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Kontinuierlich arbeitende, motorlose Kältemaschine Die Regelverhältnisse bei motorlosen, kontinuierlich arbeitenden Kältemaschinen, also bei Absorp- tions- oder Resorptionskältemaschinen sind bekanntlich wesentlich komplizierter als dies bei Kompressorkältemaschinen der Fall ist. Bei den auf dem Absorptionsprinzip basierenden Maschinen muss neben dem Kältemittelkreislauf, im folgenden auch als Hauptkreislauf bezeichnet, sekundär der Kreislauf der Flüssigkeit, in welcher das Kältemittel gelöst ist, nachfolgend mit Lösungskreislauf bezeichnet, geregelt werden.
Bei den Resorptionskältemaschinen sind zwei solche Lösungskreisläufe zu regeln, welche über den Kältemittelkreislauf miteinander verbunden sind.
Der Lösungskreislauf schliesst jeweils ein Hochdruck- und ein Niederdrucksammeigefäss sowie ein einem Wärmeaustauscher nachgeschaltetes Drosselorgan ein. Dieses muss in Abhängigkeit vom Flüssigkeitsstand in einem der beiden Sammelgefässe des Lösungskreislaufes so geöffnet bzw. geschlossen werden, dass die Flüssigkeitsniveaus in den beiden Sam- melgefässen stets annähernd innerhalb der zulässigen Grenzen bleiben.
Bisher erfolgte diese Steuerung bzw. Einstellung des Drosselorganes vom Niederd'rucksammelbehälter aus direkt. Diese Anordnung hat den Nachteil, dass der Niederdruckteil nicht als durchflutetes Rohrsystem ausgebildet werden kann, wie dies wünschenswert wäre, weil diese Anordnung gegenüber einem als überflutetes Rohrsystem ausgebildeten Niederdruckteil die bekannten Vorteile besitzt.
Es wurde daher versucht, das Drosselorgan vom Hochdrucksammelgefäss aus zu steuern, wobei durchwegs komplizierte und daher wirtschaftlich fast nicht tragbare pneumatische oder elektrische Steuerungen in Vorschlag kamen. Die vorliegende Erfindung bezweckt die Schaffung einer kontinuierlich arbeitenden, motorlosen Kältemaschine, bei welcher diese Regelung wesentlich vereinfacht ist.
Die Gegenstand der Erfindung bildende Kältemaschine mit einem oder zwei Lösungskreisläufen, in welche je ein Hochdruck- und ein Niederdruck- sammelgefäss sowie ein einem Wärmeaustauscher nachgeschaltetes Drosselorgan eingeschaltet ist, welch letzteres in Abhängigkeit des Flüssigkeitsstandes in dem ihm zugeordneten Hochdrucksammelgefäss eingestellt wird, ist gekennzeichnet durch Mittel, um die Einstellung des Drosselorgans vom Hochdrucksam- melgCfäss aus rein mechanisch zu steuern.
Solche Kältemaschinen können sowohl als Ab- sorptions- als auch als Resorptionsmaschinen ausgebildet sein.
In der Zeichnung sind beispielsweise Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Es zeigt: Fig. 1 das Schema einer kontinuierlich arbeitenden Absorptionskältemaschine mit einem Lösungskreislauf, Fig.2 die Ausbildung von Hochdrucksammel- gefäss, Wärmeaustauscher und Drosselorgan im Schema nach Fig. 1 als nach aussen flüssigkeitsdicht abgeschlossenes Aggregat ausgebildet,
Fig. 3 das Schema einer ebenfalls kontinuierlich arbeitenden Resorptionskältemaschine mit zwei Lösungskreisläufen und Fig. 4 eine beispielsweise Ausbildung von Hoch- drucksammelgefäss, Wärmeaustauscher und Drosselorgan des einen der beiden Lösungskreisläufe im Schema nach Fig. 3 als nach aussen flüssigkeitsdicht abgeschlossenes Aggregat ausgebildet.
Es bezeichnet in. Fig. 1, 1 den Kocher, in welchem das im flüssigen Lösungsmittel gelöste Kälte-
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mittel unter der Wirkung einer Heizquelle l a ausgetrieben wird. Kältemittel und Lösungsmittel gelangen über eine Leitung 2 in ein Hochdrucksammel- gefäss 3, in welchem die Trennung erfolgt. Vom Sammelgefäss 3 aus gelangt das ausgetriebene nun gasförmige Kältemittel in bekannter Weise über eine Leitung 4 in einen Kondensator 5. In diesem wird es verflüssigt und über eine Leitung 5a einem Expansionsventil 6 zugeführt, das es expandiert und in einen Verdampfer 7 leitet, in welchem es durch die Nutzwärme im zu kühlenden Raum verdampft.
