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Vorrichtung zur periodischen Förderung der Absorptionslösung in Absorptionskälteapparaten
Es ist bereits bekannt, in Absorptionskälteapparaten, insbesondere solchen, die
mit druckausgleichendem Gas arbeiten, die Absorptionslösung dadurch zum Umlauf zu
bringen, daß man im Kocher entgaste arme Lösung periodisch durch einen im Kocher
erzeugten Druck auf einen höheren Ort heben läßt, indem man die Gasverbindung zwischen
Kocher und Kondensator zeitweise abschließt und dadurch einen die Förderhöhe bis
zu dem höheren Ort überwindenden Überdruck im Kocher erzeugt.
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Bei derartigen Anlagen handelt es sich um geringe Druckunterschiede,
da diese ja durch die geringen Niveauunterschiede der Flüssigkeitsspiegel im Apparat
bereits ausgeglichen werden sollen. Hierbei sind zwei Gesichtspunkte wesentlich.
Der Abschluß der als Ventil wirkenden Gasleitung muß erstens möglichst plötzlich
und zweitens sicher sein. Tritt nämlich beispielsweise nur ein Tropfen gegen die
abzuschließende Gasleitung und wird darin eingesaugt, so vergrößert sich dadurch
bereits die Reibung für das durchtretende Gas ziemlich wesentlich. Diese erhöhte
Gasreibung kann unter Umständen ausreichen, um im Kocher einen Gegendruck zu erzeugen,
der wegen der geringen Überhöhung des Absorberspiegels über dem Kocherspiegel den
weiteren Zufluß reicher Lösung vom Absorber zum Kocher verhindert. Andererseits
soll beim Abschluß der Gasleitung eine genügende und schnell genug nachfließende
Flüssigkeitsmenge bereitgestellt sein, um mit Sicherheit in der Gasleitung eine
für die Abschlußwirkung ausreichend lange Flüssigkeitssäule zu erzeugen, die die
Förderhöhe der Pumpe übersteigt. Scinst tritt zwar ein Abschluß der Gasleitung ein,
aber der steigende Kocherdruck drückt allmählich ihre Füllung wieder aus, ohne daß
ein Pumpen eintritt.
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Die Erfindung beseitigt diese Nachteile dadurch, daß der aufsteigende
Flüssigkeitsspiegel unmittelbar zunächst das Ventil sicher abschließt, dann der
allmählich steigende Druck 'den gestiegenen Flüssigkeitsspiegel wieder senkt und
dabei das nun unten im Ventil befindliche sogenannte Klebvolumen der Absorptionsflüssigkeit
in das Ventilrohr drückt. Taucht nämlich ein Rohr in eine Flüssigkeit und sinkt
der Flüssigkeitsspiegel, so bleibt bekanntlich die Flüssigkeit durch Adhäsion noch
eine Zeitlang während des Sinkens der das Rohrende umgebenden Flüssigkeit in dem
Rohr haften. Versuche haben ergeben, daß die Höhe, um die der _ Spiegel der Absorptionsflüssigkeit
bei den für Kältemaschinen üblichen Flüssigkeiten sinken kann, ohne daß ein Abreißen
der Flüssigkeit
von einem in die Flüssigkeit getauchten Rohr eintritt,
etwa 2 bis 3 mrri beträgt. Diese Höhe; multipliziert mit der entsprechenden Oberfläche
der Flüssigkeit, ergibt das Klebvolumen, das zur Füllung des Ventilrohres und des
Pumpenrohres mit Sicherheit zur Verfügung steht. Durch geeignete Ausbildung des
Ventilrohres, z. B. als S-Schlinge, läßt sich erreichen, daß das ganze Klebvolumen
fast auschließlich für die Füllung des Ventilrohres verwendet werden kann. Weitere
Merkmale der Erfindung werden sich im folgenden noch ergeben.
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In der Abbildung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt.
Im wesentlichen besteht der Apparat aus dem von einer beliebigen Wärmequelle i beheizten
Kocher 2, dem Flüssigkeitsabscheider 3, dem Kondensatör d., dem Verdampfer 5, dem
Wärmeausgleicher der Gase 6, dem Absorber 7, dem Wärmeausgleicher 8 sowie den erforderlichen
Rohrverbindungen. Die Wirkungsweise solchenApparates, der beispielsweise mit Wasser
als Absorptionsflüssigkeit, Ammoniak als Kältemittel und Wasserstoff oder Helium
als druckausgleichendes Gas arbeitet, ist bekannt. Hier soll daher nur von der Verbesserung
des Flüssigkeitsumlaufes die Rede sein.
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Mit dem Kocher 2 kommunizierend verbunden ist der Hilfsraum g, von
dem das S-förmige Ventilrohr io abzweigt, das mit seiner Mündung zweckmäßig lotrecht
auf dem Flüssigkeitsspiegel steht. Es ist vorteilhaft, den oberen Teil der S-Schleife
möglichst klein, den unteren dagegen möglichst groß zu machen. Das S-förmige Ventilrohr
endet in einen Überlaufraum i i. Von diesem Überlaufraum i i führt ein Rohr 12 zu
der höchsten Stelle der die reiche Lösung vom Absorber 7 zum Kocher 2 führenden
Rohrleitung 15. Die arme Lösung wird durch die Leitung 13 vom Kocher 2 zum Absorber
7 geleitet. Diese Leitung 13 führt durch den Raum 8, der die Leitung 15, für die
reiche Lösung einschließt, so daß reiche und arme Lösung hier im Wärmeaustausch
stehen.
