DE140632C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Absorptionsverfahren für Absorptionskältemaschinen mittels Hindurchleitens des zu absorbierenden Gases durch eine Reihe von Absorbern mit luftverdünntem Innenraum sowie eine Vorrichtung zur Ausführung dieses Verfahrens.

Nach dem den Gegenstand der Erfindung bildenden Verfahren läßt man das Gas stufenweise durch die aufeinander folgenden Absorber einer Reihe hindurchtreten und leitet es beim Aufhören der Absorption im letzten Absorber der Reihe wieder nach dem ersten Absorber zurück. Das Gas wird dabei zunächst in den ersten Absorber so lange eingeführt, bis die Absorption durch Steigerung des Wärmegrades und Druckes gehemmt wird, worauf das in diesem Absorber sich ansammelnde, unter Druck stehende Gas in den nächstfolgenden Absorber eindringt und nach Aufhören der Absorption in demselben in den dritten Absorber gelangt usf., bis sämtliche zu derselben Reihe gehörigen Absorber vollständig gesättigt sind.

Die zur Ausführung dieses Verfahrens dienende Vorrichtung besteht im wesentlichen aus mehreren übereinander liegenden Kesseln, die untereinander durch mit Rückschlagventilen versehene Rohre verbunden sind. Diese Ventile gestatten den Durchtritt von Gas oder Flüssigkeit nur von unten nach oben, mit Ausnahme des in der Verbindungsleitung des obersten Kessels mit dem untersten Kessel eingeschalteten Rückschlagventils, welches nur von oben nach unten öffnet.

In den Zeichnungen ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise veranschaulicht.

Fig. ι ist eine Vorderansicht der Kältemaschine,

Fig. 2 eine Hinteransicht derselben,

Fig. 3 ein Schnitt nach der Linie X-X von Fig. i,

Fig. 4 ein Schnitt nach der Linie Y-Y von Fig. ι;

Fig. 5 bis 7 sind Übersichtsdärstellungen, die das Beschicken der Kessel und

Fig. 8 bis 12 Übersichtsdarstellungen, welche die Vorgänge bei der Absorption veranschaulichen.

Die dargestellte Absorptionskältemaschine besteht aus zwei gleichen Reihen oder Gruppen 1,2 zu je drei oder mehr zweckmäßig zylindrischen, übereinander liegenden Kesseln. Diese Kessel abc werden wechselweise zur Abdampfung des Ammoniakwassers und als Absorber benutzt, in welchen die von der Verdampfung des Ammoniakwassers zurückbleibende schwache Lösung wieder mit dem expandierten, von der Expansions- oder Kühlschlange kommenden Gas gesättigt wird. Am vorderen Ende des Apparates (Fig. 1) sind Rohre d angeordnet, die in die Kessel α nahe am Boden einmünden und mit gelochten Rohren e im Innern der Kessel in Verbindung stehen (Fig. 4).

Der Kessel α ist mit dem Kessel b durch

ein Rohr f derart verbunden, daß das Gas aus dem unteren Kessel a an seiner höchsten Stelle austritt und in den oberen Kessel b nahe am Boden einströmt. Das Rohr f schließt sich im Innern des Kessels b an ein gelochtes Rohr g an (Fig. 4) und ist mit einem Rückschlagventil h versehen, das den Durchtritt von Gas und Flüssigkeit aus dem Kessel α nach dem Kessel b gestattet, ein Zurückströmen von b nach α dagegen verhindert. In gleicher Weise sind auch die Kessel b und c durch ein mit Rückschlagventil h ausgestattetes Rohr/ miteinander in Verbindung gebracht, das im Kessel c ebenfalls in ein gelochtes Rohr g (Fig. 4) ausläuft.

Die gelochten Rohre e und g im Innern der Kessel abc sind an ihren den Rohren df gegenüberliegenden Enden geschlossen, so daß das in sie eintretende Gas gezwungen ist, durch die Löcher in feinen Strahlen auszuströmen, wodurch eine innige Mischung des Gases mit der in den Kesseln enthaltenen Flüssigkeit erzielt wird.

