Absorptions-Kältemaschine mit einem als Kocher und Absorber wirkenden Behälter. Die Erfindung betrifft eine Absorptions- Kältemaschine mit einem als Kocher und Absorber wirkenden Behälter. Der Kocher ist mit einer Kälteflüssigkeit (zum Beispiel einer wässerigen Ammoniaklösung) gefüllt und steht mit einem Kondensator und Ver dampfer, gasdicht nach aussen abgedichtet, in Verbindung.
Während der sogenannten Austreibe- oder Kochperiode wird er Behälter beheizt und hierdurch das Ammoniak oder sonstige Kältemittel aus dem Wasser herausgetrieben. Es strömt in Gasform zum Kondensator, der beispielsweise durch Wasserkühlung .gekühlt wird, wird dort kondensiert und gelangt in flüssigem Zustand in den Verdampfer. Der Verdampfer ist in dem Raum, der gekühlt werden soll, beispielsweise eines Kühlschran kes, eingebaut und nimmt Wärme von aussen auf. Durch diese wird das flüssige Kühl mittel verdampft, wodurch es Wärme seiner Umgebung entzieht und diese abkühlt.
Nach vollständiger Austreibung des Kältemittels im Kocher - was verhältnismässig rasch vor sich geht, während die Verdampfung im Ver dampfer verhältnismässig längere Zeit in An- Spruch nimmt - wird. die Heizung des Kö chers abgestellt und dieser abgekühlt, bei spielsweise durch Wasserkühlung, wodurch ein Vakuum in ihm oberhalb des Wassers entsteht und das im Verdampfer durch Wär meaufnahme von aussen wiederum verdampfte und auf höherem Druck befindliche gasför mige Kältemittel zurückgesaugt werden kann.
Das Kältemittel kann hierbei seinen Weg über den Kondensator nehmen, dessen Kühlung dann regelmässig abgestellt wird, oder auf .einem andern Wege zum Behälter zurückgeleitet werden.
Das rückströmende gasförmige Kältemit tel ist derart dem Behälter zuzuführen, dass es die Flüssigkeit in ihm von unten nach oben durchströmen mu3, urn in das Vakuum oberhalb der Flüssigkeit zu gelangen. Hier bei wird das rückströmende Kältemittel, das geeignet ausgewählt ist, von der Flüssigkeit im Behälter .gierig absorbiert bezw. gelöst, so dass schliesslich wiederum die anfangs vor handene, mit dem Kältemittel angereicherte Flüssigkeit vorhanden ist.
Die Flüssigkeit wird Absorptionsflüssig- keit genannt das in ihr in Lösung gehende Gras bildet das eigentliche Kältemittel, die Periode, innerhalb deren das Rücksaugen und Absorbieren des Kältemittels stattfindet, heisst Absorptions- oder Resorptions-Periode.
Absorptionsflüssigkeit und Kältemittel können geeignet gewählt werden; wesentlich ist nur, dass das Absorptionsmittel höheren Siedepunkt hat als das Kältemittel und das letztere bei den vorkommenden Aussentem peraturen verdampft; die letzteren hängen selbstverständlich von Gegend und Klima ab. Auch müssen Absorptions- und Kälte mittel ineinander in Lösung gehen.
Kältemaschinen nach diesem sogenannten Absorptionssystem sollen nun möglichst we nig oder bar keine bewegten Teile haben, welche den Übergang von der Koch- in die Absorptionsperiode und umbekehrt herbei führen, soweit diese Vorrichtungen in den Gasraum des Kochers, Kondensaturs oder Verdampfers oder deren Verbindungen hin einreichen und somit ihrerseits einer heiklen und gefährlichen Abdichtung bedürfen. Fer ner soll die Apparatur möglichst einfach aus führbar sein, und schliesslich sollen die be schriebenen Bedingungen für gute Absorp tionen des Kältemittels erfüllt sein.
