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Kontinuierlicher Absorptionskälteapparat Die Erfindung bezieht sich
auf kontinuierlich arbeitende Absorptionskälteapparate ohne bewegliche Teile. Es
ist bereits bekannt, bei derartigen Apparaten die Absorptionsflüssigkeit durch Gase
zum Umlauf zu bringen, die mit Hilfe eines periodisch durch Flüssigkeit abgeschlossenen
Ventils unter Druck gesetzt werden. Die Ventilflüssigkeit wird dabei durch periodisch
auftretenden Überdruck von Zeit zu Zeit durch eine Ausstoßleitung ausgestoßen. Die
Erfindung bezweckt, derartige Anlagen zu verbessern und besteht im wesentlichen
darin, daß die zum Betriebe des Ventils erforderlichen Gas- und Flüssigkeitsmengen
dem gleichen Gefäße entnommen und auf getrennten Wegen der Ausstoßleitung des Ventils
zugeführt werden. Die Entnahme von Gas und Flüssigkeit aus demselben Gefäß bietet
den Vorteil, daß etwaige Druckschwankungen zwischen verschiedenen Gefäßen des Apparates
keinen Einfluß auf die Arbeit des Ventils haben können. Die Führung von Gas und
Flüssigkeit auf getrennten Wegen zur Ausstoßleitung erhöht das sichere Arbeiten
des Ventils, da dadurch verhindert wird, daß Gas und Flüssigkeit gemischt in die
Ausstoßleitung des Ventils treten können, was zum Schnüffeln, d. h. zum unsicheren
Arbei-_ ten des Ventils führen kann.
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Die Erfindung soll näher unter Hinweis auf die beiliegenden Zeichnungen
beschrieben werden, wobei weitere kennzeichnende Merkmale der Erfindung klargestellt
werden sollen.
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In der Abb. i ist ein Teil eines Absorptionskälteapparätes gemäß der
Erfindung schematisch dargestellt. Abb.2 zeigt einen Einzelteil eines Apparates
gemäß der Erfindung.
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In der Abb. i bezeichnet io den Kocher eines z. B. in bekannter Weise
mit Wasser als Absorptionsmittel, Ammoniak als Kältemittel und Wasserstoff als druckausgleichendem
Gas arbeitenden Absorptionskälteapparates. Vom oberen Teil des Kochers 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 Tiber 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
1q. zum Verdampfer zurücktritt. ' Um den Umlauf der Absorptionslösung zwischen Kocher
und Absorber zu bewirken, ist ein Pumpgefäß 15 vorgesehen. Der obere Teil
dieses Pumpraumes ist durch eine Leitung 16, die im folgenden als Druckleitung bezeichnet
werden soll, mit, einem im Kocher liegenden Trichter 17 verbunden. Die Druckleiteng
16
ist mit ihrem höchsten Teil über das Köche1- und =däs_Absorberniveau hinausgezogen.
Vom unteren Kocherteil geht eine Leitung` 18- äiis,-die im folgenden als Füllleiteng
bezeichnet werden soll und -die gleichfalls im oberen Teil des Gefäßes 15 mündet.
Vom unteren Teil des Gefäßes 15 geht eine Leitung 25 aus, die im folgenden
als Förderleitung bezeichnet'werden soll und die in bekannter Weise über einen Temperaturwechsler
nach dem oberen Teil des Absorbers führt. Vom unteren Absorberteil aus geht eine
L eitung 27 für die reiche Lösung über den Temperaturwechsler zum Kocher zurück,
und zwar mündet diese Leitung zweckmäßig 'unterhalb des Trichters 17, so daß die
Gasentwicklung aus der reichen, in den heißen Kocher tretenden Lösung unterhalb
des Trichters besonders lebhaft werden muß. In diesem Falle ist es dann möglich,
ohne den besonderen Trichter 17 auszukommen. Es genügt in diesem Falle, das in den
Kocher eintretende Rohr 16 schräg zu schneiden. Doch kann die Leitung 27 auch oben
in der Nähe des Spiegels im Kocher einmünden, was besonders für luftgekühlte Apparate
vorteilhaft ist. Dann muß der Trichter 17 verhältnismäßig groß gemacht werden.
