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Intermittierend arbeitende Absorptionskältemaschine Vorliegende Erfindung
bezieht sich auf Absorptionskältemaschinen oder -apparate und hat den Zweck, einen
Apparat dieser Art zu schaffen, der auch luftgekühlt sein kann und mit kontinuierlicher
Kälteleistung und hohem Wirkungsgrad arbeitet und ferner die möglichst einfache
Konstruktion besitzt, indem insbesondere alle beweglichen Teile oder Ventile vermieden
sind. Auch soll eine außerordentlich einfache Anordnung der Regulierungsorgane erzielt
werden.
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Bei den bisher üblichen Absorptionskältemaschinen mit kontinuierlichem
Betrieb und ohne bewegliche Teile wird das Kältemittel in einer Atmosphäre von indifferentem
Gas verdampft, welches zwischen dem Verdampfer und dem Absorber im Kreislauf bewegt
wird, wobei im letzteren das mit dem Kältemittel angereicherte indifferente Gas
durch die vom Kocher des Apparates kommende arme Lösung der Absorptionsflüssigkeit
vom Kältemittel befreit wird. Diese Flüssigkeit wird durch eine besondere Pumpvorrichtung
durch den Kocher und den Absorber im Kreislauf bewegt. Infolge der hohen Temperaturen
des Absorbers und des Kondensators entstehen sowohl durch die Gaszirkulation als
auch durch das heiße Kondensat Verluste, die nur unvollständig durch den Gastemperaturwechsler
beseitigt werden. Diese Verluste machen sich insbesondere bei luftgekühlten Apparaten
bemerkbar. Das Absorptionsmittel, welches, wenn das Kältemittel Ammoniak ist, aus
Wasser besteht, erhält ferner, und zwar insbesondere bei luftgekühlten Apparaten,
einen verhältnismäßig hohen Dampfdruck im Kocher, und infolgedessen werden die Abscheidungs-
oder Rektifikationsverluste sehr groß. Bei luftgekühlten Apparaten muß nämlich die
Konzentration der armen Lösung niedriggehalten werden, damit ein genügendes Auswaschen
des zirkulierenden Gases bei hohen Absorbertemperaturen erzielt wird. Gleichzeitig
muß für die Kondensation der Gesamtdruck hochgehalten werden. Hieraus folgen große
Austreibungsverluste und eine hohe Kochertemperatur. Die Wasserabscheidungsverluste
bei einer mittleren Konzentration im Kocher von 25 °/o Ammoniak und einem Gesamtdruck
von 29 kg/qcm abs. (was einer Kondensation bei einer Lufttemperatur von ungefähr
38° C entspricht) betragen über 5o °/o der Wärme, die dem Kocher zugeführt wird.
Zum Austreiben von i kg Ammoniak sind nämlich nur ungefähr 495 cal erforderlich,
wenn das mitgenommene Wasser nicht berücksichtigt wird. Wegen des Wasserdampfes,
der im Wasserabscheider abgeschieden wird, müssen aber unter den angegebenen Verhältnissen
nicht weniger als ungefähr io3o cal zum Austreiben von i kg Ammoniak zugeführt werden.
Die großen Wasserabscheidungsverluste haben abgesehen von der Herabsetzung des Wirkungsgrades
auch zur Folge, daß die Kühlflächen des Apparates sehr groß ausgeführt werden müssen,
was bei einem luftgekühlten Apparat mit großen Schwierigkeiten verbunden ist.
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Bei intermittierend arbeitenden Absorptionskälteapparaten können Wasserabscheidungsverluste
dadurch
vermieden werden, daß man ein festes Absorptions- oder Adsorptionsmittel wählt.