Die Erfindung hat eine diesen Bedingun gen entsprechende Kältemaschine zum Ge genstand. Sie besitzt in an sieh bekannter Weise einen als Kocher und Absorber wir henden Behälter mit Einsatz, zeichnet sich aber dadurch aus, dass dieser Einsatz nur eine Öffnung an seiner Unterseite besitzt und mit dieser bei Nichtgebrauch bezw. bei Bebinn der Kochperiode und am Ende der Absorp tionsperiode um ein vorbestimmbares Mass in die Kälteflüssigkeit eintaueht, und dass Zu- undl Abführungen für die Gase bezw. das eigentliche Kältemittel (Salmiakgeist oder dergleichen) ausschliesslich in den äussern, den Einsatz umschliessenden Behälter ein münden.
Bei einer solchen Kältemaschine ist es zweckmässig, die Heizvorrichtung, deren Wärme im übrigen einer beliebigen Quelle entnommen werden kann (Elektrizität, Gas, Erdöle usw.), möglichlst unmittelbar unter der Öffnung des Einsatzes unterzubringen.
In der beiliegenden Zeichnung ist schema tisch ein Ausführungsbeispiel des Erfin dungsgegenstandes dargestellt.
Fig. 1 ist ein Sclhnitt durch die Kältema schine im sogenannten Ruhezustand; Fig. 2 ein Schnitt durch die Kältema schine nach Einleitung der Austreibeperiode (Kochperiode); Fig. 3 ist ein Schnitt durch die Kälte- masehine zum Beginn der Absorptions periode.
Ein kesselförmiger Behälter A, der im Schnitt dlargestellt ist, besitzt einen Einsatz J, der hier kreisförmig gewölbt ist und an der Unterseite eine entsprechend breite Öff nung aufweist.
Die Absorptionsflüssigkeit F erfüllt den Behälter A und den Lustern Teil des Ein satzes J im Ruhfzustande (Fig. 1) in vor bestimmbarem Masse. Der Einsatz J ist also nach Art einer Taucherglocke ausgebildet. Über der Flüssiglkeit befindet sich im Ein satz J ein mit D lberzeichneter Raum, der den sogenannten 1Dampfraum darstellt. In ihm ist eine Kühlschlange K angebracht, entspre chender Abmessung, die im Ruhezustand (Fig. 1) mehr oder weniger oberhalb der Ab sorptionsflüssigkeit lF' im Dampfraum liegt und jedenfalls nicht in die Absorptionsflüs sigkeit eintaucht. Sie sei von einem flüssi gen Kühlmittel durchflossen, das bei<B>TV'</B> ein tritt und bei W12 austritt.
Möglichst unmittelbar unter der Öffnung des Einsatzes J und in der Absorptionsflüssig keit F ist ein Heizrohr H vorgesehen, in das beispielsweise eine oder mehrere Heizpatro- nen eingesetzt sind, denen über die Leitungen E Strom ztibefülirt werden kann. Die Räume oberhalb der Absorptionsflüssigkeit ebenso wie der Kondensator und Verdampfer sind so gut als möglieli evakuiert..
Im Ruhezustand (Fi:g. 1) sei die Ab- sorptionsflüssigkeit F (beispielsweise Was s s er) mit dem Kältemittel (beispielsweise Ammoniak) anberei,--hert bezw. gesättigt. Wird nun die Heizung eingeschaltet, so kocht die Flüssigkeit alsbald auf und das Kältemnittel entweicht unter erhöhtem Druck aus der Flüssigkeit.
Es gelangt hierbei so wohl in den Raum G zwischen dem Behälter @1 und dem Einsatz J, als auch in den Dampfraumn D. Während es sich aber aus demn Raum G sofort zum Kondensator und Verdampfer ausdehnen kann und somit zu nächst keine hohen Drücke erreichen kann, steigt der Druck im verhältnismässig lrleinen baum D auch wegen der unmittelbaren Be- lheizung durch das möglichst nahe angeord nete Heizrohr H rasch an und treibt die Flüs sigkeit vollständig aus dem Raum J aus. In folgedessen steigt steigt sie seitlich an und erfüllt einen Teil des Raumes G. Dieser sich sehr rasch nach eingeschalteter Heizung einstel lende Zustand ist in Fig. 2 dargestellt.
