DE68928153T2

DE68928153T2 - Wärmepumpen

Info

Publication number: DE68928153T2
Application number: DE68928153T
Authority: DE
Inventors: Colin Ramshaw; Terence Winnington
Original assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Current assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Priority date: 1988-02-02
Filing date: 1989-01-23
Publication date: 1997-10-30
Anticipated expiration: 2009-01-24
Also published as: CN1037960A; AU2952089A; GR3024735T3; AU618312B2; DE68928153D1; US5009085A; AU646688B2; EP0327230A3; JP2650395B2; ATE155229T1; GB8901412D0; KR970009807B1; EP0327230A2; AU8354791A; EP0327230B1; KR890013438A; AU639360B2; JPH0221166A; CA1335628C; ES2103258T3

Description

Die Erfindung betrifft Wärmepumpen der Absorptionszyklus- Art, insbesondere derartige Wärmepumpen einer zentrifugal konstruktion.
Absorptionszyklus-Wärmepumpen weisen die folgenden Komponenten auf: verdampfer, Absorber, Generator, Verdichter bzw. verflüssiger und fakultativ einen Lösungswärmetauscher; sie werden mit einem geeigneten Betriebsgemisch in der Fluid-Phase geladen. Das Betriebsgemisch weist einen flüchtigen Bestandteil und ein Absorptionsmittel dafür auf.
Bei Absorptionzyklus-Wärmepumpen liefern eine Wärmequelle hoher Temperatur, die sogenannte hochgradige Wärme, und eine Wärmequelle niederer Temperatur, die sogenannte niedriggradige Wärme, Wärme zu der Wärmepumpe, die dann die Summe des Wärmeeingangs von beiden Quellen bei einer mittleren Temperatur abgibt (oder ausstößt).
Beim Betrieb herkömmlicher Absorptionszyklus-Wärmepumpen wird ein Betriebsgemisch, das reich an einem flüchtigen Bestandteil ist (dieses Gemisch im folgenden der Bequemlichkeit halber als "Gemisch R" bezeichnet), in dem Generator unter Druck durch die hochgradige Wärme derart erhitzt, daß Dampf des flüchtigen Bestandteils erzeugt wird, und daß ein Betriebsgemisch erzeugt wird, das weniger reich oder arm an dem flüchtigen Bestandteil ist (dieses Gemisch wird im folgenden der Bequemlichkeit halber als "Gemisch L" bezeichnet).
Bei bekannten Wärmepumpen kondensiert sich der oben erwähnte Dampf des flüchtigen Bestandteils aus dem Generator in dem Verdichter bzw. Verflüssiger bei dem gleichen hohen Druck unter der Entwicklung von Wärme und der Bildung eines flüssigen flüchtigen Bestandteils. Der flüssige flüchtige Bestandteil wird durch ein Entspannungsventil geleitet, um seinen Druck zu vermindern, und dann zu einem Verdampfer. In dem Verdampfer nimmt die oben erwähnte Flüssigkeit Wärme von einer Wärmequelle niederer Temperatur, typischerweise Luft oder Wasser bei umgebungstemperatur, auf und verdampft. Der dabei entstehende Dampf des flüchtigen Bestandteils strömt zu einem Absorber, wo es im Gemisch L unter der Neubildung des Gemisches R und der Entstehung von Wärme absorbiert wird. Das Gemisch R wird dann zu dem Dampferzeuger überführt, und dadurch der Zyklus geschlossen.
Wo wir den physikalischen Zustand des flüchtigen Bestandteils hervorheben wollen, werden wir ihn zur Zweckmäßigkeit hiernach als "VVC" (wenn er in dem Dampf- oder Gaszustand ist) oder als "LVC" (wenn er in dem flüssigen Zustand ist) bezeichnen.
Verschiedene Probleme hängen mit bestehenden Wärmepumpenkonstruktionen zusammen, und die vorliegende Erfindung trachtet in ihren verschiedenen Gesichtspunkten danach, Lösungen zu den Problemen derart zur Verfügung zu stellen, wie sie unten beschrieben sind.
So liegt z.B. ein Problemgebiet darin, trockene Punkte zu vermeiden, wenn der flüchtige Bestandteil über die Wärmetauscherfläche des Verdampfers fließt. Z.B. wird bei der Wärmepumpe, die in unserer früheren europäischen Patentanmeldung Nr. 1197768 offenbart ist, dem Verdampfer ein kondensierter flüchtiger Bestandteil zugeführt, der von dem Verdichter abgeleitet wird, und, weil die Menge an kondensiertem flüssigen Bestandteil, die von dem Verdichter aufgenommen wird, relativ klein ist (z.B. 2 g/s), wird das Verteilen dieser kleinen Menge, um das relativ große (rotierende) Flächengebiet des Verdampfers zum Wärmeaustausch vollkommen zu befeuchten, nicht leicht erreicht.
Ein weiteres Problemgebiet entsteht, wenn Wasser als der flüchtige Bestandteil verwendet wird. Es wurde darauf hingewiesen (Smith and Carey, Int. Heat Pump Conference, Bristol, U.K., September 1984), daß bei einer Absorptionszyklus-Wärmepumpe die Verwendung von Wasser als der flüchtige Bestandteil des Betriebsgemisches zu einer sehr hohen theoretischen Leistungsfähigkeit führen würde, z.B. 70ºC Temperaturanhebung (d.h. von der Niedrigtemperaturquelle zu der Liefertemperatur). Wenn jedoch eine Absorptionszyklus-Wärmepumpe, die Wasser als den flüchtigen Bestandteil eines derartigen Betriebsgemisches verwendet, bei einer niedrigen Temperatur und deshalb niedrigem Druck betrieben wird, z.B. ungefähr 0ºC bei dem Verdampfer, müssen große Mengen an Dampf von dem Verdampfer zu dem Absorber unter minimalem Druckverlust übertragen werden.
Die Leitung, die eine Dampfflußeinrichtung zwischen dem Verdampfer und dem Absorber bei herkömmlichen Absorptionszyklus-Wärmepumpe schafft, ist offenbar lang und weist einen kleinen Durchmesser auf, und zwingt nicht tragbare Beschränkungen einer derartigen Übertragung großer Mengen an Dampf auf. Derartige Beschränkungen machen es schwierig, den Verdampfer, insbesondere bei niedrigeren Temperaturen, sagen wir ungefähr 0ºC, wirtschaftlich zu betreiben, wenn bei hohen Wärmelasten der Dampfdruck und die Dampfdichte niedrig sind.
In unserer europäischen Patentschrift Nr. 0 119 7768 (US 4 553 408) wird eine Form einer Absorptionzyklus-Wärmepumpe beschrieben, die eine Zentrifugalkonstruktion hat. Bei dem dort dargestellten Ausführungsbeispiel (bei Figur 3, 4 und 5) werden die Funktionen des Verdampfers und des Absorbers in einer Einheit mit einer Vielzahl von Scheiben (die dort mit 14, 15, 16 und 17 bezeichnet werden) kombiniert, und eine Vielzahl derartiger Einheiten wird verwendet. Außerdem ist offenbart, daß VVC aus dem Generator durch eine Reihe von Verdichterscheiben (31) strömt, an deren Flächen er kondensiert. Die Herstellung einer Absorptionszyklus- Wärmepumpe mit einer derartigen Vielzahl und/oder Reihe ist jedoch offenbar kompliziert und teuer.
Ein anderes Gebiet, wo Verbesserungen wünschenswert sind, ist bei der Zuführung des flüchtigen Bestandteils und/oder des Absorptionsmittels zwischen den verschiedenen Gebieten der Wärmepumpe, z.B. zwischen dem Niedrigdruckbereich auf der Verdampfer/Absorberseite der Pumpe und dem Hochdruckbereich auf der Dampferzeuger/Verdichterseite. In EP-A-119776 ist z.B. eine Pumpe der Planetengetriebeart offenbart, die die Komplexizität der Konstruktion und somit die Produktionskosten erhöht.
Weitere Gebiete, wo Verbesserungen wünschenswert sind, sind: die Art der Wärmequelle, die für den Dampfgenerator verwendet, und die Art und Weise, auf die die erzeugte Wärme genutzt wird; die Kompaktheit der Wärmepumpe; Fluidstromführung in der Wärmepumpe; und Vereinfachung der Anordnungen, die zur Bewirkung des Wärmeübergangs zwischen dem Verdichter, dem Absorber und einem externen Wärmeaustauschfluid verwendet werden, z.B. dem Wasser, das in einem Hausheizungssystem verwendet wird.
Eine rotierende Absorptionszyklus-Wärmepumpe gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 ist in der Druckschrift US-A- 3 456 454 offenbart.
US-A-4 000 777 offenbart eine rotierende thermodynamische Vorrichtung, wie z.B. eine Wärmepumpe, mit einem Verdampferabschnitt, in dem ein Betriebsfluid in einen Satz Verdampfungsleitungen mit einer Massenflußrate zugeführt wird, die die Massenflußrate des Dampfes übersteigt, um eine stetige Zufuhr an Flüssigkeit in den Verdampfungsleitungen aufrecht zu erhalten. Eine Überströmanordnung wird zur Verfügung gestellt, in der überschüssige Flüssigkeit von den Verdampfungsleitungen in einer Sammeleinrichtung gesammelt, und dann zu den Verdampferleitungen mittels einer Pumpeinrichtung zurückgeführt wird, die sich mit der Vorrichtung dreht.
WO-A-86/06156 offenbart eine rotierende Wärmepumpe mit einem trommelförmigen Verdampfer und Verdichter, deren Wärmetauscherflächen sich überwiegend in axialer Richtung bezüglich der Rotationsachse der Pumpe erstrecken. Das Betriebsmedium, das bei dem Verdichter kondensiert, wird in einem Kondensationsring gesammelt, von dem es mittels eines Pitot-Rohrs der Wärmetauscherfläche des Verdampfers auf solche Weise zugeführt wird, daß die Bildung einer laminaren Flüssigkeitsschicht auf der Innenwand der Verdampfertrommel verhindert wird. Das kondensierte Betriebsmedium, das dem Verdampfer zugeführt wird, wird verdampft und kondensiert in dem Verdichter von neuem.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Absorptionszyklus-Wärmepumpe mit einer Rotationseinrichtung zur Verfügung gestellt, die einen Dampfgenerator, einen Verdichter, einen Verdampfer und einen Absorber aufweist, die dermaßen miteinander verbunden sind, daß zyklische Fluidströmwege für einen flüchtigen Fluid-Bestandteil und eine Absorptionsmittelflüssigkeit dafür zur Verfügung gestellt sind, wobei ein Reservoir zur Verfügung gestellt ist, um flüchtigen Fluid-Bestandteil aus dem Verdichter aufzunehmen, der dabei beim Betrieb kondensiert, dadurch gekennzeichnet, daß eine drehbeschränkte Einrichtung zur Verfügung gestellt ist, um den flüssigen flüchtigen Bestandteil von dem Reservoir zu der Wärmetauscherflächeneinrichtung des Verdampfers zu lenken, so daß der flüssige flüchtige Bestandteil über die Wärmetauscherflächeneinrichtung von einer radial inneren Stelle zu einer radial äußeren Stelle strömt, wobei das Reservoir von der Wärmetauscherflächeneinrichtung des Verdampfers denjenigen flüssigen flüchtigen Bestandteil aufnimmt, wie er nach dem Strömen über die Wärmetauscherflächeneinrichtung unverdampft übrigbleibt, wobei ein Teil des flüssigen flüchtigen Bestandteils, der zu der Wärmetauscherflächeneinrichtung aus dem Reservoir zurückgeführt wird, unter Umgehung des Verdichters zurück zu dem Reservoir geleitet wird.
