DE542994C - Absorptionskaelteapparat - Google Patents

Description

• Absorptionskälteapparat Gegenstand der Erfindung ist ein Absorptionskälteapparat derjenigen Gattung, bei welcher das Kältemittel in ein Gas oder Gasgemisch hineindiffundiert, das von anderer Beschaffenheit ist als das Kältemittel bzw. die Absorptionsflüssigkeit. Derartige Apparate sind an sich bekannt, und die Erfindung bezweckt, diese Apparate dahingehend auszubilden, daß es möglich wird, die zur Kälteerzeugung erforderliche Umwälzung von Arbeitsmitteln innerhalb des Apparates selbsttätig zu bewirken. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Förderung der Flüssigkeit und der Kältemitteldämpfe durch den Überdruck der Kältemitteldämpfe erfolgt, der durch eine im Apparat vorhandene Flüssigkeitssäule erzeugt wird. Insbesondere kann dieser Überdruck ausgenutzt werden, um die Flüssigkeit iin Apparat umzuwälzen, während die Beimischung des indifferenten Gases im wesentlichen die Aufgabe des Druckausgleiches erfüllt. Die Erfindung kann auch in der Weise ausgebildet werden, daß der durch die Flüssigkeitssäulen bedingte Druckunterschied zur Flü.ssigkeitsutnwälzung benutzt wird, während die Beimischung des indifferenten Gases sowohl zum Druckausgleich als auch zur Umwälzung des gasförmigen Betriebsmittels benutzt wird.
• Die Unterdrucksetzung der Kältemitteldämpfe erfolgt gemäß der Erfindung in einem mit dem Kochersv stem verbundenen Raum. Diese Unterdrucksetzung kann in beliebiger Weise erfolgen. In dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt diese Unterdrucksetzung periodisch.
• Die Erfindung soll näher unter Hinweis auf die beiliegende Zeichnung beschrieben werden, wobei sich weitere kennzeichnende Merkmale der Erfindung ergeben werden.
• Der Kälteapparat besteht aus dem Kocher K, dem Verdampfer G, dem Absorber A und dem Kondensator C, die zu einem geschlossenen Kreislaufsystem vereinigt sind. Der Kocher K enthält ein Kältemittel, z. B. Ammoniak, in Wasser gelöst, während der Verdampfer G und der Absorber A außerdem Kältemittel in Gasform auch ein im Verhältnis zum Kältemittel indifferentes Gas, z. B. Wasserstoff, zwecks Ausgleichs des Druckes im Apparat enthalten. Verdampfer und Absorber enthalten ferner zweckmäßig eine poröse oder fibröse Masse E, z. B. Eisenwolle, welche zur Erzielung einer möglichst feinen Verteilung der in die betreffenden Gefäße einströmenden Flüssigkeiten über eine möglichst große Oberfläche vorgesehen ist. Diese Masse ist in einer Anzahl rohrförmiger Zellen F untergebracht, welche oben und unten miteinander in Verbindung stehen und mit perforierten Böden H versehen sind. Eine Kondensatorschlange C, welche den Gasraum des Kochers mit dem Verdampfer verbindet, ist nebst dem Absorber A in einem Kühlwasserbehälter B untergebracht. Das Ende der in den Verdampfer mündenden Rohrleitung bildet einen perforierten Verteiler I. Der Verdampfer G kommuniziert oben und unten mit dem Absorber A durch Röhren M und N, welche zu einem Wärmeaustauscher R vereinigt sind, indem z. B. das Rohr M innerhalb des Rohres N angeordnet ist.