Durch die fortgesetzte Heizung wird das Kältemit tel nunmehr vollständig aus der Absorp tionsflüssigkeit ausgetrieben und strömt aus dem Raum G in den Kondensator über, wo es niedergeschlagen wird und zum Verdamp fer weiter fliesst. Der Niveauunterschied zwischen der Flüssigkeit im Raum G und unterhalb des Raumes D bezw. des Einsatzes J wird durch die auftretenden und durch die Heizduelle aufrecht erhaltenen Überdrücke im gasförmigen Kältemittel leicht überwun den, so dass das etwa in den Gasraum D ver dampfende Kältemittel aus diesem in der ein gezeichneten Pfeilrichtung wieder austritt und in den Raum G usw. gelangt.
Sobald das Kältemittel vollständig aus getrieben ist und nur noch der vernachlässig bare Teil im Raum D vorhanden ist, der zur Herstellung des Gleichgewichtes zu dem au ssen höher stehenden Teil der Flüssigkeit er forderlich ist, wird die Heizung abgestellt. Es kommt nunmehr die Kühlschlange K zur Wirkung, welche das gasförmige Kältemittel im Raum D rasch abkühlt, wodurch dessen Druck erniedrigt wird und ein Unterdruck entsteht. Infolgedessen steigt die Absorp tionsflüssigkeit in den Dampfraum D auf, so weit, bis die Flüssigkeit aussen im Raum G bis zu den Rändern der untern Eintrittsöff- nung des Einsatzes J abgesunken ist. Diesen Zustand zeigt Fig. 3.
Infolge des Unter druckes oberhalb der Flüssigkeit im Raum D wird nun das im Verdampfer durch Wärme aufnahme von aussen - worin die Kühlwir kung der Maschine besteht - verdampfte Kühlmittel zurückgesaugt und muss hierbei in Richtung der eingezeichneten Pfeile die Absorptionsflüssigkeit durchströmen. Hierbei wird es zu kräftigen Wirbelbildungen Anlass geben, die Absorptionsflüssigkeit gut durch mischen und hierbei von dieser absorbiert werden bis zur Sättigung der Flüssigkeit.
Durch entsprechende Abmessungen der Quer schnitte der Räume D und G, sowie Bemes sung der Absorptionsflüssigkeit selbst wird erreicht, dass die letztere vollständig mit dem Kältemittel gesättigt ist, wenn die allmählich während des Absorptionsprozesses in das Va kuum oberhalb der Flüssigkeit im Raum D eintretenden Gase des Kältemittels dieses Va kuum beseitigt haben und die Absorptions flüssigkeit so weit abgesunken ist, dass glei ches Niveau ausserhalb wie innerhalb des Einsatzes J herrscht und somit der Ruhezu stand (Fig. 1) wiederum erreicht ist.
Bemerkenswert bei diesem durch die Ein richtung .gemäss der Erfindung verwirklich ten Vorgang ist, dass einerseits eine rasche und vollkommene Austreibung des Kältemit tels, anderseits aber auch ein solches Zurück saugen stattfindet, dass beim letzteren von dem zurückströmenden gasförmigen Kälte mittel stets ein erheblicher Teil der Absorp tionsflüssigkeit durchströmt wenden muss.
Ein solcher Erfolg wurde bisher nur dadurch erreicht, dass komplizierte Zirkulationsvor- riehtungen im Einsatz oder äussern Behälter vorgesehen wurden,<B>-</B>die einerseits die Her stellung des Apparates schwierig und teuer machten, anderseits aber von fragwürdiger Wirkung waren.
Ein weiterer Vorteil ist, dassl :die Kühl schlange K dauernd vom Kältemittel @durch- strömt werden kann, ohne dass eine Abstel lung nötig ist, wie bisher.
Man hat also nicht nur in den Räumen des Behälter A, dies Kon densators und Verdampfers keinerlei beweg- liehe Vorrichtungen nötig (Hähne, Ventile, bewegliche Rohre oder dergleichen, die zu Undichtigkeiten und Versagen des Apparates Anlass geben), sondern erspart auch ein Be- dienungselement in der Kühlwasserleitung des Kochers.
