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Periodisch wirkende Absorptionskältemäschine Die Erfindung betrifft
eine Einrichtung zur Kälteerzeugung nach dem Absorptionsprinzip, bei der aus einem
Behälter (Kocherabsorber) mit einer Kälteflüssigkeit, beispielsweise wässeriger
Ammoniaklösung, das eigentliche Kältemittel, z. B. das Ammoniak, während eines Zeitabschnittes
durch Aufkochen ausgetrieben und in einem Kondensator wieder verflüssigt wird, aus
dem letzten in einen Verdampfer gelangt und in diesem durch Wärmeaufnahme aus der
Umgebung wieder verdampft und in den Kocherabsorber zurückgesaugt wird. Während
des Aufsaugens wird der Kocherabsorber geheizt, während des Zurücksaugens gekühlt.
Während das Kältemittel beim Aufkochen aus dem Dampfraum des Kocherabsorbers ausgetrieben
wird, soll es beim Zurücksaugen an möglichst tiefer Stelle in den Kocherabsorber
eintreten.
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Die ganze Apparatur ist möglichst gut zu evakuieren.
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Zwecks Steuerung während der Koch- und der Absorptionsperiode arbeiten
bekannte Einrichtungen dieser Art mit bewegten Organen, z. B. mit schwenkbaren Rohren,
Ventilen oder mit verdrehbaren Behältern. Diese Einrichtungen nutzen sich sehr rasch
ab, geben dadurch Anlaß zu Undichtigkeiten und zu Betriebsstörungen oder gefährden
bei falscher Steuerung,die ganze Anlage.
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Andere Einrichtungen bekannter Art arbeiten mit Tauchglocken, d. h.
mit mehreren Kammern und Zirkulationsvorrichtungen. Hierdurch wird eine komplizierte
Bauaxt und schlechte Ausnutzung des Kocherabsorb.ers bedingt.
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Auch sind Einrichtungen vorgeschlagen worden, bei denen eine Flüssigkeitssperre
das Kältemittel verschiedenen (Saug- und Druck-) Leitungen zuführt. Hier sind besondere
Hilfsbücher erforderlich, um die zur Steuerung notwendige Gegendruckhöhe dauernd
aufrechtzuerhalten. Sodann sind getrennte Saug- und Druckleitungen vorhanden, die
die Apparatur unüber. sichtlich machen und verteuern. Die Sperrflüssigkeit nimmt
an der Kälteerzeugung nicht Teil und verschlechtert hierdurch den Wirkungsgrad der
Anlage.
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Die Erfindung stellt eine -Weiterausgestaltung eines älteren Vorschlages
desselben Erfinders dar. Dieser Vorschlag besteht im wesentlichen darin, daB. als
Kocher und Absorber wirkende Hauptbehälter nicht unmittelbar, sondern mittelbar
über Durchströmbehälter, die eine Flüssigkeit enthalten, mit einem einzigen zu den
nachgeschalteten Teilen führenden Leitungszug verbunden sind. Die sich rändernde
Höhe des Flüssigkeitsspiegels in den Durchströmbehältern wird dazu benutzt, einmal
den Dampfraum der Hauptbehälter und einmal eine möglichst tiefe Stelle
des
Flüssigkeitsraumes der Hauptbellter mit der zu den nachgeschalteten Teilen führenden
Leitung zu verbinden.
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Die vorliegende Erfindung besteht nun darin, daß die Durchströmbehälter
in den Hauptbehälter eingebaut sind. Hierdurch wird eine wesentliche Ersparnis an
Raum, die gleichbedeutend mit der Verringerung der Anlagekosten ist, erreicht.
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Außerdem weist die Erfindung sämtliche Vorteile auf, die der Gegenstand
des älteren Vorschlages desselben Erfinders besitzt und die insbesondere darin bestehen,
daß ein hoher Wirkungsgrad erreicht wird, und daß die Anlage keinerlei bewegliche,
der Abnutzung unterworfene Teile enthält.
