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Absorptionskälteapparat an einem Kühlschrank Die Erfindung betrifft einen Absorptionskälteappa- rat an einem Kühlschrank, dessen wärmeabgebende Teile durch einen den Apparateraum durchströmenden Luftstrom gekühlt werden.
Sie bezweckt einen Absorptionskälteapparat an einem Kühlschrank zu schaffen, bei dem die Tiefe des Apparateraumes gegenüber bisher üblicher Bauart stark reduziert ist, ohne die Zirkulation der Kühlluft zu beeinträchtigen.
Die Erfindung ist gekennzeichnet durch eine mit einer der Kühlschrankwände im wesentlichen parallelen vertikalen Ebene, in der oder in deren unmittelbarer Nähe die von der genannten Wand am weitesten entfernten Teile des Absorbers und andere, ausserhalb des Kühlraumes angeordnete Apparateteile vorgesehen sind.
Ein Ausführungsbeispiel eines Absorptionskälteap- parates nach der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 eine Ansicht des Kälteapparates von hinten; Fig. 2. den Apparat nach Fig. 1 von der Seite gesehen; und Fig. 3 den Apparat nach Fig. 1 von oben gesehen. Fig. 1 zeigt den Kälteapparat von hinten gesehen, mit abgenommener Kocherisolierung und mit einer auf dem Bild nicht gezeigten Kühlschrankwand als Hintergrund.
Mit 10 wird die Aussenkontur der abgenommenen Kocherisolierung bezeichnet, mit 11 die Flüssig- keitsumlaufpumpe des Apparates, die wärmeleitend mit einem Wärmeübertragungsorgan 12 verbunden ist, z. B. durch eine Schweissfuge. Das Wärmeübertra- gungsorgan 12 enthält eine nicht gezeigte elektrische Heizpatrone, von der die ganze für den normalen Betrieb des Apparates erforderliche Wärmemenge der Pumpe zugeführt wird. Die Absorptionslösung soll nach dem Aufpumpen eine hinreichend niedrige Kältemittelkonzentration haben, um die für den Betrieb des .Apparates erforderliche Absorption zustande zu bringen.
Diese arme Lösung hat im allgemeinen die nied- rigste Kältemittelkonzentration und die höchste Tem- pcratur, die überhaupt im Flüssigkeitsumlaufsystem des Apparates vorkommt.
Die Lösung ist auf ihrem Weg nach oben durch die Pumpe 11 mit Dampfblasen vermischt, die von der Flüssigkeit im oberen Teil einer Leitung 13, in die. die Pumpe mündet, getrennt werden. Die Leitung 13 ist grösstenteils koaxial in einer Leitung 15 grösseren Durchmessers angeordnet und bildet zusammen mit dieser einen Flüssigkeitstemperaturwechsler, der in der Folge näher beschrieben wird. Die Leitung 13 hat eine Anzahl Öffnungen 14, durch welche der mit der einströmenden Absorptionslösung folgende Dampf von der Lösung getrennt wird und in die äussere Leitung 15 strömt, indem der obere Teil dieser Leitung sowie der obere Teil der Leitung 13 den Gasabsche%deraum des Kochersystems bilden.
Die von Gasblasen befreite Lösung läuft von selbst vom oberen Teil der Leitung 13 durch den Temperaturwechsler, durch das Absor- bergefäss 16 des Apparates, in den mit 17 bezeichneten Absorber des Apparates, durch welchen die Lösung unter Anreicherung von selbst läuft, um schliesslich aus dem unteren Teil des Absorbers in die Leitung 18 und weiter in den Aussenmantel des Flüs- sigkeits-Temperaturwechslers, aus der Leitung 15 gebildet, zu laufen.
Das Flüssigkeitsniveau in den Leitungen 18 und 15 wird im wesentlichen auf dem gleichen Niveau I liegen, da die Leitungen untereinander frei kommunizieren. Das eine Ende einer relativ kurzen Leitung 19 ist an die Leitung 15 an einem Punkt angeschlossen, der etwas unter dem Flüssigkeitsniveau I liegt, das bei unterbrochener Energiezufuhr zum Apparat in diesem Rohr ist. Das andere Ende der Leitung 19 mündet in die Leitung 20 an einer Stelle, die etwas höher liegt, weshalb die Leitung 19 also eine schwache Neigung zur Horizontalen hat. Die Pumpe 11 ist am untersten Teil der Leitung 20 angeschlossen und wird somit von der Flüssigkeitssäule, die durch die Leitung 19 im genannten unteren Teil aufgebaut wird, gespeist.