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Erfindungsgemäß geht von einem werden. Teil der Leitung 16 eine Leitung
1,9 aus, die im folgenden als Gasdruckleitung bezeichnet werden soll. Von .einer
weiteren Stelle der Druckleitung 16, und zwar beim Punkt 32, der etwas unterhalb
des Kocherniveaus liegt, zweigt eine Leitung 23 ab" die im folgenden als
Zulaufleitung bezeichnet werden soll. Die beiden Leitungen 19 und 23 vereinigen
sich an einer Stelle 29, die zweckmäßig zu einem kleinen Behälter -erweitert ist
und so tief unter dem Kocherspiegel liegt, daß die von dem Behälter 29 ausgehende
Ventilausstoßleitung 2o, deren unterster Punkt mit 21 bezeichnet ist, die zum Pumpen
der Lösung erforderliche Ventillänge enthält.
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Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist wie folgt:" Wenn der Apparat
gefüllt wird, läuft Flüssigkeit vom Kocher durch die Fülleitung 18 in den Pumpenraum
15 und füllt diesen an. Die Flüssigkeit steigt dann noch etwas in der Leitung 16
empor bis zu der Überlaufstelle 32 und läuft dann durch die Zulaufleiteng 23 in
den Behälter 29, bis der Spiegel in diesem Behälter so hoch gestiegen ist, daß die
Ausstoßleitung 2o abgeschlossen wird. Auch in dieser Leitung sowie in Leitung 16
stellt sich infolgedessen die Flüssigkeit auf die Höhe. des Kocherspiegels ein.
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Wird nun der Apparat beheizt; so bilden sich im Kocher Gasblasen,
von denen ein Teil im Trichter 17 aufgefangen wird. Diese Gasblasen erzeugen allmählich
in der Leitung 16 einen überdruck, der einerseits- auf das Pumpgefäß 15, anderseits
über die Gasdruckleitung r 9 auf den Behälter 29 drückt. Sowohl im Behälter 15 wie
im Behälter 29 bzw. in den Leitungen 16 und 18 müssen sich also die Flüssigkeitsspiegel
senken, und zwar -wird Flüssigkeit teils durch die Ausstoßleitung 2o in den oberen
Kocherteil und teils Flüssigkeit durch die Fülleitung 18 in den unteren Kocherteil
zurückgedrückt. Auch der Spiegel in Leitung 16 muß sich senken. Der Spiegel in der
zum Absorber. 13 führenden Leitung' 25 muß jedoch etwas steigen. Sobald der Spiegel
im Gefäß 15 so weit gefallen ist, daß das Ende der Fülleitung 18 im Gasraum des
Gefäßes 15 liegt, kann keine Flüssigkeit mehr aus dem Gefäß 15 durch die Fülleitung
18 zum Kocher zurücktreten, sondern nunmehr wird Flüssigkeit in dieser Leitung zurückgedrückt.
Der jetzt weitersteigende Druck muß nun den Inhalt des Behälters 15 über die Förderleitung
25 zum Absorber und den Inhalt der Leitungen 23, 19 und 29 über Leitung 20 zum Köcher
drücken. . Dieses Überlaufen der Flüssigkeit vom Behälter 15 zum Absorber muß so
lange geschehen, bis der Spiegel in .dem Behälter 15 so tief gesunken ist, daß die
Förderhöhe zum Absorber der Ventillänge in der Ausstoßleitung #2o entspricht. In
diesem Augenblick muß die ,Flüssigkeit plötzlich- aus der-Ausstoßleitung 2o in den-
Kocher gestoßen werden, und es tritt nunmehr Druckausgleich zwischen der Pi.impkammer.i5
und dem Kocher- bzw. Absorbersystem ein. Dieser Druckausgleich bewirkt,. daß durch
die Fülleitung 18 erneut Flüssigkeit in das Pumpgefäß 15 läuft. Wähsend dieser-Füllperiode
bleibt das.-Ventil geöffnet, und Gas, das weiter im. Kocher durch den Trichter 17
aufgefangen wird, wird durch Leitung 16, die Gäsdruckleitung 19, denn Behälter 29
und die Ausstoßleitung 2o frei zum oberen Kocherteil geleitet: Hierdurch wird erreicht,
