DE1476964C - Anordnung bei einem mit indifferentem Gas arbeitenden Absorptionskälteapparat - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung bei einem dung eines gesteigerten Wärmetauschs zwischen dem mit indifferentem Gas arbeitenden Absorptionskälte- '.:.'. Gäszirkulätiörissystem und.. dem Kondensatstrom apparat mit zwei von dem indifferenten Gas und ohne Verzicht auf einen angemessenen Wirkungsgrad dem Kältemittelkondensat nacheinander durchström- bedeutend niedrigere Temperaturen als bei der beten Verdampfern unterschiedlicher Temperaturen und 5 kannten Anordnung bis zu einem Bereich von einer den Rest des flüssigen Kältemittels aus dem minus 18 bis minus 25° C zu erreichen,
ersten, als Tieftemperaturverdampfer wirkenden Ver- Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines

dämpfer in Abwesenheit von indifferentem Gas zum in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels zweiten Verdampfer führenden Rohrleitung. Die Er- eines Absorptionskälteapparates für einen Kühlfindung ist speziell für die Anwendung in Haushalts- io schrank näher erläutert. Es zeigt
kühlschränken, die mit Fächern für das Lagern von F i g. 1 den Kälteapparat von hinten betrachtet mit

tiefgefrorenen Waren oder für das Tiefkühlen frischer abgenommener' Kocherisolation und einer eine öff-Waren ausgerüstet sind, d.h. Fächern mit einer nung in der nicht dargestellten Rückwand des Kühl-Höchsttemperatur von minus. 15 bis minus 18⁰C, schranke verschließenden Abdeckplatte, ,-'
vorzugsweise unter minus 20° C bestimmt. 15 F i g. 2 eine Seitenansicht des Kälteapparates,

Die Gesetze ' der Thermodynamik .lassen zwar F i g. 3 den Kälteapparat, von oben betrachtet.-

grundsätzlich die Erzeugung auch tieferer Tempera- Gemäß der Darstellung in Fig. 1 befindet sich

türen bei Absorptionskälteapparaten mit indifferen- innerhalb der durch die Außenkontur 10 in ihrer tem Gas zu. Man hat jedoch vor-allem mit Rücksicht Lage angedeuteten Kocherisolation die Flüssigkeits-. auf die sogenannten Gasverluste bisher auf diese 20 Umlaufpumpe 11 des Apparates, die wärmeleitend mit Möglichkeit verzichtet und sich statt dessen in der einer Hülse 12, ζ. B. durch Schweißung, verbunden Praxis auf die Erzeugung von Kälte bei Verdamp- ist. In die Hülse 12 ist eine nicht gezeigte elektrische fungstemperaturen um minus 10 bis minus 15° C be- Heizpatrone eingeschoben; von:welcher somit die geschränkt. Trotzdem hat bereits diese begrenzte Aus- samte für den normalen Betrieb des Apparates ernutzung theoretischer Möglichkeiten die Anwendung 25 forderliche Wärmemenge der Absorptionslösung komplizierter Gastemperaturwechsler, zum Teil so- innerhalb der Umlaufpumpe 11 zugeführt wird,
gar in Verbindung mit Vorkühlung des Kältemittel- Die Absorptionslösung muß nach dem Hochpum-

kondensates vor dessen Eintritt in das Verdampfer- - pen eine hinreichend niedrige Kältemittelkonzentrasystem unter Ausnutzung der niedrigen Temperatur tion aufweisen, um im Absorber das gasförmige des vom Verdampfersystem zum Absorbatorsystem 30 Kältemittel in einem für den Betrieb des Apparates strömenden Gases, erzwungen. erforderlichen Ausmaß absorbieren zu können. Die