Somit ist es mit einer Wärmepumpe gemäß diesem Gesichtspunkt der Erfindung möglich, zu gewährleisten, daß die Wärmetauscherflächeneinrichtung des Verdampfers während des Betriebs vollkommen benetzt ist, weil die Flächeneinrichtung zusätzlich dazu, daß sie mit kondensierten flüssigen Bestandteil von dem Verdichter versorgt wird, mit flüchtigem Bestandteil direkt aus dem Reservoir versorgt wird, so daß die Menge an flüchtigem Bestandteil, die über die Wärmeaustauscherflächeneinrichtung strömt, die Menge weit übersteigen kann, die durch den Absorber/Dampferzeuger/Verdichter-Kreislauf zirkuliert. Im Betrieb kann die Rate der Zufuhr flüchtigen Bestandteils zu dem Verdampfer derart sein, daß nur ein kleiner Anteil verdampft wird, wobei der restliche unverdampfte größere Anteil zu dem Reservoir zurückgebracht wird, um wieder zurück zu dem Verdampfer zu fließen.
Weitere Gesichtspunkte und Merkmale der Erfindung werden in den abhängigen Ansprüchen und der folgenden allgemeinen Beschreibung dargelegt.
Bei bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung weist die drehende Einrichtung die folgenden Komponenten auf, durch die ein Betriebsgemisch der Reihe nach strömt:
Komponente A: einen Dampferzeuger, der mit einem Gemisch R beschickt werden kann, und fähig ist, Wärme bei einer ersten Temperatur derart aufzunehmen, daß ein Teil des flüchtigen Bestandteils im Gemisch R verdampft wird;
Komponente B: einen Verdichter, der mit VVC aus Komponente A und getrennt mit einem wärmeaufnehmenden Fluid derart beschickt werden kann, daß VVC zu LVC kondensiert;
Komponente C: einen Verdampfer, der mit LVC aus Komponente B beschickt werden und Wärme bei einer zweiten Temperatur derart aufnehmen kann, daß die Verdampfung von LVC davon geschieht; und
Komponente D: einen Absorber, der mit (i) VVC von Komponente C und Gemisch L von Komponente A, in der es absorbiert wird, und (ii) einem wärmeaufnehmenden Fluid beschickt werden kann, das die Absorptionswärme aufnimmt;
wobei zumindest eine der Komponenten A, B und D und vorzugsweise zumindest die beiden Komponente B und D ein im wesentlichen scheiben- oder plattenförmiges Element aufweisen, das um eine Achse drehbar ist, die quer zu der Ebene davon und im wesentlichen koaxial dazu verläuft, wobei durch die Dicke des geformten Elements ein Wärmeaustausch von einem ersten Fluid, das auf einer ersten Fläche des Elements strömt zu einem zweiten Fluid, das auf der zweiten Fläche des Elements strömt, stattfindet;
Der Verdampfer kann folgendes umfassen:
a) eine Vielzahl von Leitungen, die im wesentlichen parallel zu der Drehachse angeordnet sind;
b) wobei die Innenfläche jeder Leitung mit LVC beschickt werden und deren Außenfläche die Wärme bei einer zweiten Temperatur derart aufnehmen kann, daß die Verdampfung zumindest eines Teils des LVC von der Innenfläche der Leitungen stattfindet.
Es wird bevorzugt, daß die oben erwähnte erste Temperatur (in dem Dampferzeuger) höher als die oben erwähnte zweite Temperatur (in dem Verdampfer) ist.
Vorzugsweise wird die oben erwähnte Wärme bei einer ersten Temperatur von einem heißen Gas, z.B. von der Verbrennung eines fossilen Brennstoffes erreicht, d.h. eine hochgradige Wärme, obwohl wir nicht die Möglichkeit ausschließen, daß sie durch eine Flüssigkeit bei einer geeigneten Temperatur, z.B. Wasser aus einer geothermischen Quelle, erreicht werden kann.
Vorzugsweise wird die Wärme bei einer zweiten Temperatur, die bei Komponente C verwendet wird, von einem Gas erhalten, und noch lieber ist es Luft bei Umgebungstemperatur (d.h. niedriggradige Wärme), obwohl wir nicht die Möglichkeit ausschließen, daß es eine Flüssigkeit sein kann, z.B. Wasser in einem Fluß oder einem See oder ein Flüssigkeitsstrom einer Klimaanlage. Wenn die Wärmepumpe bei einer Klimaanlage verwendet wird, und wenn die niedriggradige Wärme eine Flüssigkeit ist, wird es oft bevorzugt, daß sowohl die Flüssigkeit, als auch der LVC dem Verdampfer der Achse benachbart zugeführt wird.
Das wärmeaufnehmende Fluid, das in der Wärmepumpe gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird, strömt vorzugsweise der Reihe nach durch die Komponenten D und B. Jedoch schließen wir nicht die Möglichkeit aus, daß getrennte Zuführeinrichtungen für das wärmeaufnehmende Fluid in den Komponenten B und D verwendet werden können, obwohl das nicht bevorzugt wird.
Typischerweise wird die Wärmepumpe gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet, um die Temperatur der wärmeaufnehmenden Fluide derart anzuheben, daß sie als eine Wärmezufuhr wirken kann, z.B. in einem zentralen Heizungssystem. Alternativ kann die Wärmepumpe gemäß der vorliegenden Erfindung als ein Bestandteil einer Klimaanlage verwendet werden.
Wenn die Wärmepumpe gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird, um Wärme zuzuführen, ist das wärmeaufnehmende Fluid vorzugsweise eine Flüssigkeit und insbesondere Wasser. Typischerweise wird das oben erwähnte Fluid in einem Zentralheizungssystem, z.B. in einem Hauszentralheizungssystem, verwendet. Jedoch schließen wir nicht die Möglichkeit aus, daß das wärm eaufnehmende Fluid ein Gas sein kann.
Der flüchtige Bestandteil ist ein Fluid, das in der Dampf- oder Flüssigkeitsphase unter geeigneten Bedingungen in der Wärmepumpe der vorliegenden Erfindung vorkommen kann. Z.B. hat es typischerweise bei 0ºC einen Dampfdruck von ungefähr 4,5 mm Quecksilber.
Vorzugsweise ist der flüchtige Bestandteil eine Hydroxy- Verbindung niedrigen Molekulargewichts, z.B. Methanol oder besser Wasser. Jedoch schließen wir nicht die Möglichkeit aus, daß die flüchtigen Bestandteile, die auf dem Gebiet herkömmlicher Absorptionszyklus-Wärmepumpen bekannt sind, in der Wärmepumpe gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet verwendet werden können.
Als Beispiele derartig bekannter flüchtiger Bestandteile können Chlorfluorkohlenwasserstoffe erwähnt werden, die als Kühlmittel bekannt sind, z.B. Kühlmittel 124, das Monochlortetrafluorethan ist.
Der flüchtige Bestandteil wird in Kombination mit einem dafür geeigneten Absorptionsmittel verwendet, das vorzugsweise eine Verbindung oder Zusammensetzung guter thermischer Stabilität ist, und deshalb geeignet ist, mit geringer oder keiner Schwierigkeit die Temperaturzyklen zu überleben, die wiederholt für den damit verbundenen Zweck verwendet werden, zumindest für die Nutzlebensdauer der Wärmepumpe. Als Beispiele geeigneter Absorptionsmittel können u.a. Tetraglym, d.h. 2,5,8,11,14-Pentaoxapentadecan, erwähnt werden. Wenn der flüchtige Bestandteil Wasser ist, wird es oft bevorzugt, daß das Absorptionsmittel ein anorganisches Medium ist, das z.B. LiBr, Natriumhydroxid oder konzentrierte H&sub2;SO&sub4; enthält. Vorzugsweise ist das Absorptionsmittel ein Absorptionsmittel, wie es in unserer veröffentlichten europäischen Patentschrift Nr. 0 208 427A beschrieben ist, wobei ihre Offenbarung hier durch Bezugnahme aufgenommen wird.
In unserer europäischen Patentschrift Nr. 0 208 427A wird eine Absorptionszyklus-Wärmepumpe beschrieben, bei der Gemisch R ein Gemisch von Cäsiumhydroxid, Kaliumhydroxid, Natriumhydroxid und Wasser in den dort festgelegten Verhältnissen aufweist. Die Verwendung eines derartigen Gemisches gestattet es oft, Wärmepumpen, die damit geladen sind, für die Winterbeheizung in gemäßigten Breiten zu verwenden.
Jedoch schließen wir nicht die Möglichkeit aus, daß das Absorptionsmittel für Wasser ein geeignetes nichtflüchtiges organisches Medium sein kann, das eine oder mehrere geeignete polare Gruppen hat.
Betriebsgemische der oben erwähnten bevorzugten Absorptionsmittel und Wasser haben eine Kombination von akzeptablen niedrigen Gefrierpunkten und akzeptablen niedrigen Dampfdrücken, d.h. weniger als 3 mm Quecksilber bei einer Temperatur in der Größenordnung von 65ºC.
Vorzugsweise wird ein fossiler Brennstoff in stationären Strahlungsbrennern derart verbrannt, daß zumindest ein wesentlicher Anteil der Wärme, die dadurch erzeugt wird, direkt von deren Belägen auf eine Fläche der Scheibe oder Platte in dem Dampferzeuger gestrahlt wird. Jedoch schließen wir nicht die Möglichkeit aus, daß brennender fossiler Brennstoff die hochgradige Wärme durch alternative Mittel zur Verfügung stellen kann, wobei z.B. im wesentlichen der gesamte Wärmeinhalt davon auf den Generator durch Konvektion über das Brennstoffgas abgegeben werden kann.
Überschußwärme in dem Brennstoffgas kann (a) auf den Generator durch geeignete Mittel, z.B. durch stark gescherte Strömung des Brennstoffgases über den Umfang des Generators, und/oder (b) auf den Lösungwärmetauscher wie hiernach beschrieben über geeignete Rippen, die daran angeordnet sind, und/oder (c) auf eine ringförmige Rippe übertragen werden, die geeignet an der Außenwand des Rotors dem Bereich benachbart angeordnet ist, wo sich unverdampftes LVC in dem Verdampfer sammelt. Die oben erwähnte stark gescherte Strömung des Brennstoffgases kann dadurch erzeugt werden, daß die Breite des Durchlasses beschränkt wird, durch den das Brennstoffgas strömt, wenn es den Generator verläßt. Die Zurverfügungstellung derartiger Rippen an dem Wärmetauscher ermöglicht es der Wärme, in den Wärmezyklus bei einer Temperatur einzudringen, die niedriger als in dem Dampferzeuger ist, und verbessert somit die thermische Arbeitsleistung der Wärmepumpe. Die Zurverfügungstellung einer derartigen ringförmigen Rippe gestattet es oft, daß sich darauf Wasserdampf in dem Brennstoffgas kondensiert, um somit davon die Umwandlungswärme (latente Wärme) der Verdampfung zurückzugewinnen.
Außerdem kann die gerippte Erweiterung derart angeordnet sein, daß sie sich wie ein Lüfter verhält, um die Brennstoffgase aus dem Verbrennungsgebiet zu entfernen, wobei sie offenbar die Anforderungen für einen getrennten Ventilator oder Abzug beseitigt. Das hat den weiteren Vorteil, daß die Menge an Wärme vermindert wird, die von der niedriggradigen Wärmequelle abgezogen werden muß, um somit zu gestatten, daß (i) die Anzahl und/oder die Gestalt und/oder die Länge der Leitungen an dem Verdampfer (und dementsprechend die Anzahl der Rippen daran) und (ii) die Menge an niedriggradigen wärmeenthaltenden Fluid, das über die Rippen (und dementsprechend die dafür aufgewendete Energie) geführt werden muß, vermindert werden kann.
