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Periodisch wirkender Absorptionskälteapparat Bei periodisch arbeitenden
Absorptionskälteanlagen besteht die Aufgabe, währenddes Auskochens der Kältemitteldämpfe
aus dem Kocher diese daran zu hindern, bis zum Verdampfer zu gelangen, ehe sie kondensiert
sind.
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Dies ist mit vielen und großen Schwierigkeiten verbunden gewesen.
Man hat Schwimmerhähne und ähnliche Ventile angeordnet oder Sammelbehälter angewandt,
welche im Kälteraum oder in dessen Isolationsmaterial untergebracht sind.
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In allen Fällen entstehen beträchtliche Verluste an Kältewirkung,
da der Sammelbehälter zunächst während der Kochperiode erwärmt und später während
der Kälteperiode starkgekühlt wird, ohne daß diese Kälte im Kühlraum ausgenutzt
werden kann.
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Diese Verluste sind eine der Hauptursachen für den schlechten thermischen
Wirkungsgrad der periodisch arbeitenden Kälteschränke. Sie sind durch vorliegende
Erfindung in einer einfachen und billigen Weise beseitigt, ohne daß Ventile mit
dazugehörigen Teilen erforderlich sind, die schlecht dicht halten, und ohne daß
besonders isolierte Sammelbehälter notwendig sind. Der Dampf wird zunächst außerhalb
des Kühlraumes kondensiert und fließt als Kondensat in den Verdampfer hinein. Dieser
ist erfindungsgemäß mit einer Vorrichtung kombiniert, durch die seine Kälteflüssigkeit
in größerem oder kleinerem Mofle von demselben derart verdrängt werden kann, daß
der Flüssigkeitsspiegel im Innern des Verdampfers auf eine Höhe gebracht wird, die
außerhalb des Kühlraumes liegt, in den der Verdampfer hineinragt.
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Zweckmäßig besteht die Vorrichtung aus einem Verdrängungskörper, der
im Innern des Verdampfers benveglich oder einstellbar angebracht ist. Der Körper
kann dann ähnlich einem Kolben ausgeführt werden, der leicht, aber mit verhältnismäßig
kleinem Zwischenraum im Verdampfer beweglich ist, so daß Kälteflüssigkeit nur in
kleinen Mengen am Kolben vorbei in den Bodenteil des Verdampfers während der Auskochungsperiode
hineingelangen kann. Wenn nun der Körper als ein Schwimmer in der Kälteflüssigkeit
ausgebildet
.ist, so daß er zusammen mit dem Steigen und Sinken der Flüssigkeitsoberfläche gehoben
und gesenkt wird, so wird dieser Schwimmer beim Anfang dieser Periode, wo sich im
Verdampfer eine kleine Menge Flüssigkeit befinden kann, einen wesentliehen Teil
der Flüssigkeit verdrängen. Dadurch wird deren Spiegel genügend hochgehalten, um
zu verhindern, daß derjenige Teil des Verdampfers, der in den Kühlraum hineinragt,
inwendig vom in Dampfform befindlichen Kältemittel berührt wird.
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Je nach der Menge des während der Auskochungsperiode in den Verdampfer
hinabfli,--ßenden Kondensats (Kälteflüssigkeit) wird dieses Kondensat den Verdrängungsschwiminer
heben, und wenn das Auskochen beendet ist, ist der Schwimmer ganz oder teilweise
aus dem Verdampfer verdrängt worden, und das Kondensat hat seinen Platz angenommen.
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In seiner derart gehobenen Stellung kann der Schwimmer während der
Kühlperiode festgehalten werden, und zwar mittels einer besonderen Vorrichtung,
so daß er in dieser ' ganzen Periode außerhalb des Verdampfers gehalten wird. Sobald
aber das nächste Auskochen anfangen soll, wird der Schwimmer wieder in die Flüssigkeit
im Innern des Verdampfers hinunterfallen.
