Kontinuierlich wirkende Absorptionskältemaschine. Bei Absorptionsmaschinen ist der Wärme verbrauch in der Regel um so grösser, je höher die Absorptionstemperaturen und je niedriger die Verda.mpferdrücke sind. Zur Verminderung des Wärmeverbrauches ist es thermisch vorteilhaft, nicht nur grosse Lö sungsmengen zirkulieren zu;
lassen, so dass bei der Absorption die Konzentration sich wenig ändert und die Absorptionstempera tur dementsprechend wenig schwankt, son dern wichtig ist vor allem, dass die Konzen tration am Ende der Absorption möglichst stark sei, so stark, als sie mit Rücksicht auf die Temperatur des Kühlmittels nur erzielt werden kann, bezw. dass die Absorptionstem peratur dem Niveau der Kühlmitteltempera- tur so nahe komme, als es die mitspielenden Faktoren erlauben.
Nichtig ist ausserdem, dass der Verdampferdruck den Druck des bei gleicher Temperatur verdampfenden reinen Kältemittels möglichst wenig unterschreite" das heisst da.ss die Verunreinigung des Kälte mittels mit Absorptionsmitteln im Verdamp fer eine möglichst geringe sei.
Mit der vorliegenden Erfindung wird eine Verbesserung von kontinuierlich wir- kenden Absorptionskältemaschinen im Sinne des Vorstehenden bezweckt. Die Erfindung besteht darin, dass der Absorber mit einem Ausgleichsbehälter in ständiger Verbindung steht, der je nach der Höhe der Tempera turen im Verdampfer und im Absorber Kältemittel sammelt oder solches an den Ab sorber abgibt.
Dadurch wird die durch die jeweils vor liegenden Betriebsverhältnisse bedingte grösst mögliche Konzentration der Lösung im Ab sorber automatisch erreicht. Der Ausgleichs behälter kann unter dem Verdampfer ange ordnet sein. Mit dieser Anordnung wird da für gesorgt, dass im Verdampfer mit mög lichst reinem Kältemittel gearbeitet wird.
Die Vorrichtung eignet sich besonders für kleine, automatisch und kontinuierlich wir kende, mit Luft gekühlte Maschinen, bei welchen die Kühlung des Absorbers je nach der Jahreszeit und des, örtlichen Klimas zwischen mehr oder weniger weit auseinan der liegenden Temperaturgrenzen und ent sprechenden Grenzwerten der Konzentration erfolgt. In den Fig. 1 bis 4 sind einige Ausfüh rungsformen des Erfindungsgegenstandes zur Darstellung gebracht.
1 ist der Verdampfer, der vom nicht ge zeichneten Kondensator durch die Leitung 2 gespeist wird. An den Verdampfer ist der Behälter 3 angeschlossen, der als toter Saclz in den Kreislauf des Kältemittels eingeschal tet ist. Die im Verdampfer und Behälter 3 entwickelten Dämpfe werden durch die Lei tung 4 dem Behälter 5 zugeführt, in den die Absorberschlange 6 einmündet. Diese wird vom nicht gezeichneten Kocher durch die Leitung 7 mit armer Lösung gespeist, wel che in der Schlange im Gegenstrom zu den aufsteigenden Kältemitteldämpfen nach un ten rieselt, die Dämpfe absorbiert und in rei chem Zustand im Bebälter 5 anlangt, von dem sie gesammelt wird.
Der Absorber kann durch strömende Luft gekühlt werden, die von einem Ventilator geliefert wird. Vom Behälter 5 aus wird die reiche Lösung mit- telst der Pumpe 8 durch die Leitungen 9 und 7.0 in den Kocher gefördert. Leitung 11 und Abschlusshahn 12 dienen dazu, den Behälter 3 ganz in den Behälter 5 entleeren zu kön nen. Behälter 3 ist zu diesem Zweck ent sprechend höher als Behälter 5 angeordnet.
