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Verfahren zum Betriebe von kontinuierlich und mit druckausgleichendem
Gas arbeitenden Absorptionskälteapparaten Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren
und Vorrichtungen zur Umwälzung von Flüssigkeiten in geschlossenen Systemen und
für den Betrieb von Absorptionskälteapparaten, insbesondere der Art, bei denen alle
Teile in ständig offener Gas- bzw. Flüssigkeitsverbindung untereinander stehen.
Sie bezweckt, derartige Anlagen zu verbessern.
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Die Erfindung soll näher unter Hinweis auf die beiliegenden Zeichnungen
beschrieben werden, wobei sich die kennzeichnenden Merkmale der Erfindung ergeben
werden.
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In den Abb. r und 2 sind zwei für das Verfahren der Erfindung geeignete
Vorrichtungen schematisch zu Erläuterungszwecken dargestellt.
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In der Abb. i ist der schematisch dargestellte Kocher eines z. B.
in bekannter Weise mit Wasser als Absorptionsmittel, Ammoniak als Kältemittel und
Wasserstoff als druckausgleichendem Gas arbeitenden Absorptionskälteapparates mit
io bezeichnet. Von seinem oberen Teil führt eine Leitung i i, wie üblich, zu einem
nicht dargestellten Wasserabscheider, einem Verflüssiger und zum Verdampfer, wo
das Kältemittel verdampfend sich mit Hilfsgas mischt und von wo das entstandene
Gasgemisch über einen Temperaturwechsler und durch eine Leitung 12 zu einem Absorber
13 tritt. In diesem wird das Kältemittel. wieder vom Absorptionsmittel gelöst, während
das ausgewaschene Hilfsgas durch eine Leitung r q. zum Verdampfer zurücktritt.
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Um den Umlauf der Absorptionsflüssigkeit zwischen Kocher und Absorber
zu bewirken, ist ein besonderes Pumpgefäß 15 vorgesehen. In dieses mündet oben ein
U-förmig gebogenes Rohr 16 ein, das im folgenden als Druckrohr bezeichnet werden
soll. Das Rohr 16 ist von verhältnismäßig weitem Durchmesser, so daß Gasblasen in
der in ihm enthaltenen Flüssigkeit durch diese hindurchtreten können, ohne die Flüssigkeit
mitzureißen. Mit seinem anderen Ende mündet das Druckrohr in den Kocher unterhalb
von dessen Spiegel und ist zweckmäßig an dieser Stelle mit einem Trichter 17 versehen.
Das Pumpgefäß 15 ist ferner durch eine Fülleitung 18, die etwas unterhalb der Höhe
des Kocherspiegels im Gefäß 15 endet, mit dem untersten Teil des Kochers verbunden.
Von dem oberhalb des Kocherspiegels liegenden Teil des Druckrohres 16 führt eine
Gasleitung ig zu einem $-förmig gebogenen Ventilrohr 20. Von dem Druckrohr 16 geht
ferner etwas unterhalb des Kocherspiegels eine Flüssigkeitsleitung 23 aus, die in
das Rohr ig oberhalb der Abzweigung des Ventilrohres 2o mündet. Dieses Rohr 23 hat
einen Durchmesser, der so groß ist, daß Gas und Flüssigkeit darin aneinander vorbeitreten
können. Das Ventilrohr 2o, das an der Stelle 2i vor der Verbindung der Rohre ig
und 23 abzweigt, mündet andererseits
erfindungsgemäß in die Steigleitung
25 ein. Diese Steigleitung, die einerseits an der Überkante des Absorbers mündet,
ist durch den üblichen Temperaturwechsler zwischen reicher und armer Lösung hindurchgeführt
und mündet andererseits am Boden des Pumpgefäßes 15. Eine Leitung 27 verbindet den
Boden des Absorbers über den Temperaturwechsler mit dein Kocherinhalt.
