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Hermetisch geschlossener, mit Hilfsgas arbeitender Absorptionskälteapparat
Die Erfindung bezieht sich auf Absorptionskälteapparate, besonders solche, die mit
Hilfsgas arbeiten und bei welchen die Absorptionslösung ein Korrosionsschutzmittel
enthält. Die Erfindung bezweckt vor allem die Lebensdauer des Apparates durch eine.
Verlängerung der Dauer des Korrosionsschutzes zu verlängern. Die Erfindung hat besonders
Bedeutung für solche Kälteapparate, bei denen Absorptionslösung aus dem normalen
Zirkulationssystem durch den Kocher und den Absorber des Apparates in Kontakt mit
Arbeitsmitteln gebracht wird, das eine höhere Kältemittelkonzentration aufweist
als die Absorptionslösung.
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Die Erfindung ist in einem Ausführungsbeispiel in der Zeichnung schematisch
dargestellt. In der Zeichnung ist ein mit Hilfsgas, beispielsweise Wasserstoffgas,
arbeitender Absorptionskälteapparat schematisch dargestellt, in dem Wasser als Absorptionsmittel
und Ammoniak als Kältemittel verwendet wird. Mit io ist ein als Schornstein wirkendes
Rohr bezeichnet, dem Wärme von einer beliebigen nicht gezeigten Wärmequelle kontinuierlich
zugeführt wird, z. B. von einer elektrischen Heizpatrone, einer Gas- oder Ölflamme.
Der Kocher des Apparates ist mit i i bezeichnet und seine Flüssigkeitsumlaufspumpe
mit 12. Das Kocherrohr i i ist nach oben verlängert und dort an dem luftgekühlten
Kondensator 13 des Apparates angeschlossen. Mit 1q ist ferner ein sogenanntes Druckausgleichsgefäß
an
sich bekannter Art bezeichnet, das durch eine Entwässerungsleitung
15 mit dem Verdampfer 16 des Apparates kommuniziert. In die Leitung 15 mündet das
Ko.ndensatorrohr 13 ein, aus welchem das Kältemittel durch die Leitung 15 zum Verdampfer
selbst rieselt. Der Gastemperaturwechsler des Apparates ist .mit 17 bezeichnet und
der luftgekühlte Absorbator mit 18. Mit i9 wird ferner eine Lüftungsleitung bezeichnet,
durch welche das Druckausgleichsgefäß 14 mit dem Gasumlaufsystem des Apparates frei
kommuniziert. Dieses ist, wie auch das Flüssigkeitsumlaufsystem des Apparates, in
an sich bekannter Weise ausgebildet. Die angereicherte Lösung läuft vom Absorbergefäß
2o des Apparates durch den Flüssigkeitstemperaturwechsler 21 und die Hauptpumpe
12 zu dem Kocher i i und von diesem durch den Temperaturwechsler 21 und eine Leitung
22 zum Absorbator 18 zurück.
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Es sei angenommen, daß der Apparat, wie üblich, aus Eisenröhren gebaut
ist, die durch Schweißung zusammengeführt sind. Vor der Füllung wird der Apparat
bekanntlich vollständig von Luft befreit, und da Ammoniak an und für sich in Abwesenheit
von Sauerstoff Eisen nicht angreift, so sollte .man Korrosion an den inneren Wänden
nicht zu fürchten brauchen. Nichtsdestoweniger werden aber diese von der Ammoniaklösung"
unter Bildung komplizierter Eisenverbindungen angegriffen, durch welche die Wände
nach relativ kurzer Zeit aufgelockert werden und ihre Festigkeit gegen den im Apparat
vorhandenen Druck (etwa 2o Atm.) verlieren können.
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Um eine solche Korrosion zu verhindern, hat man in der Absorptionslösung
früher ein Alkalisalz der Chromsäure aufgelöst, meistens in der Form von Natriumchro.mat
(Na, Cr 04).
