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Absorptionsmaschine Das Verfahren gemäß dem Hauptpatent betrifft eine
Absorptionsmaschine, in der Arbeitsmittelgas bei höherem Druck ausgetrieben und
bei geringerem Druck in Gegenwart eines zweiten, neutralen Gases absorbiert wird.
Es besteht darin, daß dieser Druckunterschied dazu benutzt wird, um das Gasgemisch
innerhalb des Systems geringeren Druckes in Bewegung zu setzen. Es wird beispielsweise
in der Weise durchgeführt, daß das Gas höheren Druckes durch eine in den Raum niedrigeren
Druckes mündende Düse geleitet wird, die wie eine Strahlpumpe wirkt. Dieses Verfahren
kann zu Schwierigkeiten beim Anlaufen der Maschine führen, insbesondere dann, wenn
die Heizung nur schwach ist. Für die geringen Gasmengen, die anfänglich entwickelt
werden, bildet die Düse einen verhältnismäßig großen Durchflußquerschnitt, so daß
sich ein ausreichender Druckunterschied nicht sofort ausbilden kann. Solange aber
der Druckunterschied nicht vorhanden ist, ist auch der Umlauf der Absorptionsflüssigkeit
nicht gesichert. Die im Austreiber erhitzte und verarmte Absorptionslösung wird
daher nicht ergänzt, so daß die Gasentwicklung immer schwächer und die Möglichkeit
zur Herstellung des erforderlichen Druckunterschiedes immer geringer wird.
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Bei der Absorptionsmaschine gemäß der Erfindung wird daher die zum
System geringeren Druckes führende Verbindungsleitung vom System höheren Druckes
an einer Stelle abgezweigt, die durch Flüssigkeit abgeschlossen ist, wenn der Druckunterschied
zwischen beiden Räumen eine Mindestgrenze unterschreitet.
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Abb. z stellt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dar. Als binäres
Gemisch dient in der gezeichneten Absorptionsmaschine Wasser und Ammoniak. Der Druck
im Innern braucht vom Atmosphärendruck nicht wesentlich verschieden zu sein. Die
Kälte wird in einem Entgaser z erzeugt und durch dessen Wandungen nach außen abgegeben.
Die Absorptionslösung wird durch ein Rohr 2 zugeführt, das in den oberen Teil des
Entgasers mündet. Sie sickert durch Zwischenwände 3, die aus irgendwelchem flüssigkeitsdurchlässigen
Material bestehen, allmählich herab. Durch ein Rohr q. strömt ammoniakarme Luft
(oder Stickstoff oder ein anderes Gas) in den unteren Teil des Entgasers = ein und
wird durch gegeneinander versetzte Öffnungen 5 in den Zwischenwänden 3 nach oben
geführt,
wo sie den Entgaser durch das Rohr 6 wieder verläßt. Sie kommt dabei in innige Berührung
mit der Absorptionslösung, aus der sie den Ammoniakdampf aufnimmt. Die mit Ammoniak
angereicherte Luft gelangt durch das Rohr 7 in den unteren Teil des Absorbers 8,
aus dem sie durch das Rohr 4 im Kreislauf zum Entgaser i zurückkehrt. Im Absorber
8 ist eine Kühlschlange g angeordnet, über welche Absorptionslösung herabrieselt,
die durch das Rohr =ö zugeführt wird. Diese Lösung ist wesentlich ammoniakärmer
als diejenige, die durch das Rohr :z in den Entgaser gelangt. Infolgedessen wird
schon bei der Temperatur der die Rohrschlange g durchströmenden Kühlflüssigkeit
das Ammoniak aus dem hindurchströmenden Gasgemisch wieder absorbiert. Die mit Ammoniak
angereicherte Absorptionslösung gelangt durch die beiden Schenkel ii und 12 eines
U-Rohres und durch die Rohre 13 und 14 in den Rektifikator 15. In diesem sind Zwischenwände
16 angebracht, über welche die Lösung herabrieselt, so daß sie in den zu einem Vorratsbehälter
25 ausgebildeten unteren Teil des Rektifikators 15 gelangt. Durch die Rohre 17 und
18 wird sie in den Austreiber ig geleitet, der beispielsweise durch die elektrischen
Heizpatronen 2o geheizt wird. Das durch die Wärmezufuhr ausgetriebene Gas steigt
mit Absorptionslösung gemischt in einem aufsteigenden Rohr 21 hinauf in den Gasabscheideraum
22. Hier trennen sich Gas und Absorptionsflüssigkeit. Die Flüssigkeit gelangt durch
das Rohr io zurück in den Absorber 8, während das Gas durch ein Rohr 23 in den Rektifikator
15 geleitet wird. Hier strömt das Gas im Gegenstrom an der herunterrieselnden Absorptionsflüssigkeit
vorbei, wobei es einen wesentlichen Teil seines Gehaltes an Wasserdampf abgibt,
um dann den Rektifikator 15 durch das Rohr 24 wieder zu verlassen.
