DE970436C - Kontinuierlich arbeitender Absorptionskaelteapparat mit durckausgleichendem Gas - Google Patents

Description

• Kontinuierlich arbeitender Absorptionskälteapparat mit druckausgleichendem Gas Bei Absorptionskälteapparaten mit druckausgleichendem Gas hat man bei einer bekannten Ausführung den Kocher gleichzeitig als Pumpe ausgebildet. Der Apparat weist dann nur eine einzige Entgasungsstelle auf, die ein aufsteigendes Rohr enthält, das in einem Gasabscheideraum mündet. Bei dieser Bauart ergibt eine stärkere Wärmezufuhr notwendigerweise einen schnelleren Flüssigkeitsumlauf, so daß eine stärkere Entgasung der Lösung bei "leichbleibendem Flüssigkeitsumlauf nicht möglich ist.
• Man hat auch die Kocher- und Pumpanlage getrennt ausgebildet, so daß die Wärmezufuhr zu Kocher und Pumpe, z. B. für die verschiedenen Klimate, verschieden gemacht werden konnte. Hierbei hat man meist das Heizrohr des Apparates mit einem Kochermantel umgeben und die Pumpe unterhalb des Kochermantels an das zentrale Heizrohr in wärmeleitender Verbindung mit diesem angelegt. Diese Bauart ermöglicht es, eine Wärmeverteilung 7wischen der abzukochenden Lösung und der Pumplösung vorzunehmen. Zum Pumpen ist jedoch bei der Gasblasenpumpe eine Reaktionssäule erforderlich, die durch die Höhe des Absorberspiegels dargestellt wird. Bei abgestelltem Apparat steht nun die Flüssigkeit in dem an die Pumpe anschließenden Steigrohr auf derselben Höhe wie im Absorber. Diese Lösung ist bei abgestelltem Apparat kalt und wird bei dem Anstellen des Apparates auch nicht erwärmt, da das Steigrohr ja nicht in wärmeleitender Verbindung mit dem Heizrohr steht. Zudem ist die Lösung in diesem Rohr beim Abstellen des Apparates teilweise ausgekocht und daher schwerer als die reiche, im Absorber stehende Lösung bei Verwendung von Wasser und Ammoniak. Infolgedessen springt die Pumpe schwer an, weil sie zunächst die kalte, schwere, über ihr stehende Säule beseitigen muß. Setzt man die Pumpe zur Ersparnis von Bauhöhe an den tiefsten Teil des Apparates, dann kann es sogar vorkommen, daß die Pumpe im falschen Sinne anspringt, weil die über ihr stehende Säule schwerer ist als die Absorbersäule, zumal da die Pumpe gewöhnlich als enge Spirale gewickelt wird, so daß die Hubwirkung der aufsteigenden Gasblasen sehr gering ist.
• Es ist ferner bereits bekannt, bei Apparaten mit Trennung von Kocher und Pumpe den Kocher als ein Spiralrohr um das Heizrohr herumzuwickeln. Auch hierbei liegt die Gasblasenpumpe unterhalb des Kochers.
• Es ist endlich bekannt, die Gasblasenpumpe als Spiralrohr auszubilden und entweder frei oder, um das Heizrohr gewickelt, in das Innere des Kochers zu verlegen. Dies gibt den Vorteil, daß beim Anstellen des Apparates die ganze im Steigrohr stehende Lösung sofort mit erwärmt wird. Diese Säule wird also leichter, und das Pumpen beginnt verhältnismäßig früh. Das Wickeln des Pumprohres zur Spirale kostet jedoch Material und Arbeit, insbesondere wenn die Pumpspirale eng an dem Heizrohr anliegen soll. Ferner ist der Zusammenbau der Teile in diesem Fall, insbesondere für die Massenfabrikation, schwierig, da die spiralig gewickelte Pumpe in das Innere des Kochers eingeführt und dort mit großer Genauigkeit befestigt werden muß.
• Bei diesem Stand der Technik besteht die Erfindung darin, daß in einem kontinuierlich arbeitenden Absorptionskälteapparat mit druckausgleichendem Gas, Kocher, Gasblasenpumpe und einem im wesentlichen senkrecht stehenden, geraden, beliebig beheizten Heizrohr, mit dem die von der Wärmequelle zu beheizenden Teile in wärmeleitender Verbindung stehen, das die Gasblasenpumpe enthaltende Kocheraggregat als gestrecktes Rohrbündel ausgebildet ist, in welchem alle zu beheizenden Teile, nämlich die für die Umwälzung der Absorptionslösung dienende Gasblasenhebepumpe und der Kocher, als gerade Rohre ausgebildet sind, die an dem Außenmantel des Heizrohres in achsparallel verlaufenden Längsberührungslinien, vorzugsweise in Gestalt von Schweißnähten, wärmeleitend anliegen.
