Verfahren und Vorrichtung zum Betrieb eines Absorptionakälteapparates mit Hilfsas. Gegenstand vorliegender Erfindung bildet ein Verfahren zum Betriebe eines mit Hilfs gas arbeitenden Absorptionskälteapparates, der eine Anzahl mit einem senkrechten Schornstein parallellaufender, als Entlüf tungsleitungen für den Flüssigkeitstempera turwechsler des Apparates arbeitender Rohr leitungen aufweist, wobei Absorptionslösung durch ein als Pumpe wirkendes mit dem Schornstein wärmeleitend verbundenes Rohr von einer Leitung mit niedrigerer in eine Leitung mit höherer Flüssigkeitssäule geför dert wird und dann von dort zum Absorber des Apparates fliesst.
Das vorliegende erfindungsgemässe Ver fahren zeichnet sich dadurch aus, dass Kälte mitteldämpfe aus Absorptionslösung inner halb eines zwischen dem Flüssigkeitsspiegel im Absorbergefäss des Apparates Lind dem tiefsten Punkt des Flüssigkeitstemperatur wechslers gelegenen Längsabschnittes des be heizten Rohres aus letzterem ausgetrieben werden, welche Dämpfe unter dem Einfluss einer mit dem Flüssigkeitsspiegel des Absor- bergefässes durch eine zusammenhängende Flüssigkeitsmasse frei kommunizierenden Re aktionssäule Absorptionslösung von dem untern Teil dieser Reaktionssäule an den höher gelegenen Flüssigkeitsspiegel fördern.
Die ebenfalls Gegenstand der Erfindung bil dende Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens ist mit einem beheizten Rohr als Pumpe, einem Flüssigkeitstemperaturwechs- ler, einer aufrechten Leitung, die eine zu sammenhängende mit der Pumpe sowie mit dem Absorbergefäss des Apparates frei kom munizierende Flüssigkeitssäule enthält und, somit eine Reaktionssäule für die Pumpe bil det, sowie finit einer senkrechten Leitung, die Absorptionslösung enthält und frei mit der Zufuhrstelle der Absorptionslösung des Absor bers kommuniziert versehen, welche Leitung Entlüftungswege für den Flüssigkeitstempe- raturwechsler bilden.
Diese Vorrichtung zeichnet sieh aus durch einen senkrechten Schornstein, dessen äussere Wandung zwecks Beheizung der Pumpe mit der die Pumpe bildenden Rohrleitung inner halb eines Längsabschnittes der zwischen dem Flüssigkeitsspiegel im Absorbergefäss und dem tiefsten Punkt des Temperaturweehslers liegt, wärmeleitend verbunden ist und auch mit wenigstens einer der beiden je eine Flüs sigkeitssäule enthaltenden Leitungen unmit telbar wärmeleitend verbunden ist.
In der Zeichnung sind zwei Ausführungs beispiele der Vorrichtung gemäss Patentan spruch II dargestellt und das Verfahren ge mäss der Erfindung wird an Hand dieser Beispiele beispielsweise erläutert.
Die Abb. 1 und 2 zeigen sehematiseh je einen Längsschnitt eines Ausführungsbei spiels.
In der Abb. 1 bezeichnet 7.0 ein als Schornstein arbeitendes senkrechtes Rohr stück, an dessen unterer Mündung eine in der Abbildung nicht dargestellte Wärme quelle angebracht ist. Konzentrisch mit dem Schornstein ist der Flüssigkeitstemperatur wechsler 11 des Kälteapparates angeordnet, der die Form einer Schraube von gleich mässiger Steigung hat. Das Innenrohr 12 des Wechslers ist einerends durch eine Leitung 13 mit dem reiche Absorptionslösung enthal tenden Absorbergefäss 14 des Apparates und anderends mit einer aufrechten unten ge schlossenen Leitung 15 verbunden.
Das Ab sorbergefäss 14 ist an seinem nicht dargestell ten Ende an die Ablaufleitung des Absorbers angeschlossen, so dass die Lösung, nachdem sie den Absorber durchflossen hat, in das Gefäss 14 einströmt. Die Leitung 18 dagegen ist an den Eintritt des Absorbers, das heisst oben an demselben angeschlossen. Die Leitung 15 ist wärmeleitend mit dem Schornstein 10, und zwar durch Schweissung längs einer be stimmten Strecke, und zwar vom Punkt 40 bis zum Punkt 50 mit dem Mantel des Rohres 10 längs einer Mantellinie verbunden.
