DE69411377T2

DE69411377T2 - Chemischer reaktor, kältemaschine und behälter ausgestattet mit diesem reaktor und reagenzpatrone dafür

Info

Publication number: DE69411377T2
Application number: DE69411377T
Authority: DE
Inventors: Gilles F-78400 Chatou Labranque
Original assignee: Sofrigam
Current assignee: Sofrigam
Priority date: 1993-04-07
Filing date: 1994-04-05
Publication date: 1999-01-28
Anticipated expiration: 2014-04-06
Also published as: AU6506994A; US5661986A; ATE167930T1; EP0692086B1; FR2703763B1; FR2703763A1; SG52474A1; EP0692086A1; CA2159901C; CA2159901A1; DE69411377D1; ES2120033T3; JPH08508335A; WO1994023253A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen chemischen Reaktor für eine Kühlmaschine oder dergleichen.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch eine auf diese Weise ausgestattete Kühlmaschine.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch einen Container, der mit einer solchen Kühlmaschine ausgestattet ist. Die Erfindung betrifft auch eine Reagens-Patrone.
Das Prinzip der Kühlmaschinen, die durch chemische Reaktion funktionieren, ist bekannt.
Ausgehend von einem Behälter mit Kühlfluid im flüssigen Zustand unter Druck durchläuft das Fluid einen Druckminderer und sodann einen Verdampfer, der in dem zu kühlenden Raum angeordnet ist. Beim Austritt aus dem Verdampfer wird das Gas durch den Reaktor angesaugt, der ein Reagens enthält, das bei Raumtemperatur chemisch gasanziehend ist. Das Reagens verbindet sich chemisch mit dem Gas, indem eine gewisse Wärmeabgabe erzeugt wird.
Wenn der Behälter mit Druckflüssigkeit leer ist, wird der Vorgang unterbrochen, und es ist nun erforderlich, ein Regenerationsverfahren zu starten, das darin besteht, Wärme an den chemischen Reaktor zu liefern, damit sich das Reagens chemisch von dem Kühlgas trennt und dieses Gas unter starkem Druck zurückdrängt. Beim Austritt aus dem Reaktor durchläuft das Gas einen Kondensator und wird sodann im flüssigen Zustand in dem Behälter gesammelt. Wenn das Regenerationsverfahren beendet ist, weist der Behälter seinen Maximalstand auf, und einer neuer Kühlvorgang kann gestartet werden.
Dieses bekannte Prinzip hat bis heute große Probleme im Einsatz mit sich gebracht.
Das Reagens wird während des Betriebs großen Belastungen ausgesetzt, insbesondere was die Temperatur und den Druck betrifft, und es muß ferner in der Lage sein, chemisch zu absorbieren und sich chemisch von dem Kühlfluid mit einer Geschwindigkeit zu trennen, die den Durchflußraten von Kühlfluid in der Maschine entspricht.
Aus US-A-2 649 700 ist ein chemischer Reaktor einer Kühlmaschine oder dergleichen bekannt, bestehend aus mehreren elementaren Reagensblöcken, die dazu bestimmt sind, durch chemische Verbindung einen Gasfluß aus einem Verdampfer zu absorbieren und diesen Fluß durch umgekehrte chemische Reaktion unter der Wirkung einer Temperaturerhöhung zudesorbieren. Die Blöcke, die eine allgemeine Ringform aufweisen, sind zwischen einer Innenwandung und einer Umfangswandung eingegrenzt. Ferner trennen poröse Schirme die elementaren Blöcke voneinander. Sie verteilen den Gasfluß zwischen den oberen und den unteren Flächen der elementaren Blöcke und einer Zu- und Ableitung. Ein zu der Achse paralleler Kanal geht durch die Elementarblöcke und die Schirme hindurch und dient als Kollektor für die von den Schirmen kommenden oder zu diesen gehenden Flüsse.
Nach diesem Dokument bestehen die Elementarblöcke aus Sintermetall und sind somit dimensionsstabil, insbesondere im Hinblick auf die vorgenannten Temperatur- und Druckbelastungen. Die Wandungen sollen nur die Blöcke in Position halten.
Ein solches absorbierendes Material weist zahlreiche Nachteile auf: die Gasmenge, die es pro Volumseinheit absorbieren kann, ist relativ begrenzt, und es hält schlecht die absorbierenden Teilchen zurück. Deshalb muß der Gasfluß durch Schirme geschickt werden, die gewissermaßen als Filter dienen, die jedoch den Fluß verlangsamen und überdies auf lange Sicht mit Teilchen angehäuft werden können, die aus den Elementarblöcken auszubrechen versuchen. Ferner erhöht die Notwendigkeit, solche Schirme vorzusehen, noch das bereits große Volumen, das aufgrund der relativ geringen Absorptionsleistung der Blöcke selbst erforderlich ist. Schließlich ist, da die Blöcke metallisch, vorzugsweise aus rostfreiem Stahl, sind, das Gewicht der Einheit groß.
