Absorptionskältemasehine. Die vorliegende Erfindung betrifft eine, Absorptionskä-ltemaschine derjenigen Art,, bei welcher zwei intermittierend arbeitende Absorptions.kälteapparate zusammenwirken. Die Erfindung besteht darin, dass die beiden Absorptionskälteapparate derart miteinander verbunden sind, dass während der Koch periode des einen Apparates Kältemittel in diesem Apparat durch Verdampfung an Teile des andern Apparates Kälte abgibt. , Die Erfindung ist auf der Zeichnung bei-.
spielsweise veranschaulicht. Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform einer mit Luftkühlung, arbeitenden Kältemaschine für einen Kühl schrank; Fig. 2 zeigt einen Teil einer Kälte-. maschine nach einer abgeänderten Ausfüh rungsform; Fig. 3, 4 und 5 stellen Einzelheiten dar;, Fig. 6 zeigt ebenfalls eine Abänderung der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsfarm.
Die in Fig. 1 gezeigte Kältemaschine be steht aus- zwei voneinander getrennten, aber voneinander abhängigen intermittierend ar beitenden Absorptionskälteapparaten, von welchen der eine einen Austreiberabsorber 1. umfasst, der durch eine Leitung 2 mit dem Kondensator 3 in Verbindung steht, von wo eine Ammoniakleitung 4 abzweigt, die zu dem durch einen zum Kältemittelbehälter ge bildeten Kühlelement 5 führt.
Der Konden- sator ist mit seinem untern Ende an einen Teil 6 des Temperaturwechslers 6, 16 ange schlossen und steht durch, die Leitung 7 in Verbindung mit dem Sammelbehälter 8, von wo eine Verdampferschlange 9 ausgeht.
Der.' andere Apparat besitzt einen Austreiber-@ absorber 11, der durch die Leitung 12 mit dem Kondensator 16 in Verbindung steht, von welch letzterem die Ammonia-kleitung 14 abzweigt, die zu einem als Kältemittelbehäl-, ter ausgebildeten Kühlelement 15 führt.
Der, Kondensator 13 ist mit seinem untern Ende an den andern Teil 16 des Temperaturwechs- lers 6, 16 angeschlossen und steht durch das Rohr 17 in Verbindung mit dem Sammel- behälter 18, von wo die Verdampfer-, sehlange 10 ausgeht. Die Verdampfer-. schlangen 9 und 10 umschliessen die Eis-. formen 30 und sind ausserdem mit Kühlrip pen 31 für die Schrankkühlung versehen.
Die Austreiberabsorber sind mit Zentral rohren 21 bezw. 24 versehen, die durch die Kühlelemente 15 bezw. 5 umschlossen sind. Diese letzteren sind mit konischen Flanschen 23, 25 versehen, auf denen das feste Absorp-, tionamittel 22, 26 ruht. Die Flanschen 23,, 25 werden zweckmässig aus einem Material mit gutem Wärmeleitungsvermögen ausge-. führt.
Das feste Absorptionsmittel kann bei-, spielsweise aus Calciumchlorid, Strontium- chlorid, aktiver Kohle, Silikagel oder andern festen absorbierenden oder adsorbierenden Stoffen oder Stoffmischungen bestehen. Es, bietet keine Schwierigkeit, die Maschine so auszuführen, dass- sie anstatt mit einem festen, mit einem flüssigen Absorptionsmit- tel in Verbindnug mit einem passenden Kälte mittel, beispielsweise mit Wasser und Am moniak, arbeiten kann.
Die Sammelbehälter 8 und 18 können voneinander und von der. Umgebung isoliert sein. Die Austreiber- absorber 1 und 11 werden durch Wärmequel len 27 bezw. 28 geheizt, die in diesem Falle Gasbrenner sind. Diese Gasbrenner stehen in Verbindung mit einem an sich bekannten Umschaltethermostat 32, an welchen eine Gasleitung 33 angeschlossen ist.
Der Um- schaltethermostat '32 ist mit den Fühlkörpern 34 bezw. 35 versehen, die den Thermostat 32 derart betätigen, da.ss das Gas entweder zum Brenner 27 oder zum Brenner 28 geleitet wird, wodurch,die Austreiberabsorber 1 und 11 abwechselnd geheizt werden.
Die Maschine arbeitet in folgender Weise: Es sei angenommen, dass in dem Austreiber- absorber 1 die Heizperiode eben beendet wor den ist, wodurch das Kältemittel, zum Bei spiel Ammoniak aus dem festen: Absorptions- material ausgetrieben und in -der Ver- dampferschlange 9 und dem Sammelbehälter 8 gesammelt worden ist.
Ferner sei angenom men, dass im andern Apparat der Hauptteil, des Kältemittels im festen Absorptionsmittel. im Austreiberabsorber 11 aufgespeichert ist, .dass dieses also mit Kältemittel gesättigt ist. Es wird jedoch angenommen, dass die Appa rate mit einem gewissen Überssshuss gefüllt sind, so dass die Verdampferschlangen selbst dauernd mit flüssigem Kältemittel gefüllt sind.
Es wird nun die Wärmezufuhr zum Aus treiberabsorber 1 unterbrochen und durch den Thermostat 3.2 zum Austreiberabsorber 11 umgeschaltet. Bei der Temperatursteigerung, die im letzteren, stattfindet, werden Ammo- niakgase aus dem festen Absorptionsmittel ausgetrieben und -der Druck im Apparat steigt, bis er der Kondensationstemperatur entspricht.