Bei tiefster im Betrieb vorkommender Lufttemperatur und höchstem Verdampfer druck, also bei stärkster Konzentration der Lösung hat der Flüssigkeitsspiegel in den Behältern 3 und 5 den mit den Linien a -a bezw. a--a' bezeichneten Stand. Bei höch ster im Betrieb vorkommender Lufttempera tur und tiefstem Verdampferdruck, also bei schwächster Konzentration, nehmen die bei den Flüssigkeitsspiegel die mit den Linien b-b bezw. U-b' bezeichneten Lagen ein, unter der Voraussetzung, da.ss nur reines Kältemittel im Behälter 3 sich befindet.
Es ist somit auch bei stärkstmöglicher Konzen tration der Lösung noch ein Überschuss an Kältemittel im Behälter 3 vorhanden, wel cher in verschiedener Hinsicht von Nutzen ist. Der Überschuss bildet nämlich eine ge wisse Reserve gegen eventuelle Verluste an Kältemittel nach aussen. Sodann gleicht er auch etwaige Ungenauigkeiten, herrührend zum Beispiel von .der Bestimmung und Ein füllung des Kälte- und Lösungsmittels in die Maschine, aus. Auch wirkt er dem schäd lichen Einfluss entgegen, den die V erunreini- gung mit Absorptionsmittel im Behälter 3 zur Folge hat.
Die Wlrkullg des Apparates ist die fol gende: Das durch die Leitung 2 vom Konden sator gelieferte flüssige Kältemittel, das immer mit einer, sei es noch so kleinen Menge Absorptionsmittel, verunreinigt ist, ver dampft zum Teil in der Schlange 1, zum Teil im Behälter 3. Infolgedessen muss am Ende der Schlange 1 noch so viel unver- dampftes Kältemittel vorhanden sein, dem Behälter also im Beharrungszustand so viel flüssiges Kältemittel zufliessen, als aus ihm gleichzeitig durch Verdampfung in Gasform entweicht.
Bei steigender Kühllufttemperatur sinkt das Absorptionsvermögen des Absorptions mittels, es verdampft in 1 und 3 zusammen weniger Kältemittel als die Leitung 2 gleich zeitig liefert und das Flüssigkeitsniveau steigt im Behälter 3. Umgekehrt sinkt das Flüssigkeitsniveau in 3 bei sinkender Kühl- lufttemperatllr, die Konzentration der Lö sung nimmt automatisch zu, soviel als nötig ist, um die Absorptionstemperatur mit der Kühllufttemperatur sinken zu lassen.
Unabhängig hiervon sammelt sich im Be hälter 3 das mit dem Kältemittel aus dem Kocher ausgetriebene Absorptionsmittel an, so da-ss in ihm der Gehalt an Absorptions mittel allmählich steigt, ohne die Menge des noch in der Schlange 1 -sieh befindenden Absorptionsmittels beeinflussen zu können. Die Ansammlung von Absorptionsmittel in Behälter 3 hat zur Folge, dass auch dessen Kältemittelinha:lt steigt.
Bei einer bestimm ten Kühllufttemperatur und bestehendem Verdampferdruck ist nämlich die Konzen tration in Behälter 5 eine ganz bestimmte, so dass die Entziehung einer gewissen Ab sorptionsmittelmenge aua 5 auch die Ent ziehung einer entsprechenden Kältemittel menge bedingt. Allmählich wird der Flüs- sigkeitsspiegel in Behälter 3 steigen, his Flüssigkeit durch die Leitung 4 nach Behäl ter 5 abfliesst.
Durch Öffnen des Hahnes 12 wird der ganze Flüssigkeitsinhalt des Behälters 3 voi Zeit zu Zeit, zum Beispiel vor jeder In betriebsetzung, in den Behälter 5 abgelassen.
In Fig. 2 ist eine andere Ausführungs form für den Behälter 3 wiedergegeben. Die Leitung 4 ist hier nicht an die Wand des Behälters 3, sondern an ein senkrechtes Rohr 13, das oben und unten offen ist, angeschlos sen. Steigt der Flüssigkeitsspiegel, so dass Flüssigkeit durch die Leitung 4 abfliesst, dann wird dieselbe den tiefsten Stellen des Behälters 3, das heisst dort entnommen, wo die Lösung am schwersten und der Gehalt an Absorptionsmittel am grössten ist, sofern es sich um Maschinen handelt, bei denen das Absorptionsmittel, wie zum Beispiel bei Am moniakmaschinen, ein grösseres spezifisches Gewicht als das Kältemittel hat.
