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Zweischichtige Kocherisolierung für insbesondere elektrisch betriebene
Absorptionskälteapparate Die Erfindung betrifft eine zweischichtige Kocherisolierung
für insbesondere elektrisch betriebene Absorptionskälteapparate sowie ein Verfahren
zur Herstellung einer solchen Kocherisolierung.
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Bei bekannten mit Wärme betriebenen Absorptionskälteapparaten sind
deren heißeste Teile, d. h. die Rohrleitungen im Kocheraggregat, im allgemeinen
in einem Wärmeisolationskörper eingebettet, der beispielsweise aus Steinwolle oder
Glaswolle besteht. Da dieses Isoliermaterial gegen mechanische Beschädigung nicht
genügend widerstandsfähig ist und keinen genügend festen Körper bildet, ist es gewöhnlich
in einem Blechgehäuse eingeschlossen.
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Für die Kocher von Absorptionskälteapparaten sind auch bereits zweischichtige
Isolierungen bekannt. Bei einer solchen bekanntgewordenen zweischichtigen Isolierung
besteht die innere Schicht aus einer die Kocherrohre mit Abstand umgebenden Anordnung
von einander ergänzenden doppelwandigen Glasgefäßen, die von einer zweiten Isolierschicht
aus beliebigem Isoliermaterial innerhalb eines festen Gehäuses umgeben sind. Bei
einer anderen bekannt gewordenen zweischichtigen Isolierung ist zwischen den beiden
Schichten eine mit dem Schornstein des Kochers verbundene Hülle aus gut Wärme leitendem
Material angeordnet, durch die der Temperaturabfall in der inneren Isolierschicht
und somit die Verluste des Kochers klein gehalten werden.
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Bei der Isolierung von Rohrleitungen ist es auch ganz allgemein bekannt,
zweischichtige Isolierungen zu verwenden, bei denen die innere Isolierschicht aus
thermisch unempfindlichem Material gebildet ist, während die äußere Isolierschicht
aus einem Material mit erheblich niedrigerer Wärmedurchgangszahl besteht, das aber
thermisch empfindlicher ist. Hierbei ist es verhältnismäßig leicht, die zweischichtige
Isolierung so auszubilden, daß die innere Isolierschicht an allen Stellen eine solche
Dicke aufweist, wie dies zum Schutz der zwar wirksamer isolierenden, aber thermisch
empfindlicheren äußeren Isolierschicht gerade ausreicht, so daß die Dicke der Gesamtisolierung
bei optimaler Isolierwirkung verhältnismäßig klein gehalten werden kann.
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Die Schaffung einer derart optimalen Isolierung bereitet bei Kocheraggregaten
für Absorptionskälteapparate jedoch wegen des unregelmäßigen Aufbaus der das Aggregat
bildenden Rohrleitungen Schwierigkeiten. Die den Kocher umgebenden Isothermalflächen,
welche die geometrischen Orte gleicher Temperaturen innerhalb der Isolierschichten
bestimmen, haben wenigstens in den inneren Bereichen der Isolierung eine dem Kocheraufbau
entsprechende unregelmäßige Gestalt, so daß für die erwünschte Isolierwirkung verhältnismäßig
dicke Isolierschichten notwendig sind.
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Gemäß der Erfindung werden diese Schwierigkeiten dadurch überwunden,
daß die äußere Isolierschicht aus einem sich oberhalb einer bestimmten Temperaturgrenze
in seinem Wärmeleitvermögen ändernden Material gebildet ist, und daß dieses Material
über die den Kocher mit der genannten Temperatur umgebende Isothermalfläche hinweg
in radialer Richtung an das Kocheraggregat herangeführt ist.
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Hierdurch wird erreicht, das mit einfachen Mitteln bei niedrigen Kosten
eine optimale Isolierung hergestellt werden kann, bei der die äußeren Abmessungen
des die Isolierung aufnehmenden Gehäuses verhältnismäßig klein gehalten werden können.
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In weiterer Ausbildung der Erfindung kann auch die innere Isolierschicht
wenigstens teilweise aus dem sich oberhalb einer bestimmten Temperaturgrenze in
seinem Wärmeleitvermögen ändernden Material für die äußere Isolierschicht gebildet
sein.
