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Absorptionskälteapparat Das Hauptpatent betrifft ein Verfahren zum
Betrieb eines mit Hilfsgas arbeitenden Absorptionskälteapparates, der eine Anzahl
mit einem senkrechten Schornstein parallel laufender, als Entlüftungsleitungen für
den Flüssigkeitstemperaturwechsler des Apparates arbeitender Rohrleitungen aufweist,
wobei Absorptionslösung durch ein als Pumpe wirkendes, mit dem Schornstein wärmeleitend
verbundenes Rohr von einer Leitung mit niedrigerer in eine Leitung mit höherer Flüssigkeitssäule
und höherem Flüssigkeitsspiegel gefördert wird und dann von dort zum Absorber des
Apparates fließt, und ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß Kältemitteldämpfe
aus Absorptionslösung innerhalb eines zwischen dem Flüssigkeitsspiegel im Absorbergefäß
des Apparates und dein tiefsten Punkt des Flüssigkeitstemperaturwechslers gelegenen
Längsabschnittes des beheizten Rohres aus letzterem ausgetrieben werden, welche
Dämpfe unter dem Einfluß einer mit dem Flüssigkeitsspiegel des Absorbergefäßes durch
eine zusammenhängende Flüssigkeitsmasse
frei kommunizierenden ReaktionssäuleAbsorptionslösung
von dem unteren Teil dieser Reaktionssäule an den höher gelegenen Flüssigkeitsspiegel
fördern.
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Eine zur Durchführung dieses Verfahrens geeignete Vorrichtung ist
ausgerüstet mit einem beheizten Rohr als Pumpe, einem Flüssigkeitstemperaturwechsler,
einer aufrechten Leitung, die eine zusammenhängende, mit der Pumpe sowie mit dem
Absorbergefäß des Apparates frei kommunizierende Flüssigkeitssäule enthält und somit
eine Reaktionssäule für die Pumpe bildet, sowie mit einer senkrechten Leitung, die
Absorptionslösung enthält und frei mit der Zufuhrstelle der hbsorptionslösung des
Absorbers kommuniziert, welche Leitungen Entlüftungswege für den Flüssigkeitstemperatur-".vechsler
bilden, und ist gekennzeichnet durch einen senkrechten Schornstein. dessen äußere
Wandung zwecks Beheizung der Pumpe mit der die Pumpe bildenden Rohrleitung innerhalb
eines Längsabschnittes der zwischen dem Flüssigkeitsspiegel irr, Absorbergefäß-
und dem tiefsten Punkt des Temperaturwechslers liegt, wärmeleitend verbunden ist
und auch mit wenigstens einer der beiden je eine Flüssigkeitssäule enthaltenden
Leitungen unmittelbar wärmeleitend verbunden ist.
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Die Erfindung betrifft eine weitere Entwicklung und Verbesserung des
Gegenstandes des Hauptpatentes durch zweckentsprechende Ausnutzung einer Rektifiziersäule
und ist im wesentlichen gekennzeichnet durch eine Dampfleitung, die den Dampfraum
des Kochers bzw. der Gasblasenhebepumpe mit der die reiche Lösung aus dem Flüssigkeitstemperaturw
echsler aufnehmenden Rohrleitung verbindet und in diese an einer Stelle einmündet,
welche tiefer als der Flüssigkeitsspiegel im Absorbergefäß liegt.
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Ein weiteres Kennzeichen der Erfindung besteht darin, daß das die
-Absorptionsflüssigkeit aufnehmende Rohr an der Einführungsstelle für die reiche
Lösung und an der Einführungsstelle für die Kältemitteldämpfe in entgegengesetzten
Richtangen so eingeknickt ist, daß zwischen zwei senkrechten Rohrstrecken eine schräg
nach oben gerichtete Rohrstrecke gebildet wird, innerhalb welcher die ausgetriebenen
Kältemitteldämpfe durch die reiche Absorptionslösung gedrückt werden.
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Die Zeichnung zeigt einige bevorzugte Ausführungsformen, die schematisch
dargestellt sind.