In Verbindung mit einer Anordnung.der eingangs an Kältemittel·arme.Lösung hat im. allgemeinen die

genannten Art, bei welcher also das indifferente Gas niedrigste Kältemittelkonzentration und die höchste und das im Tieftemperaturverdampfer noch nicht Temperatur, die überhaupt im Flüssigkeitsumlaufverdampfte Kältemittelkonzentrat auf getrennten Wer: 35 system des Apparates vorhanden sind,
gen zum Hochtemperaturverdampfer gelangen, ist es Die Absorptionslösung ist auf ihrem Weg durch

zur Erzielung besonders niedriger Tmeperaturen am die Pumpe 11 nach oben mit Dampfblasen gemischt, Tieftemperaturverdampfer auch bereits bekannt, die die von der Flüssigkeit im oberen Teil einer Leitung vom Kondensator kommende Kondensatleitung nur 13, in welche die Pumpe 11 mündet, getrennt werden, auf einer sehr kurzen Länge durch den Gastempera- 40 Die Leitung 13 befindet sich koaxial innerhalb einer turwechsler zu führen und anschließend auf größere im Durchmesser größeren Leitung 15 und bildet zuLänge wärmeleitend mit der. Zuleitung für das im sammen mit dieser einen Flüssigkeitstemperatur-Tief temperaturdampf er bereits . .stark ' abgekühlte wechsler, der in der Folge näher erläutert wird.
Kältemittelkondensat zum Hochtemperaturverdamp- Die Leitung 13 hat eine Anzahl Öffnungen 14,

fer zu verbinden.· Diese Verbindung.ersetzt, somit 45 durch.welche der der hochsteigenden Absorptionsjedoch praktisch nur den sonst üblichen Wärme- flüssigkeit in Blasen folgende Dampf sich von der tausch zwischen dieser Kondensatleitung und dem Lösung abscheidet und in die äußere Leitung 15 Gastemperaturwechsler, wodurch das aus dem Kon- strömt, deren oberer Teil zusammen mit dem oberen densator kommende Kältemittelkondensat statt von Teil der Leitung 13 den Gastrennraum des Kocherdem Hilfsgas-Kältemitteldampf-Gemisch 'aus'^dem^:50 systems bildet: Die von Gasblasen befreite Absorp-Hochtemperaturverdampfer durch das im Tieftempe- tionslösung läuft von selbst vom oberen Teil der Leiraturverdampfer abgekühlte Kältemittelkondensat ge- tung 13 durch den Flüssigkeitstemperaturwechsler kühlt jyjrd. Nach wie vor liegt dabei die Temperatur hinab, steigt innerhalb des Absorbergefäßes 16 in des zum Tieftemperaturverdampfer strömenden einer von dessen Innenrem getrennten Leitung wieder armen Hilfsgases,; das' lediglich, im Gastemperatur- 55 hoch und gelangt schließlich in den oberen Teil des wechsler vorgekühlt wird, verhältnismäßig hoch, wo- Absorbers 17, durch welchen die Lösung unter Andurch die gewünschte Erreichung möglichst tiefer reicherung mit Kaitemittel von.selbst wieder hinab-Temperaturen am Tief temperaturverdampf er sehr läuft,« wo sie schließlich'¹ vom-unteren Ende des Abbegrenzt ist. . . sbrbers 17 in eine i Leitung 18; und weiter in die Aufgabe der Erfindung ist es, diese Temperatur- 60 äußere Leitung 15 des Flüssigkeitstemperaturwechsgrenze mit geringem konstruktivem Aufwand unter lers gelangt.

gleichzeitiger Aufrechterhaltung eines guten Wir- Die Flüssigkeitssäulen in den Leitungen 15 und 18

kungsgrades wesentlich zu unterschreiten. Erfindungs- stellen sich im wesentlichen auf dasselbe Niveau I gemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die ein, da die beiden Leitungen frei miteinander verRohrleitung mit der Zuleitung des indifferenten Ga- 65 bunden sind. Das eine Ende einer verhältnismäßig ses zum ersten Verdampfer wärmeleitend verbun- kurzen Leitung 19 ist an die äußere Leitung 15 an den ist. einer Stelle angeschlossen, die etwas unterhalb des

■~ Durch die Erfindung ist es möglich, unter Anwen- Flüssigkeitsniveaus I liegt, das sich in der Leitung

