CH108149A - Absorptionskältemaschine. - Google Patents

Description

      Absorptionskältemaschine.       - Die     bekannten,    gewöhnlichen     A.bsorp-          tionskältemaschinen    besitzen als     wesentlichen     Bestandteil ein Gefäss, den Kocher, in dem       eind    Lösung von beispielsweise Ammoniak in       Wasser    erhitzt wird.

   Der     entstandene        Aqh-          nioniakdampf    wird zu -einem     Kondensator,     wo er     verflüssigt    wird, und dann im flüssi  gen Zustande zu einer Entspannungsvorrich  tung, beispielsweise     einem        Redüzierventil,          -und    schliesslich zu einem andern Gefäss,

   dem       Refrigerator        -geleitet.    In diesem     verdampft     das flüssige Ammoniak unter     Aufnahme    der  Wärme der     Umgebung.'Der        entstandene    kalte       Ammöniakdampf    wird dann in' ein- .drittes  Gefäss, das Absorptionsgefäss, hineingeleitet,       iri        ,derri    er wieder in: Wasser gelöst wird, wo  bei-     das-Absarptionsgefäss        entsprechend    ge  kühlt wird.

   Nach einem einige Zeit     dauern-          den    Betrieb erhält     mian    also 'im Kocher eine  arme Lösung unter einem höheren Druck und       iin-        Absöiptionsgefäss    eine reichere Lösung  unter einem     niedrigeren    Druck. Damit der       Vorgaug    ununterbrochen bleibt, ist-     eine    An  ssrclnung zur Überführung der ausgetriebenen    Dämpfe, die in dem. Wasser des Absorptions  behälters gelöst     sind,    in den Kocher     erfor-          derlch.     



  Gegenstand vorliegender     Erfindung    ist       nun-eine.        Absorptionskältemaschine    mit.     go-          eher,    bei der die Überführung des     Hä1temit-          tels    in den Kocher unter Zuhilfenahme von       osmotischem    Druck     stattfindet.        Wenn    sich  an beiden Seiten- eines     sogenannten    halb  durchlässigen     Diaphraggmas    eine Lösung eines  Stoffes in einem     Lösungsmittel    befindet-und  die Konzentration auf der einen Seite grösser  ist     

  als    auf der andern, so wandert, wie be  kannt, ein     Teil    des gelösten Stoffes durch  das     Diaphragma,    bis     beispielsweise    die Kon  zentration auf beiden     .Seiten    gleich oder ein  Gleichgewicht in anderer Weise erreicht       wird.    Diejenige Kraft, welche diese Wirkung  herbeiführt, ist der     osmotische    Druck, .der  sehr erhebliche Werte erreichen kann.  



  Auf der Zeichnung sind     einige    beispiels  weise Ausführungsformen einer     Absorptions-          kältemasehine    ,gemäss der     Erfindung    schema  tisch     vea@anschaulicht.        Fig.    1 ist eine Schema-      tische Darstellung der Maschine in der einen  Ausführung;     Fig.    2 zeigt im Schnitt einen  Teil der Maschine in     einer    andern Ausfüh  rung;     Fig.    3 zeigt eine Abänderung der Ma  schine gemäss     Fig.    2;     Fig.    4 zeigt eine wei  tere Abänderung der Maschine.  



  Das Kochgefäss 1 (Fug. 1) wird durch die       Erhitzungavorrichtung    2     erwärmt.    Der ent  standene Dampf wird in dem Kondensator 3  kondensiert und strömt dann durch das       Druckreduzierorgan    4     in    den     Refrigerator    5.  Der entstandene kalte Dampf wird in das  Absorptionsgefäss 6     hineingeführt,    das mit  einer     Kühlvorrichtung    7 versehen ist. Zwi  schen dem Absorptionsgefäss 6 und dem  Kochgefäss 1 ist ein     halbdurzhlässiges    Dia  phragma 8 angeordnet.

   Das     Diaphragma    8,  welches beispielsweise aus einem entsprechend       geformten    Körper aus unglasiertem Por  zellan, das zum Beispiel mit Paraffin behan  delt ist, bestehen kann, lässt, wenn die Kon  zentration im     Absorptionsgefäss    6 einen ge  wissen Wert im     Verhältnis    zu der     Konzen-          tration    im Kochgefäss 1 überschreitet, das  Ammoniak durch, bis ein von dem Druck  und :der Temperatur auf beiden Seiten des       Diaphragmas    bestimmter Gleichgewichtszu  stand erreicht wird.

