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Ununterbrochen wirkende Absorptionskältemaschine. Bei Absorptionskältemaschinen
ist der Wärmeverbrauch in der Regel um so größer, je höher die Absorptionstemperaturen
und je niedriger die Verdampferdrücke sind. Zur Verminderung des Wärmeverbrauches
ist es thermisch vorteilhaft, nicht nur große Lösungsmengen umlaufen zu lassen,
so daß bei der Absorption die Konzentration sich wenig ändert und die Absorptionstemperatur
dementsprechend wenig schwankt, sondern wichtig ist vor allem, daß die Konzentration
am Ende der Absorption möglichst stark sei, so stark als sie mit Rücksicht auf die
Temperatur des Kühlmittels nur erzielt werden kann, bzw. claß die Absorptionstemperatur
dem -Niveau der Kühlmitteltemperatur so nahe komme, als es die mitspielenden Faktoren
erlauben. Wichtig ist außerdem, daß der Verdampferdruck den Druck des bei gleicher
Temperatur verdampfenden reinen Kältemittels möglichst wenig unterschreite, d. h.
daß die Verunreinigung des Kältemittels mit Absorptionsmittel im Verdampfer eine
möglichst geringe sei.
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Mit der Erfindung wird eine Verbesserung von ununterbrochen wirkenden
Absorptionskälteinaschinen im Sinne des Vorstehenden bezweckt. Die Erfindung besteht
darin, daß der Absorber mit einem Behälter in ständiger Verbindung steht, der einen
Kältemittelvorrat enthält.
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Dadurch wird die durch die jeweils vorliegenden Betriebsverhältnisse
bedingte größtmögliche Konzentration der Lösung im Absorber selbsttätig erreicht.
Der Behälter kann unter dem Verdampfer angeordnet sein. Mit dieser Anordnung wird
dafür gesorgt, daß im Verdampfer mit möglichst reinem Kältemittel gearbeitet wird.
Die Vorrichtung eignet sich besonders für kleine, selbsttätig und ununterbrochen
wirkende, mit Luft gekühlte Maschinen, bei welchen die Kühlung des Absorbers je
nach der Jahreszeit und des örtlichen Klimas zwischen mehr oder weniger weit auseinanderliegenden
Temperaturgrenzen und entsprechenden Grenztverten der Konzentration erfolgt.
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In den Abb. i bis d. sind einige Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes
zur Darstellung gebracht.
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i ist der Verdampfer, der vom nicht gezeichneten Kondensator durch
die Leitung z gespeist wird. An den Verdampfer ist der Behälter 3 angeschlossen,
der als toter Sack in den Kreislauf des Kältemittels eingeschaltet ist. Die im Verdampfer
i und Behälter 3 entwickelten Dämpfe werden durch die Leitung q. dein Behälter 5
zugeführt, in den die Absorberschlange 6 einmündet. Diese wird vom nicket gezeichneten
Kocher durch die Leitung 7 mit armer Lösung gespeist, welche in der Schlange im
Gegenstrom zu den aufsteigenden Kältemitteldämpfen nach unten rieselt, die Dämpfe
absorbiert und in reichem Zustand im Behälter 5 anlangt, von dem sie gesammelt wird.
Der Absorber kann durch strömende 1_uft gekühlt werden, die von einem Lüfter geliefert
wird. Vom Behälter 5 aus wird die reich<: Lösung mittels der Pumpe 8 durch die
Leitungen
9 und io in den Kocher gefördert. Leitung z i und Abschlußhahn 1z dienen dazu, den
Behälter 3 ganz in den Behälter 5 entleeren zu können. Behälter 3 ist zu diesem
Zweck entsprechend höher als Behälter 5 angeordnet.