Der oberste Kessel c jeder Gruppe ist außerdem mit dem zugehörigen untersten Kessel a durch ein Rohr i (Fig. 2) verbunden, das etwa in gleicher Höhe mit. der Längsachse des oberen Kessels in denselben einmündet, während sein unteres Ende in den Kessel α nahe am Boden eintritt; eine mit einem Hahn versehene Abzweigung j des Rohres 2 tritt in den Zylinder b nahe am Boden desselben ein. In dem Rohr i ist ein Rückschlagventil k angeordnet, das einen Durchtritt von Gas oder Flüssigkeit nur von oben nach unten zuläßt.

Ein Rohr 1 ist einerseits mit dem Rohr d zwischen den Kesseln α und andererseits mit dem Auslaßende einer Expansions- oder Kühlschlange 4 verbunden. Auch dieses Rohr ist mit einem Rückschlagventil m (Fig. 3) versehen, welches das von der Kühlschlange durch das Rohr d in den einen oder anderen der Kessel a strömende Gas hindurchtreten läßt, den Rückfluß von Gas oder Flüssigkeit von den Kesseln nach der Kühlschlange dagegen absperrt. In dem Rohr d sind zwischen dem Rohr / und den Kesseln α Hähne angeordnet, um den Zutritt von Gas zu den Kesseln der einen Reihe oder Gruppe abschließen zu können, während es in die Kessel der anderen Reihe eintritt, so daß in der einen Kesselreihe die Absorption vor sich gehen kann, während die andere außer Betrieb ist oder zur Verdampfung benutzt wird. Der oberste Kessel c jeder Gruppe ist durch ein Rohr 0 mit einem Dom η verbunden; diese Dome stehen durch Rohre ρ mit einem Rohr q in Verbindung, das nach der Verdichtungsschlange r führt, an die sich wiederum ein Rohr s anschließt, das in den Sammler t für wasserfreies Ammoniak nahe am Boden desselben einmündet. Der Sammler t ist ferner mit dem Einlaßende der Expansionsschlange 4 durch ein Rohr u verbunden, in das ein Hahn oder ein Ventil zur Regelung des Zutrittes des wasserfreien Ammoniaks zu der Expansionsschlange eingeschaltet ist. In dem Rohr q ist ein Rückschlagventil ν zwecks Verhinderung eines Gegendruckes von dem Verdichter nach den Kesseln des Apparates angeordnet; in die Rohre ρ ηα sind Hähne w (Fig. 3) eingeschaltet, um das eine oder das andere dieser Rohre schließen und dadurch die eine Kesselreihe gegen die andere absperren zu können, wenn in der einen Verdampfung und in der anderen Absorption erfolgt oder eine Gruppe außer Betrieb ist.

Die Kessel sind in einem Gestell χ gelagert und von Mäntelny umschlossen, die während der Verdampfung dazu dienen, die Wärme zusammenzuhalten, während der Abkühlung und Wiedersättigung der in den Kesseln zurückbleibenden schwachen Lösung aber entfernt werden können. Die Beheizung der Kessel für das Abdampfen erfolgt durch Gasbrenner ^ unter den Kesseln oder auch durch Dampfschlangen im Innern derselben.

Die Ausführung des vorliegenden Verfahrens mit Hülfe der vorstehend beschriebenen Einrichtung gestaltet sich nun folgendermaßen.

Zunächst werden die Kessel mit Ammoniakwasser von 26° B. beschickt, das durch das Rohr d in den untersten Kessel α und weiter durch die Rohre f in die Kessel b und c gedrückt wird, bis die Flüssigkeit in dem letzteren die Mündung des Rohres i erreicht, was durch das mit dem obersten Kessel verbundene Standglas 3 angezeigt wird (Linie 11 -11 in Fig. 5). Da die Flüssigkeit in den Kesseln a b nur bis an die oberen Mündungen der Rohre/ reichen soll, wird die überschüssige Flüssigkeit durch Erhitzen in den obersten Kessel c gedrückt (Fig. 6) und fließt alsdann in den Behälter zurück, aus dem sie entnommen wurde, ' bis der Flüssigkeitsstand in den verschiedenen Kesseln die in Fig. 7 durch die Linien 11-11 angedeutete Grenze erreicht. Alsdann werden die Hähne der von den Domen nach dem Rohr q führenden Rohre ρ geschlossen und das Ammoniakgas durch geeignete Beheizung der Kessel zunächst aus der Flüssigkeit der einen Kesselreihe abgeschieden. Bei genügend hohem Druck in den Kesseln läßt man das Gas durch das Rohr q nach dem Verdichter strömen. Das Abdampfen wird so lange fortgesetzt, bis das Gas möglichst vollständig ausgetrieben ist und nur eine schwache Lösung in den Kesseln zurückbleibt. Dies kann erfahrungsgemäß festgestellt werden. Nach Beendigung der Verdampfung und Schließung des Hahnes im Rohre ρ füllen sich die Kessel-

