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Absorptionskältemaschine mit einem druckausgleichenden, nicht kondensierenden
Hilfsmittel.
Die Erfindung bezieht sich auf solche Absorptionskältemaschinen, die ein bei den gewöhnlich vorkommenden Temperaturen nicht kondensierendes Hilfsmittel enthalten, das die Druckunterschiede innerhalb der Maschine ganz oder teilweise ausgleicht. Bei den bekannten Maschinen dieser Art besteht das Hilfsmittel aus einem in der Absorptionsflüssigkeit unlöslichen oder schwer löslichen Gas, das durch den Kühler und den Absorber in ununterbrochenem Kreislauf strömt, wogegen das Kühlmittel, wie gewöhnlich, aus einem in der Absorptionsflüssigkeit löslichen Gas besteht. Es ist auch bekannt, bei derartigen Maschinen den Kreislauf des Hilfsmittels ohne Zuhilfenahme mechanisch beweglicher Teile, u. zw. nur durch die Ausnutzung des Unterschiedes im spezifischen Gewicht des gasförmigen Inhalts im Kühler und Absorber herbeizuführen.
Diese Zirkulationsanordnung kann jedoch in gewissen Fällen ungenügend sein zwecks Herbeiführung der erforderlichen Geschwindigkeit des Kreislaufes, z. B. in
Fällen, wo es notwendig ist in das Zirkulationssystem des Hilfsmittels einen Temperaturwechsler einzu- schalten, der eine Steigerung des Zirkulationswiderstandes zur Folge hat.
Die Erfindung hat zum Zweck, eine schnelle Zirkulation des Hilfsmittels durch eine solche Anord- nung seines Zirkulationssystems zu ermöglichen, dass die für den Kreislauf erforderliche Treibkraft dem vorhandenen Zirkulationswiderstande in jedem besonderen Falle angepasst werden kann. Dies wird gemäss der Erfindung dadurch erreicht, dass in das Zirkulationssystem für das Hilfsmittel eine Erhitzungs- bzw. eine Kühlvorrichtung oder beide eingeschaltet wird (werden), welche Vorrichtung (Vorrichtungen) derart beschaffen ist (sind), dass das Hilfsmittel aus ihr (ihnen) in gasförmigem Zustande austritt. Als
Erhitzungsvorrichtung kann dabei zweckmässig der Kocher des Apparates dienen.
Eine Ausführungsform der Erfindung kann dadurch geschaffen werden, dass an einem derartigen
Apparate bekannter Ausführung das Kühl-und das Hilfsmittel veranlasst werden, in dem zugehörigen
Zirkulationssystem ihren Platz zu wechseln, so dass das Kühlmittel nur durch den Kühler und den
Absorber kreist, während das Hilfsmittel in ähnlicher Weise wie das Kühlmittel bei den bekannten
Apparaten, d. h. in einem ununterbrochenen Kreislauf durch Kühler, Absorber und Kocher fliesst. Diese
Anordnung setzt voraus, dass das Hilfsmittel in der Absorptionsflüssigkeit lösbar, das Kühlmittel aber in ihr nicht oder schwer löslich ist.
Die relative Löslichkeit der beiden Mittel in der Absorptionsflüssigkeit kann natürlich schwanken ; wesentlich ist nur, dass das Kühlmittel in geringerem Grade löslich ist als das Hilfsmittel, so dass es aus der Flüssigkeit bei einer niedrigeren Temperatur ausgetrieben werden kann.
Bei einer Anordnung gemäss der Erfindung entfällt selbstverständlich der früher zwischen Kocher und Kühler eingeschaltete Kondensator, der statt dessen zwischen Absorber und Kühler eingeschaltet wird, wobei der Gasraum des Kochers in offener Verbindung mit dem Kühler steht.
Die Erfindung bietet die Möglichkeit, einen Überdruck im Kocher zwecks Überwindung des
Zirkulationswiderstandes bzw. zwecks Steigerung der Zirkulationsgeschwindigkeit auszunutzen, wie aus der folgenden, die Einzelheiten der Erfindung darstellenden Beschreibung hervorgeht.
Die Zeichnung veranschaulicht schematisch als Beispiel einen erfindungsgemäss ausgeführten
Absorptionskälteapparat. Er besteht in der Hauptsache aus einem Kocher 1, einem Absorber 2, einem
Verdampfer. 3 und einem Kondensator 4, welche Teile durch Rohrleitungen miteinander verbunden
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sind, so dass sie ein luftdicht geschlossenes System bilden. Kocher und Absorber enthalten die Absorptions flüssigkeit, z. B. Azeton, wobei das in der Absorptionsflussigkeit lösliche Hilfsmittel zweckmässig aus Azetylen besteht, während als Kühlmittel z. B. schweflige Säure dient. Kocher und Absorber sind miteinander durch Leitungen 5 und 6 verbunden und bilden so ein Zirkulationssystem für die Absorptionsflüssigkeit.