• Kocher und Absorber sind durch Rohrleitungen L und P und eine Steigleitung U zu einem geschlossenen Kreislaufsystem für die Absorptionsflüssigkeit vereinigt. Die Leitung L mündet einerseits nahe dem Boden des Kochers in diesen ein und andererseits in den oberen Teil des Absorbers; das im Absorber liegende Mündungsende ist hierbei vorteilhaft zu einem perforierten Verteiler 0 ausgebildet. Das Rohr L ist innerhalb des Rohres P derart angeordnet, daß die beiden Rohre zusammen einen Wärmeaustauscher S ergeben. Das Kreislaufsystem der Flüssigkeit enthält ferner ein Zwischengefäß T, in welches das untere Ende der Steigleitung U entsprechend tief hineinreicht und an das in höherem Niveau eine Leitung V angeschlossen ist, die zu einem innerhalb des Flüssigkeitsraumes des Kochers angebrachten Gasbehälter 0 führt. Das Zwischengefäß T ist unterhalb des Flüssigkeitsspiegels im Absorber angeordnet, so daß die Absorptionsflüssigkeit in ihn einströmen und ihn zum Teil füllen kann. In dem Absorber ist stets eine gewisse Flüssigkeitsreserve vorhanden.
• Der Apparat wirkt folgendermaßen: Beim Erhitzen des Kochers K wird das Ammoniak aus der Flüssigkeit ausgetrieben und strömt vom Kocher in den Kondensator C. Hier wird es verflüssigt und fließt in flüssigem Zustand in den Verdampfer bzw. in die Zellen F, in denen es sich in der porösen Masse E verteilt und in Gegenwart des Wasserstoffes durch Wärmeaufnahme aus der Umgebung wieder verdampft wird. Da die Ammoni.akdämpfe schwerer sind als der Wasserstoff, so sinkt die Mischung von Ammoniak und Wasserstoff durch das Rohr N und wird in den unteren Teil des Absorbers A geleitet, in dem sie mit der durch den Absorber strömenden Absorptionsflüssigkeit in Berührung kommt, die das Ammoniak, nicht aber den Wasserstoff aufnimmt und somit das Ammoniak aus dem Gemisch wieder ausscheidet, während der leichtere Wasserstoff durch den Absorber aufsteigt und durch das Rohr Ill zum Verdampfer G zurückkehrt zur neuerlichen Mischung mit frisch verdampftem Ammoniak. Die Beimischung des indifferenten Gases bewirkt also in der beschriebenen Ausführungsform den selbsttätigen Umlauf der gasförmigen Arbeitsmittel des Systems.
• Die Zirkulation der Absorptionsflüssigkeit erfolgt derart, daß die ammoniakreiche Flüssigkeit im Absorber aus diesem durch die L eitungen P und U in den Kocher eingeführt wird, wie im folgenden noch beschrieben wird, während die ammoniakarme Flüssigkeit dem Absorber durch die Leitung L dadurch zugeführt wird, daß das Flüssigkeitsniveau im Kocher stets etwas höher liegt als im Verteiler 0 im Absorber.
• Beim Beheizen des Kochers sammelt sich ein Teil des in ihm entwickelten Gases in dem teils Gas, teils Flüssigkeit enthaltenden Gasbehälter O unter einem Druck, der größer ist als derjenige im Gasraum des Kochers, entsprechend dem Unterschied der Druckhöhen zwischen dem Flüssigkeitsspiegel im Kocher einerseits und dem Flüssigkeitsspiegel im Gasbehälter O andererseits. Der Gasbehälter O, dessen Innendruck von der im Kocher ausgetriebenen Gasmenge abhängt, ist derart im Kocher angeordnet, daß dieser Überdruck größer werden kann als der Druck der Flüssigkeitssäule im Steigrohr U. Hierbei kommt im Kocher ausgetriebenes Gas mit der reichen Lösung zusammen, bevor diese gefördert wird. Sie wird im Zwischenbehälter T hinuntergedrückt, bis das Gas schließlich den Flüssigkeitsspiegel im Behälter T bis in die Höhe der unteren Eintrittsmündung des Steigrohres U herabgedrückt hat. Gleichzeitig wird die Flüssigkeit im Steigrohr U entsprechend hoch hinaufgedrückt. Das Gas känn jedoch nicht in den Absorber entweichen. Durch Anordnung eines verhältnismäßigengen Steigrohrquerschnittes wird gleichsam ein Flüssigkeitspfropfen in diesem durch das im unteren Ende des Steigrohres eintretende Gas hohen Druckes vorgetrieben und durch das Steigrohr in den: Kocher übergeleitet, worauf hinter dem Flüssigkeitspfropfen auch das Gas in den Gasraum .des Kochers eintritt und ein Druckausgleich zwischen dem Gasraum des Kochers und dem Gasraum des Behälters T erfolgt, wodurch die Absorptionsflüssigkeit im letzteren durch Zufuhr frischer mit Ammoniak angereicherter Flüssigkeit aus dem Absorber A wieder ansteigen kann, bis im Behälter O neu entwickeltes Gas dasselbe Spiel wiederum einleitet. Im vorliegenden Fall erhält man also eine Pumpe ohne bewegte Teile. Es ist hierbei wesentlich, einen geringen Querschnitt des Steigrohres zu wählen, -damit nicht das Gas aus dem Behälter T durch die Flüssigkeit im Steigrohr hindurch nach dem Gasraum des Kochers entweicht, ohne wesentliche Mengen der Flüssigkeit im Rohr U mitzunehmen.