In Richtung nach oben geht die Leitung 15 fugenlos in eine Dampfleitung 16 über, die nach dem in der Abbildung nicht dargestell ten Kondensator des Apparates führt. Die Leitung 15 bildet hier den Kocher des Appa rates, wo die Hauptmenge der Kältemittel dämpfe ausgetrieben werden.
Die reiche Lösung strömt vom Absorbergefäss 14 durch den Temperaturwechsler 11 in den Kocher 15, wo sie zum Kochen gebracht wird und unter abnehmender Kältemittelkonzentration nach dem Boden des Kochers hinabströmt. Die beiden parallel zum Schornstein verlau fenden senkrechten Leitungen 15, 17 bilden die Entlüftungsleitungen des Temperatur wechslers. Dabei entlüftet die. Leitung 17 den Aussenmantel und die Leitung 15 die innere Leitung des Wechslers. An der Stelle 30 ist die Saugleitung 31 der Umlaufpumpe des -Apparates an den Kocher angeschlossen.
Das obere Ende der Pumpe mündet in das senk rechte Standrohr 17, das nach oben in die Dampfleitung 16 mündet. Das untere Ende des Standrohres 16 mündet in das Aussenrohr des Flüssigkeitstemperaturwechslers 11, durch das die bi das Standrohr 17 geförderte Lö sung in eine Leitung 18 fliesst, die ihrerseits in den in der Abbildung nicht dargestellten, vorzugsweise von einer Rohrschlange gebilde ten, luftgekühlten Absorber des Apparates mündet, wobei die Eintrittsstelle von 18 in den Absorber tiefer liegt als der Flüssig keitsspiegel in 17. Die Pumpe wird durch ein beheiztes Rohr 19 gebildet, das von einer Stelle 20 bis an eine Stelle 21 an den Schorn.
stein 10 längs einer gemeinsamen Mantel linie festgeschweisst, also wärmeleitend ver bunden ist, wie durch Kreuze angedeutet ist. Die Pumpe 19 fördert die Absorptions- lösung von der Leitung 15 mit niedrigerer Flüssigkeitssäule und niedrigem Flüssigkeits stand in das Rohr 17 mit höherer Flüssig- keitssäule und höherem Flüssigkeitsstand.
Es werden nun Kältemitteldämpfe inner halb eines zwischen dem Flüssigkeitsspiegel im Absorbergefäss 14 und dem tiefsten Punkt des Temperaturwechslers gelegenen Längsab- schnittes des Rohres 19 ausgetrieben. Selbst verständlich werden auch oberhalb dieses Be reiches Dämpfe ausgetrieben, da ja Punkt 21 über dem Niveau von 14 liegt.
Es könnte auch an Stelle der ununterbrochenen wärme leitenden Verbindung zwischen den Punkten 20 und 21 zur Bildung der wärmeleitenden Verbindung mehr oder weniger lange Schweissstellen mehr oder weniger dicht nebeneinander angeordnet sein. Damit nun aber eine genügende Pumpwirkung gesichert bleibt, sollte der oberste Punkt 21 der wärme leitenden Verbindung zwischen Pumpe und Schornstein wenigstens 50 mm und vorteil haft mehr als 70 mm oberhalb des tiefsten Punktes 20 liegen.
Bei 50 mm wird gerade noch eine genügende Pumpwirkung erzielt, während dieselbe bei einer Entfernung der Punkte 20, 21 von 70 mm auch gesichert ist, wenn aus irgendeinem Grunde eine unrichtige Beheizung oder andere Umstände den Be trieb erschweren. Der tiefste Punkt, bei dem die Pumpe 19 Wärme aufnimmt, liegt tiefer als der tiefste Punkt des Flüssigkeitswechslers und die Pumpe ist an die Bodenschicht der mit dem Absorbergefäss frei kommunizieren- den Flüssigkeitssäule des Rohres 15 ange- sehlossen.
