DE970312C - Mit druckausgleichendem Gas arbeitender Absorptionskaelteapparat - Google Patents

Description

• Mit druckausgleichendem Gas arbeitender Absorptionskälteapparat Die Erfindung bezieht sich auf Absorptionskälteapparate mit druckausgleichendem Gas. Derartige Apparate haben einen Flüssigkeitstemperaturwechsler für reiche und arme Lösung, der aus zwei verhältnismäßig engen, ineinander- oder nebeneinanderliegenden Rohren zti bestehen pflegt. Da sich in dem die reiche Lösung vom kalten Absorber zum heißen Kocher führenden Rohr bei der Erwärmung durch die entgegengesetzt laufende arme heiße Kocherlösung leicht Gasblasen entwickeln, droht dem Rohr für reiche Lösung eine Verstopfung .durch Gasblasen, wenn diese nicht in geeigneter Weise entlüftet werden. Hierzu muß man den reiche Lösung führenden Teil des Temperaturwechslers von der kalten Absorberseite zur heißen Kocherseite hin aufsteigend ausbilden, so daß .die Gasblasen nach oben entweichen können. Zweckmäßig benutzt man die üblichen Gas blasenpumpen derartiger Apparate zur Entlüftung_ der genannten Gasblasen, da sie dann in der Pumpe Selber eine fördernde Wirkung ausüben und den Umlauf verbessern.
• Bei den bisher auf dem Markt befindlichen Apparaten besteht der Kocher aus einem das beheizte Zentralrohr umgebenden Mantel, so daß die Lösung das beheizte Zentralrohr umspült. Diese Bauart bedingte die Verlegung der Umlaufpumpe unterhalb des Kochermantels, damit die Pumpe vom Zentralrohr Wärme aufnehmen konnte. Dies hatte wiederum zur Folge, daß man den Flüssigkeitstemperaturwechsler noch tiefer herunterlegen mußte, weil die reiche Lösung bis zur Pumpe ansteigen mußte. Hierdurch wurde nicht nur die Bauhöhe des Apparates vergrößert, der Flüssigkeitstemperaturwechsler mußte auch noch besonders isoliert werden. Viel einfacher und wärmetechnisch günstiger wäre es, den Flüssigkeitstemperaturwechsler um den Kocher herumzuwickeln und ihn in die Kocherisolation einzubauen. Hierdurch würde Isolationsmaterial gespart und die Kocherisolation noch verbessert.
• Es ist ein kontinuierlich arbeitender Absorptionskälteapparat mit druckausgleichendem Gas, Kocher, Gasblasenpumpe und beliebig beheiztem Heizrohr vorgeschlagen, dessen Kocher ein verhältnismäßig -enges Rohr darstellt, das seitlich neben dem beheizten Heizrohr angeordnet und mit ihm verschweißt ist. Bei diesem Apparat, bei dem der Kocher nicht das Heizrohr von allen Seiten umschließt, braucht man auch die Pumpe nicht unterhalb des Kochers anzuordnen, sondern kann sie neben dem Kocher vorsehen. Hierdurch kann man die Pumpe höher legen und damit auch den Temperaturwechsler höher rücken, so daß an Bauhöhe gespart wird.
• Bei Apparaten mit auswechselbarer Heizung, die sowohl für elektrische als auch für Gas- und Petroleumheizung vorgesehen werden, muß man nun aus praktischen Gründen das Heizrohr unter diejenige Stelle hinabziehen, an der der reiche Lösung führende Teil des Temperaturwechslers in die Umlaufpumpe übergeht, da man sonst nicht die Gas- oder Petroleumflamme beobachten könnte. Hierbei aber tritt nun eine neue Schwierigkeit auf. Dieser untere Heizrohrteil nimmt, wenn er von der Gas- oder Petroleumflamme beheizt wird, so hohe Temperaturen an, daß er schnell zerstört wird. Außerdem stellen sich sehr große Wärmeverluste ein. Dieser nach unten ragende Heizrohrteil muß also aus Sicherheitsgründen gekühlt werden.
• Diesen Schwierigkeiten kann gemäß der vorliegend beschriebenen Erfindung dadurch begegnet werden, daß das Kocherrohr, das gemäß dem Hauptpatent wärmeleitend an dem senkrecht stehenden Heizrohr anliegt, zusammen mit diesem nach unten verlängert wird, und zwar unter die Stelle, an welcher die arme Lösung aus dem Kocher abgeführt wird. Diese Verlängerung entspricht etwa der Höhe des um sie herumzulegenden oder herumzuwickelnden Flüssigkeitstemperaturwechslers. Durch die Maßnahme, diesen Temperaturwechsler um den Kocher herumzuwickeln, wird wärmetechnisch eine erhebliche Verbesserung erreicht. Auch kann man den um das untere Kocherende herumgewickelten Temperaturwechsler mit in die Kocherisolation einbauen, wodurch an Isoliermasse gespart wird. Bei dieser Anordnung ergibt sich ferner die Möglichkeit, den die reiche Lösung führenden Teil des Flüssigkeitstemperaturwechslers über die Gasblasenpumpe zu entlüften.
