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Verfahren zur Hebung der Absorptionsflüssigkeit in Absorptionskälteapparaten
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Hebung der
Flüssigkeit in Absorptionskälteapparaten, insbesondere derjenigen Art, die mit druckausgleichendem
Gas arbeiten und bei denen alle Apparatteile in ständig offener Gas- oder Flüssigkeitsverbindung
untereinander stehen. Sie bezweckt, die bisher bekannte Art der Hebung zu verbessern
und- erreicht dies im wesentlichen dadurch, daß aus der Absorptionsflüssigkeit vor
ihrer Hebung Gas durch Wärmezufuhr in einem Gefäß, z. B. einem Pumpenraum, ausgetrieben
wird und das ausgetriebene Gas und die ärmer gewordene Flüssigkeit aus diesem Gefäß
darauf durch getrennte Leitungen wieder in einen zweiten Raum zusammengeführt werden,
von wo aus die Flüssigkeit vermittels des ausgetriebenen Gases auf einen höheren
Ort gefördert wird. Dadurch erreicht man ein besonders gutes und gleichmäßiges Pumpen.
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Die Erfindung soll näher unter Hinweis auf die in den beiliegenden
Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen beschrieben werden, wobei sich weitere
kennzeichnende Merkmale der Erfindung ergeben werden.
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In den Abb. i bis q ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in mehreren
Ansichten von vorn, von der Seite und von oben gezeigt.
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Abb. 5 und 6 zeigen den Verdampfer der Anlage.
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Der Apparat besteht im wesentlichen aus folgenden Teilen: dem schwach
gegen die Horizontale geneigten Kocher i, der in beliebiger Weise, z. B. durch eine
eingeführte elektrische Heizpatrone 26 (Abb. 3), beheizt werden kann, dem Kochersteigrohr
2, einem Abscheider 3, einem Verflüssiger q, der von einer Kühlwasserleitung 5 gekühlt
wird, einem Verdampfer 6, auf den zweckmäßig am Innenrand umgebördelte Aluminiumbleche
24. aufgeschoben sind, die gleichzeitig Eiskästchen 25 aufnehmen können, einem Gastemperaturwechsler
7, einem Absorber 8, der zweckmäßig von der gleichen Kühlwasserleitung 5 wie der
Verflüssiger gekühlt wird, einem mit dem Absorber 8 in freier Verbindung stehendenFlüssigkeitsvorratsraum
g, dem in diesen Raum hineinragenden, zweckmäßig von einem Sieb 27 geschützten,
mit Löchern io versehenen Rohr ii, das die reiche Flüssigkeit über den Temperaturwechsler
12 zu einem besonderen, zweckmäßig durch die gleiche Heizquelle 26 wie der Kocher
beheizten Pumpenraum 13 führt, einer von diesem Raum ausgehenden Gasleitung 14,
einer Flüssigkeitsleitung 15, die bei 16 wieder in die Gasleitung 14 eintritt, einem
aus dem Raum 16 aufsteigenden, zweckmäßig mit mehreren Löchern 17 versehenen Pumpensteigrohr
18, das in das Kochersteigrohr 2 mündet, und einer vom Kocher i ausgehenden, arme
Lösung zum Absorber führenden Leitung ig, die über den Temperaturwechsler 12 zum
oberen Teil des Absorbers 8 läuft und den Füllverschluß 2o enthält.
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Zur Erklärung der Wirkungsweise des Apparates sei angenommen, daß
er mit Wasser als Lösungsmittel, Ammoniak als Kältemittel und
Wasserstoff
als druckausgleichendes Hilfsgas arbeitet.
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Das bei der Beheizung des Köchers i aus der Lösung ausgetriebene Gas
steigt wegen der Schräglage des Entgasers im Kochersteigrohr empor. Hier stößt es
zur Abscheidung des mitgerissenen Wassers in bekannter Weise gegen die Stoßblechgruppen
21 und tritt dann in den Abscheider 3, wo die eventuell noch in ihm enthaltenen
Wasserdämpfe zur Kondensation gebracht werden. Von hier treten die praktisch reinen
Ammoniakdämpfe in den Verflüssiger q., @vo sie verflüssigen. Das Kondensat füllt
zunächst den mit dem Verflüssiger durch die Leitung 28 verbundenen Mantelraum 22
des Wasserabscheiders. Zweckmäßig tritt das Kondensat auf der einen Seite des Mantelraumes
22 oben ein und auf der anderen Seite oben wieder aus, wie in Abb. i und 3 angedeutet
ist. Weiteres Kondensat und die aus dem Mantelraum des Abscheiders wieder austretenden
Dämpfe treten weiter durch den Verflüssiger und dann als Flüssigkeit in den oberen
Teil des Verdampfers auf die bekannten Verdampferplatten 29. Hier verdampft das
flüssige Kältemittel in bekannter Weise indem durch das Rohr 23 zuströmenden Wasserstoff.