Der beschriebene Kälteapparat arbeitet beispielsweise mit Wasserstoff, Ammoniak und Wasser als Betriebsmittel. Es ist bereits erwähnt, dass das Austreiben von Kältemittel dampf zum grössten Teil iiri Kocher 15 statt findet und der restliche Teil im Pumpen rohr 19 ausgetrieben wird. Die Lösung am Boden dieses Kochers ist infolgedessen ver hältnismässig arm an Kältemittel, wodurch somit die Pumpe 19 bei einer der niedrige ren Kältemittelkonzentration entsprechenden höheren Temperatur arbeiten muss.
Obwohl man in manchen Fällen, wenn das Austrei ben von Kältemittel nicht allzu weit getrieben wird, das Pumprohr in an sich bekannter Weise als eine uni den untern Teil des Schorn steines 10 gewickelte Rohrschlange ausbilden kann mit einem gegebenenfalls vom Schorn stein thermisch getrennten Standrohr, ist es im allgemeinen von grosser Bedeutung, dass die Pumpe in der in der Abb. 1 dargestellten Weise ausgebildet wird.
Durch die Erweite rung der wärmeleitenden Verbindung zwi schen dem Schornstein 10 und dem Pump rohr 19 in senkrechter Richtung, wenigstens bei grösseren Apparaten aufwärts bis an eine Stelle, die in gleicher Höhe oder höher als der Spiegel im Gefäss 14 liegt, wird eine wesentlich gesteigerte Sicherheit dafür er reicht, dass die Pumpe, insbesondere bei dem Start, in befriedigender Weise arbeitet.
Die geförderte Lösung, deren Kältemittel konzentration durch das Abkochen in der Pumpe noch weiter sinkt, wird in das Stand rohr 17 eingepumpt, wo, wenn erforderlich, ein weiteres Abkochen von Kältemittel statt finden kann. Im letzteren Falle sollte das Standrohr mit dem Schornstein 10 wärme leitend verbunden sein.
In den meisten Fällen ist ein Abkochen im Standrohr jedoch über flüssig bzw. ungünstig, weil die dort ausge triebenen Kältemit.teldämpfe grosse Mengen von Dampf des Absorptionsmittels enthalten ffürden. Dagegen ist es in den meisten Fällen zünstig, unter anderem für die Ausnützung les Wärmeeinhaltes der durch die obern Teile des Schornsteines strömenden Rauch gase, eine derartige wärmeleitende Verbin dung zwischen dem Standrohr 17 und dem Schornstein vorzusehen, dass die arme Lösung mit unveränderter Temperatur das Standrohr durchfliesst.
Hierdurch wird durch Vermitt- hing des Temperaturwechslers der Wärme inhalt der Rauchgase ausgenutzt. Mit Rück sicht auf den tiefliegenden Kocherspiegel können nämlich sonst Schwierigkeiten ent stehen für eine zweckmässige Ausnützung des -Wärmeinhaltes der Rauchgase.
Die im untern Teil der Pumpe 19 gebildeten Dämpfe können nicht nach hinten durch das Rohr 15 empor steigen, da zwischen dem am tiefsten gelege nen Punkt (20), wo der Pumpe Wärme zu geführt wird, der wärmeleitenden Verbindung zwischen Schornstein 10 und Pumpe 19 einerseits und dem Spiegel im Rohr 15 ander seits eine Flüssigkeitssäule vorhanden ist, die mit der Pumpe in Kommunikation steht und ebenso hoch ist wie die Säule im Absorberge- fäss 14 und als Reaktionssäule zwischen dem tiefsten Punkt, wo der Pumpe Wärme zuge führt wird und dem Spiegel im Rohr 15 wirkt. Die Reaktionssäule kommuniziert mit dem Flüssigkeitsspiegel des Absorbergefässes 14 durch eine zusammenhängende Flüssig keitssäule frei. Sie kommuniziert auch mit der Pumpe frei.
Die Flüssigkeitssäule im Rohr 15 zwischen dem Abstand des tiefsten Punktes und dem Spiegel im Rohr 15 wird deshalb als Reaktionssäule bezeichnet, weil ihr Spiegel sich dem Stand der Absorptionslösung im Absorbergefäss 14 anpasst. Die erwähnten Dämpfe fliessen infolgedessen durch das Pum penrohr nach oben und nicht nach unten. Die aus dem Rohr 19 ausgetriebenen Kältemittel dämpfe fördern unter dem Einfluss der ge nannten Reaktionssäule Absorptionslösung von dem untern Teil. dieser Säule zu dem höheren Flüssigkeitsspiegel der Leitung 17.
