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Periodisch wirkende, insbesondere trockene Absorptionskältemaschine
Die Erfindung betrifft eine periodisch wirkende, insbesondere trockene Absorptionskältemaschine.
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Derartige Absorptionskältemaschinen sind in aller Regel mit einem
Kocherabsorber, einem Kondensator und einem Verdampfer versehen, der wiederum meist
aus einem Verdampfervorratsgefäß und einer Verdampferschlange besteht, die im Kühlraum
angeordnet ist und wo durch Verdampfung des flüssigen Kältemittels Kälte erzeugt
wird. Aus dem Kocherabsorber wird während der Austreibungs- oder Heizperiöde das
Kältemittel in dampf- oder gasförmiger Form durch Wärmeeinwirkung ausgetrieben.
Es wird dann in dem Kondensator dadurch, daß ihm Wärme entzogen %%-ird, verflüssigt,
worauf es dem Verdampfervorratsgefäß zufließt, Während der Absorptions- oder Kühlperiode
dagegen wird das Kältemittel, nachdem es im Verdampfer durch Aufnahme von Wärme
aus dem Kühlraum verdampft worden ist, durch den Kocherabsorber angesaugt und durch
sein Absorptionsmittel absorbiert. Zu diesem Zweck muß der Kocherabsorber während
der Absorptions- oder Kühlperiode gekühlt werden. Die Aufgabe, den Kocherabsorber
w 'ilirend der Austreibungsperiode zu heizen und den gleichen Kocherabsorber während
der Absorptionsperiode zu kühlen, ist bei den bekannten Vorrichtungen nur unvollkommen
gelöst worden. Es sind zu diesem Zweck Regeleinrichtungen vorgesehen worden, die
die gesamte Maschine verteuern und verkomplizieren. Die Ausbildung des Kocherabsorbers
ist gewissen Beschränkungen unterworfen, die die Ausbildung der gesamten Maschine
ungünstig beeinflussen. Außerdem ist es
aber bei den bekannten Vorrichtungen
nur schwer möglich, den Verdampfer mit seinem'Vorratsgefäß oberhalb des Kondensators
anzuordnen. Eine derartige Anordnung ist gerade aber unbedingt notwendig, um einen
befriedigenden Einbau der Absorptionskältemaschine in einem Kühlschrank normaler
Bauart zu erhalten.
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Gemäß der Erfindung werden der Kondensator während der Austreibungs-
oder Heizperiode und der Kocherabsorber während der Absorptions- oder Kühlperiode
durch die gleiche in einem Kreislauf strömende Flüssigkeit, die im nachfolgenden
auch als sekundäre Kühlflüssigkeit bezeichnet wird, mittelbar gekühlt. Auf diese
Weise ist man in der Ausbildung des Kocherabsorbers weitgehend unabhängig. Er kann
in einwandfreier Weise sowohl beispielsweise für eine Gasborheizung als auch für
eine elektrische Beheizung ausgebildet werden, ohne daß die Möglichkeit darunter
leidet, ihn während der Absorptionsperiode in einwandfreier Weise, beispielsweise
durch Luft der äußeren Atmosphäre, zu kühlen. Außerdem aber wird durch die Erfindung
erreicht, daß der Verdampfer mit seinem Vorratsgefäß ohne Schwierigkeiten an der
höchsten Stelle des Systems, also auch oberhalb des Kondensators, angeordnet werden
kann. Hierbei kann der Kondensator zwischen dem Verdampfer und dem Kocherabsorber
angeordnet sein, indem über die gleiche Leitung das Kältemittel während der Austreibungsperiode
dem Verdampfer zuströmt, über die es während der Absorptionsperiode von dem Kocherabsorber
aus dem Verdampfer angesaugt wird, ohne daß hierbei, insbesondere während des Beginns
der Absorptionsperiode, die Gefahr besteht, daß das aus dem Verdampfer austretende
dampfförmige Kältemittel in dem Kondensator gekühlt und in flüssiger Form in den
Kocherabsorber geführt wird. Diese Gefahr ist dadurch vermieden, daß die Temperatur
der sekundären Flüssigkeit am Beginn der Absorptionsperiode wesentlich höher liegt
als die Raumtemperatur.
