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Verfahren und Apparat zur Erzeugung von Kälte.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und einen Apparat zur Erzeugung von Kälte, bei dem die Kühlwirkung dadurch erzielt wird, dass eine Flüssigkeit verdampft wird und die Dämpfe von einer festen, porösen Masse adsorbiert werden. Der Hauptzweck der Erfindung besteht darin, den Apparat durchaus selbstwirkend zu machen, mechanische Hilfsmittel, wie Kompressoren, Pumpen u. dgl., zu vermeiden und ihn so auszugestalten, dass er keiner Wartung bedarf.
In den Zeichnungen zeigt Fig. 1 in schematischer Darstellung einen Apparat, der insbesondere für Haushaltungen bestimmt ist ; Fig. 2 in gleicher Darstellung einen andern Apparat grösserer Ausführung. Fig. 3 ist ein Schnitt nach der Linie 3-3 der Fig. 2, Fig. 4 zeigt schematisch einen Gasverteiler mit den Hilfsmitteln zur Betätigung der Dampfventile, Fig. 5 ist eine Draufsicht zu Fig. 4, Fig. 6 zeigt den Vertikalschnitt durch das Gasventil, Fig. 7 eine zugehörige Einzelheit und Fig. 8 einen Schnitt nach der Linie 8-8 der Fig. 6.
Fig. 9 zeigt das Gasverteilungsorgan im Schnitt nach der Linie 9-9 der Fig. 5, Fig. 10 einen Schnitt nach der Linie 10-10 der Fig. 9, Fig. 11 einen Vertikalschnitt durch das Ventil, das den Rücklauf der kondensierten Dämpfe zum Verdampfer steuert ; Fig. 12 den Vertikalschnitt eines Ventils, das den Abzug der Dämpfe von einem der Verdampfer steuert, Fig. 13 schematisch eine abgeänderte Ausführungsform der Einrichtung zur Regelung der Aktivierung, Fig. 14 eine Adsorbereinheit in Ansicht, teilweise im Schnitt, Fig. 15 eine Verdampfereinheit, Fig. 16 eine abgeänderte Aus- führungsform, bei der das Ventil, das den Abzug der Dämpfe aus dem Verdampfer regelt, entbehrlich gemacht ist ; Fig. 17 zeigt eine weitere Ausführungsform im Längenschnitt.
Nach dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel enthält der Verdampfer E eine verdampfbare Flüssigkeit, z. B. Salzsole. Mit dem Verdampfer steht ein Adsorber A in Verbindung, der mit einer festen, porösen Adsorptionsmasse, etwa Silikagel, gefüllt ist. C ist ein Kondensator, in dem die aus dem Adsorptionsmaterial entbundenen Dämpfe kondensiert werden, um sie wieder in den Verdampfer zurückzuführen.
Der Verdampfer muss eine möglichst grosse Oberfläche haben. Er besteht hier aus einer Reihe horizontal übereinander angeordneter Rohrbündel20, 21, 22,23. Wie Fig. 15 zeigt, besteht jedes Rohrbündel aus einem Sammler 24 und einer Reihe von Rohren, die an einem Ende geschlossen und mit dem andern Ende an den Sammler angeschweisst sind. Die einzelnen Sammler sind an den Enden bei 26 nach aufwärts abgebogen und an ein Steigrohr 27 angeschlossen (Fig. 16). Der aus der Flüssigkeit in den Rohrbündeln abgeschiedene Dampf strömt durch die geneigten Teile 26 in das Rohr 27. Wie aus der nachfolgenden Beschreibung ersichtlich, wird dem obersten Rohrbündel Flüssigkeit zugeführt ; sie gelangt aus diesem durch das Überlaufrohr 28 in das darunterliegende Rohrbündel.
In gleicher Weise werden die nächstfolgenden Rohrbündel durch Überlaufrohre 28 gespeist. Die oberen Enden der Rohre 28 überragen den Boden der Sammler, so dass ein Überlaufen erst einsetzt, wenn sich eine entsprechende Menge von Flüssigkeit angesammelt hat. Die grosse äussere Oberfläche der Rohrbündel hat den Vorteil, dass der Verdampfer den Temperaturänderungen in der Kühlkammer rasch folgt. Auch wird eine grosse
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Dieser hat im wesentlichen die Form'eines geschlossenen Behälters mit Vertiefungen 30 in der oberen Wand, in die Formen für das zu kühlende Wasser eingesetzt werden. Die im Behälter 29 sich entwickelnden Dämpfe entweichen durch Rohre 31 und 32 in ein Steigrohr 33. Die Speisung des Behälters 29 mit Flüssigkeit erfolgt aus dem Rohrbündel 23, das durch ein Überlaufrohr 34 an den Behälter angeschlossen ist.
Die im Verdampfer sich entwickelnden Dämpfe gelangen in den Adsorber. Zu diesem Zweck sind die Steigrohre 27 und 33 durch eine Leitung 35 an den Adsorber angeschlossen. Damit im Ver- dampfer 29 Eis erzeugt werden könne, muss die Temperatur der Sole in ihm -80 bis -120 C sein, also tiefer als die der Sole im oberen Verdampfer. Um dies zu erreichen, wird zu Beginn einer Adsorptions- periode die Verbindung zwischen dem oberen Verdampfer B und dem Adsorber so lange unterbrochen, bis die Sole im unteren Verdampfer die erforderliche tiefe Temperatur erreicht hat. Dann erst wird das
Steigrohr 27 mit dein Adsorber in Verbindung gebracht und bleibt bis ans Ende der Adsorptionsperiode offen.
Zur Unterbrechung der Verbindung dient ein Ventil 36, das durch einen Thermostaten mit einem von der Temperatur beeinflussten Element 37 gesteuert wird, das im unteren Verdampfer 29 untergebracht ist.
