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Fördervorrichtung für Lösungen Die Erfindung bezieht sich auf ein
Verfahren und eine Vorrichtung zum Fördern von Flüssigkeiten nach dem Prinzip des
Thermosiphons oder der Mammutpumpe, bei dem eine Flüssigkeit in einer Steigleitung
durch Gas auf einen höheren Ort gefördert wird, wie sie insbesondere :zum Fördern
der Absorptionslösung in Absorptionskälteapparaten, bei denen alle Teile in ständig
offener Verbindung untereinander stehen, geeignet sind.
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Die Erfindung bezweckt, eine derartige Förderung zu verbessern, insbesondere
das Anlassen zu beschleunigen und ein Rückwärtspumpen der Anlage zu verhindern.
Sie erreicht dies im wesentlichen dadurch, daß durch geeignete Mittel die wirksame
Druckhöhe der durch Gas gehobenen Flüssigkeitssäule während der Hebung selbsttätig
verringert wird.
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Die Erfindung soll näher unter Hinweis auf die beiliegenden Zeichnungen
beschrieben werden, wobei sich weitere kennzeichnende Merkmale der Erfindung ergeben
werden.
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In den Abb. i und :z sind verschiedene Fördereinrichtungen bisher
bekannter Art dargestellt, um das Problem genauer zu erörtern.
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In den Abb. 3 bis 5 sind drei verschiedene Ausführungsformen von Fördervorrichtungen
gezeigt, die nach dem Prinzip der Erfindung arbeiten. In den Abb. 6 und 7 ist eine
Ausführungsform der Erfindung an einem mit druckausgleichendem Gas arbeitenden Absorptionskälteapparat
gezeigt.
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In der Abb. i bezeichnet io einen Behälter, von dem aus eine Flüssigkeit
zum Umlauf gebracht oder auf einen höheren Ort gehoben werden soll. Vom unteren
Teil des Behälters io führt eine Leitung ii zunächst nach unten und dann an eine
Pumpspirale 12. Diese wird beheizt, so daß in ihr Gasblasen aus der Flüssigkeit
entwickelt werden. Ein senkrechtes Steigrohr 13 führt zu der Höhe, zu der die Flüssigkeit
gefördert werden soll. Dieses Steigrohr 13 ist oben in bekannter Weise abgebogen,
um ein besseres Ausfließen der Flüssigkeit zu erreichen.
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In der Abb. 2 ist die Pumpspirale 12 in bekannter Weise durch ein
kleines Kochgefäß 14. ersetzt. Die Leitung 13 ist in diesem Falle in das Innere
des Kochgefäßes 14 hineingezogen und zweckmäßig mit einer oder mehreren seitlichen
Öffnungen 15 versehen.
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Die Wirkungsweise dieser bekannten Einrichtungen ist folgende: Bevor
die Beheizung der Pumpspirale ia oder des Kochgefäßes 14 eintritt, stehen die Flüssigkeitsspiegel
im Steigrohr 13 und im Behälter io in gleicher Höhe. Sobald durch die Beheizung
Dampf in der Pumpspirale 12 oder im Kochgefäß
14 entsteht, dehnt
sich die Flüssigkeitssäule in der Steigleitung 13 wegen der Ausdehnung des entstehenden
Dampfes aus, und zwar wird jetzt die Flüssigkeit, die über dem entstandenen Dampf
steht, im Steigrohr i3 gehoben. Das Steigrohr 13 hat einen so kleinen Durchmesser,
daß kein Dampf in ihm durch die Flüssigkeit hindurchtreten kann. Bei Beginn der
Beheizung steht also eine zusammenhängende Flüssigkeitssäule von einer gewissen
Höhe über dem gebildeten Dampf. Diese Säule stellt ein Gewicht und einen Druck von
verhältnismäßig bedeutender Größe dar, und zwar ist der durch sie bedingte Druck
wegen der senkrechten Anordnung und geraden Ausführung des Steigrohres
13 während der ganzen Länge des Steigrohres gleich, mit Ausnahme der obersten
Abbiegung zum Zwecke des besseren Ausgusses. Der durch diese Säule bedingte Druck
übt naturgemäß eine Gegenwirkung auf die Flüssigkeit im Behälter io aus. Beim Anlassen
einer solchen Zirkulation oder Pumpvorrichtung kann es daher vorkommen, daß eine
Flüssigkeitssäule bestimmter Länge im Steigrohr 13 erst gehoben wird und dann wieder
ein Stück fällt, so daß sie in oszillierende Bewegung kommt und andererseits eine
bestimmte Menge Flüssigkeit durch die Leitung ii in den Behälter io zurücktritt.