Natürlich kann auch hier, wie bei der Ausführungs form nach Fig. 1, eine Vorrichtung zur Ent leerung des Behälters 3 vorgesehen sein.
Fig. 3 gibt eine Vorrichtung wieder, von welcher automatisch Lösung aus dem Behäl ter 3 abgeführt wird, sobald der Gehalt an Absorptionsmittel so stark zunimmt, dass die Verdampferwirkung beeinträchtigt wird. Im untern Teil des Behälters 3 befindet sich ein kleiner Behälter 14, der auf Füssen 15 steht und von der Flüssigkeit des Behälters 3 all seitig umspült wird. Behälter 14 ist mit einer Membran 16 verschlossen, die mittelst der Stange 17 auf den Hebel 18 wirkt und gegen die Wirkung der Feder 19 das Ventil 20 öffnen kann, um Lösung durch die Lei tung 11 nach dem Behälter 5 abfliessen zu lassen. Im Behälter 14 befindet sich reines Kältemittel.
Steigt die Temperatur im Be hälter 3 über die Temperatur der bei glei chem Druck verdampfenden Flüssigkeit im Behälter 14 an, so hat dies zur Folge, dass der Druck im Behälter 14 über denjenigen im Behälter 3 ansteigt. Durch entsprechende Wahl der Federspannung kann der Druck differenz zwischen den Behältern 3 und 14 bezw. der Zunahme der Verdampfertempe- ratur unabhängig vom Flüssigkeitsniveau im Behälter 3 ein beliebiger Wert gegeben wer den.
Die Anordnung-könnte auch so getrof fen sein, dass die Dose, anstatt reines Ammo niak zu enthalten und auf ein federbelastetes Auslassorgan zu wirken, vermittelst einer be stimmten Lösung auf ein unbelastetes Ventil in der Weise wirkt, dass sie das Ventil bei überwiegendem Behälterdruck geschlossen hält und bei Aufhören des Behälterüber druckes öffnet.
Die Wirkungsweise der Vorrichtung wird am besten mit einem Zahlenbeispiel erläutert. Es handle sich zum Beispiel um eine Ammoniak-Absorptionsma.schine, bei der das Ammoniak mit 11/2 % Wassergehalt in den Verdampfer übertritt. Eine so geringe Ver unreinigung hat noch keinen merkbaren Ein fluss auf das Verhalten des Ammoniaks.
Ist nun die Feder 19 so eingestellt, dass das Ven til gehoben wird, wenn die VerJampfungs- temperatur der den Behälter 14 umgebenden Lösung<B>10'</B> über die Temperatur seines bei gleichem Druck verdampfenden Inhaltes ge stiegen ist (was je nach der Höhe dieser Temperatur einer Druckdifferenz von 1 bis 1,5 kg/cm' zwischen dem reinen Kältemittel im Behälter 14 und der Lösung im Behälter 3 entspricht), so, wird das Ventil 20 gehoben, wenn der Gehalt an Wasser auf etwa 271/2 gestiegen ist.
Beim Erreichen des Behar rungszustandes, das heisst wenn das Ventil so weit geöffnet. ist, dass gerade so viel Wae- ser austritt, als dem Behälter gleichzeitig zugeführt wird, so gehen mit dem Wasser ungefähr 4 % der zirkulierenden Ammoniak menge in Flüssigkeitsform, das heisst ohne Kälte zu leisten, aus dem Verdampfer weg. Die Federspannung kann derart gewählt werden, dass in Behälter 3 sicher Verdamp fung stattfindet, dass also am Ende von Schlange 1 genügend Kältemittel übrig ist, um auch über die ganze Schlange eine inten sive Verdampfung zu sichern.
