-
Ventillose, periodisch wirkende Absorptionskältemaschine Die Rückführung
der beim Austreiben der Kältemitteldämpfe trotz Verwendung eines Vorkondensators
in den Verdampfer mitgerissenen Absorptionsflüssigkeit bot bisher bei den Absorptionskältemaschinen
intermittierender Bauart die größten Schwierigkeiten. Die meisten bisher bekannt
gewordenen Einrichtungen dieser Art erfüllen ihren Zweck nur in unvollkommener Weise
und bedingen eine schwierige Handhabung, was insbesondere bei Haushaltungskältemaschinen
in höchstem Maße unangebracht ist.
-
Von den Einrichtungen dieser Art, die ein Umschaltventil und einen
Druckunterschied zwischen Kocherabsorber und Verdampfer benutzen, soll hier abgesehen
werden, da die großen Nachteile -eines solchen Umschaltorgans allgemein bekannt
sind. Es soll vielmehr bloß von den ventillosen Rückführungseinrichtungen die Rede
sein.
-
Die älteste ventillose Rückführungseinrichtung besitzt ein bis auf
den Boden des Verdampfers reichendes Gasabgangsrohr mit einem sehr kleinen (z bis
2,5 mm) Gasabgangsloch ziemlich hoch über dem Normalspiegel der Flüssigkeit.
Dieses Loch ist auch dann noch nicht von Flüssigkeit verschlossen, wenn das Kondensat
im Verdampfer schon ziemlich mit Lösungsmitteln verunreinigt ist.
-
Das Abgangsloch genügt für die normale Abführung der Dämpfe nach dem
Absorber bei normalem Druckunterschied zwischen letzterem und dem Verdampfer. Wird
jedoch dieser Druckunterschied künstlich und plötz-]ich gesteigert, z. B. durch
plötzliche Erwärmung des Verdampfers (Eingießen Von heißem Wasser in eine Vertiefung
desselben,) oder durch plötzliche starke Kühlung des Kocherabsorbers, wobei die
Dampfe durch das Gasabgangsloch nicht .mehr rasch genug abziehen können (Gasdrosselung),
so bewirkt der im Verdampfer sich ausbildende überdruck ein Hochtreiben der verunreinigten
Lösung vom Boden des Verdampfers nach dem Kocherabsorber. Bei der gleichen Einrichtung
erfolgt das Hochsaugen automatisch, wenn die Füllung für warmes Kühlwasser berechnet
wurde und der Betrieb dann mit sehr kaltem Kühlwasser erfolgt. Dann steigt nämlich
der Flüssigkeitsspiegel bis über das Gasabgangsloch und erzeugt dort einen Flüssigkeitsabschluß.
-
Wird nun nach beendeter Kochung das Kühlwasser nach dem Kocherabsorber
umgelenkt, so .erfolgt in demselben eine rasche Drucksenkung, die vom Verdampfer
her nicht ausgeglichen werden kann, weil das Verbindungsloch unter Flüssigkeitsabschluß
steht und von der Querschnittsfläche des Rohres nur sehr wenig verdampft. Im Verdampfer
entsteht also Überdruck, welcher bewirkt, daß die verunreinigte Flüssigkeit vom
Boden des Verdampfers durch das Gasabgangsrohr nach dem Kocherabsorber übergefüllt
wird. Durch das kleine Gasahgangslo:ch kann hierbei nur sehr wenig reines Kondensat
aus dem oberen Teil des Verdampfers in das Gasabgangsrohr übertreten (Flüssigkeitsdrosselung
),
so daß in der Hauptsache nur stark verunreinigte Lösung vom Boden des Verdampfers
gefördert wird. Allerdings büdel die Flüssibg'keit im Gasabgangsloch keinen völligen
Verschluß, und es wird auch etwas reines Kondensat mit übergefüllt.
-
Der nächste Schritt war der, daß man das Gasabgangsloch etwas tiefer
legte, nämlich so tief, daß es unter das Normalniveau im Verdampfer zu liegen kam,
mit dem Erfolg, daß der eben geschilderte Vorgang sich automatisch nach jeder Kochung
wiederholte. Es wurde (theoretisch) stets so viel Flüssigkeit hochgesaugt, .als
sich im Verdampfer über dem Gasabgangsrohr befand, und Avar wurde diese Flüssigkeit
in der Hauptsache vom Boden des Verdampfers heraufgeholt.
