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Kälteanlage mit Entölung des Verdampfers Bei größeren Kälteanlagen
treten erhebliche Schwierigkeiten auf, wenn eine selbsttätige Ent-Ölung des Verdampfers
durchgeführt und zur wirksamen Entölung die Füllung verkleinert werden soll. Mit
dem üblichen Entälen des Verdampfers, der von mitgerissenem und im Ö1abscheider
nicht abgeschiedenem 01 des Verdichters ständig verunreinigt wird, durch
Ablassen ins Freie, sind immer Kältemittelverluste und eine Geruchsbeeinträchtigung
der Umgebung verbunden, abgesehen davon, daß die Notwendigkeit der zeitweisen Entölung
als lästig empfunden wird. Eine geringe Verdampferfüllung ist auch aus anderen Gründen
erwünscht, so vor allem in Verdampferschlangen für Luftkühlung wegen des leichteren
Abtauens des sich ständig bildenden Reifansatzes. Bei K'leinkälteanlagen sind die
oben angeführten Forderungen (selbsttätige Entölung und geringe Füllung) in der
Weise gelöst, daß Verdampfersysteme verwendet werden, «-elche keime Absetzmöglichkeiten
für das flüssige Kältemittel und 01
bieten, und d'aß druck- oder thermostatisch
gesteuerte Expansionsventile den Verdampferschlangen so viel Kältemittel zuführen,
daß am Ende derselben nur verdampftes Kältemittel austritt, welches das mitgerissene
Öl wieder dem Verdichter zuführt. Bei zunehmender Leistung der Kälteanlage läßt
sich dieses Prinzip immer schwerer anwenden. Di,e Wärmeaustauschflächen vergrößern
sich und damit auch die Zahl der Rohrschlangen. Wegen der begrenzten Leistung der
Expansionsventile vermehrt sich auch deren Zahl, und damit
wächst
die Schwierigkeit des Einregulierens der automatischen Expansionsventile und die
gleichmäßige Verteilung des Kältemittels auf die einzelnen Rohrschlangen. Es besteht
leine Gewähr, daß aus einzelnen Rohrschlangen nicht noch flüssiges Kältemittel austritt
und in denverdichter gelangt; die größeren Rohrabmessungen der Schlangen erhöhen
diese Gefahr. Diese Schwierigkeiten und der Umstand, daß andererseits die Wärmeaustanschflächen
am Ende der Verdampferschlangen beim Austreten trocken gesättigter Dämpfe nicht
voll ausgenutzt werden, sind der Grund dafür, daß die vorstehend erläuterteArbeitsweise
nur auf Kleinkälteanlagen beschränkt bliel).
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In Großkälteanlagen «-erden automatisch arbeitende Schwimmerventile
verwendet und die Verdampfer auf eine bestimmte Höhe mit Kältemittel überflutet,
die so gewählt wird, daß die gesamte Wärmeaustauschfläche mit flüssigem Kältemittel
bespült wird. Es wird dann die Anordnung eines F'lüssigkeitsabscheiders notwendig,
der den Dampf von .der mitgerissenen Flüssigkeit trennt und- diese durch ein Fallrohr
wieder dem Verdampfer zuführt. Die Folge von der Anwendung dieses Prinzips ist eine
große Füllung des Verdampfers mit den nachteiligen Eigenschaften für das Abtauen
der Rohrschlangen bei Luftkühlern und die Unmöglichkeit der selbsttätigen Rückführung
des Öls ohne besondere Vorrichtungen. Das Öl verbleibt im Verdampfer, reichert sich
dort an und muß von Zeit zu Zeit von Hand aus abgelassen «-erden. Dieses Ablassen
ist auch nur durchzuführen, wenn sich das flüssige Kältemittel vom Öl trennt und
dieses sich, wie beiAinmoniak, unten absetzt. Bei Frigenanlagen kann das Öl nur
durch Ausdampfen des Kältemittels abgesondert werden, da das Öl sich in Frigen löst.
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Die nachstehend beschriebene Erfindung bezweckt, eine automatische,
stetige Ölrückführung durch einen Entöl,--.r und eine Herabsetzung der Füllung auf
ein Kleinstmaß herbeizuführen. Die Erfindung zeichnet sich hierbei im wesentlichen
dadurch aus, daß im Nehenstrom zwischen Flüssi,J-keitsabscheider bzw. Flüssigkeitssammler
und Verdichter ein Entöler vorgese ien ist, in welch,ern ein Teil des mit Öl angereicherten,
vom Flüssigkeitsabscheider bzw. Flüssigkeitssammler kommenden Isältemittels verdampft
und die abziehenden Dämpfe das ausgeschiedene Öl über die Saugleitundem Verdichter
wieder -zuführen, so daß di: Entölung des Verdampfers selbsttätig erfolgt.