räume mit Ammoniakgas, das sich bei fortschreitender Abkühlung verdichtet und durch die in den Kesseln zurückbleibende schwache Lösung absorbiert wird. Hierdurch wird ein Vakuum in jedem der Kessel und in dem Dom erzeugt, welches die Rückschlagventile in den Rohren f geschlossen hält, so daß die schwache Lösung in den verschiedenen Kesseln voneinander getrennte Bäder bildet.

ίο In derselben Weise wird das Ammoniak auch aus den Kesseln der zweiten Gruppe abgedampft und in denselben ein luftverdünnter Innenraum hergestellt. Nach diesen Vorbereitungen kann die Absorption nach dem den Gegenstand der Erfindung bildenden Verfahren vor sich gehen.

Zu dem Zwecke läßt man das im Sammelbehälter unter einem Druck von etwa 8Y₂ Atm. stehende wasserfreie Ammoniak durch das Rohr u und ein geeignetes Regulier- und Expansionsventil in die Expansions- öder Kühlschlange 4 eintreten, worin es in der üblichen Weise expandiert. Während dieser Expansion und Abkühlung wird der Hahn des Rohres d nahe den unter Vakuum stehenden Kesseln abc geöffnet, so daß das expandierte Gas in die schwache Lösung des Kessels α eintreten kann. Da diese Flüssigkeit kühl ist und das expandierte Gas in dieselbe in feinen Strahlen durch die Lochungen des Rohres e eintritt, so wird es schnell absorbiert und die Temperatur der Flüssigkeit steigt infolgedessen. Während dieser Erwärmung wird die Absorption immer schwächer, das überschüssige Gas sammelt sich in dem Raum über der Flüssigkeit, es entsteht ein Überdruck im Kessel, und bei Erreichung einer gewissen Druck- und Wärmegrenze hört schließlich die Absorption gänzlich auf. Bevor indessen der Druck des sich ansammelnden warmen Gases gleich oder höher als der des einströmenden expandierten Gases oder groß genug werden kann, um das Rückschlagventil im Rohr / zu schließen, tritt das Gas in das nach dem Kessel b führende Rohry und gelangt, da es infolge des Vakuums in diesem Kessel nur den Druck der darin enthaltenen Flüssigkeit auf das Rückschlagventil zu überwinden hat, durch die Öffnungen des Rohres g in die kühle, ammoniakschwache Lösung des zweiten Kessels, von der es mehr oder weniger absorbiert wird. Infolge des Ausströmens des heißen Gases aus dem ersten Kessel α sinkt der Druck und die Wärme in diesem Kessel, und die Absorption des einströmenden kühlen expandierten Gases geht weiter; dadurch steigt der Wärmegrad von neuem und hemmt die Absorption, es erfolgt wiederum eine Anhäufung von heißem Gas, und sobald der Druck des letzteren wiederum stark genug ist, den Gegendruck auf das Rückschlagventil im Rohre f zu überwinden, wird dieses Ventil geöffnet, und das überschüssige Gas tritt wieder in den zweiten Kessel ein. Beim Fortschreitender Sättigung der ammoniakschwachen Lösung im ersten Kessel steigt der Wärmegrad in diesem Kessel immer langsamer und in allmählich abnehmendem Maße, entsprechend der abnehmenden Energie der Absorption in diesem Kessel. Bei vollständiger Sättigung bleibt der Wärmegrad in diesem Kessel ungefähr derselbe wie der des einströmenden expandierten Gases. Das fortgesetzt in diesen Kessel einströmende expandierte Gas sammelt sich über der Flüssigkeit, öffnet bei ausreichendem Überdruck das Absperrventil und tritt in die Flüssigkeit des zweiten Kessels ein, in welchem die Absorption- so lange erfolgt, bis auch in diesem der Wärmegrad der Flüssigkeit so hoch steigt, daß die Absorption gehemmt wird und das überschüssige heiße Gas sich über der Flüssigkeit ansammelt, um bei Erreichung eines genügend hohen Druckes das Rückschlagventil in dem nach dem dritten Kessel führenden Rohre f öffnet. Das in dem letzteren Kessel herrsehende Vakuum veranlaßt ein Ansaugen des heißen Gases aus dem Kessel b durch das gelochte Rohr g, das Gas tritt in die kühle, ammoniakschwache Lösung im Kessel, die es schnell absorbiert. Durch das Überströmen des überschüssigen Gases nach dem dritten Kessel c werden die Wärme und der Druck im zweiten Kessel so weit verringert, daß darin die Absorption des aus dem ersten Kessel nachströmenden kühlen Gases wieder erneut und mit abnehmender Lebhaftigkeit fortgesetzt wird. Das Gas, das sich in dem Maße, wie die Absorption im zweiten Kessel nachläßt, wieder in demselben ansammelt, tritt nach dem dritten Kessel über, solange noch ein Vakuum in demselben sowie in dem Dom vorhanden ist. Nach einiger Zeit verschwindet das Vakuum in dem ganzen Apparat, die Flüssigkeitssäulen in den verschiedenen Kesseln sind dann nahezu mit Ammoniak gesättigt und auf ihre ursprüngliche Stärke von 26⁰ B. zurückgebracht. Wenn dagegen aus irgend einem Grunde, beispielsweise dann, wenn der erforderliche Wärmegrad nur durch Zuführung einer größeren als der üblichen Menge an wasserfreiem Ammoniak aufrecht erhalten werden kann, wodurch ein rasches Einströmen des expandierten Gases in die Kessel verursacht wird, oder infolge anderer Gründe das Vakuum aufgehoben oder eine Druckwirkung in dem obersten Kessel c hervorgerufen werden sollte, ehe die Flüssigkeit gesättigt ist, so verläuft der Arbeitsvorgang in folgender Weise:

Sobald die Absorption in dem Kessel α aufhört, sinkt der Wärmegrad der Flüssigkeit in

Claims (2)

1. diesem Kessel infolge des Ausströmens des heißen Gases nach dem zweiten Kessel b und des Zutrittes des kühlen expandierten Gases, das nachströmt, und die Abnahme der Lebhaftigkeit der: Absorption in den Kesseln b und c veranlaßt eine Ansammlung von heißem ■-, Gas in dem Kessel c und dem Dom. Infolgedessen enthält das Rohr ζ, das von dem obersten Kessel c nach dem untersten α führt,

   ίο in seinem oberen Ende heißes Gas und an dem unteren Ende kühle Flüssigkeit, in welche das kühle Gas aus dem Refrigerator einströmt. Wenn der Druck in dem obersten Kessel am größten ist, wird das Gas in das Rohr i und weiter nach abwärts hinter das Rückschlagventil k in die kühle Flüssigkeit des untersten Kessels gedrückt. Dies hebt den Druck im obersten Kessel auf, und das Gas strömt aus dem untersten Kessel in das nach dem zweiten Kessel führende Rohr f und öffnet, sobald sein Druck genügend hoch ist, das Rückschlagventil, um in den zweiten Kessel einzutreten, wo es, wenn die Flüssigkeit in diesem Kessel noch nicht gesättigt ist, zu einem mehr oder weniger großen Teil absorbiert wird. Dadurch wird der Wärmegrad der Flüssigkeit erhöht, so daß das fortdauernd einströmende Gas sich über der Flüssigkeit ansammelt, bei Erreichung eines genügend hohen Druckes durch das Rückschlagventil des nach dem dritten Kessel führenden Rohres hindurchströmt und in dem letzteren durch die in demselben enthaltene ammoniakschwache Lösung mehr oder weniger absorbiert wird. Auf diese Weise wird mittels des die Kessel α und c verbindenden Rohres i ein Umlauf des Gases durch den Apparat erzeugt und ein Fortschreiten der Absorption in denjenigen Kesseln veranlaßt, in welchen die Flüssigkeit sich noch unter ihrem Sättigungspunkte befindet. Dieser Umlauf des Gases wird so lange aufrecht erhalten, als das Einströmen des expandierten Gases in den untersten Kessel fortdauert, was von dem Sättigungsgrad der Flüssigkeit und der Wiederherstellung der ursprünglichen Stärke von 26° B. abhängt und durch das Steigen der Flüssigkeit in dem Standglas 3 sowie nach der Erfahrung bestimmt wird.