Fig. 4 zeigt eine Ausführung, bei der der Behälter 3, welcher -die variable Menge Kältemittel aufzunehmen hat; vor statt hin- ter dem Verdampfer angeordnet ist, und das ganze Verdampfersystem den toten Sack bil det. Bei dieser Ausführung wirkt die Ver- dampferschlange mit stärker als bei den vor genannten Ausführungen verunreinigtem Kältemittel. Dagegen besteht der Vorteil, dass die Schlange grösseren Flüssigkeitsinhalt hat. Sie eignet sich im allgemeinen besser für grössere Anlagen, bei denen mehrere Ver- dampferschlangen parallel geschaltet sind.
Continuous absorption chiller. In the case of absorption machines, the higher the absorption temperatures and the lower the evaporator pressures, the greater the heat consumption. To reduce the heat consumption, it is thermally advantageous not only to circulate large quantities of solution;
so that the concentration changes little during absorption and the absorption temperature fluctuates accordingly little, but what is most important is that the concentration at the end of the absorption is as strong as possible, as strong as it would be with regard to the temperature of the Coolant can only be achieved, respectively. that the absorption temperature comes as close to the level of the coolant temperature as the factors involved allow.
It is also irrelevant that the evaporator pressure falls below the pressure of the pure refrigerant evaporating at the same temperature as little as possible "that is, the contamination of the cold by means of absorbents in the evaporator is as low as possible.
The present invention aims to improve continuously acting absorption refrigeration machines in the sense of the above. The invention consists in that the absorber is in constant communication with an expansion tank, which, depending on the height of the tempera tures in the evaporator and in the absorber, collects refrigerant or releases it to the absorber.
As a result, the greatest possible concentration of the solution in the absorber due to the prevailing operating conditions is automatically achieved. The expansion tank can be arranged under the evaporator. This arrangement ensures that the refrigerant used in the evaporator is as pure as possible.
The device is particularly suitable for small, automatically and continuously we kende, air-cooled machines, in which the cooling of the absorber takes place depending on the season and the local climate between more or less far apart from the temperature limits and corresponding limits of concentration . In Figs. 1 to 4 some Ausfüh approximate forms of the subject invention are shown.
1 is the evaporator, which is fed from the condenser (not shown) through line 2. The container 3 is connected to the evaporator, which is switched on as a dead Saclz in the circuit of the refrigerant. The vapors developed in the evaporator and container 3 are fed through the device 4 to the container 5, into which the absorber coil 6 opens. This is fed from the cooker (not shown) through line 7 with poor solution, which trickles down in the queue in countercurrent to the rising refrigerant vapors, absorbs the vapors and arrives in a rich state in the container 5, from which it is collected.
The absorber can be cooled by flowing air supplied by a fan. From the container 5, the rich solution is conveyed by means of the pump 8 through the lines 9 and 7.0 into the digester. Line 11 and stopcock 12 are used to completely empty the container 3 into the container 5 NEN. Container 3 is arranged accordingly higher than container 5 for this purpose.
At the lowest air temperature occurring during operation and the highest evaporator pressure, ie at the highest concentration of the solution, the liquid level in the containers 3 and 5 has the lines a -a respectively. a - a 'designated state. At the highest air temperature occurring during operation and the lowest evaporator pressure, ie at the lowest concentration, take the liquid level with the lines b-b respectively. U-b 'designated layers, provided that there is only pure refrigerant in the container 3.
Even with the highest possible concentration of the solution, there is still an excess of refrigerant in the container 3, which is useful in various ways. The excess forms a certain reserve against possible losses of refrigerant to the outside. Then he also compensates for any inaccuracies, for example from the determination and filling of the refrigerant and solvent in the machine. It also counteracts the harmful influence caused by the contamination with absorbent in the container 3.
The circuit of the apparatus is as follows: The liquid refrigerant supplied by the condenser through line 2, which is always contaminated with a small amount of absorbent, evaporates partly in line 1 and partly in the container 3. As a result, there must still be as much unevaporated refrigerant available at the end of the queue 1, ie as much liquid refrigerant flows into the container in the steady state as escapes from it simultaneously through evaporation in gaseous form.
