DE2730289C3 - Anordnung in einem Absorptionskälteapparat - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung in einem Absorptionskälteapparat mit einem Kochersystem, das aus einer Pumpe und einem an deren obere Öffnung mit seinem Dampfraum angeschlossenen und darunter einen Rektifikator enthaltenden Standrohr besteht, dessen unterer Teil den Kocher bildet.

Die bisher bekannten Kochersysteme der vorgenannten Art neigen zu Änderungen im Flüssigkeitsniveau innerhalb des Standrohrs während des Betriebs, Es ist deshalb üblich, den Auslaß der Pumpe auf ein höheres Niveau zu legen, als für den normalen Betrieb theoretisch erforderlich wäre. Dies kann in verschiedener Hinsicht ein Nachteil sein, wie sich aus der späteren Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung ergeben wird.

Beispielsweise sind sogenannte Einrohrkocher in Absorptionskälteapparaten (CH-PS 5 05 352) von einfacher Konstruktion, die eine billige Herstellung gestattet. Ferner ist ihre Erstreckung in der Horizontalebene gering und erfordert nur eine begrenzte Menge an Wärmeisolation gegenüber der Umgebung. Es bestehen jedoch andererseits gewisse Schwierigkeiten bei derartigen Apparaten. Innerhalb des Kocherteils bilden sich beträchtliche Mengen von Dampfblasen, die durch den Rektifikator in das das Pumpenrohr umschließende Standrohr aufsteigen. Auf diese Weise wird eine Säule gebildet, die aus heißer und leichter Flüssigkeit und einer vergleichsweise großen Dampfmenge besteht und eine solche Höhe annimmt, daß der Flüssigkeitsspiegel auf einem höheren Niveau innerhalb des Apparats liegt als die arme Lösung, die von der Pumpe angehoben werden muß, um den Strömungswiderstand zu überwinden und bis zum oberen Einlaß des Absorbers aufzusteigen. Mit einer normalen Pumpe kann somit die Flüssigkeit im Standrohr über die Öffnung der Pumpe hinauf ansteigen uni den Betrieb der Pumpe ungünstig beeinflussen. Aus diesem Grunde war man gezwungen, dem Pumpenrohr eine solche Erstreckung nach oben zu geben, daß seine Öffnung noch höher im Apparat zu liegen kommt. Es wird auf diese Weise zwar der genannte Nachteil des hohen Flüssigkeitsniveaus im Standrohr vermieden, doch werden die Betriebsbedingungen der Pumpe beeinträchtigt, weil die Flüssigkeit auf ein höheres Niveau hinaufgepumpt werden muß, als es für die angestrebte Flüssigkeitszintulation innerhalb des Apparats erforderlich wäre.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit welcher der Betrieb des Absorptionskälteapparats unter allen Betriebsbedingungen ohne das Erfordernis einer Verlängerung des Pumpenrohrs nach oben über die Einlaufhöhe über den Absorber hinaus unter Vermeidung der sich sonst ergebenden ungünstigen Folgeerscheinungen aufrechterhalten werden kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst (vgl. F i g. 2 der Zeichnung), daß die obere Öffnung der Pumpe (Pumpenrohr 29) durch eine Wandung (Rohr 33) gegen den Übertritt von höher als diese Öffnung stehender Standrohrflüssigkeit (Niveau 38) abgeschirmt ist und daß für die von der Pumpe geförderte Flüssigkeit ein Strömungspfad (Ringkanal 32) vorgesehen ist, der in das Standrohr an einer Stelle unterhalb des Rektifikators zwischen diesem und dem Kocher mündet.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung, insbesondere bei einem Absorptionskälteapparat mit einem Einrohr-Kochersystem, bei welchem ein Pumpenrohr innerhalb eines Standrohrs für die von der Pumpe geförderte arme Lösung angeordnet ist, ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Eine bevorzugte Anordnung gemäß der Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 in schematischer Darstellung einen Absorptionskälteapparat mit einem Einrohrkocher,

Fig. 2 in größerem Maßstab einen senkrechten

Schnitt (nach Linie H-II der Fig.3) durch den Kocherteil des Apparats und

F i g. 3 in noch größerem Maßstab einen Horizontalschnitt in der Ebene III-III nach Fig.2, von unten betrachtet.