3 4

15 bei unterbrochener Energiezufuhr zum Apparat sen · anderer Schenkel in den mittleren Abschnitt der einstellt. Das andere Ende der Leitung 19 mündet an äußeren Leitung 15 an einer Anschlußstelle 29 müneiner etwas höher gelegenen Stelle in eine Leitung det. Der vom linken Schenkel des U-Rohres 28 gebil-20, so daß die Leitung 19 gegenüber der Horizontalen dete Flüssigkeitsbehälter steht schließlich über eine schwach geneigt ist. Die Pumpe 11 ist an den unter- .5 an einer Stelle 32 angeschlossene Leitung 27 mit dem sten Teil der Leitung 20 angeschlossen und wird so- Verdampfer in Verbindung.

mit von der Flüssigkeitssäule gespeist, die sich.in- Wie aus den Fig. 2 und 3 ersichtlich, besteht der

folge Zufuhr durch die Leitung 19 in dem untersten Hauptteil des Verdampfersystems aus einer Rohr-Teil der Leitung 20 aufbaut. ^c _;. .·;■... schlange, deren oberer Teil 40 den Tieftemperatur-■ Die Leitung 19 bildet einen Rektifikator für den iq verdampfer und dessen unterer; mit Flanschen 42 ver-Dampf, der zusammen mit Flüssigkeit von der Pumpe sehener Teil 41 den Hochtemperaturverdampfer bil-11 durch den oberen Teil der Leitung 15 und weiter den. Der Tief temperaturverdampf er 40 erstreckt sich beim Herunterdrücken des Flüssigkeitsniveaus inner-_; in, einer Horizontalebene, und seine geraden Rohrhalb der Leitung 15 durch die Leitung 19 in die'Lei-; abschnitte verlaufen im wesentlichen parallel zu den tung20 gelangt. In dem Rektifikator wird der Dampf 15 beiden Seitenwänden des Kühlraumes. Oberhalb des von der Flüssigkeit abgeschieden und gelangt da- Tieftemperaturverdampfers 40_: befindet sich im Kühlnach durch die Leitung 20 aufwärts über einen Was- schrankinneren ein für das Tiefkühlen und Gefrieren serabscheider 22 zum Kondensator 21 des Apparates. bestimmter Bereich/ der zu einem von vorn zugäng- ;. An das vorbeschriebene Flüssigkeitsumlauf system liehen Tiefkühlfach gestaltet ist/ welches in der Zeichest das Absorbergefäß 16.über das linke Ende der jio nung nur andeutungsweise dargestellt ist. Der Boden Leitung 15, das in das Absorbergefäß in Höhe des des Faches ist mechanisch und wärmeleitend mit dem Flüssigkeitsniveaus oder dicht darunter mündet, im; Tieftemperaturverdampfer 40 verbunden, wobei geNebenschluß angeschlossen. Die sich in diesem Teil gebenenfalls besondere Wärmeübertragungs- und/ der Rohrleitung 15 sowie im unteren Teil des Ab- oder Befestigungsmittel .vorgesehen sein können. Die sprbergefäßes 16 befindende Flüssigkeitsmenge nimmt 25 Metallwandungen des; Tiefkühlfaches tragen- auf: der somit normalerweise nicht am Umlauf der Absorp- Außenseite vorzugsweise eine besondere wärmeisotionslösung teil. .. ; lierende Schicht aus beispielsweise Schaumkunststoff. r Von dem Gasumlaufsystem des Apparates sind in .-Der Hochtemperaturverdampfer 41 besteht im we-Fig. 1 nur der Absorber 17 sowie der Gastemperatur-; seitlichen aus einem zur Rückwand des Kühlschranwechsler23 gezeigt. Der Gastemperaturwechsler 23 30 kes parallel verlaufenden Rohr, an dessen rechtem wird von dem oberen Teil der Leitung 18 sowie der Ende mit Bezug auf F i g. 3 die obere Rohrschlange obersten Windung des Absorbers 17 gebildet, indem des Gastemperaturwechslers 23 ansetzt. Das. linke diese beiden Rohrabschnitte zur Erzielung der erfor- Ende des Hochtemperaturverdampfers ist ;an das_: derlichen wärmeleitenden Verbindung miteinander höhergelegene Ende; des Tief temperaturverdampf ers. verschweißt sind. Die unterste Windung des Absor- 35 40 angeschlossen, dessen anderes Ende an die untere bers ist an die Leitung 18 etwas oberhalb des Flüs- Rohrschlange des Gastemperaturwechslers 23 angesigkeitsniveaus in dieser Leitung angeschlossen. schlossen ist. Die Verbindung des Absorbers 17 über ; Der hinter einer Abdeckplatte 52 gelegene Ver- den Gastemperaturwechsler 23 mit dem Verdampfer dämpfer des Apparates, der ebenfalls einen Teil des wurde bereits oben beschrieben.