Die Kondensation beginnt im Kondensator 13, flüssiges Ammoniak wird gebildet und fliesst nun durch die Ammoniak- leitung 14 in das Kühlelement 15, das all mählich damit gefüllt wird. Der 'UberSChuss geht durch den Teil 16 des; Temperatur wechslerzweiges 6, 16 und durch das Rohr 17 in den Sammelbehälter 18, in welchem also eine Aufspeicherung von flüssigem Kältemit tel stattfindet.
Der Druck in diesem Appa rat entspricht -der Kondensationstemperatur, und folglich wird das flüssige Ammoniak im Kühlelement 15 wieder verdampfen, da es einer Temperatur ausgesetzt ist, die höher ist als die Kondensationstemperatur.
Die bei der Verdampfung im Kühl element 1.5 entstehenden Kältemitteld'ämpfe steigen durch die Leitung 14 wieder zum Kondensator 13 empor, wo dieselben wie- .der verflüssigt werden.
Diese Verflüssigung wird im wesentlichen in :demjenigen Teil des Kondensators stattfinden, welcher oberhalb der Abzweigung der Leitung 14 liegt, und es wird also das Kältemittel, welches einmal im Kühlelement 15 verdampft worden ist., nach der Verflüssigung wieder in das Kühl element 15 herabfliessen, so dass dieses also dauernd mit Kältemittel gefüllt bleibt.
Im Kühlelement 15 kann also eine Verdampfung von grossen Mengen von Kältemittel während einer und derselben Austreibperiode stattfin den, wodurch grosse Wärmemengen vom Aus- treiberabsorber 1 während dessen Absorp tionsperiode fortgeführt werden können.
Der Kä.ltemittelbehä-lter 15 hält sich also, selbsttätig auf einer Temperatur, die ein wenig höher als die Kondensation8tempera- tur ist; er bewirkt also ein schnelles Herab kühlen der Teller 23 und des festen Absorp tionsmittels 22 im Austreiberabsorber 1.
Um das Volumen des. im Kühlelement angesam melten Kondensates reduzieren, und um die Wärmeübertragung zwischen dem Zentral rohr und den Tellerndes Antreiberabsorbers, zu verbessern, werden zweckmässig Quer- rippen 61 vorgesehen, die das Zentralrohr metallisch mit dem umgebenden Rohr ver binden, an welchem letzteren die Teller be festigt sind.
Durch die Temperatursenkung,des festen Absorptionsmittels im Austreiberabsorber 1 sinkt der Druck im Apparat 1 bis 9, weil der Dampfdruck über dem festen Absorp tionsmittel sinkt. -Hierdurch wird das Kälte mittel im Verdampfer 9 zum Kochen ge bracht, wodurch Wärme aufgenommen und Kälte erzeugt wird. Die gebildeten Ammo- niakdä-mpfe strömen durch den Teil 6 des Temperaturwechslers, den Kondensator 3 und die Leitung 2 und werden durch das Absorptionsmittel absorbiert.
Bei der Ab sorption wird Wärme wieder freigemacht und folglich würde eine Erwärmung des Absorp tionsmittels wieder stattfinden, sofern nicht durch .das Kühlelement 15 eine dauernde Kühlung des Absorptionsmittels erfolgte. Die Absorption wird infolge dieser Kühlung bei einer Temperatur erfolgen, die ungefähr der Kondensationstemperatur im Kondensa tor 13 gleich ist.
Die Temperatur wird in diesem Falle mit :der Lufttemperatur, oder bei Verwendung von Kühlwasser mit der Kühlwassertemperatur variieren. Das Kochen von Kältemittel im Verdampfer wird also fortdauern, bis das Absorptionsmittel im Austreiberabsorber 1 mit Kältemittel gesät tigt ist, so, dassdasselbe beider vorerwähnten Temperatur kein Kältemittel mehr aufneh men kann.
Inzwischen hat das Austreiben von Kältemittel aus dem Austreiberabsorber 11 die ganze Zeit fortgedauert, und am Ende ,der Periode wird das Kältemittel im Aus treiberabsorber 1 des Apparates 1 bis 9 ab sorbiert sein, während es im Sammelbehälter 1$ des andern Apparates angesammelt ist.
Während .der abgelaufenen Periode ist also den Kühlkörpern 34, 31 Kälte durch die Verdampferschlange 9 zugeführt worden, wodurch das: Kältemittel im Behälter & ver braucht worden ist, so dass. das flüssige Kältemittel in dem Apparat 1 bis 9. nur noch ausreicht, um die Verdampferschlange 9 selbst gefüllt zu halten. Gleichzeitig ist Kältemittel in dem zum andern Apparat ge hörenden Behälter 18 aufgespeichert worden.
In der nächsten Periode wird die Wärmezu fuhr umgekehrt, so dass der Austreiberabsor- ber 1 anstatt des Austreiberabsorbers 11 ge heizt wird. Hierdurch wird in derselben Weise, wie vorher beschrieben, eine Küh- lung,des, Austreiberabsorbers 11 mittelst des Kühlelementes 5 erhalten, wodurch Kälte von der Verdampferachlange 14 geleistet wird, und zwar dadurch, dass das Ammoniak kocht und vom Absorptionsmittel im Kocher absorber 11 absorbiert wird.