Der Reaktionsdruck, der durch die Flüssigkeitssäule im Steigrohr 13 hervorgerufen
wird, kann unter Umständen sogar so stark werden, daß es nicht zu einem Fördern
der Flüssigkeit kommt, sondern Gas über Leitung ii in den Behälter io zurückschlägt.
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Diese Nachteile sollen gemäß der Erfindung beseitigt werden, und zwar
dadurch, daß die wirksame Druckhöhe der Flüssigkeitssäule im Steigrohr sich selbsttätig
beim Steigen der Lösung verringert.
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Dies ist in Abb.3 dadurch sichergestellt, daß die Leitung 13 gebogen
ausgeführt wird. In der Abb. 4. ist dies dadurch erreicht, daß die Steigleitung
in Form einer Spirale ausgeführt ist, deren obere Windungen einen größeren Winkel
mit der Senkrechten als die unteren bilden. Gemäß Abb. 5 ist die Leitung in ihrem
unterenTeili6 als gerades, etwas geneigtes Rohr und in ihrem oberen Teil 17 als
Spirale ausgeführt. Auch bei dieser Abbildung ist die Neigung der Windungen der
Spirale i7 gegen die Senkrechte größer als die des glatten Teiles 16. Abb. 5 unterscheidet
sich ferner von Abb. x und 2 dadurch, daß die Pumpspirale ia horizontal ausgebildet
ist.
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Hierdurch wird erreicht, daß besonders beim Anlassen des Apparates
sich der Druck der Flüssigkeit in der Steigleitung 13 auf die eigentliche Pumpstelle
selbsttätig verringert, sobald die Flüssigkeit wegen der auftretenden Gasentwicklung
überhaupt zu steigen beginnt. Hier-=durch wird das Anlassen der Vorrichtung sehr
erleichtert und der Reaktionsdruck und damit die Gefahr des Rückwärtspumpens verringert.
Dies ist besonders ersichtlich aus Abb. 3, wo eine gewisse Flüssigkeitsmenge lt
von gleichem Volumen in verschiedenen Höhen der Steigleitung dargestellt ist. Die
vertikale Höhe h zwischen dem oberen und dem unteren Ende der Flüssigkeitssäule
im unteren Teil der Leitung, die die als Reaktionsdruck wirksame Größe darstellt,
ist erheblich größer als die entsprechende vertikale Höhe lz' des gleichen Flüssigkeitsvolumens
im oberen Teil der Leitung. Bildet sich also in der Pumpspirale 12 oder im Kochgefäß
1q. der erste Dampf, so sucht dieser Flüssigkeit sowohl durch die Steigleitung z3
wie durch die Leitung ii zu drücken. Sobald aber die Flüssigkeit in der Leitung
13 auch nur um einen geringen Betrag gehoben ist, so verringert sich der von der
Flüssigkeit in dieser Leitung hervorgerufene Druck selbsttätig, und deshalb muß
die Flüssigkeit in der Steigleitung immer höher gedrückt werden, bis sie aus dem
Ende der Leitung überläuft. Die Flüssigkeitszirkulation wird also dadurch in der
gewünschten Richtung sichergestellt.
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In den Abb. 6 und 7 ist die Erfindung an einem Absorptionskälteapparat
dargestellt, von dem angenommen sei, daß er mit Wasser als Absorptionsmittel, Ammoniak
als Kältemittel und Wasserstoff als druckausgleichendem Gas arbeitet.