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Um den Schwimmer in gehobener Stellung festzuhalten, kann man einten
Elektromagneten anwenden, der während der Kühlperioden Strom erhält, dessen Strom
jedoch während des Auskochens der Kältemittel-dämpfe aus dem Kocher unterbrochen
wird. Der Magnet zieht den Schwimmer in die Verdampferwand hinein, so daß er von
dem Augenblick an festgehalten wird, wo der Kochstrom unterbrochen wird, und zwar
so lange, bis der Strom wieder eingeschaltet wird. Dann wird der Magnetstrom unterbrochen,
wodurch der Schwimmer hinunterfällt und die Flüssigkeit nach oben verdrängt, bis
ihr Flüssigkeitsstand außerhalb :der oberen Fläche des Kühlraumes stehenbleibt und
die Dampfzuströmung unterbricht.
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Es können natürlich auch andere Vorrichtungen als ein Magnet benutzt
werden, um den Schwimmer festzuhalten.
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Die Erfindung umfaßt auch ein Verfahren zum selbsttätigen Schließen
oder Unterbrechen des elektrischen Erwärmungsstromes für den Kocher und besteht
darin, daß der Flüssigkeitsspiegel im Verdampfer zum Unterbrechen und Schließen
des Stromes ausgenutzt wird, so daß Unterbrechen stattfindet, wenn der Spiegel hoch
steht, und Schließen, wenn der Spiegel niedrig steht. Es ist dadurch möglich, beim
periodischen Auskochen die ausgekochte Menge auf eine im voraus gewünschte :Menge
selbsttätig zu regulieren und auch neues Auskochen in dem Augenblick in Gang zu
setzen, wo die ausgekochte Menge verdampft ist. Diese zwei Maßnahmen in Verbindung
mit einer dritten, nämlich den Dampf zu verhindein, Zutritt zu dem Teil der N'erdampfer-:4riche
zu erhalten, der im Innern des Kühlraumes liegt, sind entscheidend für die M'irkungsweise
und den Wirkungsgrad eines Absorptionskälteschrankes.
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Für die Durchführung des Verfahrens ist der Magnet beweglich aufgehängt
und mit dem Stromunterbrecher für den Kocherstrom verbunden, so daß der Strom durch
die Bewegung des Magneten in der einen oder anderen Richtung beeinflußt wird. Zu
diesem Zweck wird eine Eisenstange im Schwimmer als Kern für den als Solenoid ausgeführten
Magneten benutzt. Der Magnet kann mittels eines Schnappschlosses aufgehängt werden,
das nachgibt, sobald das Gewicht des Solenoides mit dem darauf wirkenden Teil des
Schwimmergewichtes eine bestimmte Grenze überschreitet.
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Die Erfindung ist in Fig. i bis 3 der Zeichnung schematisch veranschaulicht.
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Fig. i und 2 zeigen senkrechte Schnitte durch den Schrank und den
Verdampfer. Fig. 3 zeigt in vergrößertem '-"Iaßstalte einen senkrechten Schnitt
durch den Verdampfer selbst mit den zugehörigen Teilen. In Fig. i ist i der Kühlraum
mit der Isolation 2. 3 ist der Kocher mit dem Heizkörper d.. 5 ist der Kondensator,
6 der Verdampfer mit dem Schwimmer 7 und dein Magneten 8 mit den Leitungen 9. Der
Schwimmer schwimmt, wenn er bis zum Punkt i i eintaucht.
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In der gezeigten Stellung hat das Auskochen eben stattgefunden, aller
dampf ist im Kocher 3 ausgekocht und im Kondensator j kondensiert worden, der Schwimmer
7 hat sich in die oberste Stellung hinaufbewegt. Der Strom zum Kocher 3 wird jetzt
abgeschaltet. Gleichzeitig wird selbsttätig ein schwacher Strom zum Elektromagneten
8 eingeschaltet, der dadurch den Schwimmer 7, an der Wand anliegend, festhält. Je
nachdem. die Temperatur des Kochers 3 sinkt, beginnt die Verdampfung der Flüssigkeit
im Verdampfer 6 unterhalb des Schwimmers 7, also im Kühlraum, da zwischen den Wänden
des Schwiminers 7 und des Verdampfers 6 kein Spielraum von Bedeutung vorhanden ist.
