-
Kochervorrichtung eines mit inertem Hilfsgas arbeitenden Absorptions-Kälteaggregates
Die Erfindung betrifft eine Kochervorrichtung eines mit inertem Hilfsgas arbeitenden
Absorptions-Kälteaggregates mit einem lotrechten Heizrohr, das innerhalb eines rohrförmigen
Kochers oder neben einem solchen Kocher angeordnet ist, und mit einem als Flüssigkeitsumwälzpumpe
dienenden Steigrohr.
-
Die bekannte Anordnung des lotrechten Heizrohres innerhalb des rohrförmigen
Kochers und die Verbindung der Kochervorrichtung mit einem als Umwälzpumpe dienenden
Steigrohr bringt eine Verzögerung in den Beginn der Wirksamkeit des Kochers nach
seiner Ingangsetzung. Die Erwärmung ist daher ungenügend mit der Folge eines geringen
Wirkungsgrades der ganzen Anlage. Die übliche Anordnung des Steigrohres neben und
außerhalb des Heizrohres oder auch außerhalb des Kochers um das Heizrohr herum hat
zur Folge, daß der Flüssigkeitspumpe in ihrem lotrechten Teil nur wenig Wärme zugeführt
wird. Der Dampf und die Flüssigkeit, die durch das Innere aufsteigen, sind dadurch
wärmefrei, so daß die Verringerung der Pumpenwirkung und der Wärmeverlust sehr groß
werden.
-
Schließlich sind die Strahlungsverluste bei der bekannten Kochervorrichtung,
bei der die Erwärmung durch eine offene Flamme in einem Behälter von großer Oberfläche
erfolgt, der Pumpe und Kocher umfaßt, entsprechend groß.
-
Ziel der Erfindung ist eine Kochervorrichtung, in welcher der Wärmeverlust
merklich verringert, gute Verdampfung der Lösung bewirkt und der Umwälzvorgang der
Pumpe sehr wirksam durchgeführt wird.
-
Gemäß der Erfindung wird der beheizte Teil des Steigrohres, das ganz
oder wenigstens mit seinem beheizten Teil in an sich bekannter Weise innerhalb des
Heizrohres angeordnet ist, an seinem ganzen Außenumfang durch die von der Innenwand
des Heizrohres ausgehende Strahlungswärme erhitzt, wobei das Heizrohr zur Aufnahme
eines herausnehmbaren Heizelementes doppelwandig ausgeführt ist, das seine Wärme
unmittelbar auf die Wände des Heizrohres überträgt.
-
Wenn in bekannter Weise das untere Ende des Pumpenrohres mit einer
beheizten Pumpenkammer zur Bildung von Dampfblasen in Verbindung steht, die mit
dem Absorbergefäß über einen Wärmeaustauscher verbunden ist, dann ist zweckmäßig
auch die Pumpenkammer vom Heizrohr umschlossen. Die Pumpenkammer kann aber auch
in wärmeleitender Verbindung mit der Außenfläche des Heizrohres neben diesem angeordnet
sein. Kocher und Wärmetauscher können zweckmäßigerweise wärmeisoliert in einem Gehäuse
eingeschlossen sein. Durch die Erwärmung des Steigrohres und des Heizrohres gemäß
der Erfindung ist nicht nur eine gute Wärmeausnutzung erreicht, sondern es sind
auch die Betriebsbereitschaft und der Wirkungsgrad verbessert.
-
Die sackförmige Pumpenkammer dient der Ausnutzung der Wärmestrahlung.
Die Flüssigkeit wird dabei bis zum Verdampfungspunkt erhitzt, wozu eine höhere Wärmeleistung
notwendig ist, um die Dampfblasen gegenüber der erhitzten Lösung zu erzeugen. Die
größere Annäherung der Wände der Kammer an die Wandungen des Heizrohres im Vergleich
zu dem Abstand des Steigrohres von der Heizrohrwandung ist sehr sinnvoll und entspricht
der erforderlichen größeren Wärmeleistung in der Pumpenkammer als der Wärmeleistung
im Steigrohr.