Die Kühlkörper 30,<B>3</B>1 werden also dauernd Kälte abgeben, indem die Apparate unmittelbar nach der Umkehrung der Wärmezufuhr ihre Kälte perioden beginnen. Während jeder Periode gibt der eine Apparat Kälte ab, während Kältemittel im Sammelbehälter des andern Apparates niedergeschlagen wird, und so ist der Zustand am Ende jeder Periode derselbe wie am Anfang jeder Periode, nur mit .dem Unterschied, dass die Elemente ihre Rolle getauscht haben.
Gleichzeitig mit dem Hindurchströmen von kalten Kältemitteldämpfen durch den einen Teil des Temperaturwechslers fliesst heisses Kondensat durch den andern Teil in den an, letzteren angeschlossenen Sammel- behälter herab. Hierdurch erzielt man eine sehr wertvolle Vorkühlung dieses Konden sates, wodurch die Verluste im Verdampfer gänzlich beseitigt werden.
Diese Wirkung des. Temperaturwechslers. ist jedoch nur dann möglich, wenn in demjenigen Apparat, in dem eine Heizperiode sich abspielt, eine Kon- densation im Temperaturwechsler selbst ver hindert wird. Dies kann einfach dadurch ge schehen, dass man in .die beiden Apparate eine kleine Menge von indifferentem Gas einfüllt, welches während der Heizperiode den betreffenden Sammelbehälter und Tem- peraturwechslerteil füllt, so dass,
Kondensa- tion nur im Kondensator stattfindet. Das Volumen, welches das indifferente Gas, durch welches. also das Kondensat auf seinem Weg zum Sammelbehälter strömt, einnimmt; kann so klein gemacht werden, dass- die Wir kungdes Gasdruckes. während ,der d arauffol- genden Kälteperiode auf die Absorption des Kältemittels vernachlässigt werden kann..
Fig. 2 zeigt eine andere Ausführungs form der Kältemaschine. Die Austreiberab- sorber 84, 85 können bei dieser Ausführungs form in ähnlicher Weise geheizt sein, wie in Fig. 1, also zum Beispiel durch Gasbrenner oder dergleichen, die am untern Ende der zentralen durchgehenden offenen Rohre der Aus.treiberabsorber angebracht sind.
Es wird angenommen, dass in Fig. 2 der Austreiber- absorber 84 geheizt wird, während im Aus treiberabsorber 85 eine Kälteperiode stattfin- det. In der Zeichnung sind verschiedene Teile der Maschine weggelassen.
Wenn Kältemittel aus dem Austreiberabsorber 84 ausgetrieben und im Kondensator 36 nieder geschlagen wird, fliesst ein Teil desselben durch die Leitung 37 zum untern Teil des durch ein Kühlrohr 38 gebildeten Kühlele mentes herab, welch letzteres in diesem Falle aus einer Rohrschlange besteht, die in metal lischer Berührung mit den Tellern angeord net ist,
auf denen das Absorptionsmittel auf- ruht. Der obere Teil des Kühlrohres geht in eine Leitung 39 über, :die in, der auf der Zeichnung dargestellten Weise an :
den Kon densator angeschlossen ist. Wenn der Aus treiberabsorber 85 absorbiert, findet in der vorher beschriebenen Weise ein Kochen im Kühlrohr 3,8 statt, wobei die gebildeten Dämpfe durch das Rohr 39 aufsteigen und im Kondensatorteil .36 wieder niedergeschla gen werden.
Das selbsttätige Kühlsystem besteht also in diesem Falle aus einem Kreis laufsystem, so dass die abgehenden Dämpfe nicht durch herabströmende Flüssigkeit in derselben Leitung hindurchzuströmen brau chen.
Es sind ferner Vorrichtungen denkbar, bei denen das. in den Kühlelementen befind liche Kältemittel beim ' Umkehren der Wärmezufuhr in den zugehörigen Sammel- behälter übergeführt wird, so dass jeweilen das betreffende Kühlelement entleert wird, ehe die Kälteperiode für denjenigen Apparat anfängt, von dem Kältemittel diesem Kühl element zugeführt wird.
Dies kann dadurch geschehen, dass die Zuflussleitung 37 so an geordnet wird im Verhältnis zur Heizquelle, dass ein Hinüberpumpen des flüssigen Kälte- mittels in .den Sammelbehälter stattfindet. Auch in diesem Fall wird jeder der beiden Apparate so, äusgebildet, dass Kondensation in einem gondensatorteil stattfinden kann,
der zwischen der Anschlussstelle der Leitung 37 am Kondensator und dem Sammelbehälter liegt. Dieses Hinüberpumpen von flüssigem Kältemittel aus dem Kühlrohr 38 in den Sammelbehälter erfolgt gemäss Fig. 2;
bei spielsweise dadurch, dass die Zulaufleitung 3.7 als Rohrschlange 40 um das zentrale Rohr im Austreiber verläuft, ehe dieselbe in die eigentliche Kühlschlange 38 übergeht, wodurch bei Wärmezufuhr die Gasentwick lung und :
das Flüssigkeitspumpen in der Lei- tung 48.7 erfolgt, so dass der grösste Teil des Kältemittels aus dem Kühlrohr 38 in den Teil 41 des Kondensators und von hier aus in den Sammelbehälter übergeführt wird.
Fig. 3 zeigt eine andere Ausführung des Austreiberabsorbers! und dessen Kühlelemen tes. Der Austreiberabsorber ist hier liegend ausgeführt und als Wärmequelle dient eine elektrische Heizpatrone 42, die im Zentral rohr 43 des Austreibers angebracht ist. Das Zentralrohr ist vom Kühlelement 44 um schlossen, in welches eine vom Kondensator ,des andern Apparates kommende Ammoniak leitung 45 führt.
