CH236840A - Absorptionskälteanlage mit druckausgleichendem Gas, bei welcher der Umlauf des Kältemittels durch Thermosiphonwirkung erzielt wird. - Google Patents

Description

      Absorptionskälteanlage    mit druckausgleichendem Gas, bei welcher der Umlauf  des Kältemittels durch     Thermosiphonwirkung    erzielt wird.    Gegenstand vorliegender Erfindung ist  eine     Absorptionskälteanlage    mit druckaus  gleichendem Gas. bei welcher der Umlauf  des Kältemittels durch     Thermosiphonwir-          kung    erzielt wird, wobei ein     Wärmeaustau-          scher    für das druckausgleichende Gas und  das Kältemittel und ein solcher für arme  und reiche Lösung vorgesehen ist.  



  Bei     Kälteerzeugungsanlagen    dieser Art  ist die Ausbildung und Anordnung .der ein  zelnen     Anlageteile,    wie Kocher, Wasser  abscheider, Kondensator, Verdampfer, Ab  sorber und der     Wärmeaustauscher    für das  einwandfreie und zuverlässige Arbeiten der  Anlage von besonderer Bedeutung, weil die  einwandfreie Zirkulation des Kältemittel  trägers und des Kältemittels sowie ein der  Erzeugung der optimalen Kältemenge ent  sprechender, minimaler     Wärmeverbrauch          ,,v        eitgehend    von diesen     Punkten    abhängig  sind.  



  Es ist nun üblich, diese Anlagen mit  einem Kocher, der zugleich mit einer Heiz-         spirale        ausgestattet    ist, durch welche der  Flüssigkeitsumlauf zustande kommt, zu  versehen. Derartige     Absorptionskälteanlagen     sind im Vergleich zu Anlagen mit Kompres  sor bekanntlich in bezug auf ihre Wirtschaft  lichkeit etwas unterlegen. Die vorliegende  Erfindung ermöglicht es, diese Wirtschaft  lichkeit zu erhöhen.

   Die     Erfindung    besteht  darin, dass mindestens ein Teil des Wärme  austauschers für arme und reiche Lösung  und die an diesen     Wärmeaustauscher    an  geschlossene, von der reichen, das auszutrei  bende     dampfförmige        Kältemittel    enthalten  den Lösung durchflossene     Hebereinrichtung,     die zugleich als Kocher dient,     übereinander     und im Bereiche einer Wärmequelle angeord  net sind.  



  In der beiliegenden Zeichnung ist eine  beispielsweise Ausführungsform des Erfin  dungsgegenstandes dargestellt. Es zeigt:       Abb.    1 eine schematische Ansicht der       Kälteerzeugungsanlage,    zum Teil     im    Schnitt,           Abb.    2 eine Einzelheit, der Anlage nach       Abb.    1 und       Abb.3    eine weitere Einzelheit in grösse  rem     Massstab.     



  Die gezeichnete     Kälteerzeugungsanlage     weist einen Kondensator 1, bestehend aus  mit Kühlrippen besetzten Rohren, einen  Verdampfer 2 und einen Absorber 3 auf.  Zwischen Absorber 3 und Kondensator 1  ist eine     Hebereinrichtung    4, welche hier  zugleich die Arbeit eines Kochers über  nimmt, also zugleich als Kocher dient, ein  geschaltet. In einen Behälter 5 für die arme  Lösung mündet an dessen oberem Ende eine  vom Heber 4 kommende Leitung 6 aus, und  anderseits führt eine Leitung 8 vom Behäl  ter 5 zum Kondensator 1.

   Die Leitung 8 ent  hält eine mit Kühlrippen versehene Erwei  terung 9 und in derselben einen Teil 1 0 von       Becherform,    der oben offen ist und als     I'rall-          körper    sowie zur Vergrösserung der wärme  abgebenden Oberfläche dient. Das Ganze bil  det einen     Wa.sserabscheider    9, 10, welcher  die mitgerissene arme Lösung von dein dem  Kondensator zuströmenden Gas trennt und       "velcher    zwischen     Hebereinriehtung    4 und  Kondensator 1 eingeschaltet ist. 10 ragt in  das Innere des     Wasserabseheiders    9, 10 hin  ein.  