In den Leitungen ist ein Temperaturwechsler 7 eingeschaltet zwecks Austausches von Wärme zwischen der einströmenden und der ausströmenden Flüssigkeit. Der Flüssigkeitskreislauf wird mittels einer thermischen Zirkulationsvorrichtung 8 bewirkt, die z. B. aus einer Rohrschlange besteht, die einen Teil der in den Kocher mündenden Rohrleitung 6 bildet und um die Wärmequelle 9 des Kochers angebracht ist. Durch Erhitzung des Kochers entsteht eine lebhafte Gasentwicklung in der Rohrschlange 8, wodurch die Flüssigkeit in bekannter Weise in der von den Pfeilen angegebenen Richtung unter Überwindung des Überdruckes im Kocher fliesst.
Absorber und Verdampfer sind mittels Rohrleitungen 10 und 11 verbunden, von welchen die ersten den oberen Teil des Verdampfers mit dem unteren Teil des Absorbers verbindet, während die letztere, die den Kondensator 4 enthält, vom oberen Teil des Absorbers zu dem unteren Teil des Verdampfers führt. Die Rohrleitungen 10 und 11 bilden zusammen mit dem Absorber und dem Verdampfer des Zirkulationssystems das Kühlmittel. Ferner sind Kocher und Verdampfer durch eine Rohrleitung 12 verbunden, die einerseits in den Gasraum des Kochers und anderseits neben dem Boden des Verdampfers mündet.
Der in der Zeichnung gezeigte Kälteapparat arbeitet mit Luftkühlung, zu welchem Zwecke Kondensator und Absorber mit Kühlflanschen 1 : ; bzw. 14 versehen sind.. Ferner ist in der Leitung 12 eine Kühlvorrichtung in der Form eines Flanschrohres 15 zwecks Kühlung durch atmosphärische Luft eingesetzt, wodurch das Hilfsmittel vorgekühlt wird, ehe es in den Verdampfer 3 eintritt. Zwecks weiterer Abkühlung des Hilfsmittels ist in den Leitungen 10 und 12 ein Temperaturwechsler 16 eingeschaltet, wodurch das Hilfsmittel, ehe es in den Verdampfer eintritt, von den aus dem Verdampfer durch das Rohr 10 entweichenden Gasen vorgekühlt wird.
Der Apparat wirkt in der folgenden Weise. Das im Kocher aus der Absorptionsflüssigkeit (Azeton) in Gasform ausgetriebene Hilfsmittel (Azetylen) strömt, sobald der erforderliche Überdruck im Kocher erreicht ist, durch Rohrleitung 12, Flanschenrohr 15 und Temperaturwechsler 16 in den Verdampfer 3, wobei es durch das im Verdampfer in flüssiger Form befindliche Kühlmittel (schweflige Säure) gepresst , wird, welches-Kühlmittel dabei verdampft'und sich mit dem Hilfsmittel mischt. Sobald ein genügender Überdruck im Verdampfer erreicht ist, um den Gegendruck der im Absorber befindlichen Absorptionsflüssigkeit zu überwinden, strömt die Mischung von Hilfsmittel und Kühlmittel aus dem Verdampfer durch den Temperaturwechsler 16 und die Leitung 10 in den Absorber 2, wobei die Gasmischung in Form von Glasbläschen durch die Absorptionsflüssigkeit strömt.
Dabei wird das in der Flüssigkeit leicht lösliche Hilfsmittel absorbiert, während das in der Flüssigkeit schwer lösliche Kühlmittel zurück zum Verdampfer durch die Rohrleitung 11 und den Kondensator 4 strömt, in welch letzterem das Kühlmittel verflüssigt wird. Die durch den Absorber im Gegenstrom zur Gasmischung strömende Absorptionsflüssigkeit, die somit allmählich angereichert wird, strömt durch die Leitung 6 und den Temperaturwee, hsler 7 nach dem Kocher zurück, aus dem sie ununterbrochen nach dem Absorber durch die Leitung 5 und den Temperaturwechsler zurückströmt.
Die Kühlwirkung wird in an sich bekannter Weise durch die Verdampfung des Kühlmittels im Verdampfer und Bindung von Wärme aus dessen Umgebung hervorgerufen. Wie bekannt, setzt sich dabei der absolute Druck der Gasmischung im Verdampfer aus den Teildrücken der beiden Gase zusammen, so dass der absolute Druck im Kühler hauptsächlich derselbe wird wie der Druck in den übrigen Teilen des Apparates, wenn man von den von den verschiedenen Flüssigkeitsspiegeln bedingten geringeren Druckunterschieden absieht. Sowohl das Kühlmittel als das Hilfsmittel sind infolgedessen je an sich einer Druckverminderung im Verdampfer unterworfen. Bei der Trennung des Hilfsmittels im Verdampfer findet eine allmähliche Steigerung des Druckes des Kühlmittels statt, weshalb sein Druck im Kondensator 4 in der Hauptsache gleich dem im Apparatsystem herrschenden absoluten Drucke ist.