• Um den Flüssigkeitsstrom in der unteren Kocherverlängerung in geordnete Bahnen zu führen, werden gemäß der Erfindung innerhalb des Kochers verschiedene Einbauten vorgesehen, durch welche im unteren Kocherteil der Flüssigkeitsumlauf geregelt wird. So kann man gemäß der Erfindung den rohrfömigen Kocher in seiner Längsrichtung in zwei am unteren Kocherende kommunizierende Abteilungen unterteilen oder mit eingesetzten Bändern oder Rohren die gewünschte Flüssigkeitsregulierung herbeiführen.
• Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt, in denen Fig. i bis 4 vier verschiedene Kocherkonstruktionen und Fig. 5 einen waagerechten Schnitt nach Linie V-V der Fig. 2 darstellen.
• Mit io ist ein als Schornstein arbeitendes, vorzugsweise eisernes Rohr bezeichnet, an dem ein zweites Rohr ii längs einer gemeinsamen Berührungslinie festgeschweißt ist. Unten ist dieses Rohr i i geschlossen. Nach oben geht es in eine nach dem Kondensator 18 des Kälteapparates führende Leitung 28 über. Das Rohr i i dient als Kocher des mit Hilfsgas arbeitendenAbsorptionskälteapparates. Die im Kocher ausgetriebenen Dämpfe strömen durch die Leitung 28 in den Kondensator. Arme Lösung strömt durch eine etwa auf ein Drittel der Kocherhöhe abzweigende Leitung 3o, den äußeren Mantel des aus zwei engen Rohren bestehenden Flüssigkeitstemperaturwechslers 13 und die Leitung 14 nach oben in den Absorber 15. Die Gasblasenpumpe für den Flüssigkeitsumlauf ist mit 12 bezeichnet und wird durch ein enges Rohr gebildet, das nach unten die Fortsetzung des aufsteigenden inneren Rohres des Temperaturwechslers 13 bildet. Oben mündet die Pumpe in das Kocherrohr i i, in das die reiche Lösung hineingepumpt wird. Diese Lösung kommt durch das innere Rohr des Temperaturwechslers 13 aus dem mit 16 bezeichneten Absorbersammelgefäß des Apparates. Der in der Fig. i schematisch dargestellte Kälteapparat arbeitet mit Hilfsgas, z. B. Wasserstoff. Das Hilfsgas läuft in an sich bekannter Weise von dem in der Zeichnung nicht dargestellten Verdampfer des Apparates kommend durch den mit 2o bezeichneten Gastemperaturwechsler, eine Leitung 21, das Absorbersammelgefäß 16, den Absorber 15 zum Wechsler 2o und dem Verdampfer zurück. Das flüssige Kältemittel wird vom Kondensator 18 über einen U-Verschluß i9 dem Verdampfer zugeführt. Ferner ist im dargestellten Ausführungsbeispiel ein Druckgefäß 25 an sich bekannter Art durch Leitungen 26 und 27 an das Gasumlaufsystem des Apparates angeschlossen. Sowohl der Kondensator als auch der Absorber können luftgekühlt und gegebenenfalls mit Kühlrippen versehen sein.
• Wie aus der Fig. i hervorgeht, wird die arme Lösung vom Kocherrohr i i abgezweigt, und zwar von einem Teil dieses Rohres, der wesentlich höher als der Kocherboden, etwa in Höhe der Austrittsstelle der Pumpe aus dem Wechsler 13, liegt. Hierdurch wird ein Sack ohne Bodenablauf gebildet. Dieser Flüssigkeitssack ist aber wie der Kocher selbst wärmeleitend mit dem Schornstein io verbunden und nimmt von diesem bedeutende Wärmemengen auf. Die Wärmequelle ist im Ausführungs- Beispiel am unteren Ende des Schornsteinrohres io vorgesehen, dessen Wände dadurch stark erhitzt werden: Die Pumpe 12 ist auf einer bestimmten Strecke am Rohr io festgeschweißt, zweckmäßig bis zur Höhe der freien Oberfläche der Lösung im Absorbersammelgefäß 16 oder noch etwas höher hinauf. Die Anschlußleitungen des Temperaturwechslers zu dem Kocher bzw. der Pumpe werden dadurch besonders einfach und kurz, insbesondere wenn der Flüssigkeitstemperaturwechsler in Form einer um den Kocher nebst Pumpe und Schornstein gewickelten Rohrspirale besteht, die mit dem Kocher zusammen in eine aus wärmeisolierendem Material hergestellte Umhüllung eingebaut ist. Aus den Fig. i und 2 ergibt sich, daß der die reiche Lösung führende Teil des Flüssigkeitswechslers durch die Gasblasenpumpe 12 mit Sicherheit entlüftet wird.