   Nachdem dieser     Gleich-          gewichtszustand    erreicht     worden    ist, kann  also der Vorgang unbehindert fortgehen.  



  Das     Diaphrabgna    kann auch aus einer ge  eigneten Flüssigkeit bestehen, die das Am  moniak, aber nicht, oder wenigstens in ge  ringerem Masse das Wasser löst, welche Flüs  sigkeit zwischen zwei Membranen aus geeig  netem Material,     zum    Beispiel     Kautschuk,     eingebracht ist.  



  Wenn eine ungesättigte Lösung von bei  spielsweise Ammoniak in Wasser in einem  Gefäss mit für Ammoniak     durchlässiben,    für  Wasser aber undurchlässigen Wänden auf  bewahrt wird, und dieses Gefäss in einer Am  moniakatmosphäre     aufbewahrt    wird, durch  dringt Ammoniak die Wände, bis ein von  Temperatur     und    Druck abhängiger Gleich  gewichtszustand erreicht wird. Es ist also  nicht notwendig, die     Ammoniakdämpfe    zu-    erst in Wasser zu lösen, bevor sie dem halb  durchlässigen Organ zugeführt werden. Die       Ammoniakdämpfe    können vielmehr in einem  passend ausgebildeten Teil des Kochers ge  löst werden,     nachdem,    sie das halbdurch  lässige Organ durchdrungen haben.

   Es     wird     hierdurch möglich, wenigstens zum Teil die  Lösungswärme     nützlich    zu machen und hier  durch den W     ärmeausgleich    zu verbessern.  



  Eine derartige Ausführungsform der Ma  schine ist in     Fig.    2 teilweise veranschaulicht.  Das Gefäss 9, welches eine zylindrische Form  hat und mit     einem.    untern wettern Teil ver  cehen ist, ist in zwei Räume, und 10 und 11  durch ein     Diaphragma    12 geteilt, welches  ebenfalls die Form eines Zylinders, hat. Der  innere Raum 10 ist mit einer     Zwischenwand     13 versehen, in welcher unten Löcher 14 vor  gesehen sind. Der Raum 10 ist mit einer Lö  sung von     beispielsweise    Ammoniak in Was  ser gefüllt, welche Lösung über die Zwischen  wand 13 hinausreicht. Innerhalb der Zwi  schenwand 13 befindet sich eine     Kühlspirale     15.

   Der zwischen der äussern Wand des Ge  fässes 9 und der Zwischenwand 13 befindliche  Teil der Lösung     wird    durch     die        Erhitzungs-          vorrichtung    16 erwärmt.

   Die Zwischenwand  13 kann, wie gezeigt, vorteilhaft im Verhält  nis zu der Aussenwand des Gefässes 9 derart       ausgebildet    sein, dass ein     verhältnismässig     enger Spalt 17 entsteht, und die     Erhitzungs-          vorriühtung    16 kann     zweckmässig        derart    ange  bracht sein, dass die     Erwärmung    an diesem  Spalt     konzentriert    wird.

   Infolge :dieser Er  wärmung und der damit in     Zusammenhang          stehenden        Verdampfung    des gelösten Arbeits  mediums, beispielsweise des Ammoniaks, ent  steht     eine    lebhafte     Zirkulation    der Lösung  durch den Spalt 17 und demzufolge auch eine  Aufwärtsströmung der Lösung     zwischen    der  Aussenwand des Gefässes 9 und der Zwischen  wand 13 und eine     Abwärtsstzömung    inner  halb der Zwischenwand 13.

   Der entstandene  Dampf zieht durch den     Ansehluss.    18 zu auf  der Zeichnung nicht gezeigten     Wasserab-          seheidern,        Kondensiervorrichtingen    usw., ab.  Durch :

  die Kühlspirale 15 wird die nach un  ten strömende Lösung gekühlt, so dass das           Diaphragma    12 von     einer    gekühlten, armen  Lösung bestrichen     wird.    Befindet sich     nun     im     Raum    11 beispielsweise ein     Ammoniak-          dampf    und ist das     Diaphragma,    12 aus sol  chem Material hergestellt, dass der erwähnte  Dampf dasselbe     durchdringen    kann, so wird  die arme     Lösung    im Raum 10 vom     Raum    11  eindringendes Ammoniak -aufnehmen, wobei  der untere Teil des Raumes als Absorptions  raum dient.  



