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Absorptionskältemaschine Die Erfindung betrifft eine Absorptions;-kältemaschine
derjenigen Art, bei welcher die Verdampfung und Absorption des Kältemittels unter
Druck in das inerte Gas hinein und aus diesem heraus erfolgt, um den Druck gemäß
dem Daltonschen Gesetz auszugleichen. Der Zweck der Erfindung ist eine solche Absorptionskältemaschine,
bei welcher das inerto Gas in die Maschine bei atmosphärischem Druck eingeführt
und dicht eingeschlossen wird. Dieser Zweck wird erfindungsgemäß erreicht, wenn
man die volumetrische Kapazität des Raumes, in welchem das inerte Gas in geschlossenem
Kreislauf umläuft, kleiner ausbildet als die volumetrische Kapazität des Dampfraumes
in dem Kocher und dem Kondensator, infolgedessen die Verdrängung des inerten Gases
aus dem Kocher durch die Dämpfe- des Kältemittels den Druck des inerten Gases bis
zu einem solchen steigert,, daß dieser Druck in Gemeinschaft mit dem Dampfdruck
den zur Verflüssigung des Kältemittols erforderlichen Druck schafft.
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Die Erfindung ist in zwei Ausführungsbeispielen in der Zeichnung dargestellt.
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Mit Bezug auf Abb. i ist i der Kocher in Gestalt eines Schlangenrohrs,
in welchem konzentrierte Ammoniaklösung zwecks Austreibens des Ammoniakdampfes erhitzt
wird. Mit z ist ein Raum oberhalb des Kochers bezeichnet, in welchen die heißen
geführt werden, bevor sie zum Kondensator 3 treten. In diesem Kondensator 3 werden
die Dämpfe durch Wasser gekühlt;, das in dem Ringraum q. umläuft, und dabei verflüssigt.
Sie gelangen dann durch ein schmales Siphonrohr 5 in die Kühlschlange 6, in welcher
die Flüssigkeit unter Kälteabgabe wiederum zum Verdampfen gebracht wird.
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Die in der Kühlschlange 6 gebildeten Ammoniakdämpfe werden wiederum
durch die verdünnte Lösung absorbiert, die zu dem Absorber 7 fließt, welcher als
waagerechtes Röhr dargestellt ist, jedoch auch in anderer Weise ausgebildet sein
kann.
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Damit ein regelrechter Betrieb vor sich geht, ist es erforderlich,
den Druckunterschied zwischen dem zur Verflüssigung des. Ammo@ niaks erforderlichen
Druck (welche Verflü.slsigung bei der Temperatur des Kühlwassers in, dem Kondensator
3 vor sich geht) und dem Verdampfungsdruck bei der niedrigen Temperatur in der Kühlschlange
6 auszugleichen. Dieser Ausgleich erfolgt in folgender Weise: Die Maschine wird
mit einer Ammoniak!-lösung von solcher Konzentration bz.w. Dichte gefüllt, welche
für die betreffenden Zwecke den besten Nutzeffekt liefert. Das Füllen mit der Ammoniakflüssigkeit
erfolgt bis zum Flüssigkeitsniveau 8-8, welches etwas oberhalb der Bodenfläche des
Absorbers 7 verläuft. Infolgedessen wird der Absorber 7 teilweise mit Flüssigkeit
gefüllt, während der obere Raum durch Luft eingenommen wird.
Nunmehr
wird die Maschine luftdicht abgeschlossen.
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Zu Beginn des Erhitzens werden Ammo,'-niakdämpfe aus dem Kocher i
ausgetrieben und steigen in dem Raum 2 auf, aus welchem sie in den Kondensator 3
treten und dabei die Luft durch das schmale Rohr 5 austreiben. Infolgedessen wird
die Luft in die Rohre 6, 7, 9, i o getrieben. Angenommen, daß, die Räume 2 und 3
eine volum.etrische Kapazität aufweisen, welche sechsmal so groß ist als diejenige
der genannten Rohre 6, 7, 9, 10 zusammengenommen, so wird, nachdem die A_nsmoniäkdämpfe
sämtliche Luft aus den Räur meng und 3 ausgetrieben haben, der Druck i11 der ganzen
Maschine etwa 7 Atm. betragen!.
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Beim Fortsetzen des Erhitzens wird der Druck ununterbrochen weiter
gesteigert, so lange, bis ein geringer überschuß, über den Druck erreicht wird,
welcher zur Verflüssigung des Ammoniaks bei der Temperatur des Kühlwassers im Kondensator
3 benötigt wird. Unter diesen Bedingungen kann das flüssige Ammoniak, das durch
den umgekehrten Siphon 5 in die Kühlschlange 6 eschickt wird, in dieser verdampfen,
wobei' die ununterbrochene Verdampfung dadurch möglich gemacht wird, daß die Ammoliiakdämpfe
sofort nach ihrer Bildung wieder absorbiert werden. Das Verhältnis zwischen den
volumetrischen Kapazitäten ist derart berechnet, daß die günstigste Arbeitsweise
der Maschine bei der verfügbaren Temperatur des Kühlwassers und bei der Minimumtemperatur
gewährleistet wird, welche für die Kühlschlange erforderlich ist.