Die Lei-
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tung 19 bildet einen Rektifikator für den Dampf, der von der Pumpe durch den oberen Teil der Leitung 15 und durch Herunterdrücken des Flüssigkeitsniveaus in dieser Leitung, in die Leitung 20 zusammen mit Flüssigkeit von der Leitung 15 durch die Leitung 19, d. h. den Rektifikator, wo der Dampf sich rektifiziert, hineinströmt und danach durch die Leitung 20 aufwärts zum mit 21 bezeichneten Kondensator des Apparates über einen Wasserabscheider 22 fliesst. Damit ist das von der Pumpe 11 betriebene Umlaufsystem der Absorptionslösung beschrieben.
An dieses Umlaufsystem ist jedoch das Absorbergefäss 16 im Nebenschluss angeschlossen, innerhalb des Teiles der Leitung 15, der in das genannte Gefäss am oder unter dem Flüssigkeits- niveau mündet. Die im genannten Teil der Rohrleitung 15 sowie im unteren Teil des Absorbergefässes 16 befindliche Flüssigkeitsmenge nimmt somit normal nicht an dem Umlauf der Absorptionslösung teil.
Vom Gasumlaufsystem des Apparates sind im wesentlichen nur der Absorber 17 sowie der Gastem- peraturwechsler 23 des Apparates in der Fig.l zu sehen. Der Gastemperaturwechsler 23 besteht aus dem oberen Teil der Leitung 18 sowie der obersten Schlinge des Absorbers 17, indem diese beiden Teile zwecks Er- reichens der erforderlichen wärmeleitenden Verbindung untereinander zusammengeschweisst sind. Die unterste Schlinge des Absorbers ist an die Leitung 18 ein Stück oberhalb des darin befindlichen Flüssigkeitsniveaus angeschlossen. Dagegen zeigt die Fig. 1 nicht den im Gasumlaufsystem eingeschalteten Verdampfer des Apparates.
Dazu wird eine Zufuhrleitung 25 für das Kondensat vom Kondensator 21 zum Verdampfer gezeigt. Mit 26 wird ferner eine Ventilationsleitung bezeichnet, durch welche der Kondensator mit der Leitung 18, nämlich dem Teil davon, der in den Gastem- peraturwechsler 23 eingeht, kommuniziert. Im genannten Teil befindet sich auch ein Stauorgan 33, das ein Einströmen von einem im Verdampfer eventuell auftratenden Überschuss an flüssigem Kühlmittel durch die Leitung 18 in das Flüssigkeitsumlaufsystem verhindert. Anstatt dessen wird solches Kondensat durch eine Leitung 24 im Absorbergefäss 16, wo es als eine Oberflächenschicht auf der Flüssi-keitsmasse des Gefässes gelagert wird, fortgeleitet.
Der Apparat kann zweckmässig, wie im gezeigten Ausführungsbeispiel dargestellt, mit einem ihm ange- passten und besonders ausgebildeten Abtausystem versehen werden, das automatisch eine periodisch wiederkehrende Zufuhr von warmem Kältemitteldampf zum Verdampfersystem zustandebringt.
Die Abtauvorrichtung baut sich im wesentlichen aus dem oberen Teil der Leitung 15 auf, das zu einem umgekehrten U-Rohr geformt ist, dessen linker Schenkel 28 unten geschlossen ist und einen Flüssigkeitsbehälter bildet. Dicht am Boden desselben ist an einem Punkt 31 der eine Schenkel eines zweiten umgekehrten U-Rohres 30 angeschlossen, dessen zweiter Schenkel mit dem mittleren Teil der Leitung 15 durch eine An- schlussstelle 29 kommuniziert. Der Flüssigkeitsbehälter 28 kommuniziert schliesslich durch eine Leitung 27 mit dem Verdampfer, und diese Leitung ist an einem Punkt 32 an den Flüssigkeitsbehälter 28 angeschlossen.
