DE656261C - Verfahren und Vorrichtung zur Kaelteerzeugung mit elektroosmotischer Foerderung des Kaeltemittels - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtung zur Kälteerzeugung mit elektroosmotischer Förderung des Kältemittels Es ist bei Absorptionskältemaschinen vorgeschlagen worden, die Absorption des kälteerzeugenden Gases durch eine Absorptionsflüssigkeit und ein Diaphragma unter dem Einfluß der Elektroosmose vorzunehmen. Abweichend hiervon wurde gefunden, daß man kälteerzeugende Gase, die in festen Absorptionsstoffen, wie z. B. Alkali- und Erdalkalisalzen, porösen Stoffen, Silicagel, aktiver Kohle, Metallschwämmen absorbiert sind, ohne Mithilfe einer absorbierenden Flüssigkeit durch elektrische Spannungsdifferenzen innerhalb des Absorptionsstoffes bewegen kann. Bildet hierbei das in geeigneter Richtung von elektrischen Strömen durchflossene Absorptionsmittel die Trennwand zwischen Hoch- und Niederdruckseite eines Kompressionskältekreislaufes, - so gelangt man bei festen Absorptionsstoffen ohne Umwälzung des aktiven Stoffes zu einer kontinuierlichen Arbeitsweise, und zwar ohne daß ein besonderer Absorptionsflüssigkeitskreislauf nötig wird.
• An sich ist es seit langem bekannt, die in festen Körpern absorbierten oder adsorbierten Stoffe mit Hilfe der Elektroosmose (auch als Elektrophorese oder Elektrodialyse bezeichnet) zu entfernen (vgl. z. B. die deutschen Patentschriften 265 628 und 266 825). Für die Zwecke der Kälteerzeugung ist diese Wirkung ohne gleichzeitige Anwesenheit einer Absorptionslösung bisher nicht angewandt worden, insbesondere, weil man nicht erkannt hat, -daß es in einem geschlossenen Kreispr ozeß nicht darauf ankommt, den adsorbierten Stoff restlos aus dem Adsorbens zu entfernen, sondern daß es genügt, wenn ein nur geringer Teil der aufgenommenen Gasmenge elektroosinotisch in Bewegung gerät.
• Zur Durchführung einer derartigen, bisher nicht bekannten, elektroosmotischen Kälteerzeugung wird die aus der beiliegenden Zeichnung ersichtliche Anordnung verwendet. Es stellt dar: Abb. i einen Längsschnitt und Abb. 2 einen Ouerschnitt der neuen, für Kälteerzeugungszwecke bestimmten Gaskompressionsvorrichtung.
• Ein beispielsweise gußeisernes Gehäuse i ist durch einen Schraubdeckel 2 abgeschlossen. Die Zuleitung des Gleichstromes erfolgt mit Hilfe der beiden aus Isoliermaterial bestehenden Nippel 3 und q.. Bei 5 treten die vorn Verdampfer abströmenden Gase ein, während sie bei 6 mit erhöhtem Druck in den Kondensator abgeführt werden. Die Art des Kondensators, des Verdampfers und der zwischen beiden liegenden Drosselstelle ist unerheblich. Man braucht in keiner Weise auf vorgeschriebene Niveau-Unterschiede Rücksicht zu nehmen. Die einzelnen Apparateteile können vielmehr so angeordnet werden, wie es beispielsweise nach Maßgabe einer Kühlschrankausgestaltung erforderlich ist.
• Im Innern des Gefäßes i ist eine untere Siebplatte 7, ein gerillter Einsatzzylinder 8 und eine obere Siebplatte g "angebracht. Diese Teile bestehen aus nichtleitendem und weitgehend hitzebeständigem Material (Hartporzellan, Isolierpreßmaterial o. dgl.). Unter Vermittlung einer Weichbleidichtung zr werden sie mit Hilfe eines eingeschraubten Metallringes zo fest aufeinander in das Ge-:-hause r gepreßt. An der oberen und unteren Siebscheibe sind die Metalldrahtnetze 12 und 13 befestigt. Sie stehen mit den durch 3 und 4 eingeführten Stromzuleitungen in Verbindung. Der zwischen den beiden Metallsieben liegende Raum ist mit aktiver Kohle, Silicagel oder einem anderen, das verwendet-- Gas absorbierenden Substanz ausgefüllt. Das Material wird fest eingepreßt. Bei Beginn des Betriebes nimmt es gräßere Gasmengen als dauernden Bestand auf und vergrößert damit selbsttätig die vorhandene Pressung. ' Schichthöhe und Fülldichte der Absorptionsmasse müssen so gewählt werden, daß zwischen Gasein- und -austritt (5 bzw. 6) die für den jeweiligen Kälteprozeß nötige Druckdifferenz aufrechterhalten werden kann. Verwendet man großvolumige Gase, wie z. B. Pentan (-i0°%+30° C=o,r5fo,Sokg/qcm), so kommt man mit geringer Schichtstärke aus. Finden kleinvolumige Gase Verwendung, z. B. Propan (-io°% -f- 30°C = 3,5/ zo,S kgiqcm) oder Ammoniak (- 100/+ 30° C = 3,ol*r2,o kg/qcm), so muß die absorbierende Schicht entsprechend stärker gewählt werden.