   Die vorstehend erläuterten Vorgänge sind in Fig. 8 bis 12 veranschaulicht. In Fig. 8 wird durch die Linien 12-12 der Stand der schwachen Lösung in den Kesseln beim Beginn der Kälteerzeugung und Absorption angegeben. In Fig. 9 bezeichnet die Linie 11-11 in dem Kessel α den infolge der Vermehrung der Flüssigkeitsmenge durch Absorption gestiegenen Flüssigkeitsspiegel; im Kessel b ist eine geringe Vermehrung der Flüssigkeitsmenge angedeutet, während im Kessel c keine erhebliche Veränderung vorhanden ist. In Fig. 10 ist die Anreicherung der Flüssigkeit durch Absorption von Gas in den beiden Kesseln α und b ausreichend fortgeschritten, um den Flüssigkeitsspiegel in beiden Kesseln nahezu bis zu seiner ursprünglichen Höhe zu bringen, während in c eine Vermehrung der Flüssigkeitsmenge erfolgt, die Sättigung jedoch noch nicht beendet ist. In Fig. 11 steht die Flüssigkeit in dem Kessel c etwas höher als ursprünglich, wobei der Überschuß durch das Rohr i nach dem untersten Kessel α abfließt. In Fig. 12 ist der Flüssigkeitsstand in den verschiedenen Gefäßen ungefähr der gleiche wie vor der Verdampfung.

   Die Absorption schreitet in der erläuterten Weise von Kessel zu Kessel fort, beim Aufhören der Absorption in einem Kessel strömt das Gas nach dem nächstfolgenden und wird von der Flüssigkeit darin mehr oder weniger absorbiert. Schließlich erfolgt ein Ausgleich durch den mittels des Rohres i erzielten Umlauf des freien Gases durch die Kessel. Die Anwendung von Kühlwasser zur Erniedrigung des Wärmegrades ist daher nicht erforderlich, und die Absorption sowie die Kälteerzeugung kann schnell vor sich gehen, ohne daß die Wärme des Apparates ausreichend hoch zu steigen vermag, um die ununterbrochene Arbeitsweise des Apparates zu stören.

   Die beiden Gruppen des Apparates werden wechselweise benutzt, so daß bei Ausführung der Absorption in der einen Gruppe in der anderen das Abdampfen erfolgen kann.

   Pat en τ-Ansprüche:

   ι. Absorptionsverfahren für Absorptionskältemaschinen mittels Hindurchleitens des zu absorbierenden Gases durch eine Reihe von Absorbern mit luftverdünntem Innenräum, dadurch gekennzeichnet, daß man das Gas in die Absorber (a b c) während stufenweise aufeinander folgender Zeitabschnitte hindurchtreten läßt und es beim Aufhören der Absorption in dem letzten Absorber aus diesem wieder nach dem ersten Absorber (a) zurückleitet, wobei das Gas zunächst in den ersten Absorber (a) so lange eingeführt wird, bis die Absorption durch Steigerung des Wärmegrades und Druckes gehemmt wird, worauf das überschüssige, in diesem Absorber (a) sich sammelnde, unter Druck stehende Gas in den nächstfolgenden Absorber (b) bis zum Aufhören der Absorption eingeleitet wird, um alsdann die weiteren, derselben Reihe zugehörigen Absorber (c) in gleicher Weise zu durchströmen, bis sämtliche Absorber (a b c) vollständig gesättigt sind.
2. 2. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet

   durch die Anordnung mehrerer übereinander befindlicher und miteinander verbundener Kessel (a b c), deren Verbind ungsrohre ff) mit Rückschlagventilen (h) versehen sind, die den Durchtritt von Gas oder Flüssigkeit nur in Richtung von unten nach oben gestatten, während der oberste Kessel (c) mit dem untersten (a) durch ein mit Rückschlagventil (k) versehenes Rohr (i) verbunden ist, das einen Durchtritt von Gas oder Flüssigkeit nur von oben nach unten gestattet.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.

   Berlin, gedruckt in der reichsdruckerei.