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Verfahren zur Förderung der Absorptionsflüssigkeit in Absorptions-Kühlapparaten.
Die Erfindung bezieht sich auf die Förderung der Absorptionsflüssigkeit in Absorptionsapparaten,
insbesondere Absorptions-Kühlapparaten derjenigen Art, bei denen ein innerhalb des
Apparates umlaufendes, von dem Kältemittel verschiedenes Gas einen Druckausgleich
schafft, so daß der Totaldruck innerhalb des ganzen Systems gleichbleibt.
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Bei diesen Apparaten geschah die Flüssigkeitsförderung bisher in der
Weise, daß mittels einer Pumpenvorrichtung ein Gemisch von Gas und Flüssigkeit vom
Flüssigkeitsspiegel im Absorber auf ein höherliegendes Niveau gefördert wurde, wo
das Gas abgeschieden und von wo die arme Absorptionslösung zum Absorber zurückgeführt
wird, während das abgeschiedene Gas in den Kondensator des Apparates abströmt.
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Es ist ferner bekannt, die Flüssigkeitsförderung mittels Wärmewirkung
hervorzubringen.
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Die Erfindung bezweckt eine neue Vorrichtung zu schaffen, die insbesondere
geeignet ist, größere Flüssigkeitsmengen zu fördern. Erreicht wird dies gemäß der
Erfindung dadurch, daß die im Kocher entgaste arme Lösung periodisch durch den im
Kocher herrschenden Druck auf einen höheren Ort dadurch gepumpt wird, daß die Gasverbindung
zwischen Kocher und Kondensator zeitweise abgeschlossen und dadurch ein die Förderhöhe
bis zu dem höheren Ort überwindender Überdruck im Kocher erzeugt wird. Der zeitweise
einsetzende Abschluß der vom Kocher zum Kondensator führenden Leitung erfolgt gemäß
der Erfindung mit Hilfe einer in dieser Leitung erzeugten Flüssigkeitssäule. Die
Wirkung des Verfahrens und zu ihrer Durchführung geeignete Vorrichtungen sind in
der Zeichnung dargestellt,, und zwar zeigt: Abb. z einen. Absorptionsapparat mit
stehendem Verdampfer und Absorber, Abb. a mit liegendem Verdampfer und Absorber.
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Es sei angenommen, der Apparat werde mit folgenden Mitteln betrieben:
als Kühlmittel Ammoniak, als AbsorptionsflüssigkeitWasser, als druckausgleichendes
Gas Wasserstoff.
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Der Kocher 0 enthält die Absorptionslösung, also Wasser mit darin
gelöstem Ammoniak. Diese Lösung wird durch die Wärmepatrone W dauernd erwärmt. Im
Kocher 0 ist ein unten geschlossenes, oben aber offenes Gefäß F angeordnet, dessen
oberer Rand über dem normalen Flüssigkeitsspiegel des Kochers liegt. In diesen Behälter
F taucht das untere Ende der Gassteigeleitung z ein, das mit seinem oberen Ende
in den luftgekühlten Wasserabschneider V mündet, der durch eine Rückleitung 9 mit
dem Kocher verbunden ist, so daß die im Wasserabscheider abgeschiedene Flüssigkeit
zum Kocher zurückfallen kann. Das Steigrohr i besitzt oben einen kleineren Durchmesser
als unten.
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Das Gefäß F steht mit dem Flüssigkeitsraum des Kochers durch einen
Heber g in Verbindung. Dieser Heber kann ein einzelnes Rohr oder aber auch eine
Mehrzahl enger Rohre oder ein flaches Rohr sein. Jedenfalls muß er derart eingerichtet
sein, daß sich das Gefäß F bei sinkendem Flüssigkeitsspiegel im Kocher allmählich
entleert, aber plötzlich wieder gefüllt wird, wenn die im Kocher ansteigende Flüssigkeit
den höchsten Punkt des
Heber 8 wieder erreicht. In die Kocherflüssigkeit
mündet unten die Förderleitung 5, und zwar tiefer als das Gasabflußrolir i. Die
Förderleitung 5 mündet in einen besonderen Behälter D, dessen Flüssigkeitsspiegel
höher als (he Flüssigkeitseintrittsöffnung der Leitung 6 in dem Absorber liegt.
Von dem Behälter D fließt die entgaste arme Lösung daher infolge ihres Übergewichtes
durch die Leitung 6 in den Absorber A, wo sie in bekannter Weise über Verteilungsflächen
rieselt, mit dem Kältemittel angereichert und im unteren Teil des Absorbers gesammelt
wird. Von hier aus fließt die reiche Lösung durch die Leitung 7 dem Kocher wieder
zu. Die Leitung 7 steht im Temperaturwechsler T finit der Leitung 6 im Wärmeaustausch.
