DE2339936C3 - Absorptionskälteanlage - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Absorptionskälteanlage mit einem aus Generator (Austreiber), Kondensator, Verdampfer und Absorber bestehenden Kühlkreislauf, bei welcher im Verdampfer sich sammelndes und aus letzterem abgezogenes Kältemittelkondensat in einem Kältemittelpumpenkreis erneut dem Verdampfer zur Verdampfung zugeführt wird, und bei welcher Steuereinrichtungen vorgesehen sind, die das Kältemittelvolumen im Kältemittelpumpenkreis beeinflussen.

Bei einem bekannten Absorptionskühlsystem wird eine in einem Verdampfer abgekühlte Flüssigkeit einer Kühllast zugeführt, welche aus mindestens einer in einiger Entfernung befindlichen Raumklimatisierungsein- * heit oder einem Kühlsystem für einen industriellen Prozeß bestehen kann. Das im Verdampfer verdampfte Kältemittel gelangt zunächst zu einem Absorber und wird dort von einer Lösung absorbiert, die zu dem Kältemittel eine starke Affinität besitzt. Dabei wird die absorbierende Lösung verdünnt, und die Lösungswärme wird durch die in einer Kühlschlange im Absorber zirkulierende Kühlflüssigkeit eines äußeren Kühlkreises entfernt. Die verdünnte Lösung wird in einem Gener;i tor erwärmt, so daß das Kältemittel verdampft, und die verbleibende konzentrierte Lösung wird wieder zu dem Absorber zurückgeführt. Das verdampfte Kältemittel gelangt zu einem Kondensator, wo die Verdampfungs wärme von einer in einer Kondensatorkühlschlange zirkulierenden Kühlflüssigkeit aufgenommen wird. Danach wird das so erhaltene Kondensat wieder zum Verdämpfer zurückgeführt, wo es mit Hilfe einer Kältemittelpumpe in einem Kältemittelkreis im nachfolgenden »Kältemittelpumpenkreis« genannt umgewälzt wird.

Häufig wird für die vorgenannten, in mindestens drei verschiedenen Leitungskreisen umlaufenden Kühlflüssigkeiten und Kältemittel Wasser benutzt, und die Wärmequelle im Generator kann Dampf oder Heißwasser sein, das in einer Heizschlange umgewälzt wird. Wenn das Kältemittel Wasser ist, so ist die absorbierende Lösung meist eine hygroskopische Lauge, wie z. B. eine wäßrige Lösung von Lithiumbromid oder Lithiumchlorid. Bekanntlich können aber auch eine große Zahl anderer Flüssigkeiten mit in weitem Bereich wechselnden Eigenschaften in Absorptionskühlsystemen benutzt

werden.
Die Absorberkühlschlange ist gewöhnlich in einem

äußeren Kühlkreis mit der Kondensatorkühlschlange in Serie geschaltet. Das. Kühlwasser wird von der Kondensatorkühlschlange zu einem entfernt angeordneten Kühlturm geleitet, wo die in dem Absorber und dem Kondensator aufgenommene Wärme an die Umgebungsluft, d. h. die Luft außerhalb des zu klimatisierenden Raumes, zurückgegeben wird. Soweit dies möglich ist, kann statt dessen das Kühlwasser auch aus einem größeren Gewässer, beispielsweise einem See, einem Strom, einem künstlichen Teich oder einem tiefen Schacht entnommen und direkt oder indirekt dorthin zurückgeführt werden, wobei dann das Gewässer einen Teil des äußeren Kühlkreises bildet.

Die Temperatur des erwärmten Kühlwassers muß der Temperatur der Umgebungsluft so angepaßt sein, daß sich günstige Wärmeübertragungsverhältnisse ergeben. Da der Kühlleistungsbedarf gewöhnlich während der Zeiten höchster Umgebungstemperaturen am größtem ist, werden Absorptionskühlsysteme meist so bemessen, daß sie mit verhältnismäßig hohen Kühlwassertemperaturen arbeiten. Ferner wird es im allgemeinen als für einen stabilen Betrieb des Systems notwendig angesehen, eine Steuervorrichtung bereitzustellen, welche diese Temperaturen trotz täglicher und saisonbedingter Veränderungen der Umgebungstemperatur innerhalb eines engen kritischen Bereichs hält.

Solche Steuervorrichtungen bestehen normalerweise aus einer Kühlturm-Nebenschlußleitung und einem zugehörigen Dreiwegeventil, das so angeordnet ist, daß bei niederen Umgebungstemperaturen das ganze Kühlwasser oder ein Teil davon in dem Maße, wie es die Bemessungstemperatur erfordert, am Kühlturm vorbeigeleitet werden kann. Die Stellung des Dreiwegeventils wird bestimmt von einer Ventilsteuervorrichtung, die ständig die Temperatur des in die Absorberkühlschlange eintretenden Wassers abkühlt. Ähnliche Nebenschlußvorrichtungen werden vorgesehen, wenn die Quelle des Kühlmittels ein Gewässer schwankender Temperatur ist. Eine bekannte Kühlturm-Nebenschlußanordnung ist in der US-PS 36 40 084 beschrieben.

Wegen der Bedeutung, die bislang dem Erfordernis der möglichst genauen Einhaltung der Bemessungs-Kühlwassertemperatur beigemessen wurde, was es notwendig, daß die Kühlwasser-Temperatursteuerung absolut 2:uverläßig und verhältnismäßig empfindlich war. Diese Anforderung zusammen mit den Aufwendungen für die Planung und Installation der Nebenschlußleitung, des Dreiwegeventils und der Ventilsteuerung haben die !Investitionskosten des bekannten Systems beträchtlich erhöht.

Wenn andererseits Schwankungen der Kühlwassertemperaiur bei Umgebungstemperaturschwankungen zugelassen werden, d. h. wenn die oben beschriebene Temperatursteuerung weggelassen oder funktionsunfähig gemilcht wird, dann sinkt mit absinkender Kühlwas-

temperatur der Wärmebedarf des Generators, was '^e Wirtschaftlichkeit erlaubt, die bei gleichbleibend h' hen Kühlwassertemperaturen nicht erreicht werden

Das Fehlen einer genauen Kühlwasser-Temperaturfeuerung bringt allerdings eine Anzahl betrieblicher Probleme mit sich, von denen eines der wesentlichsten

f der Tatsache beruht, daß, wenn die Kühlwassertem^aU atur fällt, Jie Konzentration der absorbierenden Lö-^Pung sich verringert. Dieser Effekt wird noch dadurch ^Serstärkt, daß die Konzentration auch in Abhängigkeit von der Verringerung der Kühllast verringert wird, einer Auswirkung also, die bei den meisten Anlagen bei fallender Umgebungstemperatur zu erwarten ist. So kann ohne Kühlwasser-Teniperatursteuerung eine abnehmende Umgebungstemperatur schnell eine übermä-. ßige Verdünnung der absorbierenden Lösung hervorrufen mit einem entsprechend starken Kältemittelverlust im Kältemittelpumpenkreis, da das System sein betriebliches Gleichgewicht auch unter den neuen Verhältnissen aufrechtzuerhalten sucht. Läßt man das System weiterhin in Betrieb und werden keine korrigierenden Maßnahmen ergriffen, dann führt der Kältemittelverlust im Kältemittelpumpenkreis schnell zu schwerwiegenden Kavitationserscheinungen bei der Kältemittelpumpe. Die vorliegende Erfindung richtet sich auf die Lösung dieses Problems.

Diese wird bei der eingangs näher erläuterten Absorptionskälteanlage erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Steuereinrichtungen bei Verringerung des Kältemittelvolumens im Kältemittelpumpenkreis auf einen vorbestimmten Wert absorbierende Lösung in den Kältemittelpumpenkreis überteten lassen.