Die Leitungen von Komponente C haben vorzugsweise einen nicht-kreisförmigen, z.B. elliptischen, Querschnitt und sind insbesondere mit ihrer großen Achse in radialer Richtung ausgerichtet angeordnet. Man wird es zu schätzen wissen, die Auswuchtung des Rotors beizubehalten, wobei die Leitungen vorzugsweise symmetrisch um seine Achse verteilt werden. Typischerweise werden ungefähr 10 bis 30 Leitungen, z.B. 25, verwendet.
Die elliptische Gestalt bietet den Vorteil, daß sie ein großes Gebiet (für den Wärmeübergang) für ein Fluid bietet, wobei es eine niedriggradige Wärme zur Verfügung stellt, ohne übermäßig den Weg des Fluids zwischen den Leitungen zu beschränken. Außerdem bietet sie für den LVC ein großes Gebiet, um darüber als ein dünner stark gescherter Film zu strömen, und die Oberflächenbenetzbarkeit wird überraschenderweise verglichen mit einer kreisförmigen Leitung stark verbessert, insbesondere dann, wenn die Innenfläche durch geeignete Mittel aufgerauht wurde, z.B. durch Sandstrahlen.
LVC wird in die Leitungen durch geeignete Mittel gefüllt. Z.B. kann LVC auf das radial innere Gebiet der Innenfläche der Leitungen aus Öffnungen in einer Leitung gesprüht werden, die in der Ellipse angeordnet ist. Ein kleiner Teil des LVC kann eine Entspannungsverdampfung durchmachen, wobei der Rest einen dünnen Film auf der Innenfläche unter der Zentrifugalkraft bildet. Die Rate, mit der Flüssigkeit in die Rohre gefüllt wird, ist typischerweise größer als die Rate, mit der es davon verdampfen kann, und dementsprechend ist die gesamte Innenfläche jedes Rohrs im wesentlichen ununterbrochen benetzt. Ein kleiner Teil des Films verdampft von der oben erwähnten inneren Fläche des Rohrs und ein großer Teil strömt typischerweise zu dem Umfang der Verdampferscheibe.
Der oben erwähnte größere nicht verdampfte Anteil strömt radial nach außen, wo er benachbart dem Rand der Verdampferscheibe gesammelt und durch geeignete Mittel, z.B. eine Mulde, einen Schöpfer und Verteilerkopf, zu den Ellipsen zurückgeführt wird.
Vorzugsweise wird LVC, der dem Rand des Verdampfers benachbart ist (frisch von dem Verdichter und/oder wieder zurückgeführt), radial einwärts als ein Flüssigkeitsstrahl durch einen stationären Schöpfer geschleudert und durch einen Verteiler gesammelt, der sich mit dem Verdampfer dreht, der den Strahl dreht und einen Sprühnebel in Richtung auf die Innenseite der oben erwähnten elliptischen Verdampferrohre schleudert. Dieses Verfahren eliminiert offenbar (a) kleine Öffnungen in den oben erwähnten Rohren in dem Verteilersystem und stellt (b) ein besseres Sprühmuster derart bereit, daß Entspannungsverdampfung gefördert wird. Ein derartiges Verteilersystem ist offenbar einfacher als die oben erwähnte Alternative herzustellen.
Gemäß einer weiteren Entwicklung der vorliegenden Erfindung wird ein Verteiler zum Verteilen einer Flüssigkeit zu einer Vielzahl von Aufnehmern bereitgestellt, die für eine Drehung um eine dazu paralle Achse befestigt sind, wobei
(a) der Verteiler mit der Vielzahl von Aufnehmern drehbar ist,
(b) der Verteiler mit einer Vielzahl von Durchlässen in einer Ebene ausgestattet ist, die quer zu der Drehachse liegt, wobei sich jeder Durchlaß einem Scheitel nähert, der von dem Umfang des Verteilers entfernt ist, und der Scheitel der Linie von dem vorderen Rand zu der Achse folgt; und
(c) bei dem Scheitel jedes Durchlasses eine Öffnung ist, die eine Fluid-Strömverbindung mit dem Aufnehmer schafft.
Die Rohre des Verdampfers sind vorzugsweise mit einer Vielzahl von Rippen ausgestattet, die insbesondere quer dazu liegen, um den Wärmeübergang von der Wärmequelle niedriger Temperatur auf die Innenfläche der Rohre zu unterstützen. Wenn derartige Rippen vorhanden sind, wirkt die Vielzahl von Rohren derart als ein Ventilatorrad, daß sie, wenn sie sich mit dem Rotor drehen, darüber eine Strömung der Wärmequelle niedriger Temperatur bewirken, um die Verdampfung des LVC von dem Verdampfer zu erleichtern.
Des weiteren haben wir überraschenderweise herausgefunden, daß die Verdampfung des LVC von dem Verdampfer mit einer geeigneten Rate herab bis zu einer Temperatur von ungefähr -5ºC bewirkt werden kann.
Vorzugsweise wird das wärmeaufnehmende Fluid in die Wärmepumpe koaxial eingeleitet und daraus herausgeholt, insbesondere, wenn das die Wärme aufnehmende Fluid der Reihe nach durch den Absorber und den Verdichter strömt. Insbesondere bevorzugt wird das die Wärme aufnehmende Fluid an dem gleichen Ende sowohl in die Wärmepumpe eingeleitet, als auch daraus geholt, z.B. durch eine Hülse/Kern- Anordnung von Rohren. Diese Anordnung hat folgende Vorteile:
i) Der Zugang zu dem die Wärme aufnehmenden Fluid zu und von der Wärmepumpe führenden Leitungswerk kann an einem Ende davon angeordnet sein;
ii) nur eine Dichtung zwischen dem Fluid und der Umgebung wird benötigt;
iii) die Welle, auf der die stationären Pumpen in dem Gebiet zwischen den Komponenten C und D befestigt sind, kann einen kleineren Durchmesser haben, wobei (a) die Größe der Lager und Dichtungen, die dafür zur Verfügung zu stellen sind, und (b) die mögliche Fläche für ein Leck des Gemisches R vermindert werden kann, bevor es die Leitung erreicht, durch die es zu dem Generator überführt wird;
iv) ein kleineres Lager und eine kleinere Welle können zur Verfügung gestellt werden, um den Rotor außerhalb des Verdampfers zu tragen, weil das die Wärme aufnehmende Fluid nicht notwendigerweise durch den Mittelabschnitt der Welle treten muß, die das Äußere des Verdampfers bildet.
Ein kleines Loch oder Rohr wird oft geschaffen, das dem Verdichter und/oder Absorber benachbart ist, um für Fluidstromverbindung zwischen der Eingangs- und Ausgangsleitung für das die Wärme aufnehmende Fluid zu sorgen. Solch ein Loch oder Rohr gestattet Luftübertragung, z.B. durch Lüftung derart, daß die Erzeugung einer Luftsperre, z.B. bei dem Verdichter/Absorber offenbar verhindert wird.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird eine Zentrifugal- Absorptionszyklus-Wärmepumpe zur Verfügung gestellt, die zumindest die folgenden Komponenten aufweist:
(A) Einen Dampferzeuger, der auf einer rotierenden Welle befestigt ist, um damit zu drehen, und mindestens eine Scheibe oder Platte aufweist, wobei deren erste Fläche hochgradige Wärme aufnimmt, die durch Verbrennung eines fossilen Brennstoffes erhalten wird, über deren zweite Fläche das Gemisch R derart strömt, daß Dampf von zumindest einem Teil des flüchtigen Bestandteils davon aus Gemisch R erzeugt wird und Gemisch L von der zweiten Fläche in einem Gebiet bei oder in der Nähe des Umfangs davon entladen wird;
(B) einen Verdichter, der auf der rotierenden Welle befestigt ist, um damit zu drehen, und eine Scheibe aufweist, wobei über deren erste Fläche VVC, der in dem Dampferzeuger erzeugt wurde, strömt und darauf kondensiert, und über deren zweite Fläche eine wärmeaufnehmende Flüssigkeit derart strömt, daß Kondensationswärme darauf übertragen wird;
(C) einen Verdampfer, der auf der rotierenden Welle befestigt ist, um damit zu drehen, durch den der LVC von dem Verdichter strömt, und von dem es durch Wärmeübertragung von einer niedriggradigen Wärmequelle verdampft;
(D) einen Absorber, der auf der rotierenden Welle befestigt ist, um damit zu drehen, der zumindest eine Scheibe aufweist, über deren erste Fläche der VVC von dem Verdampfer und Gemisch L von dem Dampferzeuger zusammen strömen, und über deren zweiten Fläche die wärmeaufnehmende Flüssigkeit derart strömt, daß die Absorptionswärme darauf übertragen wird, bevor sie zu dem Verdichter strömt; und
(E) einen Lösungswärmetauscher, bei dem Wärme zwischen dem Gemisch R und dem Gemisch L ausgetauscht wird;
wobei der Wärmeübergang bei jeder Komponente A, B und D durch die Dicke einer Scheibe darin von einer ersten Fläche zu einer zweiten Fläche der Scheibe geschieht; wobei der Verdampfer eine Vielzahl von Rohren aufweist, die
(a) unabhängig von einer Scheibe oder Platte und derart damit drehbar sind, daß sie von der Komponente (D) weg vorspringen;
(b) im wesentlichen parallel zu der Drehachse und benachbart zu dem Umfang der Scheibe oder Platte angeordnet sind;
(c) mit LVC füllbar sind, der wie ein Film über deren Innenfläche strömt;
(d) mit niedriggradiger Wärme kontaktierbar sind, die über deren Außenfläche derart strömt, daß zumindest ein Teil des LVC von der Innenfläche verdampft.
Während wir nicht die Möglichkeit ausschließen, daß der Dampferzeuger und/oder der Verdampfer im wesentlichen ebene Scheiben aufweisen, sind vorzugsweise sowohl der Generator, als auch der Verdampfer derart gewölbt, daß sie Druckbelastungen widerstehen können, denen sie im Betrieb unterworfen werden können. Vorzugsweise ist zumindest der Generator oder Verdampfer, insbesondere bevorzugt der Generator, einwärts konkav, um die Gesamtlänge der Vorrichtung zu vermindern, um sie somit offenbar kompakter zu machen.
Der Verdichter und der Absorber sind derart konstruiert, daß Wärmeübergang auf das wärmeaufnehmende Fluid, das über deren Fläche strömt, erleichtert ist. Z.B. können sie Mittel zur Verbesserung des Wärmeübergangs durch Vergrößerung des Wärmeübergangsgebiets und Erleichterung laminarer Strömung aufweisen. Als Beispiele derartiger Mittel können unter anderem die zur Verfügungstellung von Expamet (Streckmetall), geripptes Metall oder Metallgaze erwähnt werden, das bzw. die an der zweiten Fläche der Verdichter- oder Absorberscheibe befestigt ist bzw. sind oder damit in Kontakt steht bzw. stehen. Es versteht sich dabei, daß die Zurverfügungstellung derartiger Mittel offenbar eine stabile Vorrichtung erzeugt, die den Kräften widerstehen kann, denen sie sowohl durch die Drehung, als auch durch den statischen Druck des wärmeaufnehmenden Mediums unterworfen wird.