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Die Wirkungsweise der Flüssigkeitszirkulation ist wie folgt: Bei abgestellter
Beheizung stehen die Niveaus in den Gefäßen derart, daß das Gasrohr 12- für die
Gaszirkulation im Absorber gerade frei von Flüssigkeit ist. Der Temperaturwechsler,
das Ventilrohr 2o, das Flüssigkeitsrohr 23, das Pumpgefäß 15 und die Fülleitung
18 sind ganz flüssigkeitsgefüllt. Im Druckrohr 16 und im Kocher zo stehen die Spiegel
auf der dem Absorberspiegel entsprechenden Höhe. Wird nun die Beheizung angestellt,
so wird ein Teil des ausgetriebenen Gases im Trichter 17 gefangen und demzufolge
ein Druck im Druckrohr 16 erzeugt. Dieser drückt die Flüssigkeit in der Leitung
23 zurück, und da der Druck gleichzeitig in der Leitung z9 steht, wird diese Flüssigkeit
über das Ventilrohr 2o in der Steigleitung z5 teilweise hochgedrückt. Der Druck
setzt sich ferner in das Pumpgefäß 15 fort, von dein aus die Flüssigkeit durch die
Fülleitung 18 zurückgedrückt wird, bis die Mündung dieser Leitung in den Gasraum
tritt, worauf nur noch die im Rohr 18 selbst stehende Flüssigkeit weiter zurückgedrückt
wird, während der Rest des im Pumpgefäß enthaltenen Inhaltes durch die Leitung 25
und den Temperaturwechsler nach dem Absorber gedrückt wird. Ist nun der Druck im
Druckrohr und Pumpgefäß so weit gestiegen, daß alle Flüssigkeit aus dem Rohr 23
bis an die Mündungsstelle 21 des Ventilrohres 2o gedrückt ist, so ist auch das Pumpgefäß.
15 . leergedrückt, da die Stelle 21 entsprechend den Widerstandsverhältnissen
der entsprechenden Rohrleitungen etwas unterhalb des Bodens des Pumpgefäßes 15 liegt.
Bei weiterer Drucksteigerung tritt nun Gas in das Ventilrohr 2o und stößt die im
Ventilrohr und damit auch die im oberen Teil der Steigleitung stehende Flüssigkeitssäule
aus. Damit ist offene Gasverbindung zwischen Druckrohr, Pumpgefäß und Absorber hergestellt,
und das gefangene Gas tritt durch die Steigleitung, die in üblicher Weise wassergekühlt
sein kann, nach dein Absorber.
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Die Benutzung der Steigleitung als Ventilrohr hat den Vorteil, daß
das durchströmende Gas vor seinem Eintritt in den Absorber gekühlt werden kann,
wobei eine teilweise Kondensation eintritt. Diese Kondensation ist in der Steigleitung
unbedenklich, da die Steigleitung einen so großen Durchmesser zu haben pflegt, daß
in ihr auftretende Kondensation nicht ausreicht, um Flüssigkeitstropfen in dieser
Leitung zu bilden, die sonst das richtige Arbeiten der Pumpe in Frage stellen würden.
Die Benutzung der Steigleitung als Ventilrohr hat ferner den Vorteil, daß die eigentliche
Ventilleitung 2o selbst sehr kurz sein kann, so daß man nur wenig Flüssigkeit zu
ihrem Abschluß gebraucht. Ist nun der Druckausgleich eingetreten, so läuft Flüssigkeit
vom Kocher durch Leitung 18 in den Pumpenraum wieder ein und steigt allmählich im
rechten Schenkel des [)-Rohres 16 auf, ,so daß sie durch die Leitung 23 an die Abschlußstelle
des Ventils läuft, während gleichzeitig weiterentwickelte Gasblasen, die in den
Trichter 17 treten, über Leitung i9 weiter zum Absorber abgeführt werden,
so daß sie das Eintreten der Verschlußflüssigkeit in die Leitung 23 nicht hindern.
Sobald der erste Tropfen der Verschlußflüssigkeit an die Stelle 21 tritt, schließt
das Ventil ab, und die ganze jetzt noch in der Leitung 23 befindliche Flüssigkeit
läuft wegen der Neigung dieser Leitung abwärts und stellt daher eine genügende Flüssigkeitsmenge,
um das Ventilrohr 20 ganz zu schließen, bereit. Sobald im Ventilrohr 2o auch nur
ein Abschluß von beispielsweise 3 cm Flüssigkeitssäule entsteht, muß der Druck im
Pumpgefäß 15 bis auf 3 cm steigen, um diese Flüssigkeitssäule im Ventilrohr
ausdrücken zu können. Steigt aber der Druck im Pumpraum um diesen Betrag, so muuß
auch die Säule im Rohr 25 um den entsprechenden Betrag von 3 cm steigen. Hierdurch
nun verlängert sich selbsttätig die Flüssigkeitssäule, die auf der Ventilleitung
20 steht, so daß sich in diesem Fall ihr Wert verdoppelt, denn jetzt stehen 3 cm
Flüssigkeitssäule in der Leitung 2o und 3 cm Flüssigkeitssäule vor ihr in der Leitung
25, so daß der Druck im Pumpgefäß also nun auf 6 cm steigen kann, ohne daß ein Auswerfen
der Ventilflüssigkeit möglich ist. Steigt der Druck auf 6 cm, so hat sich durch
die Leitung 25 eine entsprechend höhere Flüssigkeitssäule aufgebaut. Dies Spiel
setzt sich fort, bis der tberlauf in den Absorber eintritt. Hieraus ergibt sich
nochmals, daß man mit sehr kleinen Abmessungen des Ventilrohres 2o auskommen kann.