Der in F i g. 1 gezeigte Absorptionskälteapparat wird von einer elektrischen Heizpatrone 10 innerhalb einer Hülse 11 betrieben, welche durch Schweißung wärmeleitend mit dem Kocher 12 des Apparates verbunden ist. Der Apparat kann mit Wasser als Absorptionsmittel, Ammoniak als Kältemittel und Wasserstoff als druckausgleichendem inertem Gas gefüllt sein. An Kältemittel reiche Absorptionslösung fließt von einem Absorbergefäß 13 durch die Innenleitung eines Flüssigkeitstemperaturwechslers 14 zu dem Kocher 12, in welchem Kältemitteldampf aus der Lösung ausgetrieben wird, die gleichzeitig auf ein solches Niveau innerhalb eines inneren Standrohrs gehoben wird, daß die Lösung unter Schwerkraft in den Absorber 16 des Apparates durch die Außenleitung des Fiüssigkeitstemperaturwechsiers

14 strömen kann, die sich nach aufwärts in einer Leitung

15 fortsetzt

Kältemittel- und Absorptionsmitteldampf, die in dem Kocher 12 ausgetrieben worden sind, werden über eine Dampfleitung 17 einem Wasserabscheider 18 zugeführt, in welchem der größte Teil des Absorptionsmitteldampfes kondensiert und zum Kocher über die Dampfleitung 17 zurückgebracht wird. Der Kältemitteldampf wird vom Wasserabscheider 18 in einen mit Rippen versehenen Kondensator 19 geleitet, von wo Kältemittelkondensat über eine Leitung 20 dem oberen Ende eines Verdampfers 21 zugeführt wird, in dem das Kältemittel unter gleichzeitiger Kälteerzeugung in armes inertes Gas verdampft, das über eine Leitung 22 zugeführt wird. Das Gasgemisch vom Verdampfer 21 wird in einen Gastemperaturwechsler 23 geleitet und gelangt von dort über eine Leitung 24 in den Gasraum des Absorbergefäßes 13, wo das an Kältemittel reiche Gas nach aufwärts durch den Absorber 16 strömt, in welchem der Kältemitteldampf von der dem Absorber zugeführten armen Absorptionslösung absorbiert wird. Wenn die Lösung den Absorber durchflossen hat und dabei mit Kältemittel angereichert worden ist, wird sie im Absorbergefäß 13 gesammelt. Nach Passieren des Absorbers 16 ist das Gas arm an Käheinitteldampf und wird über eine Leitung 25 dem Gastemperaturwechsler 23 zugeführt, um über die Leitung 22 erneut dem Verdampfer 21 zugeleitet zu werden. Zwischen der Auslaßseite des Kondensators 19 und einer Leitung für reiches Gas im Gastemperaturwechsler 23 befindet sich eine Entlüftungsleitung 26.

Der Kocher 12 ist von einer in Fig. 1 mit 27 bezeichneten Wärmnisolation umschlossen.

Der in F i g. 2 dargestellte Kocher arbeitet wie folgt:

Reiche Lösung wird von der Innenleitung 28 des Flüssigkeitstemperaturwechslers 14 zugeführt, die ein inneres Pumpenrohr 29 aufnimmt und bei 30 zum Pumpenrohr 29 hin geschlossen ist, so daß ein Dampfdom 31 um den unteren Teil des Pumpenrohrs gebildet ist. Von der Heizpatrone 10 zugeführte Wärme veranlaßt die Bildung von Dampf in der reichen Lösung, so daß der Druck im Dampfdom 31 ansteigt und das FlUssigkeitsniveau darin nach unten gegen die untere Öffnung des Pumpeprohrs 29 gedrückt wird. Wegen dieses Dampfdrucks und aufgrund der Tatsache, daß auf der anderen Seite des Wärmeaustauschers im Absorbergefäß eine höhere Flüssigkeitssäule vorhanden ist, werden etwas Dampf unH Lösung im Pumpenrohr 29 angehoben. Der Dampf setzt seine Aufwärtsströmung durch die Dampfleitung 17 fort, während die angehobene Flüssigkeit in einem Ringkanal 32 gesammelt wird, der das Pumpenrohr 29 umschließt und zwischen dem Pumpenrohr 29 und einem dazu konzentrischen Rohr 33 gebildet ist Das untere Ende des Rohrs 33 ist offen, so daß die angehobene Lösung in das Außenrohr 34 des Kochers an einer Stelle 35 fließen kann, die zwischen dem Teil des Außenrohrs 34, dem im unteren Bereich