• Dies gibt unter anderem folgende Vorteile: Beim Anstellen des Apparates wird die ganze im Steigrohr stehende Lösung sofort miterwärmt. Diese Säule wird also leichter, das Pumpen beginnt früher, und die Gefahr eines falschen Pumpens ist ausgeschlossen, weil sich die Pumpgase in einem nahezu senkrecht stehenden Teil der Leitung bilden, also mit Sicherheit nach oben gehen. Die Bauart des Apparates wird wesentlich vereinfacht, da jetzt Pumprohr, Kocher und Heizrohr aus einfachen Rohrstücken bestehen können, die einfach miteinander durch Schweißung, beispielsweise durch elektrische Schweißung, wärmeleitend verbunden werden können. Dadurch, daß man die Schweißstellen verschieden groß macht, kann man den vom Heizrohr ausgehenden Wärmeübergang zwischen Kocher und Pumpe verändern, also beispielsweise für verschiedene Klimate einregem. Der Aufbau von Kocher und Pumpe mit dem Heizrohr als drei einfache miteinander verschweißte Rohre stellt eine wesentliche Verbilligung der Herstellung dar, die insbesondere bei Massenherstellung ins Gewicht fällt. Bei der bisherigen Bauart war ferner das Heizrohr, das als Zentralrohr durch den Kocher ging, dem Innendruck des Apparates ausgesetzt und mußte aus Korrosionsgründen aus demselben Material wie der Kocher selbst bestehen, bei mit Ammoniak und Wasser arbeitenden Apparaten aus Eisen. Für das etwa mit Leuchtgas oder Petroleum beheizte zentrale Rohr war aber Eisen kein günstiges Material, da die Verbrennungsprodukte Wasserdampf enthalten, der am oberen Ende des Zentralrohres bereits kondensieren kann und damit Korrosionsschäden hervorruft. Um diese zu vermeiden, mußte das zentrale Rohr nochmals gefüttert werden, was die Herstellung weiter verteuerte. Werden aber erfindungsgemäß Kocher und Pumpe seitlich mit dem Heizrohr verbunden, dann steht das Heizrohr nicht unter Druck und kann aus beliebigem, gegen Verbrennungsprodukte korrosionsfestem Material hergestellt werden.
• Die Erfindung soll näher unter Hinweis auf die Zeichnung beschrieben werden und ist in zwei Ausführungsbeispielen dargestellt.
• Der Absorptionskälteapparat nach Fig. z ist mit Ausnahme des Kochers und der Pumpvorrichtung in bekannter Weise ausgebildet. Mit io ist der Kondensator bezeichnet, der ebenso wie der Absorber ii luftgekühlt wird. Der gleichfalls luftgekühlte Wasserabscheider ist mit i2, der Verdampfer mit 13, das sogenannte Druckgefäß mit 14 und der Gastemperaturwechsler mit 15 bezeichnet. Vom Absorbersammelgefäß 16 wird die im Absorber ii angereicherte Lösung durch einen Flüssigkeitstemperaturwechsler 17 zum Kocher des Apparates geführt. Dieser Temperaturwechsler besteht in bekannter Weise aus zwei ineinanderliegenden oder nebeneinanderliegenden und miteinander verschweißten Rohren. Die reiche Lösung wird vom Absorbersammelgefäß durch das Innenrohr des Wechslers zur Gasblasenpumpe 2o geführt, die die Lösung zur überlaufhöhe des Absorbers hebt. Die teilweise in der Pumpe entgaste Lösung wird in den eigentlichen Kocher 2 1 geführt. Dieser besteht im wesentlichen nur aus einem zylindrischen Rohr von so großem Durchmesser, daß ein Hochpumpen der Lösung in ihm nicht möglich ist. Der Kocher 2, 1 besteht zweckmäßig aus dem unteren Teil der Dampfleitung 23, also aus einem Stück mit ihr. Das Kocherrohr mündet unten in den Außenmantel des Temperaturwechslers 17, durch den die arme Lösung zum Absorber zurückgeführt wird. Sowohl das Pumprohr 2o, dessen Durchmesser so klein ist, daß beim Kochen der Lösung eine Förderung eintritt, als auch das Kocherrohr 21 stehen in wärmeleitender Verbindung mit einem Heizrohr 2.4, beispielsweise von zylindrischer Form. Im allgemeinen ist es zweckmäßig, die beiden Rohre 2o und 21 am Heizrohr parallel zu dessen Achse festzuschweißen, wodurch nicht nur eine gute wärmeleitende Verbindung, sondern auch eine große Festigkeit der Anordnung erreicht wird, die durch etwaige Veränderungen durch Korrosion od. dgl. nichtverändertwird. BesondersbezüglichdesPumprohres 2o ist dies wichtig. Das Heizrohr 24 dient als Schornstein für die in der Figur nicht dargestellte Heizquelle, falls diese aus einer offenen Flamme, beispielsweise einer Gas- oder Petroleumflamme, besteht. Bei elektrischem Betrieb dient das Heizrohr 24. nur als Wärmevermittler, in das eine elektrische Heizpatrone eingesetzt wird. Dann wird die obere Mündung des Heizrohres 24 zweckmäßig verschlossen. Als Material für das Heizrohr kann Eisen gewählt werden, obgleich es zweckmäßig sein kann, edlere Stahlsorten, z. B. rostfreien Stahl, zu verwenden. Der Kocher gemäß der Erfindung kann sehr klein gemacht werden, mit sehr kleiner Wärmekapazität und kleinen Außenflächen. Hierdurch werden Strahlungsverluste verringert, so daß ein solcher Kocher, der wie üblich in eine Wärmeisolation geeigneter Art eingebaut wird, sehr vorteilhafte thermische Bedingungen hat.