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Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgende.
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Steigt der Druck im Kocher 2 durch Beheizung mit der Wärmequelle i,
so wird der Flüssigkeitsspiegel von der in der Zeichnung ausgezogen dargestellten
Höhe a sinken, und zwar steigt dadurch gleichzeitig der Spiegel im Ventilrohr io
und im Pumpenrohr 13, das die arme Lösung zum Absorber pumpt. Zum Auffüllen dieser
Rohre steht das Klebvolumen zur Verfügung, dessen Höhe in der Zeichnung durch den
Unterschied der Höhe a, bei der das Ventilrohr schließt, und der gestrichelt gezeichneten
Höhe 14', bei der das Ventilrohr aufreißt, dargestellt ist. Da die Flüssigkeit im
Ventilrohr io wesentlich schneller steigt, als der Spiegel im-Raum g sinkt, so hat
sie sehr schnell im Pumpenrohr 13 .den Punkt 14 erreicht, der dem höchsten Punkt
der oberen S-Schleife des Ventilrohres entspricht. Bei weiterer Drucksteigerung
tritt dann nur noch Flüssigkeit in das Ventilrohr ein, das sich bald darauf durch
Hebewirkung selbst füllt. Hierdurch wird also das ganze Klebevolumen mit Ausnahme
der Flüssigkeit, die zum Füllen des Pumpenrohres vom Ausgangsspiegel bis Punkt 14
diente, zum Füllen des Ventilrohres benutzt Zweckmäßig ist es daher, den oberen
Teil der S-Schleife klein zu machen. Denn je niedriger er ist, um so weniger Flüssigkeit
wird gebraucht, um das Pumpenrohr 13 mit--zufüllen, da ja die Höhe, in der Punkt
14 über dem Ausgangsspiegel liegt, abhängig von der Höhe der Schleife des S-Rohres
ist, und um so schneller setzt auch die überwirkung ein. Andererseits muß der untere
Teil der S-Schleife des Ventilrohres groß, und zwar ausreichend sein, um die gesamte
erforderliche Sperrflüssigkeit mit Sicherheit aufzunehmen. Um dies sicherzustellen,
ist es zweckmäßig, die halbe Höhe der unteren S-Schleife, die ja der halben Ventilhöhe
entspricht, unter den Flüssigkeitsspiegel des Kochers zu legen. Denn dann füllt
sich das Ventilrohr durch Hebewirkung wegen der unteren [)-Form sicher mit einer
Flüssigkeitsmenge, die der vollen Ventilhöhe entspricht.
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Wenn das Ventilrohr unmittelbar in die unruhig kochende Oberfläche
des Kochers mündend angeordnet ist, besteht die Gefahr eines zu frühen Abreißens
der Flüssigkeit vom Ventilrohr. Es ist daher das Ventilrohr gemäß der Erfindung
in einem mit dem Kocher in Gas- und Flüssigkeitsverbindung stehenden besonderen
Raum g angebracht, in dem die Oberfläche der Flüssigkeit ruhiger steht. Bei weiterer
Drucksteigerung im Kocher 2 wird die reiche Lösung im Rohr 15
dem Druck entsprechend
zurückgedrängt, die im Ventilrohr io stehende Flüssigkeit wird gleichfalls hochgedrückt
und die Flüssigkeit im Rohr 13 zum Überlaufen gebracht, d. h. das Pumpen beginnt.
Voraussetzung dafür ist, daß die Pumphöhe P kleiner als die Ventilhöhe h und die
Höhe s des Steigrohres 15 ist. Ist unter entsprechendem Absinken des Köcherspiegels
der Druck so weit gestiegen, daß er die Ventilhöhe h überwindet, so wird die Sperrflüssigkeit
des Ventilrohres io in den Raum i-! gedrückt. Das im Kocher entwickelte Gas tritt
nun durch das geöffnete Ventil zum Kondensator q., während der. nun j auftretende
Druckausgleich zwischen Kocher-und Absorbersystem die angereicherte Lösung
durch
das Rohr 15 zum Kocher zurücktreten läßt, so daß der Kocherspiegel wieder steigt,
bis er das Ventilrohr io abschließt und sich das Spiel wiederholt. Die in den Raum
i i übergetretene Flüssigkeit kann in den Absorber zurückgeleitet werden, um sich
dort anzureichern. Noch zweckmäßiger ist es jedoch, sie in das die reiche Lösung
führende Rohr im Wärmeausgleicher 8 münden zu lassen. Denn bei der periodisch arbeitenden
Druckpumpe läuft die reiche Lösung im Wärmeausgleicher 8 nicht zum Kocher, wenn
die heiße arme Lösung zum Absorber tritt, und umgekehrt. Es können sich daher im
Wärmeausgleicher Gasblasen bilden, die zu Unzuträglichkeiten führen könnten. Zweckmäßig
ist es daher, die höchsten Stellen der die reiche Lösung führenden Leitung zu entgasen.
Dies wieder kann zweckmäßig durch das gleiche Rohr 12 geschehen, das dann gleichzeitig
das im Wärmeausgleicher 8 gebildete Gas zum Kondensator und die Verschlußflüssigkeit
des Ventilrohres io aus dem Rohr i i sowie das abgeschiedene Wasser vom Flüssigkeitsabscheider
3 zum Kocher führt. Naturgemäß kann auch der Überlaufraum i i zugleich als Wasserabscheider
ausgebaut werden.