Wenn somit das Flüssigkeitsvolumen im Kältemittelpumpenkreis air Ergebnis einer niederen Kühlwassertemperatur, einer verringerten Kühllast oder als Ergebnis beider Ursachen auf ein vorbestimmtes Minimum oder der Flüssigkeitsspiegel auf ein kritisches Niveau fällt, wird absorbierende Lösung in den Kältemittelpumpenkreis eingeführt und damit das Minimalniveau aufrechterhalten oder das Flüssigkeitsvolumen im Kaitemittelpumpenkreis auf einen höheren Wert angehoben. Damit wird nicht nur sichergestellt, daß ausreichend Flüssigkeit im Kältemittelpumpenkreis verbleibt und damit Kavitationserscheinungen bei der Kältemittelpumpe vermieden werden, sondern es wird auch die Absorptionskapazität der Lösung verringert und dadurch weiterer Kältemittelentzug verhindert. Sollte sich der Entzug von Kältemittel aus dem Kältemittelpumpenkreis fortsetzen, so wird je nach Bedarf zusatzliehe absorbierende Lösung in den Kreis eingeführt.

Die konventionelle Kühlturm-Nebenschlußleitung und das zugehörige Dreiwegeventil kann dabei beim äußeren Kühlkreis eines Absorptionskünlsystems weggelassen werden, wodurch die Temperatur der in die Absorberkühlschlange eintretenden Kühlflüssigkeit entsprechend der Umgebungstemperatur schwanken kann. Mit der hier offenbarten Vorrichtung wird ein kontinuierlicher, stabiler Betrieb des Systems unter diesen Bedingungen erreicht, insbesondere bei in weiten Grenzen schwankenden Kühlflüssigkeitstemperaturen.

Die Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels an Hand der Zeichnung weiter verdeutlicht.

Die Figur ist eine schematische Darstellung eines Absorptionskühlsvstems, das so konstruiert und ausgelegt ist, daß es nach der Erfindung betrieben werden Das in der Zeichnung gezeigte spezielle Kühlsystem ist besonders zur Anwendung der Prinzipien der F.rfindung geeignet, obwohl die Erfindung auch bei ähnlichen Absöi ptiüriskünisysieivien angewendet werden kainn.

Ein in der Figur dargestelltes oberes rundes Gefäß 10 enthält einen Wärmeaustauscher, der nachfolgend als Kondensatorkühlschlange 12 bezeichnet ist und der einen Teil eines äußeren Kühlkreises 14 bildet Unter der Kondensatorkühlschlange 12 befindet sich eine Kondensatorschale 16, die mit der Kondensatorkühl-Sichlange 12 und dem oberen Teil des Gefäßes 10 zusammenwirkt, wobei alles zusammen einen Kondensator 18 ergibt.

Im unteren Teil des Gefäßes 10 ist ein Wärmeaustauscher vorgesehen, der nachfolgend als Heizschlange 20 bezeichnet wird. Eine durch diese Heizschlange führende Strömung eines Heizmediums, wie z. B. Dampf oder Heißwasser, wird mittels eines Heizventils 22 gesteuert. Dieses ist über eine elektrische Steuerleitung 22c mit einer Steuervorrichtung 22a verbunden. Die Steuervorrichtung 22a ist in geeigneter Weise mit einem temperaturempfindlichen Element 226 verbunden. Die Heizschlange 20 bildet einen Teil eines Heizkreises, der eine Pumpe und eine Wärmequelle einschließt, die jedoch beide nicht gezeigt sind. Der untere Teil des Gefäßes 10 und die Heizschlange 20 bilden miteinander einen Generator 24 und der untere Teil des Gefäßes 10 stellt einen Generator-Sammelbehälter dar. Eine gestrichelte Linie 23 deutet die gedachte Grenzfläche zwischen dem Kondensator 18 und dem Generator 24 an.

Ein unteres rundes Gefäß 26 enthält einen Wärmeaustauscher, der nachfolgend als Lastkühlschlange 28 bezeichnet wird und einen Teil eines insgesamt mit 27 bezeichneten Lastkühlkreises bildet. Dieser läßt ein Lastkühlmittel zu einer Kühllast fließen. Der Lastkühlkreis 27 enthält eine Pumpe 29. Über der Lastkühlschlange 28 befindet sich ein Verdampfersprührohr 30, dessen Sprühdüsen so angeordnet sind, daß Kältemittel über die Lastkühlschlange verteilt wird. Unter der Lastkühlschlange befindet sich eine Verdampferschale 32 zum Sammeln von flüssigem Kältemittel. Die Lastkühlschlange 28, das Verdampfersprührohr 30, die Verclampferschale 32 und der obere Teil des Gefäßes 26 wirken zusammen und bilden einen Verdampfer 34.

Unter der Verdampferschale 32 befindet sich ein Wärmeaustauscher, der nachfolgend als Kühlschlange 316 bezeichnet wird und einen Teil des äußeren Kühlkreises 14 bildet. Die Kondensatorkühlschlange 12 ist mit der Kühlschlange 36 in Reihe geschaltet. Eine Verteilervorrichtung 38 für eine absorbierende Lösung (Absorbersprührohr) befindet sich über der Kühlschlange 36 und ist mit mehreren Sprühdüsen versehen. Das Absorbersprührohr 38, der untere Teil des Gefäßes 26 und die Kühlschlange 36 wirken zusammen und bilden einen Absorber 40, wobei die Düsen des Absorbersprührohres 38 so angeordnet sind, daß sie die Absorbierende Lösung im oberen Abschnitt des Absoru^rs 40 verteilen. Eine gestrichelte Linie 41 stellt eine gedachte Grenzfläche zwischen dem Verdampfer 34 und dem Absorber 40 dar.

Der Kondensator 18, der Generator 24, der Verdampfer 34 und der Absorber 40 sind in einem geschlossenen Kreislauf miteinander verbunden und führen das Kältemittel und die absorbierende Lösung in einem Absorptionskühlzyklus. Der geschlossene Kreislauf schließt eine Durchlaßvorrichtung 42 für eine konzentrierte Lösung, eine Durchlaßvorrichtung 44 für

verdünnte Lösung, eine Kondensatleitung 46 und eine Durchlaßvorrichtung 48 für das Kältemittel ein. Ein Mantelrohr-Wärmeaustauscher 50 besteht aus einer Mantelseite 52, die einen Teil der Durchlaßvorrichtung 42 für die konzentrierte Lösung bildet, und aus einer Rohrseite 54, die einen Teil der Durchlaßvorrichtung 44 der verdünnten Lösung bildet. Die Durchlaßvorrichtung 42 für die konzentrierte Lösung enthält ferner einen Aufnehmer 56 für die konzentrierte Lösung, der mit dem Generator 24 verbunden ist, und eine Leitung 58, die den Aufnehmer 56 für die konzentrierte Lösung mit der Mantelseite 52 des Wärmeaustauschers 50 verbindet. Schließlich ist eine Injektorvorrichtung 60 in die Durchlaßvorrichtung 42 für die konzentrierte Lösung eingeschlossen. Diese Vorrichtung 60 hat einen Auslaß 64 und einen Saugeinlaß 62, welch letzterer mit der Mantelseite 52 verbunden ist. Eine Leitung 66, die den Auslaß 64 mit dem Absorbersprührohr 38 verbindet, vervollständigt die Durchlaßvorrichtung 42 für die konzentrierte Lösung.