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Nach einem besonderen Ausbildungsmerkmal der Erfindung besteht wenigstens
die äußere Isolierschicht aus Schaumkunststoff, beispielsweise aus Polyurethan-Schaumkunststoff.
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Die Isoliereigenschaften derartiger Schaumkunststoffmaterialen übertreffen
bekanntlich in beträchtlichem Maß die der früher bekannten Isoliermaterialien, wie
z. B. Steinwolle oder Glaswolle. Bei bestimmten Arten von Schaumkunststoffen beträgt
die
Wärmedurchgangszahl bekanntlich nur etwa die Hälfte der Wärmedurchgangszahl
für Steinwolle oder Glaswolle.
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Vorzugsweise kann in bekannter Weise in den Zellen des Schaumkunststoffes
ein schweres Gas mit kleiner Wärmeleitzahl, wie z. B. Trichlormonofluormethan, eingeschlossen
sein.
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In weiterer Ausbildung der Erfindung besteht ein besonders vorteilhaftes
Verfahren zum Herstellen der erfindungsgemäßen zweischichtigen Kocherisolierung
darin, daß das Kocheraggregat zunächst mit einem dieses im Abstand umschließenden
äußeren Gehäuse und mit einem inneren, schalenförmig teilbaren, herausnehmbaren
Kern versehen wird, daß daraufhin in den Zwischenraum zwischen dem Gehäuse und dem
Kern die äußere Isolierschicht eingeschäumt wird, und daß schließlich der Kern entfernt
und der dadurch entstehende innere Hohlraum mit der inneren Isolierschicht angefüllt
werden.
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Hierbei ist es besonders zweckmäßig, an dem inneren herausnehmbaren
Kern einen Belag aus einem reflektierenden Material, z. B. eine Aluminiumfolie,
anzubringen, und zwar derart, daß beim Einschäumen der äußeren Isolierschicht die
Folie an dem den Kern umgebenden Schaumkunststoff festklebt.
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Die Erfindung ist nachstehend an Hand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispieles einer zweischichtigen Isolierung des Kocheraggregats eines
elektrisch betriebenen Absorptionskälteapparates näher erläutert, der in an sich
bekannter Weise ausgeführt sein kann und beispielsweise mit Wasser als Absorptionsmittel,
mit Ammoniak als Kältemittel und mit Wasserstoff als Hilfsgas arbeitet.
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Das Kocheraggregat besteht aus einem Flüssigkeitstemperaturwechsler
10, durch dessen Innenleitung 11 eine an Kältemittel reiche Absorptionslösung
von dem nicht gezeigten Absorbersystem mittels einer Rohrleitung 12 in ein Standrohr
13 geleitet wird, in dem eine Flüssigkeitshöhe 14 aufrechterhalten wird. An dem
unteren Ende des Standrohres 13 ist ein Pumpenrohr 15 angeschlossen, das beispielsweise
durch eine Schweißnaht mit 'einer Hülse 16 wärmeleitend verbunden ist, in die eine
elektrische Heizpatrone 17 eingeschoben ist. Durch das Pumpenrohr 15 wird Absorptionslösung
aufwärts in ein zweites Standrohr 18 gefördert, in welchem eine Flüssigkeitshöhe
1.9 aufrechterhalten und gleichzeitig Kältemitteldampf aus der Lösung ausgeschieden
wird. Der Kältemitteldampf wird durch eine Rohrleitung 20 zum Standrohr 13 unterhalb
der Flüssigkeitshöhe 14
eingeleitet, so daß eine gewisse Rektifikation erreicht
wird, ehe der Kältemitteldampf in reinerem Zustand durch eine Dampfleitung 21 zu
dem Wasserabscheider und dem Kondensator des Apparates geleitet wird. Die warme
arme Lösung im Standrohr 18
strömt in diesem Rohr nach unten und fließt durch
die Außenleitung 22 des Flüssigkeitstemperaturwechslers 10 und weiter durch eine
nicht dargestellte Rohrleitung zu dem Absorber.