Man erhält hierdurch einen höheren Wirkungsgrad, die erforderlichen Kälteflächen
werden kleiner, und Korrosionen innerhalb des Apparates werden vermieden, weil wässerige
Lösungen nicht vorhanden sind. Der letztgenannte Gesichtspunkt, d. h. die Korrosionsfrage,
spielt bei luftgekühlten Apparaten eine entscheidende Rolle für die Lebensdauer
des Apparates. Das feste Absorptions- oder Adsorptionsmittel wird im allgemeinen
auf wärmeleitende Teller oder Tassen gelegt, die rings um ein Zentralrohr im Kocherabsorber
angeordnet sind. Während der Austreibungsperiode wird dem Kocher Wärme zugeführt,
der gebildete Ammoniakdampf wird in einem Kondensator niedergeschlagen, und das
Kältemittel wird im allgemeinen in einem oberhalb des Verdampfers liegenden Sammelbehälter
aufgesammelt. Um das Niederschlagen von Kältemitteldämpfen im Verdampfer selbst
zu verhindern, hält man diesen dauernd mit Kältemittel in flüssiger Form gefüllt,
wodurch alle Verluste im Verdampfer während der Kochperiode vermieden werden. Während
der Kühlperiode wird der Kocherabsorber mit Kühlwasser gekühlt, wodurch der Dampfdruck
oberhalb des Absorptionsmaterials desselben herabgesetzt wird. Dadurch wird das
Kältemittel im Verdampfer zum Kochen gebracht, wobei Wärme aufgenommen und Kälte
erhalten wird. Im allgemeinen dauert die Kochperiode kürzere Zeit als die Kälteperiode,
und die Anzahl von Wärme- und Kälteperioden variiert zwischen i bis ungefähr 1o
in zq. Stunden. Der intermittierende Betrieb nach diesem System ist mit großen Nachteilen
verbunden. Der Kälteeffekt im Apparat wird natürlich nicht kontinuierlich, sondern
es entsteht eine Unter-, brechung von ungefähr i Stunde während jeder Kochperiode,
was eine unregelmäßige Temperatur im Kälteschrank und unregelmäßige Eiserzeugungsfähigkeit
zur Folge hat. Wenn die Eiskasten mit Wasser gefüllt und am Ende einer Kälteperiode
eingesetzt werden, so schmilzt das schon gebildete Eis während der folgenden Kochperiode,
und das Gefrieren des Eises fängt erst während der nächsten Kälteperiode an. Hierdurch
kann sich die zur Eiserzeugung erforderliche Zeit bedeutend verlängern. Bei intermittierendem
Betrieb sind auch komplizierte Anordnungen zum Umschalten des Kühlwassers vom Absorberkocher
zum Kondensator und umgekehrt erforderlich.
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Es ist bekannt, anstatt einer direkten Kühlung des Absorbers ein sekundäres
Kühlsystem zu verwenden, welches während der Kälteperiode durch Ventile in Tätigkeit
versetzt wird. Diese Umschaltvorrichtungen für das Kühlwasser werden durch den Druck
innerhalb des Apparates geregelt, wozu komplizierte Membran- und Federvorrichtungen
erforderlich sind, durch welche die Betriebssicherheit des Apparates gefährdet wird.
Die bei bisher vorkommenden Systemen übliche Methode zum Kühlen des Absorberkochers
bietet auch große Schwierigkeiten in bezug auf die Konstruktion eines luftgekühlten
Apparates. Die Verluste bei den Absorptionskälteapparaten mit intermittierendem
Betrieb und festem Absorptionsmaterial beschränken sich auf die Kondensatverluste,
welche jedoch bei luftgekühlten Apparaten oder bei höheren Kühlwassertemperaturen
beträchtlich werden, weil eine Vorkühlung des Kondensats nicht stattfinden kann.
Während der Kälteperiode werden kalte Kältemitteldämpfe vom Verdampfer abgegeben,
und dieser Kälteeffekt wird nicht ausgenutzt, weil die Dämpfe nicht zum Vorkühlen
des heißen Kondensats verwendet werden können, da dieser dem Verdampfer erst während
einer folgenden Periode zugeführt wird.
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Um eine kontinuierliche Kältewirkung auch bei intermittierend arbeitenden
Apparaten erzeugen zu können, hat -man versucht, zwei oder mehrere Apparateeinheiten
zu verwenden, deren Kälteperioden zu verschiedenen Zeiten eintreffen. Bei bisher
bekannten Systemen hat diese Anordnung eine noch weitere Komplizierung der Regulierungsvorrichtungen
zum Zuschalten der Wärmezufuhr bzw. des Kühlwassers zur Folge gehabt, wodurch eine
ausgedehnte Verwendung von solchen Aggregaten unmöglich gemacht wird.
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Die vorliegende Erfindung hat den Zweck, ein Kälteaggregat zu schaffen,
das eine kontinuierliche Kältewirkung ohne. den mit früheren Systemen verknüpften
Nachteilen zu leisten vermag. Die Erfindung bezweckt also, einen Absorptionsapparat
mit festem Absorptions- oder Adsorptionsmittel zu schaffen, der einen kontinuierlichen
Kälteeffekt leistet, und zwar dadurch, daß zwei intermittierend arbeitende, voneinander
getrennte, aber voneinander abhängige Kältesysteme derart zusammenarbeiten, daß
die Kälteperiode des einen Systems in die Kochperiode des anderen Systems fällt
und daß das eine System während dessen Kochperiode selbsttätig Kälte an den Absorber
des anderen Systems während sämtlicher Kälteperioden dieses Systems liefert und
umgekehrt. Beide Systeme arbeiten zweckmäßig auf denselben Kühlkörper, der also
kontinuierlich Kälte zum Kühlen des Schrankes und zum Eisfrieren liefern wird. Die
Kältesysteme bilden je für sich hermetisch geschlossene Systeme, die jedoch voneinander
abhängig sind, so daß die Kälteperioden
notwendig immer unmittelbar
aufeinanderfolgen. Die Systeme können niemals außer Gleichtakt geraten, und das
eine ist vom anderen dadurch abhängig, daß das eine System während seiner Kochperiode
als sekundäres Kühlsystem für den Absorber des anderen Systems während der gleichzeitigen
Kälteperiode des letzteren Systems dient.
