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Intermittierend arbeitende Absorptionskältemaschine Gegenstand der
Erfindung ist eine intermittierend arbeitende Absorptionskältemaschine mit umlaufendem
indifferentem Gas. Die Erfindung bezweckt, durch die Verwendung des inerten Gases
eine ruhigere Absorption und einen kleineren Unterdruck im Absorber und damit eine
gleichmäßige Kältewirkung zu erzielen. Sie erreicht dies dadurch, daß der Kocherabsorber
und der Verdampfer miteinander durch zwei Leitungen verbunden sind und in jeder
Leitung ein Kondensator eingeschaltet ist, wobei zweckmäßig die beiden Leitungen
zwischen den Kondensatoren und dem Verdampfer zusammen einen Wärmeaustauscher bilden
oder in anderer Weise in wärmeaustauschender Verbindung stehen. Durch die Anordnung
der beiden Leitungen mit je einem Kondensator zwischen dem Kocherabsorber und dem
Verdampfer ist erreicht, daß bei der Austreibung des Kältemittels aus dem Kocherabsorber
das inerte Gas in die Leitungen und schließlich in den Verdampfer gedrückt wird.
- Ferner tritt das in den Kondensatoren verflüssigte Kältemittel in den Verdampfer
bei einem verhältnismäßig niedrigen Partialdruck ein, ohne indessen hier in nennenswerten
Mengen zu verdampfen, weil sich bereits nach Verdampfung einer kleinen Menge des
Kältemittels ein Sättigungszustand bildet, der eine weitere Verdampfung verhindert.
Während der Kühlperiode strömt der Wasserstoff unter Mitnahme von Kältemitteldämpfen
wieder zum Kocherabsorb-er, und hierbei bildet sich ein Gaskreislauf aus, weil in
die den oberen Teil des Kocherabsorbers mit dem Verdampfer verbindende Leitung ein
leichtes Gas einströmt, während die andere Leitung, die den Verdampfer mit dem unteren
Teil des Kocherabsorbers verbindet, ein schweres Gas enthält. Infolgedessen drückt
das schwere, kältemittelreiche Gas das leichtere, kältemitbelarme Gas während der
Kühlperiode aus dem Kocherabsorber in stetem Kreislauf zum Verdampfer, wo es sich
wieder reit Kältemittel anreichert und als schweres Gas dem Kocherabsorber zuströmt.
Daher erhält man eine vorteilhafte Vergleichmäßigung der Absorption im Kocherabsorber
und der Kältewirkung im Verdampfer.
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Die Erfindung soll unten an Hand der beiliegenden Zeichnung näher
beschrieben werden. Fig. i zeigt einen intermittierend arbeitenden Apparat nach
diesem System, und Fig. z zeigt einen Apparat, der durch Kombinätion zweier solcher
Elemente kontinuierlich arbeitet. Fig. 3 zeigt eine besondere Ausführung des Kocherabsorbers.
Der
in Fig. i dargestellte Apparat besteht aus einem Kocheräbsorber i, von dem ein Rohr
2 ausgeht, welches an seinem oberen, gegen den Verdampfer schräg abfallenden Teil
3 mit Flanschen versehen ist und einen Kondensator bildet, der mit dem einen Zweig
des Gastemperaturwechslers in Verbindung steht. Der genannte Zweig des Temperaturwechslers
steht durch das Rohr 5 mit dem oberen Teil des Verdampfers 6 in Verbindung. Der
Verdampfer 6 steht durch das Rohr 7 mit dem anderen Zweig 8 des Gastemperaturwechslers
in Verbindung, und an diesen Zweig ist ein Rohr 9 geführt, dessen Fortsatz io in
den unteren Teil des Kocherabsorbers einmündet. Der gegen den Verdampfer schräg
abfallende Teil 9 ist mit Flanschen versehen. Die Kondensatoren 3, 9 können natürlich
auch mit Kühlwasser gekühlt werden, obwohl in dem dargestellten Beispiel Luftkühlung
'vorausgesetzt ist. Im Kocherabsorber sind Scheiben i i vorgesehen, -die mit Gaslöchern
12 mit aufgebogenen Kanten versehen sind. Die Löcher sind so angebracht, daß das
durch . den Kocherabsorber hindurchströmende Gas in innige Berührung-mit dem auf
den Scheiben liegenden festen Absorptionsmittel 13 gebracht-wird. Im Verdampfer
6 sind ebenfalls Scheiben mit in derselben Weise angeordneten Löchern vorgesehen.