daß das Puxnpgas während der Füllperioden des Pümpgefäßes bis zur Füllung der Ventilausstößleitung
keine Störungen im Lauf der Flüssigkeit hervorrufen kann, sondern von der Flüssigkeit
ferngehalten wird. -Wenn der Pumpenraum 15 durch die Füllleitung 18 vollgelaufen
ist,- steigt die Flüssigkeit weiter in dem rechten Schenkel.: der Druckleitung 16,
die etwas kleineren Durchmesser als die Fülleitung 18 hat. Die-hierdurch eintretende
Querschnittverengung der Flüssigkeit bewirkt; daß die Flüssigkeit in der Leitung
16 schnell und sicher steigt. Sobald die aufsteigende Lösung die Überlaufstelle
3a erreicht, läuft ein Teil von ihr in die Zulaufleitung 23 über. Diese Zulaufleiteng
-ist in ihrem oberen Teil mit stärkerein
Neigungswinkel gegen die
Waagerechte als in ihrem unteren 'feil. geneigt. Hierdurch erzielt man eine gewisse
Verringerung in der Beschleunigung der - durch die Leitung laufenden Lösung. = Die
durch diese Leitung laufende Flüssigkeitsmenge soll nämlich möglichst geschlossen
an der Ventilstelle. 21 ankommen und nicht durch die Fallbeschleunigung zu einem
dünnen Faden auseinandergezogen werden. Die Überlaufstelle 32 liegt beispielsweise
2o mm unter dem wirksamen Kocherspiegel, so daß bei Druckausgleich durch die Ausstoßleitung
2o Flüssigkeit in die Zulaufleitung 23 treten kann, sobald der sinkende Druck die
Größe von etwa 2o mm erreicht. Die Zulaufleitung 23 wird derart lang gemacht und
gegebenenfalls derart gewunden, daß die Zeit, die die über die Überlaufstelle 32
in die- Zulaufleitung 23 tretende Flüssigkeit braucht, um in den Behälter 29 und
an die Abschlußstelle 2r der Ausstoßleitung 2o zu treten, ausreicht, den Druck in
der Leitung i6 und im Behälter 2,9 auf sein Minimum fallen zu lassen. Ist
voller Druckausgleich eingetreten, so muß das Kocherniveau und das Niveau in der
Leitung 16 auf gleicher Höhe stehen, d. h. die Überlaufstelle 32 muß um 2o mm überflutet
sein. Daher muß nun in die Leitung 23 unter allen Umständen mehr Flüssigkeit einlaufen,
als durch die Ausstoßleitung 2o, die dünneren Durchmesser hat, auslaufen könnte.
Da das zum Pumpenbetrieb nötige Gas vom Trichter 17 über die Leitungen 16 und i9
zur Abschlußstelle :2z des Ventils geführt wird, während die Verschlußflüssigkeit
über die Fülleitung i8, das Pumpgefäß 15, den rechten Schenkel der Druckleitung
16 und die Zulaufleitung 23 zur Abschlußstelle 21 geführt wird, kann es nicht zu
einer Gasblasen- oder Flüssigkeitspfropfenverstopfung in. den Zulaufleitungen von
Gas und Flüssigkeit zur Ventilstelle 2i kommen. Es können auch keine aus irgendwelchen
Gründen im Apparat auftretenden Druckschwankungen die sichere Bereitstellung der
zum Ventilabschluß erforderlichen Flüssigkeitsmenge in Frage stellen, da die Überlaufstelle
32 der Zulaufsleitung sowie die Abschlußstelle 21 des Ventils über Leitungen 16
und r 9 in dauernd offener Gasverbindung stehen. Flüssigkeit, die einmal in die
Zulaufleitung 23 eingetreten ist, kann daher nicht durch einen etwaigen Gegendruck,
der sich vor der Ventilstelle 2,1 durch Gasblasenverstopfung o. dgl. bilden könnte,
zurückgedrückt oder aufgehalten werden. Vielmehr muß die einmal in die Leitung 23
eingetretene Flüssigkeit stets in den Behälter 29 hinablaufen. Da die Zulaufleitung
z3 größeren Durchmesser als die Ausstoßleitung 2o hat, muß in der Zeiteinheit mehr
Flüssigkeit in sie einlaufen, als durch die Leitung 2o äuslaufen könnte. Dadurch
