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Absorptionskälteapparat Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren
und eine Vorrichtung zur Umwälzung der Absorptionsflüssigkeit durch periodisch unter
Druck gesetzte Gase in Absorptionskälteapparaten, insbesondere solchen, die mit
druckausgleichendem Gas arbeiten.
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Die Erfindung soll näher unter Hinweis auf die beiliegende Zeichnung
beschrieben werden, wobei sich - die kennzeichnenden Merkmale der Erfindung ergeben
werden.
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In der Zeichnung ist schematisch ein mit druckausgleichendem Hilfsgas
arbeitender Absorptionskälteapparat dargestellt.
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In der Abbildung bezeichnet io einen in beliebiger Weise beispielsweise
durch eine elektrische Heizpatrone oder einen Gasbrenner beheizten Kocher eines
Absorptionskälteapparates, von dein angenommen sei, daß er mit Wasser als Absorptionsmittel,
Ammoniak als Kältemittel und Wasserstoff als druckausgleichendes Gas arbeitet. Die
aus der im Kocher io befindliche Absorptionslösung durch die Beheizung ausgetriebenen
Kältemi.tteldämpfe werden in an sich bekannter Weise durch eine Leitung i i zu einem
Kondensator 12 geführt, wo die Kältemitteldämpfe verflüssigen. Verflüssigtes Kälteniittel
tritt in einen die Leitung i i mantelartig umgebenden Abscheider 13 ein, der in
bekannter Weise die Abscheidung der mit den Kältemitteldämpfen mitfolgenden Absorptionsmitteldämpfe
bewirkt. Die sich hierbei im Nhscheidermantel erneut bildenden Kältemitteldämpfe
sowie der Überschuß an verflüssigtem Kältemittel treten durch einen weiteren Kondensatorteil
1d., der ebenso wie der Kondensator r2 in, beliebiger Weise gekühlt sein kann, zum
Verdampfer 15 des Apparates. Dieser kann außen mit einem Kühlkörper bekannter Art
und innen mit Verteilungsgebilden für das flüssige Kältemittel versehen sein. Im
Verdampfer 15 verdampft das verflüssigte Kältemittel in Gegenwart des Hilfsgases,
das aus dem Absorber 16 durch Leitung 17 zugeführt wird. Das sich im Verdampfer
bildende Gasgemisch tritt durch Leitung 18 zum Absorber 16 zurück, der. gleichfalls,
in bekannter Weise im Innern mit Verteilungsgebilden für die Absorptionslösung versehen
sein kann. Die Leitungen 17 und 18 werden zweckmäßig in gegenseitigen Wärmeaustausch
gebracht.
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Die im Absorber angereicherte Lösung sammelt sich im unteren Teil
des Absorbers an und wird von hier durch eine Leitung i9, die beispielsweise. horizontal
verläuft, zum Kocher io geführt, so daß also die Spiegel in beiden Gefäßen in gleicher
Höhenlage stehen.
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Der Umlauf der Absorptionslösung kommt durch eine besondere Pumpvorrichtung
zustande. Diese besteht im wesentlichen aus einem Pumpgefäß 2o, von dem aus eine
Steigleitung 21 über einen Temperaturwechsler 2a zum oberen Teil des Absorbers führt,
einer Ventileinrichtung, die im ganzen mit 23 bezeichnet ist, sowie zwei Drucksicherungseinrichtungen
24 und 25. Das, Pumpgefäß 2o, das in beliebiger Weise,' zweckmäßig
jedoch
durch dieselbe Wärmequelle wie der Kocher beheizt sein kann, da dies Material- und
Wärmeersparnis ergibt, ist mit dem Kocher io durch die Drucksicherungsvorrichtung
24 verbunden. Diese Vorrichtung besteht im wesentlichen aus zwei ineinanderliegenden
Röhren, von denen das eine, zweckmäßig das innere, die Lösung vom Kocher abwärts
führt, worauf die Lösung in dem anderen, zweckmäßig dem äußeren Rohre aufsteigt,
um oberhalb des Niveaus im Pumpgefäß über den Rand des äußeren Rohres in den Pumpraum
überzutreten. Sich im Pumpraum bildender Druck bewirkt, daß die Flüssigkeit im äußeren
Rohr entsprechend dem im Pumpgefäß herrschenden Überdruck zurückgedrückt wird. Der
sich bei der Beheizung des Pumpraumes bildende Druck bewirkt ferner, daß ein Teil
des Inhalts des Pumpgefäßes durch die Leitung 2 1 zum Absorber gedrückt wird.
