Mit Hilfsgas arbeitender Absorptionakälteapparat Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen mit Hilfsgas arbeitenden Absorptions- kälteapparat, in welchem das Kocheraggregat ein senkrechtes Heizrohr und mindestens an nähernd zu ihm parallele Rohre aufweist, von denen mindestens zwei mit dem Heizrohr wärmeleitend verbunden sind und den Kocher und die Umlaufpumpe bilden, wobei ein Flüs- sigkeitswärmeaustauscher mindestens teilweise in dem Isolationskörper des Kocheraggregates angeordnet ist.
Es ist ein Koeheraggregat bekannt, das eine Anzahl von senkrechten Rohrleitungen aufweist und mit dem Flüssigkeitswärmeaus- tauseher des Apparates zu einer in einem ge meinsamen Wärmeisolationskörper angeordne ten Einheit zusammengebaut ist, in deren in- tern Teil der schraubenlinienförmig gewun dene Wärmeaustauscher angeordnet ist.
Die zum Koeheraggregat gehörenden senkrechten Leitungen bilden dabei ein Rohrbündel, das um ein mehr oder weniger zentral gelegenes Heizrohr des Kocheraggregates angeordnet ist. Obwohl man mit der obengenannten An ordnung des Wärmeaustauschers eine bedeu tende Herabsetzung der Wärmeverluste des ;
amen Koeheraggregates im Verhältnis zu früheren bekannten Konstruktionen hat er reichen können, ist. man aber zu der Auffas sung gekommen, da.ss eine weitere wesentliche Reduktion der Wärmeverluste durch Vermei- dun e der schraubenlinienförmigen Form des Wärmeaustauschers erreicht werden kann. Die Rohrdimensionen, die für einen solchen Wärmeaustauscher in Frage kommen, dürfen nämlich ein gewisses Mass im Durchmesser nicht unterschreiten, und dieses Mass hat bis her die Querschnittsgrösse des Isolationskör pers bestimmt.
Senkrechte Flüssigkeitswärmeaustauscher in Absorptionskälteapparaten sind an und für sieh bekannt, indem man zum Beispiel früher einen solchen Wärmeaustauscher verwendete, in welchem der Strömungsweg für die eine Lösung von einem geraden senkrechten Rohr gebildet wurde, während der Strömungsweg für die andere Lösung von einer im genann ten Rohr angeordneten Rohrschlange bestand.
Es ist aber klar, dass ein solcher Wärmeaus- tauscher nicht ohne weiteres vorteilhaft in einem Kocheraggregat der erwähnten Art verwendet werden kann.
Der Wärmeaustau- scher soll nämlich so geformt sein, dass er in einem Isolationskörper derart eingebaut werden kann, dass die Isolationseigenschaften des letzteren völlig ausgenutzt werden können und dass gleichzeitig die Verbindungsleitun gen des Wärmeaustauschers zu den übrigen Teilen des Kocheraggregates genügend einfach gestaltet werden können, um eine dadurch bedingte unnütze Vergrösserung der Dimen sionen des ganzen Aggregates zu verhindern.
Der erfindungsgemässe Absorptionskälteappa- rat gestattet, die erwähnten Nachteile weit- gehend dadureh zii j-ernieiden, dass die inner halb des Isolationskörpers gelegenen Teile des Wärmeaustauschers Leitungen mit geraden und senkrechten Rohrabschnitten aufweisen.
In der beiliegenden Zeichnung sind Aus führungsbeispiele des Erfindungsgegenstan des seherratisch dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 eine erste einfache Ausführungs form des Erfindungsgegenstandes, Fig. 2 eine weitere Ausführungsform, in welcher das Koclieraggregat eine Rektifika- tionsvorriehtung für Kocherdämpfe enthält, Fig. 3 und 4 weitere Ausführungsformen, Fig.5 einen Horizontalschnitt eines Ko- ehera.ggr egates ähnlich Fig. 4.
In Fig. 1 bezeichnet. 10 ein senkrechtes Heizrohr, in welchem eine nicht dargestellte elektrische Heizpatrone zweckmässig durch das obere Ende des Rohres eingeschoben wer den kann. In diesem Falle ist natürlich das untere Ende des Rohres geschlossen. Zur Ein- führLing der Heizpatrone ist ein zweites Rohr 10' vorgesehen, das von dem Heizrohr 10 ther misch getrennt ist und das durch das obere Ende eines das Heizrohr 10 umgebenden Ko- cherisolationskörpers 19 ausmündet.