Das Kühlmittel durchläuft somit einen thermo-dynamischen Kreisprozess in ähnlicher Weise wie in einem gewöhnlichen Kompressorsystem.
Bei einem solchen Systeme ist die erreichte Kühlwirkung offenbar wesentlich von derjenigen Geschwindigkeit abhängig, mit welcher das Hilfsmittel zum Zirkulieren gebracht werden kann. Erfindungsgemäss wird auch bei grossen Strömungswiderständen eine genügend schnelle Zirkulation erreicht dank dem Überdruck im Kocher, indem dieser Überdruck sich selbsttätig den vorhandenen Widerständen der Zirkulationssysteme anpasst. Voraussetzung hiefür ist nur, dass der Kondensator 4 in genügender Höhe oberhalb des Verdampfers angebracht wird, damit die Druckhöhe der freien Flüssigkeitssäule in dem in den Verdampfer hineinragenden Ende der Rohrleitung 11 dem Gegendruck teils der Flüssigkeit im Verdampfer und teils des Strömungswiderstandes in Temperaturwechsler 16 das Gleichgewicht halten kann.
Die Zirkulationsgeschwindigkeit ist jedoch nicht nur von dem überdruck und dem Strömungwiderstande, sondern selbstverständlich auch von derjenigen Geschwindigkeit abhängig, mit der das Kühlmittel im Kondensator 4 kondensiert und'das Hilfsmittel im Absorber absorbiert wird. Die Ver-
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geführt werden. Um eine möglichst rasche Absorbierung des Hilfsmittels zu erreichen, ist es wichtig, dass es in innige Berührung mit der Absorptionsflüssigkeit gebracht und dass diese in lebhafter Zirkulation gehalten wird. Zu diesem Zwecke dürfte die gezeigte Anordnung, wo die Gasmischung durch die Absorptionsflüssigkeit im Gegenstrom zur letzteren gepresst wird, die zweckdienlichste sein.
Für eine derartige Anordnung ist auch ein Apparat gemäss der Erfindung besonders zweckdienlich, weil der Überdruck im Kocher auf vorteilhafte Weise ausgenutzt werden kann zur Überwindung des Gegendruckes der Absorptionsflüssigkeit. Es ist jedoch nicht immer notwendig, die Gasmischung in der beschriebenen Weise unterhalb des Flüssigkeitsspiegels im Absorber einzuführen, sondern man kann gegebenenfalls die Gasmischung veranlassen, in an sich bekannter Weise im Absorber durch einen von dem oberen Teil des Absorbers herabrieselnden Flüssigkeitsregen aufwärts zu strömen. Dabei kommt der Überdruck im Kocher hauptsächlich zur Verwendung, nur um den Strömungswiderstand im Temperaturwechsler 16 zu überwinden sowie zum Überwinden des Gegendruckes des flüssigen Kühlmittels im Verdampfer.
Die beschriebene Anordnung kann gegebenenfalls abgeändert werden, dass der obere Teil des Absorbers als Kondensator für das Kühlmittel ausgebildet wird, wobei der besondere Kondensator 4 überflüssig wird.
Die Erfindung ist nicht auf die Verwendung nur eines Kühlmittels beschränkt, sondern es können gegebenenfalls mehrere Kühlmittel angewendet werden, die dann in verschiedenen, im Verdampfer vereinigten Zirkulationssystemen strömen und in besonderen Kondensatoren kondensieren. Diese Kühlmittel müssen dabei untereinander in verschiedenem Grade in der Absorptionsflüssigkeit löslich sein, so dass sie bei verschiedenen Temperaturen durch Erhitzung der Absorptionsflüssigkeit an verschiedenen Punkten ihres Zirkulationssystemes ausgetrieben werden können.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Absorptionskältemaschine mit einem in ihr im Kreislauf bewegten druckausgleichenden, nicht kondensierenden Hilfsmittel, wobei der Kälteerzeuger der Maschine in diesen Kreislauf eingeschaltet ist, gekennzeichnet durch eine Erhitzungs-bzw. Kühlvorrichtung oder beide, die in dem genannten Kreislauf derart angebracht und derart beschaffen ist (sind), dass das Hilfsmittel beim Austritt aus ihr (ihnen) sich in gasförmigem Zustande befindet.