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In Fig. i wird schematisch ein Kocheraggregat für eine mit einem inerten
Gas arbeitende Absorptionskälteanlage gezeigt, wobei io ein als Abzug dienendes
Rohr bezeichnet, welches aus später angeführten Gründen zweckmäßig mit einem Schlitz
ii versehen ist. Am unteren Endes des Rohres io wird eine Wärmequelle, z. B. eine
elektrische Heizpatrone oder eine Gasflamme, eingeführt (nicht gezeichnet). Längs
einer Mantellinie des Abzugsrohres ist der eine Arm einer umgekehrten U-Röhre angeschweißt,
wobei in der gezeigten Ausführung die Schweißung nur Ungs des Rohrstückes unterhalb
des Schlitzes i i ausgeführt ist. Der angeschweißte Arm mit dem geschlossenen unteren
Ende bildet den Kocher 12 des Kühlapparates. Der Flüssigkeitswärmeaustauscher i3
hat zweckmäßig die Gestalt einer konzentrisch um das Abzugsrohr io angeordneten
Schlange. Die Absorptionslösung, die reich an Kühlmittel ist, fließt vom Absorptionskessel
i.1 durch das Rohr 15 und das innere Rohr des Wärmeattstauschers zum Rohr 16, das
an beiden Enden verschlossen ist. Das praktisch waagerecht angeordnete Teilstück
des Rohres 16, das mit dem inneren Rohr des Wärmeaustauschers frei kommuniziert,
befindet sich auf der gleichen Höhe oder etwas tiefer als der Flüssigkeitsstand
im Absorptionskessel 14.
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Demzufolge ist das Rohr 16 ganz mit Flüssigkeit gefüllt. Die Zirkulationspuntpe
besteht P us dem engen Rohr 17, welches unten an das vertikal angeordnete Ende des
Rohres 16 angeschlossen ist und das oben mit dem oberen Ende des Kochers i2 verbunden
ist. Dieses Rohr ist ebenso wie der Kocher 12 unterhalb des Schlitzes i i an das
Abzugsrohr io angeschweißt. Der in der Zeichnung angedeutete Flüssigkeitsstand wird
durch die Pumpe des Kochers 12 aufrechterhalten, und sie kommuniziert über die Leitung
18, das äußere Rohr des Wärmeaustauschers 13 und die Leitung i9 .mit dem Absorber,
der zweckmäßig aus einer nicht gezeigten Rohrschlange besteht. Zufolge dieser Anordnung
fließt die Absorptionslösung frei von der Flüssigkeitssäule im Kocher 12 zum oberen
Teil des Absorbers und kehrt im Kreislauf, nach Anreicherung im Absorber, über den
Absorptionskessel 14, Leitung 15 und Wärmeaustauscher 13 zum Kocher zurück. Wie
in der Zeichnung ersichtlich, ist der Flüssigkeitswärmeaustauscher so angeordnet,
daß auftretende Gas- und Dampfblasen durch das innere Rohr und Leitung 18 beseitigt
werden, ohne den freien Fluß der Flüssigkeit zu beeinträchtigen. Kühlmitteldämpfe
werden sowohl in Kocher 12 als auch im Pumpenrohr 17 abgetrieben, wobei die Kocherdämpfe
besonders reich an Absorptionsmittel, d. h. gewöhnlich an Wasser sind. Dieser Wasserdampf
von hoher Temperatur enthält beträchtliche Wärmemengen, welche ungenutzt durch das
Kühlsystem und den Wasserabscheider abgeführt würden, wenn nicht besondere Maßnahmen
getroffen werden, um dies zu verhüten Die stark wasserhaltigen Kocherdämpfe werden
nun aber zusammen mit den Pumpendämpfen durch den Arm 2o der umgekehrten U-Röhre
zum Rohr 16 zurückgeführt. Demzufolge werden die Dämpfe gezwungen, reiche Absorptionslösung
zu passieren, aus welcher während der Absorption durch die in den Wasserdämpfen
enthaltenen Wärmemengen das Kühlmittel abgetrieben wird. Es ist klar, daß die Austreibung
von Kühlmitteldämpfen aus der Lösung im Rohr 16 sich um so wirksamer gestaltet,
je größer die Kontaktflächen zwischen den Dämpfen und der Flüssigkeit gemacht werden.