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Vorzugsweise wird die Rückkühlung der sekundären Kühlflüssigkeit,
nachdem sie durch die Kühlung des Kocherabsorbers während der Absorptionskühlmaschine
oder des Kondensators während der Austreibungsperiode erwärmt worden ist, durch
Luft bewirkt. Im allgemeinen wird insbesondere in einem gemäßigten Klima die Kühlung
durch die Luft der äußeren Atmosphäre ausreichen, ohne daß zusätzliche Mittel vorgesehen
werden. Bei Verwendung des Erfindungsgegenstandes in den Tropen dagegen ist unter
Umständen, falls die Rückkühlung durch Luft bewirkt wird, der Einbau eines besonderen
Ventilators zweckmäßig.
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Als sekundäres Kühlmittel wird zweckmäßigerweise eine leicht siedende
Flüssigkeit gewählt, die durch die Wärmeaufnahme während der Kühlung verdampft und
bei der Rückkühlung wieder verflüssigt wird. Hierzu eignen sich beispielsweise Freöne.
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Erfindungsgemäß kreist die sekundäre Kühlflüssigkeit während der Kochung
zwischen einer Vorrichtung zum Rückkühlen der sekundären Kühlflüssigkeit und dem
Kondensator und während der Absorption zwischen dieser Vorrichtung zum Rückkühlen
der sekundären Kühlflüssigkeit, dem Kondensator und dem Kocherabsorber. Die Vorrichtung
zum Rückkühlen der sekundären Kühlflüssigkeit wird im nachfolgenden auch als Rückkühler
bezeichnet.
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Zur Ausführung dieses Gedankens sind erfindungsgemäß der Rückkühler,
eine Vorrichtung zum Kühlen des Kondensators und eine Vorrichtung zum Kühlen des
Kocherabsorbers im Kreise hintereinander geschaltet. Hierbei wird die Vorrichtung
zum Kühlen des Kondensators auch als Kondensatorkühler und die Vorrichtung zum Kühlen
des Kocherabsorbers auch als Absorberkühler bezeichnet. Zwischen dem Kondensatorkühler
und dem Absorberkühler ist hierbei gemäß der Erfindung eine Absperrvorrichtung geschaltet,
die während der Austreibungsperiode geschlossen und während der Absorptionsperiode
geöffnet ist. Auf diese Weise wird mit einfachen Mitteln erreicht, daß der Kondensator
während der Austreibungsperiode und der Kocherabsorber während der Absorptionsperiode
durch die sekundäre Kühlflüssigkeit mittelbar gekühlt werden.
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Am Beginn der Austreibungs- oder Kochperiode werden bei geschlossenef
Absperrvorrichtung die letzten Reste von sekundärer Kühlflüssigkeit in dem Absorberkühler
verdampft, worauf sie zu dem Rückkühler strömen, dort kondensieren und in flüssiger
Form in den Kühlteil des Kondensators gelangen. Der Kocherabsorber wird nunmehr
ohne Behinderung durch den Absorberkühler beheizt. Das sekundäre Kältemittel kühlt
den Kondensator, indem es hierdurch verdampft und sein Dampf ständig während der
Austreibungs- oder Heizperiode im Rückkühler gekühlt und wieder niedergeschlagen
wird. Während der Austreibungsperiode dagegen ist der Kocherabsorber wieder in den
Kreislauf der sekundären Kühlflüssigkeit durch öffnen der Absperrvorrichtung eingeschaltet.