  Hierbei wird, wie bekannt, die Lösungs  wärme freigegeben, so dass zugunsten der       Zirkulation    und des     Wärmeausgleiches    die  Lösung erhitzt     wird.     



  Die Zwischenwand 13 wird also an der  einen Seite von einem aufsteigenden Strom  der Lösung, welcher oben verhältnismässig  warm und unten verhältnismässig kalt ist,  und     an    der andern Seite von einem nieder  gehenden Strom der Lösung bestrichen, wel  cher oben     warm    ist und unten abgekühlt wer  den soll.

   Es     ist    also zweckmässig, die     Zwi-          sclienwand    13 aus einem wärmeleitenden Ma  terial in solcher :Weise auszuführen,     dass    ein  Wärmeaustausch ' zwischen diesen Strömen  der Lösung gemäss dem Gegenstromprinzip  erfolgen kann.     Hierdurch        wird    offenbar eine  erhebliche Verbesserung des Wärmeausglei  ches erzielt.  



  Die Abkühlung     mittelst    der Kühlspirale  15 soll selbstverständlich nicht weiter ge  trieben werden, als zur Erzielung einer guten  Absorption     erfordürlicli    ist. Das     Dia,phragma     12 soll, wie erwähnt.., derart beschaffen sein.  dass es das Arbeitsmedium durchlässt, soll  aber gleichzeitig     verhindern,    dass das Lö  sungsmittel in den Raum 11 eindringt. Es  kann     ztr    diesem     Zweck    zweckmässig aus     @        un-          gl.asiertem    Porzellan von geeigneter     Porosität     bestehen.  



  Die Ausführung des     Diaphragmas    12       wird    in hohem Grade erleichtert, wenn dem  Arbeitsmedium in an sich bekannter Weise  .ein in chemischer Beziehung indifferentes  Gas zugeteilt wird, so dass die Drucke in den  Räumen 10 und 11 gleich, oder beinahe gleich  werden. Als solches Gas kann zum Beispiel  Wasserstoffgas benutzt werden.

      Es ist ohne weiteres klar,     d.ass    der Raum  11 direkt als     Refrigerator    ausgebildet wer  den kann, in welchem Falle eine sehr ge  drängte Konstruktion erhalten     wird.    Eine  derartige Ausführung ist. in     Fig.    3 veran  schaulicht, wo das in den     Refrigerator    durch  das Rohr 19     einströmende    Arbeitsmedium       zweckmässig    über ein     Gradierwerk    20 oder       eine    ähnliche Vorrichtung rieselt, so dass die  verdampfende Fläche so gross wie- möglich  wird.  



  Das     halbdurchlässige    Organ     kann    ferner  im Verhältnis zu den     Flüssiglzeitsspiegeln    in  nerhalb der Maschine .derart, zum Beispiel  über .denselben, angebracht- sein, dass es von  keinem     Flüssigkeitsdrnclr    beeinflusst wird.  Hierdurch wird ein Verlust (Leckage) von  Flüssigkeit durch das erwähnte Organ,- vor  allem während der Ruhepausen, verhindert,  da während den Ruhepausen eine dem Ver  lust entgegenwirkende -Strömung von Kälte  mittel durch das Organ nicht     stattfindet.     



  - Im Falle, wo das halbdurchlässige Organ  zwischen dem     Refrigerator-und    dem Absorp  tionsraum angebracht ist, -ist es zur Beschleu  nigung der Absorption auf der Absorptions  seite des     Organes        zweckmässig,    ein Gradier  werk oder eine .andere ähnliche,- die Absorp  tionsfläche     vergrössernde    Vorrichtung anzu  ordnen, über     welche    die arme Lösung in mög  lichst     unmittelbarem    Kontakt mit dem halb  durchlässigen Organ zur Strömung gebracht  wird.

   Zu diesem     Gradierwerk    kann die arme   Lösung entweder durch' Ausnutzung vorhan  denen Druckunterschiedes     zwischen    dem Ko  cher und dem Absorptionsraum oder     durch     eine geeignete     Pumpvorrichtung    -     gefördert     werden.

