DE7404746U

DE7404746U - Mit inertem Gas arbeitender Absorptionskälteapparat

Info

Publication number: DE7404746U
Application number: DE7404746U
Authority: DE
Original assignee: Electrolux AB
Current assignee: Electrolux AB
Priority date: 1973-03-02
Publication date: 1975-07-03
Also published as: ZA741237B; JPS501444A; AU6614474A; AR200910A1; BR7401506D0; DE2406524A1; FR2220051A1; CA1003655A; US3874193A

Description

Patentanwälte
Dipl.-Ing. W. Beyer Dipl.-Wirtsch.-Ing.B.Jochem

Frankfurt am Main Staufenstraße 36

Anordnung in einem mit inertem Gas aroeiteitenden Absorptionskläteapparat.

Die Erfindung betrifft einen mit inertem Gas arbeitenden Absorptionskälteapparat, bei welchem im Gasumlaufsystem eine Flüssigkeitsdichtung vorgesehen ist, die zur Ermöglichung des Gasumlaufs zeitweilig offen ist, zeitweilig den Gasumlauf sperrt und am Ende der Sperrperiode (z.B. durch einen Heber) geleert wird, insbesondere zum Steuern des Abtauvorgangs mit Unterbrechung der Kälteerzeugung im Verdampfersystem, und bei welchem ferner eine^MEntlüftu2ig?leitung¹¹ (gasführende Leitung) zwischen Kondensator und einem Gasraum im Gasumlaufsystem liegt.

Bei mit inertem Gas arbeitenden Absoptionskälteapparaten ist es bekannt, eine Flüssigkeitsdichtung im Gasumlaufr.ystem vorzusehen. Diese Dichtung ist zur Err.öglichung des Umlaufs von Gas zeitweilig offen, und zeitweilig sperrt sie den Ge3umlauf. Am Ende der Sperrperiode wird die Dichtung durch einen Heber geleert.

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Während der Sperrperiode ißt die Kälteerzeugung im Verdampfersystem des Apparates unterbrochen, und es wird dadurch ein Abtauen des Verdampfers erhalten* Nachdem die Flüssigkeitsdichtung entleert ist, sammelt sich erneut Flüssigkeit in ihr entweder durch Einleitung von im Gasumlaufsystem vorhandenem Arbeitsmittelkondensat in die Flüssigkeitsdichtung oder durch Leitung von Arbeitsmitteldampf vom Kochersystem des Apparates zur Flüssigkeitsdichtung, wobei dieser Dampf veranlaßt wird, in einem bestimmten Ausmaß innerhalb der Zufuhrleitung zur Flüssigkeitsdichtung zu kondensieren.

Beide vorerwähnten Prinzipien zur Lösung des Problems, ein Abtauen des Kältemittelapparates zu Vege zu bringen, haben gewisse Nachteile. Wenn Kondensat vom Gasumlaufsystem verwendet wird, ist das Abrauen sehr strak abhängig von den Betriebsbedingungen des Apparates,weil sich die Kondensation der Arbeitsmittel in den betroffenen Leitungen in großem Ausmaß mit den verschiedenen Umgebungstemperaturen oder mit der Beschickung des vom Apparat betriebenen"Kühlschranks ändert. Wenn stattdessen die Kondensation heißer Dämpf vom Dampfraum im Kochersystem des Apparates zur Anwendung kommt, hat dies unter anderem den Nachteil zur Folge, daß ein Teil der Wärme dem Kochersystem entzogen wird. Auch kann die Regelung der gesmmmelten Kondensataengen Schwierigkeiten mit sich bringen. Zusätzlich zu diesen Nachteilen ist es schwierig, den Apparat derart auszubilden, daß eine zum automatischen Abtauen bestimmte Abänderung sich durch bloßes Hinzufügen eines besonderen Teils zu einer vorhandenen Ausführung des Apparates erzielen läßt, die bisher nicht zum Abtauen geeignet war.