Die Außenfläche des Schwimmers legt sich nämlich ziemlich eng an die Innenwand des
Verdarnpfers an, ähnlich wie ein mit geringem Spiel in einen Zylinder arbeitender
Kolben, und zwar so eng, daß ein Fließen von Kälteflüssigkeit am Schwimmer entlang
nur langsam vor sich gehen und trotzdem eine freie Bewegung des Schwimmers auf und
ab stattfinden kann.-
In dem Maße, wie die Verdampfung zunimmt,
sinkt der Flüssigkeitsstand im Verdampfer 6, bis er zum .Punkt 12 gelangt ist. Hier
wird die Kälteperiode unterbrochen. Der Kochstrom wird eingeschaltet und gleichzeitig
der Magnetstrom unterbrochen, so daß der Schwimmer hinunterfällt. Dadurch verdrängt
er .einen Teil der Flüssigkeit, und der Flüssigkeitsstand wird bis auf Punkt 13
aufgehoben, da der Schwimmer nicht schwimmt, ehe die Flüssigkeit diesen Punkt 13
erreicht hat, welcher oberhalb der oberen Wand des Kühlraumes liegt. Dadurch wird
der Kältemitteldampf daran gehindert, in den Verdampfer im Kühlraum zu gelangen.
Wenn das Auskochen fortschreitet, steigt der Schwimmer 7 zum Ausgangspunkt hinauf.
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Derjenige Teil der Heizfläche des Verdampfers, der an der Verdampfung
teilnimmt, ist ganz im Kühlraum angebracht, und dieser Teil wird an der Innenseite
nie vom Kältemittel, wenn es sich noch in Dampfform befindet, berührt.
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Fig. 2 zeigt eine Anwendung des Verdampfers in Verbindung mit zwei
selbständigen Kochern 31, 32, Kondensatoren 51, 52 und mit Verdampfern 61,
62, die in einem gemeinsamen Verdampfergehäuse 63 arbeiten, welches mit Flüssigkeit
zu indirekter Kühlung gefüllt ist.
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Die Kühlflächen des Verdampfers können natürlich in vielen anderen
Weisen zusammengebaut werden sowohl für direkte als auch indirekte Kühlung, anders
als es in der Zeichnung veranschaulicht ist.
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In Fig. 3 ist der Schwimmer 7 unten etwas zugespitzt, wie bei 7' gezeigt.
Oben auf dem Schwimmer sitzt eine Stange 14 aus weichem Eisen mit einem dem Gewicht
des Schwimmers angepaßten Durchmesser.
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Der Verdampfer bzw. die Sammelkammer 6 ist durch die Deckwand der
Isolation :2 des Kühlraumes z hindurchgeführt. Die Sammelkammer ist oben mit einem
Rohr 15 von so großem Durchmesser versehen, daß die Stange 14 des Schwimmers durch
das Rohr 15 frei hindurchgehen kann. Außerhalb des Rohres ist ein Elektromagnet
16 angebracht, der als Solenoid ausgebildet ist. Wenn der Schwimmer 7 durch das
hineindringende Kondensat höher und höher getrieben wird, welches aus dem Kondensator
während des Auskochens kommt, nähert sich die weiche Eisenstange 14 den Kraftlinien
des Elektromagneten 16 immer mehr, bis die abwärts gerichtete Wirkurig auf
die Teile 16, 17 und 24 so stark wirkt, daß diese Teile, die durch die Schnappgeschoßkugel
22 getragen werden, infolge Nachgebens des Schnappschlosses 22, 24 plötzlich einige
Millimeter hinunterfallen und den Strom zur Wärmequelle unterbrechen, wobei die
Feder 27 so stark zusammengedrückt wird, daß sie .den Magneten 16 aufhängt. Dabei
gelangt die Eisenstange 14 noch näher zum Zentrum des Kraftlinienfeldes und wird
noch weiter hinaufgehoben. Dadurch sinkt der Flüssigkeitsstand wieder hinab bis
innerhalb der Wände des Kühlraumes, da das Heben des Schwimmers 7 um einige Millimeter
ein größeres Volumen ausmacht als der Spielraum zwischen dem Schwimmer und den Wänden
der Sammelkammer 6.