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Bei tiefster im Betrieb vorkommender Lufttemperatur und höchstem Verdampferdruck,
also bei stärkster Konzentration der Lösung, hat der Flüssigkeitsspiegel in den
Behältern 3 und 5 den mit den Linien a-a bzw. a'-a' bezeichneten Stand. Bei höchster
im Betrieb vorkommender Lufttemperatur und tiefstem Verdampferdruck, also- bei schwächster
Konzentration, nehmen die beiden Flüssigkeitsspiegel die mit den Linien b-b bzw.
b'-b' bezeichneten Lagen ein, unter der Voraussetzung, daß nur reines Kältemittel
im Behälter 3 sich befindet. Es ist somit auch bei stärkstmöglicher Konzentration
der Lösung noch ein f_Tberschuß an Kältemittel im Behälter 3 vorhanden, welcher
in verschiedener Hinsicht von Nutzen ist. Der überschuß bildet nämlich eine gewisse
Reserve gegen etwaige Verluste an Kältemittel nach außen. Sodann gleicht er auch
etwaige Ungenauigkeiten, herrührend z. B. von der Bestimmung und Einfüllung des
Kälte- und Lösungsmittels in die Maschine, aus. Auch wirkt er dem schädlichen Einfluß
entgegen, den die Verunreinigung mit Absorptionsmittel im Behälter 3 zur Folge hat.
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Die Wirkung des Apparates ist die folgende: Das durch die Leitung
:2 vom Kondensator gelieferte flüssige Kältemittel, das immer mit einer, sei es
noch so kleinen Menge Absorptionsmittel verunreinigt ist, verdampft zum Teil in
der Schlange i, zum Teil im Behälter 3. Infolgedessen muß am Ende der Schlange i
noch so viel unverdampftes Kältemittel vorhanden sein, dem Behälter also im Beharrungszustand
so viel flüssiges Kältemittel zufließen, als aus ihm gleichzeitig durch Verdampfung
in Gasform entweicht.
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Bei steigender Kühllufttemperatur des Absorbers 6 sinkt das- Absorptionsvermögen
des Absorptionsmittels im Absorber 6, es verdampft infolgedessen in i und 3 zusammen
weniger Kältemittel, als die Leitung a gleichzeitig liefert, und das Flüssigkeitsniveau
steigt im Behälter 3. Umgekehrt sinkt das Flüssigkeitsniveau in 3 infolge der Steigerung
des Absorptionsvermögens des Absorptionsmittels im Absorber 6 bei sinkender Kühllufttemperatur,
so daß die höchstmögliche Konzentration der Lösung der Kühllufttemperatur entsprechend
bewirkt wird.
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'Unabhängig hiervon sammelt sich im Behälter 3 das mit dem Kältemittel
aus dem Kocher ausgetriebene Absorptionsmittel an, :o daß in ihm der Gehalt an Absorptionsmittel
allmählich steigt, ohne die Menge des noch in der Schlange i sich befindenden Absorptionsmittels
beeinflussen zu können. Die Ansammlung von Absorptionsmittel in Behälter 3 hat zur
Folge, daß auch dessen Kältemittelinhalt steigt. Bei einer bestimmten Kühllufttemperatur
des Absorbers und bestehendem Verdampferdruck ist nämlich die Konzentration in Behälter
5 eine ganz bestimmte, so daß der Entziehung einer gewissen Absorptionsmittelmenge
aus 5 auch die Entziehung einer entsprechenden Kältemittelmenge bedingt. Allmählich
wird der Flüssigkeitsspiegel in Behälter 3, steigen, bis Flüssigkeit durch die Leitung
4 nach dem Behälter 5 abfließt.
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Durch Öffnen des Hahns 1z wird der ganze Flüssigkeitsinhalt des Behälters
3 von Zeit zu Zeit, z. B. vor jeder Inbetriebsetzung, in den Behälter 5 abgelassen.
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In Abb. 2 ist eine andere Ausführungsform für den Behälter 3 wiedergegeben.
Die Leitung 4 ist hier nicht an die Wand des Behälters 3, sondern an ein senkrechtes
Rohr 13,
das oben und unten offen ist, angeschlossen. Steigt der Flüssigkeitsspiegel,
so daß Flüssigkeit durch die Leitung 4 abfließt, dann wird dieselbe den tiefsten
Stellen des Behälters 3, d. h. dort entnommen, wo die Lösung am schwersten und der
Gehalt an Absorptionsmittel am größten ist, sofern es sich um Maschinen handelt,
bei denen das Absorptionsmittel, wie z. B. bei Ammoniakmaschinen, ein größeres spezifisches
Gewicht als das Kältemittel hat. Natürlich kann auch hier wie bei der Ausführungsform
nach Abb. i eine Vorrichtung zur Entleerung des Behälters 3 vorgesehen sein.