Das Kühlelement ist in gewöhnlicher Weise mit Rippen 46 versehen, zwischen welchen. das absorbierende Mittel gelagert ist. Diese Rippen stehen nicht in metallischer Berührung mit .dem Mantel 47. Der Austreiberabsorber steht durch das Dampfrohr 48 mit dem Kondensator in Ver bindung. Der Austreiberabsorber ist mit einer Isolierung 49 versehen.
Bei dieser An ordnung erfolgt das Heizen und die Kühlung ebenfalls von innen, das heisst von den zen tralen Teilen 43 bezw. 44 aus, die durch metallische, in der Zeichnung nicht darge- stellte Teile in direkt wärmeleitender Ver bindung mit den Rippen 46 und dadurch mit dem Absorptionsmittel stehen.
Dieses wird also beim Betrieb des Apparates zuerst erwärmt bezw. abgekühlt und wird also in jeder Periode höhere bezw. niedrigere Tempe ratur besitzen als der Mantel 47 des Aus- treiberabsGrbers. Der Mantel des Austreibers und in noch höherem Grade die Isoliermasse werden also ihre Temperatur mit einer gewis sen Phasenverschiebung im Verhältnis zu den Temperaturschwankungen im Absorp tionsmittel ändern.
Die mittlere- Temperatur der Isoliermasse wird hierdurch im Verhält nis zu den weiten Temperaturgrenzen, zwi schen welchen die Temperatur des Absorp- tionsmittels schwankt, ziemlich konstant blei ben, wodurch Erwärmungsverluste in der Isoliermasse vermieden werden und eine gün stige Wärmeausnützung erzielt wird.
Es ist oben hervorgehoben worden, dass es vorteilhaft ist, den Inhalt der Kühl elemente klein ztt halten. Um grosse Längen der Leitungen zwischen denselben und den Kondensatoren zu vermeiden, können die letzteren so angebracht werden, dass sie dicht oberhalb der Austreiberabsorber zu liegen kommen.
Da. das Kondensat in die Sammel- behälter hineingedrückt wird, ist es nicht notwendig, die Kondensatoren in schräger Lage anzuordnen, um ein selbsttätiges Ab laufen des Kondensates in die Verdampfer zu bewirken, und diese können darum ober halb der Kondensatoren angebracht werden.
Damit man nicht wie bei den vorher gehend beschriebenen Maschinen doppelte Kühlflächen erhält, können die Kondensa- toren der beiden Apparate zweckmässig zu sammengebaut werden, so. dass sie durch eine gemeinsame Kühlwasserleitung oder durch gemeinsame Kühlrippen gekühlt werden. Fig. 4 zeigt im Querschnitt eine solche An ordnung bei Wasserkühlung. Das. Rohr 57 gehört hier zum einen Apparat und das Rohr 5.8 zum andern Apparat.
Die Kühlwasser leitung besteht aus. dem ebenfalls im Quer schnitt dargestellten Rohr 59 und sämtliche drei Rohre sind zweckmässig zusammengelö- tet oder zusammengeschweisst, so dass eine gute wärmeleitende Berührung erhalten wird. Der Kondensator kann selbstverständlich aus ein- oder mehrfach gewundenen Schlangen oder Spiralen von solchen Rohrbündeln ge stehen.
Fig. 5 zeigt im Querschnitt die Konden satoren eines luftgekühlten Apparates. Die beiden Kondensatoren bestehen hier aus Rohren 57, 58, die mit gemeinsamen Rippen 60 aus wärmeleitendem Material, beispiels weise Aluminium, versehen sind.
Es, macht keine Schwierigkeit, die Kondensatoren in ,dieser Weise mit gemeinsamer Kühlung aus zubilden, weil die beiden Apparate ja wech selweise arbeiten, so dass also Kondensation nur in dem einen Kondensator stattfindet, wobei eine grosse Wärmeabgäbe eintritt, während durch den andern Kondensator nur vom Verdampfer kommender, verhältnis mässig kalter Kältemitteldampf hindurch strömt, welcher, ohne seinen Wärmeinhalt wesentlich zu ändern, hierauf in den Aus treiberabsorber übertritt und im letzteren ab sorbiert wird.
Fig. -6 zeigt eine Ausführungsform mit gemeinsamen Kühlrippen 62 für die beiden Kondensatoren der Maschine und mit verein fachter Ausführung des Temperaturwechslers 71, 72, der durch Verlängerungen der Kon- densatorröhren 73, 74 gebildet ist. Aus dem vorstehenden ist ersichtlich, dass die bei be kannten, intermittierend arbeitenden Maschi nen erforderlichen Organe zum Umschalten .der Kühlung zwischen Kondensator und Austreiberabsorber am Ende jeder Periode hier gänzlich in Fortfall kommen..
Damit die Maschine kontinuierlich Kälte liefert, ist also nur eine periodische Umkeh- rung,der Wärmezufuhr von einem Austreiber zum andern erforderlich, was zweckmässig mittelst eines Umschaltethermostaten 67 (Fig. 6) erfolgen kann,
der die Zufuhr von Gas oder elektrischer Energie von einem Austreiber zum andern umschaltet. Dieser Umschaltethermostat 6-7 kann zweckmässig in an sich bekannter Weise seine Impulse von Fühlkörpern 63, 64 erhalten, die an je einem Austreiberabsorber 6:5, 66 angebracht sind.