ίο Wärme zugeführt wird und der den Kocher bildet, und einem höher befindlichen Teil gelegen ist, der sich nach aufwärts zu dem Flüssigkeitsniveau 36 erstreckt, das im Ringkanal 32 von der durch die Pumpe angehobenen Lösung aufrechterhalten wird. Die angehobene Lösung führt fortgesetzt Wärme zu einem Rektifikator 37, und es findet demzufolge eine Wärmezufuhr von der Lösung im Ringkanal 32 zu dem Inhalt des Rektifikators 37 statt.

Die untere öffnung an der Stelle 35 des Ringkanals 32

hat einen sehr begrenzten Querschn' :, der hauptsächiich ein Ausfließen von Lösung ermöglicht und den im Kocher gebildeten Dampf daran hindert, in den Ringkanal 32 einzutreten und ihn stattdessen veranlaßt, an der Außenseite dieses Kanals durch den Rektifikator 37 hind:.rchzuströmen. Während des Betriebs sind verhältnismäßig große Mengen von Dampf in der Lösung innerhalb des Rektifikators 37 vorhanden, und die Folge davon ist, daß die Flüssigkeit im Rektifikator 37 ein Niveau 38 erreicht, das höher als cas Niveau 36 in dem Ringkanal 32 liegt Es kann auch vorkommen, daß das Niveau 38 eine höhere Lage einnimmt als die obere öffnung 39 des Pumpenrohrs 29, wobei die Lage dieser öffnung auf die Höhe begrenzt ist, die erforderlich ist, um die angehobene Lösung dem Ringkanal 32 oberhalb des Niveaus 36 zuzuführen, welches aufrechterhalten werden muß, um das Fließen der Lösung unter Schwerkraft in den Absorber 16 aufrechtzuerhalten. Das Rohr 33 ist deshalb geringfügig über das Nivs'au 38 verlängert, das im Betrieb des Apparates mit geringfügigen Änderungen aufrechterhalten wird. Die Verlängerunt, 33' des Rohrs 33 nach aufwärts beeinträchtigt den Betrieb des Apparates nicht, und es ist auf diese Weise möglich, den Apparat mit zwei verschiedenen Flüssigkeitsniveaus 36 und 38 für die Lösung zu betreiben, die vom Rektifikator 37 durch den Kocher 12 und eine

v> Außenleitung 40 des Flüssigkeitstemperaturwechslers 14 und die Leitung 15 des Absorbers strömt.

In Fig. 2 scheint das Rohr 33 ein asymmetrisch ausgebildetes unteres Ende zu haben, durch welches die Lösung in den Kocher fließt. Der in F i g. 2 gezeigte

ίο Vertikalschnitt verläuft jedoch längs einer abgeknickten Linie II-1I in F i g. 3. Die Darstellung veranschaulicht im besondren ein Ausführungsbeispiel einer zweckmäßigen Ausgestaltung des unteren Endes des Rohres 33. Dieses Ende 41 ist im Querschnitt zu eintm Quadrat zusammengedrückt, dessen Seiten sich in der Mitte gegen das Pumpenrohr 29 anlegen, dessen vier Eckenabschnitte 42 aber offen sind und damit das Ausströmen von rlüssigkeit aus dem Ringkanal 32 ermöglichen. Die Verbindung zwischen dem Ringkanal

fi 32 und der umgebenden Flüssigkeitsmenge kann jedoch auf verschiedene Weise hergestellt sein, vorausgesetzt daß im Kocher 12 unterhalb der Stelle 35 gebildete Dampfblasen in der Hauptsache durch den Rektifikator 37 und nicht den Ringkanal 32 aufsteigen. So kann beispielsweise das obere Ende der Leitung 28 auch so ausgebildet sein, daß es einen Schirm unter der Öffnung des Ringkanals 32 bildet. Dadurch kann die Flüssigkeit aus dem Ringkanal 32 austreten, während unter dem

Schirm gebildeter, aufwärtströmender Dampf in den Rektifikator 37 geleitet wird. Auch andere Ausführungsformen des Apparates sind innerhalb des unter den Hauptanspruch fallenden Grundgedankens der Erfindung möglich.

