<Desc/Clms Page number 1>
Absorptionskältemaschine mit neutralem Gas
EMI1.1
<Desc/Clms Page number 2>
Nach einem andern Vorschlag wird die Funktion des erwähnten Flügelrades oder Ventilators durch eine Flüssigkeitsstrahlpumpe ausgeübt. Dies führt aber ebenfalls zu keiner Zerstäubung, weil der Flüssig- keitsstrahl nicht den erforderlichen Druck haben kann.
Zwischen den dem Austreiber zuströmenden reichen und der dem Absorber zuströmenden armen
Lösung kann auch bei der Kältemaschine nach der Erfindung ein Wärmeaustauscher vorgesehen sein, wo- durch es zu einem grösserenGeschwindigkeitsunterschied zwischen der reichen und der armen Lösung als bei den bisherigen Kältemaschinen üblich, folglich zu einem grösseren Wärmedurchgang bei gleichen
Abmessungen kommt.
Da bei der Kältemaschine nach der Erfindung das neutrale Gas fast ganz frei von Kältemittel-d. h. praktisch nur im theoretischen Masse damit gesättigt - in den Verdampfer zurückströmt, ist seine Auf- nahmefähigkeit für den Kältemitteldampf sehr hoch. Ferner kann das in den Verdampfer tretende neu- trale Gas mit dem den Verdampfer verlassenden Gas-Dampf-Gemisch wirksam gekühlt werden, wodurch auch zwischen diesen ein Wärmeaustauscher vorgesehen werden kann, mit welchem das aus dem Kon- densator in den Verdampfer tretende Kältemittel und Gas gekühlt werden können.
In den Rahmen der Erfindung fällt auch jene Ausführungsform der Kältemaschine, bei welcher hin- ter dem Kondensator bzw. dem Nachkühler ein Abscheider zwecks Trennung des Kältemittels vom in- differenten Gas eingebaut ist. Das neutrale Gas tritt oben, das Kältemittel unten aus dem Abscheider aus und beideAustrittsstellen sind durch je eine Rohrleitung mit dem Verdampfer verbunden. Diese Ein- bauart des Abscheiders ist an sich bekannt.
Schliesslich gehört auch noch die Regeleinrichtung der Kältemaschine zu der Erfindung. Diese Re- geleinrichtung bezweckt, dass mit der Kältemaschine eine im voraus bestimmte Temperatur ständig ge- halten oder programmgemäss geändert werden kann. Diese Temperatur kann die des Verdampfers wie auch die des im Kühlkörper zirkulierenden Mittels (z. B. der Sole), die des zu kühlenden Gegenstandes (z. B. der umgebenden Luft) usw. sein, und wird im folgenden als die Temperatur des gekühlten Gegenstandes bezeichnet.
Gemäss der Erfindung besteht diese Regeleinrichtung dem Wesen nach darin, dass die im Austreiber entwickelte Kältemitteldampfmenge und zweckmässig auch die durch die Zirkulationsvorrichtung dem- entsprechend geförderte Lösungsmenge durch einen von der Temperatur des gekühlten Gegenstandes ge- wonnenen Impuls oder von einer Programmsteuerung geregelt werden. Zufolge der Regelung behält die
Temperatur des gekühlten Gegenstandes den festgesetzten Wert bei bzw. ändert sich dieser nach dem festgesetzten Programm. Die Elemente der Regeleinrichtung sind an sich bekannt und gehören nicht zur
Erfindung.
Die Erfindung wird nachstehend anHand der in der Zeichnung dargestellten beispielsweisen Aus- führungsform näher erläutert. Die eingezeichneten Pfeile geben die Strömungslichtung an. Die Bestand- teile der dargestellten Maschine sind folgende :
Der Austreiber oder Kocher 1 ist beim Dampfaustritt zweckmässig mit einem Rektifikator 2 versehen, welcher durch die Rohrleitung 16 mit dem Kondensator 3 verbunden ist. Dieser ist wieder zweckmässig mit einem Nachkühler versehen. Der Kondensator 3 ist austrittsseitig mit einem Ab- scheider 4 verbunden, der durch die Gasleitung 5 und die Rohrleitung 6 des Kältemittelkon- densators-beide sind durch den Wärmeaustauscher 18 geführt-an den Verdampfer 7 angeschlos- sen ist.
Der Mantelraum des Wärmeaustauschers 18 ist mit dem einen Ende an den Verdampfer 7, mit dem andern Ende an den Absorber 8 angeschlossen, in dem ein Zerstäuber 9 untergebracht ist. Der unter dem Zerstäuber 9 befindliche Teil des Absorbers 8 ist durch eine Rohrleitung oder ein Rohrbündel mit dem Innenraum des Verdampfers 7 verbunden. Der mit dem Flüssigkeitsver- schluss 10 verseheneLösungsaustritt des Absorbers 8 ist durch das durch den Wärmeaustauscher 12 geführte Fallrohr 12 mit dem Austreiber 1 verbunden. Der Unterteil des z. B. durch eine elektri- sche Heizpatrone 15 beheizten Austreibers 1 ist durch eine Rohrleitung 17 mit der unter dem
Flüssigkeitsniveau des Austreibers angebrachten Zirkulationsvorrichtung 13 (in der Zeichnung nur symbolisch dargestellt) verbunden.