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Aufgabe der Erfindung ist es, die vorerwähnten Nachteile zu beseitigen und die Möglichkeit zu schaffen, ein einfaches Zusatzteil an den Kälteapparat anzuschließen und dadurch eine einwandfreie steuerung aes Aroeicens aer Flüssigkeitsdichtung, insbesondere Steuerung des Abtauvorgangs, bei allen normalerweise auftretenden Betriebsbedingungen zu erhalten. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einen Absoptionskalteapparat der eingangs genannten Art dadurch gelößt, daß die Gas von Kondensator des Apparate führende Leitung an eine als Gasblasenpumpe angeordnet und ausgebildete Leitung angeschlossen ist, die sich von einer nit Flüssigkeit gefüllten Leitung zu einen höher gelegenen, die Flüssigkeitsdichtung einschließenden Apparateteil' erstreckt, wobei das Flüssigkeitsniveau in der Gasblasenpunpe bei fehlender Gaszufuhr oberhalb des Anschlusses der gasführenden Leitung an der Pumpe, aber unterhalb des Anschlusses der Pumpe an dem höher gelegenen Apparateteil angeordnet ist.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand von zwei Ausführungsbeispielen eines mit einer automatischen Abtauanordnung versehenen Absorptionskälteapparates in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 in schematischer Darstellung einen vollständigen Absoptionskalteapparat ohne die Wärmeisolation des Kochers,

Fig. 2 in größerem Maßstab einen Ausschnitt aus Fig. 1 und

Fig. 3 einen Ausschnitt ähnlich Fig.2 mit einer abgänderten Ausführungsform der Erfindung.

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Der in Fig. 1 gezeigte Kälteapparat kann in bekannter V«ise »it Wasser, Anaoniak und Wasserstoff als Äbsorptionslösung, Kältemittel und druckausgleichendem inertem Ga* gefüllt sein- Während der normalen Kläteerzeusuap? arbeitet der Apparat in herkömmlicher Weise und kann durch einen (nicht dargestellten) Thermostaten geregelt werden, der in Abhängigkeit vom Kühlbedarf einen elektrischen Stromkreis über Drähte 10 zu einer elektrischen Heizpatrone 11 innerhalb einer Metallhülse 12 unterbricht, die entlang einer Linie 13 wärmeleitend mit einem Kocher ■verbunden ist. Bas Außenrohr des Kochers enthält an Kältemittel arme Absorptionslösung, die über eine Außenleitung 15 des Flüssigkeitstemperaturwechlers des Apparates lind eine. Leitung 16 zum oberen Teil des Absobers 17 des Apparates geleitet wird, in welchem die Lösung abwärts fließt, während sie gleichzeitig Kältemitteldampf aus einem aufsteigenden reichen Gemisch aus Käitemitteldampf und inertem Gas absorbiert. Wenn die Lor-ryj den Absorber 17> in welchem sie mit Kältemittel angereichert wird, durchflossen hat, wird sie in einem Absobergefäß 18 gesammelt, von wo sie der Flüssigkeitsumlaufpumpe 20 des Apparates über eine Leitung 19 zugeführt wird, die teilweise auch die Innenleitung des Flüssigkeitstemperaturwechslers bildet. Die Flüssigkeitsumlaufpumpe befindet sich konzentrisch in einem senkrechten Abschnitt der Leitung 19, deren oberes Ende 21 geschlossen ist.

Die in der Flüssigkeitsumlaufpumpe 20 und dem Kocher ausgetriebenen Dämpfen werden mit einer Dampfleitung dem zum Apparat gehörenden und mit Sippen 23 ausgestatteten Kondensator 24 zugeleitet. Durch eine Leitung 25ι die wärmeleitend mit den Verdampferteilen 26, 27 des Apparates verbunden ist, wird das im Kondensator 24 gebildet Kältemittelkondensat zum Einlaß a» der höchsten Stelle des Verdampfersystem geleitet.

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An derselben Stelle wird armes inertes Gas zugeführt, das in einer. Innenleitung 28 des Verdampfersystems vorgekühlt worden ist und vom Absorber 17 herkommt. Daraufhin durchlaufen Kältemittel und armes Gas im Parallelstrom den Verdampferteil 2? in den Außenleitung, die einen Tieftempereturverdampfer bildet, und dann weiter den Verdampferteil 26, der einen Hochtemperaturverdampfer bildet, und schließlich einen Gastemperaturwechsler 29» un echleißlich über eine Leitung 30 in den Dampfraum 31 des Absorbergefässes 18 zu gelangen, von wo das mit Kältemittel nunmehr angereicherte Gas aufwärts durch den Absorber 17 geleitet wird.