Überdies ist aus US-A-2384460 ein Reaktor bekannt, in dem das Reagens ein Pulver ist, das sich aufblähen kann, wenn es Kühlgas absorbiert. Dieses Pulver befindet sich in einem zylindrischen Körper, wobei es in einem bestimmten Volumen eingegrenzt ist. Für die Masseübertragungen zwischen dem absorbierenden Material und der Gasleitung gehen durch den für das Material vorgesehenen Raum perforierte Rohre hindurch, die mit Glaswolle gefüllt sind, um die Teilchen daran zu hindern, mit dem Gasfluß zu entweichen. Somit ist auf etwas unterschiedliche Weise die Besonderheit zu finden, die in einem Filter besteht, der dazu bestimmt ist, die Teilchen zurückzuhalten und den Gasfluß durchzulassen. Es ist allerdings verständlich, daß der Entwerfer dieser bekannten Vorrichtung zugibt, daß die Teilchen durch die Perforationen der Rohre hindurchgehen werden. Andernfalls hätte er keine Glaswolle in den Rohren vorgesehen. Folglich werden in der Glaswolle immer mehr Teilchen vorhanden sein und schlußendlich in dem Gasfluß selbst, was genau verhindert werden sollte.
Überdies ist aus EP-A-0206875 ein festes Reagens bekannt, das von einem Chloridgemisch und einem expandierten Derivat von Kohlenstoff mit Lamellenstrukturen gebildet wird. Dieses Reagens löst die Probleme der Masse- und der Wärmeübertragung. Es ist in der Lage, große Gasmengen pro Volumseinheit zu absorbieren.
Seine mechanische Haltbarkeit ist hingegen verringert, und es neigt dazu, sich rasch unter der Einwirkung der Druckgradienten und der Volumsänderungen, die während des Betriebs der Maschine auftreten, zu verformen. Insbesondere wenn das Reagens Gas durch chemische Verbindung absorbiert, neigt sein Volumen dazu, fortschreitend zu steigen. Infolgedessen kann die chemische Trennung unvollständig sein, und die Flächen des Reagens, die für den Masseaustausch vorgesehen sind, können derart verformt sein, daß sie unwirksam werden. Falls beispielsweise Hohlräume in dem Reagensblock vorgesehen wurden, um die Austauschfläche zu vergrößern, neigen diese Hohlräume dazu, sich nach einigen Kühl-Regenerationszyklen in sich selbst zu schließen.
FR-A-2 455 713 beschreibt eine Absorptionsvorrichtung, bestehend aus einem Reagenskörper, der eventuell durch ein Bindemittel "praktisch selbsttragend" gemacht wurde. Dieser Körper ist in eine bewegliche Hülle eingeschlossen. Es wird ein enger Kontakt der Hülle mit dem Körper mit Hilfe eines Druckunterschiedes zwischen dem Inneren und dem Äußeren der Hülle hergestellt.
Ziel der Erfindung ist es somit, einen chemischen Reaktor für eine Kühlmaschine oder dergleichen vorzuschlagen, der in der Lage ist, gute Kühlleistungen zu gewährleisten, die während zahlreicher aufeinanderfolgender Zyklen bestehen bleiben, ohne zu starke Veränderung der ursprünglichen Merkmale.
Erfindungsgemäß ist der chemische Reaktor für eine Kühlmaschine oder dergleichen, bestehend aus einem vorgefertigten Reagensblock, der dazu bestimmt ist, durch chemische Verbindung einen Gasfluß von einem Verdampfer zu absorbieren und diesen Fluß durch umgekehrte chemische Reaktion unter der Wirkung einer Temperaturerhöhung zu desorbieren, wobei der Reagensblock zwischen Eingrenzungsflächen eingegrenzt ist, von denen mindestens einige für den Masseaustausch durchlässig sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Block zu einer Volumsveränderung in Abhängigkeit von der absorbierten Gasmenge fähig ist und daß die Eingrenzungsflächen Eingrenzungswandungen angehören, die die Formstabilität des Blocks gegen die Neigung zu diesen Volumsveränderungen gewährleisten.
Es stellte sich nämlich heraus, daß das Reagens trotz seiner Neigung zur Volumsvergrößerung während der chemischen Reaktion zur Verbindung mit dem Kühlfluid ohne Nachteil in einem im wesentlichen festen Volumen eingegrenzt werden konnte. Es stellte sich insbesondere heraus, daß dies einen vernachlässigbaren Einfluß auf seine Fähigkeit, chemisch eine große Menge Kühlgas zu absorbieren, hatte. Die Eingrenzung stabilisiert im Gegenteil die physikalische Struktur des Blocks, was für den Erhalt von guten Absorptions- und Desorptionsleistungen günstig ist.