Der untere Teil des Gefäßes 26 bildet einen Absorbersammelbehälter 68 und ist mit einem Aufnehmer 70 für die verdünnte Lösung verbunden, der einen Teil der Durchlaßvorrichtung 44 (für die verdünnte Lösung) bildet. Letztere besteht aus einer Lösungspumpe 72, einer Leitung 74, die den Lösungspumpeneinlaß und den Aufnehmer 70 miteinander verbinden, einer Leitung 76, die den Lösungspumpenauslaß und die Rohrseite 54 des Wärmeaustauschers 50 miteinander verbindet und einer Leitung 77, die die Rohrseite 54 und den Generator 24 verbindet Eine Zweigleitung 78 verbindet die Leitung 76 und damit den Auslaß der Lösungspumpe 72 mit dem Antriebsflüssigkeitseinlaß 79 der Injektorvorrichtung 60.

Die Kondensatleitung 46 verbindet die Kondensatorschale 16 mit dem Verdampfer 34 und speist damit kondensiertes Kältemittel in den Verdampfer. Die Durchlaßvorrichtung 48 für das Kältemittel verbindet die Verdampferschale 32 mit dem Verdampfersprührohr 30 und besteht aus einem Aufnehmer 90 für das Kältemittel, welcher sich an die Verdampferschale 32 anschließt, einer Leitung 94, einer Kältemittelpumpe 92 und einer Leitung 95. Die Leitung 94 verbindet den Aufnehmer 90 mit dem Kältemittelpumpeneinlaß und die Leitung 95 verbindet den Kältemittelpumpenauslaß mit dem Verdampfersprührohr 30. Die Durchlaßvorrichtung 48 für das Kältemittel, die Verdampferschale 32 und das Verdampfersprührohr 30 wirken zusammen und bilden mit der Pumpe 92 einen Kältemittelpumpenkreis zur ständigen Zirkulation von flüssigem Kältemittel zu und von dem Verdampfer 34.

Außer der Kondensatorschlange 12 und der Kühlschlange 36 enthält der äußere Kühlkreis 14 eine Leitung 104 zwischen der Kühlschlange und der Kondensatorkühlschlange, eine Leitung 114 zwischen der Kondensatorkühlschlange und einem Kühlturm 108, eine Leitung 118 zwischen dem Kühlturm und einer Pumpe 112 und eine Leitung 120 zwischen der Pumpe und der Kühlschlange 36.

Bekannte Systeme enthalten normalerweise eine Kühlturm-Nebenschlußleitung zwischen den Leitungen 114 und 118 und ein Dreiwegeventil an der Stelle, an der die Nebenschlußleitung von der Leitung 114 abzweigt, was in der vorgenannten US-PS 36 40 084 beschrieben ist Es ist wichtig anzumerken, daß die Nebenschlußieitung, das Dreiwegeventil und eine Ventilsteuervorrichtung für das letztere bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung weggelassen wurden.

Der Kühlturm 108 besteht üblicherweise aus einem Gehäuse 124, einem an der Leitung 114 angeschlossenen Sprührohr 125 mit mehreren Sprühdüsen, einer Auffangvorrichtung in Form eines Kaltwasserbassins 128. das einen Sammelbehälter 130 bildet, einem dieser Behälter 130 und die Leitung 180 verbindenden Aufnehmer 132 für das in diesem äußeren Kühlsystem zirkulierende Kühlmittel und aus mehreren Ventilatorer

ίο 134, die, wie gezeigt, unmittelbar oder über ein Übersetzungsgetriebe von Eleklromotoren 135 angetrieben sind. Die Motoren 135 sind über eine Steuerleitung 135c an einer Steuervorrichtung 135a angeschlossen Die Steuervorrichtung 135.3 ist ihrerseits in geeignete!

Weise mit einem temperaturempfindlichen Elemeni 1356 verbunden. Das Gehäuse 124 ist mit einer Vielzah jalousieartiger Einlaßöffnungen 136, einigen Auslaßöff nungen 138 und einer Halterung 140 für die Ventilato ren 134 und die Motoren 135 versehen.

Abgesehen von der Weglassung der Kühlturm-Ne benschlußanordnung entspricht die oben beschriebene Anlage zum großen Teil bekannten Absorptionskühlsy Sternen. Mögen auch eine A.nzahl zusätzlicher Merkma Ie oder Abänderungen bei diesen Systemen gefunder werden können, so spielen diese bei der vorliegender Erfindung keine Rolle und wurden daher um der größe ren Klarheit willen weggelassen. Solche zusätzlicher Merkmale sind beispielsweise Reinigungsvorrichtungen zum Entfernen von nicht kondensierbaren Gasen aui dem System, die Dampf vom Verdampfer 34 zum Ab sorber 40 durchlassen, jedoch im Dampf mitgeführtt Flüssigkeitströpfchen zur Verdampferschale 32 ablei ten, oder ein Lösungsventil, welches in der Durchlaß vorrichtung für die verdünnte Lösung enthalten seir kann, um die Strömungsgeschwindigkeit der Lösung bei reduzierter Aufnahmefähigkeit herabzusetzen.

Im folgenden sollen nun die Elemente beschrieber werden, die in dem bevorzugten Ausführungsbeispie der Erfindung zu der herkömmlichen Anlage hinzuge

fügt sind. Hierzu gehört zunächst eine übergeordnet« Steuervorrichtung 22c/, die in geeigneter Weise mi einem temperaturempfindlichen Element 22e verbun den ist. das die Temperatur des in die Kühlschlange 3( eintretenden Kühlmittels des äußeren Kühlkreises er faßt. Die übergeordnete Steuervorrichtung 22J ist übe eine elektrische Steuerleitung 22/" rr.it dem Heizventi 22 verbunden.

Eine Lösungs-Durchlaßvorrichtung verbindet dei Absorbersammelbehälter 6« mit dem Kältemittelpum penkreis. Sie besteht aus einer Lösungsübertragungslei tung 201 zwischen den Leitungen 76 und 94 und verbän det somit den Einlaß der Kältemittelpumpe 92 mit den Auslaß der Lösungspumpe 72. Die Strömung durch die se Leitung 201 wird gesteuert mittels eines Ventils 203 das — wie nachfolgend noch des näheren erläuter wird — normalerweise geschlossen ist. Das Ventil 20! ist an eine Steuervorrichtung 203a über eine Steuerlei tung 203c angeschlossen. Zur Steuervorrichtung 203 gehört ein auf den Flüssigkeitsstand ansprechende

Element 2036, das sich in dem Kältemittelaufnehmer 91 befindet.

Eine Kältemittel-Durchlaßvorrichtung stellt eim Verbindung zwischen dem Kältemittelpumpenkrei und dem Absorbersprührohr 38 her. Sie besteht au einer Kältemittelübertragungsleitung 205 zwischen dei Leitungen 95 und 66 und verbindet den Auslaß der Kai temittelpumpe 92 mit aem Absorbersprührohr 38. Dr Strömung durch die Leitung 205 wird mittels eine

Ventils 207 gesteuert, das normalerweise geschlossen ist. Das Ventil 207 ist über eine Steuerleitung 207c an eine Steuervorrichtung 207a angeschlossen. Außerdem ist die Lösungspumpe 72 oder deren (nicht gezeigter) Motor über eine weitere elektrische Steuerleitung 207d mit einer Steuervorrichtung 207a verbunden. Die Steuervorrichtung 207a ist ihrerseits an ein temperaturempfindliches Element 2076 angeschlossen, das die Temperatur der Flüssigkeit im Kältemittelaufnehmer 90 fühlt. ίο

Eine Verbindungsleitung 209 verbindet die Leitung 95 und die Kondensatleitung 46 und lenkt einen Teil der Flüssigkeit aus dem Verdampfersprührohr 30 in das von der Kondensatorschale 16 zum Verdampfer 34 fließende Kondensat, was unten erläutert wird. Die Verbindungsleitung 209 ist mit einer Drosselscheibe 211 versehen, welche die Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit auf einem vorbestimmten Wert hält.

