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Absatzweise wirkende Absorptionskältemaschine.
Die Erfindung betrifft Verbesserungen an Verflüssigern für Kältemaschinen mit absatzweiser Absorption, die einen nicht geschlossenen Kreislauf haben. Der Verflüssiger bildet dabei das eine Ende des Kreislaufes.
Bei einer Kältemaschine mit nicht in einem geschlossenen Kreislauf erfolgender Absorption erzeugt der Kocherabsorber während der Heizperiode Ammoniakwasserdampf. Der unter Druck stehende Dampf strömt zu einem Dampfreiniger, in dem der grössere Teil des Wassers aus dem Dampf entfernt und nach dem Kocher zurückgeleitet wird. Der Ammoniakdampf geht über den Verdampfer zum Verflüssiger. Hier wird er in einem Behälter gespeichert, wobei die kondensierte Flüssigkeit unter Druck steht. Am Ende der Heizperiode sinkt der Druck im Kocherabsorber, so dass der im Verflüssiger vorhandene Druck das flüssige Ammoniak zurück nach dem Verdampfer drückt.
Während der Kühlperiode verdampft das in den Kühlschlangen befindliche Ammoniak, wobei es dem Kühlraum die hiefür nötige Wärme entzieht und kehrt in Gasform von den Kühlschlangen zum Kocherabsorber zurück.
Bei einer solchen Einrichtung ist es von grösster Wichtigkeit, dass der Ammoniakdampf so schnell wie möglich kondensiert, damit zwischen Kocherabsorber und Verflüssiger dauernd ein Gleichgewichtszustand bestehen bleibt. Es liegt deshalb auf der Hand, dass eine besonders leistungsfähige Verflüssigungseinrichtung verwendet werden muss.
Es war bisher üblich, eine Verflüssigungseinrichtung zu verwenden, die aus einem Behälter und einer Mehrzahl mit ihm verbundener Rohrschlangen oder einem andern Wärmeaustauscher bestand.
Die Verflüssigungseinrichtung wurde durch ein ruhendes oder fliessendes Kühlmittel, z. B. Wasser, gekühlt.
Wenn als Wärmeübertragungsmittel eine ruhende Flüssigkeit verwendet wird, so erfordert die für eine schnelle Kondensation erforderliche Flüssigkeitsmenge eine sehr grosse Oberfläche, um die vom Verflüssiger aufgenommene Wärme abzuführen. Die Folge davon ist eine sehr geringe Leistung der Einrichtung, die hauptsächlich auf die von der Flüssigkeit aufgenommene Wärme zurückzuführen ist.
Eine in Bewegung befindliche oder strömende Flüssigkeit, z. B. fliessendes Wasser, ist infolge der hohen Anlagekosten ebenfalls ungeeignet. Es ist dazu eine Zu-und Ableitung erforderlich, überdies spielt die veränderliche Wassertemperatur auch eine Rolle. Ferner sind auch die Kosten für fliessendes Wasser zu berücksichtigen. Solche Anlagen sind daher für Wohnungen ohne fliessendes Wasser unverkäuflich.
Ein Zweck der Erfindung besteht darin, diese Nachteile dadurch zu beseitigen, dass eine Verflüssigungseinrichtung verwendet wird, die weder Kühlwasser, noch auch eine andere Flüssigkeit zum Wärmeaustausch benötigt.
Gemäss der Erfindung wird eine Verflüssigungseinrichtung verwendet, bei der das heisse Kondensat in einer besonderen Kühleinrichtung umläuft, die eine derart bemessene luftgekühlte Kühlfläche aufweist, dass die in dem gasförmigen und dem flüssigen Ammoniak enthaltene Wärme rasch an die Atmosphäre abgegeben wird. Die abgekühlte Flüssigkeit wird dann einem Speichergefäss zugeleitet.
Die erfindungsgemässe Verflüssigungseinrichtung besteht in einem Speichergefäss, das einerseits mit einer oberhalb desselben angeordneten Kühleinrichtung für den Dampf und anderseits mit einer unterhalb desselben liegenden Kühleinrichtung für das Kondensat in Verbindung steht. Letztere ist mit einer Einrichtung versehen, um einen Flüssigkeitsumlauf über das Speichergefäss zu bewirken.
