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Absorptionskältemaschine mit druckausgleichendem Gas
Die Erfindung betrifft eine Absorptionskältemaschine mit druckausgleichendem Gas, die auch während einer kürzeren oder längeren Ausserbetriebnahme der Heizung des Austreibers eine fortlaufende Kühlwirkung ausüben kann.
Diese Kältemaschine soll insbesondere während eines Campings unter Benutzung eines Kraftwagens verwendbar sein, wenn der Heizwiderstand des Austreibers der Kältemaschine von der Lichtmaschine oder dem Akkumulator des Kraftwagens nicht mehr gespeist werden kann und auch keine Auspuffgase für die Austreiberheizung zur Verfügung stehen ; auch soll sie derart verwendet werden können, dass die Heizung des Austreibers mit billigem Nachtstrom erfolgt, tagsüber aber ausgeschaltet wird ; sie soll schliesslich auch in den Tropen verwendet werden können, u. zw. derart, dass das Kältemittel während der kühleren Nachtperiode ausgetrieben und kondensiert wird und die dadurch erhaltene Kühlfähigkeit während der wärmeren Tagesperiode zur Verfügung steht.
Die Umlauf-Vorrichtung für das Betriebsmittel der Kältemaschine muss zwar während des Kühlvorganges ständig im Betrieb sein, jedoch ist der Stromverbrauch hiefür so gering, dass auch der Akkumulator des Kraftwagens herangezogen werden kann ; gegebenenfalls kann die Anlage auch auf nicht-elektrischem Wege betätigt werden.
Bei Kältemaschinen mit druckausgleichendem neutralen Gas wurden für die Verbesserung der Funktion bereits Austreiber angewendet, die geeignet sind, mehr Kühlflüssigkeit auszutreiben als erforderlich. Es wurden auch solche Kondensatoren und Speicher verwendet, die dem Kühlflüssigkeitsüberschuss entsprechen, doch keines dieser Geräte kann andauernd einen Kühleffekt bewirken, wenn die Heizung des Austreibers unterbrochen ist.
Ausgehend nun von einer Absorptionskältemaschine mit druckausgleichendem Gas, mit einem Speichergefäss, welches das Kondensat einer zusätzlich vom Austreiber erzeugten Kältemitteldampfmenge aufnimmt und das sich zwischen dem Kondensator und dem Verdampfer befindet, besteht das Wesentliche der Erfindung darin, dass eine die Absorptionslösung zum Absorber fördernde Umlaufvorrichtung vorgesehen ist, so dass die Maschine auch während einer zeitweiligen Ausserbetriebsetzung der Austreiberheizung arbeitsfähig ist. Ist nun die Austreiberheizung in Betrieb, so wird das Kondensat des zusätzlichen Kältemitteldampfes im Speichergefäss aufgefangen und die Kälteleistung durch die übrige Menge des Kondensates ausgeübt ; hört aber die Beheizung des Austreibers auf, so erfolgt die Kühlung durch die aufgespeicherte Kondensatmenge.
Geschieht die Speicherung des Kältemittels vor dessen Eintritt in, den Verdampfer, so gelangt das Kältemittel, z. B. zufolge seines Eigengewichtes, in den Verdampfer, wo es durch seine Verdampfung die Kühlwirkung ebenso ausübt wie das bei eingeschalteter Austreiberheizung dorthin gelangte Kältemittel. Erfolgt jedoch die Speicherung im Verdampfer selbst, so wird die Kühlwirkung durch die Oberflächenverdampfung des Kältemittels ausgeübt. Demzufolge wird im ersten Falle der Anschluss des Speichers am Verdampfer z. B. mit einer solchen lichten Weite zu bemessen oder z.
B. mit einem so weiten Staurand oder einem andern Drosselorgan zu versehen sein, dass nur die um die Menge des Zusatzdampfkondensates verminderte Menge des Kondensates der den
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Austreiber verlassenden maximalen Kältemitteldampfmenge durchtreten kann, da sonst der Speicher nicht gefüllt werden könnte. Im zweiten Falle ist der Kältemittelanschluss des Verdampfers der gesamten Kältemittelmenge entsprechend zu bemessen.