-
Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß eine genügend große Menge
Flüssigkeit zur Erzeugung einer ausreichenden Dampfmenge in die Pumpe aufgenommen
werden kann. Die sackförmige Pumpenkammer ist oben mit dem unteren Ende des Steigrohres
und unten mit einer Einlaßöffnung für die konzentrierte Flüssigkeit versehen, die
sich an den Wänden erwärmt, so daß ununterbrochen Dampfblasen zum oberen Auslaß
strömen, wo sie sich sammeln. Die Flüssigkeit steigt dabei mit aufwärts, so daß
die aufsteigende Tendenz beider Mittel bestens ausgenutzt wird.
-
Die Erfindung ist in den Zeichnungen schematisch an Hand von Ausführungsbeispielen
dargestellt und nachfolgend beschrieben. Es zeigt
Abb. 1 eine schematische
Seitenansicht eines Absorptions-Kälteaggregats, teilweise im Schnitt, Abb. 2 einen
senkrechten Schnitt durch eine erste Ausführungsform des Kochers gemäß der Erfindung,
Abb. 3 einen senkrechten Schnitt durch eine zweite Ausführungsform des Kochers gemäß
der Erfindung, Abb. 4 einen senkrechten Schnitt durch ein drittes Ausführungsbeispiel
des Kochers gemäß der Erfindung, Abb. 5 einen senkrechten Schnitt durch ein viertes
Ausführungsbeispiel des Kochers gemäß der Erfindung, Abb. 6 einen senkrechten Schnitt
durch ein fünftes Ausführungsbeispiel des Kochers gemäß der Erfindung, Abb. 7 einen
senkrechten Schnitt durch eine sechste Ausführungsform des Kochers gemäß der Erfindung
und die Abb. 8 einen senkrechten Schnitt durch ein siebentes Ausführungsbeispiel
des Kochers gemäß der Erfindung.
-
Nach der Abb. 1 besteht das Kälteaggregat aus einem Kocher
A, einem Wasserabscheider B, einem Kondensator C, einem U-förmigen
Rohr D, einem Verdampfer E, einem Wärmeaustauscher der Gase F, einem Absorber G,
einem unter dem Absorber G angeordneten Flüssigkeitsbehälter H, einem Trägerrohr
1 und aus einem Flüssigkeitswärmeaustauscher der Lösungen J, bestehend aus einem
Mantelrohr 6 und dem durch das Rohr 6 verlaufenden Rohr 5.
-
Der Kocher A besteht aus einem Heizrohr 2, einer sackförmigen Pumpenkammer
3, die um das Heizrohr 2 herum angeordnet ist, um die dorthin aus dem Behälter H
durch das Rohr 5 zugeführte an Kältemittel reiche Lösung aufzuwärmen, ferner besteht
er aus einem Austreiberrohr 4, das das Heizrohr 2 umgibt, und aus einem als Flüssigkeitsumwälzpumpe
wirkenden Steigrohr 1, das sich mit seinem unteren Ende in die erwähnte sackförmige
Pumpenkammer 3 öffnet, aufwärts durch das Innere des Heizrohres 2 verläuft und sich
dann nach oben außerhalb des Oberteiles des Heizrohres 2 hinzieht, so daß es aus
dem Flüssigkeitsspiegel 1-I der Lösung im Austreiberrohr 4 herausragt. Das Heizrohr
2 umfaßt einen Heizkörper, der in den Zeichnungen nicht dargestellt ist, da er jede
übliche Bauart aufweisen kann, also z. B. ein Elektroheizkörper mit eingebettetem
Heizdraht oder ein Gasrohreinsatz sein kann. In diesem Fall kann das Rohr geschlitzt
sein.