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Die in dem Entgaser i herabrieselnde Absorptionslösung gelangt durch
das Rohr 26 in ein Zwischengefäß 27, bildet im unteren Teile dieses Gefäßes einen
Flüssigkeitsvorrat 28 und fließt durch das Rohr 29 in das Mischgefäß 30. Diesem
Mischgefäß wird außerdem das Gas zugeführt, das aus dem Rektifikator 15 durch das
Rohr 24, den Gasraum 31, quer durch das Rohr 33 und schließlich durch das Verbindungsrohr
34 zuströmt. Gas und Flüssigkeit steigen zusammen in dem Rohre 35 empor, und sowohl
die Absorptionslösung wie das Gas treten in den oberen Teil des Resorbers 36 ein.
Die Flüssigkeit rieselt innerhalb dieses Gefäßes über die von Kühlwasser durchströmte
Rohrschlange 37 und absorbiert dabei das Gas. Die entstehende Absorptionswärme wird
durch die Kühlflüssigkeit abgeführt. Die angereicherte Absorptionslösung fließt
aus dem unteren Teile des Resorbers 36 durch das Rohr -- in den Entgaser
i, wo sie das Gas wieder abgibt, so daß nunmehr der Umlauf durch das Rohr 26 von
neuem beginnen kann. Der Gasraum oberhalb der emporgestiegenen und am Boden des
Resorbers 35 sich sammelnden Absorptionsflüssigkeit ist durch eine Gasleitung 38
mit dem Zwischengefäß 27 verbunden.
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Es kann vorkommen, daß die im Rohr 35 hinaufgeführte Absorptionslösung
nicht imstande ist, die gesamte Gasmenge im Resorber 36 zu absorbieren, besonders
dann nicht, wenn ihr fremdes Gas beigemischt ist. Um für die nicht absorbierte überschüssige
Gasmenge einen Ausweg zu schaffen, ist das Zwischengefäß 27 durch ein Rohr
39 mit dem Schenkel 12 des U-Rohres verbunden, das unterhalb des Absorbers
8 angeordnet ist. Dieses Rohr 12 ist so weit bemessen, daß etwa emporsteigende Luft
oder Gasblasen die Flüssigkeit nicht hinauswerfen können. Sie gelangen in das Rohr
7, in dem das Gasgemisch von Luft und Ammoniak umläuft.
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An der Verbindungsstelle zwischen den Rohren 6 und 7 ist eine Düse
43 eingebaut, durch die Kältemittelgas aus dem Raum höherenDruckes in den Raum niederen
Druckes überströmt. Das Gas bringt beim Austritt aus der Düse das Gasluftgemisch
im Rohre 7 wie bei einer Strahlpumpe in Bewegung und erzeugt so den Gasumlauf durch
den Absorber 8 und den Entgaser i. Die Zuleitung zur Düse 43 ist gemäß der Erfindung
von einer tiefliegenden Stelle des Gasgefäßes 31 abgezweigt. Während der größte
Teil der Gasmenge durch das Rohr 34 weitergeleitet wird, strömt ein verhältnismäßig
geringer Teil durch das Rohr 33 und das Verbindungsrohr 40 in eine Entwässerungskammer
41 und von hier aus durch das Rohr 42 zur Düse 43. Durch die Entwässerungskammer
41 ist das aus dem kalten Entgaser i kommende Rohr 6 hindurchgeführt, damit das
Ammoniakgas noch weitergehend entwässert wird. Das Kondensat fließt durch das Rohr
44 ab, das innerhalb des weiteren Rohres 43 nach unten geführt ist und unten
offen ist. Die sich ansammelnden Flüssigkeitsmengen fließen durch das Rohr 34 in
das Mischgefäß 3o ab. Wenn nun in einer Betriebspause der höhere Druck im Gasabscheideraum
22 verschwindet, so sinkt der Flüssigkeitsvorrat aus dem Zwischengefäß 27 und aus
den oberen Teilen der Verbindungsrohre 2, 26 und 35 und überflutet das Mischgefäß
3o und das Rohr 34 sowie den unteren Teil des Rohres 33 und des Gasraumes 31. Die
Verbindung zur Düse 43 ist dadurch versperrt und wird erst dann wieder frei, wenn
der Überdruck des durch das Rohr 24 zugeleiteten Gases groß genug wird, um die Flüssigkeit
aus den Verbindungswegen wieder zurückzudrängen.