Es würde natürlich erscheinen bei Kocheraggregaten, bestehend aus einer Anzahl von
praktisch senkrechten Röhren, dadurch eine vergrößerte Kontaktfläche zu schaffen,
daß der Dampf so weit unterhalb des freien Flüssigkeitsstandes eingeführt wird als
möglich. Dies hat sich jedoch als schwer durchführbar
erwiesen,
und zwar zufolge der eintretenden Erhöhung des Rückdruckes im Dampfraum gegenüber
der aufgepumpten Absorptionslösung im Pumpenrobr 17. Gainz besonders in Kochaggregaten
derjenigen Art, bei welchen die natürliche Reaktionssäule der Flüssigkeitszirkulationspumpe
nur sehr klein ist, hat sich die Pumpe hinsichtlich des Rückdruckes als überaus
empfindlich erwiesen. Der Weg des Dampfes durch die Absorptionslösung wird nun durch
die Anordnung eines im wesentlichen waagerechten Teilstückes des Rohres vergrößert,
durch welches die Dämpfe sich im Gegenstrom zur Lösung bewegen. Diese Lösung fließt
vom inneren Rohr des Flüssigkeitswärmeaustauschers durch Leitung 16 zur Pumpe 17,
und die Dämpfe steigen durch das Rohr 21 zum Kondensator. Praktisch wird die Länge
des Rohres 16 - in der Zeichnung im wesentlichen horizontal angeordnet-schlangenförmig
in 3/4 bis 11l2 Windungen um die Rohrleitungen 1o, 12 und 17 gewickelt. In gewissen
Fällen ist es auch vorteilhaft, den vertikalen Teil des Rohres 16 in gewissem Ausmaß
wärmeleitend mit dem Abzugsrohr io zu verbinden. In der Praxis werden alle Rohre
zu einem Kocheraggregat zusaininengefaßt (in der Zeichnung sind sie zur leichteren
Verständlichkeit anders angeordnet), wobei alle Rohre so eng als möglich konzentrisch
um das Abzugsrohr angeordnet sind. Hierdurch wird die horizontale Ausdehnung des
Aggregates sehr klein, und es kann leicht in einer beispielsweise zylindrischen
Wärmeisolierung von verhältnismäßig kleinem Durchmesser eingebaut werden.
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Die Ausführung nach Fig.2 unterscheidet sich von der in Fig. i gezeigten
dadurch, daß die Flüssigkeitsumwälzpumpe in der Anordnung gemäß Fig. 2 verhältnismäßig
schwache Absorptionslösung fördert, während die Pumpe gemäß der Anordnung, Fig.
i mit reicher Lösung gespeist wird. Der Vorteil der Ausführung nach Fig. 2 liegt
darin, daß sie eine vereinfachte Anordnung des Rohrsystems sowie des Kocheraggregates
gestattet. Die Bezeichnungen entsprechen denen der Fig. i. Der eigentliche Kocher
22 wird durch das andere, geschlossene Ende des mit dem Kondensator verbundenen
Dampfrohres 2i gebildet. Der mittlere Teil dieses Rohres bildet die Rektifiziervorrichtung
23. Diese kann auch die Form eines Gefäßes, einer Rohrschlange usw. haben, welche
zwischen dein Kocher 22 und dein Dampfrohr 2i eingeschaltet ist. Die einfache Anordnung
besteht aber darin, das Dampfrohr, den Rektifizierer und den Kocher aus aufeinanderfolgenden
Abschnitten eines kontinuierlichen Rohres zu bilden, wobei der Rektifizierer im
wesentlichen horizontal gestaltet und entsprechend abgebogen ist. Die reiche Absorptionslösung
aus dem Absorptionskessel 1d. wird über die Leitung 15 und den Wärmeaustauscher
13 an der Eintrittsstelle 2.4, die tiefer liegt als der Flüssigkeitsstand im Rektifizierer
23, zugeführt. Die Absorptionslösung fließt durch den Rektifizierer 23 und den Kocher
22 zur Pumpe 17, welche die Flüssigkeit mittels des besonderen Steigrohres 25 auf
das Niveau des Absorbators hebt. Dieses Steigrohr 25 ist oben geschlossen und unten
am Außenrohr des Wärmeaustauschers befestigt. Die schwache Absorptionslösung fließt
von diesem Rohr durch Leitung i9 zum Absorber.