Die sekundäre Kühlflüssigkeit wird in dem Absorberkühler durch Wärmeaufnahme während
der Absorption verdampft, wird dann in dem Rückkühler niedergeschlagen und gelangt
über den Kühlteil des Kondensators zurück zum Absorberkühler.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Dampfraum
des Rückkühlers mit dem Absorberkühler verbunden, während sein Flüssigkeitsraum
mit dem Kondensatorkühler in Verbindung steht. Falls man zu diesem Zweck eine weite
Leitung von großem Querschnitt verwendet, braucht nur der Flüssigkeitsraum des Rückkühlers
durch eine derartige Leitung mit dem Dampfraum des Kondensatorkühlers verbunden
zu werden. In diesem Fall kann gleichzeitig flüssiges sekundäres Kühlmittel durch
diese Leitung von oben her zu dem Kondensatorkühler gelangen und dampfförmiges sekundäres
Kühlmittel von ihm zu dem Rückkühler strömen. Auf diese Weise ergibt sich eine Strömung
des sekundären Kühlmittels während der Austreibungs- oder Kochperiode im Kreise
zwischen
dem Rückkühler und dem Kondensatorkühler. Falls man aber zu diesem Zweck zwei Leitungen
zwischen dein Rückkühler und dem Kondenaatorkiihler vorsehen will, muß die eine
von dem Flüssigkeitsraum des Rückkühlers austretende Leitung mit dem Dampfraum der
Kühlvorrichtung des Kondensators verbunden werden und die andere Leitung, die ebenfalls
von dem Flüssigkeitsrauin des Rückkühlers ausgeht, müßte mit dem Flüssigkeitsraum
der Kühlvorrichtung des Kondensators verbunden werden.
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Zweckmäßigerweise ist außerdem der Absorberkühler zwischen der Wärmeaufnahmefläche
des Kocherabsorbers oder eines Teils von ihr vorgesehen. Bierbei reicht es im allgemeinen
aus, daß nur der 1-lauptteil der Wärmeaufnahmefläche des Kocherabsorbers durch die
Flächen des Absorberkiihlers abgedeckt ist.
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Erfindungsgemäß ist der Kocherabsorber als ein mit einem ringförmigen
Querschnitt versehener Kamin ausgebildet, dessen innere Heizfläche durch ein als
i\Iisorl)erkiililer dienendes Ringrohr ausgekleidet ist. Man erhält auf diese Weise
einen äußerst einfach leerzustellenden und druckdichten Behälter für den Kocherabsorber,
der leicht sowohl durch Gas als auch elektrisch beheizt werden kann. Die mittelbare
Kühlung des Kocherabsorbers ist hier auf ebenso einfache Weise möglich.
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Die Abbildung -zeigt eine Ausführungsform der 1?rfitidung in schematischer
Darstellung, wobei angenommen ist, daß die Absorptionskältemaschine in eineu Haushaltskühlschrank
eingebaut wird.
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Die Kältemaschine besteht aus einem Kocherab, i, einem Kondensator
2 und einem Verdatnpfer 3. :\u(.4er<Icm ist zur Ausführung des Erfiii<hingsgedatil<ens
ein Rückkühler 4 vorgesehen. ,)er Kocherabsorber besteht aus einem kaminartigen
Ringbehälter 5, in dem auf bekannte Weise Zwischenwände 6 angeordnet sind. Es werden
auf diese \\'eise ringförmige Teilräume gebildet, die untereinander auf nicht dargestellte
Art in Verbindung stehen und zur Aufnahme des trockenen Absorptionsmittels dienen.
Der innere Raum des Kocherabsorbers ist durch einen ringförmigen Behälter 7 ausgekleidet,
der im nachfolgenden als Absorberkühler bezeichnet wird und der mit dem Kreislauf
des sekundären Kühlmittels auf weiter unten beschriebene Weise verbunden ist.
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Der Kondensator 2 ist im Ausführungsbeispiel als Durchlaufkondensator
mit einer Rohrschlange 8 ausgebildet, die- in einem Flüssigkeitsbehälter 9 untergebracht
ist. Der Flüssigkeitsbehälter 9 ist nach außen hin mit Kühlrippen versehen, um einen
möglichst guten Wärmeübergang zu ermöglichen.