Der Druckstutzen der Zirkulationsvorrichtung ist durch das Rohr 2U mit dem einen Ende des Wärmeaustauschers 12, u. zw. an der die arme Lösung enthaltenden Seite verbunden, wogegen das andere Ende des Wärmeaustauschers durch die Rohrleitung 21 mit dem im
Absorber 8 befindlichen Zerstäuber 9 in Verbindung steht.
Die erfindungsgemässe Maschine arbeitet folgendermassen :
Vor dem Anfahren befindet sich die das Kältemittel in gelöstem Zustand enthaltende Lösung im
Unterteil des Austreibers 1, während das neutrale Gas die übrigen Teile der Maschine erfüllt. Wird nun die Lösung durch den im Flüssigkeitsraum des Austreibers befindlichen Heizkörper 15 erwärmt,
<Desc/Clms Page number 3>
beginnt das Kühlmittel zu verdampfen. Durch den zufolge der Beheizung anwachsenden Druck des Käl- temitteldampfes wird das neutrale Gas ausgetrieben, u. zw. durch den zweckmässig vorgesehenen Rektifikator 2, und strömt durch die Rohrleitung 16 dem Kondensator 3 zu.
In dem zweckmässig mit einem Nachkühler versehenen Kondensator kondensiert der Dampf des Kältemittels und das Kondensat gelangt in den Abscheider 4, dann durch die Rohrleitung 6 in den Verdampfer 7. Das neutrale Gas strömt durch die an den Oberteil des Abscheiders 4 angeschlossene Rohrleitung 5 ebenfalls in den Verdampfer 7.
Im Verdampfer 7 ist der Gesamtdruck, abgesehen von den durch die Strömungswiderstände verursachten Verlusten, ebenso gross wie im Austreiber 1, doch ist im Verdampfer die Temperatur niedriger und dementsprechend ist auch der Sättigungsdruck des Kältemittels - d, h. der Teildruck des Kältemitteldampfanteiles des im Verdampfer befindlichen Dampf-Gas-Gemisches - niedriger, als im Austreiber 1. Zufolge des niedrigeren Druckes kühlt sich das die Rohrleitung 6 verlassende Kältemittel ab. Sein in flüssiger Phase befindliche Teil ist zur Ausübung einer Kühlwirkung ebenso geeignet, als ob seine Drucksenkung mit einem Drosselventil erfolgt wäre.
Der im Verdampfer 7 entstandene Nassdampf gelangt, den Wärmeaustauscher 18 durchströmend, in den mit einem Flüssigkeitsverschluss versehenen Absorber 8, zusammen mit derjenigen Menge des neutralen Gases, welche nötig ist, um den im Verdampfer entstandenen Kältemitteldampf bei dem dort herrschenden Druck und Temperatur unter Diffusion aufzunehmen. Die durch den Zerstäuber 9 in den Innenraum des Absorbers zweckmässig im Gegenstrom hineinzerstäubte arme Lösung absorbiert mit grosser Intensität den Kältemitteldampf, während das im Lösungsmittel unlösliche neutrale Gas, von seinem Gehalt am Kältemitteldampf befreit, durch die Rohrleitung 19 und zweckmässig auch noch durch den Wärmeaustauscher 18 strömend, in den Verdampfer 7 zurückgelangt, wieder fähig, Kältemitteldampf aufzunehmen.
Die mit dem Kältemittel angereicherte Lösung gelangt durch die unter dem Flüssigkeitsniveau befindlichenöffnungen 14 des Flüssigkeitsverschlusses und durch das Fallrohr 11 in den Austreiber 1 zurück. Zufolge der Erhitzung verdampft hier ein Teil des gelösten Kältemittels und die so entstandene arme Lösung gelangt in die Saugleitung 17 der Zirkulationsvorrichtung oder Pumpe 13. Diese fördert die arme Lösung durch die Leitung 20, den zweckmässig vorgesehenen Wärmeaustauscher 12 und durch die Rohrleitung 21 zu dem bereits erwähnten Zerstäuber 9.
Die erfindungsgemässe Kältemaschine kann ausser der beschriebenen auch noch andere Ausführungsformen erhalten. So kann ausser mit dem Zerstäuber 9 die Intensität der Absorption noch durch den Einbau von Prallplatten in den Absorber 8 gesteigert werden, der Druck kann in der Rohrleitung 6 auch mit einem Drosselventil verringert werden, usw.