Auf der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung beispielsweise dargestellt ; es zeigen Fig. 1 schematisch ein Ausführungsbeispiel der Erfindung bei einer Kältemaschine mit absatzweiser Absorption,
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Fig. 2 eine Seitenansicht einer andern Ausführungsform der Verflüssigungseinrichtung, Fig. 3 eine Draufsicht eines Teiles der Verflüssigungseinriehtung nach Fig. 2, Fig. 4 eine Ansicht, zum Teil im Schnitt, einer andern Ausführungsform einer Verflüssigungseinrichtung und Fig. 5 eine Draufsicht der Verflüssigungseinrichtung nach Fig. 4.
Als Kältemittel kann eine aus Ammoniak und Wasser bestehende Mischung verwendet werden, die Erfindung ist indessen nicht auf die Verwendung dieses Kältemittels beschränkt.
Der Kocherabsorber 5 ist mit wässeriger Ammoniaklösung gefüllt. Sein Inhalt wird mittels eines Gasbrenners 6 oder mittels einer andern Wärmequelle erhitzt. Der im Kocherabsorber erzeugte Dampf wird durch das Rohr 7 zu einem durch ein Gefäss 9 gebildeten Flüssigkeitsschloss geleitet ; die Mündung des Rohres 7 liegt knapp oberhalb des Bodens des Gefässes 9 und taucht somit in die Flüssigkeit des Gefässes ein. Die Gase werden durch die Flüssigkeit hindurchgedrückt, entweichen aus dem Gefäss 9 durch das Rohr 11 und gelangen in den Reiniger 12, in den sie zweckmässig am oberen Ende eintreten. Der grössere Teil des im Dampf enthaltenen Wassers wird hier abgeschieden und gelangt durch das Rohr 13 zu dem Gefäss 9 zurück.
Das überlaufende Wasser tritt in das Rohr 14 und fliesst durch dieses über ein schleifenartiges Rohr 15 zum Kocherabsorber. Die Gase strömen unter dem im Kocherabsorber erzeugten Druck durch die Leitung 16 in das Rohr 17, das mit dem Verdampfer 18 in Verbindung steht. Mit dem Verdampfer 18 sind ferner noch Kühlrohre 19 verbunden, die von den Gasen ebenfalls erfüllt werden. Sobald nun ein Dampfdruck in den Kühlrohren 19, dem Verdampfer und dem Rohr 17 auftritt, wird der Dampf in die Rohre 22 und 21 gedrückt ; im Rohr 21 trifft er auf einen Flüssigkeitsversehluss, der durch die in diesem Rohr mit der Flüssigkeit im Kocherabsorber in ungefähr gleicher Höhe stehende Flüssigkeit gebildet wird. Durch das Rohr 22 gelangt der Dampf in den lotrechten Schenkel 23 einer Umlaufleitung des Kondensatspeiehergefässes.
Das Rohr 22 ist vor seiner Mündung in die Kondensatumlaufleitung nach oben gebogen. Der untere Teil des Schenkels 23 reicht bis unter die Mündung des waagrechten Umlaufleitungsteiles 24, so dass ein Sack 23 a gebildet wird. Der Dampf füllt die Umlaufleitung und strömt nach oben in den Kondensatspeicher 25. Der lotrechte Schenkel 23 leitet den Dampf nach einem erweiterten Rohr 26, das seinerseits mit dem Rohr 27 verbunden ist, durch das der Dampf in die Verflüssigungsrohrschlange 28 strömt. Der Umlaufleitungteil 24 und die Rohrschlange 28 haben zur guten Wärmeableitung Kühlrippen. Ferner hat die Ver- flüssigungsrohrschlange 28 einen kleineren Durchmesser als das Rohr 27. Die Verflüssigungsrohrschlange, bei der jeder Rohrteil etwas nach unten geneigt ist, mündet schliesslich in den waagrechten Teil des Rohres 24.
Der andere lotrechte Schenkel der Umlaufleitung des Kondensatspeichers bildet am Ende eine U-förmige Schleife 31. Der Dampf wird in die Verflüssigungsrohrschlange 28 hinein- gedrückt und kondensiert dort. Das Kondensat fliesst nach unten in die Umlaufleitung 24, füllt diese nach und nach an und wird dann durch den in den Schenkel 23 einströmenden Dampf in den Kondensat- speicher 25 gedrückt. Dort wird dasKondensat gespeichert, läuft aber ständig über die Leitung 31, 24,23 um. Dies erfolgt so lange, als der Kocherabsorber geheizt wird, also während der ganzen Heizperiode.
Ein Rohr 20, das den oberen Teil des Kondensatspeichers mit dem oberen Teil der Verflüssigungsrohrschlange 28 verbindet, verhindert, dass der Dampf im Kondensatspeicher und in dem nach oben führenden Rohre 27 verschiedenen Druck hat.