Dieser Erfolg wirddadurch er reicht, dass im Dampfraum D vor und nach Anstellen der Heizung nur die Gase des Kältemittels vorhanden sind, und zwar von den während des Kochens entwickelten Ga sen wiederum nur ein vollkommen vernach- lässigbarer Bruchteil, so dass eine gering fügige Wärmeentziehung an dieser Stelle für die Ökonomie des Apparates ohne Bedeutung ist. Ferner ist auch der Wärmeitbergang von einem Gas zu einem gekühlten Rohr ganz er- lheblich geringer als von einer Flüssigkeit zu einem solchen gekühlten Rohr.
Infolgedessen wird die Kühlwirkung bei einem Zustand ge mäss Fig. 3 sehr energisch sein, während eine solche während des Zustandes gemäss Fig. 2 ohne weiteres vernachlässigbar ist.
Absorption refrigeration machine with a container that acts as a cooker and absorber. The invention relates to an absorption refrigeration machine with a container acting as a cooker and absorber. The cooker is filled with a cold liquid (for example an aqueous ammonia solution) and is connected to a condenser and evaporator, sealed gas-tight to the outside.
During the so-called expulsion or boiling period, the container is heated and thereby the ammonia or other refrigerant is driven out of the water. It flows in gaseous form to the condenser, which is cooled, for example, by water cooling, where it is condensed and enters the evaporator in a liquid state. The evaporator is installed in the room that is to be cooled, for example a refrigerator, and absorbs heat from the outside. This evaporates the liquid coolant, which removes heat from its surroundings and cools them down.
After the refrigerant has been completely expelled in the cooker - which happens relatively quickly, while the evaporation in the evaporator takes a relatively long time to complete. The heating of the quiver is turned off and this is cooled, for example by water cooling, which creates a vacuum in it above the water and the gaseous refrigerant which is in turn evaporated in the evaporator by heat absorption from the outside and is at a higher pressure can be sucked back.
The refrigerant can make its way via the condenser, the cooling of which is then regularly switched off, or it can be returned to the container in another way.
The returning gaseous refrigerant is to be fed to the container in such a way that it has to flow through the liquid in it from bottom to top in order to reach the vacuum above the liquid. Here at the back-flowing refrigerant, which is suitably selected, .gierig absorbed or .gierig absorbed by the liquid in the container. dissolved, so that finally the liquid enriched with the refrigerant is available again.
The liquid is called absorption liquid and the grass dissolving in it forms the actual refrigerant, the period within which the refrigerant is sucked back and absorbed is called the absorption or resorption period.
Absorbing liquid and refrigerant can be appropriately selected; It is only essential that the absorbent has a higher boiling point than the refrigerant and that the latter evaporates at the external temperatures that occur; the latter of course depend on the region and the climate. Absorption and refrigerant must also go into solution in one another.
Refrigerating machines according to this so-called absorption system should now have as little or no moving parts as possible, which bring about the transition from the cooking to the absorption period and vice versa, as long as these devices reach into the gas space of the cooker, condenser or evaporator or their connections and therefore require a delicate and dangerous seal. Furthermore, the apparatus should be as simple as possible to implement, and finally the conditions described for good absorption of the refrigerant should be met.
The subject of the invention is a refrigeration machine corresponding to these conditions. It has in a manner known per se as a cooker and absorber we existing container with insert, but is characterized by the fact that this insert has only one opening on its underside and with this respectively when not in use. at the beginning of the boiling period and at the end of the Absorp tion period by a predeterminable amount in the refrigerant thaws, and that supply and discharge for the gases respectively. the actual refrigerant (ammonia or the like) flows exclusively into the outer container surrounding the insert.
In such a refrigeration machine, it is advisable to place the heating device, the heat of which can otherwise be taken from any source (electricity, gas, petroleum, etc.), as directly as possible under the opening of the insert.
In the accompanying drawing, an embodiment of the subject of the invention is shown schematically.
Fig. 1 is a Schlhnitt through the Kältema machine in the so-called rest state; Fig. 2 is a section through the Kältema machine after initiation of the expulsion period (cooking period); FIG. 3 is a section through the refrigeration machine at the beginning of the absorption period.
A kettle-shaped container A, which is shown in section, has an insert J, which is curved here circularly and has a correspondingly wide opening on the underside.