Bei dieser Beschreibung sei angenommen, daß als Kühl- bzw. Kältemittel in allen Kreisen Wasser verwendet wird, also im eigentlichen inneren Kältemittelkreis, im äußeren Kühlkreis 14 und damit in der Kühlschlange 36 sowie im Lastkühlkreis 27 und damit in der Lastkühlschlange 28. Ferner sei angenommen, daß das Heizmedium, das in der Heizschlange 20 zirkuliert, Dampf ist und daß die absorbierende Lösung eine wäßrige Lithiumbromidlösung ist, die: auch Additive zur Verbesserung der Wärmeübertragungsleistung und zur Korrosionshemmung enthalten kann. Wie zuvor erwähnt können aber auch andere Flüssigkeiten verwendet werden. Die Erfindung ist in keiner Weise auf die Verwendung der genannten Substanzen beschränkt.

Herkömmliche Wirkungsweise

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Nachfolgend wird die herkömmliche Wirkungsweise beschrieben, bei welcher das System bei Umgebungstemperaturen betrieben wird, die so hoch sind, daß Kühlwasser in die Kühlschlange 36 mit oder nahezu mit der höchsten Bemessungstemperatur eintritt.

Der Druck im unteren Gefäß 26 wird auf einem Wert (z. B. etwa 7 mm Quecksilbersäule absolut oder 0,01 at) gehalten, der wesentlich geringer als der Druck im oberen Gefäß 10 (etwa 75 mm Quecksilbersäule absolut oder 0,1 at) ist. Die Schwerkraft und die Druckdifferenz rufen eine Strömung des kondensierten Kältemittels von der Kondensatorschale 16 durch die Kondensatleitung 46 zu dem oberen Teil des Verdampfers 34 hervor, wo ein Teil des kondensierten Kältemittels verdampft. Wenn das in den Verdampfer eintretende Kondensat verdampft, wird dem in der Lastkühlschlange 28 zirkulierenden Wasser Wärme entzogen. Nicht verdampftes Kältemittel zirkuliert im Kältemittelpumpenkreis, wird in der Verdampferschale 32 gesammelt und aus dieser über den Kältemittelaufnehmer 90, die Leitung 94, die Pumpe 92 und die Leitung 95 zu dem Verdampfersprührohr 30 gepumpt. Die Ventile 203 und 207 sind normalerweise geschlossen. Das flüssige Kältemittel wird durch das Verdampfersprührohr zur weiteren Verdampfung über die Lastkühlschlange 28 verteilt und dementsprechend zum weiteren Wärmeentzug aus dem zu kühlenden Wasser. Nicht verdampftes Kältemittel wird weiter von der Verdampferschale 32 aufgefangen und zum Verdampfersprührohr 30 rezirkuliert. Zu einem nachstehend näher erläuterten Zweck wird ein Teil des Kältemittels aus dem Verdampfersprührohr 30 mittels der Verbindungsleitung 209 ir= die Kondensatleitung 46 abgezweigt, und zwar bei einer Strömungsgeschwindigkeit, die durch die Drosselscheibe 211 bestimmt wird.

Das zu kühlende Wasser in der Lastkuhlschlange 28 wird durch die Pumpe 29 zu der Kühllast und wieder zurück zur Kühlschlange gepumpt.

Das im Verdampfer 34 verdampfte Kältemittel gelangt zum Absorber 40 dank eines leichten Druckgefälles innerhalb des Gefäßes 26, das durch den Absorptionsprozeß und durch die Wirkung der Versprühung aus den Düsen des Absorbersprührohres 38 entsteht. Das verdampfte Kältemittel kommt in Kontakt mit der aus dem Sprührohr austretenden Lösung und wird von ihr absorbiert. Dabei wird die in den Absorbersammelbehälter 68 absinkende Lösung verdünnt. Die entstehende Lösungswärme wird von dem in der Kühlschlange 36 zirkulierenden Kühlwasser aufgenommen.

Die verdünnte absorbierende Lösung wird aus dem Absorbersammelbehälter 68 über den Aufnehmer 70 und die Leitung 74 entfernt, wobei die Lösungspumpe 72 die verdünnte Lösung durch die Leitung 76 zur Rohrseite 54 des Wärmeaustauschers 50 und durch die Leitung 77 zu dem Generator 24 pumpt. Wie oben erwähnt, ist das Lösungsübertragungsventil 203 normalerweise geschlossen.

Die verdünnte Lösung wird im Generator 24 durch den in der Heizschlange 20 zirkulierenden Dampf erhitzt, wobei das Kältemittel aus der Lösung verdampft. Das verdampfte Kältemittel steigt zum Kondensator 18, wo es durch die Übergabe der Verdampfungswärme an das in der Kondensatorschlange 12 zirkulierende Wasser verflüssigt wird. Schließlich wird der Kühlzyklus vervollständigt durch das Sammeln des Kältemittelkondensats in der Verdampferschale 32.

Die Verdampfung des Kältemittels aus der absorbierenden Lösung im Generator 24 erhöht die Konzentration der Lösung, und die konzentrierte Lösung läuft aus dem Generatorsammelbehälter 25 in den Aufnehmer 56 über. Die konzentrierte Lösung fließt dann vom Aufnehmer 56 durch die Leitung 58 zur Mantelseite 52 des Wärmeaustauschers 50 wo sie ihre Wärme an die durch die Rohrseite 54 fließende verdünnte Lösung abgibt. Dieser Wärmeaustausch fördert die Leistungsfähigkeit des Systems, indem die konzentrierte Lösung gekühlt und dadurch deren Absorptionsfähigkeit erhöht und indem die verdünnte Lösung auf ihrem Weg zum Generator 24 vorgewärmt wird. Von der Mantelseite 52 gelangt die konzentrierte Lösung zu dem Saugeinlaß 62 der Injektorvorrichtung 60. Ein Teil der verdünnten Lösung vom Auslaß der Lösungspumpe 72 wird durch die Zweigleitung 78 zu dem Antriebsflüssigkeitseinlaß 79 der Injektorvorrichtung 60 abgezweigt Sie gibt die Antriebskraft für den Betrieb der Vorrichtung 60 ab. Infolgedessen werden die in den SaugeinlaC 62 eintretende konzentrierte Lösung und die in den An· triebsflüssigkeitseinlaß 79 eintretende verdünnte Lösung miteinander vermischt und ergeben am Auslaß 64 eine Lösung mittlerer Konzentration. Die Vorrichtung 60 bewirkt die Förderung dieser halbkonzentrierter Lösung durch die Leitung 66 zu dem Absorbersprüh rohr 38, wo es zur Vervollständigung des Zyklus de: absorbierenden Lösung im oberen Abschnitt des Ab sorbers 40 verteilt wird.

Gegebenenfalls kann die Injektorvorrichtung 6< auch weggelassen werden. In diesem Fall kann dii Schwerkraft und das Druckgefälle zwischen den Gefä ßen 10 und 26 ausreichen, um die konzentrierte Lösuni vom Generator 24 zum Absorbersprührohr 38 zu lei ten. Es kann auch eine zweite Lösungspumpe afc Stell

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der Vorrichtung 60 vorgesehen werden, wie dies beispielsweise in der US-PS 32 54 499, beschrieben ist.