Vom Verdampfer 7 gelangt es über eine Leitung 8 in einen Absorber 9, in welchem das Kältemittel wieder vom Lösungsmittel absorbiert wird und mit diesem zusammen in ein Niederdrucksammelgefäss 10 gelangt, von wo es durch eine Pumpe 11 mit dem Lösungsmittel zusammen in die eine Leitung eines Wärmeaustauschers 12 und von diesem in den Kocher 1 zurückkehrt. Dieser Kreislauf wird als Kältemittelkreislauf oder Hauptkreislauf bezeichnet, demgegen- über der sogenannte Lösungskreislauf, das heisst der Kreislauf der Lösung, folgendermassen verläuft:
Vom Hochdrucksammelgefäss 3 aus wird die arme Lösung durch eine Leitung 18, durch den Wärmeaustauscher 12, durch eine Leitung 19, ein Drosselorgan 13 und eine Leitung 17 in das Niederdruck- sammelgefäss 10 gepresst.
Die aus der Leitung 17 in das Sammelgefäss 10 eintretende Lösung wird' ih einem Trichter 14 aufgefangen, der im Gefäss 10 so angeordnet ist, dass seine in Richtung gegen die Leitung 17 und somit gegen das Drosselorgan 13 offene Öffnung immer oberhalb des Flüssigkeitsstandes im Sammelgefäss 10 liegt, so dass durch diesen Trichter 14 die vom Drosselorgan 13 kommende arme Lösung eindeutig von der im Niederdrucksam- melgefäss 10 befindlichen reichen Lösung getrennt ist. Die im Trichter 14 aufgefangene Lösung gelangt über eine Leitung 20 in den Absorber 9, von wo sie mit Kältemittel aus der Leitung 8 angereichert in das Niederdrucksammelgefäss 10 zurückkehrt.
Von dort aus wird die Lösung mit dem Kältemittel wie beim Kältemittelkreislauf beschrieben, über die Pumpe 11, den Wärmeaustauscher 12, den Kocher 1 und die Leitung 2 in das Hochdrucksammelgefäss 3 zurückgeführt.
Die Mittel, um bei der schematischen Kältemaschine nach Fig.l die Einstellung des Drosselorgans 13 direkt vom Hochdrucksammelgefäss 3 aus rein mechanisch zu steuern, sind aus der Fig.2 ebenfalls schematisch ersichtlich. Gemäss dieser Figur sind das Hochdrucksammelgefäss 3, der Wärmeaus- tauscher 12 und das Drosselorgan 13 in einem Gehäuse 21 so untergebracht, dass sie ein nach aussen flüssigkeitsdicht abgeschlossenes Aggregat bilden. Die Zu- und Ableitungen 2, 4, 17 usw. zu und von diesem Aggregat entsprechen denjenigen mit gleichen Bezugszeichen in der Fig. 1.
Im Hochdrucksammel- gefäss 3 innerhalb des Gehäuses 21 ist ein Schwimmer 22 untergebracht, der sich je nach dem Flüssigkeitsniveau im Sammelgefäss 3 um einen an der Innenwandung des Gehäuses 21 bei 23 angelenkten Arm 24 verschwenkt. An diesem Arm 24 ist zwischen dem Gelenkpunkt 23 und dem Schwimmer 22 bei 25 eine Stange 26 angelenkt, welche, immer innerhalb des Aggregates bzw. des Gehäuses 21, durch den Wärmeaustauscher 12 hindurch rein mechanisch direkt die Klappe 27 des Drosselorgans 13 in öffnendem bzw.
schliessendem Sinne betätigt, je nach dem der Flüssigkeitsspiegel im Sammelgefäss 3 und mit diesem der Schwimmer 22 steigt oder sinkt.
Fig.3 zeigt in einem entsprechend der Fig. 1 aufgebauten Schema das Prinzip einer Resorptions- kältemaschine mit zwei Lösungskreisläufen. Dem Schema in Fig. 1 entsprechende Teile sind in Fig. 3 mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie in Fig. 1.
Es sollen hier wie beim Beispiel der Fig. 1 zuerst die verschiedenen Kreisläufe erläutert werden, und zwar wiederum an erster Stelle der Kältemittelkreislauf.