Der aus dem Element 37, dem Rohr 47 und dem Balg 43 bestehende Thermostat ist mit einer geeigneten Flüssigkeit gefüllt, die den Balg dehnt, wenn die Temperatur steigt. Solange die Temperatur der Lösung im Verdampfer 29 höher ist als für die Eiserzeugung zulässig, bleibt das Ventil 42 geschlossen und die Verdampfung im oberen Verdampfer unterbunden. Im Verdampfer 29 kann aber die Ver- dampfung vor sich gehen, weil er durch das Rohr 33 an die Leitung 35 unmittelbar angeschlossen ist. Die Temperatur der Sole im unteren Verdampfer wird demnach rasch sinken. Hat sie den gewünschten
Grad erreicht, so öffnet sich das Ventil 42 und verbindet den oberen Verdampfer mit der Leitung 35. Für den Rest der Adsorptionsperiode bleibt das Ventil 42 offen.
Die Leitung 35 ist an ein Ventilgehäuse 51 angeschlossen, das mit dem Sammelrohr 52 des Adsorbers in Verbindung steht. An den Sammler 52 des Adsorbers sind Rohre 53 mit ihren oberen Enden angeschweisst, deren unteren Enden geschlossen sind. In jedes Rohr ist ein zylindrisches Sieb 54 (Fig. 14) eingesetzt, das in das Sammelrohr hineinragt. Der Ringraum zwischen Sieb und Innenwand der Rohre ist mit Silikagel oder einem andern geeigneten Adsorbtionsmittel gefüllt. Die das Adsorbtionsmaterial enthaltenden Rohre werden von einem Wärmeschutzmantel 55 umschlossen, der oben zu einem Schornstein ausgebildet ist. 57 ist eine Absperrklappe.
Das Aktivieren des Adsorptionsmaterials kann auf irgendeine Weise erfolgen, z B. mit einem
Gasbrenner 58 im unteren Teil des Gehäuses 55. Der Luftzutritt zum Brenner erfolgt durch Öffnung 59.
Die vertikale Anordnung der Adsorptionsrohre in dem Gehäuse hat den Vorteil, dass eine Schornsteinwirkung erzielt und dass die Wärme während des Aktivierens um die Rohre und auf deren ganze Länge gleichmässig verteilt wird. Auch wird dadurch das Einziehen von Luft herbeigeführt, die das Adsorptionsmaterial kühlt, wenn die Aktivierung beendet ist und die Adsorption vor sich geht.
Innerhalb des Gehäuses 51 ist ein Ventil 60 untergebracht, das die. Verbindung zwischen Verdampfer und Adsorber regelt Es steht für gewöhnlich offen, wird aber selbsttätig geschlossen, wenn das Adsorptionsmaterial aktiviert wird. Zu diesem Zweck ruht das untere Ende der Ventilstange 61 auf einem Balg 62, dessen Innenraum durch das Rohr 6. 3 mit einem von der Temperatur beeinflussten Element 64 verbunden ist, das sich neben den Rohren im Adsorber befindet. Die Temperatur im Adsorber ist für gewöhnlich verhältnismässig niedrig, der Balg 62 daher zusammengezogen, und das Ventil wird durch eine Feder 65 in Offenstellung gehalten. So wie aber die Heizung zum Aktivieren des Adsorptionsmaterials in Tätigkeit gesetzt wird, erwärmt sich das Element 64 und veranlasst eine Ausdehnung des Balges 62 und damit das Schliessen des Ventils 60.
In der geschlossenen Stellung verbleibt das Ventil so lange, bis die Temperatur im Adsorber entsprechend gesunken ist, worauf sich der Balg wieder zusammenzieht und das Öffnen des Ventils durch die Feder 65 nicht mehr hindert.
Während des Aktivierens des Adsorptionsmaterials werden die entbundenen Dämpfe in das Ventilgehäuse 51 übergeleitet, das unterhalb des Ventils 6 (J mit einem Kondensator verbunden ist. Die Dämpfe strömen vom Gehäuse 51 durch ein kurzes Rohr 66 in die Kammer 67 eines Behälters 68. Dieser ist durch eine Zwischenwand 69 in zwei Kammern geteilt. Die untere Kammer ist zum Teil mit einer Flüssigkeit, wie Quecksilber od. dgl., gefüllt und enthält ein Rohr 70, das von der Zwischenwand ausgehend in diese Flüssigkeit eintaucht. Der Raum oberhalb des Queeksilberspiegels bzw. unterhalb der Zwischenwand 69 steht durch ein enges Rohr 71 mit einer zweiten kleinen Kammer 72 in Verbindung.
Wenn sich der Druck der im Adsorber abgeschiedenen Dämpfe ein wenig erhöht, gelangen die Dämpfe von der Kammer 67 in das Rohr 70, perlen durch das Quecksilber, strömen in das Rohr 71 und in die Kammer 72. Die Kammer 68 mit der Zwischenwand 69 und dem Rohr 70 sowie dem Quecksilber in der unteren Kammer bilden zusammen einen Verschluss nach Art eines Rückschlagventils, der es verhindert, dass die Dämpfe in den Kondensator gelangen, solange die Adsorption im Adsorber vor sich geht. Die Kammer 67 ist gross genug, um alles Quecksilber aufnehmen zu können ; somit kann dieses nicht in die Apparatur gelangen, falls es aus irgendeinem Grunde durch das Rohr 70 in diese Kammer eindringt. Der Behälter 72 enthält ein von der Temperatur beeinflusstes Element 73.
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Der an den Behälter 72 angeschlossene Kondensator besteht aus zwei Teilen, u. zw. einem Teil 74, in dem der Dampf bei Unterdruck kondensiert wird, und einem zweiten Teil 76, in dem die Kondensation unter Atmosphärenspannung vor sich geht. Der Verdampfer, der Adsorber und alle bisher beschriebenen Teile stehen unter Vakuum und enthalten keine permanenten Gase. Falls infolge Undichtheit permanente Gase in das System gelangen, wird die Geschwindigkeit, mit der das Adsorptionsmaterial die Dämpfe adsorbiert, verzögert. Selbst die kleinste Beimengung permanenter Gase beeinträchtigt den Adsorptionseffekt. Das Ablaufende des Teiles 74 ist an einen kleinen Behälter 75 für das Kondensat angeschlossen.