Die Leistungssteuerung erfolgt unter Zuhilfenahme des Heizventils 22 zur Regulierung der Dampfströmung in der Heizschlange 20. Außerdem kann, wie oben erwähnt, ein (nicht gezeigtes) Steuerventil in der Durchlaßvorrichtung 44 für die verdünnte Lösung vorgesehen sein. Die Stellung des Heizventils 22 wird, wie bekannt, durch die Steuervorrichtung 22a über die Steuerleitung 22c bestimmt, während die übergeordnete Steuervorrichtung 22c/im Normalbetrieb nicht betätigt wird. Die Steuervorrichtung 22a ist in ihrer zweckmäßigsten Ausbildungsform eine Thermostatvorrichtung, die auf das temperaturempfindliche Element 22b anspricht, welches die Temperatur des die Lastkühlschlange 28 verlassenden gekühlten Wassers fühlt. In einem typischen System verlangt die Küiiliast eine Temperatur des austretenden gekühlten Wassers von 6,7°C bei Vollast, während bei Niedriglast diese Temperatur 5⁰C sein sollte, in welchem Fall sich das Heizventil 22 in einer Drosselstellung befinden würde, da die Steuervorrichtung 22a normalerweise eine reine Proportionalsteuerung ergibt.

Der äußere Kühlkreis 14 arbeitet wie folgt. Das Kühlwasser tritt vom Auslaß der Pumpe 112 über die Leitung 120 in die Kühlschlange 36 ein. Nachdem es die Kühlschlange durchlaufen und im Absorber 40 Wärme aus der absorbierenden Lösung aufgenommen hat, wird das Kühlwasser durch die Leitung 104 zu der Kondensatorschlange 12 geleitet, wo es durch Aufnahme der Verdampfungswärme die Verflüssigung des verdampften Kältemittels bewirkt. Das erwärmte Kühlwasser wird von der Kondensatorschlange 12 durch die Leitung 114 zum Sprührohr 125 geleitet, wo es aus einer Reihe Sprühdüsen nach unten austritt und in Kontakt mit der Umgebungsluft kommt. Diese entzieht dem Kühlwasser die Wärme hauptsächlich durch partielle Verdampfung. Das so gekühlte Wasser fällt in den durch das Kaltwasserbassin 128 gebildeten Sammelbehälter 130 und wird von dort durch den Aufnehmer 132 und die Leitung 118 zum Einlaß der Pumpe 112 geleitet, womit sich der Kühlwasserkreislauf schließt. Um eine höchstmögliche Kühlwirkung zu erreichen, werden Ventilatoren 134 in Betrieb gesetzt. Sie saugen die Umgebungsluft durch jalousieartige öffnungen 136 an. Sodann steigt die Luft durch das in Tropfen niederfallende Kühlwasser nach oben und strömt durch die Auslaßöffnungen 13P nach außen.

Die Temperatur des Kühlwassers, das in die Kühlschlange 36 eintritt, wurde bisher meist auf einem rejativ hohen Wert gehalten, insbesondere lag die Bemessungstemperatur gewöhnlich etwa zwischen 24 und 32°C, und es wurde als für einen stabilen Betrieb wünschenswert angesehen, die Eintrittstemperatur mit einem Toleranzbereich von ± 1,4°C auf der Bemessungstemperatur zu halten. Die Temperaturfeinsteuerung wurde mittels der Kühlturm-Nebenschlußleitung und des zugehörigen Dreiwegeventils erreicht, welche Teile bei der Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels weggelassen wurden. Die Grobsteuerung erfolgte mittels der Ventilatoren 134, und zwar entweder durch Veränderung der Drehzahl der Motoren 135 oder durch eine Ein-Aus-Steuerung.

Die Motoren 135 werden über die elektrische Steuerleitung 135c von einer Steuervorrichtung 135a gesteuert Diese ist zweckmäßig eine Thermostatvorrichtung, die auf das temperaturempfindliche Element 1356 anspricht Letzteres ist so angeordnet, daß es die Temperatur des aus dem Kühlturm 108 austretendet Kühlwassers fühlt. Bei der hier beschriebenen Ausfüh rungsform erfolgt die Steuerung der Kühlwassertempe ratur ausschließlich über die Ventilatoren.

Betrieb bei veränderlichen Umgebungstemperaturen

Bei der nachfolgenden Beschreibung wird vorausge setzt, daß das betrachtete System bei den höchste! Umgebungstemperaturen arbeitet, die in dem Klima, ii dem das System installiert ist, erwartet werden können Demzufolge tritt das Kühlwasser in die Kühischlangi 36 bei maximaler Bemessungstemperatur, angenom men 35°C, ein. Die Maximaltemperatur kann festgeleg werden durch die Auswahl der Bemessungsmerkmah des Kühlturms, wie z. B. der Größe, Anzahl und Dreh i'.ahl der Ventilatoren 134.

Es sei nun angenommen, daß die Umgebungslempe ratur zu fallen beginnt. Die Ventilatoren 134 werdei aber dessen ungeachtet im Hinblick auf möglichst ge ringen Dampfverbrauch vorzugsweise so betrieben daß sich ein Kühlwasser von möglichst geringer Tem peratur ergibt. Dabei kann die Kühlwassertemperatu bis zu einem praktikablen Minimum fallen, das bei spielsweise nur wenige Grad über dem Gefrierpunk liegt, je nach den Eigenschaften und den besonderei Anforderungen an das spezielle System. Die Minimal temperatur wird festgelegt ■ durch Justierung de Steuervorrichtung 135a. Diese kann so eingestellt wer den, daß die Ventilatormotoren 135 abgeschaltet wer den, wenn die Temperatur des Kühlwassers beim tem peraturempfindlichen Element 1350 auf 13"C abgesun ken ist, und daß die Ventilatormotoren wieder einge schaltet werden, wenn die Temperatur wieder auf 18°( ansteigt. Nach einer anderen Möglichkeit können di< Ventilatormotoren auch einzeln oder in Gruppen de Reihe nach abgeschaltet werden, wenn die Kühlwasser temperatur auf 13 bzw. 7°C abfällt, wobei sie dann ii umgekehrter Reihenfolge wieder zugeschaltet werden wenn die Temperatur entsprechend angestiegen ist. Di viele Kühltürme mit vier oder mehr Ventilatoren aus gestattet sind und einige auch mit Ventilatoren, die mi verschiedenen Drehzahlen laufen können, sind vielerle Steuerschemata möglich.

Die minimale Kühlwassertemperatur wird ausge wählt auf der Basis des maximalen Kühlleistungsbe darfs während der Zeiten geringer Umgebungstempe raturen. Läßt man es zu, daß die Kühlwassertemperatui im Verhältnis zur Größe der Kühllast zu weit abfällt, s( findet im Generator 24 eine übermäßige Aktivität stat und folglich eine Übertragung von absorbierender Lö sung zum Kondensator 18. Wenn somit während de /.eiten herabgesetzter Umgebungstemperaturen eil dem Vollastbetrieb entsprechender Kühlleistungsbe darf erwartet werden kann, so kann die Temperatui des den Kühlturm 108 verlassenden Kühlwassers ir einem typischen System auf einem Minimum von 18°C fiw λ" ^weiden· ^Wenn bei einem ähnlichen Systerr »O/o Vollast das erwartete Maximum ist, so kann di( Kuhlwassertemperatur auch auf ein Minimum vor IJ C begrenzt werden. Solche über die saisonabhängi gen Erwartungen hinausgehende Kühllasten trifft mar beispielsweise bei Kühlsystemen für industrielle Pro z^sse an. Bei einer normalen Klimaanlage jedoch, be eier man erwarten kann, daß der Kühlleistungsbedari mit dem Abfallen der Umgebungstemperaturen nach haltig abnimmt, ist ein sicherer und stabiler Betriet durchaus erreichbar mit einer Kühlwassertemperatui

ii 1

von nur 4°C bei 10% der Bemessungsvollast.