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Weitere Vorteile, die Einzelheiten der Kälteanlage und ihre Wir@hungsweise
sind im nachfolgenden an Hand der Zeichnungen durch einige Ausführungsbeispiele
der Anlage näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt Fig. i eine erfindungsgemäße
Kälteanlage für eine selbsttätige Entölung des schlangenförmigen #'erdampfers unter
Verwendung eines Flüsigk-eitsabscheiders, Fig. z eine Kälteanlage ähnlich der nach
Fig. i, jedoch mit einem in .den Flüssigkeitsabscheider eingebauten Entöler, Fig.
3 a und 3 b eine Kälteanlage mit einem zur Abkühlung von Kälteträgern (Sole) dienenden
Röhrenkesselverdampfer und Fig. d a und d. b eine Abart der Kälteanlage nach Fit-)-
3 a und' 3 b mit in den Röhrenkesselverdampfer funktionsmäßig verlegtem Flüssigkeitssammler.
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Wie aus Fig. i ersichtlich ist, wird das in einem Regelorgan i entspannte
Kältemittel wie bei Kleinkälteanlagen von oben in den schlangenförmigen Verdampfer
2 eingeführt, in welchem der größte Teil des flüssigen Kältemittels verdampft und
ein geringer Üherschuß an unverdampftem Kältemittel in den Flüssigkeitsabscheider
3 ausgeworfen wird. Zum Entspannen der Flüssigkeit ist das Regelorgan i z.-B. als
ein automatisches Schwimmerventil ausgebildet. Die Verdampferschlangen können zu
Verdampfereinheiten oder zu kleineren Gruppen zusammengefaßt werden. Da nach dem
Entspannen des Kältemittels zur Temperatursenkung der Flüssigkeit ein geringer Teil
verdampft, nimmt die Flüssigkeit entsprechend den größten und der Entspannungsdampf
nur einen geringen Gewichtsanteil an. Raummäßig nimmt dagegen der Entspannungsdampf
ein mehrfaches des Flüssig heitsvolumens ein. Diese Tatsache, zusammen mit dem Verdampfungsvorgang
in den V.erdampferschlangen, hat ein geringes Füllungsgewicht des Verdampfers zur
Folge. Erfolgt die Einführung in die Verdampferschlangen von unten, so steigt das
Füllungsgewicht zwar entsprechend an, es ist aber noch immer geringer als im Überflutungsbetrieb.
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Der den Verdampferschlangen nachgeschaltete Flüssigkeitsabscheider3
unterscheidet sich von den bisherigen bei Überflutungsbetrieb üblichen dadurch,
daß er kein Abfallrohr für die Rückführung der abgeschiedenen Flüssigkeit zum Verdampfer
.erhält und daß in ihm eine beispielsweise aus einer Heizschlange bzw. Heizröhre
bestehende Hei,zv orrichtung d. eingebaut wird, welche die aus den Verdampferschlangen
ausgeworfene Flüssigkeit verdampft. Dieselbe Flüssigkeitsmenge durchläuft im stationären
Betrieb im Überschuß den Verdampfer 2, ohne in demselben wegen seiner begrenzten
Leistung zu verdampfen. Dadurch, daß dem Verdampfer überschüssige Flüssigkeit zugeführt
wird, die erst durch die Heizvorrichtung im Flüssigkeitsabscheider verdampft, wird
erreicht, daß die Verdampferschlangen bis ans Ende mit zum Teil flüssigen Kältemittel
beaufschlagt sind und daß eine ungleichmäßige Verteilung .des entspannten Kältemittels
auf die einzelnen Verdampfwrschlangen sich nicht leistungsverringernd auswirkt.
Die Heizvorrichtung 4. wird durch das vom in der Zeichnung nicht dargestellten Verflüssiger
kommende warme flüssige Kältemittel geheizt, dessen Verlauf ebenso wie der .des
Dampfes durch Pfeile angedeutet ist. Sie kann aber ebenso durch Sole oder einen
anderen Kälteträger geheizt «-erden.
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Mit den Kältemitteldämpfen gelangt jedoch auch Öl, das in einem hinter
dem Verdichter angeordneten Ölabscheider nicht ganz zurückgehalt,-ii
wurde,
vom Verdichter über den Verflüssiger in den Verdampfer. Diese je nach der Wirkung
:des Ölabscheiders mitgeführte , Ölmenge sammelt sich beim- üblichen Überflutungsbetrieb
im Verdampfer an und muß, sofern sich, wie bei Ammoniak, das Öl vom flüssigen Kältemittel
durch den Unterschied der Schwere trennt, von Hand aus.zeitweise abgelassen werden.
Reichert sich das Kältemittel mit Öl an, so wird der Verdampfungsvorgang durch einen
größeren Wärmeübergangswiderstand stark behindert.