Der Teil 74 des Kondensators steht unter Vakuum. Die in dem Teil 76 kondensierten Dämpfe sammeln sich in einem Behälter 77, der durch eine Öffnung 78 mit der Atmosphäre in Verbindung steht. In diesem Teil geht daher die Kondensation unter Atmosphärenspannung vor sich. Die beiden Stufen des Kondensators sind so miteinander verbunden, dass das Kondensat aus der ersten Stufe in die zweite erst dann übergeleitet wird, sobald der Druck daselbst entsprechend gestiegen ist und den Atmosphärendruck um weniges übersteigt. Zu diesem Zweck muss zwischen beiden Stufen des Kondensators ein Rückschlagventil, z. B. ein Quecksilberventil, eingeschaltet sein. Es besteht aus einem geschlossenen Behälter 79, in dem sich Quecksilber 79a befindet. Dieser Behälter steht mit dem Behälter 75 durch ein vertikales Rohr 80 in Verbindung.
Dieses taucht in das Quecksilber 79a und wird so lang gemacht, dass der Niveauunterschied der Quecksilberspiegel in den Behältern 79 und 75 mehr als 76 cm beträgt. Mit dem zweiten Kondensatorteil 76 steht der Behälter 79 durch ein Rohr 81 in Verbindung. Der Behälter 79 ist um weniges grösser als notwendig ist, um alles Quecksilber aufnehmen zu können, damit schon ein die Atmosphärenspannung nur um weniges übersteigender Druck ausreiche, um Flüssigkeit aus der ersten Stufe in die zweite überzuleiten. Da der Druck in der zweiten Abteilung des Kondensators im wesentlichen dem Atmosphärendruck gleich ist, hält er einer Quecksilbersäule von etwa 80 cm im Rohre 80 das Gleichgewicht. Steigt während der Aktivierung der Druck in der ersten Stufe des Kondensators, so sinkt das Quecksilber im Rohr 80 und sammelt sich im Behälter 79.
Schliesslich überragt der Druck in der ersten Stufe jenen der zweiten. Dies hat zur Folge, dass Dämpfe und Kondensat aus dem unteren Ende des Rohres 80 austreten, durch das Quecksilber 79a durchperlen und durch das Rohr 81 in die zweite Stufe 76 des Kondensators überströmen. Dessen erste Stufe hat solche Kapazität, dass nur ein Teil der abgeschiedenen Dämpfe kondensiert wird. Der Druck des Dampfes in diesem ersten Teil des Kondensators wird daher allmählich ansteigen, bis er schliesslich so gross wird, dass er das Kondensat in die zweite Abteilung fördert.
Würde aller Dampf bei Atmosphärendruck kondensiert werden, so wäre es nötig, das ganze Adsorptionsmaterial auf jene Temperatur zu erhitzen, die diesem Druck entspricht, bevor Dampf in den Kondensator gefördert würde. Infolge der Unterteilung des Kondensators setzt aber das Abscheiden und Kondensieren sogleich ein, unmittelbar nachdem die Heizung in Betrieb gesetzt worden ist. Während der Druck in der ersten Stufe sich auf Atmosphärendruck erhöht, wird schon ein grosser Teil der Dämpfe aus dem Adsorptionsmaterial abgeschieden. Infolge der Abstufung ist es somit möglich, einen erheb- liehen Teil der adsorbierten Dämpfe auszutreiben und zu kondensieren, bevor die Abscheidung und
Kondensation bei Verwendung eines einzigen Kondensators unter Atmosphärenspannung vor sich gehen könnte.
Es wird sonach durch die Abstufung die für das Aktivieren erforderliche Zeit herabgesetzt.
Der Behälter 77, in dem sich das Kondensat sammelt, steht durch eine Rohrleitung 82 mit dem obersten Rohrbündel des Verdampfers in Verbindung, in das das Kondensat zurüekgeleitet wird. Gegebenenfalls kann auch eine Einrichtung 82a zur Abkühlung des Kondensates vorgesehen sein. Der Rückfluss des Kondensates wird durch ein Ventil ? geregelt (Fig. 11). Wenn die Temperatur der
Sole im Verdampfer steigt, dehnt sich der Balg aus und öffnet das Ventil 86, so dass das Kondensat in den Verdampfer gelangen kann. Da der Verdampfer unter Vakuum steht und der Behälter 77 unter Atmosphärendruek, erfolgt die Rückleitung automatisch.
Das Ingangsetzen und das Abstellen der Aktivierung der Adsorptionsmasse geschieht selbsttätig. Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist das Gaszuleitungsrohr 91 an ein Ventil 92 angeschlossen, dessen Auslass durch ein Rohr 93 mit dem Brenner 58 unterhalb des Adsorbers verbunden ist. Das Ventil ist für gewöhnlich geschlossen und öffnet sich erst dann, wenn sieh die Menge des im Behälter 77 angesammelten Kondensates entsprechend verringert hat. Da die Überleitung des Kondensates aus dem Behälter 77 in den Verdampfer durch das Ventil 83 gesteuert wird, dessen Einstellung von der Temperatur der Sole abhängig ist, wird auch das Ventil 92 indirekt in Abhängigkeit von der Temperatur der Sole gesteuert.
Die Fig. 6,7 und 8 zeigen ein Ausführungsbeispiel des Ventils 92 in grösserem Massstab. Das Gehäuse 94 ist durch eine Zwischenwand 97 in zwei Kammern 95 und 96 unterteilt. Das Zuleitungsrohr 91 ist an die Kammer 96 und das Ableitungsrohr 9 : 3 an die Kammer 95 angeschlossen. In der Zwischenwand befindet sich eine Öffnung 98 als Sitz eines Kugelventils 99. Dieses Ventil wird geöffnet, wenn die Menge des Kondensators im Behälter 77 entsprechend gering geworden ist. Um dies zu bewirken, ist im Behälter 77 ein Schwimmer 100 untergebracht, dessen Führungsstange 101 über den Behälter 77 hinausragt.