Um eine zu große Aktivität im Generator 24 auf Grund zu geringer Kühlwassertemperatur zu vermeiden, ist die übergeordnete Steuervorrichtung 22c/ vorgesehen, welche die öffnung des Heizventils 22 begrenzt. Diese übergeordnete Steuervorrichtung 22c/ ist zweckmäßigerweise eine Thermostatvorrichtung, die auf ein temperaturempfindliches Element 22e anspricht, welches die Temperatur des in die Kühlschlange 36 eintretenden Kühlwassers fühlt und beispielsweise auf eine Temperatur von 24°C eingestellt sein kann. Wenn zu irgendeiner Zeit während des Betriebes die Temperatur des eintretenden Kühlwassers unter diesen Wert sinken sollte oder wenn bei der Inbetriebnahme die Umgebungsbedingungen so sind, daß Kühlwasser mit einer geringeren Temperatur in die Kühlschlange,, 36 eingespeist wird, so gibt die übergeordnete Steuervorrichtung 22c/ über die Steuerleitung 22/" ein Signal zum Heizventil 22, um das Ventil in eine vorbestimmte gedrosselte Stellung zu bringen. Solange diese Bedingung bestehen bleibt, können sich alle Signale der Steuervorrichtung 22a, die an sich eine größere Ventilöffnung bewirken würden, gegen das Signal der übergeordneten Steuervorrichtung 22c/ nicht durchsetzen, während Signale der Steuervorrichtung 22a, die auf eine noch weiter gedrosselte Stellung des Ventils gerichtet sind, zur Wirkung kommen.

Sowie die Temperatur des in der Kühlschlange 36 zirkulierenden Wassers abnimmt, nimmt die Aktivität im Absorber 40 wegen der erhöhten Affinität der absorbierenden Lösung gegenüber dem Kältemitteldampf zu. Bei einen System, bei dem die Kühllast als Ergebnis fallender Umgebungstemperaturen absinkt, erzeugt die Steuervorrichtung 22a ein Signal, welches auf eine weiter geschlossene Stellung des Heizventils 22 gerichtet ist. Das setzt die Aktivität im Generator 24 herab, der demzufolge weniger verdampftes Kältemittel an den Kondensator 18 abgibt; als Folge davon gelangt weniger Kältemittelkondensat zum Verdampfer 34. Diese beiden Bedingungen, nämlich verringerte Kühllast und verringerte Kühlwassertemperatur, tendieren somit zu einer Verringerung der Konzentration der absorbierenden Lösung oder, umgekehrt ausgedrückt, sie tendieren zu einer stärkeren Verdünnung der Lösung mit entsprechender Entnahme von Kältemittel aus dem Kältemittelkreislauf. Der Kältemittelverlust spiegelt sich wieder im Flüssigkeitsbestand in der Verdampferschale 32 und im Kältemittelaufnehmer 90. Wenn die Kühllast auf etwa 40% der Vollast und die Temperatur des den Kühlturm 108 verlassenden Kühlwassers auf etwa 18°C gesunken ist, so ist bei dem beschriebenen System das Niveau des Kältemittels im Aufnehmer 90' auf den Punkt gesunken, bei dem ein weiterer Kältemittelverlust zu Kavitationserscheinungen in der Kältemittelpumpe 92 und damit zu einer Beschädigung der Pumpe führen würde. Diese Werte sind wie andere in dieser Beschreibung genannte Werte nur als Beispiele· angeführt, da das anfängliche Flüssigkeilsvolumen im Kältemittelpumpenkreis von einer Anlage zur anderem wechselt. Das Maximalvolumen wird bestimmt durch die Kapazität des Kältemittelpumpenkreises und damit; im wesentlichen durch die Abmessungen der Verdampferschale 32 und des Kältemittelaufnehmers 90.

Das Flüssigkeitsniveau im Aufnehmer 90 wird mittels; des Elements 2036 abgefühlt, das in der Zeichnung als einfacher am Ende eines Hebelarms angebrachtem Schwimmer gezeigt ist. Er ist mit der Steuervorrichtung 203a betriebsmäßig verbunden und bildet einen Schwimmerschalter. Es können jedoch auch ebensogut andere in der Technik bekannte Vorrichtungen zum Fühlen von Flüssigkeitsständen benutzt werden. Wenn das vorbestimmte fviinimalniveau erreicht ist, betätigt das Element 2036 die Steuervorrichtung 203a und gibt ein entsprechendes Signal über die Leitung 203c zu dem Ventil 203. Das Ventil 203, das ein einfaches Magnetventil sein kann, wird somit aus seiner geschlossenen in seine offene Stellung bewegt und leitet einen Teil der absorbierenden Lösung vom Auslaß der Lösungspumpe 72 über die Lösungsübertragungsleitung 201 zum Einlaß der Kältemittelpumpe 92. Die so abgezogene absorbierende Lösung bildet ein Gemisch mit dem Kältemittel und die Mischung wird von der Kältemittelpumpe 92 über die Leitung 95 zum Verdampfersprührohr 30 gefördert. Das Ventil 203 bleibt offen, bis der Flüssigkeitsstand im Kältemittelaufnehmer 90 auf einen zweiten vorbestimmten Wert angestiegen ist, der etwas über dem erstgenannten oder vorbestimmten Minimalwert liegt. Das Erreichen des höheren Flüssigkeitsstandes wird vom Element 203t signalisiert, das nun wiederum die Steuervorrichtung 203a betätigt, welche ein Schließsignal zum Ventil 203 sendet. Dieser Vorgang wird, sofern notwendig, wiederholt, so daß zu der Flüssigkeit im Kältemittelpumpenkreis absorbierende Lösung addiert wird, wenn immer der Kältemittelstand auf einen vorbestimmten Minimalwert absinkt, der vom Element 2036 erfaßt wird. Mit jeder weiteren Addition absorbierender Lösung zu der Flüssigkeil im Kältemittelpumpenkreis wird die Konzentration der absorbierenden Salze in dieser Flüssigkeit erhöht.

Die Einleitung von absorbierender Lösung in den Kältemittelpumpenkreis hat den zusätzlichen Effekt, daß die Aufnahmefähigkeit des Absorbers 40 herabgesetzt wird, was dazu führt, daß eine weitere Entnahme von Kältemittel verhindert wird. Das Vorhandensein von absorbierender Lösung in dem Kältemittelpumpenkreis setzt zwar die Leistung des Verdampfers 34 herab, doch trägt diese verringerte Leistung dazu bei, das System unter verringerte Kühllast im Gleichgewicht zu halten.

Wenn die Umgebungstemperaturen wieder ansteigen, womit eine entsprechende Erhöhung der Kühlwassertemperatur und der Kühllast einhergeht, so wird beim normalen Betriebsablauf absorbierende Lösung aus dem Kältemittelpumpenkreis durch einen graduellen Flüssigkeitsübergang mittels der früher erwähnter bekannten (nicht gezeigten) Vorrichtungen entnommen. Bei manchen Systemen, speziell bei solchen, bei denen mit einem Umgebungstemperaturanstieg erwartungsgemäß ein schneller Lastanstieg einhergeht, mag es wünschenswert sein, eine Ablaßvorrichtung vorzusehen, um die Entfernung der absorbierenden Lösung au« dem Kältemittelpumpenkreis zu beschleunigen und se den Verdampfer 34 in einer verhältnismäßig kurzer Zeitspanne auf volle Leistung zu bringen. Solche AbiaSvorrichtungen sind an sich in vielfältigen Ausfüh rungs^fcrmen bekannt Sie sind stets so angeordnet, daO sie einen Teil der Flüssigkeit im Kältemittelpumpen kreis direkt zum Absorber 40 leiten. Eine zweckmäßig« Vorrichtung dieser Art ist in der vorerwähnten US-PS 36 40 084 beschrieben.