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Die Erfindung hat ferner den Zweck, einen möglichst verlustfreien
Kälteapparat zu schaffen, und zwar dadurch, daß die in dem einen System während
dessen Kälteperiode vom Verdampfer abgehenden kalten Kältemitteldämpfe zum Vorkühlen
des gleichzeitig in den Sammelbehälter des anderen Systems herabfließenden Kondensates
dienen.
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Die Erfindung hat auch den Zweck, einen zweckmäßigen Kocherabsorber
bei intermittierend arbeitenden Absorptionsapparaten zu schaffen, damit die Verluste
infolge der Erwärmung und Abkühlung der Kocherabsorbersysteme klein gehalten werden.
Dies wird durch solche Anordnungen für die Kühlung und die Erwärmung erzielt, daß
das Absorptionsmaterial herabgekühlt bzw. erwärmt wird, ohne daß die den Kocherabsorber
umschließende Isoliermasse ihre Temperatur im selben Maße verändert wie das Absorptionsmaterial,
wodurch die an der Erwärmung bzw. Kühlung teilnehmenden Massen verkleinert werden.
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Durch die Erfindung wird ferner bezweckt, einen kontinuierlich arbeitenden
Absorptionskälteapparat zu schaffen, der besonders geeignet ist, mit Luftkühlung
oder bei sehr hohen Kühlwassertemperaturen zu arbeiten. Dies wird erzielt durch
Anwendung eines festen Absorptions- oder Adsorptionsmittels in zwei voneinander
getrennten, aber zusammenarbeitenden und voneinander abhängigen, intermittierenden
Kältesystemen, bei welchen die erforderliche abwechselnde Erwärmung und Abkühlung
des Kocherabsorbers selbsttätig und ohne Anwendung von Ventilen, Membranen oder
Bälgen erfolgt, und wo die Verluste dadurch auf ein Mindestmaß herabgesetzt werden,
dab das Kondensat des einen Systems durch die abgehenden Kältemitteldämpfe des anderen
Systems vorgekühlt werden. Ein solches Kälteaggregat erfüllt sämtliche für einen
luftgekulilten, kontinuierlich arbeitenden Apparat aufgestellten Forderungen, weil
i. keine komplizierten Regelorgane zur Anwendung kommen, 2. keine Wasserabscheidungsverluste
oder andere Verluste innerhalb des Systems selbst auftreten und 3. die Korrosionsschwierigkeiten
beseitigt sind, da wässerige Lösungen nicht vorhanden sind. Die Erfindung ist in
der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht.
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Abb. i zeigt eine Ausführungsform eines mit Luftkühlung arbeitenden
Kälteaggregates. Abb.2 ist eine Einzelheit der selbsttätigen Kühlvorrichtung für
den Absörberkocher. Abb. 3 und 4 stellen andere Ausführungsformen des Kocherabsorbers
dar. Abb.5 zeigt im Ouerschnitt eine Ausführungsform "des Kühlsystems des Apparates
bei Wasserkühlung. Abb.6 zeigt im Querschnitt eine Ausführungsform des Kühlsystems
bei Luftkühlung.