  Der Verdampfer 2 enthält Scheiben     1l     mit aufgebogenem Rand und     Durchbrechun-          gen    12, welche ebenfalls mit einem nach oben  ragenden Rand versehen sind. Ein. Rohr 13,  das vom Kondensator 1 herkommt, endet in  einem Bogenstück im obern Ende des Ver  dampfers 2. Zwischen Verdampfer 2 und Ab  sorber 3 ist ein     Wärmeaustauseher    TV, für  das     druclzausgleichende    Gas und den Kälte  mitteldampf angeordnet.

   Dieser     @Värmeaus-          tauselier    besteht aus drei konzentrisch     inein-          anderliegenden    Rohren, nämlich     dem    inner  sten Rohr 13, einem doppelwandigen Rohr  14, das     mittels    eines im     obern    Ende des Ver  dampfers 2 endenden Rohres 15 mit dem  Innenraum dieses letzteren und mittels eines  Rohres 16 mit dem obern Ende des Absor  bers 3 verbunden ist, sowie einem     äussersten     Rohr 17,

   das     einerends    mit dem untern     Ende       des Verdampfers 2 und     anderends    mittels  einer Leitung 18 mit dem untern Raum des  Absorbers 3 in Verbindung steht. 17 ist mit  dem     Verdampfer    direkt     verschweisst.    13, 14  verlaufen auch an der     Einführungsstelle    von  17 in den Verdampfer innerhalb von 17,  so dass getrennte, (licht zu verschliessende       Einführungsstellen    für die Rohre 13, 14       vermieden    sind.     Damit.    sich im Rohr 14 bil  dendes     Kondensat;

      ablaufen kann, ist in dem  selben eine kleine     Bohrung    19 vorgesehen.  



  Am     Absorber    3 sind in üblicher Weise       Kühlrippen    21     vorgesehen.    Eine Rohrleitung  22 für nicht kondensierten     Kälteinittel-          dampf        verbindet    das Austrittsende des     Kon-          densators    1 mit dem Raum im Rohr 17       (Abb.    2). Ein rohrförmiger     Einfüllstutzen     23 ist am untern Ende des Absorbers an  geordnet.  



  Die     Hebereinriclitung    4 besteht aus einem       schraubenlinienförmig    gewundenen Rohr, an       welches    sieh unterhalb dieser     Windungen     weitere Windungen 24 anschliessen. Diese       Windungen    24 und das Rohrstück 4' von  dein untern Ende der Windungen 24 zum  Absorber 3 sind von einem Rohr 25 umgeben,  das mit     dem    Rohr 4' innerhalb des Absor  bers 3 endet. Das eine Ende des Rohres 25  steht:     über    die Leitung 7 mit dem Behälter 5  und das andere Ende mit einem Rohr 27 in  leitender Verbindung, wobei das Rohr 27  oben im     Absorber    3 ausmündet.

   Die Teile  24, 25 bilden     einen        Wärmeaustauscher        W_     für arme und reiche Lösung, der teilweise  aus gewundenen Rohren besteht.  



  Innerhalb des von den Windungen der  Rohre 4. 24     eimgeschlossenen    Hohlraumes ist  ein     beiderends    konisch verjüngter     SVärme-          übertragungskörper    28, der in seiner Längs  richtung durchbohrt ist. verstellbar angeord  net. Der     zweekmässigerweise    aus Metall be  stehende Körper 28 trägt einen seitlichen       Arin    29, welcher zwischen den Windungen  des Hebers 4     durehragt    und zur Verdrehung  des     Körpers    28 dient. Der Körper 28 über  trägt die Wärme von der Wärmequelle auf  die Teile<U>W.,</U> und 4.

   Bei dieser Verdrehung  des Körpers 28 läuft der Arm 29 längs der      Windungen der     Hebereinrichtung    4 und  schraubt dadurch den     Körper    28 hoch oder  nach unten. Als Heizquelle dient ein     elek-          trischer        Heizkörper,        eine        Gasflamme    oder  dergleichen, die in nicht dargestellter Weise  feststehend     in    der Bohrung des Körpers 28  angeordnet     ist.    Das Rohr 25 ist dicht in die  Wandung des Absorbers 3 eingeschweisst, so  dass sich eine Schweissstelle für das innere  Rohr 24 am Absorber 3 erübrigt.  



