DE2311813A1

DE2311813A1 - Verfahren und vorrichtung bei einem regenerativen trockner fuer gas unter ueberdruck

Info

Publication number: DE2311813A1
Application number: DE2311813A
Authority: DE
Inventors: Uno Jonsson
Original assignee: Carl Munters AB
Current assignee: Carl Munters AB
Priority date: 1972-03-10
Filing date: 1973-03-09
Publication date: 1973-09-13
Also published as: JPS48101645A; FR2175893A1; SE368662B; FR2175893B1; US3855719A; JPS5636351B2; DE2311813B2; GB1426292A; IT982503B; DE2311813C3; BE796544A

Description

Dr. ι- j. H. Negendank

AB CARL HUNTERS Dipl. Ing.H. Maude-DidI Pnys. W. Schmitz

Instrumentvägen 2 DIpI. Ing. E. Graa'lfs-Dipl. Ing. W. Wehnelt

19120 SOLLEfJTUNA 1, Schweden · München 2, Mozartstrafle 23

Telefon 5380586

9. MÄrz 1973 Anwaltsakte M-2561

Verfahren und Vorrichtung bei einem regenerativen Trockner für Gas unter Ueberdruck.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren bei einem regenerativen Trockner für in e.inem Verdichter zu Ueberdruck komprimiertes Gas mit einem in einem Gehäuse untergebrachten Rotor, der aus einer Masse hygroskopischen Eigenschaften, die durchgehende Durchlässe oder Kanäle bildet, zusammengesetzt und der in eine Trockenzone und eine Regenerierzone aufgeteilt ist.

Näher bwstimmt bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren, die Regenerierung der Regenerierzone mittels von dem Verdichter geliefertem Warmgas, das somit eine Temperatur über 100°, wie 150⁰C hat, vorzunehmen. Das Gas hat einen hohen absoluten Feuchtigkeitsgehalt, dagegen ist sein relativer Feuchtigkeitsgehalt niedrig genug, um einen Regenerierverlauf durchzuführen. Die Erfindung ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass im wesentlichen die ge- ■ samte von dem Verdichter kommende Gasmenge dazu gebracht wird, durch die Regenerierzone hindurchzugehen und dann in einem Kondensator gekühlt und vorgetrocknet zu werden,

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bevor sie durch die Trockenzone für abschliessende Trocknung hindurchgeht.

Gemäss der Erfindung wird sichergestellt, dass ausreichend grosse Gasmengen durch die Regenerierzone hindurchgehen, um eine gute Trocknung der Rotorniasse zu erzielen. Da der Druck des Gases infolge unvermeidbarer. Strömungsvdrluste in dem Trockner in der Regenerierzone höher ist als in der Trockenzone, könnte an sich ein Ueberströmen von feuchtigem Gas in die Trockenzone' hinein stattfinden, was die vorgesehene Trockenwirkung gefährden könnte. Gemäss der Erfindung wird diese ausleckende Luft in den warnen feuchten Gasstrom zurückgeführt, bevor dieser die Trockenzone erreicht hat, und gemäss eines weiteren kennzeichnenden Merk- · males wird das Leckgas an eine zwischen den beiden Zonen vorhandene dritte Zone an der Seite,' wo die Kanäle der Rotormasse die Regenerierzone verlassen, abgeleitet, um zusammen mit dem diese dritte Zone durchstreichenden kühlenden Gas zu dem Hauptstrom zurückgesaugt zu werden.

Die Erfindung umfasst auch eine > für die Durchführung des Verfahrens besonders geeignete Vorrichtung, die sich dadurch auszeichnet, dass der Verdichter, die Regenerierzone des Rotors, ein Kondensator und die Trockenzone des Rotors durch Leitungen miteinander derart in Verbindung stehen, dass sie in der genannten Ordnung von der gesamten oder nahezu gesamten, von dem Verdichter kommenden Gasmenge durchstrichen werden.