Vorzugsweise weist die Drehvorrichtung eine im großen und ganzen kegelstumpfförmige Gestalt auf, wobei der Generator an ihrem Ende kleineren Durchmessers liegt.
Die kegelstumpfförmige Gestalt der Rotationsvorrichtung wird derart gewählt, daß:
i) sie die Strömung von Gemisch L aus dem Dampferzeuger über den Wärmetauscher zu einer Mulde (von der es in den Absorber gefüllt wird) infolge der Druckdifferenz des statischen Drucks zwischen dem Umfang des Generators und der oben erwähnten Mulde unterstützt, welche Differenz durch die Zentrifugalkraft auf ein Vielfaches (vielleicht 50 bis 60) vergrößert wird. Zusammen mit dem Druckunterschied zwischen den Komponenten A/B und den Komponenten C/D reicht das aus, zumindest im wesentlichen das ganze Gemisch L zu der Mulde ohne die Notwendigkeit, einen Flüssigkeitsdruck benachbart dem Umfang des Generators zu entwickeln, zurückzuführen;
ii) es den Abstand zwischen den Druchlässen vergrößert, durch die LVC den Verdichter und das Gemisch L den Generator verläßt, was die Länge jeglichen Wegs vergrößert, entlang dem Wärme von dem heißen Generator zu den kälteren Gebieten der Wärmepumpe lecken kann, um somit die Wärmeverluste zu vermindern, und somit die Unzulänglichkeiten des Kreislaufs zu reduzieren;
iii) sie ähnlich den Abstand und die Länge eines jeden Weges vergrößert, entlang dem Wärme von den Mulden für die Gemische R und L in dem Absorbergebiet und LVC in dem Verdampfer lecken kann, so daß Ineffizienz weiter vermindert wird; und daß
iv) sie die Kontrolle des Niveaus von Gemisch R in der passenden Mulde in dem Absorber erleichert.
Z.B. können Überlauflöcher in den Seitenwänden der oben erwähnten Mulde 33 geschafft werden, damit Gemisch R unter der Zentrifugalbeschleunigung in ein geeignet angeordnetes Reservoir treten und langsam über weitere Löcher in eine weitere Mulde ausströmen kann.
Die Wärmepumpe gemäß der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise mit einem geeigneten Kontrollmittel ausgestattet, z.B. einem Mikroprozessor, um die Drehrichtung der Dreheinrichtung für eine kurze Zeit, z.B. für ein paar Umdrehungen, unmittelbar vor dem Ausschalten umzukehren. Solch ein Umkehren der Drehrichtung vermischt Gemisch L und Gemisch R derart, daß das Arbeitsgemisch in einem flüssigen Zustand wiederhergestellt wird, der für die Lagerung bei niedriger Temperatur geeignet sein kann.
Der Rotor der Wärmepumpe gemäß der vorliegenden Erfindung wird typischerweise derart gedreht, daß die Rotorspitzengeschwindigkeit ungefähr 5 bis 20, z.B. ungefähr 12 m/s beträgt.
In unserer oben erwähnten EP 0 119 7768 wird ein Lösungswärmetauscher beschrieben, wobei Wärmeübergang zwischen dem Gemisch R und dem Gemisch L geschieht. Der Wärmetauscher weist eine Vielzahl von Scheiben, z.B. geeignet geprägte, mit einem Abstand von ungefähr 1 mm auf. Wir haben nun herausgefunden, daß der Wärmetauscher vorzugsweise die Gestalt einer oder mehrerer ringförmiger Komponenten aufweist, die an dem äußeren Gebiet des Rotors befestigt sind, um sich damit zu drehen. Jedoch schließen wir nicht die Möglichkeit aus, daß der oben erwähnte Wärmetauscher bei einer Vielzahl von getrennten Wärmetauschern bewirkt werden kann, die an dem dem Rotor befestigt sind, obwohl dieses nicht bevorzugt ist.
Vorzugsweise ist der Wärmetauscher aus einer Folie, z.B. aus rostfreiem Stahl, ausgebildet, und die Folie ist in der Form von zumindest konzentrischen zylindrischen Abschnitten angepaßt und angeordnet, die koaxial zu dem Rotor liegen und mit Verteilern derart ausgestattet sind, daß das Gemisch R und das Gemisch L im wesentlichen durch laminare Strömung durch abwechselnde Schichten wie in der Weise eines Gegenstromwärmetauschers durch eine Matrix dicht beabstandeter Platten strömen.
Bei einem bevorzugten Konstruktionsverfahren wird der Lösungswärmetauscher in einer mehrfachen Sandwichgestalt hergestellt. Jede Schicht weist (i) eine ebene (oder flache) Platte mit Fluidübergangslöchern in beiden Enden, (ii) einen Rahmen mit einem geeigneten Durchlaß und (iii) Wärmeübertragungsmittel wie hier vorher beschrieben auf, z.B. Expamet, usw.. Diese Schichten können miteinander in einer robusten starren leckdichten Baugruppe durch geeignete Mittel, z.B. Vakuumlöten, Diffusionskleben oder Schweißen verbunden werden. Der Rahmen ist vorzugsweise so konstruiert, daß nur eine Art erforderlich ist, wobei er von beiden Seiten abwechselnd verwendet werden kann. Das schafft eine einfache und wirksame Verteilung der beiden Fluidströme.
Gemäß noch einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird ein Lösungswärmetauscher in der Gestalt eines konzentrischen mehrfachen Sandwich bereitgestellt, wobei jede Lage davon
(a) eine flache Platte mit Fluidübertragungslöchern an beiden Enden;
(b) einen Rahmen mit einem geeigneten Durchlaß;
(c) Wärmeübertragungsmittel, z.B. Expamet, geripptes Metall oder Metallgaze;
(d) Mittel, um heiße und kalte Flüssigkeiten getrennt darein zu füllen; und
(e) Mittel, um getrennt Flüssigkeiten daraus zu entnehmen, aufweist.
Bei den Wärmetauschern in bekannten Absorptionszyklus- Wärmepumpen ist es wegen des Druckunterschieds, der zwischen dem Generator/Verdichter- und dem Verdampfer/Absorber-Gebieten der Wärmepumpe existiert, oft schwierig, das Gemisch R dadurch zu zwingen.
Wenn (1) das Arbeitsgemisch Wasser und Alkalimetall- Komponenten wie oben beschrieben aufweist, und (2) die niedriggradige Wärme bei dem Verdichter bei ungefähr 0ºC und der LVC bei dem Verdichter bei ungefähr 60ºC liegt, haben wir überraschenderweise herausgefunden, daß das Pumpen des Gemisches R aus dem Absorber zu dem Generator über den Wärmeaustauscher auf ein sogenanntes rotationsdynamisches Prinzip bewirkt werden kann, z.B. Eintauchen eines stationären Schöpfers in ein rotierendes ringförmiges Becken von einer Flüssigkeit, d.h. von Gemisch R. Z.B. können geeignet angeordnete und ausgerichtete Schöpfer, die auf die Weise von "Pitot"-Pumpen arbeiten, die durch Gravitation oder Magnetismus (vorzugsweise mit integralen Spritzschildern ausgestattet) festgehalten werden, verwendet werden, um das Gemisch R durch den Wärmetauscher zu zwingen, und ebenfalls die Druckdifferenz zwischen dem Generator und dem Verdampfer zu überwinden. Derartige Schöpfer sind in einem abgeschlossenen Gehäuse angeordnet und werden durch vorzugsweise eine Gravitations- oder Magnet-Vorrichtung stationär gehalten.
Es versteht sich dabei, daß, um die Benetzbarkeit der passenden Generator und Absorberflächen mit Gemisch R, bzw. Gemisch L zu verbessern, derartige Flächen vorzugsweise einer geeigneten Behandlung unterworfen werden, z.B. Schrot-, Sandstrahlen oder Spritzmetallisieren. Eine derartige Behandlung hat oft den weiteren Vorteil, daß sie das Oberflächengebiet vergrößert und den Wärmeübergang verbessert.
Es versteht sich dabei, daß, um zumindest schädliches Spritzen zwischen dem Absorber und dem Verdampfer und umgekehrt zu verhindern, eine Einrichtung, um derartiges Spritzen zu verringern, z.B. ein Baffle, zwischen dem Absorber und dem Verdampfer angeordnet werden kann, was nicht übermäßig die Strömung des Niedrigdruckdampfes behindern sollte (z.B. 50 in Figur 4).
Die Wärmepumpe ist vorzugsweise mit einer U-Rohr- Ausdehnungseinrichtung ausgestattet, um den LVC zu drosseln, wenn er von dem Verdichter zu dem Verdampfer strömt. Typischerweise geschieht dies in der Gestalt eines einfachen Rohrs ohne Beschränkungen, durch die die Flüssigkeit strömt. Das Rohr behält die Druckdifferenz wie ein Manometer mit einer Flüssigkeitssperre aufrecht. Insbesondere bevorzugt ist das U-Rohr um Umfang der Rotationseinrichtung benachbart angeordnet, und die Arme von dem U sind radial ausgerichtet.
Die Innenfläche der Wand des Rotors ist mit einer Vielzahl umlaufender Mulden ausgestattet. Getrennte Mulden, die mit geeigneten Flüssigkeiten füllbar sind, sind vorzugsweise thermisch voneinander isoliert.
Einrichtungen, um Fluide in die Komponenten von Wärmepumpen gemäß der vorliegenden Erfindung zu füllen und daraus zu entnehmen, werden daran bei passenden Stellen zur Verfügung gestellt. Z.B. können stationäre Schöpfer dafür verwendet werden, eine Fluidströmung durch die Wärmepumpe zu steuern. So kann ein Schöpfer, der in Gemisch R in einer Mulde an der Rotorwand, die dem Umfang von Komponente D benachbart ist, eingetaucht ist, die Strömung von Gemisch R durch das System steuern. Ein zweiter Schöpfer, z.B. 34a in Figur 2, der dem oben erwähnten Schöpfer benachbart aber radial einwärts dazu angeordnet ist, kann dafür verwendet werden, überschüssiges Gemisch R zu einem Reservoir abzufördern, um einen unnötigen Widerstand auf die Pumpe zu begrenzen. Ein zweiter, teilweise eingetauchter Schöpfer in der passenden Mulde (z.B. 21 in 20 bei Figur 2) fängt im wesentlichen das gesamte Gemisch L ein, das in diese Mulde dringt, und verteilt es über die Absorberfläche über eine stationäre Leitung, die im wesentlichen tangential zu dieser Platte angeordnet ist.
Des weiteren haben wird jetzt herausgefunden, daß Schöpfer, die sich in einer entgegengesetzten Richtung gegenüberstehen, an den oben erwähnten Pumpen befestigt werden können, um andere vorherrschende Strömungssysteme zu bewirken, wenn die Drehbewegung der Vorrichtung umgekehrt wird. Das kann z.B. verwendet werden, um ein erneutes Vermischen der getrennten Gemische R und L und LVC kurz vor dem Abschalten zu schaffen.
Antriebsmittel, um die rotierende Welle in Wärmepumpen gemäß der vorliegenden Erfindung zu drehen, sind geeigneterweise Elektromotoren mit wahlweiser Geschwindigkeitsregelung, um elektrische Fremdenergie auf ein Mindestmaß reduzieren zu können.
Der Rotor in der Wärmepumpe gemäß der vorliegenden Erfindung hat typischerweise eine axiale Abmessung zwischen 20 und 80 cm, z.B. ungefähr 35 cm, und einen Durchmesser zwischen 10 und 100 cm, z.B. ungefähr 50 cm.
Die vorliegende Erfindung wird des weiteren mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen dargestellt, wobei:
die Figur 1 auf einfache schematische Weise die Komponenten und ihre Juxta-Position von einer Absorptionszyklus-Wärmepumpe gemäß der vorliegenden Erfindung und die Fluidströmung dadurch zeigt;
die Figur 2 eine schematische Schnittansicht einer Wärmepumpe gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
die Figur 3 eine schematische Ansicht, die teilweise im Schnitt und in einem anderen Maßstab dargestellt ist, von einem Teil eines Flüssigkeitsverteilers zur Verwendung in dem Verdampfer der Wärmepumpe gemäß der vorliegenden Erfindung (a) in einer Ebene quer zu der Rotationsachse und (b) in einer Ebene parallel zu der Rotationsachse zeigt;
die Figur 4 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Wärmepumpe gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt; und
die Figuren 5, 6 und 7 Ansichten einer Pumpenanordnung zeigen, die für die Verwendung in den Ausführungsbeispielen der Figuren 2 und 4 geeignet ist, wobei die Ansichten in der axialen Richtung (gesehen von rechts nach links in Figur 4) und von diametral gegenüberliegenden Seiten der Rotationseinrichtung gemacht sind.
Zuerst mit Bezug auf Figur 1 ist ein wasserhaltiges Arbeitsgemisch in einem luftdicht abgeschlossenen System aus einem Verdampfer EV, einem Absorber AB, einem Lösungswärmetauscher X, einem Dampfgenerator GE und einem Verdichter bzw. Verflüssiger CO im Umlauf, die in der Reihenfolge auf einer Welle S liegen, um sich damit zu drehen. Bei dem Verdampfer EV wird Wasser (der flüchtige Bestandteil) durch Wärmeaustausch mit einer Strömung von Umgebungsluft (oder mit einer anderen Umgebungswärmequelle wie z.B. Wasser oder die Erde) verdampft. Der Dampf tritt über Leitung 1 zu dem Absorber AB, in dem es in einem wasserarmen Gemisch von Wasser und Alkalimetallhydroxiden (Gemisch L) absorbiert wird, wobei es dadurch seine Lösungswärme abgibt. Die Wärme wird durch Wärmeübergang in eine Strömung eines zu erwärmenden Mediums aufgenommen, typischerweise einem Zentralheizmedium, z.B. Wasser oder Luft, das in Leitung 2 fließt.
Das wasserreiche Gemisch von Wasser und Alkalimetallhydroxiden, das aus dem Absorber AB (Gemisch R) austritt (das typischerweise ungefähr 67 Gew.-% Cäsiumhydroxid, ungefähr 10 Gew.-% Kaliumhydroxid und ungefähr 23 Gew.-% Wasser aufweist) strömt über die Leitung 3 zu dem Lösungswärmetauscher X, wo es Wärme von dem oben erwähnten Gemisch L aufnimmt, bevor es über die Leitung 4 zu dem Dampfgenerator GE strömt. Der Generator GE wird erwärmt, z.B. durch Strahlungswärme oder direkt durch eine Gasflamme oder indirekt mit heißem Gas; Wasserdampf (VVC) entsteht aus Gemisch R. Das entstehende Gemisch L wird über die Leitung 5 zu dem Lösungswärmetauscher X und dem Absorber AB zurückgeführt.
Dampf von dem Generator GE wird durch die Leitung 6 zu dem Verflüssiger CO geführt, in dem es Wärme an ein zu erwärmendes Medium verliert, das in Leitung 7 strömt, und kondensiert zu Flüssigkeit. Die Flüssigkeit wird schließlich zu dem Verdampfer EV über die Leitung 8 zurückgeführt.
Wie es ohne weiteres offenbar ist, ist die gesamte Wärmeeingabe zu der Wärmepumpe die Summe der niedriggradigen Wärme, die von dem umgebenden Fluid bei dem Verdampfer EV entnommen wird und der hochgradigen Wärme, die dem Dampfgenerator GE zugeführt wird. Die Wärmeabgabe, die bei einer mittleren Temperatur zwischen der des Verdampfers und der des Generators liegt, ist die, die durch das zu erwärmende Medium in dem Absorber AB und dem Verflüssiger CO aufgenommen wird.
Die Leitung 9 in Figur 1 ist der Weg, durch den Umgebungsluft in den Verdampfer eingeführt wird. Heißes Gas von einem geeigneten Brenner (wenn Konvektionserhitzung verwendet wird) wird in den Dampfgenerator durch Leitung 10 eingeführt. Das zu erwärmende Medium, das durch Leitung 2 und dann durch Leitung 7 strömt, absorbiert Wärme in dem Absorber und dann in dem Verflüssiger.
Das Ausführungsbeispiel der Wärmepumpe gemäß der vorliegenden Erfindung, das schematisch in Figur 2 dargestellt ist, umfaßt die Komponenten von Figur 1, die in der dargestellten Reihenfolge auf einer Welle S befestigt sind, um damit zu drehen. Zum leichten Verständnis sind die Abschnitte des Wärmepumpenrotors, die bereits in Verbindung mit Figur 1 erwähnte Funktionen durchführen, nämlich der Dampfgenerator, der Verflüssiger, der Lösungswärmetauscher, der Absorber und der Verdampfer, mit den Buchstaben GE, CO, X, AB bzw. EV bezeichnet.
Gas, das über die Leitung 11 zugeführt wird, wird in dem Brenner 12 mit Luft verbrannt, die durch die Durchlässe 60 in dem Gehäuse 61 eingesaugt wird; der Brenner ist mit Strahlungsbelägen 13 ausgestattet, die die Energie der Verbrennung in ungefähr gleichen Mengen an Strahlungswärme und Wärme, die in den Verbrennungsprodukten enthalten ist, abgibt. Die von den stationären Belägen 13 abgegebene Energie trifft auf die umlaufend gewölbte Platte des Generators 14. Heißes Abgas von dem Brenner 12 strömt über die Außenfläche des Generators 14; es wird dann über den ringförmigen Schlitz 15 ausgestoßen und verliert weitere Wärmemenge an den Lösungswärmetauscher 16, wenn es darüber strömt. In dem Bereich von Schlitz 15 geschieht Wärmeübergang auf die Generatorplatte 14 in erster Linie durch Konvektion.
Das Gemisch R wird in die Innenfläche der gewölbten Platte 14 über die Leitung 17 gefüllt, es absorbiert davon derart Wärme, daß VVC erzeugt wird, wenn es radial nach außen über die Fläche der Platte 14 strömt, und das Gemisch L wird über den Durchlaß 18 ausgestoßen. Von dem Durchlaß 18 strömt das Gemisch L in die Leitung 19 zu dem Kanal 20 über den Lösungswärmetauscher 16, der radial außerhalb der Rotationseinrichtung angeordnet und wie oben beschrieben konstruiert ist. Von Kanal 20 wird das Gemisch L über die stationäre Leitung 21 geschöpft und zu der Fläche 22 der Absorberscheibe benachbart ihrer Achse gefördert.
VVC, der an der Innenfläche der gewölbten Platte 14 erzeugt wird, kondensiert auf der Fläche 23 der Verflüssigerscheibe. LVC strömt radial nach außen über die Fläche 23 und sammelt sich in der Mulde 24. Er strömt aus der Mulde 24 in das U-Rohr 25, das wie eine Drossel wirkt, und dann in die Mulde 26. Aus der Mulde 26 wird es durch die stationäre Leitung 27 geschöpft und in den rotierenden Sammelring 28 eingeleitet. Von dem Sammelring 28 strömt es durch die Leitungen 29 und wird von dort radial einwärts von dort (siehe Pfeile 30) über Öffnungen in elliptische Rohre 31 gesprüht, die unabhängig von der gewölbten Platte 36 sind, und die mit Rippen 32 ausgestattet sind, die quer dazu liegen. Ein Teil des LVC verdampft von der Innenfläche der Rohre 31, um VVC zu bilden. Unverdampfter flüchtiger Bestandteil strömt aus dem Rohr 31 zu dem Kanal 26 und wird somit zu den Rohren 31 über 27, 28, 29 in den Kreislauf zurückgeführt.
Umgebungsluft wird z.B. mit ungefähr 1 cm³/s durch das Luftleitblech 62 gesaugt, gibt Wärme an die Rippen 32 und die Rohre 31 des Verdampfers ab und wird dann radial nach außen ausgestoßen.
VVC, der in dem Verdampfer gebildet wird, strömt zu der Fläche des Absorbers, wo er in dem Gemisch L unter Bildung des Gemisches R absorbiert wird. Das Gemisch R strömt radial nach außen zu dem Kanal 33, wo es von der stationären Leitung 34 geschöpft wird, und strömt über Leitung 35 durch den Lösungswärmetauscher 16 zu der Leitung 17, und somit ist der Kreislauf geschlossen.
Eine stationäre Abschöpfleitung 34a ist mit dem Kanal 33 verbunden, um das Niveau an Flüssigkeit in dem Kanal 33 zu steuern. Die Leitung 34a verläuft teilweise in die Flüssigkeit eingetaucht und leitet jeden Überschuß in einen benachbarten Kanal 76. Die Kanäle 33 und 76 stehen durch ein kleines Loch oder Löcher miteinander in Verbindung, um ein wasserreiches Absorptionsmittel zurück zu den Kanal 33 abzulassen. Auf ähnliche Weise ist eine Schöpfleitung 42 mit der Mulde bzw. dem Kanal 26 verbunden, um dort den Flüssigkeitsstand zu kontrollieren, wobei die Schöpfleitung 42 teilweise eingetaucht verläuft und überschüssige Flüssigkeit in den Kanal 26 in z.B. Kanal 20 leitet.
Die verschiedenen Schöpfleitungen 21, 27, 34, 34a, 42 haben alle ihre Einlässe in die Richtung entgegengesetzt der Drehrichtung der Rotationseinrichtung und somit der Bewegungsrichtung der Flüssigkeit ausgerichtet, und sie sind alle gegenüber Rotation durch Drehmomentwechselwirkungsmittel festgehalten, die von einer magnetischen Art oder in der Gestalt von einem Gewicht (nicht in Figur 2 gezeigt) ausgebildet sein können, das frei an der Welle S befestigt ist, so daß das Gewicht im wesentlichen stationär bleibt, wenn sich die Rotationseinrichtung dreht.
Die Rotationseinrichtung, die den Dampfgenerator, den Verflüssiger, den Absorber und den Verdampfer aufweist, wird durch nicht gezeigte Antriebsmittel angetrieben, die an der hohlen Welle S bei dem Generatorende der Welle befestigt sind, wobei das Absorberende der Welle in geeigneten Lagern befestigt ist. Wasser, das wärmeaufnehmende Fluid, strömt durch die Welle S von dem Verdampferende radial auswärts durch den Absorber in Kontakt mit der Scheibe 22, radial einwärts durch den Verflüssiger im Kontakt mit der Scheibe 23 und wird aus der Welle ihrem Generatorende benachbart ausgestoßen. Man sieht, daß die Absorberscheibe 22 und die Verflüssigerscheibe 23 die Grenze einer Kammer 70 bilden, die einen für den Verflüssiger und den Absorber gemeinsamen Wärmetauscher bilden, wodurch die Notwendigkeit von getrennten Wärmetauschern vermieden wird. Eine Trennwand 72 trennt die Kammer 70 in zwei sich in radial und umfänglicher Richtung erstreckende Bereiche mit einer Lücke zwischen der Absorberscheibe 22 und der Trennwand 72 und einer Lücke zwischen der Verflüssigerscheibe 23 und der Trennwand 72, wobei die beiden Bereiche an dem Umfang der Trennwand 72 miteinander in Verbindung stehen.