  Im Absorber 3 sind, wie im Verdamp  fer 2, Teller 30     angeordnet    mit Bohrungen  31, wobei Teller und Bohrungen von einem  nach oben ragenden Rand umgeben sind.  



  Wie ersichtlich, tritt das Rohr 16 etwas  unterhalb des obern Endes des Absorbers 3  in denselben ein.  



  Die Arbeitsweise der beschriebenen An  lage ist die folgende:  Der untere Teil des Absorbers 3 ist mit  einem flüssigen     Kältemittelträger,    z. B.  Wasser, für     das    Kältemittel, z. B. Ammo  niak, gefüllt, und zwar ist dieses Wasser mit  Ammoniak an dieser Stelle mindestens an  nähernd gesättigt. Es ist also hier reiche  Lösung vorhanden. Dieselbe Lösung füllt  auch das Rohr mit der     Hebereinrichtung    4.  Im     obern    Teil des Absorbers befindet sich  ein     Gasdampfgemisch,    enthaltend     Ammo-          niakdämpfe    und ein     inertes    Gas, z. B.

    Wasserstoff, Stickstoff,     sauerstofffreie    Luft  <B>USW.</B>  



  Wird nun die Wärmequelle eingeschaltet,  so überträgt der Körper 28 die Wärme auf  die     Hebereinrichtung    4 und die in derselben  enthaltene reiche Lösung. Dadurch steigt  diese Lösung im Rohr 6 hoch, wobei zufolge  der erhöhten Temperatur der Ammoniak  dampf ausgetrieben wird. Dieser Dampf ge  langt durch das Rohr 8 in den Konden  sator 1, nachdem eventuell     mitgerissenes     Wasser am     Prallkörper    10, wo der Dampf  sich abkühlt, abgeschieden wurde. Im Kon  densator 1 kühlt sich das verdampfte Ammo  niak weiter ab und wird dabei flüssig. In  diesem Zustand gelangt das Ammoniak  durch das Rohr 13 in den Verdampfer 2.

      Hier tritt es durch den Rohrbogen 13 aus  und tropft auf die erste Schale 11 und durch  die Löcher 12 in dieser und den weiteren  Schalen 11 von einer zur andern. Die     durch     das     Ausbreiten.    des flüssigen Ammoniaks be  wirkte     Oberflächenvergrösserung    der     Ver-          dampfungsfläche    beschleunigt die Verdamp  fung des Ammoniaks, wobei der Verdamp  fer 2 der     Umgebung    die erforderliche     Ver-          dampfungswärme    entzieht und diese Um  gebung dadurch abkühlt.

   Das sich im     obern     Ende des Absorbers 3     ansammelnde        inerte     Gas strömt durch die Leitung 16 in .das Rohr  14 und durch das Rohr 15 in den Verdamp  fer, wo es sich mit dem     Ammoniakgas    ver  mischt.     Das    entstehende schwerere Gas  gemisch tritt unten aus dem Verdampfer 2  aus und strömt durch das Rohr 17 und das  Rohr 18 in den Absorber zurück, in den es  über der Oberfläche des Lösungsmittels ein  tritt. Während das     inerte    Gas wieder nach  oben steigt, diffundiert das.

   Ammoniak in die  arme Lösung hinein, die vom Gefäss 5 her  durch die Rohre 25 und 27 oben in den Ab  sorber 3     eintritt.    Die Schalen 30 vergrössern  dabei die Oberfläche der     armen    Lösung im  Absorber,     und    das Ammoniak kann daher  besser     in    die durch die     Öffnungen    31 von  Schale zu Schale fliessende Lösung hinein  diffundieren.

   Damit     kein    stärkerer Wärme  austausch zwischen der     angereicherten    Lö  sung und den Gasen im Absorber     stattfindet,     ist eine Trennwand 20 vorgesehen, die einige  kleinere     Durchbrechungen    aufweist für den  Durchtritt der     angereicherten    Lösung in den  untern Teil des Absorbers. Die dadurch ent  stehende starke     Ammoniaklösung    fliesst nun  wieder der     Hebereinrichtung    4 zu, und der  beschriebene Kreislauf     beginnt    von neuem.  