-
Wie aus der Abb. 1 hervorgeht, wird die an Kältemittel reiche Lösung
in die sackförmige Pumpenkammer 3 aus dem Behälter H über die Rohre 5 a und 5 durch
den Flüssigkeitswärmeaustauscher J geleitet, der aus einem Mantelrohr 6 besteht,
durch das das Rohr 5 verläuft. Die an Kältemittel reiche Lösung, die so der Pumpenkammer
3 zugeführt wird, steigt bis zum Flüssigkeitsspiegel II-I1 des Behälters H auf,
wodurch der Flüssigkeitsspiegel in dem Steigrohr 1 der Flüssigkeitsumwälzpumpe auf
dieser Höhe aufrechterhalten wird.
-
Wenn das Heizrohr 2 durch einen Elektroheizkörper oder eine andere
Wärmequelle aufgeheizt wird, wird die an Kältemittel reiche Lösung in der Pumpenkammer
3 und in dem Steigrohr 1 erwärmt, und es entsteht Dampf. Durch den so erzeugten
Dampf wird die Flüssigkeit in dem Steigrohr 1 nach oben gedrückt und dann aus der
oberen Öffnung derselben entleert, w ährend 1 Flüssigkeit in die sackförmige Pumpenkammer
3 nachgesaugt wird. Ferner wird die sackförmige Pumpenkammer 3 durch das Heizrohr
2 so aufgeheizt, daß Dampfblasen erzeugt werden, wodurch die Flüssigkeit aus der
Pumpenkammer 3 zusammen mit den erzeugten Blasen in das Steigrohr 1 gedruckt wird.
Dann treibt das Steigrohr 1 die Flüssigkeit und den Dampf ohne Verlust in das mit
dem Kondensator C in Verbindung stehende Führungsrohr 7. In diesem Fall nimmt die
im oberen Teil des Austreiberrohrs 4 gebildete Flüssigkeitsphase zu, jedoch sinkt
die an Kältemittel arme Lösung ab, um nur den vorbestimmten Flüssigkeitsspiegel
I-1 beizubehalten, und gelangt in den Absorber G. Die aus dem Steigrohr 1 in das
Austreiberrohr 4 gelangende Lösung wird dem Absorber G durch das Rohr S dem Wärmeaustauscher
J zugeführt, in welchem ihr durch die im Rohr 5 strömende an Kältemittel reiche
Lösung Wärme entzogen wird. Der obere Teil des Austreiberrohres 4 weist eine geringere
Temperatur auf als der untere Teil, so daß der obere Teil einen Wasserabscheider
zum Reinigen des im unteren Teil erzeugten Dampfes bildet. Der im Austreiberrohr
4 erzeugte Dampf erreicht über das Führungsrohr 7 und den Reiniger B den Kondensator
C zusammen mit dem aus der oberen Öffnung des Steigrohrs 1 strömenden Dampf. Die
Temperatur der aus dem Flüssigkeitsbehälter H in die sackförmige Pumpenkammer 3
durch die Rohre 5 a und 5 geleiteten an Kältemittel reichen Lösung beträgt im allgemeinen
40 bis 60° C, jedoch wird diese Lösung im Wärmeaustauscher J durch die an Kältemittel
arme Lösung von hoher Temperatur, die durch das Mantelrohr 6 des Wärmeaustauschers
J herunterfließt, noch weiter erwärmt. Demnach wird die an Kältemittel reiche Lösung
erst dann in die sackförmige Pumpenkammer 3 geleitet, nachdem sie auf eine relativ
hohe Temperatur erwärmt worden ist.
-
Vorzugsweise wird der Flüssigkeitswärmeaustauscher J zusammen
mit dem Kocher A in einem gemeinsamen, wärmeisolierenden Gehäuse zur Verringerung
des Wärmeverlustes eingeschlossen. Bei der Ausführungsform nach der Abb. 3 sind
der Kocher A und der Flüssigkeitswärmeaustauscher J in einem wärmeisolierenden Material
11 eingebettet und dann in einem Gehäuse 10 eingeschlossen, wodurch der Wärmeverlust
des Kochers A merklich verringert wird.