Ihr unteres Ende. ? ? ist mit Längsrillen ausgestattet und im Auslasskanal Jss verschiebbar,
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Dieser Kanal wird durch den Ventilkonus 104 geschlossen, wenn sich der Schwimmer in Tiefstellung befindet. Auf dem Behälter 77 ist das Gehäuse 92 aufgesetzt. Zwischen beiden befindet sich der
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aufgeschraubt, der eine Stellschraube 113 trägt. Deren unteres Ende steht mit einem Hebel 114 in Eingriff, der durch Vermittlung der Hebel 117 und 118 auf das Kugelventil 99 einwirkt. Durch diese Hebelanordnung wird die Verschiebung beim Niederdrücken des Hebels 114 stark vergrössert auf das Ventil 99 übertragen, so dass eine ganz kleine Verdrehung des Hebels 114 ausreicht, um das Ventil 99 vollständig zu öffnen.
Der Hebel 114 besteht aus zwei durch ein Gelenk 120 verbundenen Teilen und wird durch eine Feder 121 gestreckt gehalten. Diese Ausgestaltung bezweckt, bei sehr grosser Verschiebung des Schwimmers eine Beschädigung des Mechanismus hintanzuhalten. So wie nämlich der Hebel 118 an die Zwischenwand 97 anstösst, wird eine weitere Verschiebung des Schwimmers auf das Hebelsystem ohne Einfluss bleiben und nur ein Durchbiegen des Hebelarmes 114 veranlassen können. Um die einzelnen Elemente des Hebelsystems 114, 116, 118 in Eingriff zu halten, wird um die Welle 115 eine Spiralfeder 1. Z2 angeordnet (Fig. 8). Der beschriebene Mechanismus macht es möglich, dass das Ventil augenblicklich ganz geöffnet wird und nicht allmählich.
Ist das Ventil in die Offenstellung gelangt, so wird es durch eine besondere Einrichtung in dieser Lage erhalten, bis aller Dampf aus dem Adsorptionsmaterial ausgetrieben ist,
Während des Aktivierens des Adsorptionsmaterials vermehrt sich allmählich die im Behälter 77 angesammelte Flüssigkeit, was den Schwimmer heben und den Ventilschluss veranlassen würde, bevor aller Dampf aus dem Adsorptionsmaterial ausgetrieben ist. Um dies zu verhindern, ist oberhalb der Schwimmerstange 101 ein Balg 123 untergebracht, dessen Ausgestaltung bereits beschrieben ist. Dieser Balg steht durch die Rohrleitung 124 mit dem von der Temperatur beeinflussten Element 73 in Verbindung. Sein unteres Ende trägt einen Lagerkörper 125, in den die Schwimmstange 101 eingesetzt ist.
Wenn die Aktivierung des Adsorptionsmaterials bei geöffnetem Brennstoffventil vor sich geht, kommen die abgeschiedenen Dämpfe mit dem Element 73 in Berührung. Da die Dämpfe heiss sind, so dehnt sich die Flüssigkeit in diesem Element aus, veranlasst eine Dehnung des Balges 123 und ein Senken des Lagerkörpers 125, an den das obere Ende der Führungsstange 101 stösst. Auf diese Weise wird also der Schwimmer mit seiner Führungsstange in jener Lage erhalten, bei der das Brennstoffventil offen steht, und dies so lange, bis die Temperatur der Dämpfe um das Element 73 sinkt. Das kann aber erst dann eintreten, wenn nahezu aller Dampf aus dem Adsorptionsmaterial ausgetrieben ist. Während dieser Periode des Aktivierens sammelt sich Flüssigkeit im Behälter 77, die den Schwimmer zu heben und das Ventil 99 zu schliessen sucht.
Das ist aber erst möglich, wenn das Element 72 das Zusammenziehen des Balges 123 zulässt. Dann steigt der Schwimmer und veranlasst das Schliessen des Ventils 99 bzw. die Absperrung der Brennstoffzuleitung.
Während der Aktivierung füllen die ausgetriebenen Dämpfe den Adsorber, den Kondensator und die mit ihnen verbundenen Teile und treiben dabei etwa vorhandene Luft oder permanente Gase vor sich her. Die Luft oder die permanenten Gase, die infolge Undichtheit in den Apparat gelangen, entweichen dann durch die Öffnung 78 im Behälter 77. Da die Flüssigkeit in diesem Behälter erhöhte Temperatur besitzt, wird ein Mitreissen von Luft beim Überleiten aus dem Behälter in den Verdampfer nicht stattfinden.
Die Erzeugung des Vakuums beim Ingangsetzen des Apparates kann auf irgendeine beliebige Art vor sich gehen. So kann an eine beliebige Stelle eine Vakuumpumpe angeschlossen werden, die die Luft absaugt. Vorteilhafter ist es aber, den Adsorber zu erhitzen, dabei die Dämpfe aus dem Adsorptionsmaterial auszutreiben und die Luft durch die Öffnung 78 entweichen zu lassen. Wenn auch von allem Anfang an die Luft und die permanenten Gase nicht zur Gänze ausgetrieben werden können, so ist der verbleibende Rest doch nur so gering, dass die Wirksamkeit nicht in Frage gestellt wird. Nach ein oder zwei Aktivierungsperioden sind alle permanenten Gase zuverlässig entfernt worden. Die durch Undichtheiten wieder eindringenden geringen Mengen werden in der Aktivierungsperiode wieder ausgeschieden.
