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Absorptionskältemaschine mit indifferentem Hilfsgas.
Die Erfindung bezieht sich auf Absorptionskältemaschinen, insbesondere für Haushaltkühl- schränke, bei denen das in einem Kondensator verflüssigte Kältemittel in indifferentes Hilfsgas hinein verdampft und bei denen Mittel vorgesehen sind, um die Absorptionslösung zu einer Stelle ihres Umlauf- systems emporzuheben, von der aus sie unter der Schwerewirkung in die tiefer liegenden Teile des
Umlaufsystems zurückgelangt. Die Erfindung bezweckt, eine Kältemaschine dieser Art zu schaffen, bei der die Umwälzung der Absorptionslösung und die Förderung des Kondensats in einer besonders zweckmässigen Weise derart bewirkt wird, dass man sowohl hinsichtlich der relativen Höhenlage des
Kondensators und des Verdampfers als auch hinsichtlich der relativen Höhenlage des Absorbers und des Kochers freie Hand hat.
Bisher war es bei derartigen Absorptionskältemasehinen allgemein üblich, die arme Absorptionslösung durch gasförmiges Kältemittel in einem aufsteigenden Rohr bis zu der Stelle emporzuheben, von wo aus sie dem Absorber zufliessen kann. Der Durchmesser dieses Steigrohrs musste jedoch, um ein richtiges Arbeiten der Fördervorrichtung zu ermöglichen, verhältnismässig gering gewählt werden. Ausserdem befand sich die Fördervorrichtung, da sie sich unmittelbar an den Austreiber oder Kocher anschloss, in einem Bereich hoher Temperatur. Das brachte unter Umständen die'Gefahr mit sich, dass im Kocher sich etwa abscheidende korrodierte Metallteile das Steigrohr verstopfen und die Fördervorrichtung unwirksam machen konnten.
Gemäss der Erfindung werden die angegebenen Nachteile vermieden und neue Vorteile dadurch erreicht, dass von dem durch mechanische Mittel in Umlauf versetzten Hilfsgas Teilströme abgezweigt sind, von denen einer zur Förderung von Kältemittelkondensat in den Verdampfer und ein anderer zur Umwälzung der Absorptionslösung verwendet wird. Zweckmässig liegen dabei die Abzweigstellen für die beiden Hilfsgasteilströme auf der Druckseite eines Gebläses, das den Umlauf des Hilfsgases durch den Absorber und Verdampfer der Kältemaschine bewirkt und die Hilfsgasteilströme unter Druck setzt.
Die Förderung der Absorptionslösung kann beispielsweise dadurch bewirkt werden, dass ein Teilstrom verdichteten Hilfsgases unterhalb einer durch die Absorptionslösung gebildeten Flüssigkeitssäule eingeleitet wird ; ein zweiter Teilstrom verdichteten Hilfsgases wird unter Umgehung des Absorbers einer Stelle zugeführt, von der aus verflüssigtes Kältemittel in den Verdampfer emporgehoben wird.
Es gehört daher zum Wesen der Erfindung, dass ein und dasselbe Antriebsorgan dazu dient, sowohl das indifferente druekausgleichende Hilfsgas als auch die Absorptionslösung umzuwälzen und überdies das Kondensat in den Verdampfer zu fördern. Dieses Antriebsorgan kann ein elektromotorisch betriebenes Gebläse sein, das ein Hilfsgas von vergleichsweise hohem Molekulargewicht, beispielsweise Stickstoff, durch Absorber und Verdampfer hindurchbewegt und auf dessen Druckseite die Teilströme des Hilfsgases abgezeigt werden. Die Förderung des Kältemittelkondensats kann dabei beispielsweise dadurch bewirkt werden, dass ein Strom verdichteten Hilfsgases unterhalb einer vom Kältemittelkondensat gebildeten Flüssigkeitssäule in dieses eingeleitet wird, wodurch das Kondensat von einer Stelle aus, wo es sich in Ruhe befindet, zur höher gelegenen Verdampfungszone emporgehoben wird.
Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt. Es sei bemerkt, dass die Zeichnung nicht massstäblich aufzufassen ist und dass die einzelnen Gefässe demgemäss nur ungefähr in der richtigen Höhenlage dargestellt sind. Bei der praktischen Ausführung muss selbst-
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verständlich darauf Rücksicht genommen werden, dass in verschiedenen Teilen der Absorptionsmasehine Flüssigkeitssäulen in verschiedener Höhe vorhanden sind.