Der Thermostat 67 wird zweckmässig so aus- gefübrt, dass die Wärmezufuhr jedesmal nur an einem Austreiberabsorber erfolgen kann, und der Zeitpunkt für die Unterbrechung so einreguliert ist, dass die Umkehrung erfolgt, wenn die Temperatur indem einen der Aus treiberabsorber einen bestimmten Wert er reicht hat.
Dieser Wert wird so gewählt, dass eine möglichst hohe Ersparnis erzielt wird und eine überhitzung des Absorptionsmittels nicht stattfindet. Das Austreiben- von Am moniak aus ,dem Absorptionsmittel wird vor teilhaft frühzeitig genug unterbrochen, um das Absorptionsmittel nicht zu stark zu be anspruchen.
Da bei den beschriebenen Maschi nen .die Wärmeperiode für jeden Apparat,die- selbe Länge wie die Kälteperiode erhalten kann, braucht die Wärmezufuhr nicht be- schleunigt zu werden, sondern es genügt eine verhältnismässig geringe kontinuierliche Wärmezufuhr, wodurch eine bessere Wärme- ausnutzung erzielt und ,
die Gefahr einer Überhitzung des Absorptionsmittels vermin- dert wird. Bei elektrischem Betrieb wird zweckmässig ein dreipoliger @Quecksilber- schalter verwendet. Da der Temperatur- unterschied zwischen den beiden Austreiber- absorbern am Ende jeder Periode gross ist,
so werden grosse Kräfte für ,die Impulse in die sem Thermostat erzielt, so .dass, dieser sehr betriebssicher wird.
Die Kälteleistung kann gemäss Fig. 6 ,da- .durch geregelt werden, dass in der für die beiden Apparate der Maschine gemeinsamen Zuleitung 68 für Gas oder elektrische Ener gie ein Thermostat 69 vorgesehen wird, der seinen Impuls .durch einen Pühlkörper 70 er hält, der an den Verdampfern oder in dem zu kühlenden Raum angebracht ist.
Dieser Thermostat kann, einerlei ob es sich um Gasheizung oder elektrische Heizung handelt, von bekannter Art sein.
Die von den Kondensatoren zu den Kühl elementen der Kocherabsorber 66, 65 führen den Rohre 75, 76 werden zweckmässig mit Kühlrippen versehen, welche vorzugsweise für die beiden Rohre 75, 76 gemeinsam sein können, wie es für die Kondensatorrohre 73, 74 gezeigt ist.
Die Rohre 75, 76 sind hier bei unter Umständen so angeordnet, dass eine passende Rippenkühlfläche erhalten wird, und zwar zum Beispiel dadurch, dass die Rohre auf einem Teil ihrer Länge im wesent lichen horizontal angeordnet und diese hori- zoni-al verlaufenden Teile mit Rippen ver sehen werden. Die Anordnung von Rippen an den Rohren 75, 76 macht es möglich, eine günstige Verteilung der gesamten Kühlober- fläohe zu erhalten.
Der von den Rippen der Rohre 75, 76 abgegebene Kühleffekt wird selbsttätig auf das jeweilig zu kühlende Kühlelement übertragen, indem der durch die Kühlrippen dieser Rohre bewirkte Kühl effekt den von -den Kühlelementen kommen den Kältemitteldampf verflüssigen wird, wo bei die Menge dieses Dampfes dem Wärme effekt des Austreiberabsorbers gleichwertig ist.
Wenn der Kühleffekt der Rippen der Rohre 75, 76 ungenügend ist, um,die ganze Dampfmenge zu verflüssigen, so wird der Rest im Kondensator in der vorher beschrie benen Weise verflüssigt.
Die beschriebene Kältemaschine kann mit Vorteil mit festem Absorptions- oder Adsorp- tionsmittel arbeiten. Die beiden zusammen arbeitenden Kälteapparate der in der Zeich nung dargestellten Maschinen arbeiten, wie beschrieben, auf denselben Kühlkörper, und bilden je für sich hermetisch geschlossene Systeme, die jedoch voneinander abhängig sind, so dass die Kälteperioden notwendiger weise immer unmittelbar aufeinander folgen.
Da die Kältemitteldämpfe beiden in der Zeichnung dargestellten Kältemaschinen in dem einen Apparat während dessen Kälte periode zum Vorkühlen des gleichzeitig in einen mit dem Verdampfer kommunizieren den Sammelbehälter des andern Apparates herabfliessenden Kondensates dienen, arbei ten diese Maschinen praktisch verlustfrei;
da sie luftgekühlt sind, haben sie nur unmerk lich kleine, hauptsächlich durch Strahlung entstehende Verluste. Die verhältnismässig grosse Verlustfreiheit beruht ferner darauf, dass der Austreiberabsorber in effektiver Weise isoliert werden kann, und dass eine effektive Kühlung des Absorptionsmittels während der Absorptionsperiode bewirkt werden kann, ohne dass die ganze Masse des Absorbers an der Abkühlung teilnimmt.