Die Wirkungsweise des Apparates ist folgende : Die Dämpfe aus dem Verdampfer werden durch die Leitung 35 dem Adsorber zugeführt. Wenn der Verdampfer zum Teil zur Eiserzeugung verwendet wird, so kommt der Dampf zunächst nur von der diesem Zweck dienenden Abteilung des Verdampfers.
Erst wenn die Temperatur der Sole in der zur Eiserzeugung bestimmten Abteilung entsprechend gesunken ist, öffnet sich das Ventil 36, und es gelangen auch die Dämpfe der andern Abteilung in den Adsorber.
Währenddessen wird die kondensierte Kälteflüssigkeit aus dem Behälter 77 durch die Rohrleitung 82 dem Verdampfer wieder zugeführt. Der Zufluss wird von dem Ventil 83 in Abhängigkeit vom Kühleffekt geregelt, d. h., es fliesst um so weniger Flüssigkeit zu, je tiefer die Temperatur der Sole ist.
Wenn eine entsprechende Menge Flüssigkeit aus dem Behälter 77 entnommen worden ist, fällt der
Schwimmer 100 und veranlasst das Öffnen des Gasventils 92. Das Gas gelangt nun zum Brenner 58 und wird dort von der Flamme 126 entzündet. Dadurch wird der Adsorber erhitzt, es werden die Dämpfe aus dem Adsorptionsmaterial ausgetrieben und dem Kondensator zugeführt. Der erste Teil der aus- getriebenen Dämpfe wird unter Vakuum in der ersten Stufe 74 des Kondensators kondensiert, wobei
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der Dämpfe unter Atmosphärendruck verflüssigt wird. Das gesamte Kondensat sammelt sich im Behälter 77.
Die aus dem Adsorber entweichenden heissen Dämpfe bestreichen das ihermostatische Element 73, veranlassen so das Ausdehnen des Balges 128, der mit der Führungsspindel 101 des Schwimmers 100 in Eingriff steht, wodurch das Gasventil 99 so lange offen gehalten wird, bis aller Dampf aus dem Adsorptionsmaterial ausgetrieben ist. Sodann fällt die Temperatur des Dampfes, der Balg 123 zieht sich zusammen und das Ventil 99 wird geschlossen, wenn sich inzwischen genügend Flüssigkeit im Behälter 77 angesammelt hat. Nach dem Absperren der Brennstoffzuleitung tritt durch den Boden des Adsorbergehäuses kalte Luft ein, bespült die Rohre und kühlt sie dabei. Nach einiger Zeit fällt der Druck im Adsorber in solchem Masse, dass sich das Ventil 60 öffnet und eine neue Adsorptionsperiode beginnen kann.
Wie erwähnt, wird als Kühlmittel vorteilhaft Salzsole verwendet. Es sind aber auch andere,
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z. B. hochporöses, körniges Silikagel in Betracht.
Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel kommt als Heizmittel Gas zur Verwendung ; es können aber auch flüssige Brennstoffe oder elektrische Heizung angewendet werden. Im letzteren Falle wird das Ventil 92 durch einen Schalter ersetzt.
Eine andere Art der Steuerung des Brennstoffventils 92 wird durch die Fig. 13 veranschaulicht. Dabei erfolgt die Steuerung direkt in Abhängigkeit von der Temperatur der Sole im Verdampfer. Die im Kondensator verflüssigten Dämpfe sammeln sich in einem Behälter 77a und werden durch die Leitung 82a in der vorher beschriebenen Weise wieder dem Verdampfer zugeführt. Zur Steuerung des Gasventils ist ein von der Temperatur beeinflusstes Element 140 vorgesehen, das in der Sole des Verdampfers untergebracht ist. Es steht durch eine Rohrleitung 141 mit einem Balg 142 in Verbindung.
Das untere Ende des Balges 142 steht mit dem Hebelarm 114 in Eingriff, der auf das Gasventil einwirkt. Wenn die Temperatur der Sole steigt, dehnt sich der Balg 142, drückt dabei den Hebel 114 nieder und öffnet das Gasventil. In dieser niedergedrückten Stellung wird der Hebel so lange gehalten, bis aller Dampf aus dem Adsorptionsmaterial ausgetrieben ist. Man erreicht dies durch einen zweiten Thermostaten, bestehend aus dem von der Temperatur beeinflussten Element 73, der Rohrleitung 143 und dem Balg 144, der gleichfalls mit dem Hebel 114 in Eingriff steht. Die aus dem Adsorptionsmaterial ausgetriebenen heissen Dämpfe veranlassen die Ausdehnung der Flüssigkeit in diesem Thermostaten, indem sie das Element 73 bestreichen.
Die Ausdehnung der Flüssigkeit veranlasst eine Dehnung des Balges 144, der den Hebel 114 so lange in der niedergedrückten Stellung hält, bis aller Dampf aus dem Adsorptionsmaterial ausgetrieben ist.
Fig. 16 zeigt eine Ausführungsform, die das Ventil 36 entbehrlich macht. Hier wird der obere Teil des Verdampfers E mit einer schwächeren Sole beschickt als der zur Eiserzeugung dienende Verdampferteil 29. Die Sole in letzterem hat solche Konzentration, dass sie bei -80 bis -120 C gefriert.
Beim Beginn der Adsorptionsperiode wird Dampf aus beiden Teilen des Verdampfers abgeschieden.
Die Temperatur der Sole fällt in beiden Abteilungen, und die schwächere Sole (im oberen Abteil) beginnt bald zu gefrieren. Das hat zur Folge, dass aus diesem Verdampferteil keine Dämpfe mehr abgeschieden werden, bis das Eis geschmolzen ist. Die Verdampfung im unteren, zur Eiserzeugung bestimmten Behälter wird aber nicht unterbrochen, so dass die Temperatur der dort untergebrachten Sole so weit sinkt, bis das Wasser in den Behältern 30 gefriert. Schliesslich gefriert auch die Sole in dem zur Eiserzeugung bestimmten Behälter, so dass auch dort die Dampfabscheidung aufhört. Zu diesem Zeitpunkt oder kurz vorher ist das Eis im oberen Verdampfer durch äussere Erwärmung geschmolzen, so dass dort die Verdampfung wieder einsetzt.