           Nachdem        die    Maschine in Betrieb- gesetzt  worden ist, ist die     .Gefahr    von Verlusten       (Leckage)    durch das     halbdurchlässige    Organ  erheblich vermindert,     weil    dann der Gasstrom  durch das Organ den Verlusten entgegen  wirkt:

   Das     halbdurchlässige    Organ kann da  her zweckmässig im     Verhältnis    zu den Flüs  sigkeitsspiegeln innerhalb der Maschine der  art angeordnet sein, dass es sich über dem      Flüssigkeitsspiegel befindet, wenn die Ma  schine in Ruhe ist, aber     unterhalb    zum Bei  spiel des Flüssigkeitsspiegels des Absorp  tionsraumes, wenn die Maschine in Tätig  keit ist.  



       Fig.        .4    stellt teilweise eine in diesem Sinne       eingerichtete        Maschine    dar, Das Gefäss 9 ist  durch drei     Zwischenböden    21; 22 und 28 in  vier Räumen geteilt.     Im    untersten Raume be  findet sich die     Erhitzungsvorrichtung    16, die  von einem unten offenen Rohre 24 umgeben  ist. Dieses Rohr ist oben verjüngt und endet  im     obersten    Raume des Gefässes 9. Der un  terste Raum wird zu einem Teile mit der Lö  sung des Kältemittels gefüllt.

   Wenn die Lö  sung erwärmt wird,, verdampft ein Teil der  Lösung     zwischen    der     Erhitzungsvorrichtung          und    ;dem Rohre 24. Die Dampfblasen entwei  chen durch das Rohr und schleudern einen  Teil der Lösung in den obersten Raum des  Gefässes 9 empor.

   Diese     emporgeschleuderte     Lösung, die gegebenenfalls ziemlich entgast  ist, strömt durch die Rohre 25 herab, wäh  rend das verdampfte     Kältemittel,        wie    vorher  erwähnt, durch die     Öffnung    18     entweicht.    In  den Rohren 25     wird    die entgaste Lösung  durch Wasser     gekühlt,    welches durch die  Öffnung 27 ein- und     durch    die Öffnung 28  abgeleitet wird. Die entgaste Lösung     tröpfelt     über das     Gradierwerk    26 herab.

   Das Gradier  werk ist von dem     Diaphragraa:    12 umgeben,  welches die     in,denRaum    11 durch die Öffnung  79 einströmenden     Kältemitteldämpfe    durch  lä.sst. Das Kältemittel löst sich in der armen  Lösung und die angereicherte Lösung tröpfelt  durch die Öffnung 29 in den     untersten    Raum  des Gefässes 9 herab. Infolge der- Lösungs  wärme wird die Lösung im     Gradierwerk    26  erwärmt. Erforderlichenfalls kann die Lö  sung durch geeignete     1Vfittel,        beispielsweise     Kühlschlangen, gekühlt werden.

   Es ist aber       zweckmässig,    einen möglichst grossen Teil der  Lösungswärme zu     verwerten,    um die     zuzu-          fülirende        Wärm.em-enge    möglichst gering zu  halten. Der oberste Teil -des Rohres 24 ist mit  einer isolierenden Hülle 31 versehen. Aus der       Beschreibung    geht hervor, dass das     Dia-          plirabma    von keinem     Flüssigkeitsdruck    bela-    stet ist und nicht benetzt wird, wenn die Ma  schine nicht in Tätigkeit ist.  



       Selbstverständlich    kann auch in diesem  Falle dem Arbeitsmedium ein indifferentes  Gas beigemischt sein.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Absorptionskä ltemasühine mit Kocher, da durch gekennzeichnet, dass das Kältemittel unter Zuhilfenahme von osmotis@chem Druck in den Kocher zurückgeführt wird. UNTERANSPRÜCHE: 1. Absorptionskältemas-chine nach Patent anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass in einer zum Kocher führenden. Leitung für die Überführung des Kältemittels in den Kocher ein halbdurchlässiges Dia- phrabgma angeordnet ist.

   2. Absorptionskältemaschine nach Patent anspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das halbdurchlässige Diaphragna in einer Leitung zwischen dem Kocher und- einem Absorptionsgefäss angeordnet ist. 3. Absorptionskä ltem@schine. nach Patent anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass .zwischen einem Refrigerator und dem Kocher ein h-albdurchlässigesDiaphrabmma angeordnet ist.

   4. Absorptionskältemaschine nach Patent anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einem Refrigerator und einem Absorptionsraum ein halbdurchlässiges Diaphragma angeordnet ist. 5. Absorptionskältemaschine nach Patent- anspruch, und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das in der Leitung zum Kocher angeordnete halbdurchläs sige Diaphragma derart beschaffen ist, dass es das Arbeitsmedium in Dampf form, nicht aber das Lösungsmittel durchlässt.