Gasumlauf systems bildet, ist in Fig. 1 nur unyoll- 40, Zur Erzeugung von Kälte bei extrem niedrigen ständig gestrichelt angedeutet. Hingegen ist eine Zu- Temperaturen wird das im Kondensator 21- gebildete fahrleitung 25 für das Kondensat vom Kondensator Kältemittelkondensat in ganz bestimmter Weise dem 21 zum Verdampfer eingezeichnet. Der Kondensator Verdampfersystemi zugeleitet. Das Kondensat, fließt 21 ist über eine Entlüftungsleitung 26 mit demjenigen auf seinem Weg vom Kondensator 21 zum Tieftem-Abschnitt der Leitung 18, der den einen Teil des Gas- 45 peraturverdampfer 40 durch einen Abschnitt der Leitemperaturwechslers 23 bildet, verbunden. In diesem tung25, der wärmeleitend mit der oberen Rohr-Abschnitt der Leitung 18 befindet sich ein Stauorgan schlange des Gastemperaturwechslers 23, beispiels-33, das den Eintritt eines im Verdampfer gegebenen- weise durch Verschweißung verbunden ist._; Das in; falls auftretenden Überschusses an flüssigem Kälte- der oberen Rohrschlange des Gastemperaturwechsmittel.durch den anschließenden Teil der Leitung 18 5.0; Iers23 strömende Gas; aus dem Verdampfersystem in das Flüssigkeitsumlaufsystem verhindert. Ein sol- hat eine verhältnismäßig· niedrige Temperatur, so daß eher Kältemittelüberschuß ■ wird statt dessen; durch eine starke Abkühlung. des verhältnismäßig warmen eine Leitung 24 in_; das;Absorbergefäß 16 abgeleitet, Kältemittelkondensates aus. dem Kondensator 21 zu^ wo er sich als Oberflächenschicht auf dem dortigen standekommt. Dieses bereits, yorgekühlte Kondensat Flüssigkeitsinhalt ablagert. :! ·. .; 55 wird dann weiter innerhalb der Leitung 25 dem Tief-, . Der Absorptionskälteapparat nach dem Ausfüh- temperaturverdampfer 40_: an einer Stelle 43 zugeführt, rungsbeispiel ist: mit einem Abtäusystem versehen, von wo aus die Leitung 25, innerhalb des Rohres 40 das selbsttätig mit periodischer Wiederholung; dem noch weiter verläuft,.wie dies_vF'ig..3 zeigtJ-Äs Rohr Verdampfer warmen Kältemitteldampf zuführt. Das 25 öffnet sich erst an einer Stelle 44 in den Gasstrom Abtausystem wird im wesentlichen von-einer-Ver—£q des- Verdampfers. Dort erst kommt das Kältemittellängerung der äußeren Leitung 15 gebildet,'; die am'". '.kondensat mit dem indifferenten Gas, das den Tiefoberen Ende zu einem U-Rohr 28 umgebogen~ist," temperaturverdampfer 40 in gleicher Richtung durchdessen mit Bezug auf F i g. 1 linker Schenkel am strömt, in Verbindung. Von der Stelle 44 an fließt unteren Ende geschlossen ist und somit einen Flüs- das Kondensat innerhalb der Rohrschlange des Tiefsigkeitsbehälter bildet. Dicht am Boden dieses Flüs- 65 temperaturverdampfers 40 in umgekehrter Richtung sigkeitsbehälters ist an einer Stelle 31 der eine Sehen- unter fortgesetzter Berührung mit dem indifferenten kel eines zweiten umgekehrten U-Rohres 30 von we- Gas zur Eintrittsstelle 43 der Leitung 25 und weiter sentlich geringerem Querschnitt angeschlossen, des- zum anderen Ende des Tieftemperaturverdampfers,

Claims (1)

1. d.h. also im Gegenstrom zu dem indifferenten Gas; Temperatursenkung wird durch den Wärmetausch

   das bereits den dort angeschlossenen Gastemperatur- zwischen dem Gas im Tieftemperaturverdampfer 40

   wechsler 23 vom Absorber 17 her durchströmt hat. und dem Kondensat in der Leitung 25 erreicht.