Die Erfindung soll nachstehend unter Bezugnahme auf in den anliegenden Zeichnungen beispielsweise dargestellte Ausführungsformen näher beschrieben werden, und dabei sollen auch·weitere, die Erfindung kennzeichnende Eigenschaften angegeben werden. Es zeigen:

Fig. i in schaubildlicher Ansicht einen gemäss der Erfindung ausgeführten Trockner mit Teile zwecks Anschaulichkeit weggeschnitten gedacht, *

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Fi ρ-. 2 eine Alternativaus führung eines Einzelteils,

Fi?:. 3 schematisch Seitenansichten von auf der linken Seite des Rotors und

Fip;. 4 auf dessen rechten Seite (nach Fig. 1) befindliche Abschlusswände, in beiden Fellen von dem dazwischenliegenden Rotor aus gesehen,

Fig. 5 in schaubildlicher Ansicht eine weitere Ausführungsform der Erfindung, wobei ebenfalls Teile weggeschnitten gedacht sind,

Fig. 6 u. 7 zu dieser Ausfuhrungsform gehörende Abschlusswände in derselben Sicht wie in den Fig. 3 und t.

In sämtlichen Ausführungsformen haben einander entsprechende Teile dieselben Bezugszeichen erhalten.

In den Zeichnungen ist mit 10 ein geschlossenes Gehäuse bezeichnet, das in seiner nach Fig. 1 rechten Abteilung einen Trockenrotor 12 und in seiner linken Abteilung einen Kondensator 14 enthält. Das Gehäuse 10 ist zeckmässig in zwei zvlinderförmigen Teilen 16, 18 mit gewölbten Böden ausgeführt , die miteinander mittels Flanschen 2 0 und Bolzenverbänden 22 verbunden sind, wobei zwischen den Flanschen eine Abschlusswand 24 festgespannt ist. Der Rotor 12 ist zwischen der linken Abschlussx^and 24 und einer rechten Abschlusswand 26 gemäss Fig. 1 untergebracht, und diese Abschlusswände trennen drei sektorförmige Zonen voneinander zwecks Schaffung der vorgesehenen Strömungswege durch den Rotor 12, wie weiter unten näher beschrieben werden soll.

Der Rotor:12 hat Zvlinderform mit ebenen Flachseiten und enthält eine Masse, die durchgehende axiale Kanäle oder Durchlässe bildet. Hierfür ist der Rotor vorzugsweise aus abwechselnd ebenen und gewellten Schichten 2S₁30 aufgebaut, die spiralförmig um die Nabe 32 des Rotors herum gewickelt sind, wobei die Wellungen in axialer Richtung verlaufen, derart, dass der Rotor als Ganzes von axialen, zu den Abschlusswänden hin offenen, aber seitwärts voneinander getrennten Kanälen durchzogen ist. Die einzelnen Wicklunes-

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schichten können durch ein Bindemittel, wie Wasserglas, miteinander verbunden sein. Die Teilung zwischen den ebenen Schichten 28, die durch die Wellenhöhe der dazwischenliegenden Schichten 3 0 bestimmt ist, kann kleiner sein als 3 mm und liegt am besten bei etwa 1,5 mm. Die Schichten bestehen aus einem Werkstoff wie Asbest, der faserig oder porig und gleichzeitig unverbrennbar ist. Damit der Rotor feuehtigkeit-absorbierende Eigenschaften erhält, sind die Schichten mit·einem hygroskopischem Stoff, der. ganz oder teilweise ein:in Wasser lösliches Salz.wie z.B. Lithiumchlorid sein kann, belegt oder imprägniert. Auf den Asbestschichten ist ein Niederschlag eines in Wasser unlöslichen Stoffs, wie Kalziumsilikat oder Siliziumdioxid, angebracht, um den Schichten gute Nassfestigkeit zu geben. Die Schichtmasse kann von einer besonderen Hülle 33 umschlossen sein, obgleich dies keine Bedingung darstellt. Der Rotor 12 wird mit einer niedrigen Drehzahl, wie einigen Umdrehungen in der Minute, mittels einer hier nicht gezeigten Antriebsvorrichtung in Umlauf versetzt.