Die Leitung 17 kommuniziert frei mit der Zufuhrstelle der Absorptionslösung des Ab sorbers.
Wie aus der Abb. 1 hervorgeht, erstreckt sich die unmittelbare wärmeleitende Verbin- , Jung zwischen 10 und 19 abwärts bis an den -untersten Teil des Schornsteines 10. Die Schweissfuge befindet sich somit im allge meinen im Gebiet des Schornsteines, wo die Wärmezufuhr am grössten ist.
Trotzdem ist in vielen Fällen die Wärmezufuhr zu der Pumpe ungenügend für ein sicheres Arbeiten des Flüssigkeitsumlaufes. Um eine gesteigerte Wärmezufuhr zu der Pumpe zu erreichen, ist die unmittelbare wärmeleitende Verbin dung zwischen dem Kocherrohr 15 und dem untern Teil des Schornsteines von der Stelle 40 nach abwärts unterbrochen. Dabei ist das Kocherrohr von dieser Stelle weg ein wenig von dem intern Teil des Schornsteines weg gebogen, derart, dass ein Luftspalt zwischen Schornstein und Kocherrohr gebildet ist.
Ein derartiger Unterbruch der wärmeleitenden Verbindung kann aber auch auf andere Weise erreicht werden, beispielsweise durch Auf schlitzen des untern Teils des Schornsteines an beiden Seiten der Kontaktfläche zwischen Kocher und Schornstein. Im allgemeinen ist es jedoch zweckmässig, die Anordnung gemäss der Abb. 1 zu treffen. Durch den Luftspalt wird bewirkt, dass im Längsabschnitt des untern Teils des Schornsteines der Wärme strom von der Wärmequelle an den Kocher kleiner ist, als der Wärmestrom von der Wärmequelle an die Flüssigkeitspumpe.
In vielen Fällen ist es jedoch möglich, ein gerades Kocherrohr zu benutzen, wobei die Schweiss fuge längs dem obern Teil des Rohres derart ausgebildet wird, dass das Rohr etwa 1 mm vom Schornstein entfernt ist, wobei der obere Teil des Zwischenraumes mit Schweissmaterial ausgefüllt wird, während der untere Teil des Zwischenraumes den Luftspalt bildet.
Für den Fall, dass Schwierigkeiten für eine befriedigende Rektifikation der durch die Pumpe in das Dampfrohr 16 einströmenden Kocherdämpfe bei einer bestimmten Apparat type erwartet werden können, oder in dem Falle, insbesondere bei den grössten Apparat typen, wenn Pumpschwierigkeiten auftreten sollten, kann man eine gewisse Verbesserung dieser Verhältnisse erreichen durch Ausbil dung der Vorrichtung in der in Abb. 2 sche matisch dargestellten Weise. Die Bezeichnun- gen dieser Figur entsprechen denen der Abb. 1.
Bei der Ausführungsform gemäss Abb. 2 ist die Saugseite der Pumpe 19 durch ein Rohr 26 teils an das untere Ende des Kochers 15, und an das untere Ende des Hilfskochers 25 angeschlossen, der aus einem unten geschlossenen, mit dem Schornstein 10 wärmeleitend verbundenen Rohr gebildet ist und nach oben in den Kocher 15 einmündet, wobei das untere Ende der Mündung ein wenig unter dem Flüssigkeitsspiegel des Kochers liegt. Die Rohre 15, 25 sind also im Bereich der obern Enden der beiden Säulen in den Rohren 15, 25 miteinander verbunden. In manchen Fällen ist die wärmeleitende Ver bindung zwischen dem Hilfskocher und dem Schornstein vorteilhaft.
Durch diese Anord nung kommt die reiche Lösung der obersten Schicht im Hauptkocher 15 mit armer Lö- sung der untern Schicht des Hilfskochers zu sammen und wird durch den Hilfskocher hin durch in das Pumprohr 19, das mit den Bodenschichten beider Flüssigkeitssäulen in den Rohren 15, 25 kommuniziert, eingesaugt. Die Pumpe wird dadurch mit einer Lösung von etwas höherer Konzentration arbeiten als bei dem Ausführungsbeispiel der Abb. 1 und infolgedessen wird die Kältemittelkon- zentration der von der Pumpe ausströmenden Dämpfe entsprechend höher.