The absorption liquid F fulfills the container A and the chandeliers part of the A rate J in the state of rest (Fig. 1) in front of a determinable mass. The insert J is thus designed in the manner of a diving bell. Above the liquid there is in insert J a space marked with a D l, which represents the so-called vapor space. In it a cooling coil K is attached, corre sponding dimension, which in the rest state (Fig. 1) is more or less above the absorption liquid from lF 'in the vapor space and in any case not immersed in the absorption liquid. A liquid coolant flows through it, which enters at <B> TV '</B> and exits at W12.
As directly as possible under the opening of the insert J and in the absorption liquid F, a heating tube H is provided, into which, for example, one or more heating cartridges are inserted, to which electricity can be supplied via the lines E. The spaces above the absorption liquid as well as the condenser and evaporator are evacuated as well as possible.
In the idle state (Fig: g. 1), the absorption liquid F (for example water) is prepared with the refrigerant (for example ammonia), - hert or. saturated. If the heating is now switched on, the liquid boils immediately and the refrigerant escapes from the liquid under increased pressure.
It gets into the space G between the container @ 1 and the insert J, as well as into the vapor space D. While it can expand immediately from the space G to the condenser and evaporator and thus cannot reach high pressures at first , the pressure in the relatively small tree D rises rapidly, also because of the direct heating from the heating pipe H, which is arranged as close as possible, and drives the liquid completely out of space J. As a result, it rises to the side and fills part of the room G. This setting very quickly after the heating is switched on is shown in FIG.
As a result of the continued heating, the refrigerant is now completely expelled from the absorption liquid and flows out of space G into the condenser, where it is precipitated and continues to flow to the evaporator fer. The difference in level between the liquid in space G and below space D respectively. of the insert J is easily overcome by the overpressures in the gaseous refrigerant that occur and maintained by the heating duels, so that the refrigerant evaporating in the gas space D emerges again in the direction of the arrow and enters the space G, etc.
As soon as the refrigerant has been completely expelled and only the negligible part is present in space D, which is required to establish the equilibrium with the externally higher part of the liquid, the heating is switched off. The cooling coil K now comes into effect, which rapidly cools the gaseous refrigerant in space D, which lowers its pressure and creates a negative pressure. As a result, the absorption liquid rises into the vapor space D until the liquid on the outside in space G has sunk to the edges of the lower inlet opening of the insert J. This state is shown in FIG. 3.
As a result of the negative pressure above the liquid in space D, the coolant evaporated in the evaporator by heat absorption from outside - which is the cooling effect of the machine - is sucked back and must flow through the absorption liquid in the direction of the arrows. This will give rise to strong eddies, mix the absorption liquid well and be absorbed by it until the liquid is saturated.
Appropriate dimensions of the cross-sections of rooms D and G, as well as dimensioning of the absorption liquid itself, ensure that the latter is completely saturated with the refrigerant when the gases gradually enter the vacuum above the liquid in room D during the absorption process Refrigerant have eliminated this vacuum and the absorption liquid has dropped so far that the same level prevails outside as inside the insert J and thus the state of rest (Fig. 1) is reached again.
What is remarkable about this process realized by the device according to the invention is that, on the one hand, there is a rapid and complete expulsion of the refrigerant, and on the other hand there is also such a back sucking process that in the latter there is always a considerable part of the refrigerant flowing back from the gaseous refrigerant flowing back Must turn absorption liquid flows through.
Such a success has so far only been achieved by providing complicated circulation devices in the insert or external container, which on the one hand made the manufacture of the apparatus difficult and expensive, but on the other hand were of questionable effect.
Another advantage is that the refrigerant @ can flow through the cooling coil K continuously without the need for a shut-off, as was previously the case.
Not only is there no need for any movable devices (taps, valves, movable pipes or the like, which give rise to leaks and failure of the apparatus) in the rooms of container A, this condenser and evaporator, but also saves loading service element in the stove's cooling water line.
This success is achieved because only the refrigerant gases are present in the vapor space D before and after the heating is switched on, and again only a completely negligible fraction of the gases developed during cooking, so that a slight amount of heat is extracted this point is irrelevant for the economy of the apparatus. Furthermore, the heat transfer from a gas to a cooled pipe is also quite considerably less than from a liquid to such a cooled pipe.
As a result, the cooling effect will be very energetic in a state according to FIG. 3, while such a cooling effect during the state according to FIG. 2 is easily negligible.