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Zwischen der Hülse 16 und dem unteren Ende des Kocheraggregates ist
ein Einführungskanal für eine Heizpatrone 17 angeordnet. Der Kanal kann in bekannter
Art durch ein Isolierrohr 23, beispielsweise aus Glaswolle, gebildet sein. In dem
Kanal sind die elektrischen Leitungen 24 für die Heizpatrone innerhalb von Isolierkörpern
25, beispielsweise aus Steatit, verlegt, um sowohl eine elektrische Isolierung als
auch eine Wärmeisolierung zu erhalten. Die Rohrleitungen des Kocheraggregates haben
während des Betriebs eine erheblich höhere Temperatur als die umgebende Luft, und
das ganze Kocheraggregat ist deshalb bei bekannten Ausführungen in eine Isolierung
aus Steinwolle oder Glaswolle eingebettet, die von einem äußeren Blechgehäuse umgeben
ist. Den heißesten Teil des Kocheraggregates bildet die zentrale Hülse 1.6, in der
sich die Heizquelle befindet.
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In dem dargestellten Kocheraggregat ist eine innere, die Leitungen
und Rohre unmittelbar umgebende Wärmeisolierschicht 26 aus einem thermisch unempfindlichen
Material, das deren hohe Betriebstemperaturen aushält, beispielsweise Steinwolle,
angeordnet, die auf der Außenseite in radialer Richtung von einer äußeren Wärmeisolierschicht
27 aus einem Material umgeben ist, das eine bedeutend niedrigere Wärmedurchgangszahl
als Steinwolle und ähnliches Material aufweist, aber thermisch empfindlicher ist.
Dieses Isoliermaterial besteht beispielsweise aus Polyurethan-Schaumkunststoff mit
in den Zellen eingeschlossenem schweren Gas, z. B. Trichlormonofluormethan, das
auf dem Markt unter dem Namen »Freon 12« gehandelt wird.
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Die Gesamtisolierung ist derart angeordnet, daß die innere Isolierschicht
26 eine geringere Ausdehnung in Richtung weg von den Rohrleitungen aufweist als
eine den Kocher umgebende Isothermalfiäche, die durch die höchstzulässige Temperatur
bestimmt ist, die das Material der äußeren Isolierschicht während eines längeren
Betriebes des Apparates aushält ohne nennenswert verändert zu werden. Hierdurch
wird sich ein Teil der äußeren Isolierschicht 27, nämlich der innerhalb dieser
Isothermalfläche befindliche Teil, mit der Zeit im Sinne einer Verringerung des
Isolierwertes verändern, und zwar in erster Linie dadurch, daß das eingeschlossene
Gas aus den Zellen heraustritt. Die Veränderung erfolgt jedoch nur in einem kleinen
und sehr begrenzten Teil der äußeren Isolierschicht 27, wodurch sich der Vorteil
ergibt, daß in sehr einfacher Weise die höchstmögliche Ausnutzung der Isoliereigenschaften
der äußeren Isolierschicht sichergestellt werden kann, da diese den gesamten Raum
zwischen der äußeren Grenze, die von den gewählten Dimensionen der Isolierung abhängt,
und der inneren Grenze, die von der Betriebstemperatur abhängt und sehr schwer feststellbar
ist, ausfüllt.
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Wenn für die äußere Isolierung ein Material, wie Schaumkunststoff,
verwendet wird, das zwar durch Entweichen des schweren Gases zum Teil etwas an Isolierwert
bei höchster Betriebstemperatur verliert, aber im großen und ganzen seine Eigenschaften
beibehält, kann mehr oder weniger auf eine gesonderte innere Isolierschicht verzichtet
werden. Die Gesamtisolierschicht wird dann zweckmäßig in einem einzigen Schäumungsverfahren
in einem Gehäuse aus Kunststoff oder Blech hergestellt, welches zuerst als Form
dient und dann als Schutz für die Isolierschicht bestehen bleibt. Ein derartiges
Verfahren ist einfach und billig und ergibt eine sehr gute Isolierwirkung. Der innere
Teil der Isolierschicht, der seinen Gasinhalt verliert, hat dann isolierende Eigenschaften,
die etwa mit denen der hierfür bekannten Isolationsmaterialien wie Steinwolle und
Glaswolle vergleichbar sind.