  Um nun die Wirtschaftlichkeit bei der  beschriebenen     Kälteerzeugungsanlage    zu er  höhen, sind einzelne Teile derselben so aus  gebildet, dass der     Wärmeaustausch    und die  Wärmeausnützung möglichst vorteilhaft wer  den. Dadurch konnte erreicht werden, dass  bei gleichzeitiger     Kälteleistung    die     Heiz-          leistung    gegenüber bekannten Anlagen dieser  Art um bis zu 50     %        erniedrigt    werden konnte.      Die erste diesbezügliche     Verbesserung     wird dadurch bewirkt, dass die     Hebereinrieli-          tung    4 zugleich als Kocher dient.

   Die erfor  derliche Isolation des Hebers 4 und des       @'Värmeausta.uschers    11'. für die arme und die  reiche Lösung sowie der Rohre 8, 7 und des  Gefässes 5 gegen     Wärmeverluste    ist sehr ein  fach geworden, da. sieh diese Teile der An  lage auf der gleichen Seite     derselben    befin  den und da der gewundene Teil des     @@'ärme-          austauschers        W2    sowie die     Ile-bereinrieh-          tung    4 übereinander im Bereiche der Wärme  quelle angeordnet sind.

   Dadurch, dass die  Windungen 24 des     Wärmeaustauschers        11T2     für die Lösungen sieh dicht unterhalb der  Windungen der     Hebereinrichtung    4 befin  den, wird- die Abwärme des     Wärmeaustau-          sehers    angenähert an die Stelle verlegt, an  welcher die. reiche Lösung in der Heberein  richtung 4 erwärmt .wird.

   Der     einstellbare          Wärmeübertragungskörper    28 gestattet, die  Übertragung der Wärme auf die     Windungeli     der     Hebereinriehtung    an solcher Stelle er  folgen zu lassen, dass die     günstigste        Wirhung     erzielt wird bei geringstem     "#ÄTärmea.ufwand.     



  Die Ausbildung des     Wärmea.ustauschers          TV,    und dessen Verbindung mit dem Ver  dampfer ist so,     da.ss    die Anzahl der frei  liegenden Schweissstellen     mögliebst    gering  wird, indem einige der Schweissstellen in den       Wärmeausta.useher        hineinverlegt    worden sind.  



  Die Entnahmestelle für das     inerte.    Gas  am     obern    Ende des Absorbers erfolgt etwas  unterhalb der Decke dieses letzteren, so dass  die Gase schon etwas abgekühlt sind, wenn  sie in das Rohr 16 gelangen. Die Entnahme  stelle für die arme Lösung aus dem Rohr<B>25</B>  liegt innerhalb des Absorbers, so dass auch  diese Schweissstelle nicht für den vollen  Druck der Anlage gegenüber der Umgebung  dicht geschweisst werden muss. Endlich er  folgt das Abschliessen der Anlage nach dein  Einbringen der Gase und Flüssigkeiten  durch     Anbringen    einer Quetschung im     rohr-          förmigen        Einfüllstutzen    23 und dem Zu  schweissen des freien Endes desselben.  



  Die Anordnung von Verdampfer und       Hebereinriehtung    4 sowie der     Wärmeaus-          Zn       <I>TV"</I>     W..    auf derselben Seite der An  lage ermöglicht die Anordnung von verhält  nismässig grossen Kühlrippen 21 an dem auf  der andern Seite der Anlage liegenden Ab  sorber.  



       Um    die Kälteleistung regeln     zii    können,  z. B. für     Sommer-    und Winterbetrieb, können  zwei oder mehr Wärmequellen vorgesehen  sein, wobei alle Teile der Anlage bis auf  Verdampfer und Absorber doppelt     bezw.     mehrfach vorhanden sind.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Absorpt.ionskä lteanlage mit druckausglei chendem Gas, bei welcher der Umlauf des Kältemittels durch Thermosiphonwirkung er zielt wird, wobei ein Wärmeaustauscher für das druckausgleichende Gas und das Kälte mittel und ein solcher für arme und reiche Lösung vorgesehen sind, dadurch gekenn zeichnet, dass mindestens ein Teil des Wärmeaustauschers (W@) für arme und reiche Lösung und die an diesen Wärmeaus- tauscher (,Tlr@) angeschlossene, von der rei chen, das auszutreibende,

   dampfförmige Kältemittel enthaltenden Lösung durchflos sene Hebereinrichtung (4), die zugleich als Kocher dient, übereinander und im Bereiche einer Wärmequelle angeordnet sind. UNTERANSPRüCHE 1.