   Die Temperatur in der Rohrschlange des Tieftempe- Die Temperatur des Gases innerhalb des Tief-

   rätürverdampfers 40 wird somit außerordentlich 5 temperaturverdampfers 40 kann vor Erreichen der

   niedrig, und zwar wegen der wiederholten Abkühlung Mündung 44 der Leitung 25 mehrere Grad niedriger

   des Kältemittelkondensates innerhalb der Leitung 25 liegen. Das Kondensat das unter Verdampfung vom'

   zuerst entlang dein Gastemperaturwechsler 23 und Punkt 44" im Gegenstrom zum Gas durch die Rohr-;

   danach innerhalb der Rohrschlange des,Tieftempera- schlange des Tief temperaturverdampfers 40 läuft, hai*

   türyerdampfers 40 bis zur Mündungsstelle 44. ίο wenn es das Gasumlaufsystem bei der Einmündung

   ■ An- der Eintrittsstelle Si des vom Absorber 17- des Rohres 47 verläßt, eine Temperatur· svon etwa durch die untere Rohrschlange^ des Gastemperatur- —19° G, d.h. ungefähr die gleiche Temperatur wie Wechslers 23 in -den'Tieftemperaturverdampf er 40 das Gas,¹ das im Wärmeaustausch mit der Leitung eintretenden Gases trennt sich derjenige Teil des 25 die obere Rohrschlange des Gastemperaturwechs·^ flüssigen Kältemittels, der für die Kälteerzeugung im 15 fers 23 durchströmt. Dieses stark heruntergekühlte Hochtemperatürverdämpfef41. bestimmt ist, wieder Kondensat nimmt nun innerhalb der Leitung 47 vom Gasumlaufsystem und wird durch eine Leitung Wärme von der unteren Rohrschlange des Gastempe^J 47 dem Hochtemperaturverdampfer 41 zugeführt. Die räturwechslers 23 auf, durch welche das von Anfang Leitung 47 ist längs einer-gemeinsamen Erzeugenden äri verhältnismäßig warme Gas vom Absorber 17 in

   ,;wärmeleitend mitder unteren Rohrschlange des Gas- 20 den ^:Tief temperaturverdampf er 40 an der Stelle 51 temperaturwechslers 23 verbunden. Unter normalen gelangt (Fig. 2). Hierbei ist zu beachten, daß das Umständen hätte das vom Tief temperaturverdampf er Kältemittelkondensat bei diesem Wärmeaustausch für 40 in das Rohr 47 strömende Kältemittelkondensat: das Herunterkühlen des indifferenten Gasstromes eine sehr" niedrige/das zum Tieftemperaturverdamp- ausgenutzt wird, ein Herunterkühlen nämlich, das ,fer40 ander Einmündungsstelle 51 gelangende Gas 25 einen wesentlichen Anteil am Entstehen der oben- -hingegen auch nach Durchströmen des Gastemperä- genannten niedrigen Temperatur am Punkt 44 türwechslers23■ eine relativ;.höhe Temperatur. Der (Fig. 3) von —23° C oder noch darunter hat. Die Gasstrom im Gastemperaturwechsler 23 wird jedoch beiden Enden des Hochtemperaturverdampfers 41 dadurch noch-weiter'abgekühlt,^f daß die Leitung 47 haben Temperaturen von etwa —13° C bzw. —6° Ci durch ihre Anordnung längs dem-Außenmantel des; 30 - - . ■ ·

   Gastemperatürwechslers 23 einen Teil des darin vor- ■ ' -..· Patentansprüche: ■

   handenen ■* Wärmeinhältes aus -dem ■ Gasstrom auf- ^;: :.:: ; ....,: ■._■.. ,,- -_: 1.