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Das in Abb. i gezeigte Kälteaggregat besteht aus zwei voneinander
getrennten, aber voneinander abhängigen, intermittierend arbeitenden Absorptionskälteapparaten,
von welchen der eine einen Kocherabsorber i umfaßt, der durch eine Leitung 2 mit
dem Kondensator 3 in Verbindung steht, von wo eine Ammoniakleitung 4 zur Kältetasche
5 führt. Der Kondensator setzt sich in dem einen Zweig 6 des Temperaturwechslers
6, 16 fort und steht durch die Leitung 7 in Verbindung mit dem Sammelbehälter 8,
von wo eine Verdampferschlange 9 ausgeht. Das andere Element besteht aus dem Kocher
i r, der durch die Leitung i2 mit dem Kondensator 13 in Verbindung steht, von welch
letzterem die Ammoniakleitung 1.4 zur Kältetasche i 5 führt. Der Kondensator setzt
sich im anderen Zweig 16 des Temperaturwechslers 6, 16 fort und steht durch das
Rohr 17 in Verbindung mit dem Sammelbehälter 18, von wo die Verdampferschlange io
ausgeht. Die Verdampferschlangen 9 und io umschließen zweckmäßig die Eisformen 3o
und sind außerdem mit Kühlrippen 31 für die Schrankkühlung versehen. Die Kocherabsorber
sind mit Zentralrohren 21 bzw. 24 versehen, die durch die Kältetaschen 15 bzw. 5
umschlossen sind. Diese letzteren sind mit konischen Flanschen oder Rippen 23, 25
versehen, auf denen das feste Absorptionsmittel 22, 26 ruht. Die Flanschen 23, 25
werden zweckmäßig aus einem Material mit gutem Wärmeleitungsvermögen, z. B. Kupfer,
ausgeführt. Das feste Absorptionsmittel kann beispielsweise aus Calciumchlorid,
Strontiumchlorid, aktiver Kohle, Silikagel oder anderen festen absorbierenden oder
adsorbierenden Stoffen oder Stoffmischungen bestehen. Es bietet keine Schwierigkeit
für die Wirkungsweise des Apparates, flüssiges Absorptionsmittel in Verbindung mit
passendem Kältemittel, beispielsweise Wasser und Ammoniak, zu verwenden. Ebenso
können flüssige Lösungen von z. B. Ammoniak in festen Salzen, beispielsweise Lithiumnitrat,
vorkommen. Die Sammelbehälter 8 und 18 können voneinander und von der Umgebung isoliert
sein. Die Kocherabsorber
i und i i werden durch Wärmequellen 27
bzw. 28 geheizt, die-in diesem Falle Gasbrenner sind. Diese Gasbrenner stehen in
Verbindung mit einem an sich bekannten Umschaltethermostat 32, an welchen eine Gasleitung
33 heranführt. Der Umschaltethermostat 32 ist mit den Fühlkörpern 34 bzw. 35 versehen,
die den Thermostat 32 derart betätigen, daß das Gas entweder zum Brenner 27 oder
zum Brenner 28 geleitet wird, wodurch die Kocherabsorber i und i i abwechselnd geheizt
werden.
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Der Apparat arbeitet in folgender Weise: Es sei angenommen, daß in
dem Kocherabsorber i die Heizperiode eben beendet worden ist, wodurch das Kältemittel,
z. B. Ammoniak, aus dem festen Absorptionsmaterial ausgetrieben und in dem Verdampfer
9 und dem Sammelbehälter 8 aufgesammelt worden ist. Ferner sei angenommen, daß im
anderen Element der Hauptteil des Kältemittels im festen Absorptionsmittel im Kocherabsorber
i i aufgespeichert ist, daß dieses also mit Kältemittel gesättigt ist. Es wird jedoch
angenommen, daß die Elemente mit einem gewissen Überschuß gefüllt sind, so daß die
Verdampferschlange selbst dauernd mit flüssigem Kältemittel gefüllt ist.
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Es wird nun die Wärmezufuhr zum Kocherabsorberi. unterbrochen und
durch den Thermostat 32 zum Kocherabsorber i i umgeschaltet. Bei der Temperatursteigerung,
die im letzteren stattfindet, werden Ammoniakgase aus dem festen Absorptionsmittel
ausgetrieben, und der Druck im Element steigt, bis er der Kondensationstemperatur
entspricht. Die Kondensation beginnt im Kondensator 13,
flüssiges Ammoniak
wird gebildet und fließt nun durch die Ammoniakleitung 1q. in die Kältetasche 15,
die allmählich damit gefüllt wird. Der Überschuß geht durch den Temperaturwechslerzweig
16 und das Rohr 17 in den Sammelbehälter 18, in welchem also eine
Aufspeicherung von flüssigem Kältemittel stattfindet. Der Druck in diesem Element
bleibt äquivalent mit den Kondensationstemperaturen, und folglich wird das flüssige
Ammoniak in der Kältetasche 15 wieder verdampfen, wenn es einer Temperatur ausgesetzt
wird, die höher ist als die Kondensationstemperatur. Die beim Verdampfen in der
Kältetasche 15
gebildeten Kältemitteldämpfe steigen durch die Leitung 1q.
wieder zum Kondensator 13
empor, wo dieselben wieder verflüssigt werden. Diese
Kondensierung findet hauptsächlich in demjenigen Teil des Kondensators statt, welcher
oberhalb des Abzweigungspunktes der Leitung 14 liegt, und folglich wird das Kältemittel,
welches in der Kältetasche 15 verdampft worden ist, nach der Kondensierung
wieder in die Kältetasche 15 herabfließen, und diese bleibt folglich dauernd mit
Kältemittel gefüllt. In der Kältetasche 15 können daher große Mengen von Kältemittel
während ein und derselben Kochperiode verdampft werden, wodurch also große Wärmemengen
vom Kocherabsorber i während dessen Absorptionsperiode fortgeführt werden können.