Dadurch. dass das U-Rohr 28 durch die Leitung 27 mit dem Umlaufsystem über den Verdampfer kommuniziert, enthält das U-Rohr 28 eine Mischung von Hilfsgas und Kältemitteldampf, die langsam vom oberen Teil der Leitung 15 durch die Öffnungen 14 in der Leitung 13 einströmt oder eindiffundiert. Da der linke Schenkel des U-Rohres 28 eine niedrigere Temperatur hat als der rechte, findet in ersterem eine langsame Kondensierung vom Kältemittel statt, wobei sich das Kondensat dort ansammelt und in diesem sowie im linken Schenkel des U-Rohres 30 so nach und nach zum höchsten Punkt im genannten Rohr ansteigt.
Das U-Rohr 30 hat jedoch eine hinreichend geringe Durchströmungsfläche, damit eine Heberwirkung entsteht, was zur Folge hat, dass das Kältemittelkondensat im linken Schenkel des U-Rohres 28 rasch in den rechten Schenkel des U-Rohres 28, nämlich an der Anschluss- stelle 29, eingesogen wird und an der Oberfläche der Flüssigkeitssäule in der Leitung 15 angesammelt wird.
Bei dieser raschen Abführung der fast ganzen Flüssigkeitsmenge aus dem linken Schenkel des als Blockierstelle dienenden U-Rohres 28, baut sich eine Flüssigkeitssäule im rechten Schenkel des genannten Rohres auf, die im allgemeinen zu gering ist, um die Leitung 19 zu blockieren und zu füllen. Die normals Passage von Dämpfen von der Pumpe 11, die im oberen Teil der Leitung 15 getrennt wurde, wird also gewöhnlicherweise an und für sich nicht blockiert. Trotzdem bringt aber die Flüssigkeitsübertragung im U-Rohr 28 eine wesentliche Veränderung der Arbeitsbedingungen der Pumpe mit sich.
In erster Linie hat sie zur Folge, dass der Dampf von der Leitung 15 durch den nach der Flüssigkeitsübertragung im U-Rohr praktisch genommen freien Strömungsweg durch das U-Rohr 30 in den linken Schenkel des U-Rohres 28 geleitet wird und weiter durch die Leitung 27 in den Verdampfer hinein, wo eine starke Temperatursteigerung, die ein rasches Abtauen zur Folge hat, zustandegebracht wird. Eine weitere Folge der veränderten Arbeitsbedingungen der Pumpe ist, dass der Gasumlauf aufhört und damit die weitere Verdampfung von Kältemittel im Verdampfer.
Der Strömungswiderstand des neueröffneten Strömungsweges für die Pumpendämpfe zum Verdampfer durch die Leitung 27 ist nämlich wesentlich kleiner als der Widerstand des normalen Strömungsweges durch den Rektifikator 19, wodurch die Flüssigkeitssäule in der Leitung 13 über mindestens die niedrigere der Öffnungen 14 ansteigt und somit die arme Lösung in die Leitung 15 läuft anstatt in die Leitung 13 zum oberen Teil des Absorbers 17, wie dies normal der Fall ist.
Die Dauer der Abtauperiode und damit der Umfang der in den Kühlraum eingeführten Wärmemenge ist so zu wählen, dass die Unterbrechung der Kälteerzeugung so kurz wie möglich wird. Die Dauer der Abtauperiode ist am besten hauptsächlich auf folgende Weise festzulegen, wobei das Auftausystem nach Fig. 1 hierzu speziell angepasst ist.
Ein bestimmter Teil des Dampfes, der durch die Leitungen 28 und 27 strömt, wird auf dem Wege zum Verdampfer zum Kondensieren gebracht, besonders in der Leitung 27. Der Strömungsweg des Dampfes ist so ausgebildet und angeordnet, dass sich Kondensat auch in der Abtauperiode langsam sammelt (vgl. Fig.l). Hier entsteht somit langsam wieder eine Flüssigkeitssäule, die so nach und nach über die Einmündestelle 32 ansteigt und die weitere Zufuhr von Dampf durch die Leitung 27 blockiert. Dadurch steigt der Gegendruck gegen den Dampf wieder, was zur Folge hat, dass der in dieser Periode geschlossene Strömungsweg durch die Leitung 19 nach der Abtauperiode sich für den Dampf wieder öffnet.
Hierdurch sind die normalen Arbeitsbedingungen der Pumpe wieder hergestellt.