• Im allgemeinen ist es nun erwünscht, in .dem tiefer als die Pumpe liegenden sackartigen Kocherteil einen geordneten Umlauf der Lösung zu erzeugen. Durch eine derartige Strömung der Lösung vermeidet man die Möglichkeit ihrer Überhitzung, welche die Kältemittelkonzentration .der ausgekochten Lösung zu tief herabsetzen würde. Will man eine derartige Strömung der Lösung erzwingen, so kann man, wie in der Fig. 2 schematisch dargestellt, in das Kocherrohr i i eine Scheidewand 3 i einsetzen, die kurz oberhalb des Kocherbodens endet und nach oben ein wenig über die Mündung des Pumprohres 12 reicht. In der Fig. 5 ist ein Querschnitt längs der Linie V-V des Kocherrohres i i der Fig. 2 gezeigt. Die vorzugsweise eiserne Trennwand wird vorteilhaft längs der Innenwandung des Kocherrohres festgeschweißt, z. B. durch Punktschweißen. Dies kann beispielsweise durch elektrische Schweißung erfolgen, indem zwei Elektroden an die Außenseite des Rohres angedrückt werden, so daß .der Strom diametral durch die Rohrwandung und durch den Einsatz verläuft. Die Trennwand ist so angeordnet, daß die von der Pumpe hochgeförderte, verhältnismäßig reiche Lösung derjenigen Abteilung des Rohres zugeführt wird, die unmittelbar am Schornstein anliegt. In dieser in der Zeichnung rechts liegendenAbteilung wird dieAbkochungderLösung unter stets abnehmender Konzentration der nach unten strömenden Lösung fortgesetzt. Von der hochgeförderten Lösung wird die Flüssigkeitssäule in dieser Kocherahteilung kontinuierlich in die Richtung abwärts gezwungen, um ain Kocberboden in die andere, in der Figur linken Abteilung des Kocherrohres überzutreten. In dieser Abteilung strömt also die Lösung nun aufwärts, uni allmählich über die Leitung 30 und deii Temperaturwechsler 13 .dein Absorber zugeführt zu werden. In der obenhalb der Abzweigstelle der Leitung 30 für die arme Lösung liegenden Abteilung des. Kochers erfolgt eine weitere Abkochung der Lösung teils durch unmittelbare Wärmeübertragung durch die Trennwand 31 und die Mantelwandung des Kochers, teils auch durch die aufwärts strömenden abgekochten Dämpfe. Die Lösung in dieser oberen linken Kocherhälfte ist nämlich im allgemeinen reicher als andere 'feile der Kocherlösung, weil im Dampfrohr 28 und im gegebenenfalls hinter ihm vorgesehenen Wasserabscheider ausfallendes Kondensat am Boden des Dampfrohres 28 entlang in die linke Kocherabteilungzurückfließt.DieTrennwand erzwingt also nicht nur eine geordnete Strömung durch den toten Sack des Kochers, sondern ergibt auch eine gute Rektifikation der Kocherdämpfe. Denn die an den unteren linken Kocherteilen ausgetriebenen, an Absorptionsmittel verhältnismäßig reichen Dämpfe werden dazu gezwungen, durch Flüssigkeitsschichten höherer Konzentration zu treten.
• An Stelle einer einfachen Zwischenwandung kann man, wie in Fig. 3 schematisch dargestellt, im Kocherrohr i i ein zweites, gegebenenfalls konzentrisch angeordnetes Rohr 32 vorsehen, das unten kurz oberhalb des Kocherbodens endet und in dessen oberen Teil das Pumprohr 12 einmündet. Die Strömung der Kocherlösung durch den Kochersack erfolgt dann in ähnlicher Weise wie im Falle der Fig. 2.