Die Kältetasche hält sich also selbsttätig auf einer Temperatur, die der Kondensationstemperatur
gleich ist und bewirkt also ein schnelles Herabkühlen der Tassen 23 und des festen
Absorptionsmaterials 22 im Kocher i; sie ist also bestrebt, diese Teile auf einer
Temperatur zu halten, die der Temperatur im Kondensator 13 entspricht.
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Durch diese Temperatursenkung des festen Absorptionsmaterials im Kocherabsorber
i sinkt der Druck in diesem Element, weil der Dampfdruck des Apparates oberhalb
des festen Absorptionsmaterials sinkt. Hierdurch -wird das Kältemittel im Verdampfer
9 zum Kochen. gebracht, wodurch Wärme aufgenommen und Kälte erzeugt wird. Die gebildeten
Ammoniakdämpfe strömen durch den Zweig 6 des Temperaturwechslers, den Kondensator
3 und die Leitung 2 und werden durch das Absorptionsmaterial absorbiert. Bei der
Absorption wird Wärme wieder freigemacht, und folglich würde eine Erwärmung des
Absorptionsmaterials wieder stattfinden, sofern .nicht durch die Kältetasche 15
eine dauernde Kühlung desselben erfolgte. Die Absorption wird infolge dieser Kühlung
bei einer Temperatur erfolgen, die ungefähr der Kondensationstemperatur im Kondensator
13 gleich ist. Die Temperatur wird in diesem Falle mit der Lufttemperatur oder bei
Verwendung von Kühlwasser mit der Kühlwassertemperatur variieren. Das Kochen von
Kältemittel im Verdampfer wird also fortdauern, bis das Absorptionsmittel im Kocherabsorber
i mit Kältemittel gesättigt worden ist, so daß dasselbe bei der vorerwähnten Temperatur
kein Kältemittel mehr aufnehmen kann. Inzwischen hat das Austreiben von Kältemittel
vom Kocherabsorber i i die ganze Zeit fortgedauert, und am Ende der Periode wird
das Kältemittel also im einen Element im Kocherabsorber i absorbiert sein, während
es im anderen Element im Behälter 18 aufgesammelt wird. Während der abgelaufenen
Periode ist also den Kühlkörpern Kälteeffekt durch den Verdampfer 9 zugeführt worden,
wodurch das Kältemittel im Behälter 8 verbraucht worden ist, so daß das flüssige
Kältemittel in diesem Element nur noch ausreicht, um die Verdampferschlange selbst
gefüllt zu halten. Gleichzeitig ist Kältemittel in dem zum anderen Element gehörenden
Behälter 18 aufgespeichert worden. In der nächsten Periode wird die Wärmezufuhr
umgekehrt, so daß der
Köcheräbsorber i anstatt des Kocherabsorbers
i i geheizt wird. Hierdurch wird in derselben Weise, wie vorher beschrieben, Kühlung
des Köcherabsorbers i i mittels der Kältetasche 5 erhalten, wodurch ein Kälteeffekt
von der Verdampferschlange io geleistet wird, und zwar dadurch, daß das Ammoniak
kocht und vom Absorptionsmaterial im Kocherabsorber i i absorbiert wird. Der Kühlkörper
wird also cTauernd Kälte abgeben, indem die Elemente unmittelbar nach der Umkehrung
der Wärmezufuhr ihre Kälteperioden beginnen. Während jeder Periode gibt das eine
Element Kälteeffekt ab, während Kältemittel im Sammelbehälter des anderen Elements
niedergeschlagen wird, und so ist der Zustand am Ende jeder Periode identisch derselbe
wie am Anfang der Periode, nur mit dem Unterschied, daß die Elemente ihre Rolle
getauscht haben.
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Hieraus geht ferner hervor, daß gleichzeitig mit dem Hindurchfließen
von kalten Kältemitteldämpfen durch den einen Zweig des Temperaturwechslers heißes
Kondensat durch den anderen Zweig zum Sammelbehälter herabfließt. Hierdurch erzielt
man eine sehr wertvolle Vorkühlung dieses Kondensats, wodurch die Verluste im Verdampfer
gänzlich beseitigt werden. Dieser Temperaturwechsel ist jedoch nur dann möglich,
wenn in demjenigen Element, in dem zur Zeit eine Wärmeperiode sich abspielt, eine
Kondensation im Temperaturwechsler selbst verhindert wird. Dies geschieht einfach
dadurch, daß man in dem Apparat eine kleine Menge von indifferentem Gas kreisen
läßt, welches während der Heizperiode den Sammelbehälter und den Temperaturwechsler
füllt, so daß Kondensation nur im Kondensator stattfindet. Das Volumen, welches
das indifferente Gas; durch welches also das Kondensat auf seinem Weg zum Sammelbehälter
strömt, einnehmen muß, kann so klein gemacht werden, daß der Druck des Gases während
der darauffolgenden Kälteperiode mit Rücksicht auf die Absorption des Kältemittels
vernachlässigt werden kann.