Somit wird der Reagensblock erfindungsgemäß in einem im wesentlichen festen Volumen eingegrenzt, und da dieser Block fest ist, weist er während des Betriebs eine gute innere Kohäsion auf, dank derer die Wirksubstanz in seinem Inneren gut zurückgehalten wird. Somit werden die Probleme des Entweichens von Reagens mit einfachen durchlässigen Wandungen gelöst, die beispielsweise gelochte Wandungen sein können.
Es ist nicht mehr erforderlich, den Gasfluß durch mehr oder weniger wirksame Filter laufen zu lassen, um die Teilchen zurückzuhalten.
Dank der Erfindung wird zum ersten Mal ein zuverlässiger Reaktor hergestellt, der in der Lage ist, in einem begrenzten Volumen Gasmengen zu speichern, die es ermöglichen, die wirksame Produktion von Kälte mit Hilfe eines Absorptionsgeräts vorzusehen. Im Gegensatz zu den derzeit bekannten Absorptions-Kühlgeräten, die in der Tat nur erfrischend sind, ist ein erfindungsgemäßes Gerät beispielsweise in der Lage, Eis herzustellen, indem es unter einer hohen Außentemperatur (tropischer Art) aufgestellt wird, ohne daß sein Platzbedarf noch sein Gewicht die üblichen Normen überschreiten.
Der erfindungsgemäße Reaktor kann die meisten, wenn nicht die Gesamtheit der Reagenzien, die Chloride enthalten, aufnehmen.
Die durchlässigen Wandungen können beispielsweise von gelochten Rohren gebildet werden, die in dem Block ausgesparte parallele Kanäle umgeben.
Während der Verbindungsreaktion ist es wesentlich, die produzierte Wärme zu beseitigen, um zu verhindern, daß sich das Reagens erhitzt und folglich weniger gasanziehend wird.
Dazu können auf einer Umfangswandung, die den Eingrenzungswandungen angehört, Kühlrippen befestigt werden, die einem Fluß von Kühlluft, natürlicher Luft oder Gebläseluft ausgesetzt sind.
Während der Regeneration ist es hingegen vorteilhaft, daß die Wärmeableitung so gering wie möglich ist. Deshalb werden die Rippen in einer ringförmigen Kammer angeordnet, die außen durch einen wärmeisolierten Mantel definiert wird. Während des Kühlens leitet dieser Mantel die Kühlluft entlang der Rippen. Während der Regeneration wird zumindest teilweise der von dem Mantel umgebene Raum nach außen hin isoliert, um den Konvektionsfluß entlang der Rippen zu verhindern.
Um das Reagens während der Regeneration zu erwärmen, wird vorzugsweise ein elektrisches Widerstandsheizelement verwendet, das in einer Lagerung montiert ist, die sich in der Mitte des Blocks befindet, so daß die von diesem Element erzeugte Wärme über den Block praktisch ohne Verluste ausgebreitet wird.
Falls gewünscht, kann diese Lagerung mit einer Eingrenzungswandung umgeben werden, es ist allerdings auch annehmbar, die Lagerung nicht zu umgeben, wobei akzeptiert wird, daß die Substanz des Blocks aufgrund ihrer Neigung, sich aufzublähen, das Heizelement einschließt. Die Leitung zwischen dem Heizelement und dem Block wird dadurch nur besser. Es ist natürlich darauf zu achten, ein Heizelement zu verwenden, dessen Oberflächentemperatur nicht die für die Substanz des Blocks zulässige Grenztemperatur überschreitet. Mit dem Heizelement in der Mitte des Blocks und den Rippen an seiner Peripherie wird die ungünstige Neigung der Rippen, die Rolle eines Wärmeableiters während der Regeneration zu spielen, wirksam bekämpft.
Nach einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung auch eine Kühlmaschine, die in einem geschlossenen Kreis einen Hochdruckbehälter, einen Druckminderer, einen Verdampfer und einen Reaktor nach dem ersten Aspekt enthält.
Nach einem dritten Aspekt betrifft die Erfindung ferner einen Container, der mit einer Kühlmaschine nach dem zweiten Aspekt ausgestattet ist.
Nach einem vierten Aspekt ist die Reagenspatrone, insbesondere, um Teil eines Reaktors nach dem ersten Aspekt, einer Kühlmaschine nach dem zweiten Aspekt oder eines Containers nach dem dritten Aspekt zu sein, enthaltend einen Reagensblock, der von einer dichten Hülle umgeben ist, wobei dieser Block Hohlräume umfaßt, die durch die dichte Hülle münden, dadurch gekennzeichnet, daß diese Hohlräume durch vorübergehende Verschlüsse dicht verschlossen sind.
Eine solche Patrone ermöglicht die Beförderung und die Lagerung des Reagens ohne Veränderung seiner Eigenschaften, insbesondere ohne Absorption von Feuchtigkeit, von seiner Herstellung bis zu seiner Installierung in dem Reaktor.
