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Verfahren zur Eiserzeugung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur
Eisbereitung, besonders für Haushaltungen, bei dem ein Kältemittel von einem Verdichter
(bzw. Absorber) über einen Kondensator und eine Drosselvorrichtung nach einem Verdampfer
gelangt und von diesem wieder abgesaugt wird, und bei dem die Eiserzeugung durch
unmittelbares Gefrieren von Wasser an die Außenwandungen des Verdampfers erfolgt,
und besteht darin, daß zwecks Erzielung einer leichten Ablösüng des an dem Verdampfer
angefrorenen Eises die Durchflußrichtung des Kältemittels in an sich bekannter Weise
in der Kälteapparatur umgekehrt und gleichzeitig durch besondere Maßnahmen das flüssige
Kältemittel aus dem eigentlichen Verdampfer herausgedrückt wird, so daß jetzt in
den Verdampfer hochverdichteter warmer Kältemitteldampf geleitet wird, der an den
kalten Verdampferwänden kondensiert, diese hierbei erwärmt und den hieran festgefrorenen
Eisblock unmittelbar an den Wandungen zum Abtauen und Ablösen bringt.
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Eine besonders bequeme Eiserzeugung hauptsächlich für Haushaltungszwecke
besteht darin, daß man den Verdampfer direkt in das zu gefrierende Wasser stellt,
wobei dieses an die Wandungen des Verdampfers direkt anfriert. Infolge der schlechten
Wärmeleitverhältnisse des Eises ergeben sich hierbei jedoch ziemlich tiefe Temperaturgrade
an der Grenzschicht, so daß dieses sehr fest an den Wandungen sitzt und nur schwer
von diesen abgelöst werden kann.
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Dieser Übelstand wird erfindungsgemäß dadurch behoben, daß man nach
erfolgter Eiserzeugung die Stromrichtung des Kältemittels in der Kälteapparatur
umkehrt und gleichzeitig durch entsprechende Maßnahmen das flüssige Kältemittel
aus dem Ver= dampfer drückt. Es wird hierbei also das verdampfte Kältemittel von
dem Verdichter (bzw. Absorber) aus dem Kondensator gesaugt und in den Verdampfer
gedrückt; der erstere steht also in diesem Falle unter dem Saug-, der letztere unter
dem Verdichtungsdruck. Das im Verdampfer vorhandene und aus diesem hinausgedrückte
flüssige Kältemittel gelangt also auf umgekehrtem Wege über die Drosselvorrichtung
in den Kondensator, in dem es unter entsprechend starker Abkühlung entspannt und
verdampft. Im Kondensator ,erwärmt es sich nun auf nahezu die Außen- bzw. Kühlwassertemperatur
und gelangt so im überhitzten Zustande zum Verdichter, in dem es verdichtet wird
und mit erhöhter Temperatur in den Verdampfer gelangt. Das unter hohem Druck in
den Verdampfer gelangende Kältemittel kondensiert hier an den kalten Wandungen,
Die hierbei frei werdende Verdampfungswärme wird auf die Verdampferwandung bzw.
die unmittelbar an diese angrenzende Eisschicht übertragen,
wodurch
diese letztere zum Auftauen und so zum Ablösen von der Verdampferwand gebracht wird.
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Es ist bereits vorgeschlagen worden (Patent q.19 768), eine Ablösung
von Eis von dem Verdampfer dadurch zu bewirken, d,aß bei gleichgerichtetem Kältemittelstrom
durch Regulierung der Drosselung der Druck und damit die Temperatur im Verdampfer
geändert wird. Diese Einrichtung setzt jedoch zwecks Vermeidung eines Zuflusses
von flüssigem Kältemittel zum Verdichter voraus, daß hinter dem Verdampfer eine
weitere Wärmeaustauschvorrichtung vorgesehen wird. Zudem muß die Drosselung bei
jedem Wechsel des Arbeitsganges neu einreguliert werden, wodurch sich auch eine
Komplikation in der Bedienungsweise ergibt. Dieser Einrichtung gegenüber bietet
die vorliegende Anordnung mit der Umkehrung des Kältemittelstromes den wesentlichen
Vorteil, daß hier nur eine Rohrschlange als Wärmeaustauscher erforderlich wird,
die sowohl bei der Eiserzeugungsperiode als Kondensator als auch gleichzeitig bei
der Abtauperiode als Verdampfer wirkt und vor allem erfindungsgemäß die Möglichkeit
ergibt, durch einfache Maßnahmen während der Abbauperiode das flüssige Kältemittel
aus dem Verdampfer zu verdrängen, so daß die Kondensation an den Verdampferwänden
und damit die übertragung der wirksamen Kondensationswärme auf den am Verdampfer
haftenden Eisblock unmittelbar erfolgen kann, was bei Gleichstrom naturgemäß nicht
möglich ist.