• Die Anordnung kann auch in Verbindung mit einem Rektifikator benutzt werden. Dies ist schematisch in Fig. 2 gezeigt, wo die gleichen Bezugszeichen benutzt sind. Der Unterschied gegenüber Fig. i besteht darin, daß die vom Temperaturwechsler 17 kommende reiche Lösung vor ihrem Eintritt in die Pumpe 2o in Berührung mit Kocherdämpfen gebracht wird. Das Dampfrohr 23 ist nämlich direkt an den Außenmantel des Temperaturwechslers 17 angeschlossen und mit einer im wesentlichen horizontalen Abzweigung 27 versehen. Der Kocher 2i besteht in diesem Fall aus einem Schwanenhals 28, in den das Pumprohr 2o mündet. Der erzeugte Dampf wird durch den linken Schenkel sowie die Abzweigung27 in innigeVerbindungmitderreichen Lösung gebracht, die dem Dampf entgegen dem Pumprohr 2o zuströmt. Die in der Abzweigung 27 mit Kondensat angereicherte Lösung wird durch den unteren Teil des linken Schenkels des Schwanenhalses sowie die Pumpe 2o zum Spiegel des rechten Schenkels des Kochers 21 gefördert.
• Das Heizrohr 2.I steht also nicht unter dem Arbeitsdruck des Apparates, der nur im Kocherrohr 2i und der Pumpe 2o herrscht. Man kann daher für das Heizrohr ein Material wählen, das besonders korrosionsbeständig ist und höchste Wärmeüberführung gestattet. Das Heizrohr kann z. B. aus Blech gebogen und geschweißt werden und eine Form erhalten, daß seine Berührung mit den Entgasungsstellen 2o und 2i besonders gut wird.
• Bei allen Ausführungsformen lassen sich die Größen der Wärmeübergangsflächen zum Heizrohr sowohl zur Pumpe wie zum Kocher verändern. Macht man die Wärmeübergangsflächen zur Pumpe groß, erhält man schnelles Pumpen. Vergrößert man hingegen die Wärmeübergangsflächen zum Kocher, so erhält man eine niedrigere Konzentration der armen Lösung.
• In sämtlichen Ausführungsformen muß bei der Wahl der Größe der Kontaktfläche zwischen den verschiedenen Kocherteilen einerseits und dem wärmeaufnehmenden Teil (dem Schornstein) andererseits auf die Temperaturverhältnisse bzw. die Konzentration der Lösung, an die die Wärme übertragen werden soll, Rücksicht genommen werden. Obwohl es im allgemeinen zweckmäßig ist, den Kocher bzw. die Pumpe mit dem Schornstein in unmittelbare metallische Verbindung zu setzen, kann es in manchen Fällen erforderlich sein, die wärmeleitende Verbindung zwischen den genannten Apparatteilen in anderer Weise zu schaffen. Wie beispielsweise aus der Fig. 2 hervorgeht, ist das Kocherrohr 21 nicht metallisch verbunden mit dem Schornstein 2:4, aber dicht neben ihm angeordnet. Es ist aber dafür zu sorgen, daß eine wärmeleitende Verbindung zwischen den betreffenden Apparatteilen vorhanden ist, so daß von einem bestimmten Teil der gesamten Länge des Schornsteins ein Wärmestrom vom Schornstein an das Kocherrohr fließt. Eine derartige mittelbare wärmeleitende Verbindung zwischen Schornstein und Kocher bewirkt unter anderem, daß die Abkochung der Lösung nicht so vollständig wie sonst erfolgt und daß eine entsprechende Steigerung der Abkochung der Lösung in der Pumpe 2o hervorgebracht werden muß, um die genügende Menge Kältemitteldampf zu schaffen. Eine verhältnismäßig niedrigere Kochertemperatur begünstigt aber erheblich die Rektifikation der Kocherdämpfe und setzt gleichzeitig die Korrosionsgefahr im Kocher herab.