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Beim Gegenstand der Erfindung können schließlich beliebig viele Kessel
oder Behälter zur Erzeugung großer Leistungen zusammengeschaltet werden. Mit !einer
größeren Anzahl verhältnismäßig kleiner Kessel können also gleiche Leistungen erzielt
werden wie bisher mit einem einzigen großen Kessel. Dieser Vorteil bedeutet gleichzeitig
eine erhebliche Verminderung der Gefahren durch Bruch einzelner Teile usw., da bekanntlich
die Zerstörungswirkungen bei dem Bruch eines kleinen Kessels weit geringer sind
als bei einem großen Kessel.
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Der Vorteil der Erfindung gegenüber dem älteren Vorschlag besteht
insbesondere darin, daß der Steuerungskessel auch in der gleichen Höhenlage wie
der Hauptkessel angeordnet ist und in diesen hineingebaut werden kann. Hierdurch
wird in der Gesamtanordnung eine wesentliche Raumersparnis erreicht und somit die
Verwendungsmöglichkeit für Kleinkälteapparate, besonders beispielsweise für Kühlschränke,
gegenüber bisher bekannten Konstruktionen, außerordentlich günstiger. Gleichzeitig
wird durch das Verlegen des Steuerungskessels in den Hauptkessel an Energie gespart,
weil die wärmeausstrahlende Kesseloberfläche wesentlich herabgesetzt wird. Der Vorteil
der Erfindung besteht ferner darin, daß das Volumen des Kochers und Absorbers vollkommen
ausgenutzt werden kann. Ferner werden die zu absorbierenden Gase bis an die tiefste
Stelle des Absorbers geführt. Die Führung der Gase bis an -den tiefsten Punkt
des Kocherabsorbers hat einen günstigen Wirkungsgrad zur Folge.
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Auf beiliegender Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsform
der Erfindung dargestellt, und zwar stellt Abb. z den Kocherabsorber während der
Kochperiode (Austreibungsperiode) und Abb. a den gleichen Apparat während der Absorptionsperiode
dar.
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Der Kocherabsorber besteht aus dem Kessel k, in welchen der Steuerungskessel
s eingebaut ist. Der Steuerungskessel s hat in. seinem Inneren eine zweite Kammer
g und ist im wesentlichen so gestaltet wie bei den bekannten Zweikammersystemen.
Von der Kammer g des Steuerungskessels s führt eine Rohrleitung dl senkrecht nach
oben. In der Rohrleitung dl befinden sich zwei weitere Rohrleitungen d2 und d3,
von welchen die letztere d3 mit einem erweiterten Rohr d4 verbunden ist. Vom Steuerungskessel
s führt außerdem eine Rohrleitung r bis innerhalb des Kessels k. Von hier wird die
Rohrleitung in der bekannten Weise zu dem Kondensator und Verdampfer weitergeführt.
In dem Kessel k sind außerdem die Rohre ivl und w2 und 1v3 angeordnet, durch welche
während der Absorptionsperiode Kühlwasser fließt. 'Außerdem befinden sich in dem
Kessel k noch die Rohre hl und h2, in welche elektrische Heizkörper eingebaut werden,
die als Heizquelle während der Kochperiode dienen. Natürlich kann die Beheizung
" auch dqrch andere Heizquellen geschehen, beispielsweise mittels Gasflammen von
außen her oder dadurch, daß, durch die Rohre w1 bis w3 während der Kochperiode an
Stelle des Kühlwassers ein flüssiges oder dampfförmiges, wärmeübertragendes Medium
durchgeleitet wird, z. B. Wasserdampf.
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Die Funktion während der Kochperiode (dargestellt in Abb. i der beiliegenden
Zeichnung) ist folgende: Der Kessel k ist bis etwa zu der Marke tt mit hochprozentiger
Sahniakgeistlösung angefüllt. Außerdem ist der Steuerungskessel s zu etwa einem
Drittel seines. Volumens mit AmmoniaklÖsung gefüllt. Durch die Einwirkung :der Wärmequelle
wird ein Teil des Ammoniaks aus dem Wasser ausgetrieben und sammelt sich in dem
Dampfraum p an. Von diesem Dampfraum p treten die Dämpfe infolge des Innendruckes
durch die Rohrleitung d4 und deren Anschlußleitung d3 hindurch, bis sie an der tiefsten
Stelle m austreten und in der Kammer g sich weiter ansammeln und die in der Kammer
g befindliche Flüssigkeit in die ;äußere Kammer t verdrängen. Im weiteren Verlauf
treten die Gase durch den eigenen Überdruck durch die Flüssigkeit in der Kammer
t hindurch in den Dampfraum des Kessels s und gehen von hier aus in der Pfeilrichtung
durch die Rohrleitung r nach dem Kondensator. Hier werden sie verflüssigt und sammeln
sieh in einem Verdampfer an. Während dieses Kochprozesses kann Flüssigkeit aus dem
Kocher nicht austreten. Wenn die Kochperiode beendet ist, so kann unmittelbar daran
die Kühlperiode anschließen.