Das im Kocher 1 unter der Wirkung der Heiz- quelle la ausgetriebene Kältemittel gelangt über die Leitung 2 in das Hochdrucksammelgefäss 3, in welchem die Trennung von der Lösung erfolgt. Vom Hochdrucksammelgefäss 3 aus gelangt das gasförmige Kältemittel über die Leitung 4 in einen Resorber 56, wird dort von der von einem Entgaser 53 kommenden, verhältnismässig armen Lösung absorbiert und gelangt - in dieser gelöst - mit ihr über eine Leitung 57 in ein zweites Hochdrucksammelgefäss 50.
Von dort gelangt das Kältemittel, immer noch in der Lösung gelöst, durch eine Leitung 59, in einen Wärmeaustauscher 51 und von diesem durch eine Leitung 60 und ein Drosselorgan 52 in den Entgaser 53. Im letzteren wird das Kältemittel von der Nutzwärme im zu kühlenden Raum aus der entspannten Lösung unter einem niedrigen Druck ausgetrieben und gelangt, gemeinsam mit der Lösung, in ein Niederdrucksammelgefäss 54, wo die Trennung erfolgt.
Das Kältemittel wird, allein, vom Niederdruckgefäss 54 über eine Leitung 58 in den Absorber 9 geleitet, wo es von der armen Lösung absorbiert und auf die gleiche Weise wie in bezug auf Fig. 1 beschrieben, in das Hochdrucksammelgefäss 3 zurückgeführt wird, womit der Kältemittelkreislauf geschlossen ist.
Im Gegensatz zur Absorptionsmaschine gemäss Fig. 1 mit nur einem Lösungskreislauf besitzt die Resorptionsmaschine gemäss Fig. 3 zwei voneinander getrennte Lösungskreisläufe. Der eine dieser Lösungskreisläufe, nämlich derjenige zwischen dem Hochdrucksammelgefäss 3 und dem Niederdruck- sammelgefäss 10 entspricht genau dem im Zusammenhang mit Fig. 1 beschriebenen Lösungskreislauf.
Die Lösung des zweiten Lösungskreislaufes in Fig.3 nimmt folgenden Weg: Vom Hochdruck- sammelgefäss 50 strömt die Lösung mit dem gelösten Kältemittel durch die Leitung 59 in den Wärmeaustauscher 51, verlässt diesen durch die Leitung 60, gelangt in das Drosselorgan 52, anschlie-
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ssend in den Entgaser 53, in welchem das Kältemittel aus der Lösung ausgetrieben wird, und von dort in das Niederd'rucksammelgefäss 54, wo die Trennung erfolgt.
Vom Nederdrucksammelgefäss 54 aus wird die arme Lösung von einer Pumpe 55 durch Leitungen 61, 62, den Wärmeaustauscher 51, den Resorber 56 und die Leitung 57 wieder in das Hoch- drucksammelgefäss 50 zurückgeführt.
Wie beim Beispiel nach Fig. 1 ist auch im Beispiel nach Fig. 3 im Niederdrucksammelgefäss 10 ein Trichter 14 angeordnet, welcher die aus der Leitung 17 in dieses Sammelgefäss eintretende Lösung des erstbeschriebenen Lösungskreislaufes auffängt und der so angeordnet ist, dass seine gegen das Drosselorgan 13 hin geöffnete Öffnung stets oberhalb des Flüssigkeitsspiegels der mit Kältemittel angereicherten Lösung im Sammelgefäss 10 liegt, so dass eine klare Trennung der reichen und der armen Lösung gewährleistet ist.
Die Mittel, -um im Ausführungsbeispiel gemäss Fig.3 die Einstellung der Drosselorgane 13 bzw. 52 direkt von den zugeordneten Hochdrucksammel- gefässen 3 bzw. 50 aus in rein mechanischer Weise zu steuern, entsprechen für das Drosselorgan 13, das heisst im erstbeschriebenen Lösungskreislauf genau der Fig. 2 und für das Drosselorgan 52 der Fig. 4, wobei wiederum gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Das Hochdruckgefäss 50 des zweitbeschriebenen Lösungskreislaufes, der Wärme- austauscher 51 und das Drosselorgan 52 sind in einem Gehäuse 63 so untergebracht, dass sie ein nach aussen flüssigkeitsdicht abgeschlossenes Aggregat bilden.