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Aus einem Vergleich der Figuren 1 bis 3 ergibt sich, dass wenigstens die einen grösseren Durchmesser aufweisenden Rohre des Kochersystems, z. B. die Reibe 15, 20, 28, im wesentlichen in einer senkrechten Ebene angeordnet sind, die mit 36 bezeichnet ist und die hauptsächlich parallel zu den vertikalen Tangential- ebenen 34, 35 der beiden Aussenseiten des Absorbers ist, sowie dass sämtliche Teile des Rohrsystems des Apparates zwischen diesen beiden Tangentialebenen 34, 35 gelegen sind.
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel hat der Isolationsmantel 10 des Kochersystems einen rechteckigen Querschnitt, der jedoch in gewissen Fällen statt dessen etwa elliptisch sein kann. Die Längsseiten des Rechtecks bzw, die Grossachse der Ellipse liegen dabei in einer mit den Tangentialebenen 34, 35 des Absorbers im wesentlichen parallelen Ebene.
Wie aus der Fig. 1 hervorgeht, wird der Kühlluftstrom von dem Absorber nicht von dem Isolationsmantel des Kochersystems be- einflusst. Man kann daher ohne Nachteile für die Kühlung des Absorbers diese Isolation derart verdicken, dass sie den Abstand zwischen der äusseren Tangential- ebene 34 des Absorbers und der Aufstellungswand überbrückt. In Fällen, wo die beiden Luftspalte beidseits der Absorberschlange, z.
B. durch geeignete Bemessung und Ausführung des Absorbers, entbehrt werden können, ist es zweckmässig, die äussere Begrenzungsfläche der Kocherisolation in die äussere Tangentialebene 34 des Absorbers zu verlegen. Weil dabei der Spalt zwischen der Kühlschrankrückwand 37 und dem Absorber in gewissen Fällen wegfällt, kann offensichtlich eine weitere Reduktion des Abstandes zwischen der Rückwand 37 des Schrankes und der Aufstellungswand erreicht werden.
Als weitere Beispiele auf Möglichkeiten zur Neugestaltung des ganzen Rohrsystems des Apparates soll hier die Ausbildung derjenigen Teile des Rohrsystems erörtert werden, welche sich auf den Flüssigkeitstempe- raturwechsler, Teile von dem Gastemperaturwechsler sowie eine gegebenenfalls vorgesehene Abtaueinrich- tung beziehen.
Der Flüssigkeitstemperaturwechsler ist, wie aus den Fig.l-3 hervorgeht, aus zwei Rohrleitungen 13 und 15 in einer Ebene aufgebaut, und zwar in dem gezeigten Ausführungsbeispiel mit dem einen Rohr 13 innerhalb des Rohrmantels des zweiten Rohres 15. Aus dem inneren, wärmeren Rohr 13 wird Wärme an das äus- sere Rohr 15 mit niedrigerer Temperatur abgegeben. Die beiden Leitungen 13 und 15 erfüllen allerdings auch weitere Zwecke, wie bereits erwähnt.
Die innere Leitung 13 erstreckt sich von der Zufuhrstelle für arme Lösung des Absorbers 17, verläuft in der Längsmittelebene 36 des Absorbers und weiter durch das Absorbergefäss 16 bis an den Gasabscheide- raum, d. h. an die Zufuhrstelle für von der Pumpe 11 hochgeförderte Lösung und Dampf. Die äussere Leitung 1 @ bildet ein umgekehrtes U-Rohr und erstreckt sich von dem Inneren der Flüssigkeitsmasse des Absorbergefässes 16 an der Gasabscheidestelle vorbei und weiter nach dem Behälter 28 herunter, dessen Aufgabe zunächst Abtauzwecken dient. Das ganze Rohrsystem liegt somit in der mit den beiden Gruppen von geraden Rohrstrecken des Absorbers parallelen Ebene 36.
In derselben Ebene 36 sind ferner die Leitungen 18 und 20 angeordnet. Der obere Teil der Leitung 18 bildet den einen Strömungsweg des Gastemperaturwechslers 23, nämlich den oberen Teil, und ist an die tiefstgelegene Rohrwindung des Absorbers angeschlossen, wie aus der Fig. 1 hervorgeht. Unten mündet die Leitung 18 in die Leitung 15 ausserhalb des Absorber- gefässes. Dieser untere Teil ist somit mit der Flüssigkeitsmasse des Absorbergefässes frei kommunizierend und bildet dahinzu den Strömungsweg für die von dem Absorber kommende reiche Absorptionslösung in das Temperaturwechslerrohr 15 hinein.