• Die zur Förderung erforderliche Gasmenge kann auch in dem Zwischengefäß T selbst durch Wärmezufuhr zu diesem Gefäß entwickelt werden, so daß der Gasbehälter O und die Rohrleitung V fortfallen können. Bei dieser Ausführung wird das Gefäß T zweckmäßig in wärmeleitende Verbindung mit dem Kocher gebracht, so daß die Pumpe durch die dem Kocher zugeführte Wärme in Tätigkeit versetzt wird. Es hält die in dem Rohr stehende Flüssigkeitssäule dem in dem Raum T erzeugten Überdruck des Kältemitteldampfes das Gleichgewicht, bis sie durch weiteres Ansteigen des Druckes zum Kocher fortgedrückt wird. Zwischengefäß und Steigrohr können auch mit Vorteil innerhalb des Flüssigkeitsraumes des Kochers angebracht werden.
• Die Förderung kann durch geeignete Bemessung der wirkenden Teile zu einer praktisch kontinuierlichen ausgestaltet werden. Natürlich kann die Zahl der Steigrohre V bzw. Flüssigkeitssäulen usw. beliebig vermehrt werden. Die Erfindung ist auch nicht auf die Anwendung je eines Kochers, eines Kondensators und eines Absorbers beschränkt, sondern kann auch bei einer Mehrzahl von einem oder mehreren dieser Bestandteile einer Kälteabsoirptionsmaschine benutzt werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Absorptionskälteapparat, bei dem das Kältemittel in ein druckausgleichendes Gas oder Gasgemisch hinein.diffundiert, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderung der Flüssigkeit und der Kältemitteldämpfe durch den Überdruck der Kältemitteldämpfe erfolgt, der durch eine im Apparat vorhandene Flüssigkeitssäule erzeugt wird. a. Absorptionskälteapparat nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der durch die Flüssigkeitssäulen bedingte Druckunterschied zur Flüssigkeitsumwälzung, die Beimischung des indifferenten Gases zum Druckausgleich benutzt wird. 3. Absorptionskälteapparat nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterdrucksetzung der Kältemitteldämpfe in einem in dem Kochergefäß selbst angebrachten oder mit dem Kochergefäß derart verbundenen Raum erfolgt, daß im Kochergefäß aus der Lösung ausgetriebene Gasblasen in einer Fangglocke o. dgl. aufgefangen werden und im genannten Raum die Erzeugung des Überdruckes hervorrufen. 4. Absorptionskälteapparat nach Anspruch i und a, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckerzeugung durch die Flüssigkeitssäulen periodisch erfolgt. 5. Absorptionskälteapparat nach Anspruch a oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit in einem engen Steigrohr (U) durch ausgetriebenes Gas gefördert wird und der Raum (T), aus dem das Steigrohr aufsteigt, mit einem zweiten, eine Flüssigkeitsreserve enthaltenden Raum (A) verbunden ist. 6. Absorptionskälteapparat nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Gefäß unter Druck gesetzte Kältem,itteldämpfe dazu benutzt werden, die vom Absorber kommende Lösung, vor deren Erhitzung zum Zwecke der Gasaustreibung, zu einem zweiten Gefäß mit höherem Flüssigkeitsspiegel (K) zu heben. 