Durch Verwendung von Solen verschiedener Konzentration ist es also möglich, ohne Verwendung des Ventils 36 die Temperatur der Sole in dem zur Eiserzeugung bestimmten Behälter so weit herabzusetzen, dass das Wasser in den Eisformen gefriert.
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Element ?. 3 verbunden (Fig. 3), das neben den Rohren des Adsorbers liegt. Jedem der Bälge 759 ist ein von der Temperatur abhängiges Element beigeordnet, so dass die Beeinflussung stets nur durch die zugehörige Adsorberabteilung erfolgen kann. Die Wand 164 des oberen Balges 158 trägt eine vertikale Spindel 165, die eine Verlängerung der Spindel 160 bildet. Die Spindeln 165 ragen aus dem Gehäuse vor.
Ist das Dampfventil geschlossen und wird die zugehörige Adsorberabteilung aktiviert, so gelangen
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einer Kammer 68, die ebenso ausgeführt ist wie beim ersten Ausführungsbeispiel. Jedes Dampfventil besitzt eine eigene Kammer 68. Aus der Abteilung 67 strömt der Dampf durch das Rohr 70 abwärts, perlt durch das in der Kammer untergebrachte Quecksilber und gelangt schliesslich durch ein kurzes Rohr 167 in das Sammelrohr 169. Dieses mündet in den Kondensator, der in gleicher Weise ausgestaltet ist wie beim ersten Ausführungsbeispiel.
Nächst dem Ablauf des Sammelrohres 169 ist ein von der Temperatur beeinflusstes Element 170 (Fig. 2) untergebracht, das durch eine Leitung 171 mit dem Balg 128 in Verbindung steht, der ebenso wie beim ersten Ausführungsbeispiel auf das Brennstoffventil einwirkt und es so lange offen hält, als dem aktivierten Adsorberabteil Dampf entströmt.
Es ist eine Einrichtung vorgesehen, um die Adsorberabteilungen der Reihe nach und in Zeitintervallen aktivieren zu können, die von der Temperatur der Sole im Verdampfer oder von der Menge des kondensierten Dampfes abhängig sind. Um dies zu erreichen, ist das Gasventil 92 durch eine Leitung 172 mit einem Verteiler D verbunden, der in Fig. 9 in grösserem Massstab dargestellt ist. Er besteht aus einer Kammer 173, in welche die Leitung 172 mündet, die durch je ein besonderes Ventil 174 mit Rohren 175, 176 und 177 in Verbindung gebracht werden kann, die an die Brenner 154, 153 und 152 anschliessen. Die Ventile 174 werden der Reihe nach mit Hilfe eines Daumens 178 geöffnet, der auf einer auf der Welle 180 aufgekeilten Scheibe 179 sitzt.
Zu jeder Ventilstange gehört ein Hebel 181, der eine Rolle 182 trägt, auf die der Daumen 178 einwirken kann. Bei Drehung der Scheibe 179 wirkt der Daumen 178 der Reihe nach auf die Rollen 182 der Ventile 174 und öffnet sie. Die Bewegung der Dampfventile 155, 156 und 15'1 wird dazu ausgenutzt, um die Scheibe 179 zur gegebenen Zeit zu drehen. Zu diesem Zwecke ist auf das Ende der Welle 180 ein Zahnrad 183 aufgekeilt (Fig. 5), das mit einem Zahnrad 184 in Eingriff steht, das mit einem Sperrad 185 verbunden ist. Die Welle 186 liegt oberhalb der Dampfventile 155, 156 und 157 und trägt Arme 187, 188 und 189, deren jeder einem Ventil zugehört. Am Ende der Welle 136 ist nächst dem Sperrad 185 ein Arm 190 mit Klinke 191 befestigt, die mit dem Sperrad 185 zusammenwirkt.
Eine Feder 192 (Fig. 5) sucht den Hebelarm 190 mit Bezug auf die Fig. 10 in der Richtung des Uhrzeigers zu drehen. Der obere Rand der Ventilstange 165 kommt zu gegebener Zeit mit den Armen 187, 188, 189 in Eingriff. Bei der Stellung der Teile nach Fig. 4 steht die Ventilstange 165 des Ventils 155 mit dem Arm 187 in Eingriff, veranlasst so die Drehung der Welle 186 bzw. des Armes 190 in einer dem Uhrzeiger entgegengesetzten Richtung (Fig. 10). Das Ventil 155 gehört zur Adsorberabteilung j, die eben aktiviert wird. Ist die Aktivierung zu Ende, so öffnet sich das Ventil 161, veranlasst so ein Senken der Stange 165 und ermöglicht die Drehung der Welle 186 in der Uhrzeigerrichtung.
Diese Drehung wird durch die Feder 192 herbeigeführt und mittels der Klinke 191 auf das Sperrad 185 übertragen, das unter Vermittlung des Getriebes die Scheibe 179 dreht und den Daumen 178 mit der nächsten Rolle 182 zum Eingriff bringt und so das nächste Ventil 174 öffnet. Steht das Gasventil 92 offen, so geht nun die Aktivierung in der zweiten Adsorberabteilung A2 vor sich. Die Voraussetzung ist erfüllt, wenn der Schwimmer entsprechend tief gesunken ist, um das Ventil 92 zu öffnen. Nun wird der Brenner 153 der Adsorberabteilung A2 entzündet, dabei das Element 163 erhitzt und dementsprechend das Ventil 156 geschlossen. Die zugehörige Ventilstange 165 steigt und veranlasst durch Vermittlung des Armes 188 die Drehung der Welle 186 entgegen der Uhrzeigerdrehrichtung.