Wenn im Kältemittelpumpenkreis absorbierende Lö sung enthalten ist oder wenn insbesondere in dem au; den Düsen des Verdampfersprührohres 30 austreten den Kältemittel absorbierende Salze vorhanden sind so kann der Dampfdruck im Verdampfer 34 kleiner ah derjenige Dampfdruck sein, der vorherrscht, wenn da;

Kältemittel reines Wasser ist. Dementsprechend tendiert in den Verdampfer eintretendes reines Kältemittekondensat am Auslaß dzr Kcr.densatleiiung 46 zum Frieren. Dies wird jedoch dadurch verhindert, daß über die Verbindungsleitung 209 eine gesteuerte Flüssigkeitsmenge aus dem Kältemittelpumpenkreis in das Kondensat eingeführt wird. Wenn in der Flüssigkeit des Kältemittelkreises und damit in der zur Kondensatieitung 46 abgeleiteten Flüssigkeit absorbierende Salze vorhanden sind, so senken diese die Gefriertemperatur des in den Verdampfer eintretenden Kältemittelkondensats ab und bewirken, daß sich am Auslaß der Kondensatleitung 46 kein Eis bilden kana

An Stelle der Verbindungsleitung 209 kann auch die Kondensatleitung 46 so ausgebildet sein, daß sie den Verdampfer 34 vollkommen kurzschließt, indem sie den Auslaß der Kondensat teilung mit der KältemitteJleitung 94 verbindet und damit Kältemittelkondensat direkt zum Einlaß der Pumpe 92 gelangen läßt. Eine solche Konstruktion ist in der US-PS 35 93 540 gezeigt.

Gelingt die genau angepaßte Steuerung der Kühlwassertemperatur nicht wepn also die Kühlturm-Nebenschlußleitung und das zugehörige Dreiwegeventil weggelassen sind, dann reagiert das System außerordentlich empfindlich auf Laständerungen. Dies ergibt sich beispielsweise aus der Tatsache, daß schon eine kleine Verringerung der Kühllast eine entsprechende Herabsetzung der Temperatur des aus der Lastkühlschlange 28 austretenden gekühlten Wassers mit sich bringt. Dies wird von dem Element 22b signalisiert, so daß die Steuervorrichtung 22a ein Signal erzeugt, welches das Heizventil 22 in eine weiter geschlossene Stellung bringt. Daraus entspringt wiederum eine Tendenz zur Verringerung der Belastung am Kondensator 18 und somit der Belastung des Kühlturms 108, wodurch die Temperatur des in die Kühlschlange 36 eintretenden Wassers verringert wird. Die Verringerung der Kühlwassertemperatur erhöht die Aktivität im Absorber und damit im Verdampfer 34, was zu einer weiteren Absenkung der Temperatur des Kühlwassers führt und damit zu einer weiteren Nachstellung des Heizventils 22 in eine weiter geschlossene Stellung. Dieser kumulative Effekt tritt besonders stark in Erscheinung, wenn einer oder beide Kühlturmventilatoren 134 anlaufen und dadurch einen plötzlichen und schnellen Abfall der Kühlwassertemperatur bewirken. Wenn man die zyklische Absenkung der Kühlwassertemperaturen in den Kühlschlangen 28 und 36 sich weiter fortsetzen läßt, so kann es vorkommen, daß die Temperatur des Kältemittels im Verdampfer 34 sich dem Gefrierpunkt nähert.

Um ein solches Einfrieren des Verdampfers zu vermeiden und einen kontinuierlichen Betrieb des Systems sicherzustellen, sind die Leitung 205 und das zugehörige Ventil 207 vorgesehen. Eine Steuervorrichtung 207a, die zweckmäßigerweise eine Thermostatvorrichtung ist, wird auf eine Temperatur von beispielsweise 2,0° C eingestellt. Wenn die Temperatur der Flüssigkeit im Kältemittelaufnehmer 90 auf diesen vom Element 2076 signalisierten Wert abfällt, so leitet die Steuervorrichtung 207a über die Steuerleitung 207c ein entsprechendes Signal zum Ventil 207, wodurch dieses Ventil 207, das beispielsweise ein einfaches Magnetventil sein kann, aus seiner geschlossenen in seine geöffnete Stellung umgestellt wird. Das bewirkt, daß ein Teil der Flüssigkeit im Kältemittelkreis am Auslaß der Pumpe 92 abgezogen und direkt dem Absorbersprührohr 38 zugeführt wird, wodurch die den Absorbersprühdüsen zufließende Lösung unmittelbar verdünnt wird, was eine schnelle Herabsetzung der Aktivität im Absorber zur Folge hat und eine weitere Absenkung der Temperatur der Kältemittels im Verdampfer 34 verhindert

Die Steuervorrichtung 207a ist ferner so eingestellt, daß sie dem Ventil 207 ein Schließsignal zuleitet wenn das Element 2076 ein Ansteigen der Kältemitteltemperatur auf beispielsweise 2,1⁰C meldet Als äußerste Vorsichtsmaßnahme ist schließlich die Steuervorrichtung 207a so eingestellt, daß sie über die Steuerleitung 207d ein Signal abgibt welches die Lösungspumpe 72 abschaltet wenn aus irgendeinem Grund die Temperatur der Flüssigkeit im Kältemittelpumpenkreis auf beispielsweise 1,1⁰C abfallen sollte. Die Steuervorrichtung 207a ist somit eine Zwei-Stellungs-Thermosiatvorrichtung. Alternativ könnte die Steuerleitupg 207dauch die Steuervorrichtung 207a mit der Kühlwasserpumpe 112 anstatt mit der Lösungspumpe 72 oder insbesondere mit dem (nicht gezeigten) Motor dieser Kühlwasserpumpe verbinden. Das Ziel jeder dieser Maßnahmen

besteht darin, das Einfrieren sofort aufzuhalten, wenn vom Element 207h dit untere Temperatur oder die vorbestimmte Minimaltemperatur gemeldet wird.

Wenn Kühlwasser in der Kühlschlange 36 des Absorbers mit herabgesetzten Temperaturen zirkuliert so sinkt auch die Temperatur der verdünnten absorbierenden Lösung, die durch die Rohrseite 54 des Wärmeaustauschers 50 fließt. Bei manchen Anlagen kann dies die Möglichkeit einer Kristallisation der konzentrierten Lösung in der Mantelseite 52 des Wärmeaustauschers besonders begünstigen. Deshalb wird bei einer alternativen (nicht gezeigten) Ausführungsform die Leitung 205 anstatt mit der Leitung 66 mit der Leitung 58 verbunden, und zwar vorzugsweise an einem Punkt, der in Strömungsrichtung unmittelbar vor der Mantelseite 52 des Wärmeaustauschers 50 liegt Damit ist das Ventil 207 so angeordnet, daß es Signale von einer Steuervorrichtung erhalten kann, welche eine beginnende Kristallisation in der Mantelseite 52 meldet. Diese Steuervorrichtung öffnet zeitweilig das Ventil 207 und leitet damit Flüssigkeit von dem Kältemittelkreis in die Leitung 58 und von dort direkt zur Mantelseite 52, wodurch unmittelbar eine Verdünnung der Lösung bewirkt wird. Die Steuervorrichtung ist vorzugsweise mit einer Zeitsteuervorrichtung verbunden, welche ihrerseits über eine Steuerleitung am Ventil 207 angeschlossen ist. Die Zeitsteuervorrichtung wird so eingestellt, daß das Ventil nach einer vorbestimmten Zeitdauer schließt und daß sich die öffnung dei> Ventils periodisch wiederholt, bis die Kristallisationsbedingung beseitigt ist. Die Steuervorrichtung ist auch über eine besondere Steuerleitung vorzugsweise mit dem Heizventil 22 verbunden, um den Durchfluß durch die Heizschlange 20 zu drosseln, bis die Kristallisationsbedingung beseitigt ist, wodurch die Konzentration der den Generator 24 verlassenden Lösung verringert wird.