Die zweite Leitung 20 enthält in ihrem unteren Teil durch die Rekti- fikationsvorrichtung 19 zugeführte reiche Lösung aus der Leitung 15 und aus dieser Flüssigkeitssäule wird von der Pumpe 11 die Lösung eingesaugt. Durch die Rektifikation in der Leitung 19 sowie gegebenenfalls in dem oberen Teil der Flüssigkeitssäule in der Leitung 20 ist die der Pumpe zugeführte Lösung nicht ganz so reich wie die aus dem Absorber durch die Leitung 18 kommende Lösung. Der obere Teil der Leitung 20 bildet, wie bereits erwähnt, den Wasserabscheider 22.
Aus diesen Ausführungen geht hervor, dass es gelungen ist, sämtliche Verbindungen zwischen Absorber, Absorbergefäss und Kochersystem wesentlich in einer einzigen vertikalen Ebene 36 anzuordnen. Dasselbe gilt hauptsächlich auch für diejenigen Leitungen, wie die Pumpe 11, den Rektifikator 19 und die Abtauvorrich- tung 32, 30, 28 sowie die Leitungen 24 und den oberen Teil der Leitung 13, die Verbindungsleitungen zwischen verschiedenen Hauptteilen des Apparates darstellen.
Diese Möglichkeit ist in hohem Grade durch die Tatsache bedingt, dass das Absorbergefäss 16 zwar sowohl mit dem Gasumlaufsystem wie auch mit dem Flüssigkeitsumlaufsystem kommuniziert, aber an diese Systeme nur einen Nebenanschluss hat, wodurch nämlich eine grössere Freiheit geschaffen wird, um eine Leitungsführung ausserhalb des Absorbergefässes zu wählen, die als ein Rohrsystem charakterisiert werden kann, das einschliesslich vorkommender Wärmeisolation hauptsächlich innerhalb der von der Rückwand 37 des Kühlschrankes am meisten entfernten Teile 17a des Absorbers 17 liegt.
Der Absorber 17 besteht im wesentlichen aus einer Rohrspirale mit übereinanderliegenden Rohrschlangen, die den aufsteigenden Kühlluftstrom umschliessen und im wesentlichen einen rechteckigen Querschnitt haben, indem jede Rohrschlange zwei gerade Teilstücke aufweist und sämtliche geraden Teilstücke durch Rohrbogen miteinander in Reihe geschaltet sind. Die so gebildeten Gruppen von geraden Teilstücken sind in zwei verschiedenen parallelen senkrechten Ebenen gelegen, wobei alle zu einer und derselben Gruppe gehörenden geraden Rohrschlange-Teilstücke eine gemeinsame innere und eine gemeinsame äussere Tangentialebene haben, zu denen die von der Rückwans 37 des Kühlschrankes am weitesten liegende Aussenwand 38 des Kochergehäuses parallel angeordnet ist.
In die Zwischenräume zwischen der für den Anbau des Apparates vorgesehenen Kühlschrank-Rückwand 37 und der einen dieser am nächsten gelegenen äusseren Tangentialebene 35 bzw. zwischen der Wand, vor welcher der Kühlschrank aufgestellt wird, und der anderen dieser am nächsten gelegenen äusseren Tangentialebene 34 ragen keine Apparateteile hinein, und diese Zwischenräume sind auf minimale Werte begrenzt, bei welchen noch eine für eine befriedigende Absorption genügende Kühlluftmenge zirkulieren kann.
Wie aus den Fig.2 und 3 ersichtlich ist, sind die am weitesten von der Kühlschrank-Rückwand 37 entfernten Teile 17a des Absorbers 17 und die Teile 23a bzw. 27a des Gastem-
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peraturwechslers 23 bzw. der Verbindungsleitung 27 zwischen dem Flüssigkeitsbehälter 28 und dem Verdampfer in bzw. in unmittelbarer Nähe der einen äus- seren Tangentialebene 34 angeordnet.