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Die Konzentration von Chromat, die in der Absorptionslösung erforderlich
ist, um die Korrosion zu verhindern, ist äußerst gering und beträgt nur Bruchteile
eines Prozentes. Das Chromat wird aber allmählich verbraucht, weshalb man bisher
gezwungen war, eine vielfach stärkere Konzentration des Chromats in der Lösung zu
verwenden, um eine für mehrjährigen Verbrauch ausreichende Chromatreserve zu schaffen.
In der Absorptionslösung gelöste Salze haben jedoch einen ungünstigen Einfluß auf
die Wirkung der Termosifonpumpe 12, weshalb man bisher gezwungen war, dem Chrom:atgohalt
in der Lösung auf eine Konzentration zu begrenzen, die etwa 2 % Cr 03 entspricht.
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Man hat zwar versucht, in verschiedener'Weise noch eine Reserve von
Alkalichromat zu schaffen, z. B. durch Einschließung eines Vorrats an festem Natri:umchromat
im Absorbergefäß in einem Behälter mit begrenzter Kommunikation mit der umgebenden
Lösung, wodurch eine allmähliche Auflösung des festen Chromats erreicht werden sollte.
Die Auflösung hat man' jedoch nicht so gleichmäßig machen können, daß die Konzentration
in der Lösung mit Sicherheit unter den gewünschten Werten gehalten werden konnte.
Die Auflösungsgeschwindigkeit ist auch von einer Anzahl unregelbarer Faktoren abhängig,
u. a. der Betriebstemperatur, die mit den klimatischen Verhältnissen wesentlich
schwankt, unter denen der Apparat arbeiten soll.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine beliebig große Reserve
von Chromat im Apparat angeordnet werden.
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Die Erfindung ist hauptsächlich dadurch gekennzeichnet, daß die Absorptionslösung
im Apparat mit einem chromsauren Salz gesättigt ist, dessen Löslichkeit in der Absorptionslösung
2 % unterschreitet. Ein hierfür besonders passendes Salz ist ein Chromat der Erdalkalimetalle,
vorzugsweise das Stronti.umchromat (S,r Cr 04). Die Löslichkeit des Strontiumchromats
in der Absorptionslösung ist so gering, daß die .gesättigte Lösung nur o,oi bis
o,2 % Cr 03 enthält.
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Es ist offenbar, daß diese geringe Menge Chromat, die anfangs bei
der Füllung des Apparates in der Absorptionslösung aufgelöst ist, verhältnismäßig
schnell verbraucht wird. Es ist deshalb meistens notwendig, im Apparat eine Reserve
von festem Strontiumchromat einzuschließen. Erfindungsgemäß ist darum ein Behälter
5o im Absorbergefäß 2o oder eventuell in einem anderen, in das Flüssigkeitsumlaufsystem
des Apparates eingeschalteten Behälter angeordnet. Der Behälter 5o kann vorzugsweise
aus einem kurzen Rohrstück bestehen, dessen beide Mündungen mit feinmaschigem Eisennetz
bedeckt sind und in welchem eine gepreßte Tablette von Strontiumchro.mat eingelegt
ist. Der Behälter kann vorzugsweise an der Wand des Gefäßes mittels eines Drahtes,
eines Bandes od. dgl. befestigt sein, was durch Anschweißen an die Wand des Gefäßes
und die Wand des Behälters 50 erfolgen kann. Der Halter ist mit 51 bezeichnet.
Da der Flüssigkeitsinhalt in dem Absorbergefäß 2o immer wechselt, wird die Absorptionslösung,
je nachdem der Gehalt an Chromat absinkt, während ihres Durchgangs durch das Absorbergefäß
2o automatisch :gesättigt werden. Die Verwendung des festen Strontium-chromats in
Gestalt einer festgep,reßten Tablette bringt den Vorteil, daß keine festen Teilchen
durch .mechanische Wirkung der Flüssigkeitsströmung abgetrennt werden und in die
engen Leitungen des Apparates gelangen können.