• In der Fig. 4 ist die Trennwand der Fig. 2 durch einen Einsatz 33 ersetzt. Dieser wird von einem Band gebildet, dessen Breite etwa dem Innendurchmesser des Kocherrohres entspricht. Zungen 34 ragen nach beiden Seiten des Bandes zweckmäßig rechtwinklig heraus. Derartige für Rektifikationen bereits benutzte Einsätze erleichtern die Rektifikation, weil sie einerseits eine gegenseitige Mischung von Flüssigkeitsschichten verschiedener Konzentration verhindern, andererseits eine innige Berührung zwischen Dampf und Flüssigkeit schaffen. Bei dieser die Rektifikation besonders verbessernden Einsatzform kann aber die Lösung nur in beschränktem Umfang in senkrechter Richtung strömen. Deshalb ist es auch unzweckmäßig, Einsätze dieser Art bis in den Kochersack hinunterragen zu lassen, weil dann der Umlauf der Lösung in dem Sack praktisch ganz aufhören könnte. Dies würde zu einer unerwünschten Verarmung der Lösung führen. Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig.4, bei dem der Einsatz 33 oberhalb der Abzweigung 3o endet, tritt zwar eine durch Führungseinsätze geregelte Strömung in dem Kochersack nicht ein, praktisch hat sich jedoch herausgestellt, daß bei dieser Ausführungsform auch noch eine ausreichende tTinsetzung der Kocherlösung im Kochersack erfolgt, so daß auch hier störende Temperatur- und Drucksteigerungen verhindert werden.
• Will man den Flüssigkeitssack im Kocher verhindern, ohne eine der in Fig. 2 bis 5 gezeigten Einrichtungen zu benutzen, so kann man auch die Leitung für die arme Lösung innen oder außen in der Nähe des Kocherbodens münden lassen. Allerdings wird hierdurch der Bau des Temperaturwechslers etwas komplizierter.
• Die neue Anordnung gemäß der Ertindung kann sowohl für elektrisch wie für mit Gas oder öl betriebene Apparate benutzt werden. Bei elektrischem Betrieb ist eine günstige Verteilung der Wärmezufuhr zum Kocher leicht durch Verschiebung der Wärmepatrone im Schornstein durchzuführen. Dagegen ist eine solche günstige Verteilung bei Gas-oder Ölbetrieb bei hoch liegender Pumpe schwerer durchzuführen. Deswegen hat die Erfindung für mit Gas oder Öl beheizte Kocher besondere Bedeutung.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Mit druckausgleichendem Gas arbeitender Absorptionskälteapparat mit einem senkrecht stehenden Heizrohr, das an seinem Außenmantel mit einem geraden Kocherrohr und einem geraden Gasblasenhebepumpenrohr in achsparallel verlaufenden Längsberührungslinien wärmeübertragend zu einem geradegestreckten Rohrbündel vereinigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizrohr (io) zusammen mit dem Kocherrohr (i i) über die Abflußstelle (3o) der armen Lösung aus dem Kocherrohr nach unten verlängert und der die reiche Lösung führende. Teil des Flüssigkeitstemperaturwechslers (13) durch die Gasblasenhebepumpe (12) entlüftet wird.
2. 2. Absorptionskälteapparat nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß .der Flüssigkeitstemperaturwechsler um den nach unten verlängerten Teil des Heizrohres und des Kocherrohres derart eng herumgewickelt ist, daß er in die Kocherisolation mit eingebaut werden kann.
3. 3. Absorptionskälteapparat nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Kocherrohr (i i) in seiner Längsrichtung in zwei am unteren Rohrende kommunizierende Abteilungen geteilt ist (Fig. 2).
4. 4. Absorptionskälteäpparat nach Anspruch i und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterteilung des inneren T#-,ocherrohrraumes mit Hilfe eines darin eingesetzten achsparallelen engeren Einsatzrohres (32) erfolgt (Fig. 3).
5. 5. Absorptionskälteapparat nach Anspruch i und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Glas Kocherrohr unterteilenden Glieder aus in ihn eingesetzten, zweckmäßig mit seinen Innenwandungen verschweißten Blechbändern oder Blechplatten (31, 33) bestehen (Fig. 2 und 4.).
6. 6. Absorptionskälteapparat nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Einsatzband (33) mit Zungen oder Vorsprüngen (34) versehen ist, die in bekannter Weise im Flüssigkeitsteil des Kocherröhres die Mischung der Flüssigkeitsschichten verhindern und in seinem Dampfraum zur Rektifikation dienen (Fig.-[).
7. 7. Absorptionskälteapparat nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiedenen Abteilungen des Kocherrohres in verschieden guter wärmeleitender Verbindung mit dem Heizrohr stehen. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 511 216, 521 967, 525 195. 526 288, 534 192, 536 737, 543 217, 556 147, 574 279, 621 402, 625 423, 68o 070; schweizerische Patentschrift Nr. 121 183; niederländische Patentschrift Nr. 48 755; USA.-Patentschriften Nr. 2 164 730, 2 199 077, 2251746.