wird eine sichere Bereitstellung der zum *Ventilabschluß nötigen Flüssigkeitsmenge
unter allen Umständen erreicht. Das Überlaufen der Flüssigkeit aus dem rechten Schenkel
der Leitung 16 in die Leitung 23 tritt dabei so länge ein, bis die 1Tentilstelle
21 der Ausstoßleitung 2o durch übergelaufene Flüssigkeit abgeschlossen ist. Ist
der Abschluß eingetreten, so beginnt der Druck in der Druckleitung 16 wieder zu
steigen, und erst wenn dieser Druck auf 2ö mm gestiegen ist, hört das Überlaufen
von Flüssigkeit über-die Überlaufstelle 32 in die Zulaufleitung 23 auf. Die in diesem
Augenblick in der Zulaufleitung 23 noch stehende Flüssigkeit läuft aber weiter in
den Behälter 29 und schließt das Ventil. Um jede Störungsmöglichkeit auszuschließen;
empfiehlt es _ sich, den Durchmesser der Zulaufsleitung 23 nicht nur größer als
den der Ausstoßleitung 2o zu machen, sondern so groß, daß in ihr Gas und Flüsigkeit
aneinander vorbeitreten können. Die Länge und gegebenenfalls die Windung der Zulaufsleitung
23 stellt eine Verzögerungsvorrichtung dar, die bewirkt, daß die Verschlußüüssigkeit
an die Ventilstelle zi verzögert herantritt, so daß erstens .der Druck im Svstem
sich vollständig und für einige Zeit ausgleichen kann und zweitens noch nach dem
Augenblick des Ventilabschlusses, d. h. wenn die Ventilstelle 21 der Ausstoßleitung
2o durch die ersten Flüssigkeitstropfen abgeschlossen wird, noch längere Zeit ungehindert
und unter gleichmäßigem Druck Flüssigkeit nach dieser Abschlußstelle laufen muß,
da die obere und die untere Mündung der Zulaufleitung dauernd unter gleichem Druck
stehen.
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Um zu verhindern, daß ein einziger Tropfen bei sinkendem Druck über
die überlaufstelle 32 läuft, der nach der durch Länge und Windung gegebenen Verzögerung
das Ventil abschließt und so das Ventil verhältnismäßig früh zum Abschluß bringt,
ist es ratsam, die Überlaufstelle 3z des Rohres 23 schneidenartig auszubilden. Es
kann dann nicht ein einzelner Tropfen zuerst übertreten, was bei gewöhnlichem Rohranschluß
möglich ist, sondern es muß gleich eine etwas größere Flüssigkeitsmenge, der Breite
,der Schneide entsprechend, in das Rohr 23 überlaufen. Ein derartiger Schneidenüberlauf
ist in der Abb. 2 in vergrößertem Maßstab dargestellt. Beim Zusammenschweißen der
Rohre kann man entweder ein Stück Metall mit gerader Kante vor den untersten Teil
der Rohröffnung legen, so daß die Flüssigkeit über die so erzeugte Kante überlaufen
muß, oder aber man kann einfach beim Zusammenschweißen der Rohre selbst in der Rohröffnung
etwas Material
aufbringen, das dann zweckmäßig mit der Feile zu
einer Überlaufschneide gefeilt wird. Zweckmäßig ist es auch, die Mündung des Rohres
23 in den Behälter 29 derart auszubilden, so, daß auch hier ein plötzliches überlaufen
einer größeren Flüssigkeitsmenge aus dem Verzögerungsrohr in das Ventil sichergestellt
ist. Die Wirkung der Schneide erreicht man auch, wenn man das Rohr viereckig macht
oder mangelt.
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Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt,
z. B. kann die Ausstoßleitung statt im Kocher auch im Absorber oder an anderer Stelle
münden. Bestehen z. B. die Förderdämpfe im wesr.utlichen aus Dämpfen des Absorptionsmittels,
so kann die Führung dieser Dämpfe und der Verschlußfiüssigkeit in den Absorber sogaverwünscht
sein.