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Falls die Gefahr besteht, daß der Schaumkunststoff oder das darin
eingeschlossene schwere Gas
bei Betriebstemperatur das Leitungsmaterial
des Kocheraggregates angreift, werden zweckmäßig diese Teile im Kocheraggregat,
ehe sie isoliert werden, mit einer schützenden Schicht belegt, die einer chemischen
oder anderen Beeinflussung seitens der Isolierschicht widersteht. Es muß auch Vorsorge
getroffen werden, daß die sich entwickelnden oder freiwerdenden Gase nicht mit der
Heizpatrone in Berührung kommen können. Zu diesem Zweck kann bei elektrischem Betrieb
der Raum für die Patrone, d. h. der innere Teil der Hülse 16, von der Isolierschicht
abgetrennt werden, beispielsweise dadurch, daß die Hülse abwärts bis zum unteren
Ende des Kocheraggregats verlängert wird. Bei Gas- oder Ölbetrieb tritt dieses Problem
nicht auf, weil ein durchgehendes Schornsteinrohr vorhanden ist.
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Die Herstellung der Isolierung kann so erfolgen, daß die äußere Isolierung
als Körper in zwei oder mehreren Teilen geschäumt wird, die dann in fertig geschäumtem
Zustand rund um die innere Isolierung angebracht werden. Die Lage dieser Körper
wird von der Lage des von dem Flüssigkeitstemperaturwechsler 10 unten ausgehenden
Rohres 29 sowie von einem oben an der Dampfleitung 21 befestigten Endblech 30 bestimmt.
Unten und eventuell oben wird eine Endplatte 32 bzw. 31 angebracht, die aus Blech
oder Kunststoff bestehen und entweder in zwei Teilen oder einteilig mit von einem
mittleren Loch ausgehenden Schlitz ausgeführt sein kann. Sind die Endplatten zweiteilig
ausgeführt, können diese Teile einander überlappen und an der Überlappung zusammengefügt
werden. Im anderen Fall kann die obere Endplatte 31 zusammen mit dem Endblech 30,
z. B. mittels Nägeln an dem Schaumkunststoff befestigt werden. Unten wird zweckmäßig
eine einteilige Endplatte 32 verwendet, die durch Schrauben oder Nägel an dem Schaumkunststoff
oder auf geeignete Weise an dem Rohr 29 befestigt ist. Die Endplatten 31 und 32
sind mit äußeren Kantflanschen 33 versehen, die die Isolierung in der richtigen
Lage halten. Zwischen den Endplatten 31 und 32 kann ein zweckmäßig zylindrisches
Gehäuse 34 aus Blech oder Kunststoff als Schutz für das Isoliermaterial angeordnet
werden. Ein solches Gehäuse kann auch auf nur einem Teil oder Teilen der Isolierschicht
angebracht werden, die einer Beschädigung besonders ausgesetzt sind.
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Besonders vorteilhaft ist es, die Isolierung so herzustellen, daß
das Kocheraggregat zunächst mit einem dieses im Abstand umschließenden äußeren Gehäuse
und einem inneren, schalenförmig teilbaren, herausnehmbaren Kern versehen wird,
wodurch ein Zwischenraum für die äußere Isolierschicht gebildet wird. In diesen
Zwischenraum wird die äußere Isolierschicht eingeschäumt, der Kern wird entfernt
und der vom Kern freigegebene innere Hohlraum wird mit der inneren Isolierschicht
angefüllt. Hierbei ist es besonders zweckmäßig, den Kern lösbar mit einem Belag
aus einem reflektierenden Material, wie z. B. einer Aluminiumfolie zu versehen,
die bei dem Einschäumen der äußeren Isolierschicht an dieser festklebt. Für die
nachstehenden Ansprüche 3 und 4 wird Schutz nur in Verbindung mit Patentanspruch
1 begehrt.