-
Der Kocher A kann auch, wie in den Abb. 5, 6, 7 und 8 dargestellt
ist, ausgeführt werden.
-
Bei der Ausführungsform nach der Abb. 4 ist die sackförmige Pumpenkammer
3 in dem Heizrohr 2 eingeschlossen, um Wärme zu sparen und um den Wärmeverlust der
Pumpenkammer 3 zu verringern.
-
Bei der Ausführung nach der Abb. 5 ist das Austreiberrohr 4 nicht
so konstruiert, daß es das Heizrohr 2 umschließt, sondern derart, daß es mit der
Außenfläche des Heizrohrs 2 in Kontakt steht. Die obere Öffnung des Heizrohres 2
mündet in die Atmosphäre aus.
-
Bei dieser Konstruktion kann das Heizrohr 2 als Gasauslaßrohr verwendet
werden.
-
Bei der Ausführung nach der Abb. 6 ist die sackförmige Pumpenkammer
3 in dem Heizrohr 2 eingeschlossen, um Wärme zu sparen, und das Austreiberrohr 4
ist wiederum so ausgeführt, daß es mit dem Heizrohr 2 in Kontakt steht. Dies bedeutet,.
daß die Ausführung nach der Abb. 6 eine Kombination der Ausführungsformen nach den
Abb.4 und 5 darstellt.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach der Abb.
7 wird keine sackförmige Pumpenkammer verwendet, und das Steigrohr 1 ist hier direkt
mit der Leitung 5 des W ärmeaustauschers J verbunden.
-
Bei der Ausführung nach der Abb. 8 steht die sackförmige Pumpenkammer
3 in Kontakt mit der Außenfläche des Heizrohres 2. Diese Konstruktion kann dann
angewendet werden, wenn eine Pumpenkammer mit relativ geringer Kapazität zulässig
ist.
-
Wenn die einzelnen Teile so konstruiert sind, daß der Kocher in dem
Bereich zwischen dem Punkt P und dem Flüssigkeitsspiegel II-II oder wenigstens angenähert
in diesem Bereich auf der Maximaltemperatur der Heizeinrichtung gehalten werden
kann, wird die Pumpenleistung wirksam verbessert und die größte Verringerung des
Wärmeverlustes erzielt. Wenn der die Maximaltemperatur aufweisende Bereich unterhalb
des Bereiches zwischen dem Punkt P und dem Flüssigkeitsspiegel II-II liegt, wird
die zur Erwärmung der Flüssigkeit dienende Wärme verringert, insbesondere wird die
dem Austreiberrohr 4 zugeführte Wärme herabgesetzt, wodurch die Verdampfungskapazität
des Austreiberrohrs 4 und die Leistungsfähigkeit des Kochers A vermindert werden.
Wenn der die Maximaltemperatur aufweisende Bereich sich unterhalb des Bereiches
zwischen dem Punkt P und dem Flüssigkeitsspiegel II-II befindet, wird ferner der
Wärmetauscher J bei der Ausführung nach der Abb. 3 überhitzt. Wenn dagegen der die
Maximaltemperatur aufweisende Bereich oberhalb des genannten Bereiches liegt, wird
die Pumpentätigkeit nicht wirksam; die Leistung des Kochers wird also verringert
und die Wasserabscheidung aus dem Dampf im Austreiberrohr herabgesetzt.
-
Wenn ein im Heizrohr eingeschlossener elektrischer Heizkörper als
Wärmequelle benutzt wird, ist der Heizkörper vorzugsweise als Schlitzrohr mit schlitzringförmigem
Querschnitt ausgebildet.
-
Die Erfindung ist nicht auf die obenerwähnten Ausführungsbeispiele
beschränkt, sondern kann zu anderen Konstruktionen abgewandelt werden, ohne von
ihrem Wesen abzuweichen.