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Um die zum Absorber geförderte Lösung im Pumpraum wieder zu ersetzen,
muß eine Vorrichtung vorgesehen sein, die den sich im Pumpraum bildenden Überdruck
periodisch wieder vernichtet, so daß ein Nachlaufen von Lösung aus dem Kocher io
in den Pumpraum 2o stattfindet. Hierzu ist die Drucksicherungsvorrichtung a5 und
die Ventilvorrichtung 23 vorgesehen.
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Die Ventilvorrichtung besteht im wesentlichen aus einem Rohr 26, etwa
von der Form eines liegenden $. Das eine Ende dieses S-förmigen Rohres mündet
im Pumpraum an einer Stelle, die unterhalb des Flüssigkeitsspiegels in diesem Raume
liegt. Das andere Ende des S-Rohres mündet in der Drucksicherungsvorrichtung 25,
und zwar höher als der höchsten Spiegelstellung im Pumpgefäß 2o entspricht.
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Von einer Stelle des S-förmigen Rohres 26, und zwar zweckmäßig von
der höchsten Stelle der $-Schleife, führt ein U-förmig gebogenes Rohr 27 in den
Gasraum des Pumpgefäßes 2o zurück. Der von der S-Schleife ausgehende Schenkel dieses
Rohres wird zweckmäßig mit so großem Durchmesser ausgeführt, daß in ihm Gas und
Flüssigkeit aneinander vorbeitreten können.
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Die Drucksicherungsvorrichtung 25 besteht im wesentlichen aus einem
U-förmig gebogenen Rohr, das mit seinem einen Schenkel im Pumpraum 2o endet und
dessen anderer Schenkel durch eine Leitung 29 mit der Leitung i i in Verbindung
steht, Die Drucksicherungsv orrichtung 25 kann, wie in der Abbildung angedeutet,
in ihrem oberen Teil mit einer Erweiterung 30 versehen sein.
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Diese Pumpv orrichtung arbeitet wie folgt: Es sei angenommen, daß
sich im Pumpraum 2o durch die Beheizung aus der im Kocher io bereits entgasten Lösung
Gase entwickelt haben, deren Druck bewirkt, daß das Niveau im Pumpraum auf die in
der Abbildung dargestellte Lage gesunken ist. Dann ist Flüssigkeit in der Drucksicherungsleitung
25 bis zur dargestellten Niveauhöhe aufgestiegen, durch die Leitung 21 wird Flüssigkeit
zum Absorber gepumpt. Im äußeren Rohr der Drucksicherungsvorrichtung 24 ist die
Flüssigkeit durch den Gasdruck entsprechend zurückgedrückt. In beiden Schenkeln
z7,:28 des ()-Rohres steht Gas, der mit der Drucksicherungsvorrichtung 25 verbundene
Schenkel des S-förmigen Rohres 26 ist mit Flüssigkeit angefüllt, während der obere
S-Teil, der mit der Leitung 28 verbunden ist, gleichfalls von Gas erfüllt ist. Steigt
der Druck weiter, so wird so lange Flüssigkeit zum Absorber gefördert, bis die Mündungsstelle
der Leitung 2i in den Gasraum des Pumpgefäßes kommt, oder aber bis der Gasdruck
über das [)-Rohr 27 die Flüssigkeit im $-förmigen Rohr 26 his an die unterste Stelle
dieses Rohres gedrückt hat. In der Abbildung sind diese beiden für den Pumpvorgang
gleich wichtigen Stellen in gleicher Höhenlage dargestellt, doch ist dies nicht
unbedingt erforderlich.