Längs des Heizrohres 10 sind zwei Rohre, die an nähernd parallel zu ihm angeordnet sind, fest geschweisst, von denen das eine, 11, das Pum penrohr und das andere, 12, den Kocher des Apparates bildet. Der Kocher 12 erstreckt sich aufwärts durch den Isolationskörper 19 und ist an der Dampfleitung 18 angeschlossen. In dem Kocher 12 wird von dem Pumpenrohr 11 ein Flüssigkeitsstand aufrechterhalten, der etwas höher als die Einmündung der Zufüh rung von Absorptionslösung in die in der Figur nicht gezeigten Absorberrohrschlang e des Apparates liegt.
Der obere Teil des Ko chers 12 ist nicht in wärmeleitender Verbin dung mit dem Heizrohr 10, weshalb die Flüs sigkeit in diesem obern Teil eine Rektifika- tionssäule 13 bildet, in welcher die in dem Kocher 12 ausgetriebenen Dämpfe mehr oder weniger vollständig von der durch das Pum penrohr 11 hochgeförderten, an Kältemittel reichen Lösung rektifiziert werden. Der rechte ,senkrechte Schenkel des U-för mig ausgebildeten Flüssigkeitswärmeaustau- schers J.4, 15 der den wärmsten Abschnitt des selben bildet, ist koaxial mit dem Heizrohr 10 und in der nach unten gedachten Verlänge rung desselben angeordnet.
Das Mantelrohr 14 wird von links nach rechts (Fig.1) von rei cher aus dem Absorber-efäss 7.6 kommender, Absorptionslösung durehströmt, die danach durch das am @llantelrolir angeschlossene Pumpenrohr 11 oberhalb des Flüssigkeits standes im Kocher 12 in diesen liineingeför- dert wird. Im Mantelrohr 7.4 ist eine Leitung 15 koaxial angeordnet, durch welche die von dem Kocher 12 abfliessende arme Lösung zur Absorberrohrschlange strömt.
Wie aus der Fig.1 ersichtlich, ist der in dem Isolations körper 19 gelegene rechte Schenkel des Wärmeaustauschers unter dem untern Ende des Heizrohres 10 angeordnet, das heisst. in praktisch unmittelbarem Anschluss an dem niedrigsten Punkt der Reaktionssäule R des Pumpenrohres 11.
LTiiter Reaktionssäule ver steht man bekanntlich den Höhenunterschied zwischen dein Flüssigkeitsspiegel im Absor- bergefäss 16 und dem tiefsten Berührungs punkt des Pumpenrohres 11 mit dem Heiz rohr 10, das heisst dem tiefsten Punkt, bei welchem das Pumpenrohr 11 noch Wärme vom Heizrohr 10 empfängt. Was unter die sem Punkt liegt, bildet nur die Flüssigkeits verbindung zwischen Absorbergefäss Lind Pum penrohr.
Uni eine möglichst koaxiale Lage für den wärmeren Schenkel des Wärmeaustau- schers bezüglieli des Isolationskörpers 19 zu erreichen, ist, wie aus Fig.1 ersichtlich, der Isolationskörper unterhalb vom Heizrohr 10 verlängert. Diese Verlängerung ist ohne wei teres möglich, da die Heizpatrone von oben her in das Heizrohr 10 eingeführt wird.
Da der unterhalb des Heizrohres gelegene Teil des Isolationskörpers nur für den Wärmeaus- tauscher vorgesehen ist, können die beiden Schenkel desselben ohne weiteres, wie es im beschriebenen Beispiel der Fall ist, in dem genannten Isolationskörper angeordnet sein, wobei der kältere Sehenkel mehr am Rand des Isolationskörpers angeordnet. sein kann, ohne dass die entsprechenden Wärmeverluste beachtenswert werden. Der linke Schenkel könnte aber ausserhalb dieses Isolationskör pers verlaufen.
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Mantelrohr 1.4 des Wärmeaustauschers bis zum Absorbergefäss 16 verlängert, an wel chem es direkt. angeschlossen ist. Die Leitung 15 ist derart angeordnet, dass sie auf einer geWissen Länge die Flüssigkeitsmasse im Ab sorbergefäss 1.6 durchsetzt. Hierdurch wird ein zusätzlicher Wärmeaustausch zwischen der armen und der reichen Lösung erzielt.