Mit Bezugnahme auf Figur 3 (a und b), die einen veränderten Mechanismus zum Einleiten von LVC in die Rohre 31 zeigt, ist die stationäre Schöpfleitung 27 angepaßt, um einen Strahl von LVC in radialer Richtung in die Kanäle 47 in einem Verteiler auszustoßen, der an dem Verdampfer befestigt und damit drehbar ist, jede ihrerseits dann, wenn sie den Strahl passiert. Der LVC-Strahl wird durch die radiale Konvergens der Kanäle 47 gesammelt, und wegen der Relativbewegung des Verteilers 46 zu dem Strahl wird er durch die Öffnung 48 gedrängt. Die Größe der Öffnung 48 und ihre Ausrichtung sind derart angeordnet, daß der daraus austretende Strahl divergent ist und mit radial einwärts und axial ausgerichteten Bewegungskomponenten derart hervorspringt, daß im wesentlichen die gesamte radial innere Fläche des Rohrs 31 benetzt wird. Die Flüssigkeit bedeckt die Wände unter der Zentrifugalkraft, wobei der Rest der Innenfläche des Rohrs 31 benetzt wird. Ein Spritzschild hindert jeglichen LVC, der wieder aus Kanal 47 austritt, am Eindringen in den Absorberabschnitt der Vorrichtung und richtet ihn zurück in die Mulde 26.
Mit Bezugnahme auf Figur 4 umfaßt das bevorzugte Ausführungsbeispiel der Wärmepumpe gemäß der vorliegenden Erfindung, das dort schematisch dargestellt ist, die Komponenten von Figur 1 und Figur 2, die in der dargestellten Reihenfolge auf einer Welle S befestigt ist, um sich damit zu drehen.
Zum einfachen Verständnis werden die Teile des Rotors der Wärmepumpe, die bereits in Verbindung mit Figur 2 erwähnte Funktionen ausführen, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, z.B. die gewölbte Generatorscheibe 14. Gas, das über Leitung 11 zugeführt wird, wird in dem Brenner 12 verbrannt, der mit Strahlungsbelägen 13 ausgestattet ist. Strahlungswärme und Verbrennungsprodukte von den Belägen 13 treffen auf die einwärts konkav gewölbte Platte des Generators 14. Heißes Abgas von dem Brenner 12 strömt über die Außenfläche des Generators 14, wird dann über den ringförmigen Schlitz 15 ausgestoßen und verliert weitere Wärmemenge an den Lösungswärmetauscher 16 und die Rippen 45, wenn es darüber strömt, wobei das Gehäuse 61 ausgebildet ist, um das Abgas in einer axialen Richtung auszurichten, damit es über den Wärmetauscher 16 strömt.
Das Gemisch R wird in die Innenfläche der konkav gewölbten Platte 14 über die Leitung 17 gefüllt, wo es Wärme derart absorbiert, daß VVC erzeugt wird, wenn es radial nach außen über die Fläche der Platte 14 strömt und das Gemisch L wird über Durchlaß 18 ausgestoßen. Von dem Durchlaß 18 strömt das Gemisch L in die Leitung 19 durch den Lösungswärmetauscher 16 und dann in den Kanal 20. Von dem Kanal 20 wird das Gemisch L über die teilweise eingetauchte stationäre Leitung 21 geschöpft und in die Fläche 22 der Absorberscheibe benachbart deren Achse über die Leitung 22a gefüllt.
VVC, der an der Innenfläche der gewölbten Platte 14 erzeugt wird, kondensiert auf der Fläche 23 der Verflüssigerscheibe. LVC strömt radial nach außen über die Fläche 23 und sammelt sich in der Mulde 24. Es strömt von der Mulde 24 in die U-Rohr-Drossel 25 und dann in die Mulde 26. Von der Mulde 26 wird es durch die stationäre Leitung 27 geschöpft und über den Verteiler, der in den Figuren 3a,b gezeigt ist, in die Rohre 31 gefüllt.
Die Schöpfleitung 27 arbeitet vollständig eingetaucht in das Flüssigkeitsniveau in der Mulde 26, das durch eine zweite teilweise eingetauchte Leitung 42 kontrolliert wird, die benachbart zu ihr angeordnet ist, wobei ihr Einlaß radial einwärts von dem Einlaß der Leitung 27 angeordnet ist; die Leitung 42 hebt überschüssigen LVC an und stößt ihn in einem axialen Strahl in das Absorbergebiet aus, z.B. wie gezeigt in Richtung auf die Absorberscheibe 22 wie gezeigt oder in den Kanal 33. Diese Anordnung schafft offenbar eine Vorrichtung, womit das System vorgepumpt werden kann und eine optimale Betriebskonzentration über einen Bereich von Betriebsbedingungen erreichen kann.
VVC, der in dem Verdampfer gebildet wird, strömt zu der Fläche des Absorbers, wo er in dem Gemisch L unter Bildung des Gemisches R absorbiert wird. Das Gemisch R strömt radial nach außen zu dem Kanal 33, wo es durch die stationäre Leitung 34 geschöpft wird, und strömt über die Leitung 35 durch den radial außen liegenden Lösungswärmetauscher 16 zu der Leitung 17, und somit wird der Kreislauf geschlossen.
Die verschiedenen Schöpfleitungen 21, 27, 34, 42 werden durch eine Struktur 80 getragen oder sind darin ausgebildet, die drehbar an dem engeren Abschnitt 82 der Welle befestigt ist. Die Struktur 80 erstreckt sich in radialer Richtung in der Weise eines Pendels und weist axial beabstandete Beine 84, 86 auf, zwischen denen sich der Baffle 50 erstreckt. Obwohl die Schöpfleitungen 21, 27, 34 und 42 hier als Leitungen beschrieben wurden, können sie zumindest zum Teil Bohrungen aufweisen, die in der Struktur 80 ausgebildet sind. Die Struktur 80 bildet ein exzentrisch angeordnetes Gewicht und ist ausgebildet, um eine Drehmomentwechselwirkung zu schaffen, so daß sie während normaler Rotation der Rotationseinrichtung stationär bleibt, und dadurch die Schöpfleitungen stationär bleiben.
Bei dem Ausführungsbeispiel von Figur 4 bilden die Dampfgeneratorwand 14 und der Verdampfer 36 einen Teil eines im großen und ganzen kegelstumpfförmigen Gehäuses, wobei die Generatorwand 14 an dem Ende des kleinen Durchmessers angeordnet ist. Die kegelstumpfförmige Konfiguration ermöglicht es, daß die verschiedenen peripheren Reservoirs, d.h. die Kanäle 18, 24, 33, 20 und 26, ohne weiteres auf unterschiedlichen radialen Abständen zu der Achse der Welle S mit den oben beschriebenen Vorteilen angeordnet werden können. Die Generator- und Verdampferwand 14 bzw. 36 haben beide einen konkav-konvexen Aufbau, wobei die Wand 14 nach innen konvex und die Wand 36 nach außen konvex ist. Diese Anordnung ermöglicht eine in axialer Richtung kompaktere Gesamtstruktur. Die Antriebsmittel D z.B. können an die Welle S an einer Stelle angeschlossen werden, wo sie zumindest teilweise innerhalb der Grenzen des Gebiets liegen, das von der Verdampferrohren umgeben ist.
Die Rotationseinrichtung wird durch die Antriebsmittel D angetrieben, die an dem Verdampferende der Welle S angeordnet sind, wobei das andere Ende der Welle in Lagern 51 befestigt ist. Die Welle S weist (a) einen festen Zylinder außerhalb des Verdampfers; (b) einen festen Zylinder 82 kleineren Durchmessers zwischen dem Verdampfer und dem Absorber, auf dem die Struktur 80 befestigt ist, die die Schöpfleitungen trägt; und (c) konzentrische Einlaß- und Auslaßrohre 88, 90 von außerhalb des Dampfgenerators zu dem Absorber/Verflüssiger auf. Wasser, das Wärme aufnehmende Fluid, strömt (a) von dem Generatorende durch das Einlaßrohr 88, (b) radial nach außen durch den ringförmigen Spalt zwischen der Trennwand 72 und der Absorberscheibe 22, (c) radial einwärts durch den ringförmigen Spalt zwischen der Trennwand 72 und der Verflüssigerscheibe 23; (d) durch das Rohr 90 an dem Brenner vorbei und wird von dem Rotor über passende Dichtungen ausgestoßen.
Ein Baffle so ist zwischen dem Absorber und dem Verdampfer angeordnet, um unerwünschtes Spritzen von LVC zu reduzieren, das dazwischen auftritt.
Mit Bezug auf die Figuren 5, 6 und 7, die eine Form der Pumpenanordnung mehr im Detail zeigen, werden die gleichen Bezugszeichen wie in Figur 4 verwendet, um gleiche Teile zu bezeichnen. Somit führt die Leitung 27 LVC von dem Reservoir 26 zu dem Verteiler 46 (nicht gezeigt) und hat seinen Einlaß unter das Flüssigkeitsniveau 100 in dem Reservoir 26 eingetaucht. Die Abschöpfleitung 42 wird teilweise während Normalbetrieb der Wärmepumpe eingetaucht und leitet überschüssiges LVC in das Absorbergebiet. Die Leitung 34 wird in den Kanal 33 eingetaucht betrieben, d.h. unter das Flüssigkeitsnieveau 102 und leitet wasserreiches Absorptionsmittel über die Bohrung 105, die Leitung 35 (nicht gezeigt), den Lösungswärmetauscher 16 und die Leitung 17 zu dem Dampfgenerator. Die Leitung 21 wird teilweise in den Kanal 20 eingetaucht betrieben (das Flüssigkeitsniveau wird mit 104 bezeichnet), der das Gemisch L von dem Dampfgenerator aufnimmt. Die Leitung 21 leitet das Gemisch L über die Bohrung 108 und den Auslaß 21a (nicht im ganzen in Figur 7 gezeigt) auf die Absorberscheibe 22. Die verschiedenen Leitungen sind mit Spritzschutzen 106 ausgestattet. Der Kanal 33 ist mit einer weiteren stationären Leitung (nicht gezeigt) ausgestattet, die einen Teil der Struktur bildet, die zum Teil eingetaucht betrieben wird, um das Flüssigkeitsniveau 102 in dem Kanal 33 durch Leiten von Flüssigkeit zu z.B. einem Flüssigkeitsreservoir (nicht gezeigt) zu bestimmen, das an der Struktur 80 befestigt ist.
Die Einlässe der soweit beschriebenen verschiedenen Leitungen erstrecken sich alle in die gleiche Umfangsrichtung, d.h in die Richtung entgegengesetzt zu dem Rotationssinn der Rotationseinheit während des Normalbetriebs der Pumpe. Zusätzlich zu diesen Leitungen gibt es Leitungen, deren Einlässe in Umfangsrichtung in der entgegengesetzten Richtung hervorstehen, und die deshalb nicht funktional während Normalbetrieb während der Wärmepumpe sind. Wenn jedoch die Wärmepumpe ausgeschaltet wird, wird sie, wie oben erwähnt wurde, automatisch durch Mikroprozessorkontrolle in der entgegengesetzten Richtung angetrieben, und unter diesen Umständen werden die normalerweise nicht funktionalen Leitungen wirksam, um die Fluide zurückzuverteilen und wieder zu vermischen, z.B. um das Arbeitsgemisch in einem flüssigen Zustand zu speichern, der für die Speicherung als eine Flüssigkeit bei Temperaturen geeignet ist, wo der LVC anderenfalls gewöhnlich ausfrieren kann. Somit leitet z.B. die Leitung 110 in dem umgedrehten Betriebsmodus Fluid, das anfänglich beim Ausschalten zunächst LVC ist, über den Auslaß 112 in den Absorberbereich, wo eine erneute Mischung mit dem ätzendem Absorptionsmittel stattfindet. Ähnlich leitet die Leitung 114 in dem umgekehrten Modus Flüssigkeit aus dem Kanal 33 über den Auslaß 116 in den Verdampferbereich.
Die vorliegende Erfindung wird des weiteren mit Bezug auf das folgende Beispiel dargestellt.