Die Abschlusswände 24 ,26 sind mit periferiellen und radialen Wänden versehen, die Dichtungsspalten gegenüber dem Rotor 12 bilden, der hierdurch in drei Zonen aufgeteilt ist, wie am besten aus den Fig. 3 und 4 hervorgeht. Von diesen Zonen nimmt eine Regenerierzone ungefähr 12 0° des Umkreises ein und erstreckt sich zwischen einer Kammer 34 in der Abschlusswand 26 und einer Kammer 36 in der Abschlusswand 24. Diese beiden Kammern hefinden sich also einander genau gegenüber, und die Kammer 34 ist an einen Einlass 3 für feuchte, von einem (nicht gezeigten) Verdichter kommende: Druckluft angeschlossen. Dieser Verdichter komprimiert gewöhnlich die Luft in zwei oder mehreren Stufen mit dazwischen vorgenommener Kühlung in einem Kondensator. Beim Eintritt in die Kammer 34 kann diese Luft einen Druck von 7 - 10 atü und eine Temperatur von etwa 15 0 C haben. Die Kammer 34 ist von einem ringförmigen Wandelement 40 begrenzt,

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das eine zu dem Rotor hin offene U-förmige Rinne 41 bildet, die auf der einen Seite in einem radialen Elenent 42 ausgeformte, U-fÖrmige Rinne 43 übergeht. Auf der anderen Seite grenzt die Kammer 34 an einen Kuhlsektor 44, der eine geringere peripherielle Ausdehnung, wie 3 0°, zwischen radialen Wänden 45, 47 hat. Die Rinne 43 und der Kühlsektor 44 sind zur Nabe 32 hin miteinander durch eine Rinne 49 vereinigt. Der Rest des Umkreises der Abschlusswand 26 xtfird von einer Trockenzone 46 eingenommen, die mit einem Auslass 48 zu einer Verbrauchstelle für die getrocknete Druckluft oder Nutzluft in Verbindung steht. In der Trockenzone 46 sind am äusseren und inneren Umkreis des Rotors 12 je ein Streifen 50 bzw. 51 angebracht, die mit perforierungen 52 bzw. 53 versehen sind. Die Rinne 41 des Rangelements 40 und die Perforierungen 52 des Streifens 50 feefihdei sich genau gegenüber den äussersten axialen Kanälen im Rotor 12, so dass Luft aus der Rinne bzw. den Perforierungen durch diese Kanäle hindurchgehen kann. In derselben Weise befinden sich die Rinne 49 und die Perforierungen 53 genau gegenüber den innersten axialen Kanälen im Rotor.

Die Abschlusswand 24 ist in radialer Richtung nach Aussen durch ein ringförmiges Wandelement 54 begrenzt, das sich um den ganzen Umkreis herum erstreckt und somit auch über die Kühlzone 56 dieser Abschlusswand. Das Wandelement 54 bildet eine U-förmige Rinne 55, die zum Rotor hin offen ist und die auf der einen Seite der Regenerierzone 36 in ein radiales Element 57 mit U-förmiger Rinne 58 übergeht. Die Kühlzone 56 und die Rinne 58 sind miteinander mittels einer ringförmigen Rinne 60 um die Nabe 3 2 herum verbunden. Der Kühlsektor 44 in der rechten Abschlusswand 26 und der Kühlsektor 56 in der linken Abschlusswand 24 befinden sich in axialer Richtung einander genau gegenüber. Dasselbe gilt für den Trockensektor 46 und den Trockensektor 62 der Abschlusswand 24.

Nachdem der eintretende warme Luftstrom durch die Regenerierzone des Rotors 12 hindurchgegangen ist, tritt er an der entgegengesetzten Seite des Rotors aus der dort

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gelegenen Kammer 3 6 durch eine Leitung 64 zu den Kondensator 14 hin. aus. Dieser ist gernäss dem Ausführungsbeispiel als Röhrenkühler ausgebildet, d.h. das Kühlmittel und die Luft sind voneinander getrennt. Hierfür hat der Kühler ein schematisch angedeutetes Röhrensystem 66 ,mit Einlass 68 und Auslass 7 0 für Kühlwasser, das je nach den klimatischen Verhältnissen eine Temperatur von z.B. 5 - 3 0° C haben kann. Das aus der Druckluft bei deiser Kühlung gefällte kondensat sammelt sich unten und tritt durch eine Leitung 7 2 aus, die im Hinblick auf den Druckunterschied gegenüber der Umgebung mit einer Schleuse oder einer Drosselvorrichtung ausgestattet sein kann. ·