Das Gasgemisch, daß am oberen Ende des Absorbers arm an Kältemittel ist, wird durch eine Leitung 32 zum oberen Teil eines Gefässes 33 befördert, daß als Flüssigkeitsdichtung in der Gasleitung dient. An dem Unterteil des Gefässes 33 ist ein Heber yv angeschlossen welcher den Flüssigkeitsinhalt des Gefässes 33 zum Absorbergefäß 18 überführt, wenn die Flüssigkeit im Gefäß über eine- Niveauhöhe 35 hinaus angestiegen ist. Im Gefäß 33 befindet sich eine Leitung 36, die an ihrem unteren Ende offen ist und sich mit dieser Öffnung auf einer Niveauhöhe 37 etwas unterhalb der höchsten Niveauhöhe 35 des Hebers JA· befindet. Solange die Flüssigkeit im Gefäß 33 unterhalb der Niveauhöhe 37 nahe der unteren Öffnung der Leitung steht» wird armes Gas von der Leitung 32 nach abwärts in das Gefäß 33 und aufwärts in der Leitung 36 gefördert, die außerhalb des Gefässes 33 einen nach abwärts zu einer Verbindungsstelle mit einer Leitung 39 geneigten Abschnitt 38 aufweist· Letztere Leitung bildet eine Verlängerung der Innenleitung 28 durch das Verdampfersystem und erstreckt sich bis in die Flüssigkeit innerhalb des Absorbersystems 18 nach unten.

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Li e Flüssigkeitsdichtung im Gefäß 33 füllt sich mit Flüssigkeit, die in folgender Weise gesammelt wird. Es ist bei Absorptionskälteapparaten bekannt, zwischen dem Kondensator und einer gasführenden Leitung im Gasumlaufsystec eine Entlüftung vorzusehen. Auch der in Fig. 1 gezeigte Apparat hat eine Entlüftungsleitung 40 vom Kondensator 24. Diese ist jedoch unmittelbar an die Leitung 16 angeschlossen, durch welche arme Absorptionslösung dem Absorber 17 zugeführt wird* Wie in den Fig» 1 und 2 gezeigt ist, sind die Entlüftungsleitung und die Leitung 16 für die arme Äbsorptionslösung von ein und derselben Leitung gebildet, und es ist eine Verbindungsleitung 41 zwischen der Leitung 16 und dem Absorber 17 an letzteren auf einer Niveauhöhe 42 angeschlossen. Eine Verbindnugsleitung 43 in Form einer Elasenpumpe zwischen der Leitung 16 und dem Gefäß 33 ist an die Leitung 16 in einer Niveauhöhe 44 unterhalb der Niveauhöhe 42 und an das Gefäß 33 in. einer Niveauhohe 45 etwas oberhalb der Niveauhöhe 42, wo sich der ilüssigkeitseinlaß zum Absorber befindet, angeschlossen.

Bei der Verwendung von Wasserstoff als inertem Gas und ÄEttoniak und Wasser als weitern Arbeitsmitteln unterliegt das Lösungsvermögen von Wasserstoff in der Lösung bestimmten physikalischen Gesetzen- Das Lösungsvermögen ist direkt proportional dem Partialdruck von Wasserstoff oberhalb der freien Flüssigkeitsoberfläche und hängt ferner geringfügig, jedoch in Praxis bedeutungslos von der Temperatur ab. Deshalb wird Wasserstoff im Absorber gelöst, wo der Wasserstoffdruck vorherrschend ist, und im Kocher freigeben, wo der Wasserstoffdruck bedeutungslos ist. Dieser Iransport findet mit einer solchen Menge Wasserstoffes und unter verschiedenen Betriebebedingungen derart gleichförmig statt« daß er zum Betrieb der Blasenpunpe 43 und zur Überführung der gewünschten Mengen armer Lösung zum Absorbergefäß benutzt werden kann»