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Die im vorstehenden erwähnte selbsttätige Kältevorrichtung kann in
verschiedener Weise ausgeführt werden. Abb. 2 zeigt eine andere Ausführungsform.
Es wird angenommen, daß in Abb. 2 der Kocherabsorber 34 eine Wärmeperiode hat, während
der Kocherabsorber 35 eine Kälteperiode hat. Für den letzteren ist das Kältesystem
dargestellt. Wenn Kältemittel aus 3.1. ausgetrieben und im Kondensator 36 niedergeschlagen
wird, fließt es durch die Leitung 37 zum unteren Teil der Kältetasche 38 herab,
welch letztere in diesem Falle aus einer Rohrspirale besteht, die in metallischer
Berührung mit den Tellern angeordnet ist, auf denen das Absorptionsmaterial aufruht.
Vom oberen Teil der Kühlspirale führt eine Leitung 39, die in der auf der Zeichnung
dargestellten Weise an den Kondensator.angeschlossen ist. Wenn der Kocherabsorber
35 absorbiert, findet in vorher beschriebener Weise Kochen in der Kältespirale 38
statt, wobei die gebildeten Dämpfe durch das Rohr 39 aufsteigen und im Kondensator
36 wieder niedergeschlagen werden. Das selbsttätige Kühlsystem wird also in diesem
Falle aus einem Kreislaufsystem bestehen, so daß die abgehenden Dämpfe nicht durch
herabströmende Flüssigkeit in derselben Leitung hindurchzuströmen brauchen. Es ist
natürlich wichtig, daß das Volumen des vom Kondensator ausgehenden sekundären Kühlsystems,
d. h. der Kühltaschen, möglichst klein wird. Es sind ferner Vorrichtungen denkbar,
wodurch das in diesen Taschen befindliche Kältemittel beim Umkehren der Wärmezufuhr
zum Sammelbehälter übergeführt wird, so daß die Kühltasche entleert wird, ehe die
Kälteperiode für das zugehörige Element anfängt. Dies kann dadurch geschehen, daß
die Zuflußleitung 37 so angeordnet ist im Verhältnis zur Heizquelle, daß ein Hinüberpumpen
des flüssigen Kältemittels zum Sammelbehälter stattfindet. Die Kühlung des Kondensators
sollte darum so angeordnet sein, daß Kondensation auch an einem Punkt stattfinden
kann, der zwischen dem Zulauf der Kältetasche und dem Sammelbehälter liegt. Dieses
Hinüberpumpen von flüssigem Kältemittel von der Kühltasche zum Sammelbehälter erfolgt
also beispielsweise dadurch, daß die Zulaufleitung 37 als Spirale 4o um das zentrale
Rohr im Kocher verläuft, ehe dieselbe in die eigentliche Kühlspirale 38 übergeht,
wodurch bei Wärmezufuhr die Gasentwicklung und das Flüssigkeitspumpen im entgegengesetzten
Zweig der Ammoniaktasche erfolgt, so daß der größte Teil des Kältemittels zum Fortsatz
41 des Kondensators übergeführt und von hier aus im Sammelbehälter aufgesammelt
wird.
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Abb. 3 zeigt verschiedene Anordnungen des Kocherabsorbers und dessen
Kühltasche. Der Kocherabsorber ist hier liegend ausgeführt, und als Wärmequelle
dient eine elektrische Heizpatrone 42, die im Zentralrohr 43 des Kochers angebracht
ist. Das Zentralrohr ist von der Kühltasche 44 umschlossen, nach welcher eine vom
Kondensator des anderen Elements kommende Ammoniakleitung 45 führt. Die Kühltasche
ist in gewöhnlicher Weise mit Kupferrippen 46 versehen, zwischen welchen das absorbierende
Mittel gelagert ist. Der Kocher ist durch den Mantel 47 umschlossen, von wo ein
Dampfrohr 48 zum Kondensator führt. Der Kocher ist mit einer Isolierung 49 versehen.
Bei dieser Anordnung
erfolgt sowohl das Heizen als auch die Kühlung
von innen, d, h. ° vom zentralen Teil des Kochers, der in direkt wärmeleitender
Verbindung mit den Kupferrippen und dadurch mit dem Absorptionsmaterial steht. Dieses
wird also beim Betrieb des Apparates zuerst erwärmt bzw. abgekühlt und -wird also
in jeder Periode höhere bzw. niedrigere Temperatur besitzen als der Mantel des Kochers,
da dieser Mantel nicht in gut wärmeleitender Verbindung mit den Kupferrippen steht.