Weitere Besonderheiten und Vorteile der Erfindung gehen auch aus der nachfolgenden Beschreibung hervor, die sich auf nicht einschränkende Beispiele bezieht.
In den beiliegenden Zeichnungen:
- ist Fig. 1 ein Prinzipschema eines erfindungsgemäßen Kühlcontainers während des Kühlens;
- ist Fig. 2 eine Ansicht analog zu Fig. 1, allerdings nach der Regeneration;
- ist Fig. 3 eine Axialschnittansicht von dem Reaktor der Fig. 1 und 2;
- ist Fig. 4 eine Querschnittansicht des Reaktors der Fig. 1 und 2; und
- ist Fig. 5 eine Teilansicht von einer Ausführungsvariante.
In dem in Fig. 1 dargestellten Beispiel umfaßt die Kühlmaschine 1, mit der der Kühlcontainer 2 ausgestattet ist, einen Behälter oder Kolben mit flüssigem Kühlfluid 3, der seinem eigenen Sättigungsdampfdruck unterworfen ist. Das Fluid wird insbesondere so ausgewählt, daß dieser Druck relativ hoch ist. In dem Beispiel ist dieses Fluid Ammoniak, dessen Sättigungsdampfdruck ungefähr 1,5 Mpa bei 20ºC beträgt. Eine Ausgangsöffnung 4, die am Boden des Kolbens 3 vorgesehen ist, um nur Flüssigkeit austreten zu lassen, ist an einen Druckminderer 6 über einen Absperrschieber 7 angeschlossen, der ein Magnetventil sein kann, das von einer nachladbaren Batterie, die mit dem Container verbunden ist, gespeist werden kann. Der Druckminderer 6 ist am Eingang eines Verdampfers 8 angeordnet, dessen Ausgang über einen T-Anschluß 10 einerseits an einen Reaktor 9 und andererseits an einen Kondensator 11 angeschlossen ist. Der Kondensator 11 ist selbst an einen Eingang 12 angeschlossen, der sich an der Spitze des Kolbens 3 befindet.
Der Druckminderer 6 und der Verdampfer 8 befinden sich im Inneren des wärmeisolierten Raumes 5 des Kühlcontainers 2, während die anderen bisher beschriebenen Elemente außerhalb des Raumes 5 angeordnet sind. Eine Rückschlagklappe 13 hindert das aus dem Reaktor 9 kommende Fluid daran, in die Richtung des Verdampfers 8 zu zirkulieren, während eine weitere Rückschlagklappe 14 das in dem Kolben 3 enthaltene Fluid daran hindert, zu dem Kondensator 11 abzufließen.
Eine Vorrichtung zur Messung der Überhitzung 16 bekannten Typs steuert den Öffnungsgrad des Druckminderers 6, so daß das aus dem Verdampfer 8 austretende Fluid komplett verdampft, ohne daß es übermäßig überhitzt wird.
Auf eine Weise, die später detaillierter beschrieben wird, enthält der Reaktor 9 ein Reagens, vorzugsweise das aus EP-A-0477343/WO-A-9115292 bekannte, das von einem Gemisch von Chlorid und einem expandierten Derivat von Kohlenstoff mit Lamellenstruktur gebildet wird und die Eigenschaft hat, sich chemisch mit dem verwendeten Kühlfluid zu verbinden, im gegebenen Fall Ammoniak, wenn seine Temperatur niedrig ist, und sich chemisch von dem Ammoniak zu trennen, wenn seine Temperatur einen vorbestimmten hohen Wert annimmt.
Deshalb umfaßt der Reaktor 9 Mittel, die es ermöglichen, diesen selektiv zu erhitzen oder abzukühlen. Die Mittel zum Erhitzen umfassen im wesentlichen ein Heizelement 17, das selektiv von einem Schalter 18 betätigt wird. Auf nicht dargestellte Weise kann das Heizelement durch Thermostat geregelt werden. Die Mittel zum Abkühlen des Reaktors 9 umfassen einen Ventilator 19, der durch die mit dem Container verbundene aufladbare Batterie gespeist wird. Der Ventilator 19 läßt einen Fluß Konvektionsluft im Inneren eines Außenmantels 21 des Reaktors zirkulieren. Der Mantel 21 ist wärmeisoliert, um die Wärmeverluste während des Heizens zu begrenzen, und umfaßt an seiner Basis eine Klappe 22, die während des Heizens geschlossen wird, um den Kamineffekt zu vermeiden. Während des Betriebs des Ventilators 19 ist die Klappe 22 offen.
Es wird nun der allgemeine Betrieb der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Kühlmaschine beschrieben.
Wenn sich die Maschine in Erwartung des Kühlbetriebs befindet, ist der Absperrschieber 7 geschlossen, so daß der Kühlfluidbehälter zwischen der Rückschlagklappe 14 und dem Ventil 7 eingeschlossen wird. Sein Druck ist groß, da er dem Sättigungsdampfdruck des Ammoniaks bei Außentemperatur, beispielsweise 20ºC, entspricht.
