrommel 1 ein kompakter Naturumiaufverdampfer, und zwar unter gleichzeitigem Wegfall der bisher zwischen diesen beiden Bauteilen erforderlichen Leitungen.

Bezugszeichenliste

1 Dampftrommel

2 Eintrittsstutzen

3 Dampfstutzen

4 Tropfenabscheider

5 Plattenwärmetauscher

6 Zufuhrstutzen

7 Abfuhrstutzen

8 Umlenkkammer

9 Verdrängungskörper

10 Fallkanäle

Claims

Ansprüche

1. Vorrichtung zur Kälteerzeugung in einem geschlossenen Kältemittelkreislauf zur Kühlung eines Kälteträgers, insbesondere eines Wasser-Sole-Gemisches, wobei im Kältemittelkreislauf ein Verdichter gasförmiges Kältemittel aus einer Dampftrommel ansaugt und verdichtet und mit hohem Druck einem Verflüssiger zuführt, aus dem das flüssige Kältemittel nach einer Druckentspannung über den Flüssigkeitsraum der Dampftrommel einem Verdampfer zugeführt wird, in dem dem Kälteträger durch die Verdampfung des Kältemittels Wärme entzogen wird und aus dem das gasförmige Kältemittel erneut dem Dampfraum der Dampftrommel zugeführt wird,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Wärmetauscherfläche des Verdampfers als verschweißter Plattenwärmetauscher (5) ausgebildet und im Flüssigkeitsraum der Dampftrommel (1) angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dampftrommel (1) als druckfestes Gehäuse mit integriertem Verdampfer ausgebildet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Dampfraum der Dampftrommel (1) ein Tropfenabscheider (4) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Ausführung der Dampftrommel (1) mit gewölbtem Boden unterhalb des Plattenwärmetauschers (5) Verdrängungskörper (9) angeordnet sind.