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Wenn das Solenoid, wie soeben beschrieben, hinunterfällt, wird der
Strom zum Kochen unterbrochen, .da das Solenoid in einem Bügel 17 in Verbindung
mit dem Kontakt r8 der Schalterkontakte 1ä, r9 für die Leitungen 2o, 21 zum Kocher
aufgehängt ist. Die elektrische Wärmequelle ist somit jetzt außer Tätigkeit gesetzt,
und nach Verlauf einiger Zeit tritt die Verdampfung der Flüssigkeit im Sammelbehälter
6 ein. Der Schwimmer ist in das Magnetfeld hineingezogen worden und wird so lange
darin festgehalten, bis der Flüssigkeitsspiegel so weit an den Schwimmer 7 hinabgesunken
ist, daß das Gewicht desselben -die Magnetkraft überwindet. Der Schwimmer fällt
dann hinunter und drückt den Flüssigkeitsstand wieder aus dem Kühlraum heraus. In
dem Augenblick, wo der Schwimmer hinunterfällt, verliert der Magnet die Belastung
des Schwimmers, schnappt wieder herauf und schaltet den Strom zur Wärmequelle ein.
Statt eines Elektromagneten kann ein permanenter Magnet benutzt -,verden.
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Der Bügel 17 wirkt mit einem Reibungsschnappschloß zusammen, das aus
einer mittleren Verdickung 22, einer Stange 23 und einer Anzahl federnd gegen die
Stange gedrückter Kugeln 2q. in einem Gehäuse 25 auf dem Bügel 17 bestehen
kann. Die Stange 23 hat einen unteren Anschlag 26 für das eine Ende einer Druckfeder
27, deren anderes Ende gegen das Gehäuse 25 oder gegen den Bügel 17 drückt.
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Wenn die abwärts gerichtete Kraft auf dem Bügel 17 genügend
groß wird, werden die Kugeln24 an der Verdickung 22 vorbeigleiten, und der Magnet
fällt hinunter, wird aber bei einer bestimmten Zusamniendrückung der Feder 17 aufgefangen.
Diese enthält dann eine aufgesammelte. Kraft, die zur Auswirkung gelangt, sobald
der Schwimmer 7, wie oben gesagt, sich vom Magneten losreißt. Das Gehäuse mit den
Kugeln 24 wird dann zum Hinaufschnappen gebracht, und zwar an der Verdickung 22
vorbei bis in die in Fig. 3 gezeigte Ausgangsstellung.
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Die Stange 23 kann in der Achsenrichtung des Solenoides 16 durch einen
Handgriff 28
eingestellt werden, der um 29 drehbar und
mit
einem Tragarrn 30 für die Stange 23 verbunden ist. Dadurch kann die ausgekochte
Flüssigkeitsmenge nach Bedarf geändert und auch die Temperatur im Kälteschrank eingestellt
werden. Stellt man den Arm 28 mit dem Schnappschloß ein und hebt dadurch das Solenoid
16, so daß der Schwimmer 7 höher schwimmen muß, um innerhalb des Kraftfeldes des
Magneten zu gelangen, so wird die ausgekochte Menge vergrößert werden; senkt man
das Solenoid, so wird das Umgekehrte erreicht. Dagegen wird der Flüssigkeitsspiegel
in dem Augenblick konstant gehalten, wo die Verdampfung abgeschlossen ist und das
Kochen eintritt. Man hat dadurch gleichzeitig eine Sicherung geschaffen, daß der
Kocher nicht leerkocht, und daß der Verdampfer nicht allmählich überfüllt wird,
wie es oft bei zeitbestimmter Kochung eintreten kann. Außerdem wird ein vergrößerter
Kälteverbrauch selbsttätig häufigere Perioden bewirken.
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In Fig.3 bezeichnet 31 den Flüssigkeitsstand im Verdampfer 6, wenn
der Strom geschlossen wird, und 32 den Stand, wenn der Strom unterbrochen wird.