Um einen Kühlzyklus zu starten, reicht es aus, den Absperrschieber 7 und die Klappe 22 zu öffnen und den Ventilator 19 in Betrieb zu setzen. Die Flüssigkeit verläßt den Kolben 3 durch den Ausgang 4 und das Ventil 7, durchquert sodann den Druckminderer 6, indem sie Druck verliert, was es ihr ermöglicht, in dem Verdampfer 8 zu verdampfen, indem aus der Kältekammer des Containers die erforderliche latente Verdampfungswärme entzogen wird. Das auf diese Weise gebildete Gas durchquert in Durchgangsrichtung die Rückschlagklappe 13, erreicht sodann den Reaktor 9, wo sich aufgrund der von dem Ventilator 19 niedrig gehaltenen Temperatur das Gas chemisch mit dem Reagens verbindet. Der Kühleffekt verschwindet, wenn das Reagens im wesentlichen durch das Ammoniak gesättigt ist, der Kolben 3 befindet sich nun auf seinem unteren Niveau.
Es ist nun ein Regenerationszyklus vorzunehmen, der in Fig. 2 dargestellt ist. Dazu werden der Schieber 7 und die Klappe 22 geschlossen, der Betrieb des Ventilators 19 wird unterbrochen, und das Heizelement 17 wird mit Hilfe des Schalters 18 in Betrieb gesetzt. Es kann auch vorgesehen werden, das obere Ende des Mantels 21 beispielsweise mit Hilfe eines Verschlusses 23 zu verschließen.
Die Erhitzung des Reagens durch das Element 17 führt zur Abspaltung des Ammoniaks, das im gasförmigen Zustand durch dieselbe Leitung 24 austritt, durch die es auch in den Reaktor eingetreten ist. Aufgrund der relativ hohen Temperatur in dem Reaktor neigt der Druck des daraus austretenden Gases dazu, höher als die Ausgleichstemperatur in dem Kolben 3 zu sein, so daß das Gas durch die Rückschlagklappe 14 hindurchgeht. Es wird sodann auf Raumtemperatur, wie beispielsweise 20ºC in dem Kondensator 11 zurückgebracht, um in dem Kolben 3 zum flüssigen Zustand zukommen. Wenn das Reagens von gleichsam der gesamten Menge des beweglichen Ammoniaks befreit ist (nach der Inbetriebnahme verbleibt eine gewisse Ammoniakmenge endgültig in dem Block eingeschlossen), hält der Regenerationszyklus an. Ein neuer Kühlzyklus kann beginnen. Der Kolben 3 befindet sich nun auf seinem oberen Niveau.
Ein solcher Container hat den Vorteil, daß er den Regenerationsprozeß durchmachen kann, wenn er sich im Lager befindet, und daß er sodann hinsichtlich der Energie autonom ist, um das Kühlen der Nahrungsmittel zu gewährleisten, die der Container während des Transports des Containers enthält. Es wird nun detaillierter der Reaktor 9 in bezug auf die Fig. 3 uns 4 beschrieben.
Der Reagensblock 26 weist eine allgemeine zylindrische Form mit derselben Achse 27 wie der Mantel 21 und einen geringeren Durchmesser als der Innendurchmesser des Mantels 21 auf.
In dem dargestellten Beispiel wird der Block 26 von übereinandergestapelten Elementarblöcken 28 gebildet, die die Form von Scheiben aufweisen.
Erfindungsgemäß ist der Block 26 in Eingrenzungswandungen eingeschlossen, die vorzugsweise aus rostfreiem Stahl bestehen, um mechanisch robust und korrosionsbeständig zu sein.
Die Eingrenzungswandungen umfassen insbesondere eine zylindrische Hülle 29, in die die Elementarblöcke 28 unter einem leichten anfänglichen Zusammendrücken eingesteckt werden. Dieses Drücken ist dazu bestimmt, nach der Verwendung des Reaktors verstärkt zu werden, aufgrund der Neigung des Reagens, sich aufzublähen, wie oben angeführt. Die Hülle 29 spielt somit eine Rolle der Vesteifung des Blocks 26.
Die Umfangshülle 29 ist an jedem Axialende des Blocks 26 durch eine kreisförmige Verschlußplatte 31 geschlossen. Durch den Block 26 hindurch verläuft eine gewisse Anzahl (vier in dem Beispiel) von Kanälen 32 zylindrischer Form, die zur Achse 27 parallel sind und winkelig um diese verteilt sind. Die Kanäle 32 fallen mit Öffnungen 33 zusammen, die in den Platten 31 eingearbeitet sind und münden somit außerhalb der Eingrenzungshülle des Blocks 26. Die Kanäle 32 sind von durchlässigen Eingrenzungswandungen umgeben, die von gelochten Rohren aus rostfreiem Stahl 34 gebildet werden. Die Perforationen der Rohre 34 ermöglichen einen Masseaustausch zwischen dem gasförmigen Milieu der Kanäle 32 und dem Block 26, der sich diesem Milieu über die Perforationen ausgesetzt sieht. Die ringförmigen Enden der gelochten Rohre 34 schließen an den Umfang der entsprechenden Öffnungen 33 an.