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Es sei angenommen, der Apparat werde zum erstenmal oder nach einer
Betriebspause angelassen, d. h. die Gasflamme 22 werde entzündet. Die heißen Gase
treten dann durch einen Schornstein 2i, der den Kocher 2o des Apparates durchzieht,
und beheizen somit den flüssigen Inhalt des Kochers 2o sowie den der um den Schornstein
21 herumgewickelten l#umpspirale i2. Das aus dem Kocher ,->o durch die Beheizung
ausgetriebene Gas steigt durch eine Leitung 23 von verhältnismäßig großem Durchmesser,
die wegen ihrer Füllung mit kälterer Absorptionslösung in bekannter Weise als Analyser
wirkt, an die anschließende Kammer 2¢. Von hier geht die aus Kältemittel- und aus
Absorptionsmitteldämpfen bestehende Gasmischung durch eine Leitung 26 zum Abscheider
27, wo die Absorptionsmitteldämpfe abgeschieden und verflüssigt werden und durch
die Leitung 26 zum Kocher zurücktreten. Die gereinigten Kältemitteldämpfe treten
zu dem durch eine Kühlwasserleitung 29 gekühlten Kondensator 28. Das gebildete Kondensat
tritt darauf in an sich bekannter Weise in den äußeren Mantel des Abscheiders 27
und von hier weiter durch eine Leitung 3o, die das vom Absorber gereinigte Gas in
bekannter Weise über einen Gastemperaturwechsler 32 und eine Leitung 33 zum Verdampfer
34 führt. In diesem
Verdampfer trifft das flüssige Kältemittel mit
dem Hilfsgas zusammen, wobei das Kältemittel verdampft und Kälte erzeugt. Die entstandene
Gasmischung fällt durch ihre Schwere durch den Stutzen 35 in den Gastemperaturwechsler
32 und von hier durch Stutzen 36 in den unteren Teil des Absorbers io. Dieser ist
in seinem Innern mit Platten 38 versehen, die Durchtrittsöffnungen 39 enthalten,
welche zweckmäßig mit Rändern 40 versehen sind. Der Absorber io ist durch eine Kühlwasserspirale
41 gekühlt, die sich in die den Kondensator kühlende Kühlwasserleitung 29 fortsetzt.
Ein Entlüftungsrohr 37 verbindet den Wasserabscheider mit dem Temperaturwechsler
32. Im Absorber io wird die eintretende Gasmischung in bekannter Weise durch vom
Kocher kommende Absorptionslösung ausgewaschen, worauf das gereinigte Hilfsgas durch
Leitung 31, wie beschrieben, zum Verdampfer zurücktritt.
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Die im Absorber an Kältemittel angereicherte Lösung geht durch eine
vom unteren Teil des Absorbers abgezweigte Leitung ii und durch einen Temperaturwechsler
43, der teilweise über und teilweise unterhalb des Kochers angeordnet ist, zur Pumpspirale
12, die um den Schornstein 21 herumgewunden ist. Die Pumpspirale 12 setzt sich als
gerades, etwas schräg angeordnetes Rohr 16 fort und geht dann in die Spirale 17
über, die um das Rohr 23 herumgewickelt ist und in den äußeren Mantelraum der Kammer
24 (Abb. 7) mündet. Wie aus der Abbildung ersichtlich, ist das Rohr 23 ziemlich
hoch in der Kammer 24 emporgezogen. Der innerhalb der Kammer 24 gelegene Teil des
Rohres 23 ist im Innern mit Stoßblechen und außen mit mehreren Löchern 25 versehen,
durch die die in den Mantelraum der Kammer 24 durch Leitung 17 geförderte Lösung
in das Rohr 23 und damit in den Kocher 2o zurücklaufen kann. Nach vollständiger
Entgasung im Kocher tritt die arme Lösung durch Leitung 24, das äußere Rohr 45 des
Temperaturwechslers 43 und die zweckmäßig in wärmeleitender Verbindung mit der Kühlwasserschlange
41 des Absorbers stehende Steigleitung 46 zum Absorber zurück.
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Sobald sich nun bei der Entzündung des Brenners 22 in der Pumpspirale
12 aus der in ihr enthaltenen reichen Lösung Gas entwickelt, sucht das entstandene
Gas Flüssigkeit aus beiden Enden der Pumpspirale 12 hinauszudrücken. Wegen der schrägen
Neigung der Leitung 16 und der spiralförmigen Windung der Leitung 17 verringert
sich jedoch sehr schnell der wirksame Gegendruck in der Steigleitung, so daß es
sofort zu einer Förderung der Flüssigkeit durch Leitung 16 und 17 zur Kammer 24
kommt. Von hier aus tritt der ausgetriebene Kältemitteldampf durch Leitung 26 zum
Abscheider und Kondensator, während die gehobene Flüssigkeit in die Kammer 24 fällt
und von hier durch die Löcher 25 in die Leitung 23 und den Kocher fällt.