• Der kleine Kocher hat nicht nur wenig Strahlungsverluste, sondern ist weniger der Korrosion ausgesetzt als die bisher bekannten Kocher. In derartige Apparate wird bekanntlich ein Korrosionsschutzmittel eingeführt, das allmählich verbraucht wird. Dieser Verbrauch wächst bei einer bestimmten Arbeitstemperatur des Kochers mit der Größe der erhitzten Metallflächen, die die Lösung berührt. Der kleine Kocher verbraucht daher weniger Korrosionsschutzmittel, so daß sich die Lebensdauer des Kälteapparates erhöht.
• Die Anordnung gemäß der Erfindung vereinfacht die Herstellung des Apparates und spart Material. Statt der bisher üblichen Gasschweißung kann der Apparat, der weniger Schweißstellen als die bisherigen hat, insbesondere durch elektrische Widerstandsschweißung hergestellt werden, besonders wenn die Kocher, Pumpe und Heizrohr darstellenden Elemente parallel nebeneinander liegen, wobei sich zwei aneinander oder alle drei zusammen verschweißen lassen.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Kontinuierlich arbeitender Absorptionskälteapparat mit druckausgleichendem Gas, Kocher, Gasblasenpumpe und einem im wesentlichen senkrecht stehenden, geraden, beliebig beheizten Heizrohr, mit dein die von der Wärmequelle zu beheizenden Teile in wärmeleitender Verbindung stehen, dadurch gekennzeichnet, daß das .die Gasblasenpumpe enthaltende Kocheraggregat als gestrecktes Rohrbündel ausgebildet ist, in welchem alle zu beheizenden Teile, nämlich die für die Umwälzung der Absorptionslösung dienende Gasblasenhebepumpe (2o) und der Kocher (21) als gerade Rohre ausgebildet sind, die an dem Außenmantel des Heizrohres (24) in achsparallel verlaufenden Längsberührungslinien, vorzugsweise in Gestalt von Schweißnähten, wärmeleitend anliegen.
2. 2. Absorptionskälteapparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die achsparallelen Wärmeübergangsstrecken zwischen Köcherrohr (21) und Gasblasenhebepurnpenrohr (2o) einerseits und dem Außenmantel des Heizrohres (24) andererseits innerhalb eines gemeinsamen Höhenbereiches liegen.,
3. 3. Absorptionskälteapparat nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die wärmeleitenden Längsverbindungen des- Kocherrohres (21) und des Gasblasenhebepumpenrohres (20) mit dem Außenmantel des Heizrohres (24) verschieden lang bemessen sind.
4. 4. Absorptionskälteapparat nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an den Dampfraum des Kocherrohres (21) eine ebenfalls zum Heizrohr (24) parallel verlaufende Rohrleitung (28) angeschlossen ist, in welche reiche Lösung, bevor sie zur Gasblasenhebepumpe (2o) geführt wird, so eingeleitet wird. daß die vom Dampfraum des Kocherrohres kommenden Kocherdämpfe vor Eintritt in den Kondensator in an sich bekannter Weise durch reiche Lösung strömen müssen.
5. 5. Absorptionskälteapparat nach Anspruch 4, .dadurch gekennzeichnet, daß das an das Kocherrohr (21) angeschlossene Dampfrohr (28) über die Flüssigkeitseinführungsstelle (27) nach unten verlängert ist und damit die Reaktionssäule für die Gasblasenpumpe (2o) bildet. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 687 144, 625 423, 72O 112, 653723, 574279 525 195, 661886, 518324, 521967, 621402, 527550, 536737, 500301, 596570, 573 o16, 547443, 556147, 569025, 569o26, 543 126, 251967 schweizerische Patentschrift Nr. 121 183; britische Patentschriften Nr. 267937, 24:247, 340 692, 502 930; USA.-Patentschriften Nr. 2 199 077, 2 238 138, 2 202 36O; österreichische Patentschrift Nr. 119 572; niederländische Patentschrift Nr. 48 755-