7. Absorptionskälteapparat nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Gefäß mit dem ersten derart verbunden ist, daß der Flüssigkeitsraum, aber nicht die Gasräume beider Gefäße miteinander in offener Verbindung stehen. B. Absorptionskälteapparat nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum (T), von dem das Steigrohr aufsteigt, durch eine Leitung mit einem zweiten, höher gelegenen, teils mit Gas und teils mit Flüssigkeit gefüllten Gefäß (O) verbunden ist, dessen Innendruck von der im Kocher ausgetriebenen Gasmenge abhängt und das Heben der Flüssigkeit bewirkt. g. Absorptionskälteapparat nach Anspruch 4 oder 5, gekennzeichnet durch ein im Umlaufsystem der Absorptionslösung vorgesehenes Druckgefäß (T), aus dem die Flüssigkeit selbsttätig interrnittierend durch den periodisch auftretenden Überdruck von aus der Absorptionsflüssigkeit durch Beheizung kontinuierlich ausgetriebenem Gas mittels Steigrohren gefördert wird. io. Vorrichtung nach Anspruch g, gekennzeichnet durch die Verwendung einer Mehrzahl von Steigrohren. ii. Absorptionskälteapparat nach Anspruch g oder io, dadurch gekennzeichnet, daß das oder die Steigrohre so eng sind, daß das hebende Gas nicht durch die zu hebende Flüssigkeit hindurchtreten kann. 1z. Absorptionskälteapparat nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch zwei Gefäße verschiedenen Druckes (K, O), die Gas und Flüssigkeit enthalten und die mit einem unter dem Druck einer Flüssigkeitssäule stehenden Raum (T) derart verbunden sind, daß sich beim Erreichen eines gewissen Überdruckes in einem Gefäß gegenüber dem anderen der Druck zwischen beiden Gefäßen ausgleichen kann, ohne daß Gas die den Raum (T) unter Druck setzende Flüssigkeitssäule aus ihrer Leitung herauswerfen kann. 13. Apparat nach Anspruch i, bei dem aus Absorptionsflüssigkeit ausgetriebenes Gas in einem Teil des geschlossenen Systems einen Druck erzeugt, dem Flüssigkeitssäulen entgegenwirken, die -durch den Druck selbsttätig in ihren Leitungen gehoben werden. 14. Apparat nach Anspruch i und 13, gekennzeichnet durch einen periodisch mittels Flüssigkeitsverschlüssen vom Kondensator abzuschließenden Raum, in dem durch Beheizung ausgetriebene Dämpfe periodisch einen Überdruck erzeugen, mit dessen Hilfe die Absorptionsflüssigkeit gehoben wird. 15. Absorptionskälteapparat nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß nur eiiz Teil der im Kocher ausgetriebenen Gase zur Flüssigkeitsförderung benutzt wird, während der andere Teil zum Abscheider und Kondensator strömt. 16. Absorptionskälteapparat nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß aus der durch Absorber und Kocher umlaufenden Absorptionsflüssigkeit zweimal durch Wärmezufuhr Gas ausgetrieben wird, wobei das bei der einenEntgasung gewonnene Gas zur Umwälzung von Mitteln im Apparat benutzt wird. 17. Absorptionskälteapparat nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß im Kocher ausgetriebenes Gas mit vom Absorber kommender reicher Lösung vor ihrer Förderung zusammengeführt wird. 18. Absorptionskälteapparat nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß im Kocher ausgetriebenes Gas die aus dem Absorber kommende reiche Lösung durch ein aufsteigendes Rohr auf ein höheres Niveau hebt, von wo sie in den Kocher fällt.