Im Hochdrucksammelgefäss ist ein Schwimmer 69 um einen an der Innenwandung des Gehäuses 63 bei 64 angelenkten Arm 65 schwenkbar. An diesem Arm ist bei 66 eine Stange 67 angelenkt, welche durch den Wärmeaustauscher 51 hindurch direkt die Klappe 68 des Drosselorgans 52 steuert, wie dies mit Bezug auf Fig. 2 näher beschrieben wurde.
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Continuously operating, motorless refrigerating machine The control conditions in motorless, continuously operating refrigerating machines, ie absorption or absorption refrigerating machines, are known to be considerably more complicated than is the case with compressor refrigerating machines. In machines based on the absorption principle, in addition to the refrigerant circuit, hereinafter also referred to as the main circuit, the secondary circuit of the liquid in which the refrigerant is dissolved, hereinafter referred to as the dissolving circuit, must be regulated.
In the case of resorption chillers, two such solution cycles are to be regulated, which are connected to one another via the refrigerant cycle.
The solution circuit includes a high-pressure and a low-pressure collecting vessel as well as a throttle element connected downstream of a heat exchanger. Depending on the liquid level in one of the two collecting vessels of the solution cycle, this must be opened or closed in such a way that the liquid level in the two collecting vessels always remains approximately within the permissible limits.
Up to now, this control or setting of the throttle device has been carried out directly from the low-pressure collecting tank. This arrangement has the disadvantage that the low-pressure part cannot be designed as a flooded pipe system, as would be desirable, because this arrangement has the known advantages over a low-pressure part designed as a flooded pipe system.
Attempts were therefore made to control the throttle device from the high-pressure collecting vessel, with pneumatic or electrical controls that were consistently complicated and therefore almost impossible to carry economically. The present invention aims to create a continuously operating, motorless refrigeration machine in which this control is significantly simplified.
The subject of the invention forming refrigerating machine with one or two solution circuits, in each of which a high pressure and a low pressure collecting vessel and a heat exchanger downstream throttle element is switched on, which latter is set depending on the liquid level in the high pressure collecting vessel assigned to it, is characterized by means in order to control the setting of the throttle element from the high-pressure collecting vessel purely mechanically.
Such refrigerating machines can be designed both as absorption and as resorption machines.
In the drawing, for example, embodiments of the subject matter of the invention are shown. It shows: FIG. 1 the diagram of a continuously operating absorption refrigeration machine with a solution circuit, FIG. 2 the design of the high-pressure collecting vessel, heat exchanger and throttle element in the diagram according to FIG. 1 designed as an externally liquid-tight closed unit,
3 shows the diagram of a likewise continuously operating resorption refrigeration machine with two solution circuits and FIG. 4 shows an example of a high-pressure collecting vessel, heat exchanger and throttle element of one of the two solution circuits in the diagram according to FIG. 3 as an externally sealed unit.
It denotes in. Fig. 1, 1 the cooker, in which the refrigerant dissolved in the liquid solvent
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medium is driven out under the action of a heat source l a. The refrigerant and solvent reach a high pressure collecting vessel 3 via a line 2, in which the separation takes place. From the collecting vessel 3, the expelled, now gaseous, refrigerant reaches a condenser 5 in a known manner via a line 4. In this it is liquefied and fed via a line 5a to an expansion valve 6, which expands and passes it into an evaporator 7 in which it evaporated by the useful heat in the room to be cooled.
From the evaporator 7 it arrives via a line 8 in an absorber 9, in which the refrigerant is again absorbed by the solvent and together with it reaches a low-pressure collecting vessel 10, from where it is fed by a pump 11 with the solvent together into one line of a heat exchanger 12 and from this returns to the cooker 1. This cycle is called the refrigerant cycle or the main cycle, in contrast to the so-called solution cycle, i.e. the cycle of the solution, proceeds as follows:
From the high-pressure collecting vessel 3, the poor solution is pressed through a line 18, through the heat exchanger 12, through a line 19, a throttle element 13 and a line 17 into the low-pressure collecting vessel 10.
The solution entering the collecting vessel 10 from the line 17 is collected in a funnel 14 which is arranged in the vessel 10 so that its opening, which is open towards the line 17 and thus towards the throttle element 13, is always above the liquid level in the collecting vessel 10 so that the poor solution coming from the throttle element 13 is clearly separated from the rich solution in the low-pressure collecting vessel 10 through this funnel 14. The solution collected in the funnel 14 reaches the absorber 9 via a line 20, from where it returns, enriched with refrigerant from the line 8, to the low-pressure collecting vessel 10.
From there, the solution with the refrigerant is returned to the high-pressure collecting vessel 3 via the pump 11, the heat exchanger 12, the cooker 1 and the line 2, as described for the refrigerant circuit.