Der liöehstgelegene Punkt dieser Leitung 15 im Absorbergefäss 16, das heisst am linken Ende vom Absorbergefäss, liegt annähernd auf glei cher Höhe wie der Flüssigkeitsstand in der Reaktioiissäitle R im Pumpenrohr 11. Ferner ist mindestens ein im Isolationskörper 19 an geordneter Teil, hier der linke Schenkel, die ses Wärmeaustauschers länger als die ganze Tlöhe der Reaktionssäule R.
Auch im Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 2 (die Bezeichnungen in Fig. 2 entsprechen denen in Fig.l), ist sowohl das Pumpenrohr 71 als auch der Kocher 12 längs je einer mit dem senkrechten Heizrohr 10 gemeinsamen Erzeugenden mit demselben wärmeleitend verbunden.
Der Flüssigkeitswärmeaustauscher hat die Form von zwei ineinander koaxial an geordneten Leitungen 14 und 15, die zum Teil einen U-förmigen Wärmeaustauscher bilden, von welchem mindestens der wärmere senk rechte Schenkel in dem in Fig. 2 nicht gezeig ten Isolationskörper des Koeheraggregates ein geschlossen ist. Der mit dem Kocher 12 und dem Pumpenrohr 11 wärmeleitend verbundene wärmste Teil des Heizrohres 10 ist in dem selben Höhenabschnitt. im untern Teil des Isolationskörpers gelegen, in welchem minde stens ein Teil des Wärmeaustausehers gelegen ist.
Die Leitung 15, in welcher das obere Ende des Pumpenrohres 11 mündet, führt arme Lösung im Wärmeaustausch mit reicher Lö sung sowohl in den beiden Schenkeln des Wärmeaustauschers als auch in dem Absor- bergefäss 16. Reiche Lösung wird vom Mantelrohr 14 des Wärmeaustauschers durch eine Leitung 20 in den. Kocher 12 eingeführt, so dass der dortige Flüssigkeitsstand annähernd die glei che Höhe wie der Flüssigkeitsstand im Ab sorbergefäss 16 erreicht. Die Dämpfe der Pumpe strömen abwärts durch die Leitung 21 und die Leitung 20 und durch die oberste Flüssigkeitsschicht im Kocher 12 zur Dampf leitung 18.
Dabei werden diese Dämpfe rek tifiziert, ehe sie dem Kondensor zugeführt werden.
Der wärmere Schenkel des Wärmeaustau- schers, das heisst der in Fig. 2 rechts gelegene, senkrechte Schenkel, ist immer in dem nicht dargestellten Isolationskörper des Kocher aggregates eingebaut. Er wird dann zweck mässig in demselben Höhenabschnitt im un tern Teil des Isolationskörpers eingebaut, in welchem der mit dem Kocher und dem Pum penrohr wärmeleitend verbundene Teil des Heizrohres sich befindet. Auch der kältere, das heisst der in Fig. 2 links gelegene Schen kel, soll, wenn möglich, im Isolationskörper eingebaut sein. Dies ist im allgemeinen mög lich, wenigstens bei grösseren Apparaten.
In den Fällen, wo die Gesamtlänge des im Isolationskörper gelegenen Teils des Wärme austauschers für den erwünschten Wärmeaus tausch nicht genügend ist, kann der Wärme austausch zweckmässig auf ausserhalb des ge nannten Isolationskörpers gelegenen Teile des Apparates ausgedehnt werden. Somit kann der Wärmeaustauscher 14, 15, wie es im vor stehenden Beispiel der Fall ist, bis zum Ab sorbergefäss 16 verlängert sein, wobei die innere Leitung 15 desselben die Flüssigkeits masse in. dem Absorbergefäss 16 durchsetzt, wodurch eine weitere Erwärmung der rei chen Lösung erzielt wird.
Sollte bei einer sol chen Anordnung keine genügende Abkühlung der armen Lösung vor dem Eintritt derselben in die Absorberrohrsehlange erreicht werden, so kann eine weitere Abkühlung der armen Lösung dadurch erreicht werden, dass diese - nach Durchströmung des Wärmeaustau- schers 14, 15 und Wärmeaustausch mit der reichen Lösung im Absorbergefäss 16 - durch Wäraneaustausch mit dem reichen, in der in der Figur nicht gezeigten Verdampfersehlange des Apparates gekühlten Gasstrom, der zum Absorber;
efäss durch eine Leitung 23 geführt wird, herabgekühlt wird, um ausserhalb der selben die arme Lösung in einem Mantelrohr 22 bis auf den Stand zri leiten, von welchem die Lösung zur Absorberrohrsehlange strömt.