   6. Absorptionskältemaschine nach Patent anspruch, dadurch gekennzeichnet, 44 ein halbdurchlässiges Diaphragma einen Teil. des Kochers bildet. 7. Absorptionskältemaschine nach Patent anspruch, dadurch gekennzeichnet, da.ss ein Teil des Kochers einen Absorptions raum bildet.

   B. Abs,orpti.onskältemas-chine nach Patent anspruch, gekennzeichnet durch eine in nerhalb des Kochers angebrachte Zwi schenwand, welche den Kocher in zwei miteinander in Verbindung stehende Räume teilt, durch welsche die Lösung zirkuliert. 9.

   Absorptionskältemas,chine nach Patent- anspruch und Unteranspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine die Temperatur der Lösung ändernde Vorrichtung relativ zu der im, Kocher angeordneten Zwischen wand derart angebracht ist, dass sie eine Zirkulation der Lösung bewirkt.

   10. Absorptionskältemaschine nach Patent- anspTuch und Unteransprüchen 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, da8 im Kocher eine Verengung vorgesehen ist, bei wei cher - eine Erhitzungsvorrichtung ange- braeht ist,, zum Zwecke, eine lebhafte Zir kulation der Lösung herbeizuführen. 11. Absorpti.onskältemaschine nach Patent anspruch und.

   Unteranspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass in dem einen Raum des Kochers sich eine Kühlvorrichtung befindet, welche im untern Teil jenes Raumes angebracht ist. 12. Absorptionskältemaschine nach Patent anspruch und Unteranspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die innerhalb des Kochers .angebrachte Zwischenwand - aus wärmeleitendem Material ausgeführt ist, so dass ein Wärmeaustausch zwischen den Strömen der Lösung in den beiden Räu men gemäss dem Gegenstromprinzip er folgen kann.

   13. Absorptionskältemaschine nach Patent anspruch, :gekennzeichnet durch ein halb durchlässiges Diaplhragma und einen durch dasselbe begrenzten Raum, in wel chen das Arbeitsmedium von dem Refri- gerator geleitet wird. 14. Absorptionskältemaschine nach Patent anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass .dem Arbeitsmedium ein in .chemischer Beziehung indifferentes Gas zugeteilt ist.

   15. Absorptionskältemaschine nach Patent anspruch, mit einem halbdurchlässigen Diaphragma und einem durch dasselbe begrenzten Raum, in welchen das Ar beitsmittel geleitet wird, dadurch gekenn zeichnet, dass dieser Raum als Refrigera- tor dient. 16. Absorptionskältemaschine nach Patent anspruch und Unteranspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass in dem durch das halbdurchlässige Diaphragma .begrenzten Raum eine die Verdampfungsfläche ver gTössernde Vorrichtung angeordnet ist.

   17. Absorptionskä ltemaschine nach Patent anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass ein halbidurchlässiges Diaphragma derart angebracht ist, dass es von @ärm-er Lösung bestrichen wird. . 18. Absorptionskältemaschine nach Patent anspruch und Unteranspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das halbdurchlässige Diaphragma wenigstens in Nähe derjeni gen Stelle .angeordnet ist, wo die arme Lösung ihre niedrigste Temperatur hat.

   19. Absorptionskältemaschine nacb Patent anspruch und Unteransprüchen 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, da8 das halb durchlässige Diaphragma relativ zu der im Unteranspruch 9 genannten Vorrich- tungderart angeordnet ist, dass die durch die Lösungswärme an dem Diaphragma - herbeigeführtö Strömung dieselbe R.ich- tulig erhält wie die durch jene Vorrich tung herbeigeführte Strömung.

   20. Absorptionskältemaschine nach P.atent- ansprucU und Unteranspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das halbdurchlässige Diaphragma derart angeordnet ist;

   dass es von keinem Flüssigkeitsdruck beein- flusst wird. 21. Absorptionskältemaschine nach Patent anspruch und Unteransprüchen 17 und \f0, dadurch gekennzeichnet, dass das halbdurchlässige Diaphragma derart an geordnet ist, dass es sich, wenn die Ma schine in Ruhe ist, oberhalb eines Flüs sigkeitsspiegels, wenn aber die Maschine in Tätigkeit ist, unterhalb dieses Plii3sig- keitsspiegels befindet.