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Burch geeignete Bemessung der Niveauhöhe 42 am Absorbereingang gegenüber den Niveauhöhen 44 und 45 am Einlaß bzw. Auslaß der Blasenpumpe und ferner Bemessung des Verhältnisses zwischen Niveauhöhen 35» 37 und 46, auf welch letzterer der Heber in das Gefäß 33 mündet, kann ein Abtauen des Verdampfers des Kältemittelapparates zur gewünschten Zeit und während angenähert stets derselben Zeit bei jeder Gelegenheit erreicht werden.Durch konstruktive Änderung des Verhältnisses zwischen den l^iveauhöhen nahe der Blasenpumpe kann die Zufuhr von Flüssigkeit zum Gefäß 33 verändert werden,und durch entsprechende Bemessung der Niveauhöhen im Gefäß 33 ist es ferner möglich, die Auffüllzeit der Flüssigkeitsdichtung zu modifizieren. Somit bestehen zwei Möglichkeiten zur Einstellung der gewünschten Zeiten. Venn das Gasgemisch den Absorberteil über die leitung 32 verläßt, enthält es im wesentlichen Wasserstoff, etwas Amnpniakdampf und einen geringen Betrag an Wasserdampf. Wenn dieses Gas in der Innenleitung 28 des Gastemperaturwechslers 29 gekühlt wird, kondensiert eine geringe Menge an Wasserdampf und Aaupniakdampf. Dieses Kondensat fließt durch die Leitung 39 abwärts und wird in das Absorbergefäß abgeleitet. Der Apparat kann auch so ausgebildet werden, daß die Ableitung in den Absorber, beispielsweise an dessen höchster Stelle erfolgt, jedoch sollte das Kondensat nicht die Möglichkeit haben, nach unter in das Gefäß 33 zu fließen. Wenn dies geschehen würde, würde die Zeit zum Füllen des Gefässes 33 von der Niveauhöhe 46 auf die Niveauhöhe 47 viel kürzer als sonst sein die Zeit zum Füllen von der Niveauhöhe 37 auf die Niveauhöhe 35 Jedoch die gleiche wie in dem dargestellten System sein. Es ist jedoch beabsichtigt, daß die von der Differenz der Niveauhöhen 46-37 bestimmte Zeit etwa 20 mal größer als die von der Differenz zwischen den Niveauhöhen 37 - 35 bestimmte Zeit sein soll, und es würde somit nicht zweckdienlich sein, die Füllgeschwindigkeit zwischen den Niveauhöhen 46 und 37 zu vergrößern·

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Zusätzlich zu-Ammoniak in seiner Dampf- und Flüssigkeitsphase enthält der Kondensator eine bedeutungslose Menge an Wasser in dessen Dampf- und Flüssigkeitsphase und eine Menge von Wasserstoff, die von der Umgebungstemperatur abhängt. Bei niedriger Umgebungstemperatur befindet sich mehr Wasserstoff im Kondensator als bei hoher Umgebungstemperatur. Somit wird bei Änderungen der Umgebungstemperatur Wasserstoff durch die Entlüftungsleitung 4G zum Kondensator bzw. van diesem Weg überführt. Wie weiter unten außerdem beschrieben werden wird, wird zusätzlicher Wasserstoff vom Kocher gleichförmig zugeführt.

Bei bekannten Absoptionskälteapparaten ist die Entlüftungsleitung zwischen dem Kondensator und einem Gasraum im Gasuialaursystem angeschlossen. Der Kondensator des Apparates g?mäß der Erfindung ist stattdessen an den Gasraum im Gefäß 33 über eine von der Blasenpumpe 43 gebildete Flüssigkesfcsdichtung angeschlossene Sollten sich die Betriebsbedingungen des Apparates derart ändern, daß der Druck im Kondensator niedrig wird, wird eine geringe Menge an Flüssigkeit von der Gasblasenpumpe 43 in die Leitung 40 hochgesaugt, woraufhin eine bestimmte Menge Dampf denselben Weg durchströmen kann. Wenn sich die Drück ausgeglichen haben, fällt die Flüssigkeit zurück in die Pumpe. Die Dauer dieses Vorgangs ist kurz und hat keinen bemerkenswerten Einfluß auf den Betrieb der Pumpe ·

Mit der Anordnung nach den Fig. 1 und 2 hängt die Abtauzeit weitgehend von den Unterschieden im Abstand zwischen den Niveauhöhen 35 und 37, d.h. dem Abstand von der höchsten Stelle dee Hebere 34 zu der Niveauhöhe 37 an der unteren öffnung der Leitung 36 ab, durch welche der Gasstrom während des Abtauens gesperrt wird. ·" -,

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Bei der Herstellung großer Stückzahlen kann die Lagdieser beiden Stellen etwas abweichen, und dies kann die Abtauzeit für den einen oder anderen Apparat beeinflussen.

Um den Apparat gegenüber Herstellungsabweichungen weniger empfindlich zu machen, wird gemäß einer weiteren Ausgestalltung der Erfindung vorgeschlagen, die Gassperreinheit mit einem größeren horizontalen Querschnitt zwischen der ersten und der zweiten Niveauhöhe als zwischen der aweiten und der dritten Niveauhöhe zu versehen.