Absorption chillers. The present invention relates to an absorption chiller of the type in which two intermittently operating absorption chillers work together. The invention consists in that the two absorption refrigeration devices are connected to one another in such a way that during the cooking period of one device, refrigerant in this device releases cold by evaporation to parts of the other device. , The invention is on the drawing.
for example illustrated. Fig. 1 shows an embodiment of an air cooling, working refrigerator for a refrigerator; Fig. 2 shows part of a refrigeration. machine according to a modified embodiment; 3, 4 and 5 show details; FIG. 6 also shows a modification of the embodiment shown in FIG.
The refrigeration machine shown in Fig. 1 consists of two separate, but interdependent intermittent ar processing absorption chillers, one of which comprises an expeller absorber 1, which is connected by a line 2 to the condenser 3, from where an ammonia line 4 branches off, which leads to the cooling element 5 formed by a ge to the refrigerant tank.
The condenser is connected with its lower end to a part 6 of the temperature changer 6, 16 and is through the line 7 in connection with the collecting container 8, from where an evaporator coil 9 extends.
The.' The other apparatus has an expeller absorber 11 which is connected to the condenser 16 through the line 12, from which the ammonia line 14 branches off, which leads to a cooling element 15 designed as a refrigerant container.
The lower end of the condenser 13 is connected to the other part 16 of the temperature changer 6, 16 and is connected through the pipe 17 to the collecting container 18, from which the evaporator pipe 10 extends. The vaporizer. snakes 9 and 10 enclose the ice. form 30 and are also provided with cooling ribs 31 for cabinet cooling.
The Ausreiberabsorber are with central tubes 21 respectively. 24 provided, respectively through the cooling elements 15. 5 are enclosed. The latter are provided with conical flanges 23, 25 on which the solid absorption means 22, 26 rests. The flanges 23, 25 are expediently made of a material with good thermal conductivity. leads.
The solid absorbent can for example consist of calcium chloride, strontium chloride, active charcoal, silica gel or other solid absorbing or adsorbing substances or mixtures of substances. There is no difficulty in designing the machine in such a way that, instead of a solid, it can work with a liquid absorbent in conjunction with a suitable refrigerant, for example with water and ammonia.
The collecting containers 8 and 18 can from each other and from the. Environment to be isolated. The Ausreiber- absorber 1 and 11 are len 27 respectively by heat sources. 28 heated, which in this case are gas burners. These gas burners are connected to a changeover thermostat 32 known per se, to which a gas line 33 is connected.
The switchover thermostat '32 is connected to the sensing elements 34 and 35, which operate the thermostat 32 in such a way that the gas is passed either to the burner 27 or to the burner 28, whereby the expeller absorbers 1 and 11 are alternately heated.
The machine works in the following way: It is assumed that the heating period in the expeller absorber 1 has just ended, as a result of which the refrigerant, for example ammonia, is expelled from the solid absorption material and in the evaporator coil 9 and the collecting container 8 has been collected.
It is also assumed that in the other apparatus the main part, the refrigerant in the solid absorbent. is stored in the expeller absorber 11, so that it is saturated with refrigerant. It is assumed, however, that the apparatus are filled with a certain excess so that the evaporator coils themselves are constantly filled with liquid refrigerant.
The heat supply to the driver absorber 1 is now interrupted and the thermostat 3.2 switches to the driver absorber 11. As the temperature rises in the latter, ammonia gases are expelled from the solid absorbent and the pressure in the apparatus rises until it corresponds to the condensation temperature.
The condensation begins in the condenser 13, liquid ammonia is formed and now flows through the ammonia line 14 into the cooling element 15, which is gradually filled with it. The 'surplus' goes through part 16 of the; Temperature changer branch 6, 16 and through the pipe 17 into the collecting container 18, in which a storage of liquid refrigerant tel takes place.
The pressure in this apparatus corresponds to the condensation temperature, and consequently the liquid ammonia in the cooling element 15 will evaporate again because it is exposed to a temperature which is higher than the condensation temperature.
The refrigerant vapors produced during evaporation in the cooling element 1.5 rise again through the line 14 to the condenser 13, where they are again liquefied.
This liquefaction will essentially take place in: that part of the condenser which lies above the branch of the line 14, and the refrigerant which has once evaporated in the cooling element 15 will flow down again into the cooling element 15 after liquefaction, so that it remains permanently filled with refrigerant.
Evaporation of large amounts of refrigerant during one and the same expulsion period can therefore take place in the cooling element 15, as a result of which large amounts of heat can be continued from the expulsion absorber 1 during its absorption period.
The refrigerant tank 15 thus automatically maintains a temperature which is a little higher than the condensation temperature; It therefore causes the plate 23 and the solid absorbent 22 in the expeller absorber 1 to cool down quickly.
In order to reduce the volume of the condensate accumulated in the cooling element and to improve the heat transfer between the central pipe and the plates of the drive absorber, it is useful to provide transverse ribs 61 which connect the central pipe to the surrounding pipe, on which the latter the plates are attached.
By lowering the temperature of the solid absorbent in the expeller absorber 1, the pressure in the apparatus 1 to 9 drops because the vapor pressure above the solid absorbent drops. As a result, the refrigerant is brought to a boil in the evaporator 9, which absorbs heat and generates cold. The ammonia vapors formed flow through part 6 of the temperature changer, condenser 3 and line 2 and are absorbed by the absorbent.
During the absorption, heat is released again and consequently the absorption medium would be heated again unless the absorption medium was continuously cooled by the cooling element 15. As a result of this cooling, the absorption will take place at a temperature which is approximately the same as the condensation temperature in the condenser 13.