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Der Behälter 9 des Kondensators 2 ist mit dem über ihm angeordneten
Rückkühler ,4 durch ein weites Rohr i i verbunden, das von der Unterseite des Rückkühlers
ausgeht und auf der Oberseite des Kondensatorbehälters mündet. Der Rückkühler besteht
aus drei übereinander angeordneten und miteinander verbundenen Rohren io, 12, 13,
die nach außen hin mit Rippen zur Verbesserung des Wärmeüberganges versehen sind.
An der obersten Stelle des Systems, also oberhalb des Kondensators 2 und des Rückkühlers
4 ist der Verdampfer 3 angeordnet. Er besteht aus einem Verdampfervorratsgefäß 14,
das auf irgendeine Weise gegen Wärmeabgabe nach außen isoliert ist. Von dem Vorratsgefäß
geht die Verdampferschlange 15 ab, indem ihr eines Ende von dem unteren Teil des
Gefäßes ausgeht und ihr anderes Ende in den oberen Teil des Gefäßes mündet. Die
obere Seite des Absorberkühlers 7 steht über eine Leitung ig mit der Oberseite des
Rückkühlerrohres io in Verbindung, während die Unterseite des Absorberkühlers 7
mit der Unterseite des Kondensatorbehälters 9 über eine Leitung 20 in Verbindung
steht, in die eine Absperrvorrichtung 21 eingeschaltet ist. Die Kondensatorrohrschlange
8 ist einerseits mittels einer Leitung 22 zu dem Kocherabsorber und anderseits mittels
einer Leitung 23 zu dein oberen Teil des Verdampfervorratsgefäßes 14 fortgesetzt.
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Am unteren Ende des Absorberkühlers ist in seinem Inneren eine Heizflamme
24 zur Beheizung des Kocherabsorbers vorgesehen. Statt dessen könnte beispielsweise
auch eine elektrische Beheizung angeordnet werden. Über dem Kocherabsorber ist ein
Kamin 18 angeordnet, durch den die Abgase der Heizflamme 24 derart geführt werden,
daß sie nach dem Austritt aus dem oberen Teil des Kocherabsorbers bzw. desAbsorberkühlers
durch einen Ringkanal 16 nach abwärts geführt werden, bevor sie durch einen Ringkanal
17 nach oben zu dem Schornstein 18 strömen.
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Während der Austreibungs- oder Kochperiode wird das Ventil 21 auf
irgendeine Weise geschlossen. Das Absorptionsmittel hat das Kältemittel, beispielsweise
die Ammoniakdämpfe, in der vorhergehenden Absorptionsperiode absorbiert. Das sekundäre
Kältemittel befindet sich in kondensiertem Zustande im Kondensatorbehälter g und
bedeckt dort die Kondensatorrohrschlange B. Bei Beginn der Austreibungsperiode wird,
nachdem das Ventil 21 geschlossen worden ist, der letzte Rest an sekundärer Kühlflüssigkeit,
der sich im Absorberkühler 7 befindet, durch Einwirkung der Heizvorrichtung 24 verdampft.
Dieses sekundäre Kältemittel gelangt in verdampfter Form in den Rückkühler ,4, wird
dort niedergeschlagen und saminelt sich ebenfalls in Form von Flüssigkeit in dem
Kondensatorbehälter 9, indem es durch die Leitung i i hindurchtritt. Der Absorberkühler
ist nur mit Dämpfen des sekundären Kühlmittels gefüllt, so daß während dieser Austreibungsperiode
die Wärme der Heizvorrichtung von beiden Seiten zu dem Kocherabsorber gelangen kann.
Das ausgetriebene primäre Kältemittel strömt über die Leitung 22 zur Kondensatorrohrschlange
8 und wird dort, indem es Wärme an die sekundäre Kühlflüssigkeit abgibt, kondensiert.
Das flüssige Kältemittel strömt von der Kondensatorrohrschlange 8 über die Leitung
23 zum Verdampfervorratsgefäß 14, auf dessen Grund es sich sammelt.