Wie oben ausgeführt, besieht die Aufgabe der Erfindung darin, den Betrieb eines Absorptionskälteapparates mit einem Einrohrkocher ohne das Erfordernis für das Pumpenrohr aufrechtzuerhalten, mit den sich daraus ergebenden ungünstigen Folgeerscheinungen verlanget zu werden. Dies ist ein wichtiges Ergebnis der Anwendung der Erfindung. Der Umstand jedoch, daH die Pumpe die Flüssigkeit nicht ebenso hoch zu heben hat wie im Fall eines verlängerten Pumpenrohrs, kann auf vielerlei Weise genützt werden. Zum Beispiel kann der Apparat mit einem günstigeren Reaktionsvrrhältnis der Pumpe betrieben werden, oder es kann das Absorbergefäß auf einer geringeren Höhe angeordnet werden, !rn crs'crcn Fall wird das Ergebnis ein geringerer Energieverbrauch bei einer gegebenen Kühlleistung sein; im anderen Fall kann der vertikale Raumgewinn oberhalb des Absorbergefäßes zur ^vcr-

in gröLJening des Absorbers genützt werden, was zu einer Steigerung der Kühlleistung führt. Ferner wird Her Kocher weniger empfindlich gegenüber Schwankungen in der Energiezufuhr sein.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Anordnung in einem Absorptionskälteapparat mit einem Kochersystem, bestehend aus einer Pumpe und einem an deren obere öffnung mit seinem Dampfraum angeschlossenen und darunter einen Rektifikator enthaltenden Standrohr, dessen unterer Teil den Kocher bildet, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Öffnung (39) der Pumpe (Pumpenrohr 29) durch eine Wandung (Rohr ίο 33) gegen den Übertritt von höher als diese Öffnung (39) stehender Standrohrflüssigkeit (Niveau 38) abgeschirmt ist und daß für die von der Pumpe (29) geförderte Flüssigkeit ein Strömungspfad (Ringkanal 32) vorgesehen ist, der in das Standrohr (34) an einer Stelle unterhalb des Rektifikators (37) zwischen diesem und dem Kocher (12) mündet.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daö der Rektifikator (37) neben dem Strömungspfad (32) für die von der Pumpe (29) geförderte Flüssigkeit angeordnet ist und mit diesem in wärmeleitender Verbindung steht.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungspfad (32) für die von der Pumpe (29) geförderte Flüssigkeit in das Standrohr (34) über eine Verengung (35) oder über einen Schirm mündet, der so ausgebildet ist, daß er aufsteigende Dampfblasen am Eintritt in den Strömungspfad (32) hindert.

4. Anordnung nach Anspruch 1 bei einem Absorptionskälteappara-* mit einem Einrohr-Kochersystem, bei welche-n ein Pumpenrohr innerhalb eines Standrohrs für die von der Pumpe geförderte arme Lösung angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungspfad (32) von J5 einem das Pumpenrohr (29) umschließenden Flüssigkeitsrohr (33) gebildet ist, das am unteren Ende mit dem Inneren des Standrohrs (34) in Verbindung stehi und dessen oberes offenes Ende (33') sich über die obere Öffnung (39) des Pumpenrohrs (29) hinaus erstreckt.

5. Anordnung nach Anspruch 4. dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungspfad (32) für die von der Pumpe geförderte arme Lösung rings um das Pumpenrohr (29) ausgebildet ist und daß der Rektifikator (37) einen Mantel rings um den Strömungspfad (32) bildet.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das den Strömungspfad (32) bildende Rohr (33) ein zusammengedrücktes unteres Ende (41) von solcher Gestalt aufweist, daß es einen engen Auslaß für die arme Lösung bildet, das Einströmen von Dampf jedoch verhindert.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das untere Ende (41) des den Strömungspfad (32) bildenden Rohrs (33) quadratischen Querschnitt aufweist.