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Diese Nachteile werden durch die vorliegende Erfindung in einfacher
Weise beseitigt. Das wegen des gewichtsmäßig geringen Ölantriebes verhältnismäßig
reine Kältemittel strömt in den Verdampferschlangen von oben nach unten bziv. umgekehrt,
verdampft zum größten Teil auf diesem Weg, wobei sich immer mehr Öl durch das Abverdampfen
des Kältemittels ausscheidet, und führt im restlichen flüssigen Teil den Ölinhalt
mit in den Flüssigkeitsabschei-der3. In demselben befindet sich deshalb eine im
Verhältnis zum flüssigen Kältemittel reichliche Ölmenge; die Entölung kann hier
wirkungsvoll durchgeführt werden. Die Einrichtung sieht einen neuartigen, nach dem
Prinzip kommunizierender Rohre wirkenden Entöler 5 vor, bei dem eine Flüssigkeitssäule
im Flüssigkeitsabscheider 3 auf der einen Seite eine aufdampfende Flüssigkeitssäule
mit zunehmendem Dampfanteil in einer Schlange 6 auf der anderen Seite so hoch hebt,
bis die gesamte Flüssigkeit verdampft ist. Das hierbei ausgeschiedene Öl wird vom
abziehenden Dampf auf der durch die Schlange 6 gebildeten Steige hochgezogen und
in die Saugleitung 7 eingeführt, aus der es wieder in den Verdichter gelangt. Es
findet auf .diese Weise eine stetige selbsttätige Entölung statt. Die notwendige
Wärme zum Verdampfen des Kältemittels wird der Schlange 6 durch die gegenströmende,
vom in der Zeichnung nicht dargestellfen Verflüssiger über die Leitung 8 kommende
warme Kältemittelflüssigkeit zugeführt. Wie in Fig. 2 dargestellt ist, kann der
Entöier 6 in den Flüssigkeitsabscheider 3 eingebaut werden.
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Bei Röhrenkesselverd@ampfern, die zur Abkühlung von Kälteträgern (Sole)
dienen, muß die äußere Form des Flüssigkeitsabscheiders, hier als Flüssigkeitssammler,
entsprechend der Form und Funktion des Verdampfers abgeändert werden. Da der Kältemittelraum
verhältnismäßig groß ist, trennt sich hier im Verdampferraum die Flüssigkeit vom
Dampf und rinnt an den Kühlrohren unter gleichzeitiger Verdampfung ab. Vielfach
wird zur Verbesserung der Abs.cheidung einDampfdom aufgesetzt. In Fig. 3 a und 3
b entspricht der Flüssigkeitssammler 3:dem Flüssigkeitsabscheeider3 der Fig. i und
2, der nun entsprechend der Form des Röhrenkesselverdampfers 2 waagerecht liegt.
Der izu kühlende Kälteträger (Sole) wird dem Verdampfer 2 in Richtung des Pfeiles
12 zugeführt, durchfließt :die Verd'ampferrcihre und verläßt den Verdampfer 2 in
Richtung des Pfeiles 13 (vgl. Fig. 3 a).
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Das entspannte Kältemittel wird durch mehrere Verteilrohre g auf die
Kühlrohre gleichmäßig über die ganze Länge versprüht, verdampft zum größten Teil
auf denselben, und der restliche Teil des unverdampften Kältemittels setzt sich
im Flüssigkeitssammler 3 ab. In den Flüssigkeitssammler sind Heizrohre 4 eingebaut,
die von nicht entspanntem, in Richtung des Pfeiles io den Heizrohren zufließendem
und in Richtung des Pfeiles i i die Heizrohre verlassendem Kältemittel oder vom
Kälteträger (Sole) durchflossen werden und die das Kältemittel in der Menge verdampfen,
in der es flüssig dem Flüssigkeitssammler zufließt. Das Kältemittel oder die Sole
kühlt sich dabei in den Rohren ab. Der Entöler 5 bleibt in der Ausführung wie in
Fig. i beschrieben.
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Da die Wirkung des Flüssigkeitssammlers 3 mit den eingebauten Heizrohren
prinzipiell die gleiche bleibt, ob die Heizrohre von Kältemittel oder von Sole durchflossen
werden, ist in Fig.4a und 41) der Flüssigkeitssammler 3 funktionell in den Verdampfer
2 verlegt. Aus konstruktiven Gründen sind hier die überfluteten Heizrohre von Sole
durchflossen; im Hinblick auf den Endzweck der Abkühlung von Sole werden sie wie
üblich als Kühlrohre bezeichnet. In dieser Form gleicht die Einrichtung der normalen
Bauart der Röhrenkesselverdampfer bis auf den Unterschied im Grad der Füllung und
in der gleichmäßigen Verteilung des Kältemittels durch mehrere Verteilerrohre. Die
Füllung wird nur so weit durchgeführt, daß ein; ausreichende Bespülung der nicht
überfluteten Rohre stattfindet. Der Entöler 5 ist wieder wie in Fig. 3 a und 3 b
ausgeführt.