-
Praktisch lag die Sache aber so, daß infolge der Kleinheit des Gasabgangsloc'hes
die einmal in Bewegung gesetzte Flüssigkeitssäule kaum mehr abreißen wollte und
nicht bloß Lösungsmittel, sondern ein erheblicher Teil des reinen Kondensates, ohne
Kälte zu erzeugen, zurückgefördert wurde. Nach einem weitern Vorschlag hat das Gasabgangsrohr,
das am Boden des Verdampfers mündet, ein winkelrecht nach oben gebogenes Abzweigrohr,
das in Höhe des Normalkondensatspiegels in das Gasabgangsrohr und in Höhe eines
(durch Verunreinigung des Verdampfers bedingten) Maximalniveaus in den Gasraum des
Verdampfers mündet. Dieser Vorschlag will allein durch Fiüssigkeitsabschluß (ohne
Gas- oder Flüssigkeitsdrosselung) ein Hochsaugen ermöglichen. Er übersieht aber
dabei, daß auch für das Kondensatrohr ein Flüssigkeitsabschluß in diesem Fall vorhanden
sein muß, da sonst sofort Druckausgleich über den Kondensator erfolgt. Nach einem
weiteren Vorschlag wird am tiefsten Teil des Verdampfers ein Wassersack angebracht,
von: dem eine Hochsaugeleitung nach oben und eine andere Leitung nach einem abgeschlossenen
Druckraum des Verdampfers führt. Der Wassersack steht nur durch eine feine Öffnung
mit dem darüberliegenden Verdampferraum in Verbindung. Wird nun nach Beendigung
der Kochung - das Kühlwasser nach dem Kocherabsorber umgelenkt, so entsteht in diesem
eine Drucksenkung gegenüber dem Verdampfer. Der Druckraum des letzteren steht also
unter Überdruck und preßt auf das Wasser im Wassersack, das nur durch eine feine
Öffnung nach dem darüberliegenden Verdampferraum entweichen kann (Flüssigkeitsdrosselung).
Inzwischen wird der größte Teil des Wassers im Wassersack durch das oben-erwähnte
Steigrohr narb oben gepreßt, um über einen Flüssigkeitsabschluß nach dem Kocherabsorber
zu gelangen. Den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildet eine neue, ebenso
einfache wie praktisch wirksame Einrichtung, welche die Anwendung eines durchaus
sicher wirksamen und sparsamen Verfahrens zur automatischen Entwässerung' des Verdampfers
ermöglicht. Dieses Verfahren beruht auf der Nutzbarmachung von Kapillarkräften,
.die erfahrungsgemäß ziemlich bedeutende Werte annehmen und Dampföffnungen von geeigneter
Form und Größe mit absoluter Sicherheit während des Entwässerungsvorganges gegen
einen Überdruck von i m Wassersäule und darüber absperren können. Gegenüber den
eingangs besprochenen Verfahren wirkt die Einrich. tung gemäß. der Erfindung nicht
bloß drosselnd, sondern wirklich abschließend. Als weiterer beträchtlicher Vorteil
ergibt sich dabei, daß die durch Kapillarkräfte zeitweilig gesperrte Gasabgangsöffnung
wesentlich größer sein kann (z. B. sechsmal so groß) als bei den bisher bekannten
Einrichtungen, wo auf eine genügend starke Drosselung Rücksicht genommen werden
mußte. Dies hat zur Folge, da die Öffnung gleichzeitig dem Abzug der Dämpfe des
Kältemittels dient, daß sich eine wesentlich kräftigere Absorption erreichen läßt.
-
Das Verfahren und die Einrichtung seien an Hand der Fig. i bis ¢ naher
erläutert. In Fig. i und z bedeutet i den Verdampfer einer Absorptionskältemaschine,
der mit einem vertieften Teil a versehen ist, in welchem sich die spezifisch schwerere
Flüssigkeit, d. h. jener Teil des Kältemediums, der mit dem Absorptionsmedium verunreinigt
ist, ansammelt. In den Verdampfer ragt von oben bis zu einem gewissen Normalniveau
8 : ein Dampfableitungsrohr 3 hinein, das zur Rückführung der Kältemitteldämpfe
während der Kühlperiode nach dem Kocherabsorber dient. In dieses Rohr 3 ist von
unten ein etwas kleineres Rohr q. eingeführt, das im tiefsten Teil z des Verdampfers
endigt und dort mit der umgebenden, mit Absorptionsmedium verunreinigten Flüssigkeit
kommuniziert. Dieses Rohr 4. ist in seinem äußeren Durchmesser so bemessen, daß
es einen. schmalen Ringspalt 5 im Rohr 3 frei läßt, dessen Querschnitt und Länge
so bemessen werden, daß beim Entwässerungsvorgang eine Kapillarkraft von solcher
Größe erzielt wird, daß ein Hochziehen von reicher Flüssigkeit vom Niveau 8 entweder
gar nicht oder wenigstens nicht in nennenswertem Maße stattfindet. Das Rohr q. kann
auch von unten mit entsprechendem Kapillarspiel ,über das Rohr 3 gesteckt sein (Fig.
ia und 2a).
-
Der Flüssigkeitsspiegel des Kondensates im Verdampfer sei bei Beendigung
der Kochperiode bis zum Niveau 6 gestiegen. Das
Rohr 4. ragt zweckmäßigerweise
etwas über das Niveau 6 hinauf.