Beispiel

Die Leistungsfähigkeit einer Wärmepumpe, wie sie in Figur 4 beschrieben ist, bei Verwendung von Wasser als den flüchtigen Bestandteil wird beschrieben.
Das Gemisch R hatte die folgende Zusammensetzung:
Bei der Wärmepumpe, worin die hochgradige Wärme durch Verbrennen von Methan mit Luft zugeführt wird; die niedriggradige Wärme (Umgebungsluft) bei 5ºC liegt; das wärmeaufnehmende Fluid Wasser ist, das bei ungefähr 55ºC eintritt, nacheinander durch den Verdampfer und den Verflüssiger läuft und dann bei ungefähr 65ºC ausgestoßen wird, kann man folgendes berechnen:
Wärmeaufnahme des Generators (von der hochgradigen Wärme) 6000 Watt
Wärmeaufnahme des Verdampfers (von der niedriggradigen Wärme) 4000 Watt
Wärmeaufnahme bei dem Verflüssiger durch das Wasser 4600 Watt
Wärmeaufnahme bei dem Absorber durch das Wasser 5400 Watt
Leistungskoeffizient des Kreislaufes = 4600 + 5400/6000 = 1,67
Leistungskoeffizient der Maschine (vorhergesagt) = 1,42,
wenn der Wärmegewinnungswirkungsgrad des gesamten Brenners und Abgases 85 % ist.

Claims

1. Absorptionszyklus-Wärmepumpe mit einer Rotationseinrichtung, die einen Dampfgenerator (GE), einen Verdichter (CO), einen Verdampfer (EV) und einen Absorber (AB) aufweist, die dermaßen miteinander verbunden sind, daß zyklische Fluidströmwege für einen flüchtigen Fluidbestandteil und eine Absorptionsmittelflüssigkeit dafür zur Verfügung gestellt sind, wobei ein Reservoir (26) zur Verfügung gestellt ist, um flüchtigen Fluidbestandteil aus dem Verdichter aufzunehmen, der dabei beim Betrieb kondensiert, dadurch gekennzeichnet, daß eine drehbeschränkte Einrichtung (27) zur Verfügung gestellt ist, um den flüssigen flüchtigen Bestandteil von dem Reservoir (26) zu der Wärmetauscherflächeneinrichtung (31) des Verdampfers zu lenken, so daß der flüssige flüchtige Bestandteil über die Wärmetauscherflächeneinrichtung von einer radial inneren Stelle zu einer radial äußeren Stelle strömt, wobei das Reservoir von der Wärmetauscherflächeneinrichtung (31) des Verdampfers denjenigen flüssigen flüchtigen Bestandteil aufnimmt, wie er nach dem Strömen über die Wärmetauscherflächeneinrichtung unverdampft übrigbleibt, wodurch ein Teil des flüssigen flüchtigen Bestandteils, der zu der Wärmetauscherflächeneinrichtung aus dem Reservoir zurückgeführt wird, unter Umgehung des Verdichters zurück zu dem Reservoir geleitet wird.

2. Wärmepumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Reservoir benachbart zu dem radial äußeren Umfang der Einrichtung angeordnet ist, und die drehbeschränkte Einrichtung eine Einrichtung (27) aufweist, die gegen Drehung beschränkt ist, um die flüchtige Komponente radial einwärts von dem Reservoir zu einer Verteilereinrichtung (28, 29; 46) zu leiten, die drehbar mit der Einrichtung ist, und angeordnet ist, um sich mit der nicht drehenden Fördereinrichtung zu decken, um den flüchtigen Bestandteil von der Fördereinrichtung (27) zu verschiedenen Abschnitten der Wärmetauscherflächeneinrichtung des Verdampfers (EV) zu übertragen.

3. Wärmepumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmetauscherflächeneinrichtung durch eine Vielzahl von Rohren (31) gebildet wird, die ringförmig um die Rotationsachse der Einrichtung beabstandet sind, und die Verteilereinrichtung (28, 29; 46) angeordnet ist, um den flüchtigen Bestandteil einzuspritzen, der von der Fördereinrichtung (27) in die Rohre (31) mit einer radial einwärts ausgerichteten Bewegungskomponente geleitet wird, so daß der flüchtige Bestandteil zunächst gegen die radial innersten Abschnitte der inneren Rohrflächen trifft.

4. Wärmepumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilereinrichtung (46) angeordnet ist, um den flüchtigen Bestandteil in die Rohre (31) mit einer in axialer Richtung ausgerichteten Bewegungskomponente zusätzlich zu der radial einwärts ausgerichteten Bewegungskomponente einzuspritzen.

5. Wärmepumpe nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilereinrichtung (46) angeordnet ist, um den flüchtigen Bestandteil in jedes Rohr (31) als einen divergenten Strahl einzuspritzen.

6. Wärmepumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (42) zum Steuern des Niveaus des flüssigen flüchtigen Bestandteils in dem Reservoir (26) und zum Umleiten überschüssiger Flüssigkeit in das Absorbergebiet (AB) der Einrichtung, wenn ein bestimmtes Niveau in dem Reservoir erreicht ist.

7. Wärmepumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Dampfgenerator und/oder der Absorber mit sich verbunden ein Reservoir (33, 20), das benachbart des radial äußeren Umfangs der Einrichtung angeordnet ist, und eine Pumpeinrichtung zum radial einwärts Leiten der Absorptionsmittelflüssigkeit von dem jeweiligen Reservoir (33, 20) zu einer Ausstoßstellung aufweisen, die einer Wärmetauscherflächeneinrichtung (14, 22) des Generators (GE) bzw. Absorbers (AB) benachbart ist, wobei die oder jede Pumpeinrichtung und die Ausrichteinrichtung ein einen Durchlaß bestimmendes Element (17/34, 21, 27) mit einem radial nach außen angeordnetem Einlaß, der in dem Reservoir aufgenommen ist, und einem radial einwärts angeordneten Auslaß an der Austoßstellung aufweisen, wobei eine Drehmomentwechselwirkungseinrichtung zum Beschränken der Drehung mit der Rotationseinrichtung des Elements oder der Elemente zur Verfügung gestellt werden.

8. Wärmepumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Dampfgenerator und der Absorber jeweils ein Reservoir und eine jeweilige Pumpeinrichtung aufweisen, die damit verbunden sind.

9. Wärmepumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die den Durchlaß bestimmenden Elemente (17/34, 21) und die Ausrichtungseinrichtung (26), die mit dem Verdampfer verbunden ist, alle durch eine gemeinsame Struktur (80) getragen werden oder darin enthalten sind, die um die Drehachse der Einrichtung drehbar ist und gegen Drehung mit der Einrichtung durch die Drehmomentwechselwirkungseinrichtung beschränkt ist.

10. Wärmepumpe nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Pumpeinrichtung und/oder die Ausrichtungseinrichtung ein weiteres einen Durchlaß bestimmendes Element (42, 34a) aufweisen, wobei sein radial außen liegender Einlaß auf einer anderen radialen Stellung in dem Reservoir zu dem zuerst erwähnten einen Durchlaß bestimmenden Element (27, 17/34) der Pumpeinrichtung oder der Ausrichtungseinrichtung liegt, wobei der Auslaß des weiteren einen Durchlaß bestimmenden Elements angeordnet ist, um bei einer anderen Stelle in der Einrichtung bezüglich des Auslasses des zuerst erwähnten einen Durchlaß bestimmenden Elements ausstößt.

11. Wärmepumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotationseinrichtung ein Gebiet (EV) niederen Drucks und ein Gebiet (GE) höheren Drucks enthält, wobei das Fluid oder die Fluide eine Rotationsbewegung, die auf sie als Reaktion auf die Drehung der Einrichtung übertragen ist, und eine Einrichtung (34, 35, 17) zum Pumpen von Fluid von dem Gebiet niederen Drucks zu dem Gebiet höheren Drucks aufweisen, wobei die Fluidpumpeinrichtung eine drehbeschränkte Einrichtung (34), um rotierendes Fluid in dem Gebiet niederen Drucks radial einwärts abzuleiten, und eine Einrichtung (35, 17) aufweist, die drehbar mit der Einrichtung ist, um das so abgeleitete Fluid radial nach außen zu leiten, bevor es in das Gebiet höheren Drucks ausgestoßen wird.

12. Wärmepumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine Fluidzuführeinrichtung (80) zum Zuführen des flüssigen flüchtigen Bestandteils von dem Reservoir (26) zu dem Verdampfer und zum Ableiten flüchtigen flüssigen Bestandteils von dem Behälter (26), um ihn zu dem Absorber (AB) zu liefern, wobei die Fluidzuführeinrichtung eine drehbeschränkte Einrichtung aufweist, die mindestens zwei Durchlässe (27, 42) bestimmt, wobei jeder von ihnen eine Einlaßöffnung in das Reservoir aufweist und sich radial einwärts von dem Reservoir erstreckt, wobei die Einlässe auf verschiedenen radialen Stellen in dem Reservoir angeordnet sind, wodurch im Betrieb der Durchlaß (42) mit dem weiter einwärts angeordneten Einlaß die radiale Tiefe bestimmt, auf der sich Fluid in dem Reservoir ansammeln kann, während der Durchlaß (27) mit dem weiter auswärts angeordneten Einlaß fortfährt, Fluid aus dem Reservoir zu fördern.

13. Wärmepumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die drehbeschränkte Einrichtung magnetische Mittel aufweist.

14. Wärmepumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die drehbeschränkte Einrichtung ein exzentrisch angeordnetes Gewicht aufweist.

15. Wärmepumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 14, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (S), um die Rotationseinrichtung drehbar anzutreiben, wobei die Antriebseinrichtung selektiv betreibbar ist, um die Rotationseinrichtung in einer Drehrichtung entsprechend dem normalen Betrieb der Wärmepumpe und in einer zweiten Drehrichtung anzutreiben, und durch eine Einrichtung, die wirksam ist, wenn die Einrichtung in der zweiten Drehrichtung angetrieben wird, um den flüchtigen Bestandteil mit der Absorptionsmittelflüssigkeit zu verbinden, die an flüchtigen Bestandteil abgenommen hat.

16. Wärmepumpe nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung automatisch betreibbar ist, um die Rotationseinrichtung in der zweiten Drehrichtung als Reaktion auf die Einstellung des Rotationsantriebs in der einen Drehrichtung anzutreiben.

17. Wärmepumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 16, gekennzeichnet durch eine Wärmeaustauscheinrichtung, die mit dem Absorber (AB) und dem Verdichter (CO) verbunden ist, wobei die Wärrneaustauscheinrichtung eine Kammer (70) aufweist, die an einer Seite durch den Absorber und an der anderen Seite durch den Verdichter begrenzt ist, und durch eine Einrichtung (72), die einen Fluidströmweg für Wärmeaustauschfluid in der Kammer derart bestimmt, daß das Wärmeaustauschfluid über die jeweiligen Zwischenflächen mit dem Absorber und dem Verdichter strömt.

18. Wärmepumpe nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (70) eine erste und eine zweite axial beabstandete Wand (22, 23) aufweist, die sich quer zu der Rotationsachse der Einrichtung erstreckt und jeweils den Absorber und den Verdichter ausmachen, wobei die den Fluidströmweg bestimmende Einrichtung eine Trennwand (72) aufweist, die zwischen der ersten und zweiten Wand angeordnet und axial dazu beabstandet ist, um damit Lücken zu bestimmen, die sich radial zu der Rotationsachse und darum umlaufend erstrecken, wobei die Lücken an dem Außenumfang der Trennwand miteinander in Verbindung stehen.

19. Wärmepumpe nach Anspruch 18, gekennzeichnet durch einen ersten Einlaßweg (88) für das Wärmetauschfluid, der sich in axialer Richtung durch dem Dampfgenerator (GE) erstreckt und sich in die Lücke zwischen der Trennwand (72) und der Absorberwand (22) öffnet; und durch einen zweiten Auslaßweg (90) für das Wärmeaustauschfluid, der sich ebenfalls in axialer Richtung durch den Dampfgenerator erstreckt und in die Lücke zwischen der Trennwand (72) und der Verdichterwand (23) öffnet.

20. Wärmepumpe nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaß- und Auslaßweg (88 und 90) koaxial zu der Drehachse liegen, wobei einer in dem anderen angeordnet ist.

21. Wärmepumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Generator und der Verdampfer jeweils eine im großen und ganzen konkav-konvexe Wand (14, 36) aufweisen, die sich im großen und ganzen quer zu der Drehachse der Rotationseinrichtung erstrecken, wobei die Generatorwand (14) im wesentlichen konvex ist, wenn sie von der Verdampferseite der Wärmepumpe betrachtet wird, und die Verdampferwand (36) im großen und ganzen konkav ist, wenn sie von der Generatorseite der Pumpe betrachtet wird.

22. Wärmepumpe nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Generator- und Verdampferwand Grenzwände eines Gehäuses bilden, das eine im großen und ganzen kegelstumpfförmige Gestalt aufweist, wobei die Generatorwand an dem Ende kleineren Durchmessers des kegelstumpfförmigen Gehäuses angeordnet ist.

23. Wärmepumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdampfer eine Vielzahl von Rohren (31) aufweist, die im wesentlichen parallel zu der Rotationsachse der Einrichtung angeordnet und für einen Wärmeaustausch mit einem externen Wärmeaustauschfluid ausgerichtet sind, wobei eine Einrichtung (28, 29, 46) dafür vorgesehen ist, den flüssigen flüchtigen Bestandteil in die Verdampferrohre einzuspritzen, so daß im Betrieb der flüchtige Bestandteil zunächst die radial innersten Innenflächenabschnitte der Rohre berührt und dann unter dem Einfluß der während der Rotation der Einrichtung erzeugten Kräfte um die Innenrohrflächen in Richtung auf die radial äußeren Enden der Innenrohrflächen strömt.

24. Wärmepumpe nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdampferrohre einen nicht kreisförmigen Querschnitt in einer Ebene quer zu der Rotationsachse der Einrichtung aufweisen, wobei die große Achse jedes Rohres sich im großen und ganzen radial zu der Rotationsachse erstreckt.

25. Wärmepumpe nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzeinrichtung angeordnet ist, um den flüchtigen Bestandteil in jedes Rohr mit radial einwärts ausgerichteten und axial ausgerichteten Bewegungskomponenten einzuspritzen.

26. Wärmepumpe nach Anspruch 23, 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzeinrichtung angeordnet ist, um den flüchtigen Bestandteil in jedes Rohr mit einer Rate einzuspritzen, die größer als die Rate ist, mit der der flüchtige Bestandteil an der inneren Wärmeaustauschfläche des Rohres verdampfen kann, wobei die Anordnung derart ist, daß der nicht verdampfte flüchtige Bestandteil unter dem Einfluß der während der Rotation der Einrichtung erzeugten Kräfte von jedem Rohr in das Reservoir (26) strömt, das mit dem Verdampfer verbunden ist und radial außerhalb der Rohre angeordnet ist, wobei das Reservoir ebenfalls kondensierten flüchtigen Bestandteil von dem Verdichter aufnimmt.

27. Wärmepumpe nach einem der Ansprüche 3, 4, 5, 25 und 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzrate an flüchtigem Bestandteil in die Rohre derart ist, daß die inneren Wärmeaustauschflächen der Rohre ununterbrochen benetzt bleiben.

28. Wärmepumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6 oder 23 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausrichtungseinrichtung flüchtigen Bestandteil zu der Wärmeaustauschflächeneinrichtung des Verdampfers mit einer Rate derart liefert, daß im Verlauf der Strömung über die Wärmeaustauschflächeneinrichtung ein großer Anteil des flüchtigen Bestandteils unverdampft bleibt.

29. Wärmepumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 28, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (12, 13) zum Erhitzen einer Wand (14) des Dampfgenerators, der sich im großen und ganzen quer zu der Rotationsachse der Einrichtung erstreckt, wobei die Erhitzungseinrichtung eine mit brennbaren Fluid gefeuerte Erhitzungseinrichtung (13) mit Strahlungsbelägen aufweist, die angeordnet ist, um Verbrennungsprodukte und Strahlungshitze in Richtung auf die Dampferzeugerwand (14) auszurichten.

30. Wärmepumpe nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Dampferzeugerwand (14) eine gewölbte Gestalt aufweist und in einer Richtung auf die Erhitzungseinrichtung (13) mit Strahlungsbelägen konkav ist.

31. Wärmepumpe nach Anspruch 29 oder 30, gekennzeichnet durch eine Lösungswärmetauschereinrichtung (25) zum Bewirken eines Wärmeaustausches zwischen an flüchtigem Bestandteil reicher Absorptionsmittelflüssigkeit, die von dem Absorber zu dem Dampfgenerator strömt, und an flüchtigem Bestandteil armer Absorptionsmittelflüssigkeit, die von dem Dampfgenerator zu dem Absorber strömt, und durch Mittel (61) zum Ausrichten der Strömung von gasförmigen Verbrennungsprodukten, die von der Erhitzungseinrichtung abgeleitet werden, über die Lösungswärmetauschereinrichtung.

32. Wärmepumpe nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß die Lösungwärmetauschereinrichtung (25) mit der Rotationseinrichtung drehbar ist und radial außerhalb davon angeordnet ist.

33. Wärmepumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 30, desweiteren gekennzeichnet durch einen Lösungswärmeaustauscher (25), wobei der Dampferzeuger (GE) ein Wand (14) aufweist, die im Betrieb erhitzt wird und sich im großen und ganzen quer zu der Rotationsachse der Einrichtung erstreckt, wobei eine Einrichtung (35, 17) dafür vorgesehen ist, über den Lösungswärmetauscher (25) Absorptionsmittelflüssigkeit, die reich an dem flüchtigen Bestandteil ist, zu der Generatorwand (14) bei einer radial inneren Stelle zu liefern, so daß die Absorptionsmittelflüssigkeit radial nach außen über die Wand während der Drehung der Einrichtung unter gleichzeitigen Verdampfen des flüssigen Bestandteils und Entleeren der Absorptionsmittelflüssigkeit strömt, und

durch Mittel (18) zum Sammeln der entleerten Absorptionmittelflüssigkeit an einer radial außenliegenden Stelle und Lenken derselben zu dem Absorber (AB) über den Lösungswärmetauscher (25), wobei der Lösungswärmetauscher radial außerhalb des Generators und des Absorbers angeordnet ist, wodurch die während der Rotation der Einrichtung erzeugten Kräfte bewirken, daß die entleerte Absorptionsmittelflüssigkeit von dem Verdampfer zu dem Absorber über den Lösungswärmetauscher verstärkt geführt wird.

34. Wärmepumpe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die drehbeschränkte Einrichtung der Fluid pumpenden Einrichtung einen Weg (34) mit einer radial nach außen angeordneten Einlaßöffnung in einer Richtung entgegen der Rotationsbewegung des Fluids in dem Gebiet niederen Drucks (EV) bestimmt, wobei der Weg (34) dazu dient, Fluid von dem Gebiet niederen Drucks zu einem Ausstoßauslaß (17) zu liefern, der sich in das Gebiet (GE) höheren Drucks öffnet.

35. Wärmepumpe nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Weg (35) in radialer Richtung einwärts von seinem Einlaß erstreckt und an einer radial inneren Stelle mit einem weiteren Weg (35) in Verbindung steht, der mit der Einrichtung drehbar ist und sich radial nach außen von der radial inneren Stelle erstreckt, so daß das Fluid der Zentrifugalbeschleunigung unterworfen wird, bevor es in das Gebiet höheren Drucks über den Auslaß ausgestoßen wird.

36. Wärmepumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdampfer eine im wesentlichen ebene Scheibe oder gewölbte Scheibe aufweist.