Es kann in man chen Fällen sogar zweckmässig sein, das be heizte Pumprohr nur an den Hilfskocher 25 anzuschliessen. Auch in diesem Falle ist 25 oben mit 15 verbunden. Dabei können, wenn nötig, besondere Massnahmen getroffen wer den, um eine Umwälzung des Flüssigkeits inhaltes des Hauptkochers 15 zu bewirken, beispielsweise indem man in an sich bekannter Weise den Kocher durch eine Trennwand in zwei unten miteinander kommunizierende Ab teilungen einteilt, wobei in eine die Leitung 12 einmündet.
Wenn man aus irgendeinem Grunde die Pumpe mit möglichst reicher Lösung zu spei sen wünscht, kann man eine Ausführungs form der Vorrichtung der Erfindung benut zen, die sich von dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 dadurch unterscheidet, dass die wärmeleitende Verbindung zwischen dem Rohr 15 und dem Schornstein 10 noch gerin ger ist als in Fig. 1 oder ganz unterbrochen ist, wobei das Auskochen von Kältemittel dämpfen dann im wesentlichen in der Pumpe 19 stattfindet.. Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 werden Dämpfe im obern Teil des Rohres 7 5 ausgetrieben.
Wenn sieh die Dampfentwicklung in dieser Pumpe lebhafter erweisen sollte, als für einen normalen Flüs sigkeitsumlauf zulässig ist, kann das Stand rohr 17 mit. dem Schornstein wärmeleitend verbunden werden und wird dann dadurch die Aufgabe des Kochers des Apparates über nehmen. Die von der Wärmequelle übertra gene Wärmemenge wird sich dann zwischen der Pumpe und dem Rohr 17 verteilen.
Die Erfindung ist besonders zweckmässig in Verbindung mit kontinuierlich arbeiten den Ilaushaltskälteapparaten mit llilfsgas, z. B. Wasserstoff, wobei im allgemeinen Am moniak als Kältemittel und Wasser als Ab sorptionsmittel benutzt wird. Die Erfindung ist aber nicht. auf eine besondere Ausfüh rungsform der oben angegebenen Apparattype beschränkt.
Der grösste Vorteil ergibt sich indessen bei der in den Abbildungen darge stellten Art von Kochern, weil man nämlich bei dieser Kochertype in möglichst einfacher Weise die Bedingungen für eine befriedigende Wärmeverteilung zwischen den verschiedenen Flüssigkeitsräumen des Kochers erzielen kann, deren Anzahl in manchen Fällen vier oder fünf beträgt, wenn beispielsweise die Rohre durch senkrechte Wände in eine grössere An zahl von Sektionen aufgeteilt werden.
Um eine volle Ausnutzung der Vorteile der Erfindung zu erreichen, ist der konstruk tive Aufbau des Kochers von grosser Bedeu tung. Tatsächlich ist es sowohl mit Rück sicht auf die Korrosion als auch aus ökono mischen Gründen vorteilhaft, die Anzahl von Schweissfugen möglichst zu beschrän ken. Es ist ferner vorteilhaft, unter anderem aus wärmetechnischen Gesichtspunkten, mög lichst schmale Rohre zu verwenden. Als Bei spiel sei erwähnt, dass bei dem Ausführungs beispiel gemäss Abb. 1 das Kocherrohr 15, wenn es mit dem Schornstein nicht. wärme leitend verbunden ist, etwa den gleichen Durchmesser wie das Pumprohr haben kann.
Das Rohr 1.5 und die Pumpe 19 können aus einem U-förmigen Rohr bestehen, wobei das Standrohr 17 mit. dem Schornstein wärme leitend verbunden werden muss und somit die Aufgabe des Kochers übernimmt. Auch wenn man aus irgendwelchem Grund nicht den gleichen Durchmesser für das Rohr 15 und die Pumpe 19 wählen kann, ist es in den meisten Fällen möglich, die Bemessungen für das Rohr 15 derart zu wählen, dass der Durch messer zwischen den Durchmessern des Roh res 17 und der Pumpe 19 liegt. In analoger Weise kann das Rohr 17 im Ausführungs beispiel der Abb. 1 so gewählt. werden, dass sein Durchmesser zwischen den Durchmessern der Rohre 19 und 15 liegt.