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Es ist auch schon bereits vorgeschlagen worden, zum Zwecke des Abtauens
die Richtung des Kältemittelstromes umzukehren. Diese vorgeschlagenen Einrichtungen
betreffen jedoch eine Abtauvorrichtung für Luftkühlanlagen, die den Zweck haben,
die bei der Luftkühlung sich auf die Rohrschlange niederschlagende Reifschicht abzutauen,
um so eine bessere Wärmeübertragung zu erzielen. Es handelt sich also hierbei -um
eine grundsätzlich andere Kühleinrichtung mit einer grundsätzlich anderen Aufgabe,
indem hier der aus der Luft ausgefrorene Reif zum Abschmelzen gebracht werden soll,
während bei der vorliegenden Erfindung der im Wasserbade um den Verdampfer gebildete
und an diesen angefrorene Eisblock zum Ablösen vom Verdampfer als im übrigen kompakt
bleibender Eisblock gebracht werden soll. Abgesehen hiervon wird nach. der bekannt
gewordenen Einrichtung das im Kondensatar bereits verflüssigte Kältemittel im flüssigen
Zustande durch die abzutastende Rohrschlange geschickt, um so neben der Abtauarbeit
gleichzeitig das flüssige Kältemittel zu unterkühlen und um so in denn anderen Verdampfer
eine erhöhte Kälteleistung zu erzielen.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel dieser Erfindung i i
zwei schematischen Darstellungen veranschaulicht. In Abb. 1 ist die Einrichtung
der besseren Anschaulichkeit halbem schematisch weiter auseinandergezogen dargestellt,
in Abb.2 bei gleichen Einrichtungsteilen in mehr ausführungsgerechter Form.
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In der Zeichnung bedeutet a den Verdamp-fer, b den Verdichter,
c den Kondensator, e die Isolierung des entsprechend ausgeführten Behältnisses zur
Aufnahme des zur Gefrierung bestimmten Wassers. - In dem Kondensatar a ist
eine Tauchglocke f eingebaut, durch die der Verdampfer in eine äußere und innere
Kammer unterteilt ist, die unten miteinander in Verbindung stehen, deren obere Räume
jedoch voneinander getrennt sind. Die Abmessungen der inneren Kammer werden zweckmäßig
so gewählt, daß beide Kammern angenähert den gleichen Inhalt aufweisen. Wird jedoch
Wert darauf gelegt, mit im Verhältnis zur Kälte übertragenden äußeren Oberfläche
des Verdampfers verhältnismäßig gerringen Kältemittelmengen auszu= kommen, was z.
B. schon aus dem Grunde zweckmäßig sein kann, während der Auftauperiode keine unnötig
großen Kältemengen den im Verdampfer vorhandenen flüssigen Kältemitteln entziehen
zu müssen, so wählt man die innere Kammer zweckmäßig entsprechend größer als die
äußere. Die äußere Kammer steht durch Leitung k mit dem Verdichter b; die innere
Kammer über die Drosselung d mit dein Kondensator c in Verbindung. g und h stellen
Umschaltorgane, hier z. B. Dreiweghähne bzw. Dreiwegventile, dar. Das erstere steht
dauernd mit dem Saugventil, das letztere mit dem Druckventil des Verdichters in
Verbindung. In der gezeichneten Darstellung stellt das Ventil o, eine Verbindung
des Saugventils des Verdichters mit der zum Verdampfer g führenden Leitung k, das
Ventilft eine solche des Druckventils mit der zum Kondensator führenden L.ei.-tung
nz her. Der Verlauf des Kältemittels bei dieser Schaltung ist durch die ausgezogenen
Pfeile angedeutet. Beide Umschaltventile sind miteinander durch i gekuppelt, so
daß sie beide gleichzeitig mit einem Handgriff umgestellt werden. Die umgeschaltete
Stellung der Ventile ist gestrichelt angedeutet. In diesem Falle ist das Saugventil
mit der zum Kondensator führenden Leitung m, das Druckventil über die Umgangsleitung
l mit der zum Verdampfer führenden Leitung k verbunden. Die sich hierbei ergebende
Durchflußrichtung ist durch gestrichelte Pfeile angedeutet.