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Wie schon erwähnt, hat die Erfindung besondere Bedeutung bei solchen
Absorptionskälteapparaten, in denen die Absorptionslösung zeitweilig mit fließendem
Kältemittel in Kontakt gebracht wird, dessen Konzentration in der Absorptionslösung
also auf hohe Werte ansteigt. Dies ist der Fall bei dem in der Zeichnung dargestellten
Absorptionskälteapparat.
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Vom unteren Teil des Kocherrohres i i geht nämlich eine Leitung23
aus, die in das Druckausgleichsgefäß 14 einmündet und eine Hilfspumpe zur Hochförderung
von Absorptionslösung in das genannte Gefäß bildet. Von diesem fließt die warme
Lösung durch die Leitung 15 in die Verdampferschlange 16 hinein und- dann durch
den Temperaturwechsler 17 und den Absorber 18 zum Absorbergefäß 2o. Die Hilfspumpe
23 ist, im Gegensatz zu der Hauptpumpe 12, mit dem Schornstein io nicht direkt
wärmeleitend
verbunden, sondern statt dessen in wärmeleitendem Kontakt mit einem hermetisch geschlossenen
Wärmeübertragungssystem, das an dem Schornsteinrohr io längs einer Schweißfuge festgeschweißt
ist. Das System enthält ein Übertragungsmittel mit hohem Kochpunkt, eventuell mit
einem Hilfsmittel mit niedrigerem Kochpunkt. Das Übertragungsmittel kocht vom Kocherteil41
des Systems ab und kondensiert in einem Behälter 30, wo das Kondensat aufgesammelt
wird. Ein Teil der Dämpfe gibt aber seinen Wärmeinhalt an die Pumpenröhre 23 ab.
Nach einer gewissen Zeit ist das System ausgekocht, und alles Kondensat bleibt dann
im Behälter 30 gespeichert. Dieser ist mittels eines biegsamen Gliedes 3
i mit dem System so verbunden, daß dieses zur Entleerung des Flüssigkeitsinhaltes
gehoben werden kann. Auf diese Weise wird eine Regelmöglichkeit bei dem Übertragungssystem
erzielt, so daß die Pumpe 23 zu beliebiger Zeit in Funktion gebracht werden kann,
um nach einer gewissen Zeit automatisch mit der Arbeit wieder aufzuhören. Die durch
die Hilfspumpe 23 aufgepumpte Lösung läuft auf schon beschriebene Weise in dien
Verdampfer hinein, wo, sie mit dem vom Kondensator 13 kommenden Kältemittelkondensat
mit einer Ammoniakkonzentration von 8o bis ioo% gemischt wird. Die Kondensatzufuhr
vom Kondensator 13 geht nämlich kontinuierlich vor sich. Diese Zufuhr von Absorptionslösung
zum Verdampfer 16 bezweckt ein Abtauen von darauf gebildetem Eis, wenn dies erforderlich
ist. Es hat sich gezeigt, daß eine i- bis 2%igeLösung von Nat:riumchromat sich mit
Ammoniak bei der im Verdampfer herrschenden Konzentration nicht mischt, sondern
daß der größere Teil der Salze in fester Form ausfällt. Das ausgefällte Salz würde
unter anderem im Verdampfer verbleiben und in kurzer Zeit eine Verstopfung desselben
hervorrufen, und gleichzeitig damit würde das Salz für den Korrosionsschutz ausscheiden.
Eine Lösung von Strontiumch,romat bleibt, auch wenn sie gesättigt ist, von einer
Erhöhung der Ammoniakkonzentration beinahe unabhängig, und die kleinen Mengen von
Chromat, die eventuell ausgefällt werden können, werden aus der im Absorbergefäß
vorhandenen Reserve 5o ersetzt.