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Die Funktion während der Kühlperiode
(dargestellt
in Abb. 2 der beiliegenden Zeichnung) ist folgende: Infolge der Abkühlung des Kochers
durch die Kühlwasserwirkung, welche die Kühlrohre wi, w2 und tw3 durchströmt, wird
in dem Kessel k ein geringerer Druck entstehen als im Verdampfer. Es strömen somit
in bekannter Weise durch die Rohrleitung p Gase aus dem Verdampfer aus. Die Rohrleitung
r führt die Gase zunächst in den Steuerungskessel s, in welchem die Gase die in
diesem Kessel befindliche Flüssigkeit in die Kammer g hineindrängen und in dieser
Kammer die Flüssigkeit durchströmen. Sie treten .alsdann in der Rohrleitung dl hoch
und werden am höchsten Punkt x in der Rohrleitung d2 weitergeleitet bis an den tiefsten
Punkt z des Kessels k, wo sich dieselben in der Absorptionsflüssigkeit verteilen.
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Während der Kühlperiode kann ein übertritt der Gase in den Dampfraum
p des Kessels k nicht stattfinden, da sich in der Rohrleitung d 3 eine Flüssigkeitssäule
aufstaut, welche dem Überdruck des Steuerungskessels s gegenüber dem Dampfraum p
des Kessels k das Gleichgewicht hält. Umge. kehrt kann während der Kochperiode (siehe
Abb. i der beiliegenden Zeichnung) keine Flüssigkeit aus dem Kessel k in den Steuerungskessel
s treten, weil in diesem Falle in :der Rohrleitung d. sich eine Flüssigkeitssäule
aufstaut, welche dem Überdruck des Dampfraumes p gegenüber dem Druck in dem Dampfraum
p, des Steuerungskessels s das Gleichgewicht hält. Die dauernde Funktion dieser
hydrostatischen Steuerung ist vor allem -dadurch gewährleistet, da.ß das Flüssigkeitsvolumen
in dem Steuerungskessels automatisch immer gleichmäßig gehalten wird. Angenommen
z. B. es wäre durch irgendeinen Umstand Flüssigkeit aus dem Steuerungskessel s in
den Kessel k übergetreten, so muß bei der nächsten Kochperiode diese Flüssigkeit
automatisch in den Steuerungskessel s zurücktreten, da die Rohrleitung d4 so weit
in den Hauptkessel k hineingeführt ist, daß, ehe die Gase aus dem Dampfraum p hinaustreten
können, erst die zuviel vorhandene Flüssigkeit durch die Rohrleitung d4 in den Steuerungskessel
s zurückgedrängt wird. Sollte im umgekehrten Falle der Steuerungskessel s ,durch.
irgendeinen Umstand mit Flüssigkeit überfüllt sein, so wird bei der ersten Kühlperiode
(s. Abb. 2 der beiliegenden Zeichnung) nur so viel Flüssigkeit in dem Steuerungskessel
s zurückbleiben, als in der Kammer g Platz findet. Die zuviel enthaltene Flüssigkeit
wird sich automatisch so lange durch das Rohr d2 in den Kessel k entleeren, bis
das Niveau n1 erreicht ist. -Auch die in dem Steuerungskessel s befindliche Flüssigkeit
wird zur Kälteleistung mit nutzbar gemacht, weil dieser Kessel im Innern des Kessels
k angeordnet ist und von diesem mitbeheizt bzw. gekühlt wird.
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Die ganze Funktion ist demnach, kurz zusammengefaßt, folgende: Während
der Kochperiode dient das Rohr d2 als Staurohr, während der Kühlperiode dient das
Rohr d3 als Staurohr. Beide Rohre haben die gleiche Wirkung wie mechanische Ventile.