Vom Kondensator 9 ist unmittelbar an dessen Verbindungspunkt 14 . mit dem Temperaturwechsler
ein schmaleres Rohr IS abgezweigt, welches flüssiges Kältemittel vom Kondensator
9 zum Verdampfer führt.
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Es sei vorausgesetzt, daß der Apparat mit Ammoniak als Kältemittel
und beispielsweise mit Wasserstoff als indifferentem Gas gefüllt ist. Als festes
Absorptionsmittel kann irgendeiner der vorher genannten Stoffe gewählt sein. Der
Apparat arbeitet in folgender Weise: Man stelle sich vor, daß das Kältemittel zu
Anfang im -festen Absorptionsmittel im Kocherabsorber aufgespeichert ist. Wenn nun
Wärme zum Kocherabsorber zugeführt wird, so werden Kältemitteldämpfe ausgetrieben,
welche den Wasserstoff vor sich her wegtreiben, so daß dieser im Gastemperaturwechsler
und im Verdampfer komprimiert wird, bis ein Druck im Apparat erreicht wird, der
gleich dem Verflüssigungsdruck ist. Die durch die Rohre 2, 1o abgehenden Kältemitteldämpfe
werden dann allmählich in den Kondensatoren 3 bzw. 9 verflüssigt, und, ,das flüssige
Kondensat fließt durch die Rohre 5 und 15 zum Verdampfer herab, wo dasselbe auf
den Scheiben 16 aufgesammelt wird. Das kondensierte Kältemittel tritt in den- Verdampfer
zwar mit einem niedrigen Partialdruck ein, trotzdem wird das Kältemittel aber abgesehen
von einer geringfügigen Anfangsmenge nicht verdampft, weil die verdampfte Anfangsmenge
im Verdampfer verbleibt, so daß .sehr rasch der Sättigungszustand erreicht ist und
das weiterhin eintretende Kältemittel flüssig bleibt. Die Austreibung setzt sich
so lange fort, bis der Hauptteil des Ammoniaks aus dem Absorptionsmittel ausgetrieben
und im Verdampfer aufgesammelt worden ist. Nun wird die Wärmezufuhr unterbrochen,
und statt dessen wird der Kocherabsorber nun z. B. durch Kühlwasser gekühlt. Durch
das Kühlen des Absorptionsmittels wird der Dampfdruck des Ammoniaks über demselben
herabgesetzt, und die Absorbierung der im I-Cocherabsorber befindlichenKältenitteldämpfefängtan.
Wasserstoff strömt nun von den übrigen Teilen des Apparates zum Kocherabsorber und
bringt Kältemitteldämpfe mit, die vom Absorptionsmittel absorbiert werden. Sowohl
im Rohr io als im Rohr 2 und im Absorber selbst befindet sich zuerst eine -Mischung
von Wasserstoff-und Kältemitteldämpfen. Die Gassäule in dem Rohr io hält der Gassäule
im Absorber und im Rohr 2, solange die Gasmischungen dieselbe Zusammensetzung haben,
das Gleichgewicht, aber sobald Absorption im Absorber eintritt, wird die Gassäule
hier leichter, und es findet daher eine Verschiebung derselben statt, so daß leichtes
Gas (Wasserstoff) in das -Rohr 2, hinausströmt, während schweres Gas von der Röhre
io her in den Absorber hineinströmt. Durch fortgesetzte Absorption wird die Gasmasse
weiter verschoben, derart, daß innerhalb kurzer Zeit der Absorber und das Rohr 2
mit leichtem Gas gefüllt sind, während dagegen das Rohr io noch mit schwerem Gas
gefüllt ist. Auf diese Weise ergibt sich eine kontinuierliche Gaszirkulation. Während
des Kreislaufs des Gases wird also armes Gas in den oberen Teil des Verdampfers
eintreten und hier mit Ammoniak angereichert, um im Absorber wieder ausgewaschen
zu werden. Hierbei wird im Verdampfer Kälte geleistet, und .dies setzt sich nun
so lange fort, als der Absorber gekühlt wird und das Absorptionsmittel imstande
ist, noch Kältemittel aufzunehmen, oder bis das im Verdampfer aufgesammelte Kältemittel
verbraucht -worden ist. Während dieser Kälteperiode entstehen in gewöhnlicher Weise.
Gasverluste infolge der höheren Temperatur des Absorbers, -welche Verluste jedoch
im wesentlichen durch den Wärmeaustauscher (Gastemperäturwechsler) q., 8 beseitigt
werden können. Am Ende der Kühlperiode ist das Kältemittel wieder im Kocherabsorber
absorbiert. Die Kühlung des letzteren wird. nun unterbrochen, und Wärme wird wieder
zugeführt. In dieser Weise können Wärme-und Kühlperioden sich gegenseitig ablösen,
so
daß der Zustand nach jeder Periode derselbe ist als am Ende der
vorhergehenden Periode derselben Art.