In this case, the temperature will vary with: the air temperature or, if cooling water is used, with the cooling water temperature. The boiling of refrigerant in the evaporator will thus continue until the absorbent in the expeller absorber 1 is saturated with refrigerant, so that the same can no longer absorb refrigerant at the aforementioned temperature.
Meanwhile, the expulsion of refrigerant from the expeller absorber 11 has continued all the time, and at the end of the period, the refrigerant will be absorbed in the expulsion absorber 1 of the apparatus 1 to 9 while it is accumulated in the collecting tank 1 $ of the other apparatus.
During the period that has elapsed, cold has been supplied to the heat sinks 34, 31 through the evaporator coil 9, as a result of which the refrigerant in the container has been used up, so that the liquid refrigerant in the apparatus 1 to 9 is only sufficient to to keep the evaporator coil 9 itself filled. At the same time, refrigerant has been stored in the container 18 belonging to the other apparatus.
In the next period the heat supply is reversed, so that the expeller absorber 1 is heated instead of the expeller absorber 11. As a result, in the same way as previously described, the expeller absorber 11 is cooled by means of the cooling element 5, whereby cold is provided by the evaporator pipe 14, namely by the fact that the ammonia boils and is absorbed by the absorbent in the cooker absorber 11 becomes.
The heat sinks 30, <B> 3 </B> 1 will therefore continuously emit cold, in that the apparatuses begin their cold periods immediately after the heat supply has been reversed. During each period one device releases cold, while refrigerant is deposited in the collecting tank of the other device, and so the state at the end of each period is the same as at the beginning of each period, the only difference being that the elements have changed roles.
Simultaneously with the flow of cold refrigerant vapors through one part of the temperature changer, hot condensate flows down through the other part into the collecting container connected to the latter. This achieves a very valuable pre-cooling of this condensate, which completely eliminates the losses in the evaporator.
This effect of the temperature changer. is only possible, however, if condensation in the temperature changer itself is prevented in the apparatus in which a heating period is taking place. This can be done simply by filling a small amount of inert gas into the two apparatuses, which fills the relevant collecting container and temperature changer part during the heating period, so that,
Condensation only takes place in the condenser. The volume that the indifferent gas through which. so the condensate flows on its way to the collecting tank, occupies; can be made so small that - the effect of the gas pressure. during the subsequent cold spell, the absorption of the refrigerant can be neglected ..
Fig. 2 shows another embodiment form of the refrigerator. In this embodiment, the expulsion absorbers 84, 85 can be heated in a similar manner to that in FIG. 1, for example by gas burners or the like, which are attached to the lower end of the central continuous open tubes of the expulsion absorbers.
It is assumed that in FIG. 2 the expeller absorber 84 is heated, while a cold period takes place in expeller absorber 85. Various parts of the machine are omitted from the drawing.
When refrigerant is expelled from the expeller absorber 84 and precipitated in the condenser 36, part of the same flows through the line 37 to the lower part of the cooling element formed by a cooling pipe 38 down, which latter in this case consists of a pipe coil, which is in metallic Contact with the plates is arranged,
on which the absorbent rests. The upper part of the cooling pipe merges into a line 39,: in the manner shown in the drawing to:
the capacitor is connected. When the driver absorber absorbs 85, a boil takes place in the previously described manner in the cooling tube 3.8, the vapors formed rising through the tube 39 and being precipitated again in the condenser part .36.
The automatic cooling system in this case consists of a circulatory system, so that the outgoing vapors do not need to flow through flowing liquid in the same line.
Devices are also conceivable in which the refrigerant in the cooling elements is transferred to the associated collecting container when the heat supply is reversed, so that the respective cooling element is emptied of the refrigerant before the cold period for that apparatus begins this cooling element is supplied.
This can be done by arranging the inflow line 37 in relation to the heating source in such a way that the liquid refrigerant is pumped over into the collecting container. In this case, too, each of the two apparatuses is designed in such a way that condensation can take place in a condenser part,
which lies between the connection point of the line 37 on the condenser and the collecting container. This pumping of liquid refrigerant from the cooling pipe 38 into the collecting container takes place according to FIG. 2;
for example, in that the feed line 3.7 runs as a pipe coil 40 around the central pipe in the expeller before it merges into the actual cooling coil 38, whereby the gas development and:
the liquid pumping takes place in the line 48.7, so that most of the refrigerant is transferred from the cooling pipe 38 to the part 41 of the condenser and from here to the collecting container.
Fig. 3 shows another embodiment of the expeller absorber! and its cooling elements. The expeller absorber is designed horizontally here and an electric heating cartridge 42, which is mounted in the central tube 43 of the expeller, serves as a heat source. The central tube is closed by the cooling element 44, in which an ammonia line 45 coming from the condenser, the other apparatus leads.
The cooling element is provided in the usual manner with ribs 46 between which. the absorbent is stored. These ribs are not in metallic contact with the jacket 47. The expeller absorber is connected to the condenser through the steam pipe 48. The expeller absorber is provided with insulation 49.
In this arrangement, the heating and cooling also takes place from the inside, that is to say from the central parts 43 respectively. 44 from, which are in a direct heat-conducting connection with the ribs 46 and thereby with the absorbent by metallic parts not shown in the drawing.
So this is heated BEZW first when operating the apparatus. cooled and is therefore higher or higher in each period. Have a lower temperature than the jacket 47 of the Austreiberabsgrber. The jacket of the expeller and, to an even greater extent, the insulating material will change their temperature with a certain phase shift in relation to the temperature fluctuations in the absorbent.