-
Wenn nun nach beendigter Kochperiode zum Zwecke der Einleitung der
Kühlperiode das Kühlwasser nach dem Kocherkühlrohr 7 (s. Fig. 3 und ,4) umgelenkt
und dadurch der Kocher abgekühlt wird, so entsteht in letzterem eine gewisse Druckminderung,
welche sofort den Beginn der Absorption bewirken würde, wenn der Dampfeintrittsquerschnitt
für das Rohr 3, welcher im Niveau 8 liegt, nicht durch kondensiertes Kältemedium
verschlossen wäre. Das Kältemedium füllt- auch den Ringspalt bis zum Niveau 6 und
erzeugt in demselben bedeutende Kapillarkräfte, welche größer sind als die hydrostatische
Höhe h vom Boden des Verdampfers :oder vom Niveau 6 bis zum Scheitel des Dampfrohres
3. Der Durchtrittsquerschnitt 5 ist somit für das kondensierte Kältemedium in außerordentlich
wirksamer Weise abgesperrt, und es tritt somit ein überheben von Flüssigkeit aus
dem tiefsten Teil 2 des Verdampfers, wo sich das mitgerissene Absorptionsmedium
angesammelt hat, durch das Rohr a, und 3 nach dem Kocherabsorber so lange ein, bis
nach Freilegen des Eintrittsquerschnittes von Rohr 3 in Höhe von Niveau 8 und nach
Verdunstung des die Kapillare 5 füllenden flüssigen Kältemediums der Ringquerschnitt
5 für die Kältemediumd;ämpfe frei liegt, worauf sofort eine kräftige und regelmäßige
Absorption einsetzt.
-
In Fig. a ist eine etwas verbesserte Ausführungsform der Kapillaranordnung
dargestellt. Das Rohr 3 ist hierbei in seinem unteren, den kapillaren Ringquerschnitt
5 bildenden Teil so erweitert, daß es ein Rohr 4 in sich aufnehmen kann, das den
gleichen Querschnitt besitzt wie der unerweiterte Teil von 3. Dadurch wird erstens
eine schädliche Querschnitts.änderung im Gesamtverlauf der Hochsaugeleitung vermieden,
und zweitens wird die Kapillarwirkung des Ringspaltes 5 noch dadurch unterstützt,
daß. ein etwa aus demselben austretender. feiner Ringstrahl an der Aufbauchung von
3 noch zu einer Richtungsänderung gezwungen wird und keine Gelegenheit findet, in
die geschlossene Flüssigkeitssäule, die von 4 nach 3 strömt, einzutreten.
-
Die Fig.3 und 4 zeigen noch eine weitere Ausgestaltung der Erfindung.
Das Rohr 4 ist hier in der Nähe seines unteren Teiles mit der Kondensatleitung 9,
und zwar zweckmäßigerweise unter einem rechten Winkel, verbunden. Dies hat erstens
den Vorteil, daß das etwa mitgerissene Absorptionsmedium unter allen Umständen im
tiefsten Teil des Verdampfers, in welchen das Rohr 4 mündet, zur Ablagerung kommt,
und zweitens wird derjenige Teil der mit Absorptionsmedium verunreinigten Flüssigkeit,
der vor Beginn des eigentlichen Hochsaugens auch im Kondensator i o bis zu einem
Niveau i i angestiegen war, durch die Saugwirkung des Hebers 3, ¢ wieder zurückgesaugt
und gelangt nun ebenfalls durch die Rohre 4., 3 nach dem Kocherabsorber 12. Fig.
3 zeigt den Zustand unmittelbar vor Beginn des Überfüllens nach dem Kocherabsorber,
Fig. ¢ kurz vor beendigtem Überfüllen.
-
Die eben erläuterten Beispiele sind lediglich Ausführungsbeispiele.
Der Grundgedanke der Erfindung läßt sich in konstruktiver Beziehung noch vielseitig
variieren. Z. B. zeigen die Fig. 5 und 6 eine Ausführungsart, bei welcher die Kapillare
5 nicht aus einem Ringspalt, sondern aus einer dünnen Bohrung besteht, während an
Stelle des Entwässerungsrohres 4, das über den Kondensator führende Kondensatrohr
9 tritt. Dasselbe befördert während der Kochperiode Kondensat nach dem Verdampfer,
nach Abschluß der Kochperiode hingegen verunreinigte Lösung aus a über den Kondensator
io nach dem Kocher i?. Das Rückdampfrohr 3 ragt mit seinem kapillaren Ende 5 bis
zu dem festgelegten Normalniveau 8 (Fig. 6) in den Verdampfer hinein, fördert aber
kein Gas nach dem Kocher, solange die Kapillarkräfte in 5 wirken und die Eintrittsöffnung
im Niveau 8 nicht freigelegt ist.
-
Statt der über den Kondensator io führenden Entwässerungsleitung 9
könnte in diesem Falle auch eine direkt unter den Flüssigkeitsspiegel im Kocher
führende Leitung 13, die im Teil z des Verdampfers endigt, zur Entwässerung benutzt
werden (Fig.7).