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Verfahren zur Druckverminderung in hermetisch geschlossenen Gefäßen
Bei Absorptionsmaschinen, in denen das Arbeitsmittel bei verhältnismäßig hoher Temperatur
aus der Absorptionslösung ausgetrieben wird, tritt häufig eine unerwünschte Drucksteigerung
auf, die ihren Ursprung in einer Zersetzung des Arbeitsmittels hat. So zersetzt
sich z. B. Ammoniak in Stickstoff und Wasserstoff. Da sich die Partialdrucke der
Zersetzungsprodukte addieren, muß der Gesamtdruck im Vergleich zu dem des unzersetzten
Arbeitsmittels notwendigerweise um so mehr ansteigen, je mehr Gas sich zersetzt.
Die Erfindung gibt einen Weg an, eine derartige Drucksteigerung rückgängig zu machen
bzw. zu vermeiden, ohne daß das Innere der Gefäße mit dem Außenraum in Verbindung
gesetzt wird. Gemäß der Erfindung wird der angegebene Zweck dadurch erreicht, daß
das Gefäß an einer Stelle so hoch erhitzt wird, daß seine Wandung an dieser Stelle
während der Dauer der Erhitzung gasdurchlässig wird. Es wird dann zunächst aus dem
Innern der Gefäße das Gas mit dem geringsten Molekulargewicht entweichen, im Falle
von Ammoniak also der Wasserstoff.
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Die Erfindung hat besondere Bedeutung für kleine Absorptionskältemaschinen,
die zum Einbau in Kühlschränke dienen. Solche kleinen Kältemaschinen werden in der
Regel ohne Entlüftungsvorrichtung ausgeführt und stellen, da sie weder Pumpen noch
Ventile besitzen und lediglich durch Wärmezufuhr betrieben werden, hermetisch geschlossene
Gefäße dar. Für den durch Erhitzung gasdurchlässig zu machenden Gefäßteil empfiehlt
es sich, eine Stelle auszuwählen, die von einem an Arbeitsmittel armen Gas- oder
Dampfgemisch berührt wird. Die Erhitzung läßt sich am einfachsten dadurch bewirken,
daß der zu erhitzende Gefäßteil als Rohr ausgebildet und mit einer elektrischen
Heizvorrichtung versehen wird. Diese kann z. B. aus einem spiralförmig aufgewickelten
und nach außen hin durch eine gasdurchlässige Isolationsschicht gegen Wärmeverlust
geschützten Widerstandsdraht bestehen. Als besonders zweckmäßig erweist es sich,
die Heizvorrichtung an einem Rohre anzuordnen, das an den Gasraum des Absorbers
angeschlossen ist.
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Für die Ausübung des Verfahrens gemäß der Erfindung ist es ferner
besonders vorteilhaft, wenn der zu erhitzende Teil der Gefäßwandung aus Eisen besteht.
Versuche haben nämlich gezeigt, daß bei Eisen die Temperatur, bis zu welcher die
Erhitzung getrieben werden muß, damit eine genügende Menge Gas entweichen kann,
erheblich unterhalb der Rotgluttemperatur liegt, also in einem Temperaturbereich,
in welchem die Festigkeitseigenschaften des Eisens noch sehr günstig sind.
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Es ist zweckmäßig, das zu heizende Rohr, das von einer die Zersetzungsprodukte
des Arbeitsmittels führenden Leitung abzweigt,
zunächst aufwärts
zu führen, dann umzubiegen und in die erwähnte (oder auch eine andere) Gasleitung
wieder einmünden zu lassen. Benutzt man dabei zur Anbringung der Heizvorrichtung
den aufsteigenden Teil des Rohres, so erreicht man auf einfache Weise eine selbsttätige,
auf Wärmewirkung beruhende Zirkulation des Gasgemisches durch das geheizte Rohr.
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Wenn kein Wert darauf gelegt wird, daß das Gas oder Gasgemisch durch
das geheizte Rohr zirkuliert, so genügt ein kurzes, aufwärts gerichtetes (senkrechtes
odergeneigtes) Rohr, das an seinem oberen Ende geschlossen ist und dadurch das Zurückfließen
des nicht entweichenden Gases ermöglicht.
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Um eine unzulässige Überhitzung des Rohres auszuschließen, genügt
im allgemeinen eine entsprechende Bemessung der Heizwärme, da die Ausstrahlung mit
der Temperatur ansteigt. Man kann aber auch zur Erhöhung der Sicherheit im Stromkreis
der Heizvorrichtung eine selbsttätige Schaltvorrichtung vorsehen, die den Heizstromkreis
bei Überschreitung einer bestimmten Höchsttemperatur des zu erhitzenden Rohres unterbricht.