The mean temperature of the insulating compound will thereby remain fairly constant in relation to the wide temperature limits between which the temperature of the absorbent fluctuates, whereby heating losses in the insulating compound are avoided and a favorable heat utilization is achieved.
It has been emphasized above that it is advantageous to keep the contents of the cooling elements small. In order to avoid long lines between the same and the capacitors, the latter can be attached so that they come to lie just above the expeller absorber.
There. If the condensate is pressed into the collecting tank, it is not necessary to arrange the condensers in an inclined position in order to cause the condensate to drain automatically into the evaporator, and these can therefore be attached above the condensers.
So that one does not get double cooling surfaces as with the machines described above, the condensers of the two apparatuses can be conveniently assembled, see above. that they are cooled by a common cooling water line or by common cooling fins. Fig. 4 shows in cross section such an arrangement with water cooling. The. Here pipe 57 belongs to one apparatus and pipe 5.8 to the other apparatus.
The cooling water line consists of. the tube 59, also shown in cross section, and all three tubes are expediently soldered or welded together so that a good heat-conducting contact is obtained. The condenser can of course consist of single or multiple wound serpentines or spirals of such tube bundles.
Fig. 5 shows in cross section the capacitors of an air-cooled apparatus. The two capacitors here consist of tubes 57, 58, which are provided with common ribs 60 made of thermally conductive material, for example aluminum.
There is no difficulty in forming the condensers in this way with common cooling, because the two apparatuses work alternately, so that condensation only takes place in one condenser, with a large amount of heat emitted while only through the other condenser Coming from the evaporator, relatively cold refrigerant vapor flows through which, without significantly changing its heat content, then passes into the driver absorber and is absorbed in the latter.
6 shows an embodiment with common cooling ribs 62 for the two condensers of the machine and with a simplified design of the temperature changer 71, 72, which is formed by extensions of the condenser tubes 73, 74. It can be seen from the above that the organs required for switching over the cooling between the condenser and the expeller absorber in known, intermittently operating machines are completely eliminated at the end of each period.
In order for the machine to continuously supply cold, only a periodic reversal of the heat supply from one expeller to the other is required, which can conveniently be done by means of a changeover thermostat 67 (Fig. 6).
which switches the supply of gas or electrical energy from one expeller to the other. This switching thermostat 6-7 can expediently receive its impulses in a manner known per se from sensing elements 63, 64, which are each attached to an expeller absorber 6: 5, 66.
The thermostat 67 is expediently designed so that the heat can only be supplied to one expulsion absorber each time, and the time for the interruption is regulated so that the reversal occurs when the temperature in one of the expulsion absorbers has reached a certain value .
This value is chosen so that the greatest possible savings are achieved and the absorbent does not overheat. The expulsion of ammonia, the absorbent is interrupted before geous enough early enough so that the absorbent is not to be stressed.
Since, in the machines described, the warm period for each apparatus can be of the same length as the cold period, the supply of heat does not need to be accelerated, but rather a relatively low continuous supply of heat is sufficient, thereby achieving better heat utilization and ,
the risk of the absorbent overheating is reduced. A three-pole @ mercury switch is best used for electrical operation. Since the temperature difference between the two expeller absorbers is large at the end of each period,
so great forces are achieved for the impulses in this thermostat, so that it is very reliable.
The cooling capacity can be regulated according to FIG. 6, in that a thermostat 69 is provided in the feed line 68 for gas or electrical energy common to the two apparatuses of the machine, which keeps its impulse through a sensing element 70, which is attached to the evaporator or in the room to be cooled.
This thermostat can be of a known type, regardless of whether it is gas heating or electric heating.
The elements from the condensers to the cooling elements of the cooker absorber 66, 65 lead the tubes 75, 76 are expediently provided with cooling fins, which can preferably be common for the two tubes 75, 76, as shown for the condenser tubes 73, 74.
The tubes 75, 76 are arranged here under certain circumstances in such a way that a suitable rib cooling surface is obtained, for example in that the tubes are arranged essentially horizontally over part of their length and these horizontally extending parts have ribs will see. The arrangement of ribs on the tubes 75, 76 makes it possible to obtain a favorable distribution of the entire cooling surface.
The cooling effect emitted by the ribs of the tubes 75, 76 is automatically transferred to the respective cooling element to be cooled by the cooling effect brought about by the cooling fins of these tubes, the refrigerant vapor coming from the cooling elements will liquefy, where the amount of this vapor will add to the heat effect of the expeller absorber is equivalent.
If the cooling effect of the fins of the tubes 75, 76 is insufficient to liquefy the entire amount of steam, the remainder is liquefied in the condenser in the manner described above.
The refrigerating machine described can advantageously work with solid absorption or adsorption media. The two working refrigerators of the machines shown in the drawing work, as described, on the same heat sink, and each form hermetically sealed systems, which are, however, dependent on each other, so that the cold periods necessarily always follow each other.
Since the refrigerant vapors in the two refrigerating machines shown in the drawing are used in one apparatus during its cold period to pre-cool the condensate flowing down at the same time in one with the evaporator communicating the collecting tank of the other apparatus, these machines work with practically no loss;
Since they are air-cooled, they have only imperceptibly small losses, mainly caused by radiation. The relatively large absence of losses is also based on the fact that the expeller absorber can be effectively isolated and that effective cooling of the absorbent can be brought about during the absorption period without the entire mass of the absorber participating in the cooling.