Der Mantel des Kochers und in noch höherem Grade die Isoliermasse werden also ihre
Temperatur mit einer gewissen Phasenverschiebung im Verhältnis zu - den Temperaturschwankungen
in der Absorptionsmasse ändern. Die Isoliermasse wird hierdurch im Verhältnis zu
den weiten Temperaturgrenzen, zwischen welchen die Temperatur des Absorptionsmaterials
schwankt, sozusagen eine Mitteltemperatur erhalten, wodurch Erwärmungsverluste in
dieser Masse vermieden werden und eine günstige Wärmeausnutzung erzielt wird. Dadurch,
daß man das Kältemittel in der Kühltasche die Erwärmung bzw. die Abkühlung des Absorptionsmittels
vermitteln läßt, wird eine sehr gleichmäßige Wärmeverteilung in diesem Material
erreicht, was von großer Bedeutung ist.
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Abb.4 zeigt eine andere Anordnung, wo der Kocherabsorber selbst nach
Abb. 3 ausgeführt ist,-während die Kühlung durch ein zusätzliches' Mittel erreicht
wird, das in einem Raum eingeschlossen ist, welches aus der Kühltasche 5o, der Leitung
5 r und dem ringförmigen Raum 52 besteht. In diesem letzteren ist eine Ammoniaktasche
53 vorgesehen, die durch die Leitung 54 mit Ammoniak von dem Kondensator des anderen
Elements versehen wird. Das sozusagen tertiäre Kältesystem 50, 51, 52,
kann durch passende Wahl des darin befindlichen Arbeitsmittels noch weiter zur gleichmäßigen
Verteilung der Erwärmung im Kocherabsorber beitragen. Dieses System soll natürlich
im ganzen isoliert sein.
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Damit man nicht bei einem Apparat nach der vorhergehenden Beschreibung
doppelte Kühlflächen erhält, können die Kondensatoren der beiden Elemente zweckmäßig
zusammengebaut werden, so daß sie durch eine gemeinsame Kühlwasserleitung oder durch
gemeinsame Kühlrippen gekühlt werden. Abb.5 zeigt im Querschnitt eine solche Anordnung
bei Wasserkühlung. Das Rohr 55 gehört hier zum einen Element und das Rohr 56 zum
anderen Element. Die Kühlwasserleitung besteht aus dem ebenfalls im Querschnitt
dargestellten Rohr 57, und sämtliche drei Rohre werden- zweckmäßig zusammengelötet
oder zusammengeschweißt, so daß gute wärmeleitende Berührung erhalten wird. Der
Kondensator kann- selbstverständlich aus ein- oder mehrfach gewundenen Schlangen
oder Spiralen von solchen Rohrbündeln bestehen.
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Abb. 6 zeigt im Querschnitt den Kondensator eines luftgekühlten Apparates.
Die beiden Kondensatoren bestehen hier aus Rohren 55, 56, die mit gemeinsamen Rippen
58 aus wärmeleitendem Material, beispielsweise Aluminium, versehen sind. Es macht
keine Schwierigkeit, die Korfdensatoren in dieser Weise mit gemeinsamer Kühlung
auszubilden; weil die beiden Elemente ja wechselweise arbeiten; so daß also Kondensation
nur in dem einen Kondensator stattfindet, in welchem also große -Wärmeabgabe stattfindet,
während durch den anderen Kondensator nur vom Verdampfer kommender, verhältnismäßig
kalter Kältemitteldampf hindurchströmt, welcher, ohne seinen Wärmeinhalt wesentlich
zu ändern, durch den Kondensator auf seinem Weg zum Kocherabsorber hindurchströmt
und im letzteren absorbiert wird.
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Für die Regelorgane ergibt sich aus dem Vorstehenden, daß die bei
den bekannten intermittierend arbeitenden Apparaten notwendige Einrichtung zum Umschalten
der Kühlung vom Kondensator auf den Kocherabsorber oder umgekehrt am Ende jeder
Periode hier gänzlich in Wegfall kommt. Die Kühlung tritt selbsttätig in Tätigkeit
durch die um den Kocherabsorber in beiden Ele= menten angeordneten Kühltaschen,
-ahne daß Ventile, Membrane, Bälge o. dgl. für diese automatische Wirkung benutzt
zu werden brauchen. Wenn der Apparat wassergekühlt ist, hat die Wasserleitung nur
die Kondensatoren zu kühlen, und die Kühlwirkung derselben wird von demjenigen Kondensator
und Absorber in Anspruch genommen, der jeweils gekühlt .werden soll, so daß keine
Unterbrechung oder Änderung der Kühlwasserzufuhr zu entstehen braucht. Für Luftkühlung
gilt dasselbe; das für beide Elemente gemeinsame Rippensystem liefert Kälte sowohl.