   nimmt. Das Kondensat wird däiiiv weiter in den Gas- - " 1. Anordnung bei einem mit indifferentem Gas strom des Hochtemperaturverdampfers 41 geleitet, "" arbeitenden Absorptionskälteapparat mit zwei wo es unter" Kälteerzeugung-Verdampft wird..Dort 35" "" von dem indifferenten Gas und dem Kältemitteleventuell zurückbleibendes Kältemittelkondensat läuft " kondensat nacheinander durchströmten Verdampsehließlich durch "den Gastemperaturwechsler 23 und fern' unterschiedlicher Temperaturen und einer-

   die Leitung 24 in däs^;Äbsorbergefäß,wo es sich, wie -den Rest des flüssigen ^; Kältemittels aus dem bereits erwähnt, an der Flüssigkeitsoberf lache ansam- "-ersten, als Tief temperaturverdampf er wirkenden' melt und dort aufgespeichert wird: :j .y ^r .- . 46 - Verdampfer in Abwesenheit von indifferentem ^: Für die' praktischen Verhälthisse in' dem in der " ' Gas zum' zweiten Verdampfer führenden Rohr-Zeichnung·'gezeigten yerdämpfersystem werden bei- - leitung, d ä d u r c h g e k e η η ζ e i c h η e t, daßj; spielsweise folgende Angäben gemacht: . ^: ~- die Rohrleitung (47) mit der Zuleitung (45) des^:

   ■ Es sei angenommen, daß der-Apparat mit einem "indifferenten Gases-zum ersten Verdampfer (40)' aii-sich bekannten· Therinöstäten sowie bei einen 4s " wärmeleitend verbunden ist. : : ,'·. KühÜufttemperatür von urigiefähr ^; 32° O betrieben - ^:: 2.^; Anordnung nach Anspruch 1; dadurch gewerde. -Das- Kondensat iri^; der Leitung 25 erreicht '■ kennzeichnet, daß die Rohrleitung (47) außerdem hierbei-' eiüe ⁱTemperäturi^;von-etwa +50° C. Nach' - "wärmeleitend mit der^ Zuleitung (25) des vom-Durchfließen¹ der Leitung 25 innerhalb des in wärnie- Kondensator (21) kommenden Kältemittelkon-'· leitender Berührung mit der oberen Rohrschlange des 5<f ^?. densats zum ersten Verdampfer (40) ^; verbund Gastemperatürwechslers 23 ' stehenden^ Abschnittes, ". · den ist. ^: . ν ; ^: Γ ; ^; v^? hat das Kondensat eine Temperatur von etwa — 3° C^- '■^; - -^;:"-; 3i^; Anordnung nach^l Anspruch 1 oder 2, däd. h./die Kondensattemperätur ist um 53° C gesunken. ·. durch: gekennzeichnet, daß die '■ wärmeleitende-Im weiteren Verlauf innerhalb der Leitung 25 zwi-^{: c}- Verbindung zwischen^ der Rohrleitung (47) und sehen den Sfellen43 und 44; dih.- also innerhalb des 55· der Zuleitung (45) des indifferenten'Gases zum Tieftemperäturverdaihpfers 4Ö, sinkt die Temperatur -^ ersten" Verdämpf er (40) innerhalb eines an-sich des Kondensats bis auf —23° Gaby womit es schließ- "^: bekannten Gastemperaturwechslers (23) angeord-¹ lieh: in^^ das Gäsumlaufsystem^! gelangte Diese weitere' ^r-^; net ist.-- · ^ _u ■ -' ·; ■ .: -...·: :■ :-:>

   -;-■ T ·-::.;! ;/;:; ,-.;iö VrAz^ ■.'..)'· ihni ;γχϊ Ji- Hierzu 1 Blatt Zeichnungen ::':.; l^: ; . .· ·....': _ : ". .··. '·■ _;, ■;.- y.l 'l-'.' r·- ;.;■: ;;-;;i -ib irj/ .^r; :;.:■:: ich ■/■/ ''^: .·;■ ■ ::z c.":- ~'-.':y .: , ':-:\_:.:i :■ /; i'^r ;.-. '.^: .' : : : :>