Dies ist günstig,, da man dann nur wenig V erschlußflüssigkeit braucht, die sich
leichter bereitstellen läßt als eine größere Menge. Ferner geht die Verschlußflüssigkeit
ja nicht durch den Temperaturwechsler, sondern wird direkt dem Absorber zugeführt,
so daß es vorteilhaft ist, so wenig -wie möglich heiße, den Temperaturwechsler nicht
durchtretende Lösung in den Absorber zu führen.
Das Ausführungsbeispiel
der Abb. 2 unterscheidet sich im wesentlichen von dem der Abb. i in der anderen
Ausführungsart des Kochers. Der Kocher ist hier in drei Teile, nämlich in einen
als Rektifikator wirkenden Oberteil ioa, der zweckmäßig im Inneren mit durchlochten
Einsatzblechen versehen ist, ein mittleres Verbindungsrohr iob und einen unteren
Kocherteil ioc unterteilt. Der untere Kocherteil wird von einem Schornstein 30 durchzogen,
der zweckmäßig schräg angeordnet ist. Über dieser Schrägung des Schornsteins ist
der Fangtrichter 17 der Druckleitung 16 angebracht. Dies bietet den Vorteil, daß
sowohl bei Gas- wie bei elektrischer BeheizungWärmezufuhr unmittelbar unterhalb
des Trichters 17 stattfindet. Hierdurch wird der Apparat weniger empfindlich gegen
Schiefstellen. Will man die Wärme der aus dem Schornstein 3o austretenden Heizgase
noch weiter ausnutzen, so kann man den Schornstein 3o durch ein Zusatzrohr verlängern,
das noch mit der Verbindungsleitung Tob oder dein Rektifikator joa in wärmeleitender
Verbindung ist. Die die reiche Lösung vom Absorber zum Kocher führende Leitung 27
ist oben in den Rektifikator ioa eingeführt, zweckmäßig in den Gasraum des Kochers.
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Die Abb.2 unterscheidet sich ferner von der Abb. i darin, daß das
Ventilrohr 2o nicht $-förmig ausgebildet und in die Steigleitung 25 hineingeführt
ist, sondern daß umgekehrt die Ventilleitung 2o selbst die Steigleitung darstellt
und die Flüssigkeitsleitung 25 in diese Leitung eingeführt ist. Hierdurch wird der
wesentliche Teil der Ventilleitung, die durch die Leitung 23 gefüllt werden muß,
noch kürzer. Man kann die Leitungen 16 und 18 auch zu einem einzigen Rohr zusaminenfassen,
durch das dann sowohl die durch den Trichter 17 gefangenen Gasblasen aufsteigen
als auch bei Druckausgleich die Füllung des Pumpgefäßes vor sich geht. Die Leitungen
icg und 23 werden dann in das Pumpgefäß 15 selbst eingeführt, und zwar derart, daß
die Entlüftungsleitung i9 dauernd im Gasraum des Pumpraumes 15 liegt. Wählt
man den Durchmesser der Leitung 23 sehr groß, so können auch die Leitungen i9 und
a3 in einer einzigen Leitung von großem Durchmesser zusammengefaßt werden.
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Es ist für das gute Arbeiten der Anlage wesentlich, zu vermeiden,
daß sich Gasblasen in der die reiche Lösung vom Absorber zum Kocher zurückführenden
Leitung 27 bilden. Diese wird daher entweder in an sich bekannter, nicht dargestellter
Weise mit einer Entlüftungsvorrichtung versehen oder aber derart weit dimensioniert
und mit einem solchen Gefälle versehen, daß sich bildende Gasblasen nicht zu einer
Gasverstopfung der Leitung führen können.
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Es ist ohne weiteres klar, daß die Leitung 23, die die zum Ventilabschluß
nötige Flüssigkeit bereitstellen soll, -%veder die in der Figur dargestellte Länge
noch die dargestellte Form zu haben braucht.