Das Gasgemisch fällt über den Temperaturwechsler 7 bekannter Bauart zum Absorber
8, in dessen unteren Teil es durch den Leitungsstutzen 30 eintritt. Hier wird das
Ammoniak von der wegen des höheren Kocherspiegels im Steigrohr :z aus dem Kocher
i über das Rohr ig, den Temperaturwechsler 12 in den Absorber 8 eintretenden armen
Lösung ausgewaschen, während der ausgewaschene Wasserstoff durch das Rohr 31 und
den Temperaturwechsler 7 zum Verdampfer zurücktritt.
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Die im Absorber 8 angereicherte Lösung sammelt sich in dem an den
Absorber anschließenden Sammelgefäß 9: Von hier tritt die reiche Lösung durch die
Löcher fo in das Rohr ii und über den Temperaturwechsler 12 zum Pumpenraum 13.
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Der Pumpenraum 13 wird zweckmäßig von der gleichen Wärmequelle wie
der Kocher i beheizt. In ihm wird Gas aus der reichen Lösung ausgetrieben. Dieses
ausgetriebene Gas geht durch das weitere Rohr 1q., die Flüssigkeit durch die engere
Leitung 15 nach dem Raum 16, wo nunmehr das Gas in an sich bekannter Weise bei seinem
Durchtritt durch die Löcher 17 des Steigrohres 18 die Flüssigkeit im Steigrohr 18
in das Kochersteigrohr 2 hebt. In diesem Rohr 2 läuft die geförderte Flüssigkeit
dann in den Kocher i hinab, in dem sie weiter entgast, und von dem sie dann durch
Leitung i9 zum Absorber zurückgeführt wird. Es ist für das ruhige und sichere Arbeiten
der Pumpe von größer Wichtigkeit, daß die Flüssigkeit nicht unmittelbar mittels
Steigrohres aus dem beheizten, also gasabscheidenden Raum gehoben wird. Die Gasabscheidung
ergibt eine unruhige Spiegeloberfläche der Flüssigkeit, und diese wieder bedingt
ein unsicheres und vorübergehendes Abschließen des Steigrohres durch Flüssigkeitspfropfen,
die ihrerseits wieder Druckveränderungen im System zur Folge haben. Erfindungsgemäß
werden daher Gas und Flüssigkeit im unruhig kochenden Pumpenraum getrennt, durch
verschiedene Rohrsysteme geleitet und dann erst in einem Raum mit ruhiger Oberfläche
wieder zusammengeführt.
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Ein z. B. durch Spritzer bedingter Flüssigkeitspfropfen im Steigrohr
18 stellt eine Flüssigkeitssäule dar, die ein Gegengewicht erfordert und zu deren
Hebung in den Kocher eine Arbeit nötig ist, die ein Gegengewicht erfordert und zu
deren Hebung in den Kocher eine Arbeit nötig ,ist, die nur durch Druckzunahme im
Pumpenraum 13 geleistet werden kann. Diese Druckzunahme bedingt aber ihrerseits
wieder, daß auch in der vom Absorber.kommenden Zulaufleitung ein Druck entsteht,
der unter Umständen ein weiteres Nachströmen von Flüssigkeit zur Pumpe, ja sogar
ein Rückdrücken der Flüssigkeit aus dem Pumpenraum in den Absorber zur Folge haben
kann. Es ist deshalb von Wichtigkeit, einmal das vom Absorber kommende Zuflußrohr
ii zum Pumpenrohr 13 unter dem durch die Höhe der Löcher 17 des Steigrohres bedingten
Flüssigkeitsspiegel in den Pumpenraum 13 münden zu lassen, damit der gegebenenfalls
entstehende Gasdruck nicht schon bei geringsten Schwankungen die Flüssigkeitssäule
im Rohr ii zurückdrängt, Gas in das Rohr ii tritt und somit bei wieder normal werdendem
Druck dieses Gas erst wieder austreten muß; bevor wieder Flüssigkeitszulauf eintreten
kann. Erfindungsgemäß wird daher diese Mündung des Zuläufrohres unter den Flüssigkeitsspiegel
im Pumpenraume verlegt, jedoch in die Nähe dieses Flüssigkeitsspiegels. Denn bei
größeren im System unbeabsichtigt auftretenden Druckschwankungen könnte es, läge
das Zulaufrohr an der tiefsten Stelle, geschehen, daß der Pumpenraum durch den auftretenden
Druck ganz leer gedrückt wird und der leere Pumpenraum weiter beheizt wird.