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Fig.2 zeigt einen Apparat nach der Erfindung, der eine kontinuierliche
Kälteleistung ergibt. Der Apparat besteht aus einem Kocherabsorber i, der durch
ein Kreislaufsystem in der oben beschriebenen Weise mit dem Verdampfer 6 in Verbindung
steht. Derselbe Verdampfer 6 steht auch durch ein ähnliches Kreislaufsystem mit
dem Kocherabsorber 1 7 in Verbindung. Der Kocherabsorber i ist inwendig mit Scheiben
versehen, auf welchen das Absorptionsmittel sich in vorher beschriebener Weise befindet,
und in derselben Weise ist auch der Kocherabsorber 17 angeordnet. Die vom Kocherabsorber
r ausgehenden Gasrohre sind in derselben Weise wie vorher als Kondensatoren 3, 9
ausgebildet, und in ähnlicher Weise ist auch das andere Kreislaufsystem mit Kondensatoren
18, i9 versehen. Vom Kondensator .9 geht ein Rohr 2o aus, welches zu einer den Kocherabsorber
17 umgebenden Kühltasche 21 führt. In derselben Weise führt ein Rohr 22 vom Kondensator
i g zur Kühltasche 23, die den Kocherabsorber i umgibt. Es wird vorausgesetzt; daß
der Apparat wie im vorigen Falle mit Ammoniak und Wasserstoff . gefüllt ist und
daß in -beiden Kocherabsorbern festes Absorptionsmittel vorgesehen ist. Es sei zuerst
angenommen, daß das Kältemittel im festen Absorptionsmittel im Kocherabsorber i
aufgespeichert ist. Der Apparat arbeitet nun in folgender Weise: Wärme wird zum
Kocherabsorber i zugeführt; wobei Ammoniak aus dem Absorptionsmittel ausgetrieben
wird und den Wasserstoff forttreibt. Der Wasserstoff wird im Verdampfer und in dem
zum Kocherabsorber 17 gehörenden System verdichtet. Wenn der Kondensationsdruck
erreicht ist, werden die Kältemitteldämpfe in den Kondensatoren 3, 9 niedergeschlagen,
und das flüssige Kältemittel fließt teils auf die Scheiben im Verdampfer herab und
wird teils durch das Rohr 20 zur Kühltasche des Kocherabsorbers 17 geleitet. Der
Gaskreislauf im rechten System wird in Gang gesetzt, und das in den Verdampfer herabfließende
Kältemittel wird durch die Gaszirkulation unter Abgabe von Kälteleistung an den
Verdampfer auf den Absorber 17 übertragen. Bei der Absorption im Kocherabsorber
17 wird Wärme freigegeben, und diese Wärme wird durch Verdampfung von Kältemittel
in der Kühltasche 21 verbraucht. Von dieser Kühltasche kehren die Kältemitteldämpfe
durch das Rohr.2o zum Kondensator 9 zurück, wo sie wieder niedergeschlagen werden.