Die als Ausführungsbeispiel dargestellte kontinuierlich wirkende Absorptionskältemaschine enthält einen mit einem Rektifikator zusammengebauten Kocher B, einen Wasserabscheider R, einen Absorber A, einen Kondensator 0, einen Verdampfer E, eine Gaspumpe F und zwei gasbetriebene Flüssigkeitspumpen P und f als Hauptbestandteile. Alle diese Teile sind durch offene Rohrleitungen miteinander verbunden, von denen ein Teil in an sieh bekannter Weise in Wärmeaustausch steht.
Eine Gasleitung 10 führt vom oberen Ende des Rektifikators durch den aufrechtstehenden Wasserabscheider R zum oberen Ende des Kondensators C. Sowohl der Wasserabscheider als auch der Kondensator sind mit Kühlrippen zwecks Luftkühlung versehen. Der untere Teil des Kondensators C ist durch eine Leitung 12 über einen Flüssigkeitsverschluss 13 und ein aufsteigendes Rohr 14, welches einen Teil der gasbetriebenen Flüssigkeitspumpe pI bildet, mit dem oberen Teil des Verdampers E verbunden.
Der Absorber A liegt tiefer als der Verdampfer E und ist mit ihm durch die Gasleitungen 15, 16 und 17 verbunden, von denen die Leitungen 15 und 17 bei 18 einen Gastemperaturwechsler bilden. Eine Flüssigkeitsleitung 19 verbindet den unteren Teil des Kochers B mit der Flüssigkeitspumpe P, welche arme Absorptionslösung zum Absorber A hebt. Eine Flüssigkeitsleitung 20 führt vom unteren Ende des Absorbers A zu einem Zwischenbehälter 21, von hier aus gelangt die angereicherte Absorptionslösung in den oberen Teil der über dem Kocher B angeordneten Rektifikationssäule zurück.
Die Gaspumpe F besteht aus einem Elektromotor 23 und einem Schleuderradgebläse 24. Sie ist einerseits mit der vom Absorber herkommenden Gasleitung 16, anderseits mit der zum Verdampfer führenden Leitung 17 verbunden.
Von dem durch die Gaspumpe F in der Leitung 17 erzeugten Druckgasstrom sind Teilströme mittels der Leitungen 25 und 26 abgezweigt, von denen der erstgenannte zum Betrieb der Flüssigkeitpumpe pI und der zweite zum Betrieb der Flüssigkeitspumpe p2 dient.
Es wurde gefunden, dass ein ganz kleines Gebläse, das mit verhältnismässig geringer Geschwindigkeit läuft, einen Druekunterschied hervorrufen kann, der einer Anzahl Zentimeter Wassersäule entspricht, vorausgesetzt, dass das gasförmige Medium, in welchem das Gebläse läuft, ein verhältnismässig hohes Molekulargewicht hat, wie es z. B. bei Stickstoff, der als Hilfsgas in Absorptions- kältemaschinen verwendet wird, der Fall ist. Würde man ein Gas von niedrigem Molekulargewicht, wie es z. B. Wasserstoff ist, verwenden, so wäre es notwendig, ein vielfach grösseres Gebläse zu wählen, das dann natürlich einen entsprechend grösseren Antriebsmotor mit einem entsprechend erhöhten Stromverbrauch erfordern würde.
Die Anwendung eines dichten indifferenten Gases bringt also ganz erhebliche Vorteile mit sieh, die sich in Ersparnissen sowohl bei den Anlage-als auch bei den Betriebskosten der Einrichtung auswirken. Da es im übrigen erwünscht ist, das druckausgleichende Hilfsgas in einer Absorptionskältemasehine kräftig umzuwälzen, während anderseits die Menge des umgewälzten Gases wesentlich grösser ist als die Menge des strömenden Kältemittelkondensats, so genügt ein verhältnismässig sehr kleiner Teil des Hilfsgases, um das verflüssigte Kältemittel vom Kondensator in den Verdampfer emporzuheben, und die hiezu erforderliche Mehrarbeit ist ganz unbeträchtlich.