an die beiden Kondensatoren als an die beiden Kocherabsorber, ohne daß irgendwelche
Vorrichtung für die Einschaltung dieser Kühlwirkung am richtigen Zeitpunkt oder
an richtiger Stelle vorgesehen zu werden braucht. Damit der Apparat kontinuierlich
Kälte liefert, ist also nur eine periodische Umkehrung der Wärmezufuhr vom einen
Kocher zum anderen erforderlich, was zweckmäßig mittels eines Umschaltethermostaten
erfolgen kann, der die Zufuhr von Gas oder elektrischer Energie von einem Kocher
zum anderen umschaltet. Dieser Umschaltethermostat kann zweckmäßig in an sich bekannter
Weise seine Impulse von Fühlkörpern erhalten, die mit passender Flüssigkeit gefüllt
und an je einem Kocherabsorber angebracht sind und beim Erreichen
einer
vorbestimmten Temperatur eine Membran-oder Balgvorrichtung in bekannter Weise betätigen,
so daß eine Umkehrung der Gaszufuhr oder der Zufuhr des elektrischen Stromes stattfindet.
Der Thermostat wird zw eckmäßig so ausgeführt, daß die Wärmezufuhr jedesmal nur
an einen Kocher erfolgen kann, und die Unterbrechung sollte so einreguliert sein,
daß die Umkehrung erfolgt, wenn die Temperatur in dem einen der Kocherabsorber einen
bestimmten Wert erreicht hat. Dieser Wert wird so gewählt, daß eine möglichst gute
Ökonomie erzielt wird und eine Überhitzung des Absorptionsmaterials nicht stattfindet.
Das Austreiben von Ammoniak aus dem festen Absorptionsmaterial erfolgt nämlich unter
dauernder Steigerung der Temperatur, und die Temperatur am Kocherabsorber ist also
ein direktes Maß für den Fortschritt der Austreibung. Da die verschiedenen Kälteperioden
unmittelbar aufeinanderfolgen, wird nach der vorliegenden Erfindung das Kälteaggregat
unabhängig von der Länge der Kälteperiode, so daß das Austreiben von Ammoniak aus
dem Absorptionsmittel frühzeitig genug unterbrochen werden kann, um das Absorptionsmaterial
nicht zu stark zu beanspruchen. Da nach vorliegender Erfindung die Wärmeperiode
für jedes Element dieselbe Länge wie die Kälteperiode erhalten kann, braucht die
Wärmezufuhr nicht beschleunigt zu werden, sondern es genügt eine verhältnismäßig
geringe kontinuierliche Wärmezufuhr, wodurch eine bessere Wärmeausnutzung erzielt
und die Gefahr einer Überhitzung des Absorptionsmaterials vermindert wird. Wenn
die Temperatur am Kocherabsorber auf einen gewissen Wert gestiegen ist, ist der
Druck im zugehörigen Fühlkörper entsprechend gestiegen und löst nun die Umschaltvorrichtung
im Thermostat selbst aus. Bei elektrischem Betrieb wird zweckmäßig ein dreipoliger
Quecksilberschalter verwendet. Da der Temperaturunterschied zwischen den beiden
Kocherabsorbern am Ende jeder Periode groß ist, so werden große Kräfte für die Impulse
in diesem Thermostat erzielt, so daß dieser sehr betriebssicher wird.
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Der vom Verdampfer in einem gewissen Augenblick gelieferte Kälteeffekt
hängt von der Geschwindigkeit ab, mit welcher die Absorption im betreffenden Kocherabsorber
stattfindet. Diese Absorption hängt ihrerseits von der Temperatur im Absorptionsmaterial
ab, welche von der Ammoniakzufuhr zur Kühltasche im Absorber beeinflußt wird. Die
Ammoniakzufuhr zu dieser Kühltasche hängt wiederum von der Wärmezufuhr zum Kocherabsorber
des anderen Elements ab, aus welchem das Ammoniak ursprünglich ausgetrieben, wurde.
Der Kälteeffekt des Apparates in jedem Augenblick wird also gewissermaßen von der
Wärmezufuhr zum Apparat im selben Augenblick abhängig sein, kann also dadurch reguliert
werden, daß in die für die beiden Elemente gemeinsame Zufuhrleitung für Gas oder
elektrische Energie ein Thermostat eingeschaltet wird, der von einem Fühlkörper
aus Cr esteuert wird, welcher an den Verdampfern I
oder in dem zu kühlenden
Raum angebracht ist. Dieser Thermostat kann, einerlei ob es sich um Gas oder Elektrizität
handelt, von bekannter Art sein.