   Absorptionskä lteanlage nach Patent a.nsprueb, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wärmeübertragungskörper (28) vorgesehen ist, welcher die Wärme von der Wärmequelle auf den Wärnieaustauscher (W.,) für die Lösungen und auf die Hebereinrichtung (4) überträgt, wobei der Wärmeübertragungs- körper (28) verstellbar zwischen der Wärme quelle einerseits und diesem Wärmeaustau- scher (TV,) sowie der Hebereinrichtung (4) anderseits angeordnet ist.

   2. Absorptionskälteanlage nach Patent anspruch und Unteranspruch 1, dadurch ge- kennzeichnet, dass der Wärmeaustauscher (TY,) für die Lösungen teilweise aus schrau- benlinienförmig gewundenen Rohren und die Hebereinrichtun- (4) aus einem schrauben- linienförmig gewundenen P,ohr bestehen, und dass der innerhalb dieser Rohrwindungen verstellbare Wärmeübertragungskörper (28) einen seitlichen Arm (29) aufweist, welcher zwischen den Rohrwindungen der Heberein richtung (4)

   durchragt. 3. Absorptionskälteanlage nach Patent anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der zwischen der Hebereinrichtung (4) und Kon densator (1) eingeschaltete, mit Kühlrippen versehene Wasserabscheider (9, 10) einen in dessen Inneres hineinragenden, becherförmi- gen und nach aussen offenen, zur Vergrösse rung der Oberfläche und als Prallkörper für das abzuscheidende Wasser dienenden Teil (10) aufweist.

   4. Absorptionskälteanlage nach Patent anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der zwischen Verdampfer (2) und Absorber (3) angeordnete Wärmeaustauscher (W,) für das Gas und das Kältemittel drei konzentrisch ineinanderliegende Rohre (13, 14, 17) auf weist, von denen das innerste das flüssige Kältemittel, das zweite das Gas und das äusserste im Gegenstrom zu diesen beiden das Gasdampfgemisch führt.

   5. Absorptionskälteanlage nach Patent anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der rohrförmige Einfüllstutzen (23) am Absor ber (3) mindestens eine zu seinem Abschluss dienende Quetschung aufweist und zu geschweisst ist.

   6. Absorptionskälteanlage nach Patent anspruch und Unteranspruch 4, dadurch ge kennzeichnet, dass das äusserste Rohr (17) des Wärmeaustauschers (W1) für das Gas und das Kältemittel mit dem Verdampfer (2) dicht verschweisst ist und die beiden andern Rohre (13, 14) auch an dieser Einführungs stelle innerhalb des äussersten Rohres (17) verlaufen, so dass dicht zu verschweissende Einführungsstellen für diese beiden innern Rohre (13, 14) am Verdampfer (2) vermie den sind.

   7. Absorptionskälteanlage nach Patent anspruch und den Unteransprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeaus tauscher (WZ) für die Lösungen aus zwei konzentrisch zueinander angeordneten, zum Teil schraubenlinienförmig gewundenen Roh ren besteht, dass das äussere Rohr (25) dicht in die Wandung des Absorbers (3) ein geschweisst ist und das innere Rohr (24) auch an dieser Einführungsstelle innerhalb des äussern Rohres (25) verläuft, so dass sich eine Schweissstelle für das innere Rohr (24) am Absorber (3) erübrigt.

   B. Absorptionskälteanlage nach Patent anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Hebereinrichtung (4), der Verdampfer (2) und die beiden Wärmeaustauscher (W1, WZ) auf der gleichen Seite der Anlage angeord net sind, damit relativ grosse Kühlrippen (21) an dem auf der andern Seite der Anlage lie genden Absorber (3) angeordnet werden kön nen. 9. Absorptionskälteanlage nach Patent anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass min destens zwei Wärmequellen vorgesehen sind und dementsprechend alle Teile bis auf Ver dampfer und Absorber mindestens doppelt vorhanden sind.