In jeder der ringförmigen Bereiche, in denen die Außenhülle 29 mit einer der Eingrenzungsplatten 31 verbunden ist, ist die Außenhülle 29 auch dicht mit einer oberen Verschlußkappe 36 bzw. unteren Verschlußkappe 37 verbunden. Eine obere Verstrebung 38 bzw. untere Verstrebung 39 ist in im wesentlichen mittlerer Position zwischen jeder Kappe 36 bzw. 37 und der angrenzenden Eingrenzungsplatte 31 montiert.
Eine Verteilungs- und Sammelkammer 41 wird zwischen der oberen Kappe 36 und der angrenzenden Eingrenzungsplatte 31 definiert und steht folglich mit den Kanälen 32 über die Öffnungen 33 in Verbindung. Die obere Verstrebung 38 umfaßt Leitungen 42, die die Sammel- und Verteilungskammer 41 mit der Eingangs- und Ausgangsleitung 24 im Reaktor 9 über eine Öffnung 43 der oberen Kappe 36 und eine Eingangs- und Ausgangsöffnung 44 im Reaktor in Verbindung bringen. Die untere Kappe 37 und die entsprechende Eingrenzungsplatte 31 definieren zwischen sich eine Zirkulationskammer 50.
Das Heizelement 17 ist ein elektrisches Element in Stangenform, dessen Nutzlänge der Axiallänge des Blocks 26 entspricht und das im wesentlichen ohne Spiel in der Axiallagerung 46 montiert ist, die über die gesamte axiale Länge des Blocks 26 vorgesehen ist. Das obere Ende der Lagerung 46 ist durch die an die Kammer 41 angrenzende Platte 31 verschlossen. Nach einer ersten Ausführungsart, die im linken Teil der Fig. 3 dargestellt ist, ist die Lagerung 46 nicht ummantelt, so daß während des Betriebs das Reagens aufgrund seiner Neigung, sich aufzublähen, das Heizelement 17 einschließt, mit dem Vorteil, daß der Wärmekontakt zwischen ihnen verbessert wird.
Wie in dem rechten Teil der Fig. 3 dargestellt, ist es, wenn zu befürchten steht, daß die Temperatur des Heizelements 17 das umgebende Reagens beschädigt, hingegen auch möglich, die Lagerung 46 mit einem Rohr 47 zu umgeben. Falls dieses undurchlässig, insbesondere nicht perforiert ist, schützt es das Heizelement 17 vor Korrosion.
Das Heizelement ist über eine Bohrung 48 der unteren Kappe 37 und eine Mittelbohrung 49 der unteren Verstrebung 39 montiert. Diese dient somit als Montagevorrichtung für das Heizelement 17. Sie kann beispielsweise ein Innengewinde aufweisen, um ein entsprechendes Gewinde des Elements 17 für dessen Befestigung aufzunehmen. Die untere Eingrenzungsplatte 31 weist eine Mittelöffnung 51 für den Durchgang des Elements 17 auf.
Um die Ammoniakaustritte nach außen zu vermeiden, ist die Umfangshülle 29 dicht, und sie ist dicht mit der oberen 36 und der unteren Kappe 37 verbunden. Diese sind ebenfalls dicht, mit Ausnahme ihrer jeweiligen Bohrungen 43 und 48, die dicht mit den Innendurchgängen 42 und 49 ihrer jeweiligen Verstrebung 38 und 39 sowie im Falle der oberen Kappe 36 mit der Öffnung 44 für den Anschluß an den übrigen Kühlkreis in Verbindung stehen. Das Heizelement 17 ist dicht in der Bohrung 49 montiert.
Die Umfangswandung 29 und der Mantel 21 definieren zwischen sich eine ringförmige Kammer 52, die für die aufsteigende Zirkulation des Kühlluftflusses bestimmt ist, der von dem Ventilator 19 (nicht in Fig. 3 dargestellt) erzeugt wird, der sich unter der unteren Kappe 37 befindet. Die von dem Reagensblock 26, den Eingrenzungswandungen 29, 31, 32 und den Kappen 36 und 37 sowie dem Heizelement 17 gebildete. Einheit wird im Inneren des Mantels 21 von jedem geeigneten Mittel, wie beispielsweise Konsolen 53, getragen, die den Durchgang des Luftflusses 54 ermöglichen.
Die Umfangswandung 29 trägt Rippen 56, die in der ringförmigen Kammer 52 in Richtung des Mantels 21 vorstehen. Die Rippen 56 sind in Axialebenen angeordnet, so daß sie zwischen sich Gänge für die Luftzirkulation 57 (Fig. 4) bilden, die zur Achse 27 parallel sind. Die Rippen 56 sind beispielsweise mit Hilfe von Abschnitten von Aluminiumprofilen in T-Form hergestellt, die auf die Außenfläche der Umfangswandung 29 geschweißt sind.
An seinem oberen Ende ist der Mantel 21 durch eine gelochte Wandung 58 verschlossen, deren Öffnungen 59 selektiv durch eine Verschlußscheibe verschlossen werden können, die die Verschlußvorrichtung 23, die schematisch in Fig. 2 dargestellt ist, verwirklicht.
Die Funktion des Reaktors 9 ist folgende:
- während des Kühlbetriebs gelangt das gasförmige, kalte und druckgeminderte Ammoniak durch die Öffnung 24 in die Verteilungs- und Sammelkammer 41 und sodann in die Kanäle 32, bevor es durch chemische Verbindung mit dem Reagens 26 über die Perforationen der Eingrenzungsrohre 34 absorbiert wird. Die Klappe 22 ist offen, wie in Fig. 1 dargestellt, und die Verschlußvorrichtung 23 befindet sich auch in der Öffnungsposition, die in Fig. 3 dargestellt ist. Der Ventilator 19 ist in Betrieb und erzeugt den Kühlluftfluß 54, der die Wärme aus der exothermen Verbindungsreaktion ableitet. Der Fluß 54 wird durch den Kamineffekt im Inneren des Mantels 21 beschleunigt, aufgrund der Temperatur der Rippen 56, die durch die Reaktionswärme wieder erhitzt werden.
Während der Regeneration wird der Betrieb des Ventilators 19 unterbrochen, die Klappe 22 und die Verschlußvorrichtung 23 geschlossen, und das Heizelement 17 wird in Betrieb gesetzt, um das Reagens auf eine Temperatur zu bringen, die ungefähr 200ºC betragen kann. Daraus ergibt sich eine endotherme chemische Trennungsreaktion zwischen dem Reagens und dem Ammoniak, welches sich im gasförmigen Zustand über die Perforationen der Rohre 34 und sodann über die Eingangs- und Ausgangsöffnung 44 über die Verteilungs- und Sammelkammer 41 und die Leitungen 42 der Verstrebung 38 freisetzt.
Da in diesem Stadium die ringförmige Kammer 52 von außen isoliert ist, spielen die Rippen 56 keine Rolle der Wärmeableitung mehr, so daß die endotherme Reaktion mit einer guten Leistung erfolgt.
Die Eingrenzungsplatten 31 widerstehen, obwohl sie flach sind, wirksam der Neigung des Blocks, sich aufzublähen, da sie an die Kammern 41 und 50 angrenzen, in denen der Druck des gasförmigen Ammoniaks herrscht.
Der Widerstand der Platten 31 wird durch die Verbindung vergrößert, die zwischen ihnen durch die gelochten Rohre 34 und gegebenenfalls das nicht gelochte Rohr 47 und auch durch die Verstrebungen 38 und 39 gewährleistet wird, die den Aufblähdruck auf die Kappen 36 und 37 übertragen, die dank ihrer bauchigen Form widerstandsfähig sind. Diese Verstärkung für die Platten 31 ist nützlich, wenn der Druck in den Kammern 41 und 50 niedrig ist, während die Neigung des Blocks zum Aufblähen maximal ist, beispielsweise am Ende des Kühlzyklus.
In dem Beispiel der Fig. 5 sind die Elementarblöcke 28 vorgefertigte Patronen, die ihre eigene Außenhülle 60 aufweisen, die mit Ausnahme der Öffnungen 61 für den Durchgang der gelochten Rohre 34 und des Heizelements 17 dicht ist.
Die Hülle 60 spielt nur eine Rolle zur Abdichtung und des mechanischen Zusammenhalts, ist jedoch nicht dafür ausgeführt, dem Betriebsdruck standzuhalten.
Bei der Herstellung der Patronen werden die Öffnungen 61 durch fransbare Verschlußvorrichtungen 62 verschlossen, die dicht und beispielsweise aus dichtem Papier hergestellt sind. Bei der Montage werden zuerst die Umfangswandung 29, die untere Kappe, die untere Eingrenzungsplatte 31, die untere Verstrebung 39, die gelochten Rohre 34 und das Heizelement 17 zusammengebaut, sodann werden die Elementarblöcke 28 in der Umfangswandung 29 aufeinandergestapelt, während das Heizelement 17 und die Rohre 34 jeweils zwei Verschlußvorrichtungen 62 jedes Blocks durchbohren, wenn sein Eintritt bzw. der Austritt aus der Bohrung 63 bzw. 64, die ihm in dem Block entspricht, erfolgt. Die Bohrungen 63 und 64 sind nicht ummantelt. Die Verschlußvorrichtungen 62 haben die Funktion des Schutzes des Blocks vor einer ungewollten Absorption von Feuchtigkeit vor der Montage.
Die Montage des Kernstücks des Reaktors endet mit der Anordnung der Platte 31 und der oberen Kappe 36.
Die Ausführung nach Fig. 5 vereinfacht die Montage des Reaktors, indem eine gewisse Anzahl von Vorsichtsmaßnahmen, insbesondere hygrometrische, nur auf die Herstellung der Blöcke übertragen wird.
Natürlich ist die Erfindung nicht auf die beschriebenen und dargestellten Beispiele beschränkt.
Es könnten auch die Platten 31 gelocht werden, um die Masseaustauschflächen zu vergrößern.
Um den Kühlluftfluß während der Regeneration zu unterbrechen, könnte nur der obere oder der untere Teil des Mantels geschlossen werden.
Es könnten mehrere Verstrebungen in jeder Kammer und mehrere Heizelemente in dem Block vorgesehen werden.
Der Reaktor könnte zwei unterschiedliche Zugänge haben, einen für den Eintritt des Ammoniaks während des Kühlens, einen anderen für den Austritt des Ammoniaks während der Regeneration.