Der Kocherabsorber i gibt also während seiner Wärmeperiode Ammoniak sowohl zum Verdampfer
als zur Kühltasche des Kocherabsorbers des zweiten Systems ab, Lind dieser Kocherabsorber
wird also selbsttätig gekühlt, -ohne daß komplizierte Kühlvorrichtungen "und Umschaltvorrichtungen
für Kühlflüssigkeit usw. erforderlich sind. Die Verwendung dieser Kühlvorrichtung
ist unabhängig davon, ob die beiden Elemente einen gemeinsamen Verdampfer haben
oder nicht. Jedes Kreislaufsystem ist, wie aus der Figur hervorgeht, mit Gastemperaturwechsler
versehen, um die Gasverluste zu beseitigen. Die Kälteleistung des Apparates hängt
von der Menge des Kondensats ab, welches in den Verdampfer herabfließt, und kann
also in einfacher Weise durch Regulierung der Wärmezufuhr zum Kocherabsorber in
jedem Moment geregelt werden. Das Austreiben von Kältemittel aus dem festen Absorptionsmittel
im Kocherabsorber i erfolgt unter stetiger Steigerung der Temperatur desselben,
und das Austreiben wird unterbrochen, wenn die Temperatur einen gewissen Wert erreicht
hat. Die Wärmezufuhr kann dann durch eine einfache Umschaltvorrichtung zum Kocherabsorber
17 umgeschaltet werden, in welchem jetzt Kältemittel aufgespeichert ist. Hierdurch
hört die Gaszirkulation im rechten System auf, weil der Absorber und die von diesem
führenden Rohre mit Kältemitteldämpfen gefüllt werden. Der Vorgang wird derselbe
wie in der vorher beschriebenen Periode, und der Verdampfer wird also infolge einer
Gaszirkulation im linken System Kälteleistung abgeben, wobei Absorption von Kältemittel
im Kocherabsorber i erfolgt, welch letzterer durch Ammoniak vom Kondensator ig gekühlt
wird. Der Verdampfer wird also durch abwechselnde Wärmezufuhr an die beiden Absorber
i und 17 kontinuierlich Kälteleistung abgeben. Die Umschaltung der Wärmezufuhr zu
den Kocherabsorbern kann zweckmäßig durch eine Thermostatvorrichtung geregelt werden,
die mit zwei an je einem der Absorber angebrachten Fühlkörpern versehen ist, welche
letzteren bei gewissem Temperaturunterschied zwischen denselben einen Impuls zur
Umschaltung der Wärmezufuhr nach der einen oder anderen Seite abgeben. .Es ist auch
denkbar, daß man die beiden zusammenwirkenden Elemente mit gemeinsamem Gastemperaturwechsler
und gemeinsamemKühlsystem für dieKondensatoren ausführt, wodurch das Gewicht des
Apparates wesentlich herabgesetzt wird. In dem oben beschriebenen Apparat kann auch
flüssiges Absorptionsmittel verwendet werden, in welchem Fall dieses nicht auf Scheiben
untergebracht wird; viehmehr werden dann zweckmäßig andere Mittel angewendet, um
den Absorber so auszubilden, daß eine genügend große freie Flüssigkeitsoberfläche
erhalten
wird, um eine wirksame Absorption zu gewährleisten. Dies
kann man beispielsweise dadurch erreichen, daß die Flüssigkeit mittels eines ungefähr
wie ein Docht wirkenden Netzes auf eine große Fläche im Absorber verteilt wird.
Wenn flüssiges Absorptionsmittel verwendet wird, sollten die Absorber unterhalb
der freien Flüssigkeitsfläche des Absorptionsmittels miteinander kommunizieren.
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Der Kocherabsorber kann zweckmäßig nach Fig. 3, die einen Schnitt
desselben zeigt, ausgeführt sein. Der Kocherabsorber besteht hier aus - einem zentral
angeordneten Rohr 2q., welches die Kühltasche 25 umgibt. Letztere steht durch das
Rohr 26 mit einem Kondensator in Verbindung, von dem . flüssiges Kältemittel in
die Kühltasche herabfließt. Außen an der Kühltasche sind die Scheiben 27 in wärmeleitender
Verbindung ailgeordnet, und auf diesen ist das feste Absorptionsmittel 28 angebracht.
Die Scheiben sind mit Löchern 29 versehen, die so übereinander angebracht sind,
daß das indifferente Gas beim Hindurchströmen durch den Absorber in wirksame Berührung
mit einer möglichst großen Fläche des Absorptionsmittels gebracht wird. Der Kocherabsorber
steht durch die Rohre 30 und 31 mit dem Verdampfer in Verbindung, und die Fortsätze
dieser Rohre sind in gewöhnlicher Weise mit Kondensatoren usw. versehen. Durch diese
Anordnung erhält man gute wärmeleitende Verbindung zwischen der Kühltasche und dein
Absorptionsmittel, was sowohl für die Austreibungsperiode als für die Kühlperiode
von Bedeutung ist. Die Wärmezufuhr erfolgt durch das zentrale Rohr, und durch Anbringung
eines Gasbrenners oder eines elektrischen Heizelementes in diesem Rohr ist eine
wirksame- Erwärmung des Absorptionsmittels ermöglicht, ohne daß die den Kocherabsorber
einschließende Isoliermasse auf dieselbe Temperatur wie das Absorptionsmittel erwärmt
zu werden braucht, welch letzteres andererseits während der Kälteperiode durch die
unmittelbare Berührung mit der Kühltasche eine niedrigere Temperatur erhält als
die Isoliermasse. Hierdurch ergibt sich ein sehr guter Wirkungsgrad, weil die Isoliermasse
in Bezug auf die Temperatur eine gewisse Schlüpfung aufweist im Vergleich zur Temperatur
des Absorptionsmittels und also nicht zwischen denselben Temperaturgrenzen variiert
wie diese.