• Bei der heute mit festen Absorptionsstoffen bekannten periodischen Arbeitsweise ist es nötig, daß die verwendeten Absorptionsmassen ein möglichst hohes Aufnahmevermögen für das umlaufende Gas besitzen, da der Kälteerzeugungsprozeß andernfalls sehr bald unwirtschaftlich wird wegen der großen Wärmemenge, die in der Kochperiode zum Austreiben des Kältemittels nötig ist. Absorbiert vom umlaufenden Gasmedium eine Substanz beispielsweise ro°/o, eine andere aber zoo°lo ihres Gewichtes, so arbeitet man im zweiten Fall zehnmal wirtschaftlicher als im ersten, weil bei festen Absorptionsstoffen ein Wärmeaustausch zwischen beladener und entgaster Masse technisch nicht möglich ist.
• Bei dem hier beschriebenen Verfahren ist der Umfang der Absorption ohne Bedeutung. Ein zwischen Saug- und Druckseite eingeschaltetes aktives Material kann beispielsweise 9o bis 95 °/o seiner Höchstbeladung dauernd behalten, solange es gelingt, 3 bis 5 01a der möglichen Restbeladung durch elektroosmotische Kräfte nach einer Richtung hin in Bewegung zu setzen. Es ist im Zusammenhang damit von Vorteil, daß z. B. aktive Kohle und Silicagel ihre Absorptionskraft bis an die Grenze der Beladefähigkeit unverändert beibehalten. Selbst in fast völlig beladenem Zustand entfernen sie aus einem vorbeigeführten Luftstrom den darin beiherspielsweise enthaltenen Benzoldampf bis herunter auf 1/300°/a Restgehalt. Ein derartig ..,unter Absorptionsvermögen reicht für alle :ptälztisch zur Kälteerzeugung in Frage kommenden Gase aus.
• Wegen des kontinuierlichen Betriebes kann man auch solche Absorptionsstoffe verwenden, welche das umlaufende Gas nur in sehr geringem Umfang (evtl. nur 3 bis zo°lo) aufnehmen, vorausgesetzt, daß sich ein Teil dieses Gasgehaltes elektroosmotisch bewegen läßt. Es kommen daher auch poröse Tonplatten, die mit fein verteilten Metallen imprägniert sind, poröse Metallkörper, verkokte Bakelitplatten o. dgl. als Absorptionsmittel in Frage. Wegen der hohen mechanischen Festigkeit und guten elektrischen Leitfähigkeit dieser Substanzen kommt man bei ihnen mit geringer Schichtdicke und verhältnismäßig niedriger Stromspannung aus.
• Die Durchflußrichtung des zur Verwendung kommenden Gleichstromes hängt von der Art der jeweiligen Stoffkombination ab (Absorptionsmittel und Gasmedium). Im allgemeinen muß der Strom von der Saugseite zur Druckseite fließen, wie aus Abb: r ersichtlich.
• Das hier beschriebene Kälteerzeugungsverfahren benötigt einen nur sehr geringen Kraftbedarf. Er ist nicht wesentlich höher als der zur Gaskompression erforderliche mechanische Arbeitsaufwand.
• Die absorbierende Masse bleibt dauernd auf der gleichen, infolge des Stromdurchganges evtl. sehr hohen Temperatur. Es kommt keine abwechselnde Erhitzung und Abkühlung der aktiven Stoffe in Frage, Maßnahmen, welche den hohen Kraftverbrauch der diskontinuierlichen Absorptionsmaschinen bedingen.
• Der Erfindungsgedanke kann in mancherlei Weise ausgestaltet werden. Man kann mehrere der aus Abh. z ersichtlichen Kompressionsaggregatehintereinanderschalten, um hohe Druckdifferenzen zu erzeugen. Bei großen Leistungen wird man mehrere Apparate parallel schalten und gegebenenfalls abwechselnd arbeiten lassen, um eine zu hohe Erhitzung des Materials zu vermeiden. Steht als Betriebsmittel. Wechselstrom zur Verfügung, so kann man mit Hilfe eines Transformators und nachgeschalteten Gleichrichters jede Spannung erzeugen. Ist jedoch nur Gleichstrom verfügbar, dessen Spannungshöhe fest gegeben ist, so muß man sich durch Parallel- bzw. Hintereinanderschaltung von Einzelaggregaten und entsprechende Auswahl von Kältemittel und Absorptionsstoff diesen Verhältnissen anpassen.

Claims (3)

1. PATPNTANSPRÜcHP: z. Verfahren zur Kälteerzeugung mit elektroosmotischer Förderung des Kältemittels, dadurch gekennzeichnet, daß der unter Saugdruck stehende -Kältemitteldampf ohne Anwendung eines flüssigen Absorptionsmittels von einem trockenen aktiven Stoff absorbiert und mit Hilfe einer elektrischen Potentialdifferenz durch den Absorptionsstoff hindurch auf die Druckseite des Kältemittelkreislaufes befördert wird.
2. 2. Ausführung des Verfahrens nach Anspruch r, gekennzeichnet durch die Verwendung von aktiver Kohle, Silicagel, porösen Metallen, Metallschwämmen, metallgetränkten Tonplatten oder verkokten Bakelitplatten als fester Absorptionsstoff.
3. 3. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch z, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Metalltopf (i) zwei Siebe (7, 9) und ein Einsatz (ß) aus isolierendem Material angebracht sind, oberhalb und unterhalb dieser Siebe stromleitendeDrahtnetze (r2, 13) eingelegt sind und der Zwischenraum mit aktiven Stoffen in fester Pressung oder in plattenförmiger Gestalt angefüllt ist.