The means for controlling the setting of the throttle element 13 directly from the high-pressure collecting vessel 3 in a purely mechanical manner in the schematic refrigerating machine according to FIG. 1 are also shown schematically in FIG. According to this figure, the high-pressure collecting vessel 3, the heat exchanger 12 and the throttle element 13 are accommodated in a housing 21 in such a way that they form a unit which is closed off from the outside in a liquid-tight manner. The supply and discharge lines 2, 4, 17 etc. to and from this unit correspond to those with the same reference numerals in FIG. 1.
A float 22 is accommodated in the high-pressure collecting vessel 3 within the housing 21 and, depending on the liquid level in the collecting vessel 3, pivots around an arm 24 articulated at 23 on the inner wall of the housing 21. A rod 26 is articulated to this arm 24 between the hinge point 23 and the float 22 at 25 which, always within the unit or the housing 21, directly mechanically opens the flap 27 of the throttle member 13 through the heat exchanger 12.
actuated in the closing sense, depending on which the liquid level in the collecting vessel 3 and with this the float 22 rises or falls.
3 shows the principle of a resorption refrigeration machine with two solution cycles in a scheme constructed in accordance with FIG. 1. Parts corresponding to the diagram in FIG. 1 are provided with the same reference symbols in FIG. 3 as in FIG. 1.
As in the example in FIG. 1, the various circuits are to be explained here first, again in the first place the refrigerant circuit.
The refrigerant expelled in the cooker 1 under the action of the heating source 1 a reaches the high-pressure collecting vessel 3 via the line 2, in which the separation from the solution takes place. From the high-pressure collecting vessel 3, the gaseous refrigerant reaches a resorber 56 via line 4, where it is absorbed by the relatively poor solution coming from a degasser 53 and - dissolved in this - arrives with it via a line 57 into a second high-pressure collecting vessel 50.
From there, the refrigerant, still dissolved in the solution, passes through a line 59 into a heat exchanger 51 and from there through a line 60 and a throttle element 52 into the degasser 53. In the latter, the refrigerant is derived from the useful heat in the room to be cooled expelled from the relaxed solution under a low pressure and arrives, together with the solution, in a low-pressure collecting vessel 54, where the separation takes place.
The refrigerant is, alone, conducted from the low-pressure vessel 54 via a line 58 into the absorber 9, where it is absorbed by the poor solution and returned to the high-pressure collecting vessel 3 in the same way as described with reference to FIG. 1, whereby the refrigerant circuit closed is.
In contrast to the absorption machine according to FIG. 1 with only one solution cycle, the absorption machine according to FIG. 3 has two separate solution cycles. One of these solution cycles, namely the one between the high-pressure collection vessel 3 and the low-pressure collection vessel 10, corresponds exactly to the solution cycle described in connection with FIG.
The solution of the second solution circuit in FIG. 3 takes the following route: from the high-pressure collecting vessel 50, the solution with the dissolved refrigerant flows through the line 59 into the heat exchanger 51, leaves it through the line 60, reaches the throttle element 52, then
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Ssend into the degasser 53, in which the refrigerant is expelled from the solution, and from there into the low-pressure collecting vessel 54, where the separation takes place.
From the low-pressure collecting vessel 54, the poor solution is returned to the high-pressure collecting vessel 50 by a pump 55 through lines 61, 62, the heat exchanger 51, the resorber 56 and the line 57.
As in the example according to FIG. 1, a funnel 14 is also arranged in the example according to FIG The opening that is open towards the end is always above the liquid level of the refrigerant-enriched solution in the collecting vessel 10, so that a clear separation of the rich and the poor solution is ensured.
The means for controlling the setting of the throttle elements 13 and 52 directly from the associated high-pressure collecting vessels 3 and 50 in the exemplary embodiment according to FIG of FIG. 2 and for the throttle member 52 of FIG. 4, the same parts again being provided with the same reference numerals. The high-pressure vessel 50 of the second-described solution circuit, the heat exchanger 51 and the throttle element 52 are accommodated in a housing 63 in such a way that they form a unit which is closed off from the outside in a liquid-tight manner.
In the high-pressure collecting vessel, a float 69 can be pivoted about an arm 65 articulated at 64 on the inner wall of the housing 63. A rod 67 is articulated to this arm at 66, which rod controls the flap 68 of the throttle element 52 directly through the heat exchanger 51, as has been described in more detail with reference to FIG.