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Im Zwischengefäß 27 ist ein Überlauf vorgesehen, der durch das offene
Ende des Rohres
45 gebildet wird. Etwa überschüssige Flüssigkeit
gelangt durch dieses Rohr in den Absorber B. Um die Zeichnung zu entlasten, ist
von dem Rohr 45 nur der Anfang und das Ende gezeichnet. Das Gefäß 46 dient als Schlammsammler
und soll außerdem verhüten, daß aus den Rohren 13 und 14 die Lösung hinausgeworfen
werden kann, wenn in einer Betriebspause der Druck im Absorber 8 größer wird als
im Rektifikator 15. Damit nicht aus demselben Anlaß die Flüssigkeit aus dem weiten
Rohrschenkel 12 durch das Rohr 39 in das Resorbersystem gedrückt werden- kann, ist
das Gefäß 48 vorgesehen, in dem das Gas durch die angesammelte Flüssigkeit hindurchtreten
kann.
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Aus ähnlichen Gründen ist das am Ende des Rohres 24 vorgesehene Gasgefäß
31 so groß bemessen, daß es nötigenfalls die gesamte Flüssigkeit aus dem Zwischengefäß
27 und den höherliegenden Teilen der Rohre 2 und 26 aufnehmen kann.
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Ein Gefäß 47 zwischen den Rohren 17 und 18 soll verhindern, daß bei
besonders lebhafter Gasentwicklung im Kessel 1g Gasblasen durch die Rohre 18 und
17 hindurch in den Rektifikator 15 zurückschlagen. Das Gefäß 47 ist so groß, daß
es vorübergehend erhöhte Gasentwicklung aufnehmen kann.
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Wie groß der Überdruck im Gasabscheider 22 sein muß, um die Flüssigkeit
aus den unteren Teilen des Gasgefäßes 31 und des Rohres 33 zu verdrängen und damit
den Weg zur Düse 43 freizumachen, hängt im wesentlichen von der Größe der Gefäße
27 und 3o ab. Die Erfindung läßt sich aber auch so durchführen, daß die Düse 43
überhaupt nicht eher mit Dampf beschickt wird, als bis der Druck des ausgetriebenen
Gases groß genug ist, um den Umlauf der Lösung zwischen dem Resorber 36 und dem
Entgaser i herbeizuführen. Als Ausführungsbeispiel hierfür zeigt Fig.2 dieselbe
Absorptionsmaschine wie Fig. i mit entsprechend geänderter Dampfführung. Der durch
das Rohr 24 ankommende Dampf gelangt durch das Gasgefäß 31 und das Verbindungsrohr
34 unmittelbar in das Mischgefäß 30. Der Düse 43 wird der Dampf durch ein Rohr 49
zugeleitet, das vom Rohre 39 abgezweigt ist. In dieses Rohr gelangt der Dampf erst
dann, nachdem er im Rohre 35 mit der Absorptionslösung zusammen aufgestiegen, also
die für den Umlauf notwendige Förderarbeit bereits geleistet hat. Beim Austritt
des Gemisches von Arbeitsmitteldampf und Absorptionslösung aus dem oberen Ende des
in den Resorber 36 einmündenden Steigrohres 35 trennt sich der Arbeitsmitteldampf
von der Lösung. Während die Hauptmenge des Arbeitsmitteldampfes im Resorber 36 von
der Lösung absorbiert wird, die dann über das U-Rohr 2 dem Entgaser 1 zuströmt,
gelangt der nicht absorbierte Rest des gasförmigen Arbeitsmittels durch ein Verbindungsrohr
38 in den Gasraum des Zwischengefäßes 27 und von hier über die .bereits erwähnten
Rohre 39
und 49 zur Düse 43. Solange bei Betriebsbeginn der Druck nicht ausreicht,
um das Gas in das Mischgefäß 30 und das aufsteigende Rohr 35 hineinzudrücken,
können auch keine Gasmengen durch die Düse 43 in das System geringeren Druckes gelangen.
Bei dieser Ausführungsform ist auf eine besondere Kühlung des Düsendampfes durch
das Rohr 6 verzichtet, da das Gas bei Berührung mit der gekühlten und ammoniakreichen
Lösung im Resorber 36 und im Mischgefäß 28 schon weitgehend rektifiziert wird.