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Um die Entfernung der Ammoniak-dämpfe durch Absorption zu fördern,
wird das Gemisch des inerten Gases und Ammoniak dampf es, welches die Rohre 6, 7,
9, 10 füllt, gezwungen, durch die Wirkung eines Thermosiphons in genügenden
Kreislauf zu kommen. Diese Thermosiphonwirkung wird erzielt, wenn man das Gemisch.
in dem lotrechten. Rohr 9 erwärmt, und zwar durch die Berührung mit den heißen Ammoniakdämpfen
aus dem Kocher, während gleichzeitig das Gie; misch in dem geneigten Rohr io in
Berährung mit dem Kühlwasser abgekühlt wird. Durch entsprechende Bemessung der Länge
dieses Rohrs io kann der Kreislauf beliebig beschleunigt werden.
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Dieser verstärkte Kreislauf muß genügend sein, um eine zuverlässige
Verdampfung in der Kühlschlange 6 zu bewirken, weil in dieser Schlange der Ammoniakdampf
bei einem Druck frei wird, welcher sein Vermischen mit dem anderen Gas begünstigt.
Ein solcher versfärkter Umlauf ist jedoch in der Regel nicht genügend, um den Absorber
richtig arbeiten zu lassen, da in diesem die schwache Flüssigkeit selbstverständlich
nur dasjenige Ammoniak absorbiert, welches in Berührung mit ihr kommt. Um den verstärkten
Umlauf auch in bezug auf die Absorption wirksam zu machen, ist es erforderlich,
daß die Gase durch den Absorber in besonders stürmischer Weise strömen, damit die
Berühr rung der Gase mit der schwachen Flüssigkeit ganz wesentlich verstärkt wird.
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Dieser stürmische Durchlauf wird in dem Rohr 7, welches beispielsweise
den Absorber bildet, durch Gase bewirkt, die in dem oberen Raum des Rohrs, d. h.
oberhalb der Flüssigkeit in entgegengesetzter Richtung zu der strömen, in welcher
die schwache Flüssigkeit entlang des Bodens des Absorbers fließt. Die daraus hervorgehende
Reibung setzt das Gasgemisch in wirbelnde Bewegung und verursacht, daß es in innige
Berührung mit der Flüssigkeit kommt, wodurch die letztere das Ammoniak absorbiert
und von diesem die Luft trennt. Die annähernd waagerechte Lage des Rohrs 7 hat das
Bestreben, das Gasgemisch möglichst lange Zeit mit der Flüssigkeit in Berührung
zu bringen, ohne daß ein ununterbrochenes Fließen erschwert wird.
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Der Kreislauf der Flüssigkeit erfolgt in der Maschine durch die Thermosiphonwirkung
in üblicher Weise mittels Erhitzens in dem Kocher und Abkühlens in dem Wärmeaus,-taitscher,
welcher in schrägem Verlauf angeordnet ist und in welchem der Teil i i zum Kühlen
der armen Lösung dient, welche nach abwärts fließt, während die reiche Lösung in
dem Rohr 12 erhitzt wird und aufsteigt. Der Flüssigkeitsumlauf wird dann durch das
Rohr 13 vervollständigt, welches die verdünnte Lösung zu dem Absorber 7 führt. Das
Rohr 13 verläuft durch das ganze Gehäuse 14, i11 welchem Kühlwasser umläuft, wodurch
die schwache Lösung, bevor sie in den Absorber 7 austritt, vollkommen abgekühlt
wird. Der Absorber 7, welcher als ein einfaches Rohr dargestellt ist, kann auch
als eine waagerechte Schraubenwindung ausgebildet werden. Da die Anordnung nach
Abb. i nur schematisch dargestellt ist, so können die einzelnen Teile selbstverständlich
auch eine andere ähnliche Ausbildung besitzen, beispielsweisse ist in Abb.2 eine
.etwas abgeänderte Ausführung der einzelnen Teile veranschaulicht. Das Rohr io ist
bei dieser Ausführung als eine schraubenförmige Schlange ausgebildet, und ebenso
ist der Kondensator 3 als solche Schlange ausgebaut. Der Wärmeaustauscher ist, anstatt
zwei konzentrische Rohre aufzuweisen, als ein rohrförmiger Behälter i i ausgebildet,
in welchem eine schraubenförmige Schlange 12 Aufnahme findet. Die Flüssigkeit in
diesem ' Austauscher wird in aufsteigendem Strome erhitzt und in absteigendem
gekühlt.
Die Maschine nach Abb. a wird elektrisch beheizt, und zwar durch einen elektrischen
Widerstand i g, welcher um den lotrechten Kocher i angeordnet ist. Ferner ist die
Maschine bestimmt, mit Luft gekühlt zu werden, ohne daß Kühlwassermäntel wie in
Abb. i erforderlich sind. 15, 16 ist der '\#,'ärmeaustauscher in dem Kreislauf des
iner'-ten Gases. Der Umlauf des flüssigen Ammoniaks erfolgt durch Gegenstrom in
der Kühl-Schlange 6, indem das flüssige Ammoniak durch Eigengewicht sinkt und das
inerte Gas in der entgegengesetzten Richtung aufsteigt. Dieser Umlauf ist nur möglich,
indem man durch die Wärmewirkung die verstärkte Biewegung bewirkt. Die Verdampfung
wird mit dieser Gegenstromanordnung wesentlich begünstigt. Der Siphon 18 beseitigt
dabei jeden Überschuß, des flüssigen Ammoniaks, welcher etwa in der Schlange sich
ansammeln könnte. Ferner wird die von den Ammoniakdämpfen mitgeführte Feuchtigkeit
abgeführt. Aus dem Austauscher geht das mit Ammonial-.dampf angereicherte inerte
Gas durch die Leitung 17 zu dem Absorber 7.