As the cooling air temperature rises, the absorption capacity of the absorption medium decreases, it evaporates in 1 and 3 together less refrigerant than line 2 delivers at the same time and the liquid level rises in container 3. Conversely, the liquid level in 3 decreases as the cooling air temperature falls, the concentration of the lo The solution increases automatically as much as is necessary to let the absorption temperature decrease with the cooling air temperature.
Regardless of this, the absorbent expelled from the cooker with the refrigerant collects in the container 3, so that the absorbent content increases gradually in it, without being able to influence the amount of the absorbent still in the queue 1. The accumulation of absorbent in container 3 has the consequence that its refrigerant content also increases.
At a certain cooling air temperature and existing evaporator pressure, the concentration in container 5 is a very specific one, so that the withdrawal of a certain amount of sorbent also causes the withdrawal of a corresponding amount of refrigerant. The liquid level in container 3 will gradually rise until liquid flows off through line 4 to container 5.
By opening the tap 12, the entire liquid content of the container 3 is drained into the container 5 from time to time, for example before each start-up.
In Fig. 2, another embodiment form for the container 3 is shown. The line 4 is not here on the wall of the container 3, but on a vertical tube 13 which is open at the top and bottom, ruled out. If the liquid level rises so that liquid flows out through the line 4, then it is taken from the deepest points of the container 3, i.e. where the solution is heaviest and the content of absorbent is greatest, if machines are involved where the absorbent, such as in ammonia machines, has a greater specific weight than the refrigerant.
Of course, as in the embodiment according to FIG. 1, a device for emptying the container 3 can also be provided here.
Fig. 3 shows a device from which automatically solution from the Behäl ter 3 is removed as soon as the content of absorbent increases so much that the evaporator effect is impaired. In the lower part of the container 3 there is a small container 14, which stands on feet 15 and is washed around by the liquid of the container 3 on all sides. The container 14 is closed by a membrane 16 which acts on the lever 18 by means of the rod 17 and can open the valve 20 against the action of the spring 19 in order to allow the solution to flow through the device 11 to the container 5. In the container 14 there is pure refrigerant.
If the temperature in the loading container 3 rises above the temperature of the liquid evaporating at the same chemical pressure in the container 14, this has the consequence that the pressure in the container 14 rises above that in the container 3. By appropriate choice of the spring tension, the pressure difference between the containers 3 and 14 respectively. the increase in the evaporator temperature is given any value regardless of the liquid level in the container 3.
The arrangement could also be made so that the can, instead of containing pure ammonia and acting on a spring-loaded outlet element, acts by means of a certain solution on an unloaded valve in such a way that it closes the valve when the container pressure is predominant holds and opens when the container overpressure ceases.
The operation of the device is best explained with a numerical example. For example, it is an ammonia absorption machine in which the ammonia with 11/2% water content passes into the evaporator. Such a low level of contamination still has no noticeable influence on the behavior of the ammonia.
If the spring 19 is now set so that the valve is raised when the evaporation temperature of the solution surrounding the container 14 has risen above the temperature of its contents which evaporate at the same pressure (which ever according to the level of this temperature corresponds to a pressure difference of 1 to 1.5 kg / cm 'between the pure refrigerant in the container 14 and the solution in the container 3), the valve 20 is lifted when the water content reaches about 271 / 2 has risen.
When the steady state is reached, i.e. when the valve is open that far. If just as much water escapes as is fed into the container at the same time, about 4% of the circulating ammonia amount goes with the water in liquid form, that is, without providing cold, from the evaporator. The spring tension can be selected in such a way that evaporation takes place reliably in container 3, that is to say that there is enough refrigerant left at the end of coil 1 to ensure intensive evaporation over the entire coil.
4 shows an embodiment in which the container 3 which has to receive the variable amount of refrigerant; is arranged in front of instead of behind the evaporator, and the entire evaporator system forms the dead sack. In this version, the evaporator coil acts with more contaminated refrigerant than in the aforementioned versions. On the other hand, there is the advantage that the snake has a larger fluid content. It is generally more suitable for larger systems in which several evaporator coils are connected in parallel.