Eine Anoddnung dieser Art ist in Fig. 3 gezeigt, wo armeLösung durch die Leitung 16 und die Leitung 41 dem Absorber 17 zugeführt wird. Inertes Gas strömt durch die Leitung 40 nach unten und wird etwas Flüssigkeit nach aufwärts durch üie Leitung 43 in den linken Schenkel 47 einer U-förmigen Leitung drücken. Das obere Ende des Schenkels 47 an den Absorber 17 angeschlossen, so daß inertes Gas, arm an Kälzemittel, in die ü-förmige Leitung eintritt, derem anderer Schenkel 48 an den (nicht dargestellten) Verdampfer über den Gastemperaturwechsler 29 angeschlossen ist. Am unteren Ende mündet die ü-förmige Leitung 47, 48 in ein Gefäß 49 durch eine Cffnung 50. Ein Heber 34 ist mit seiner Einlaßöffnung unmittelbar oberhalb des Bodens des Gefässes 49 in der Nive3uhöhe 46 angeordnet. Die höchste Stelle des Hebers 34 befindet sich innerhalb des Gefässes 49 auf einer Niveauhöhe 35· In. die U-förmige Leitung 47,48 durch die Leitung 45 gepumpte Flüssigkeit fleißt in das Gefäß 49 und wird darin bis zu der Niveauhöhe 37 gesammelt. Wenn weitere Flüssigkeit zugeführt wird, kann diene innerhalb der Querschnittsflache des gesamte Gefässes 49 nicht weiter ansteigen, weil sich oberhalb der Flüssigkeit ein abgeschlossener Saum befindet, welcher inertes Gas und Dampf enthält.

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Dadurch wird die Flüssigkeit oberhalb der Niveauhöhe 37 nur innerhalb der beiden schenkel 4-7, na der U-förmigen Leitung ansteigen. Venn die Flüssigkeit die Niveauhöhe erreicht hat, wird der Heber 34- wirksam und senkt die Flüssigkeit auf die Niveauhöhe 46 ab. Bei der beschriebenen Anordnung wird die Flüssigkeit ziemlich langsam vom Bodne des Gefässes 4-9 auf die Niveauhöhe 37 steigen. Eieraufhin wird sie sehr schnell weiter ansteigen. Dies ist der Grund, warum es möglich ist, einen vergleichsweise großen Abstand zwischen Niveauhöhen 37 und 35 zuzulassen.

Aus den Zeichnungsfiguren und der vorstehenden Beschreibung geht hervor, daß der Kältemittelapparat leicht so ausgebildet werden kann, das er sich in großen Stückzahlen ohne oder mit xieien, wie sie zum Abtauen erforderlich sind, herstellen läßt. Bei der Betrachtung der Zeichnungen sollte bemerkt werden, daß die Apparateteile aus Gründen der Klarheit in eine Ebene geigt sind. In Wirklichkeit können sie jedoch in solcher Weise räumlich angeordnet werden, wie es unter Herstellungs- und Gebrauchsgesichtspunkten am geeignetsten ist.

Schutzansprüche

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Claims

Schutzansprüche

TiLt inertem Gas arbeitender Absorptionskälteapparat/ bei welchem im Gasumlaufsystem eine Flüssigkeitsdichtung vorgesehen ist, die zur Ermöglichung des Gasumlaufs zeitweilig offen ist, zeitweilig den Gasumlauf sperrt und am Ende der Sperrperiode (z.B. durch einen Heber) geleert wird, insbesondere zum Steuern des Abtauvorgangs mit Unterbrechung der Kälteerzeugung im Verdampfersystem,und bei weichem ferner eine ^MEntlüftusgsleitung" (gasführende Leitung) zwischen Kondensator und einem Gasraum im Gasuniaufsystem liegt, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte gasführende Leitung (4C) an eine als Gasblaspumpe angeordnete und ausgebildete Leitung (43) angeschlossen ist, die sich von einer mit Flüssigkeit gefüllten Leitung (16) zu einem höher gelegenen die Flüssigkeitsdichtung einschließenden Apparateteil (33) erstreckt, wobei das Flüssigkeitsniveau (42) in der Gasblasenpumpe bei fehlender Gaszufuhr oberhalb des Anschlusses der gasführenden Leitung (40) an der- Pumpe (43) aber unterhalb des Anschlusses der Pumpe an dem höher gelegenen Apparateteil angeordnet ist.
2.Absorptionskälteapparat nach Anspruch Idadurch gekennzeichnet, daß die gasbetriebene Puape (4-3) zwischen einem oberen Teil einer arme Absorp* tionslösung zum Absorber (17) führenden Leitung (16) und der Flüssigkeitsdichtung angeschlossen ist, wobei sich der Anschluß der Pumpe (43) an die Flüssigkeitsdichtung an einer Stelle (Niveauhöhe 45) befindet, die höher als der Einlaß (44·) der Leitung (4-1) zum Absorber

• (17) liegt. ; -_:-v ' ' ■.·,'.■."