Wird das Ventil 156 wieder geöffnet, so erfolgt eine Rüekdrehung der Welle 186 und damit eine solche Verdrehung der Scheibe 179, dass das nächste Verteilerventil174 geöffnet wird, wodurch die Adsorberabteilung A3 aktiviert werden kann, wenn das Gasventil 92 offen steht. Die Adsorberabteilungen werden also der Reihe nach und in Zeitabschnitten aktiviert, die von der Temperatur der Sole im Verdampfer abhängen.
Fig. 17 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform der zwischen Kondensator und Verdampfer befindlichen Teile, die sich für Anlagen nach Fig. 1 und nach Fig. 2 eignet. Ihr Zweck besteht darin, die Adsorptionsperioden für beide Verdampfer zu regeln und zu verhindern, dass Luft in den Verdampfer aus der Schwimmerkammer eintreten kann, wenn das Wasser aus dieser Kammer ausrinnt.
Der Verdampfer E beliebiger Ausgestaltung dient zum Kühlen einer Kühlkammer und der Ver-
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Deren Boden trägt eine zylindrische Zwischenwand 202 ; in ihm ist auch die zum Adsorber führende Leitung 203 eingesetzt, die in dem von der Zwischenwand 202 umschlossenen Raum emporsteigt. Der zur Eiserzeugung dienende Verdampfer EI steht mit der Leitung 203 durch ein Rohr 204 in Verbindung.
Oberhalb der Mündung der Leitung 203 befindet sich eine Haube 205 ; ihre vertikale Wand taucht in Quecksilber 206, das sich in dem Ringraum zwischen Leitung 203 und Wand 202 befindet. Wie aus der späteren Beschreibung ersichtlich wird, steigt und fällt das Quecksilber. 206 in Abhängigkeit von der
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Wassermenge oberhalb des Schwimmers im anschliessenden Teil des Apparates. Die Haube 205 wird von dem oberen Ende der Leitung 203 in Abstand gehalten, indem sie von dem Schwimmer 207 getragen wird, der im Quecksilber 208 untergebracht ist, das sich im Ringraum zwischen Wand 202 und Aussenwand der Kammer 201 befindet. Das Quecksilber : 208 bildet das obere Ende einer barometrischen Säule 209, so dass das Niveau X sich mit dem Luftdruck ändert.
Der Ringraum innerhalb der Wand 20. 2 steht durch eine Leitung 211 mit einer Kammer 210 in Verbindung, die ihrerseits durch eine Rohrleitung 212 an die Schwimmerkammer 213 angeschlossen ist.
Die im Kondensator C verflüssigten Dämpfe fliessen in die Kammer 214, die durch eine Öffnung 215 mit der Atmosphäre in Verbindung steht und durch ein Rohr 216 an die Schwimmerkammer 213 angeschlossen ist. Dem Quecksilber im Raum innerhalb der Wand 202, im Rohr 211 und der Kammer 210 hält die Wassersäule im Rohr 212, der Schwimmerkammer 213 und dem Rohre 216 sowie der Luftdruck auf das Wasser im Behälter 214 das Gleichgewicht. Dementsprechend schwankt der Spiegel des Quecksilbers 206 mit dem Luftdruck und der Höhe dieser Wassersäule. Da der Spiegel X nur von dem Luftdruck abhängt und der des Quecksilbers 206 sowohl von diesem Druck als auch von der Höhe der Wassersäule, so wird sich die Differenz der beiden Spiegel nach der Höhe der Wassersäule allein einstellen. Änderungen des Luftdruckes bleiben ohne Einfluss.
Nimmt also die Höhe der Wassersäule ab, so wird der Spiegel des Quecksilbers 206 fallen, bis es schliesslich unterhalb der unteren Kante der Haube 205 liegt. Hiedurch wird der Verdampfer E mit der Leitung 203 in Verbindung gesetzt, und diese Verbindung wird erst dann unterbrochen, wenn die Wassersäule entsprechend hoch geworden ist. Aus vorstehendem ist ersichtlich, dass der Verdampfer E'ständig mit der Leitung 203 in Verbindung steht, während der Verdampfer E mit dieser Leitung erst dann in Verbindung kommt, wenn die Höhe der Wassersäule abgenommen hat. Zu Beginn der Adsorptionsperiode wird der Dampf also zunächst dem zur Eiserzeugung vorgesehenen Verdampfer E'entnommen, dessen Temperatur rasch sinkt.
Währenddessen sinkt der Wasserspiegel im Behälter 214 und der Leitung 216, so dass in einem gegebenen Moment die Verbindung zwischen Verdampfer E und Leitung 203 hergestellt wird, indem der Spiegel des Quecksilbers 206 unter die Haube 205 sinkt. Nunmehr wird der Dampf beiden Verdampfern entnommen.
Das kondensierte Wasser gelangt aus dem Kondensator C in die Kammer 214 und durch die Leitung 216, die Kammer 213 und das Rohr 212 zur Kammer 210. Der Schwimmer 217 steuert das Gasventil 92 in der bereits beschriebenen Weise. Der Luftdruck, der auf dem kondensierten Wasser lastet, drückt es aus der Kammer 210 durch das Rohr 218 aufwärts bis zu dem Ventil 83, das den Rückfluss von Wasser zum Verdampfer E regelt.
Am Ende einer Aktivierungsperiode ist der Wasserspiegel im Behälter 214 verhältnismässig hoch, weil die während der Aktivierung aus dem Adsorptionsmaterial ausgetriebenen Dämpfe kondensiert und gesammelt worden sind. Infolgedessen taucht die Haube 205 in das Quecksilber 206, so dass zu Beginn der Adsorptionsperiode die Verbindung zwischen dem Verdampfer E und dem Adsorber unterbrochen ist, nicht aber die Verbindung zwischen dem Adsorber und dem zur Eiserzeugung dienenden Verdampfer E'. Die Sole in E'wird daher rasch auf die erwünschte Temperatur abgekühlt. Das Niveau des Wassers im Behälter 214 und im Rohr 216 sinkt allmählich, weil dem Verdampfer E ständig Wasser zugeführt wird. Ist der Wasserspiegel entsprechend gesunken, z.