Claims

1. Chemischer Reaktor für eine Kühlmaschine (1) oder dergleichen, bestehend aus einem vorgefertigten Reagensblock (26), der dazu bestimmt ist, durch chemische Verbindung einen Gasfluß von einem Verdampfer (8) zu absorbieren und diesen Fluß durch umgekehrte chemische Reaktion unter der Wirkung einer Temperaturerhöhung zu desorbieren, wobei der Reagensblock (26) zwischen Eingrenzungsflächen (29, 31, 34, 47) eingegrenzt ist, von denen mindestens einige (34) für den Masseaustausch durchlässig sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Block (26) zu einer Volumsveränderung in Abhängigkeit von der absorbierten Gasmenge fähig ist und daß die Eingrenzungsflächen Eingrenzungswandungen angehören, die die Formstabilität des Blocks gegen die Neigung zu diesen Volumsveränderungen gewährleisten können.

2. Reaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die durchlässigen Eingrenzungswandungen gelochte Wandungen sind (34), die zwischen dem Blockmaterial und einem Raum (32) für die Zirkulation des Gasflusses angeordnet sind.

3. Reaktor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die durchlässigen Wandungen Rohre sind, die Aussparungen (32) umgeben, die in den Block (26) eingearbeitet sind.

4. Reaktor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparungen zueinander parallele Kanäle (32) sind.

5. Reaktor nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparungen an mindestens einem ihrer Enden in eine Kammer (41, 50) münden, die an eine zweier gegenüberliegenden Flächen des Reagensblocks (26) angrenzt.

6. Reaktor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (41, 50) von dem Block durch eine Eingrenzungsplatte (31) getrennt ist, die den Eingrenzungswandungen des Blocks angehört und über die die Aussparungen (32) münden.

7. Reaktor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (41), die an eines der Enden des Blocks angrenzt, mit einer Öffnung (44) für den Anschluß an einen Kühlkreis in Verbindung steht.

8. Reaktor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich mindestens eine Verstrebung (38, 39) zwischen der Eingrenzungsplatte (31) und einer gegenüberliegenden Wandung (36, 37) erstreckt, die auch die Kammer (41, 50) begrenzt.

9. Reaktor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in die Verstrebung (38) ein Durchgang (42) eingearbeitet ist, der die Kammer (41) mit einem Kühlkreis (24) in Verbindung bringt.

10. Reaktor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstrebung (39) hohl ist und den Durchgang und die Befestigung eines Heizelements (17) ermöglicht, das in einer Lagerung (46) angeordnet ist, die in dem Reagensblock (26) ausgespart ist, und über die Eingrenzungsplatte (31) gegenüber der Verstrebung (39) mündet.

11. Reaktor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (32) um eine Lagerung (46) herum verteilt sind, die in im wesentlichen mittiger Position in dem Block (26) ausgespart und von einem Heizelement (17) besetzt ist.

12. Reaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Block (26) eine Lagerung (46) umfaßt, in der ein Heizelement (17) montiert ist.

13. Reaktor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement (17) im wesentlichen ohne Spiel in der Lagerung (46) montiert ist, die durch Flächen begrenzt wird, die dem Reagensblock angehören.

14. Reaktor nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerung (46) von einer der Eingrenzungswandungen (47) begrenzt wird.

15. Reaktor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingrenzungsplatte (31) mit ihrem Umfang mit einer Umfangshülle (29) für die Versteifung des Blocks verbunden ist, die den Eingrenzungswandungen angehört.

16. Reaktor nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Bereich, in dem die Eingrenzungsplatte (31) mit der Umfangshülle (29) verbunden ist, die Eingrenzungswandungen mit dem Umfangsrand einer Endkappe (36, 37) verbunden sind.

17. Reaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Block (26) zylindrische Form aufweist und die Eingrenzungswandungen eine Umfangshülle zur Versteifung (29) umfassen.

18. Reaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingrenzungswandungen eine Umfangshülle (29) umfassen, die Kühlrippen (56) trägt, die in einer ringförmigen Kammer (52) vorspringen, die zwischen der Umfangshülle (29) und einem Mantel (21) angeordnet ist.

19. Reaktor nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (56) derart ausgerichtet sind, daß sie zwischen sich Gänge für die Luftzirkulation (57) definieren, die parallel und vorzugsweise vertikal sind.

20. Reaktor nach Anspruch 18 oder 19, gekennzeichnet durch Mittel (19, 22, 23), um selektiv die Zirkulation der Luft in der ringförmigen Kammer (52) zu gewährleisten oder zu verhindern.

21. Reaktor nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (21) wärmeisoliert ist.

22. Reaktor nach einem der Ansprüche 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingrenzungswandungen (29, 31, 34, 47) aus rostfreiem Stahl und die Rippen (56) aus Aluminium sind.

23. Reaktor nach einem der Ansprüche 18 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (56) Profilabschnitten angehören, die auf der Umfangshülle (29) befestigt sind.

24. Reaktor nach einem der Ansprüche 15 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Block (26) unter leichtem Zusammendrücken in der Umfangshülle (29) montiert wird.

25. Reaktor nach einem der Ansprüche 15 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß der Block (26) Elementarblöcke (28) umfaßt, die hintereinander in der Umfangswandung (29) aufgereiht sind.

26. Kühlmaschine, die in einem geschlossenen Kreis einen Hochdruckbehälter (3), einen Druckminderer (6), einen Verdampfer (8) und einen Reaktor (9) nach einem der Ansprüche 1 bis 25 enthält.

27. Container, der mit einer Kühlmaschine (1) nach Anspruch 26 ausgestattet ist.

28. Reagenspatrone, insbesondere um Teil eines Reaktors nach einem der Ansprüche 1 bis 25, einer Kühlmaschine nach Anspruch 26 oder eines Containers nach Anspruch 27 zu sein, enthaltend einen Reagensblock, der von einer dichten Hülle (60) umgeben ist, wobei dieser Block Hohlräume (63, 64) umfaßt, die durch die dichte Hülle (60) münden, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlräume (63, 64) dicht durch vorübergehende Verschlußvorrichtungen (62) verschlossen sind.