Diejenigen Bestandteile der Kältemaschine, deren Betrieb mit der gesamten im Austreiber erzeugten Dampfmenge verbunden ist (Rektifikator, Kondensator, die zwischen diesen geschalteten Rohrlei- tungen), sind zwecks Sicherung der einwandfreien Funktion der im Austreiber erzeugbaren grössten Dampfmenge entsprechend zu bemessen. Die Lösungsmittelumlauf-Vorrichtung bleibt selbstverständlich immer in Betrieb. Die Erfindung betrifft auch die Regelung der Kältemaschine, was im weiteren eingehend erörtert wird.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand der in der Zeichnung schematisch dargestellten, beispielsweisen Ausführungsform näher erläutert. Statt mit dem Kältemaschinensystem, mit dem diese Ausführungsform betrieben wird, kann die Erfindung auch mit einer andern Art Absorptionskältemaschine mit druckausgleichendem Gas ausgeübt werden, vorausgesetzt, dass die arme Lösung durch eine Zirkulationsvorrichtung in den Absorber gefördert wird.
Wie aus der Zeichnung hervorgeht, gelangt der Kältemitteldampf aus dem Austreiber 1 durch den Rektifikator 2 in den Kondensator 3, wo er kondensiert wird. Das flüssige Kältemittel durchströmt erst den Flüssigkeitsabscheider 4, wo die Flüssigkeit von neutralem Gas befreit wird, um dann durch die Leitung 6 in das Speichergefäss 7 zu gelangen. Hier wird ein Teil des Kältemittels aufgefangen, während der übrige Teil zur Ausübung der Kühlwirkung durch die Leitung 8 in den Verdampfer 9 geführt wird. Das sich hier bildende Gemisch des kalten Kältemitteldampfes mit dem neutralen Gas strömt durch die mit einem Teil zu dem Wärmeaustauscher 10 gehörende Rohrleitung 11 in den Absorber 12.
Die arme Lösung strömt gleichzeitig aus dem Austreiber 1 durch die Rohrleitung 13, den Wärmeaustauscher 14, dann durch die Rohrleitung 15 - durch die Umlaufvorrichtung 16 mit einer die Zerstäubung der Flüssigkeit ermöglichenden Geschwindigkeit gefördert-ebenfalls in den Absorber 12. Die hier entstehende angereicherte Lösung gelangt durch die Rohrleitung 17 und den Wärmeaustauscher 14 in den Austreiber 1. Dieser wird bei der dargestellten Ausführung mit dem elektrischen Heizwiderstand 18 beheizt, doch kann dies auch mit Auspuffgasen oder mit einer andern zuschaltbaren Wärmequelle erfolgen.
Der Rohrleitung 5 zwischen dem Flüssigkeitsabscheider 4 und dem Verdampfer 9 kommt eine doppelte Aufgabe zu. Einmal ermöglicht sie, dass nach Einschaltung der Austreiberheizung 18 das durch die Kältemitteldämpfe verdrängte neutrale Gas aus dem Flüssigkeitsabscheider 4 in den Verdampfer und in den Absorberraum gelangen kann, zum andern gewährleistet sie bei fortlaufendem Betrieb die Gleichheit des Innendruckes in allen Teilen der Maschine. Sobald der Speicher 7 gefüllt ist, wird die Beheizung des Austreibers 1 unterbrochen, das aus dem Speicher, z. B. zufolge des Eigengewichtes, in den Verdampfer übertretende Kältemittel übt jedoch die Kälteleistung weiterhin aus.
Das wird dadurch erreicht, dass der Absorber auch weiter betriebsfähig bleibt, u. zw. einerseits, weil der Betrieb der Umlaufvorrichtung 16 nicht unterbrochen wird, anderseits, weil das System während der Füllung des Speichers die Lösung in verringerter Konzentration enthält. Das Verdampfen des Kältemittels ist also ständig gesichert.
Die während der Füllung des Speichers abnehmende Lösungskonzentration nimmt während der Entleerung desselben wieder zu. Durch zweckmässig gewählte Konzentration und Menge der in die Kältemaschi- ne eingefüllten Lösung, durch entsprechend bemessene Aufnahmefähigkeit des Absorbers oder des Austreibers sowie durch eine entsprechende Wahl des mit dem neutralen Gas erzeugten Innendruckes können optimale Betriebsbedingungen geschaffen werden.