Nach Beendigung der Heizperiode ist flüssiges Ammoniak in einem Teil des Kondensatspeiehers 25 und in der Umlaufleitung 31, 24,23 aufgespeichert. Es ist klar, dass der Kondensatspeicher ein grösseres Volumen haben muss als die gesamte Ammoniakflüssigkeit, die in dem Rohrsystem als Füllung vorhanden ist.
Während der nun folgenden Kühlperiode wird infolge des Druckabfalles im Kocherabsorber das verflüssigte Ammoniak in der Verflüssigungseinrichtung teilweise verdampfen, wo durch das flüssige Ammoniak aus dem Verflüssiger im Rohr 22 hochgedrückt wird, so dass es über das Rohr 17 in das Verdampfergefäss 18 und in die Kühlrohre 19 fliesst.
Während der Kühlperiode wird die Wärme im Kühlschrank durch das Verdampfen der Ammoniakflüssigkeit in den Kühlrohren zum Verdampfer abgeführt. Von dort geht der Dampf zum Aufnahme-
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in den Kocherabsorber.
Bei der Ausführungsform nach den Fig. 2 und 3 tritt der im Kocherabsorber ausgetriebene, unter Druck stehende Dampf durch das Rohr 22 in den nach abwärts gebogenen U-förmigen Teil 31 des Umlaufleitungsrohres 24 ein. Der Dampf strömt durch das Rohr 24 und von dort durch den lotrechten Schenkel 23 in den Kondensatspeicher 25.
Mit dem oberen Teil des Kondensatspeichers 25 sind mehrere lotrecht angeordnete, U-förmige Steigrohre 36 verbunden, an denen lotrechte, radial gerichtete Kühlrippen 37 befestigt sind. Der den oberen Teil des Kondensatspeichers erfüllende Dampf steigt in diesen Rohren hoch und kondensiert.
Das Kondensat fliesst zum Speicher zurück, wo es über die Umlaufleitung 29,24, 23 umläuft, u. zw. durch den Druck des durch die Rohrleitung 22 einströmenden Dampfes.
Bei der Ausführungsform nach den Fig. 4 und 5 besteht die Verflüssigungseinrichtung aus einem Kondensatspeicher 25, dessen Dampfraum durch ein Rohr 41 mit einem Oberflächenkondensator 42 verbunden ist. Dieser besteht aus zwei konzentrisch angeordneten Zylindern 43 und 44, die einen Ring-
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raum einschliessen, der am oberen und am unteren Ende zu einer Wulstfläche 45 für den Anschluss der Rohre erweitert ist. Die untere Wulstfläche ist durch ein Rohr 46 mit dem lotrechten Schenkel 47 der Kondensatumlaufleitung verbunden.
Der Schenkel 47 hat unten einen U-förmig abgebogenen Teil 51, in dessen in der Strömungsrichtung aufsteigenden Schenkel das an der Mündungsstelle etwas nach oben gebogene Rohr 22 einmündet, das zum Verdampfer führt.
Die Arbeitsweise des Verflüssigers ist folgende : Der entwickelte Dampf wird, nachdem er das ganze Rohrsystem angefüllt hat, durch das Rohr 22 und den U-förmigen Teil 51 gedrückt, strömt durch das Rohr 48 in den Kondensatspeicher und füllt diesen ; hierauf strömt er über das Rohr 41 in den Kondensator 42 ein und wird hier verflüssigt. Das Kondensat fliesst durch das Rohr 46 in den lotrechten Schenkel 47 der Umlaufleitung. Wenn der Kondensatspeicher so viel Flüssigkeit enthält, dass die Enden des Umlaufrohres unterhalb des Flüssigkeitsspiegels liegen, so entsteht ein Umlauf der Flüssigkeit infolge des Druckes des durch das Rohr 22 einströmenden Dampfes.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Absatzweise Absorptionskältemaschine, bei dem der Kocher, Verdampfer und Verflüssiger in dieser Reihenfolge hintereinanderliegen, dadurch gekennzeichnet, dass an den Verflüssiger ein Speicher (25) angeschlossen ist, unter dem ein mit ihm zu einem geschlossenen Kreislauf verbundenes gekühltes Umlaufrohr (24) liegt, in dem die einströmenden Kältedämpfe einen Umlauf des flüssigen Kältemittels zwischen dem Speicher und dem Umlaufrohr erzeugen.