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Abb.3 gibt eine Vorrichtung wieder, von welcher selbsttätig Lösung
aus dem Behälter 3 abgeführt wird, sobald der Gehalt an Absorptionsmittel so stark
zunimmt, daß die Verdampferwirkung beeinträchtigt wird. Im unteren Teil des Behälters
3 befindet sich ein kleiner Behälter 14, der auf Füßen 15 steht und von der Flüssigkeit
des Behälters 3 allseitig umspült wird. Der Behälter 14 ist mit einer Membran 16
verschlossen, die mittels der Stange 17 auf den Hebel i8 wirkt und gegen die Wirkung
der Feder ig das Ventil 2o öffnen kann, um Lösung durch die Leitung i i nach dem
Behälter -5 abfließen zu lassen. Im Behälter 14 befindet sich reines Kältemittel.
Steigt die Temperatur im Behälter 3 über die Temperatur der bei gleichem Druck verdampfenden
Flüssigkeit im Behälter 14 an, so hat dies zur Folge, daß der Druck im Behälter
14 über denjenigen im Behälter 3 ansteigt. Durch entsprechende Wahl der Federspannung
kann der Druckdifferenz zwischen den Behältern 3 und 14 bzw. der
Zunahme
der Verdampfertemperatur unabhängig vom Flüssigkeitsniveau im Behälter 3 ein beliebiger
Wert gegeben werden. Die Anordnung könnte auch so getroffen sein, daß die Dose,
anstatt reines Ammoniak zu enthalten und auf ein federbelastetes Auslaßorgan zu
wirken, vermittels einer bestimmten Lösung auf ein unbelastetes Ventil in der Weise
wirkt, daß sie das Ventil bei überwiegendem Behälterdruck geschlossen hält und bei
Aufhören des Behälterüberdruckes öffnet.
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Die Wirkungsweise der Vorrichtung wird am besten an einem Zahlenbeispiel
erläutert. Es handle sich z. B. um eine Ammoniak-Absorptionskältemaschine; bei der
das Ammoniak mit i112 Prozent Wassergehalt in den Verdampfer übertritt. Eine so
geringe Verunreinigung hat noch keinen merkbaren Einfluß auf das Verhalten des Ammoniaks.
Ist nun die Feder ig so eingestellt, daß das Ventil gehoben wird, wenn die Verdampfungstemperatur
der den Behälter 1q. umgebenden Lösung io° über die Temperatur seines bei gleichem
Druck verdampfenden Inhalts gestiegen ist (was je nach der Höhe dieser Temperatur
einer Druckdifferenz von i-i,5 kg/cm= zwischen dem reinen Kältemittel im Behälter
1d. und der Lösung im Behälter 3 entspricht), so wird das Ventil 2o gehoben, wenn
der Gehalt an Wasser auf etwa 271e Prozent gestiegen ist. Beim Erreichen des Beharrungszustandes,
d. h. wenn das Ventil so weit geöffnet ist, daß gerade so viel Wasser austritt,
als dem Behälter gleichzeitig zugeführt wird, gehen mit dem Wasser ungefähr 4. Prozent
der umlaufenden Aminoniakmenge in Flüssigkeitsform, d. h. ohne Kälte zu leisten,
aus dem Verdampfer weg. Die Federspannung kann derart gewählt werden, daß in Behälter
3 sicher Verdampfung stattfindet, daß also am Ende von Schlange i genügend Kältemittel
übrig ist, um auch über die ganze Schlange eine eingehende V erdanipfung zu sichern.
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Abb..I zeigt eine Ausführung, bei der der Behälter 3, 1.velcher die
veränderliche 1Ienge Kilteinittel aufzunehmen hat, vor statt hinter dein Verdampfer
angeordnet ist und das ganze @rerdampfersystem den toten Sack bildet. Bei dieser
Ausführung wirkt die V erdanipferschlange mit stärker als bei den vorgenannten Ausführungen
verunreinigtem Kältemittel. Dagegen besteht der Vorteil, (laß die Schlange größeren
Flüssigkeitsinhalt hat. Sie eignet sich im allgemeinen besser Für grö l)ere Anlagen,
bei denen mehrere Ver-(lampferschlangen parallel geschaltet sind.