Demgemäss ist die Gaspumpe F mit einem ganz schwachen Motor 23 ausgerüstet, der das kleine Gebläse 24 antreibt. Die Regelung des Gaspumpenantriebes kann von Hand oder selbsttätig erfolgen.
In letzterem Falle kann man sie von einer in dem System vorhandenen Temperatur abhängig machen.
Die vorstehend beschriebene Einrichtung arbeitet wie folgt : Als Kältemittel kann Ammoniak, als Lösungsmittel Wasser, als indifferentes Gas Stickstoff verwendet werden. Beim Erhitzen des Kochers B entwickelt sich aus der Absorptionslösung Ammoniakdampf, der durch die Leitung 10 über den Wasserabscheider R zum Kondensator 0 gelangt. Mitgerissener Wasserdampf wird dabei im Wasserabscheider kondensiert und läuft in den Rektifikator zurück.
Im Kondensator C wird der Ammoniakdampf verflüssigt und das Kondensat gelangt abwärts über Leitung 12 und den Flüssigkeitsverschluss 13, sodann aufwärts in die Leitung 14 und steht hier im Ruhezustand etwas oberhalb des Niveaus, auf welchem die Gasleitung 25 in die Leitung 14 einmündet.
Der durch die Leitung 25 fliessende Teilstrom des Hilfsgases hebt dabei das Kondensat in der Leitung 14 zum Verdampfer E empor, wo es in Gegenwart des Hilfsgases verdampft.
Der durch die Leitung 26 fliessende Hilfsgaszweigstrom tritt in die Flüssigkeitspumpe P'J unterhalb einer Säule armer Absorptionslösung ein und hebt diese Lösung zum oberen Ende des mit Kühlrippen versehenen Absorbers J.. Hier reichert sich die Lösung wieder an, indem sie den Ammoniakdampf aus dem Gemisch mit dem Hilfsgas auswäscht, und gelangt als reiche Lösung über die Leitung 20 in den Zwischenbehälter 21 und von hier aus über die Leitung 22 und den Rektifikator zurück zum Kocher B. Die Leitungen 22 und 19 bilden dabei bei 30 einen Fliissigkeitstemperaturwechsler.
Die Hauptvorteile der beschriebenen Einrichtung sind folgende : Durch den Überdruck, den die Gaspumpe F im Hilfsgasumlaufsystem erzeugt, wird sowohl Kondensat in den Verdampfer als auch arme Absorptionslösung in den Absorber gefördert. Infolgedessen ist man in der Lage, den Kondensator niedriger als das obere Ende des Verdampfers anzuordnen, und auch der Absorber kann von wesentlich gedrungenerer Bauart sein als bisher üblich. Die Hilfsgasstrom sowie die Kondensat-und Absorptions-
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lösungsströme können aufeinander so abgestimmt werden, dass sich ein sehr günstiger wärmetechnischer Wirkungsgrad ergibt.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass der Absorptionslösungskreislauf unabhängig von der dem Kocher zugeführten Heizwärme ist. Der Umlauf des Hilfsgases ist ferner unabhängig von den spezifischen Gewichten, welche das Hilfsgas in verschiedenen Teilen seines Umlaufsystems aufweist.
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führt und an derjenigen Stelle dieser Leitung einmündet, wo sie eine nach oben gerichtete Schleife bildet. Ferner ist eine Überlaufleitung 28 vorgesehen, durch welche überschüssiges Kondensat in das Umlaufsystem der Absorptionslösung gelangt.
Wie man sieht, sind sämtliche Umläufe in der beschriebenen Absorptionsmaschine abhängig von der einen motorisch betriebenen Gaspumpe F. Sobald daher der Motor 23 stillgesetzt wird, kommen alle Umläufe und damit auch die Kälteerzeugung sofort zum Stillstand. Die beschriebene Anordnung stellt also ein bequemes Mittel dar, um durch An-oder Abstellen des Motors 23-sei es von Hand oder mittels selbsttätig wirkender Einrichtungen-in sehr einfacher Weise die Kälteerzeugung zu regeln.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Absorptionskältemaschine mit indifferentem Hilfsgas, dadurch gekennzeichnet, dass von dem durch mechanische Mittel in Umlauf versetzten Hilfsgas Teilströme abgezweigt sind, von denen einer zur Förderung von Kältemittelkondensat in den Verdampfer und ein anderer zur Umwälzung der Absorptionslösung verwendet wird.