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Tritt nun im Pumpraum eine Drucksteigerung ein, die so groß ist, daß
das Gas die unterste Stelle des S-förmigen Rohres 26 erreicht und überschreitet,
so tritt das Gas durch den linken Schenkel des Rohres 26 nach oben und perlt .durch
die in der Drucksicherungsvorrichtung 25 stehende Flüssigkeit hindurch. Da dadurch
der Druck im Pumpraum sinkt, sinkt auch die Säule in der Druckleitung 25 herab,
so daß sich der auf der Mündung der Leitung 26 in die Drucksicherungsvorrichtung
stehende Druck entsprechend verringert. Da nun der oberste Teil der S-Schleife des
Rohres 26 durch das U-Rohr 27 mit dem Gasraum des Pumpgefäßes 2o verbunden ist,
gleicht sich der Überdruck im Pumpenraum über das U-Rohr 27 und die linke Schleife
des S-förmigen Rohres 26 sowie die Drucksicherungsvorrichtung 25 aus, deren Flüssigkeitssäule
abfällt, und die Druckgase werden durch Leitung 29 dem Kondensator T2 zugeführt.
Die Flüssigkeit in der Steigleitung 21 fällt bei Druckausgleich zurück, und ferner
steigt die Flüssigkeit im äußeren Rohr der Drucksicherungsrohre 24 an bis zum Überlauf
über die obere Mündung .dieses Rohres, so daß sich die zum Absorber geförderte Flüssigkeit
im Pumpraum wieder aus dem Kocher io ersetzt. Das Niveau im Pumpraum beginnt also
wieder zu steigen, und zwar steigt es so weit, bis der rechte Schenkel des ]-Rohres
27 vom steigenden Spiegel abgeschlossen wird.
In diesem Augenblick
ist der Pumpraum wieder vom Kondensator abgeschlossen, und der sich neu bildende
Druck bewirkt nun, daß etwas Flüssigkeit im rechten Schenkel des [)-Rohres 27 hochgedrückt
wird. Diese geringe Drucksäule bewirkt, daß Flüssigkeit in dem $-förmigen Rohr 26
über den höchsten Punkt der $-Schleife hinübergetrieben wird, so daß sich das Rohr
26 zwangsweise mit Flüssigkeit füllt, wodurch die Ventileinrichtung abgeschlossen
wird. Der sich weiter im Pumpraum bildende Druck bewirkt wieder ein Hochdrücken
der Flüssigkeit in der Drucksicherungsvorrichtung 25 sowie der Steigleitung 21 und
ein Zurückdrücken der Flüssigkeit im äußeren Rohr der Drucksicherungsvorrichtung
24. Der fallende Spiegel im Pumpgefäß 2o gibt die Mündung des U-Rohres 27 wieder
frei, und die darin stehende Flüssigkeitssäule wird nach einiger Zeit in den weiten
Schenkel 28 des [)-Rohres ausgestoßen. Die hierin ausgestoßene Flüssigkeit fließt
in das Rohr 26 über und tritt von hier entweder direkt oder über die Drucksicherungsv
orrichtung 25 in das Pumpgefäß zurück.
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Die tiefste Stelle des $-förmigen Rohres 26 bedingt den Augenblick,
in dem das Ventil bei den bestehenden Druckverhältnissen aufreißt. Die Mündungsstelle
der Leitung 21 in den Pumpraum 2o bedingt im Verein mit der Mündung des U-Rohres
27 in den Pumpraum sowie den Durchmesser des Pumprautnes die Flüssigkeitsmenge,
die bei jedem Pumpschlage gefördert wird. Es ist nicht erforderlich, daß die Leitung
21 im Pumpgefäß i9 endet, sie kann vielmehr auch in der Drucksicherungsvorrichtung
25 enden.