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Um das Entweichen des Gases durch die erhitzte Gefäßwand auf das erforderliche
Maß - zu beschränken, empfiehlt es sich, im Heizstromkreise eine zweite, selbsttätige
Schaltvorrichtung anzuordnen, die den Heizstromkreis bei Unterschreitung einer bestimmten
Mindesttemperatur des im Kochgefäß - der Absorptionsmaschine ausgetriebenen gasförmigen
Arbeitsmittels unterbricht. Diese zweite Schaltvorrichtung kann beispielsweise an
einem oberhalb des Austreibers liegenden Gasabscheider angeordnet werden.
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Versuche haben gezeigt, daß auf die angegebene Art beispielsweise
Wasserstoff in je nach der Stärke der Heizung und Ausdehnung- der geheizten Fläche
bequem regelbarer Menge zum Entweichen gebracht werden kann. Es ist demnach mit
Hilfe der Erfindung ohne weiteres möglich, die Drucksteigerung, die sich infolge
Dissoziation von Ammoniak oder anderen Gasen, die als Arbeitsmittel in Absorptionsmaschinen
dienen, bildet, durch zeitweiliges Erhitzen der Gefäßwandung vollständig zu verhindern.
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Als Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung eine kontinuierlich wirkende
Absorptionskältemaschine dargestellt,. die mit einer Einrichtung gemäß der Erfindung
versehen ist. In einem Austreiber i wird mittels einer elektrischen Heizpatrone
2 aus reicher Absorptionslösung gasförmiges Arbeitsmittel (z. B. Ammoniak) ausgetrieben.
Die arme Lösung steigt mit ausgetriebenen Gasblasen vermischt durch ein Steigrohr
3 in einen Gasabscheider d. empor, wo sich das Ammoniak von der Flüssigkeit trennt.
Während das Ammoniak einem Kondensator 5 zuströmt, um dort verflüssigt zu werden,
tritt die arme Lösung über eine Leitung 6 oben in den Absorber 7 ein. Durch eine
Gasleitung 8 ist der Unterteil des Absorbers 7 mit dem unteren Ende des Verdampfers
g eerbunden, der durch den Kondensator mit verfiüssigtetn Ammoniak beschickt wird.
Eine zweite Gasleitung io verbindet das obere Ende des Verdampfers g mit dem Oberteil
des Absorbers 7. Die Leitungen 8 und io bilden mit dem Absorber 7 und dem Verdampfer
g zusammen ein Umlaufsystem für das gasförmige Arbeitsmittel und ein diesem beigemischtes
indifferentes Gas, z. B. Wasserstoff, das in Richtung der eingezeichneten Pfeile
selbsttätig umläuft.
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An die vom Gasraum des Absorbers 7 zum Verdampfer g führende Gasgemischleitung
io ist ein nach oben gekrümmtes eisernes Rohr 12 in der aus der Zeichnung ersichtlichen
Weise angeschlossen. Sein einer Schenkel ist mit einer Heizspirale 13 versehen.
Diese liegt in einem Stromkreis 1q., der durch eine Batterie 15 gespeist wird. Die
Heizspirale 13 ist von einer wärmeisolierenden, aber zugleich gasdurchlässigen Schicht
16 umhüllt. Im Stromkreis 14 liegen ferner zwei Temperaturkontakte, d. h. bei einer
bestimmten Temperatur ansprechende Schaltvorrichtungen 17 und 18. Die Schaltvorrichtung
17 ist an dem durch die Heizspirale 13 zu erhitzenden Schenkel des Rohres 12 befestigt
und spricht an, wenn dessen Temperatur einen vorgeschriebenen Höchstwert übersteigt.
Die Schaltvorrichtung 18 ist dagegen im Gasabscheider q. angeordnet und so eingestellt,
daß sie den Stromkreis 14 herstellt, wenn die Temperatur des im Austr eiber i entwickelten
gasförmigen Arbeitsmittels einen vorgeschriebenen Höchstwert überschreitet, und
ihn wieder unterbricht, sobald die Temperatur des gasförmigen Arbeitsmittels einen
vorgeschriebenen Mindestwert unterschreitet.
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Da der Wasserstoff, der in dem durch den geheizten Schenkel des Rohres
12 aufsteigenden Gasgemisch enthalten ist, durch die geheizte Rohrwandung größtenteils
entweicht, sinkt das Restgas infolge seines höheren spezifischen Gewichts durch
den anderen Schenkel des Rohres 12 in die Leitung 8 zurück. Es entsteht auf diese
Weise, solange die Heizung des Rohres 12 andauert, ein selbsttätiger Umlauf -des
Gases durch dieses Rohr, so daß immer neue Teile des Gases mit der erhitzten Rohrwandung
in Berührung gelangen. Vom unteren Teil des Absorbers 7 wird die reiche Absorptionslösung
durch eine
Leitung r z abgeführt, die mit der Leitung 6 einen Temperaturwechsler
bildet und im Austreiber r endet.
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Die vorstehend beschriebene Erfindung hat natürlich nicht nur Bedeutung
für Absorptionsmaschinen, sondern läßt sich mit Vorteil bei allen hermetisch geschlossenen
Gefäßen verwenden, in denen infolge Dissoziation von Gasen eine unerwünschte Drucksteigerung
eintreten kann.