Die beschriebene Kältemaschine kann, wenn das Speichergefäss 7 mit einem Flüssigkeitsstandanzeiger versehen ist, auch mit Handregelung betätigt werden, etwa so, dass die Austreiberheizung ausgeschaltet wird, sobald der Speicher gefüllt ist, und eingeschaltet, sobald er entleert ist. Die Kälteleistung kann während der Füllung des Speichers mit der Änderung der Beheizung des Austreibers, während des Betriebes mit dem aufgespeicherten Kältemittel durch Änderung der Öffnung des in der Rohrleitung 8 zwischen dem Speichergefäss 7 und dem Verdampfer 9 vorgesehenen Hahnes 21 oder eines andern Absperrorganes - im weiteren Abflussregler genannt-geändert werden. Der Abflussrelger kann aber auch während der Füllung des Speichers zur Regelung der Kälteleistung verwendet werden.
In diesem Falle ändert sich die Füllzeit des Speichergefässes. Erfolgt die Leistungsregelung der Kältemaschine durch die Regelung des Heizkörpers 18, ist die Betätigung des Abflussreglers automatisch einzustellen. Bei jeder hier erwähnten Art der Regelung kann auch eine Automatik vorgesehen
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werden, zu deren Betätigung ein Impuls von der Temperatur des gekühlten Gegenstandes oder Raumes gegeben wird. Diese Automatik der Kühlregelung kann mit einer gleichzeitigen Regelung der Leistung der Umlaufvorrichtung 16 vereint werden.
Bei der in der Zeichnung beispielsweise dargestellten Ausführungsform wurde das Speichergefäss 7 mit einem Niveauschalter 19 versehen, der nach vollendeter Füllung des Speichergefässes die Heizung des Austreibers 1 ausschaltet und nach Entleerung wieder einschaltet. Anstatt dieser Automatik kann auch ein Zeitrelais verwendet werden, das die Heizung des Austreibers in gewissen Zeitabständen einbzw. ausschaltet.
Wird das Kältemittel im Verdampfer selbst gespeichert, könnten bei eingeschalteter Austreiberhei- zung sämtliche hier erwähnte Arten der Regelung verwendet werden. Bei ausgeschalteter Heizung erfolgt die Regelung der Kälteleistung durch die mittels des von der Temperatur des gekühlten Gegenstandes gegebenen Impulses geregelte Förderleistung der Umlaufvorrichtung 16. Dadurch kann nämlich die Menge des in das neutrale Gas diffundierenden Kältemitteldampfes geändert werden. Da die Zirkulationsvorrichtung auch bei ausgeschalteter Austreiberheizung in Betrieb bleiben muss, besteht die Gefahr, dass aus dem im Speicher befindlichen Kältemittel durch den Kondensator 3 nach der Oberfläche der im Austreiber enthaltenen Lösung Brüden strömen.
Deshalb wird der Austreiber zweckmässig mit der Umgehungsleitung 20 versehen, welche die vom Absorber 12 kommende Rohrleitung 17 mit dem zwischen dem Austreiber und der Zirkulationsvorrichtung gelegenen Teil der Rohrleitung 13 verbindet. In der Umgehungsleitung sowie im zwischen der Mündung der Leitung 20 und dem Austreiber befindlichen Teil der Leitung 17 ist je ein Absperrorgan angeordnet. Das erstere wird bei eingeschalteter, das zweite bei ausgeschalteter Austreiberheizung geschlossen. Diese Absperrorgane, d. h. das Einoder Ausschalten der Umgehungsleitung 20, können ebenso vom Niveauschalter aus geregelt werden wie das Ein- oder Ausschalten der Austreiberheizung. Anstatt der Umgehungsleitung 20 kann zwischen dem Abscheider 4 und dem Austreiber 1 ein Absperrorgan vorgesehen sein, welches ebenfalls vom Niveauschalter 19 geregelt werden kann.
PATANTANSPRÜCHE :
1. Absorptionskältemaschine mit druckausgleichendem Gas, mit einem Speichergefäss, welches das Kondensat einer zusätzlich vom Austreiber erzeugten Kältemitteldampfmenge aufnimmt und das sich zwischen dem Kondensator und dem Verdampfer befindet, dadurch gekennzeichnet, dass eine die Absorptionslösung zum Absorber (12) fördernde Umlaufvorrichtung (16) vorgesehen ist, so dass die Maschine auch während einer zeitweiligen Ausserbetriebsetzung der Austreiberheizung (18) arbeitsfähig ist.