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Um bei einem Verschluß des Steigrohres 18 durch Flüssigkeitspfropfen
.schnell das erforderliche Gegengewicht zu schaffen, ist das Zulaufrohr ii zum Pumpenraum
im Absorber erfindungsgemäß hochgezogen. Dies bietet den Vorteil, daß der bei Pfropfenverschluß
auftretende Drück im Pumpenraum nur eine geringe Menge Flüssigkeit, diesem Rohrdurchmesser
entsprechend, hochzudrücken braucht. Würde die entsprechende Flüssigkeitssäule durch
den Absorber 8 oder das Sammelgefäß 9 selbst erzeugt, so müßten diesen Querschnitten
ent- i sprechende Flüssigkeitsmengen zurückgedrückt werden. Wird das Rohr aber erfindungsgemäß
hochgezogen,
so tritt bei Druckschwankungen im Pumpenraum nur die in Rohr ii aufsteigende Flüssigkeit,
vermehrt um die allmählich durch die Löcher 17 tretende Flüssigkeit, zurück.
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Das oben geschilderte Zurücktreten der Flüssigkeit bei Druckschwankungen
im Pumpenraum, die durch Flüssigkeitspfropfen im Steigrohr oder aus beliebigen anderen
Gründen bedingt sein können, hat den weiteren Nachteil, daß bei Wiedernachlassen
des Druckes, z. B. weil der Pfropfen aus dem Steigrohr endlich in den Kocher gedrückt
wurde, die arme Lösung plötzlich nachströmt, wobei sie naturgemäß als Flüssigkeitsmenge
kinetische Energie aufnimmt. Diese kinetische Energie bedingt, daß der Zulauf noch
nicht aufhört, wenn das normale Niveau im Pumpenraum hergestellt ist, sondern der
Spiegel steigt pendelnd über normal. Hierdurch wird aber meist ein neuer Pfropfen
im Steigrohr 18 gebildet, der erneut drucksteigernd wirkt und die Flüssigkeit wieder
zurückdrückt. Diesen Nachteil beseitigt die Erfindung dadurch, daß die vom Flüssigkeitsreserveraum
zur Pumpe führenden Leitungen mit so großen Strömungswiderständen versehen sind,
daß der allmähliche Ausgleich der Flüssigkeitsspiegel gestattet, die Aufnahme von
kinetischer Energie durch die in der Leitung enthaltene Flüssigkeit aber verhindert
wird. Dieser Widerstand kann z. B. dadurch geschaffen werden, daß man die Flüssigkeit
zwingt, durch ein oder mehrere Löcher io, Schlitze, Jenaer Glas o. dgl. zu treten,
die in oder an der vom Absorber g zum Pumpenraum 13 führenden Leitung ii vorgesehen
sind. Andererseits bietet der geschaffene Widerstand die Möglichkeit, eine druckausgleichende
Flüssigkeitssäule im oberen Teil des Rohres ii zu erzeugen.
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Die Flüssigkeitssysteme, einerseits Steigrohr 2, Kocher i, Rohr ig
und andererseits Raum g, Rohr i i, Pumpenraum 13, Rohre 1q., 15 und 18, sind voneinander
getrennt. Ist der Apparat z. B. außer Betrieb, so daß die Pumpe nicht arbeitet und
der Flüssigkeitsspiegel im Rohr :z bis auf die Höhe des Eintrittsortes von Rohr
ig in den Absorber gefallen ist, so ist keinerlei Verbindung mehr zwischen den Flüssigkeiten
und keine Konzentrationsänderung durch gegenseitige Mischung möglich. Will man daher
eine sichere und gleichmäßige Pumpenwirkung erhalten, so ist es wichtig, bei der
Beschickung des Apparates mehr reine Absorptionsflüssigkeit in den Apparat zu füllen,
als dem Volumen des Kochers und der mit ihm zusammenhängenden Rohrleitungen entspricht.
Denn sonst kann unter Umständen der Fall eintreten, daß das Kältemittel aus dem
Kocher völlig verdampft, j alle Flüssigkeit aus dem Absorber übergepumpt wird, auch
hieraus das Kältemittel entweicht und die nun übrigbleibende Menge an reiner Absorptionsflüssigkeit
nicht ausreicht, im Rohr 2 eine ausreichende Spiegelhöhe zu geben, die den Wiedereintritt
von Flüssigkeit in das Absorbersystem sicherstellt. Um das im Normalbetrieb weiter
auftretende Volumen des verflüssigten Kältemittels aufzunehmen, ist das Sammelgefäß
g vorgesehen. Aus dem gleichen Grunde der Scheidung des Kocher- und Absorbersystems
ist es wichtig, bei der Füllung des Apparates sicherzustellen, daß die genügende
Menge Flüssigkeit im beheizten Kochersystem vorhanden ist. Erfindungsgemäß wird
daher der Füllverschluß 2o am Rohrsystem des Kochers angebracht, und zwar zweckmäßig
so, daß er stets in Betriebs- und Ruhestellung unter dem im Apparat vorhandenen
Flüssigkeitsspiegel liegt.