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Dadurch, daß dem Primärkältemittel in dem Kondensator 2 Wärme entzogen
wird, verdampft
ein Teil des in dem Kondensatorbehälter 9 befindlichen
Sekundärkühlmittels. Die Dämpfe des Sekundärkühlmittels strömen hierbei durch die
Leitung i i zum Rückkühler 4, werden dort niedergeschlagen und fließen in flüssiger
Form auf dem gleichen Wege über die Leitung i i zum Kondensatorbehälter 9 zurück.
Auf diese Weise steigt allmählich die Temperatur des sekundären Kühlmittels in dem
Kondensatorbehälter 9 während der Austreibungsperiode an.
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Mit gleicher Wirkung können auf nicht näher dargestellteWeise für
diese Kreisströmung zwei Leitungen zwischen dem Rückkühler 4 und dem Kondensatorkühler
9 vorgesehen sein. Durch die eine Leitung, die von dem Dampfraum desKondensatorkühlers
ausgehen und in dem Flüssigkeitsraum des Rückkühlers enden müßte, würde das dampfförmige
sekundäre Kühlmittel von dem Kondensatorkühler zu dem Rückkühler strömen. Die andere
Leitung, die ebenfalls von dem Flüssigkeitsraum des Rückkühlers 4 auszugehen hätte
und in dem Flüssigkeitsraum des Kondensatorkühlers münden müßte, würde dazu dienen,
um das in dem Rückkühler kondensierte sekundäre Kühlmittel zu dem Kondensatorkühler
zu befördern.
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Nach beendeter Austreibung wird das Ventil 2i auf irgendeine Weise
geöffnet. Die sekundäre Flüssigkeit strömt nun aus dem Kondensatorbehätter 9 durch
die Leitung 2o zu dem Absorberkühler 7, und der erste _Teil dieser sekundären Kühlflüssigkeit
verdampft dort, da der Absorberkühler von der vorhergehenden Austreibungsperiode
her noch sehr heiß ist, sehr schnell und gelangt in dampfförmiger Form mit hoher
Temperatur zu dem Rückkühler 4, wo er sofort durch Wärmeentzug kondensiert und in
flüssiger Form durch die Leitung i i zu dem Kondensatorbehälter 9 gelangt. Dieser
Teil der sekundären Kühlflüssigkeit trägt dazu bei, uni am Beginn der Absorptionsperiode
die Temperatur des primären Kältemittels hoch zu halten.
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Wenn jetzt am Beginn der Absorptionsperiode dampfförmiges Kältemittel
aus dem Verdampfervorratsgefäß über die Kondensatorrohrschlange 8 zu dem Kocherabsorber
5 gesaugt wird, besteht keinerlei Gefahr, daß.das Kältemittel in der Kondensatorrohrschlange
niedergeschlagen wird, da gerade am Beginn der Absorptionsperiode hier die Temperatur
des sekundären Kühlmittels hoch liegt. Während der Absorption im Kocherabsorber
wird Wärme frei, die an die sekundäre Kühlflüssigkeit abgegeben wird, die sich jetzt
im Absorberkühler 7 befindet. Sie verdampft auf diese Weise und gelangt über die
Leitung i9 zum Rückkühler 4, wo sie kondensiert und in flüssiger Form durch die
Leitung i i zu dem Kondensatorbehälter 9 gelangt. In gleichem Ausmaße strömt sekundäre
Kühlflüssigkeit aus dem Behälter 9 durch die Leitung 20 zu dem Absorberkühler 7
nach, so daß sich ein ständiger Kreislauf von sekundärer Kühlflüssigkeit von dem
Absorberkühler zu dem Rückkühler und von dort zu dem Kondensatorbehälter und zurück
zum Absorberkühler ergibt. Der Kocherabsorber wird auf diese Weise mittelbar durch
die sekundäre Kühlflüssigkeit gekühlt, die wiederum in dem Rückkühler rückgekühlt
wird.