Zurückkommend auf die Regeleinrichtung der Kältemaschine, wird bei der dargestellten Ausführungsform der Impuls durch den Temperaturfühler 31 aus dem Innenraum des Verdampfers 7 entnommen. Der Temperaturfühler wirkt mechanisch, elektrisch usw. auf das Zeichenübermittlungsglied oder den Zeichenumwandler 32. Die zu haltende Temperatur wird mit diesem Glied eingestellt. Das Zeichenübertragungsglied setzt durch die Impulsleitung 33 den Heizungsregler 34 des Austreibers 1 und zweckmässig auch den Regler 35 der Zirkulationsvorrichtung in Betrieb, u. zw. derart, dass, wenn die Temperatur des gekühlten Gegenstandes den vorgeschriebenen Wert überschreitet, der Heizungsregler 34 die Dampfleistung des Austreibers steigert (bei der dargestellten Ausführung durch Einschaltung weiterer Heizwiderstände, beim dampf- oder gasbeheizten Austreiber durch Öffnen des Dampf-bzw.
Gasventils), während der Regler 35 die Zirkulationsvorrichtung auf die Förderung einer der grösseren Dampfmenge entsprechenden grösseren Flüssigkeitsmenge einstellt. Beim Rückgang der Temperatur des gekühlten Gegenstandes spielt sich der Vorgang in der entgegengesetzten Richtung ab.
Da die durch die Zirkulationsvorrichtung geförderte Menge der Lösung mit der Menge der im Austreiber entwickelten Dampfmenge zweckmässig in Einklang sein soll, wird der Regler 34 des Austreibers sowie der Regler 35 der Zirkulationsvorrichtung vom Zeichenübermittlungsglied/oder Zeichenumwandler 32 entsprechend gesteuert ; jedoch kann der Regler 35 der Zirkulationsvorrichtung z. B. auch vom Regler 34 des Austreibers 1 gesteuert werden. In diesem Falle regelt das Übertragungsglied 32 nur mittelbar, d. h. unter Zwischenschaltung des Reglers 34 die Zirkulationsvorrichtung.
Gegebenenfalls kann die Regelung der Zirkulationsvorrichtung auch unterbleiben ; in diesem Falle wird die Zirkulationsvorrichtung für die Förderung der der höchsten auszutreibenden Kältemitteldampfmenge entsprechenden Lösungsmenge eingestellt. Der Wirkungsgrad der Kältemaschine wird hiedurch
<Desc/Clms Page number 4>
zwar kleiner, jedoch wird die nur lediglich auf den Austreiber wirkende Regeleinrichtung einfacher und billiger.
Beim obigen Beispiel gibt die Änderung der Temperatur des Verdampfens den Regelimpuls. Aber auch die Anwendung einer Programmregelung ist möglich, wobei an Stelle des Übermittlungsgliedes 32 eine Steuervorrichtung, z. B. eine Vorrichtung mit Uhrwerk, tritt, welche auch die Austreiberheizung und die Zirkulationsvorrichtung steuert ; der Temperaturfühler 31 kann in diesem Falle entfallen.
Wird die Steuervorrichtung mit der Hand betätigt, so erhält man als Grenzfall der Programmregelung die Handregelung.
Die Regelung kann, der Ausführung der Heizvorrichtung des Austreibers 1 und der Zirkulationsvorrichtung entsprechend, stufenweise oder stufenlos erfolgen. Die Regelgrenze hängt selbstverständlich immer von den Abmessungen der Kältemaschine und der Art des Kältemittels ab.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Absorptionskältemaschine mit neutralem Gas, bei der die arme Lösung mit Hilfe einer Zirku-
EMI4.1
Absorber führenden Rohrleitung (21) eine Zerstäubungsvorrichtung, z. B. ein Zerstäuber (9), eine Prallwand od. dgl. für das Einführen der armen Lösung vorgesehen ist, wobei die Förderung der armen Lösung mittels der Zirkulationsvorrichtung mit einer derartigen Strömungsgeschwindigkeit erfolgt, dass die arme Lösung im Absorber fein und gleichmässig zerstäubt wird.
2. KältemaschinenachAnspruchl, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der dem Austreiber (1) zuströmenden reichen Lösung und der dem Absorber (8) zuströmenden armen Lösung ein Wärmeaustauscher (12) vorgesehen ist.
3. Kältemaschine nachAnspruchloderZ, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wärmeaustauscher (18) einerseits für das den Kondensator (3) verlassende neutrale Gas und Kältemittel sowie für das aus dem Absorber (8) zurückströmende neutrale Gas, anderseits für das aus dem Verdampfer (7) austretende Kältemittel und neutrales Gas vorgesehen ist.
4. Kältemaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Austreiber (1) an der Dampf austrittsstelle mit einem Rektifikator (2) versehen ist.
5. Kältemaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass hinter dem Kondensator (3) bzw. Nachkühler ein durch Leitungen für Gas und Kältemitteldampf mit dem Verdampfer (7) verbundener Abscheider (4) vorgesehen ist.