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Es wurde bereits erwähnt, daß die reiche Absorptionslösung dem Rektifizierer
23 zugeführt und demzufolge verhältnismäßig reiche Lösung im Kocher 22 abgetrieben
wird, deren Dämpfe im Gegenstrom zu der reichen Absorptionslösung aufwärts durch
das Dampfrohr 21 zum Kondensator steigen. Diese Dämpfe sind verhältnismäßig reich
an Kühlmedium, während ihr Wassergehalt verhältnismäßig klein ist. Andererseits
sind die in der Pumpe 17 gebildeten Dämpfe reich an Wasserdampf, weil die Pumpe
unten am Kocher mit verhältnismäßig armer Lösung gespeist wird. Daher haben die
Dämpfe in der Dampfkammer vom Rohr 25 einen verhältnismäßig hohen Wassergehalt und
müssen rektifiziert werden. Sie werden daher nicht direkt in den Kondensator geleitet,
sondern durch Leitung 26 zum Rektifizierer 23, wo sie im Gegenstrom zu der reichen
Lösung geführt werden. Auf diese Weise werden sie mit den im Kocher 22 ausgetriebenen
Dämpfen vermischt.
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Was bezüglich der konstruktiven Ausgestaltung gemäß Fig. i gesagt
wurde, gilt auch für die entsprechenden Teile der Anordnung gemäß Fig. :2. Eine
solche Konstruktion ist in Fig. 3 schematisch gezeigt, wobei die Bezeichnungen denen
von Fig. 2 entsprechen.
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Wie aus Fig. 3 ersichtlich, ist der Flüssigkeitswärmeaustauscher vorzugsweise
als zylindrische Schraube ausgebildet, die konzentrisch um die anderen Rohre angeordnet
sind. Trotzdem in der schematischen Zeichnung die vertikalen Rohre asymmetrisch
hinsichtlich des Abzugsrohres angeordnet sind, so wird in der Praxis eine möglichst
große Symmetrie angestrebt. Demzufolge wird die gleiche Isolierungsstärke für alle
Rohre innerhalb der üblichen zylindrischen oder rechtwinkligen Isolierung erreicht.
Ein Abteilen des Abzugsrohres durch einen Schlitz oder ähnliche Maßnahmen bezweckt,
den Wärmefluß zum und durch den oberen Teil des Abzugsrohres zu verringern.
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Beim elektrischen Betrieb und in Fällen, wo der obere Teil des Dampfrohres,
der zum Kondensator führt und innerhalb der Isolierung liegt, nicht mit Flüssigkeit
gefüllt ist, würde sonst ein Überhitzen des Dampfes leicht auftreten.
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Es soll ferner darauf hingewiesen werden, dali angestrebt wird, ein
Rohrsystem zu bauen, welches ein beträchtliches Neigen des Apparates gestattet,
ohne den Flüssigkeitsstand im Rohr 21 unterhalb der Anschlußstelle des inneren Rohres
des Wärmeaustauschers sinken zu lassen (vgl. Fig.2). Zu diesem. Zweck muß der Absorptionskessel
verhältnismäßig hoch angeordnet sein. Anderseits kann aber dessen Niveau nicht zu
hoch über der Anschlußstelle von Rohr 26 zum Rektifizierer 23 gewählt werden, weil
in einem solchen Fall der Rückdruck von der Flüssigkeitssäule auf die Kocherdämpfe
so beträchtlich werden könnte, daß die Pumpe nicht mehr arbeitet. Ein genaues Ausbalancieren
der
Niveaus I, 1I und III hinsichtlich der zwischen ihnen bestehenden Abstände ist besonders
wichtig.