Für das Mantelrohr 14 hat sich ein Rohr mit einem innern Durchmesser von etwa. 30 mm und für die Leitung 15 ein solches mit einem innern Durchmesser von -ungefähr 9 mm bewährt. Insbesondere in solchen Fäl len, wo die beiden senkrechten Schenkel des Wärineaustauschers in dem Isolationskörper des Kochers untergebracht sind, kann man ohne besondere Massnahmen, möglicherweise mit Ausnahme der nachfolgend beschriebenen Anordnungen von Wärmeaustauschern, einen ganz befriedigenden Wärmeaustausch errei chen. Besonders bei grösseren Apparaten kann aber der Wärmeaustausch ungenügend sein.
In allen solchen Fällen kann man aber eine genügende Wärmeaustauschfläche da durch erreichen, dass man mittels geeigneter, an und für sich bekannter Mittel eine Ver grösserung mindestens einer der wärmeaus tauschenden Flächen des Wärmeaustauschers vorsieht. Eine solche Flächenvergrösserung kann dadurch erreicht werden, dass man dem einen Rohr des Wä.rmeaustauschers eine Form gibt, die sieh von der rein zylindrischen un terscheidet.
Man kann aber auch durch be sondere, mit den beiden den Wärmeaustau- seher bildenden Rohrwänden wärmeleitend verbundene Organe in Form von Blechschei ben oder dergleichen die erforderliche Ver grösserung der Wärmeaustausehfläehe pro Längeneinheit des Wärmeaustauschers schaf fen.
In Fig.3 ist eine Ausführungsform der Erfindung schematisch gezeigt, in der ein im wesentlichen senkrecht angeordneter Wärme austauseherteil mit flächenvergrössernden Or ganen versehen ist. Die Bezeichnungen in Fig. 3 entsprechen denen in den Fig.1 und 2. Der Kocher 12 sowie das Pumpenrohr 11 sind durch längsverlaufende Schweissfugen mit dem senkrechten Heizrohr 10 wärmeleitend verbunden, während das Mantelrohr 14 des Flüssigkeitswärmeaustauschers 14,15 von dem genannten Heizrohr bzw. Kocher und Pum penrohr thermisch getrennt ist, nämlich durch eine zwischenliegende Isolationsschicht 19'.
Wie auch in den oben beschriebenen Ausfüh rungsbeispielen ist ein Teil der Leitung 15 koaxial im Mantelrohr 14 angeordnet. Quer zur Strömungsrichtung in der Leitung 15 sind Blechscheiben 24 im Mantelrohr 14 ein gesetzt, die sieh annähernd über den ganzen Querschnitt des zwischen dem 1Tantelrohr 14 und der Leitung 15 gebildeten Ringraumes erstrecken. Diese Blechscheiben 24 sind in sog. Kaskadenform angebracht. Die reiche Lösung wird somit gezwungen, während der Durehströmung des Mantelrohres 14 zwischen den verschiedenen Bleehseheiben ihre Strö mungsrichtung zu wechseln.
In den Fällen, wo, wie beim Arisfühungsbeispiel gemäss Fig. 3, besonders relativ grosse Wärineaus- tauselifläehen innerhalb eines begrenzten Hö henabschnittes anzuordnen sind, kann man einen etwas vergrösserten Querschnitt der den Wärmeaustauseher bildenden Rohrelemente verwenden, wobei es unzweckmässig ist, das Mantelrohr 14 aufwärts zu verlängern wie bei der Ausführungsform gemäss Fig. 2. Man kann stattdessen eine besondere Rückleitung 26 für den aus dem Pumpenrohr 11 austre tenden Dampf vorsehen.
Die Zufuhr von reicher Lösung vom nicht dargestellten Absorbergefäss zum Mantelrohr 1.4 findet durch eine besondere Leitung 17 statt.
In Fig. 4 ist die Absorberrohrschlange des Apparates mit. 27 bezeichnet, von welcher her reiche Absorptionslösung in ein Absorber gefäss 16 aufgesammelt wird. Von dem Boden teil des Absorbergefässes 1.6 wird reiche Ab sorptionslösung durch eine Leitung 17 zu einem in dem Isolationskörper 19 eingebauten Flüssigkeitswärmeaustauscher geleitet, der aus einem senkrecht angeordneten Mantelrohr 14 mit einem koaxialen Innenrohr 15 besteht.