Der Verdampfer G und der Absorber A stehen in bekannter Weise durch die Leitungen
3 und q. in Verbindung, so daß durch Absorber und Verdampfer und die beiden Leitungen
3 und d. der Kreislauf des druckausgleichenden Gases in bekannter Weise sich vollziehen
kann. Die Wirkungsweise des Apparates ist folgende: Die Kocherflüssigkeit steht,
wie in Abb. i gezeichnet, ebenso hoch wie der höchste Scheitel des Hebers B. Der
Druck im ganzen Apparat ist ausgeglichen. Wird nun der Kocher durch die Patrone
W beheizt, dann wird aus der im Kocher befindlichen reichen Lösung Ammoniakgas ausgeschieden
und erzeugt im Kochergasraum einen Überdruck. Dieser treibt in den Leitungen i,
5 und 9 entsprechende Flüssigkeitssäulen hoch und drückt auch die in der Rohrleitung
7 stehende Flüssigkeitssäule nach unten fort. Ist der Druck im Kocher so hoch gestiegen,
daß die Flüssigkeitssäule in der Leitung 5 deren oberes Ende erreicht hat, so beginnt
die Pumpperiode. Die Flüssigkeitssäulen in den Leitungen i und 9 stellen sich in
einer Höhe ein, die gleich der Förderhöhe des Förderrohres 5 zuzüglich der aus der
Fördergeschwindigkeit herrührenden Geschwindigkeitshöhe ist. Der Kocherüberdruck
drückt durch die Leitung 5 so lange Flüssigkeit, bis der Flüssigkeitsspiegel im
Kocher bis zur unteren öffnung des Steigrohres i abgesunken ist. Wird jetzt das
Rohr i unten frei, so bleibt die in ihm stehende Flüssigkeitssäule einfach hängen,
weil der obere Teil des Rohres i einen geringeren Durchmesser hat. Auch bei kleinen
Druckveränderungen, die im Kocher vorkominen können, bleibt die Säule hängen, indem
sie sich bei Druckvergrößerungen etwas nach oben, bei Druckv erringerungen etwas
nach unten verschiebt. Sinkt der Flüssigkeitsspiegel bei fortdauerndem Pumpen weiter,
so wird das Gefäß F entleert. Dabei wird die linke untere Mündung des Hebers 8 frei
und die in ilim befindliche Flüssigkeitsmenge läuft in den Kocher hinein. Der Flüssigkeitsspiegel
sinkt immer weiter, bis er schließlich die untere Öffnung des Förderrohres 5 erreicht
hat. In diesem Augenblick strömt das im Kocher unter Druck stehende Ammoniakgas
in die Leitung 5 ein, drückt die darin noch enthaltene Flüssigkeit nach oben heraus
und tritt in den Raum D ein. Da dieser durch eine Zwischenleitung D' mit dem Absorber
in Verbindung steht, so erfolgt ein vollkommener Druckausgleich im System. Die Flüssigkeitssäule
im Rohr i fällt nun herunter, so daß auch dieses Steigrohr i geöffnet wird. Das
im Kocher enthaltene und weiterhin ausscheidende Gas steigt nun durch die Leitung
i nach oben durch den Wasserabscheider V zum Kondensator K. Eine etwa im Steigrohr
i zurückbleibende kleine Flüssigkeitsmenge wird hierbei zum Wasserabscheider mitgenommen
und läuft von diesem aus durch das Rohr 9 wieder zum Kocher zurück. Die Pumpperiode
ist also beendet, und der Apparat arbeitet in der gewöhnlichen bekannten Weise derart,
daß der vom Kocher 0 zum Kondensator K geleitete Ammoniakdampf kondensiert wird,
alsdann durch die Leitung z in den Zierdampfer G fließt, wo das flüssige Ammoniak
in Gegenwart des Wasserstoffes verdampft, sich mit diesem vermischt und durch die
Leitung 3 in den Absorber A strömt, wo der Ammoniak-dampf von der herunterrieselnden
armen Lösung absorbiert und damit der Wasserstoff vom Ammoniak wieder befreit wird.
Die reiche Lösung fließt durch die Leitung 7 und den Temperaturwechsler T in den
Kocher, während der Wasserstoff durch die Leitung 4. in bekannter Weise zum Verdampfer
zurücktritt.
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Dem Kocher wird also jetzt fortwährend reiche Lösung zugeführt. Der
Flüssigkeitsspiegel im Kocher steigt also langsam. Hat die Flüssigkeit den Scheitel
des Hebers 8 erreicht, so saugt der Heber das Gefäß F schnell wieder voll, schließt
damit das Gasabflußrohr i und stellt damit den Zustand her, von dem bei der Betrachtung
des Apparates ausgegangen wurde. Jetzt beginnt die Pumpperiode von neuem.
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Während der Pumpperiode selbst arbeitet der Apparat nicht als Kühlapparat
in der gewöhnlichen Weise, sondern es findet dann nur die Pumparbeit statt. Die
Kälteerzeugung kann erst dann einsetzen, wenn der Kocherdruck gegenüber dem Apparatdruck
ausgeglichen ist und die in dem Steigrohr i gebildete Flüssigkeitssäule abgeflossen
ist.
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Die Pumpperiode ist um so kürzer, je weiter das Förderrohr 5 im Verhältnis
zum Gassteigrohr i ist.
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Wenn das Förderrohr 5 und das Steigrohr i leer geworden sind, geschieht
eine plötzliche
Druckausgleichung mit einer folgenden langen Normalperiode,
während welcher der Apparat mit hauptsächlich gleichem Totalgasdruck im ganzen Apparatsystem
in bekannter Weise arbeitet. Das Förderrohr 5 ist während dieser ganzen Periode
geschlossen und unwirksam, weil es im Augenblick des Druckausgleichs von der vom
Absorber durch Rohr 7 in den Kocher fließenden Flüssigkeit verschlossen wird, während
das Steigrohr i offen ist. Durch die plötzliche Füllung des Behälters F wird das
Rohr i geschlossen, und der Normalperiode folgt eine kurze Drucksteigerungsperiode,
bis die Pumpperiode wieder anfängt.
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In Abb. 2 wird dieselbe Pumpvorrichtung bei einem Absorptions-Kühlapparat
gezeigt, bei dem der Verdampfer G und der Absorber A liegend angeordnet sind. Die
Bezeichnungen sind dieselben wie in Abb. i und auch die Wirkungsweise des Apparates
ist völlig gleich. Aus dieser Abbildung geht aber hervor, daß die Konstruktionshöhen
des Kochers und der Pumpenleitung wesentlich kleiner gemacht werden können, wodurch
der ganze Apparat flacher ausgeführt werden kann. Die erforderlichen Druckunterschiede
werden deshalb auch kleiner. _