Hierzu wird ein Beispiel gegeben. Wenn bei der alternativen Ausführungsform die Steuervorrichtung eine drohende Kristallisation meldet und die Zeitsteuervorrichtung betätigt, dann sendet diese ein öff-

nungssignal zum Übertragungsventil 207. Gleichzeitig gibt die Steuervorrichtung ein Signal zum Heizventil 22 und stellt dieses in eine weiter geschlossene Stellung um. Nach beispielsweise zwei Minuten gibt die Zeitsteuervorrichtung ein weiteres Signal zum Ventil 207 und schließt dieses. Nach einem weiteren Zeitintervall von beispielsweise acht Minuten gelangt, sofern die Steuervorrichtung weiterhin die in Rede stehende Bedingung bestätigt ein zweites Öffnungssignal zum Ven

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til 207. Dieses bleibt zwei Minuten lang bestehen. Dann wird der zehn Minuten lanrs Zyklus wiederholt, bis die Kristallisationsbedingung beseitigt ist. Wenn die Steuervorrichtung das Ende der Kristallisationsbedingung meldet, gibt sie ein Signal, welches das Heizventil 5 22 aus seiner gedrosselten Stellung freigibt, und dies unabhängig von der Stellung des Ventils 207.

Es ist darauf hinzuweisen, daß bei der oben beschriebenen alternativen Ausführungsform das Ventil 207 den Signalen der Steuervorrichtung 207a unterworfen bleibt, da eine Verdünnung der Lösung in der Mantelseite des Wärmeaustauschers 50 sehr schnell eine Verdünnung der aus dem Sprührohr 38 austretenden Lösung ergibt. So ü^en das Ventil 207 und die Leitung 205 zwei Funktionen aus. Sie verhindern nämlich die Voraussetzungen für das Einfrieren des Verdampfers 34 und für eine Kristallisation im Wärmeaustauscher 50. Die Wahrscheinlichkeit, daß eine dieser Voraussetzungen eintritt, ist höher, wenn die Kühlturm-Nebenschlußleitung weggelassen ist, da dies die Möglichkeit von schnellen KühSwasseriemperaturwechseln schafft. Ein ähnliches Ventil, das ähnliche Funktionen erfüllt und das bei einem kombinierten Absorption?- und dampfturbinenbcriebenen System angewandt wird, ist in der US-PS 33 14 246 offenbart.

Auch bei der alternativen Ausführungsform kann die Leitung 205 wie in dem dargestellten Ausführungsbeispiel mit der Leitung 66 (anstatt mit der Leitung 58) verbunden sein. Wenn in diesem Falle das Vent¹.! 207 öffnet, so ergibt sich eine geringe Zeitverzögerung bei der Verdünnung der konzentrierten Lösung in der Mantelseite 52 des Wärmeaustauschers 50, jedoch eine unmittelbare Herabsetzung der Aktivität im Absorber 40. Bei manchen Anlagen mag diese Anordnung vorzuziehen sein. Die Wahl hängt davon ab, ob die schnellere Ansprechgeschwindigkeit in der Mantelseite 52 oder im Absorber 40 gewünscht wird.

Die gedrosselten Maximalöffnungsstellungen, die bei der alternativen Ausführungsform dem Heizventil 22 von der Kristallisations-Steuervorrichtung und von der übergeordneten Steuervorrichtung 22c/ aufgezwungen werden, können identisch sein oder sich voneinander unterscheiden. Dies hängt von den Eigenschaften und den Anforderungen an das betreffende System ab. Im letztgenannten Falle muß die stärker drosselnde Einstellung den Vorrang haben, wenn beide Steuervorrichtungen zur gleichen Zeit wirksam sind.

Die Kristallisations-Steuervorrichtung bei der alternativen Ausführungsform ist vorzugsweise eine Thermostatvorrichiiing, die mit einem temperaturempfindlichen Eiemeni kombiniert ist Dieses Element meldet die Temperatur in einer Überlaufvorrichtung, beispielsweise einem Überhufrohr, welches mit dem Aufnehmer 56 für die konzentrierte Lösung verbunden ist und dessen Einlaß über dem Normalniveau der Flüssigkeit in dem Aufnehmer liegt. Wenn die Kristallisation, die ein fortschreitender Vorgang ist, in der Mantelseite 52 des Wärmeaustauschers 50 beginnt, dann verlangsamt sich die Strömung in der Leitung 58, wodurch der Flüssigkeitsstand im Aufnehmer 56 ansteigt. Wenn der Flüssigkeitsspiegel den Einlaß des Überlaufrohres erreicht, dessen Auslaß normalerweise am Absorber 40 angeschlossen ist, so tritt ein Teil ^fSr verhältnismäßig heißen konzentrierten Lösung in das Überlaufrohr ein. Der daraus folgende Temperaturanstieg im Überlaufrohr auf beispielsweise 60° C wird von dem temperaturempfindlichen Element fesgestellt, und es beginnt der oben beschriebene Abhilfe schaffende Vorgang. Sinkt die Tempei -atur im Überlaufrohr ausreichend ab, so daß dies als Anzeichen dafür gelten kann, daß keine konzentrierte Lösung mehr in das Überlaufrohr eintritt, so veranlaßt dies die Steuervorrichtung, das Heizventil 22 aus seiner gedrosselten Stellung freizugeben und durch Stillsetzung der Zeitsteuervorrichtung auch die periodische öffnung des Ventils 207 zu beenden. Eine ähnliche Überlaufvorrichtung und die zugehörige Steuervorrichtung sind in der DS-PS 34 10 104 beschrieben.

An Stelle der temperaturempfindlichen Steuervorrichtung kann auch ein Schwimmerschalter ähnlich dem durch die Steuervorrichtung 203a und das Element 2036 dargestellten zusammen mit einem Überlaufrohr vorgesehen sein, um dadurch den Eintritt von konzentrierter Lösung in das Rohr festzustellen. Die temperaturempfindtiche Steuervorrichtung ist jedoch vorzuziehen, weil bei Betriebsbeginn, bevor der Generator 24 seine volle Leistungsfähigkeit erreicht, manchmal etwas überschüssige Lösung in das Überlaufrohr übertritt, wobei dann die Voraussetzungen für eine Kristallisation nicht vorliegen. Ein Schwimmerschalter kann nicht zwischen diesen beiden Voraussetzungen unterscheiden. Da jedoch die bei Betriebsbeginn übertretende Lösung verhältnismäßig kühl ist, liegt ihre Temperatur wesentlich unter den als Beispie! oben erwähnten 60°C, so daß die bevorzugte temperaturempfindliche Steuervorrichtung das Ventil 207 nur im Falle einer beginnenden Kristallisation öffnet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Absorptionskälteanlage mit einem aus Generator (Austreiber), Kondensator, Verdampfer und Absorber bestehenden Kühlkreislauf, bei welcher im Verdampfer sich sammelndes und aus letzterem abgezogenes Kältemittelkondensat in einem Kältemittelpumpenkreis erneut dem Verdampfer zur Verdampfung zugeführt wird, und bei welcher Steuereinrichtung vorgesehen sind, die das Kältemittelvolumen im Kältemittelpumpenkreis beeinflussen dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtungen (203, 203a, 2036) bei Verringerung des Kältemittelvolumens im Kältemiuelpumpenkreis (90, 92, 95, 30) auf einen vorbestimmten Wert absorbierende Lösung in den Kältemittelpumpenkreis übertreten lassen.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zugeführte absorbierende Lösung dem Absorber (40) entnommen wird.

3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführung von absorbierender Lösung in Abhängigkeit von einem Anwachsen des Flüssigkeitsvolumens im Kältemittelpumpenkreis auf einen anderen vorbestimmten Wert unterbrochen wird.

4. Anlage nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verbindung zwischen dem Auslaß der Lösungspumpe (72) und dem Einlaß der Kältemittelpumpe (92) vorhanden ist, über welche die zugeführte absorbierende Lösung strömt.