Quer zur Strömungsrielitung in der Leitung 15 sind Blechscheiben 24 im Mantelrohr 14 eingesetzt, die sich annähernd über den gan zen Querschnitt des zwischen dem Mantelrohr 14 und der Leitung 15 gebildeten Ringrau mes erstrecken. Diese Blechscheiben 24 sind in sog. Kaskadenform angebracht. Die reiche Lösung wird somit gezwungen, während der Durehströmung des Mantelrohres 14 zwischen den verschiedenen Blechscheiben ihre Strö mungsrichtung zu wechseln. Nachdem die rei che Lösung das Mantelrohr 14 durchströmt hat, wird sie in das Pumpenrohr 11 einge führt, das in einer zum in der Figur nicht gezeigten Kondensator des Apparates führen den Dampfleitung 18 mündet.
Der untere Teil der genannten Dampfleitung ist längs einer mit dem senkrechten Heizrohr 10 gemeinsa men Erzeugenden durch Schiweissen oder der gleichen wärmeleitend mit demselben verbun den und bildet somit den Kocher 12 des Ap parates, durch den an Kältemittel immer ärmere Lösung abwärts strömt. Wie aus der Figur ersichtlich, ist derjenige Teil des Ko chers 12, der zwischen dem obersten Punkt der wärmeleitenden Verbindung des Kochers 1? mit dem Heizrohr 10 und dem Flüssigkeits stand im Kocher 12 liegt, in einer gewissen Entfernung von dem Heizrohr angeordnet und durch die Isolierschicht 19' thermisch von demselben getrennt.
Dadurch wird eine zwischen den genannten Stellen gelegene Rek- tifikationssäule erhalten, in welcher die in dein Kocher ausgetriebenen Dämpfe mehr oder weniger vollständig von der durch das Pum penrohr lioehgeförderten, an Kältemittel rei chen Lösung rektifiziert werden. Die abwärts- strömende, in Abwärtsriehtung immer ärmere und somit wärmere Lösung wird durch das Innenrohr 15 des Wärmeaustauschers auf wärts geführt, wobei sie einen Teil ihrer Wärme an die in dem Mantelrohr 14 abwärts strömende reiche Lösung abgibt.
Die reiche Lösung, die von dem untern Teil des Wärme austausehers in das Pumpenrohr 11 hinein gesaugt wird, hat somit eine Temperatur, die nur unbedeutend die Temperatur der ärmsten Lösung untersteigt.
In Fig. 5 ist ein Querschnitt durch den untern Teil eines Kocheraggregates gezeigt, das gemäss Fig. 4 aufgebaut ist. Die Achsen der vier Rohre 15, 14, 10 und 12 liegen in einer vertikalen Ebene, und sowohl das Ko- cherohr 12 als auch das Pumpenrohr 11 sind längs je einer Erzeugenden an dem senkrech ten Heizrohr 10 festgeschweisst, wobei die Achse des Pumpenrohres 11 parallel zur ge nannten Ebene liegt. Der Flüssigkeitswärme austauscher 14, 15 sowie das Kocher- (12) und das Pumpenrohr (11) sind asymmetrisch in bezug auf die Achse des Heizrohres angeord net.
Die Rohre 10, 11, 12 sind auch von der Aussenwand des Isolationskörpers 19 durch eine wesentlich dickere Isolationsschicht, als die des Mantelrohres 14 getrennt.
Der Isolationskörper nach Fig. 5 hat einen ovalen Querschnitt, entsprechend der Lage der verschiedenen Rohre zueinander. Man kann dadurch u. a. auch die Ausdehnung des Isolationskörpers in einer Richtung herabset zen, ohne den Isolationseffekt nennenswert zu verschlechtern. Eine solche Begrenzung ist oft besonders wünschenswert mit Hinsicht auf die Montage des Kälteapparates in dem an der Hinterseite eines Kühlschrankes gewöhnlicher weise dafür vorgesehenen Apparateraum.
Es ist meistens vorteilhaft, dass der genannte Ap parateraum die kleinstmögliche Ausdehnung in der Richtung quer zur Hinterwand des Kühlschrankes hat, aber bisher ist die Ko- cherisolation im grossen ganzen für die kleinstmögliche Ausdehnung des Apparate raumes in der genannten Richtung bestim mend gewesen.