B. auf die Höhe 219, so ist auch der Spiegel des Quecksilbers 206 so weit gefallen, dass er etwas unterhalb der Bodenkante der Haube 205 liegt. Dadurch wird der Verdampfer E mit der zum Adsorber führenden Leitung 203 in Verbindung gebracht und die Sole im Verdampfer E demnach auf die gewünschte Temperatur gekühlt. Der Wasserspiegel 219 fällt weiter, und wenn er die Höhe 220 erreicht hat, beginnt auch der Schwimmer 217 zu sinken, öffnet das Gasventil 92 und veranlasst so den Beginn einer Aktivierungsperiode. Wie früher beschrieben wurde, wird durch den Beginn der Aktivierung das Hauptdampfventil nach demAdsorber geschlossen und dadurch die Verbindung zwischen Adsorber und Verdampfer unterbrochen.
Kurze Zeit nach Beginn der Aktivierungsperiode fliesst Kondenswasser in den Behälter 214, so dass das auf die Höhe 220 gesunkene Wasser allmählich steigt und schliesslich auch die Kammer 214 füllt. Der beschriebene Vorgang wiederholt sich sodann.
Diese Vorrichtung regelt somit die Verbindung zwischen dem Adsorber und den beiden Verdampfern in solcher Weise, dass während der Adsorptionsperiode Dampf ständig dem für die Eiserzeugung vorgesehenen Verdampfer entnommen wird, während die Dampfentnahme aus dem zur Kühlung vorge-
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vorgesehenen Verdampferteil auf einer niedrigeren Temperatur gehalten als die Sole im andern Verdampferteil.
Eine andere Wirkung dieser Vorrichtung besteht darin, dass das Eindringen von Luft in den Verdampfer E verhindert wird, wenn die Wassersäule bis unter das untere Ende der Leitung 218 sinken sollte. Wie bereits auseinandergesetzt, hält dem Quecksilber 206 die Wassersäule und der Luftdruck, der auf diese Wassersäule wirkt, das Gleichgewicht. Wenn also die Wassersäule sinkt, fällt auch der Spiegel des Quecksilbers 206, während das Quecksilber 206a im Behälter 210 steigt. Die Teile sind nun so dimensioniert, dass das Quecksilber 206a bis über das untere Ende des Rohres 218 steigt und dieses verschliesst, wenn die Wassersäule bis auf das Niveau 22J ? gesunken ist. Dadurch wird verhindert, dass Wasser oder Luft durch das Rohr 218 in den Verdampfer E gelangen kann.
Wenn nämlich der Wasser-
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höher als das untere Ende des Rohres 218, und es kann daher nur das Quecksilber in dieses Rohr eintreten. Während der nächsten Aktivierungsperiode steigt wieder der Wasserspiegel 121, das Quecksilber in der Kammer 210 sinkt, bis schliesslich das untere Ende des Rohres 218 wieder geöffnet ist. Im Augenblick des Öffnens dieses Rohres kann der Fall eintreten, dass durch den Anprall des Wassers etwas Quecksilber mitgenommen wird, das bis zum Ventil 83 gelangen könnte. Um dies zu verhindern, ist die Kammer 222 vorgesehen. Dort sammelt sich etwa mitgeführtes Quecksilber und fliesst wieder in den Behälter 210 zurück, sobald der Anprall vorüber ist.
Bei der Ausführungsform gemäss Fig. 17 ist das Ventil 104, das sich nach Fig. 1 und 2 am Boden des Schwimmerbehälters befindet, nicht vorhanden. Es kann aber auch vorgesehen sein und erfüllt dann den gleichen Zweck wie beim ersten Ausführungsbeispiel.
Unter normalen Betriebsverhältnissen wird der Wasserspiegel nicht bis zum Stand 221 sinken ; nur wenn der Kühlapparat ausgeschaltetwird, indemmandie Gasleitung absperrt, fliesst alles Wasser allmählich zum Verdampfer zurück, und dabei kann dies vorkommen. Wäre die beschriebene Vorrichtung nicht vorgesehen, so würde dann Luft zum Verdampfer gelangen können, und die Vorrichtung wäre lufthaltig.
Dies wird durch die Anordnung gemäss Fig. 17 verhindert ; selbst wenn der Apparat durch lange Zeit ausser Betrieb gesetzt war, kann er, ohne Störungen befürchten zu müssen, jederzeit wieder in Betrieb gesetzt werden. Wenn der Schwimmer mit einem Ventil 104 ausgestattet ist, wird durch dieses Ventil verhindert, dass der Wasserspiegel bis 221 sinkt, es sei denn, dass das Ventil undicht ist. Die Anordnung gemäss Fig. 17 erweist sich daher auch als vorteilhaft, wenn der Schwimmer mit einem Ventil ausgerüstet ist.
Bei Verbindung der Vorrichtung gemäss Fig. 17 mit einer Anlage nach Fig. 2 steht der für die Eiserzeugung dienende Verdampfer immer mit einem oder mehreren Adsorbern in Verbindung, so dass in ihm die Verdampfung ständig vor sich geht. Die Verbindung des Verdampfers E für die Kühlkammer mit den Adsorbern steht aber nur zeitweilig offen.
Bei allen Ausführungsformen kann das Ventil 83 von Hand aus betätigt werden anstatt von einem Thermostaten.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Erzeugung von Kälte durch Verdampfung einer Flüssigkeit und Adsorption der Dämpfe unter Ausschluss permanenter Gase mittels eines porösen Adsorptionsmaterials und Aktivierung des Materials, so dass es neuerlich zur Adsorption verwendet werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass etwa vorhandene permanente Gase, z. B. Luft, durch die beim Aktivieren aus dem Adsorptionsmaterial entbundenen Dämpfe zusammengefegt und in die Atmosphäre getrieben werden.