In dem Kondensator 14 wird die Druckluft gekühlt und gleichzeitig auf einen niedrigeren Feuchtigkeitsgehalt getrocknet. Danach strömt die Luft gemäss dem Pfeil 74 in den zum Rotor hin offenen Trockensektor 6 2 der Abschlusswand 2 4 durch den Rotor und den Trockensektor 46 der rechten Abschlusswand 2 6 hinaus durch den Auslass 48 zu der Anwendungsstelle. In der Regenerierzone nimmt die warme Druckluft Feuchtigkeit aus der Rotormasse auf, so dass diese auf einen niedrigen Feuchtigkeitsgehalt getrocknet wird. Danach wird die Druckluft in dem Kondensator 14 vorgetrocknet, und die abschliessende Trocknung erfolgt während des Durchgangs durch den Rotor 12 in dessen Trockenzone. Als Fegeneriermittel wird somit die Hauptmenge oder sogar die ganze von dem Verdichter kommende Luftmenge benutzt.

Der Kühlsektor des Rotors, der an den Seiten in die Sektoren 44 und 56 der Abschlusswände übergeht, ist zwischen die beiden Haupt ;zo η en an die Seite verlegt, wo die Masse des Rotors während des Umlaufs die Regenerierzone verlässt. Die Rotormasse ist während der Regenerierung zur Temperatur der Regenerierluft erwärmt worden, wobei nun der Kühlsektor zur Aufgabe hat, die aufgenommene Wärme zu entfernen, so dass sie nicht in die getrocknete Mutzluft übergeht.

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Zu diesem Zweck ist: der Kühlsektor 5 6 in der Abschlusswand 24 über eine Leitung 7 6 mit einem Ejektor 7 8 verbunden, der in der Leitung 64 sitzt und durch den deswegen die zwischen der Regenerierzone und dem Kondensator 14 strömende Hauptmenge der Druckluft hindurchstreicht. Durch die Saugwirkung dieses Ejektors wird nun der Druck in dem Kühlsektor 56 und gleichzeitig in der diesem entsprechenden Kühlzone in dem Rotor 12 und in dem Kühlsektor 44 in der Abschlusswand 26 niedriger als in der Trockenzone und vor allem in der Regenerierzone. Der Kühlsektor 64 steht über eine Drosselöffnung 8 0 (Fig.4) in Verbindung mit der Trockenzone 46, in der die getrocknete Nutzluft gesammelt wird, bevor sie durch den Auslass 48 austritt. Hierdurch kann eine bestimmte Menge getrockneter Druckluft dazu gebracht werden, durch die Kühlzone der Rotormasse hindurchzugehen, so dass diese gekühlt wird.

Während des Durchgangs der Druckluft durch den Trockner entstehen selbstverständlich Druckverluste, und deswegen wird der Druck in der Trockenzone niedriger als in der Regenerierzone. Ein Auslecken der feuchten Druckluft aus der Regenerierzone in die Trockenzone hinein wird dadurch verhindert, dass ersterer auf beiden Seiten des Rotors von in den Abschlusswänden vorgesehenen Rinnen umgeben ist, wie oben beschrieben worden ist. Diese Rinnen stehen mit der Kühlzone in Verbindung, in welcher der niedrigste Druck herrscht, und deswegen wird ausleckende Luft von dem Ejektor 7 8 ausgesogen und kehrt zu dem Drucklufthauptstrom vor dem Kondensator 14 zurück^

Die an der Einlassseite aus der Regenerierzone ausleckende warme Druckluft kann auch in axialer Richtung aus den periferiellen Rinnen 41 und 49 und durch die diesen gegenüber liegenden äussersten und innersten Kanäle in dem Rotor 12 zu den gegenüber--liegenden Rinnen 55, 60 der Abschlusswand 24 strömen, wie durch die Pfeile 77,,79 ange'-deutet ist, um dann durch den Kühlsektor 56 auszutreten. Auch diese Kanäle in dem Rotor 12 erhalten somit eine