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Das von dem Kbndensator in die innere
Kammer mündende
Rohr it ragt so weit in diese hinein, daß bei der Abtauperiode -während welcher
das flüssige Kältemittel aus der äußeren Verdampferkammer in die innere übergedrückt
wird - di° untere Mündung dieser mit Sicherheit überflutet wird.
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Die Arbeitsweise dieser Einrichtung ist nun folgende: Während der
Kälteerzeugungsperiode wird der Kältemitteldampf aus der äußeren Kammer des Verdampfers
abgesaugt und in den Kondensator gedrückt, in dem er in bekannter -Weise verflüssigt
und aus dem er im flüssigen Zustande über die Drosselung d in die innere Kammer
des Verdampfers gedrückt wird (wie in der Zeichnung angedeutet). Bei diesem Vorgang
wird das flüssige Kältemittel aus der inneren Kammer in die äußere gedrückt. Die
mit dem zu gefrierenden Wasser in Berührung kommende Außenfläche ist also von dein
flüssigen verdampfenden Kältemittel restlos bedeckt, und es kommt mithin ein intensiver
Wärmeaustausch zur Wirkung. Wird nun in der beschriebenen Weise die Durchfl.ußrichtung
umgÜkehrt (gestrichelte Pfeile); so wird der Kältemitteldampf aus dem. Kondensator
gesaugt und in die ,äußere Kammer des Verdampfers a gedrückt. Die Kälternitt.elflüssigkeit
im Verdampfer wird hierbei aus -der äußeren Kammer nach der inneren gedrückt und
gelangt hierbei wegen der Überflutung der 'Mündung des vom Kondensator kommenden
Rohres in flüssigem Zustand über die Drosselung d in den Kondensator c. Es findet
in diesem Falle also eine Entspannung bzw. Verdampfung unter Kälteerzeugung am Eingang
in den Kondensator statt, und ies wird der kalte Kälteinitteldampf in diesem Falle
im Kondensator nahezu auf die Außentemperatur bzw. auf die Temperatur des Kühlwassers
(falls solches verwendet wird erwärmt. Bei der folgenden Verdichtung wird es durch
die Kompressionswärme weiter erhitzt und gelangt in diesem Zustande unter Druck
in den Verdampfer. Da die Kälteflüssigkeit, wie schon erwähnt, in die innere Kammer
übergedrückt wird, so kendensiert in diesem Falle der unter Druck befindliche Kältemitteldampf
zum wesentlichen Teil an den Außenwandungen des Kondensators,- wobei sich die Kondensationswärme
auf die an dem Verdampfer angefrorene Eisschicht überträgt und diese zum Auftauen
bringt.
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In Abb. z ist die gleiche Kälteapparatur noch einmal dargestellt.
Die ganze Kälteapparatur ist hierbei auf einem den Eisbehältere abdeckenden Deckelp
aufgebaut und kann in ihrer Gesamtheit mit dem Deckel mittels des Handgriffsn herausgezogen
bzw. eingesetzt werden. Die Kühlung des Kondensators wird nach der Darstellung mittels
des Ventilators o durch Luft bewirkt, wobei die Luft zentral zwischen die Kondensatorivzndungen
hindurchgesaugt wird.
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Sollen statt der topfartigen Eisgebilde, wie sie sich nach dieser
Methode im allgemeinen ergeben, Eisstangen :erzeugt werden, so versieht man den
Verdampfer außen mit axial verlaufenden Längsrippen. Hierdurch werden einmal zwischen
den einzelnen Rippen gesonderte Eisstangen erzeugt, zudem wird hierdurch die Wärmeentziehung
wegen der vergrößerten WärmAeitflächen vergrößert. Die Ablösung erfolgt hierbei
wegen der guten Wärmeleitung der Rippen in gleicher Weise wie vorhin. Auich Eiswürfel
können hiernach leicht erzeugt werden. Zu dem Zwecke wird der Verdampfer neben den
vorhin erwähnten axial verlaufenden Längsrippen noch mit sich verhältnismäßig nur
wenig erhebenden, nach außen ausgebildeten, rings um den Verdampfer laufenden Rillen
versehen. Man erhält in diesem Falle also Eisstangen, die infolge dieser Ringrillen
mit Einkerbungen versehen sind und die daher leicht zu Eiswürfeln gebrochen werden
können.