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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.