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Trocknung, wenn sie während des Umlaufs durch die Trockenzone hindurchgehen. In dieser wird somit, wie durch die Pfeile 82, 84 angedeutet, eine Strömung trockener Luft durch die Kanäle.zu den Rinnen 55, 60 in der Abschlusswand Z4 bewirkt, welche Rinnen ihrerseits mit dem Kühlsektor 56 in Verbindung stehen, dadurch, dass die Streifen 50 und 51 in der Abschlusswand 26 Perforierungen 52, 53 mit begrenzter Flä'chenerstreckung haben, kann diese Strömung getrockneter Nutzluft auf zweckgeeignete Grosse eingestellt werden.

Beim Betrieb der Vorrichtung wird die gesamte von dem Verdichter kommende Druckluft in die Regenerierzone hineingenommen. Diese Druckluft kann einen Druck von z.B. 7 atü, eine Temperatur von 150 und einen relativen Feuchtigkeitsgehalt von 5-10% oder weniger haben. Die Masse des Rotors, die während der Trocknungsstufe Feuchtigkeit aus der Druckluft aufgenommen hat, wird während des Durchgangs der Druckluft durch die Regenerierzone regeneriert. Danach strömt die Druckluft weiter zu dem. Kondensator 14, wo sie zur Temperatur des Kühlwassers hin gekühlt wird, während sich gleichzeitig Kondensat auf dem Rohrsystem 66 niederschlägt. In der Trockenzone geht dann eine abschliessende Trocknung der Druckluft vor sich, wonach sie durch den Auslass 48 zu der Anwendungsstelle austritt.

Die Ausfuhrungsform gemäss der Fig. 2 unterscheidet sich von der zuvor beschriebenen lediglich dadurch, dass der im Kühlsektor erzeugte Unterdruck anstelle durch ein Gebläse 86 geschaffen wird, dessen Saugseite mit der'aus der Kühlzone 56 kommenden Leitung in Verbindung steht und dessen Druckseite in die Leitung 64 mündet. Das Gebläse schafft den vorgesehenen Unterdruck in der Kühlzone.

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Die Ausführungsform nach Fig. 5-7 unterscheidet sich von der nach der Fig. 1 dadurch, dass der Eiektor 78 in der Einlassleitung 3 8 für das vom Verdichter kommende wärme Druckgas angebracht ist, d.h. bevor diese die Regenerierzone erreicht. Dies hat zur Folge, dass der für den Betrieb des Ejektors notwendige Druckabfall ausserhalb des Trockners geschaffen wird, weswegen die Druckunterschiede in dem Trockner kleiner werden als in dem vorbeschriebenen Fall. Der Kühlsektor 56 wird durch Luft durchströmt, die zuvor lediglich eine Trocknung in dem Kondensator 14 erfahren hat. Diese Luft wird durch eine regelbare Drosselvorrichtung 88 in den Kühlsektor 5 6 der linken Abschlusswand 24 eingespeist. Der Kühlsektor 44 der rechten Ab.schlusswand steht dann durch die Leitung 7 6 mit dem Eiektor 78 in Verbindung. In diesem Fall findet der Leckluftfluss zu den U-förmigen Rinnen 41, 43 und 49 in entgegengesetzter Richtung statt, wie durch die Pfeile 90, 92 angedeutet ist. Die Rinne 49 erstreckt sich um den ganzen Umkreis an der Nabe herum, wie insbesondere aus der Fig. 7 ersichtlich ist. Der Regeneriersektor 3 6 und der Kühlsektor 56 der linken Abschlusswand können in diesem Fall in radialer Richtung und an der Nabe durch ebene Dichtungsstreifen 94-96 und 98 gegen die Flachseite des Rotors 12 abgegrenzt sein.

Bei den beiden vorbeschriebenen Ausführungsformen steht die Trockenzone 46 in offener Verbindung mit dem Spalt 97 zwischen dem Rotor 12 und dem zylinderförmigen Gehäuseteil 16, so dass der Rotor von trockener Luft umgeben ist.

Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die gezeigten Ausführungsformen begrenzt, sondern lässt sich im weitestens Sinne innerhalb des Rahmens des ihr zugrunde liegenden Leitgedankens abwandeln. So kann der Kondensator 14 vorteilhaft mit einem Kontaktkörper ausgebildet sein, in welchem das Druckgas und das Wasser in direkte Berührung miteinander gebracht werden, z.B. im Gegenstrom wie näher in dem gleichzeitig hiermit nachgesuchten Patent Nr. (Patentanmeldung Mr. ) beschrieben ist. In einem Kondensator dieser Bauart wird der Druckverlust für das Gas sehr niedrig.

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Claims

Patentansprüche

1J Verfahren bei einem regenerativen Trockner für ein in einem Verdichter auf Ueberdruck komprimiertes Gas mit einem in einem Gehäuse untergebrachten Rotor, der aus einer Masse mit hygroskopischen Eigenschaften, die durchgehende Durchlässe oder Kanäle bildet, zusammengesetzt und der in eine Trockenzone und eine Regenerierzone aufgeteilt ist, die Masse in der letztgenannten Zone mittels von dem Verdichter geliefertem Warmgas zu regenerieren, dadurch gekennzeichnet, das"s im wesentlichen die gesamte von dem Verdichter kommende Gasmenge dazu gebracht wird, durch die Regenerierzone hindurchzugehen und dann in einem Kondensator gekühlt und vorgetrocknet zu werden, bevor sie durch die Trockenzone für. abschliessende Trocknung hindurchgeht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Leckgas aus der Regenerierzone infolge des dort herrschenden höheren Drucks in eine zwischen den beiden Zonen vorhandene dritte Zone an der· Seite, wo die Durchlässe oder Kanäle der Rotormasse die Regenerierzone verlassen, ab-

.geleitet wird, um zusammen mit durch diese dritte Zone hindurchgehendem kühlendem Gas zu dem Hauptstrom zurückgezogen zu werden,
3. Verfahren nach Anspruch 2,dadurch gekennz e ichnet, dass das Leck- und Kühlgas in den Hauptstrom in bekannter Weise mittels eines Ejektors, dessen Treibmittel das warme Verdichtergas ist, zurückgeführt wird, bevor es in den Kondensator eingeführt wird und gegebenenfalls,bevor es durch die Regenerierzone hindurchgegangen ist.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlgas dem Hauptstrom entnommen wird, nachdem es durch den Kondensator

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und gegebenenfalls auch die Trockenzone hindurchgegangen ist.
5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche,dadurch gekennzeichnet, dass in einem regenerativen Trockner für in einem Verdichter zu einem Ueberdruck komprimierten Gas und mit einem in einem Gehäuse (10) untergebrachten Rotor (12), der aus einer Masse (28,30) mit hygroskopischen Eigenschaften, die durchgehende Durchlässe oder Kanäle bildet, besteht und der In eine Trockenzone und eine Regenerierzone aufgeteilt ist, der Verdichter, die Regenerierzone des Rotors, ein kondensator (IM-) und die Trockenzone des Rotors durch Leitungen miteinander in Verbindung stehen, derart, dass sie in der genannten Ordnung von der gesamten oder nahezu gesamten, von dem Verdichter kommenden Gasmenge durchstrichen werden.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5,dadurch gekennzeichnet, dass um die Regenerierzone herum in ortsfesten Abschlusswänden angebrachte Dichtungen als ein Kanalsystem ausgeführt sind, das mit einer zwischen der Trockenzone und der Regenerierzone vorgesehenen Kühlzone auf der Seite in Verbindung steht, wo sich die Rotormasse während des Umlaufs von der zweitgenannten zu der erstgenannten Zone hin bewegt, wobei diese Kühlzone über einen Ejektor (78) oder ein Gebläse mit einer zwischen dem Verdichter und dem Kondensator (I¹+) gelegenen Leitung für Erzeugung eines niedrigeren Drucks in der Kühlzone als in den beiden anderen Zonen in Verbindung steht.

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