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Kühlschrank für Absorptionskälteapparate mit druckausgleichendem Gas
Die Erfindung betrifft einen Kühlschrank mit eingebautem Absorptionskälteapparat,
der mit druckausgleichendem Gas betrieben und mittels Luft gekühlt wird.
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Bekanntlich machte die Luftkühlung dieser Apparate besondere Schwierigkeiten,
besonders dann, wenn es sich darum handelt, Kühlschränke zu bauen, welche an irgendeinem
beliebigen Standort aufgestellt werden sollen. Das bedeutet, daß diese Schränke
einmal in der Küche an der Wand dicht eingebaut sind und ein anderes Mal frei irgendwo
im Raume stehen. Der Zweck der Erfindung ist, für derartige Kühlschränke eine Luftkühlung
zu finden, welche eine einwandfreie Kühlleistung gewährleistet, ohne daß dadurch
die Bauart umständlicher und teurer wird als bisher. Es sind bereits Kühlschränke
der genannten Art bekannt, bei welchen auf der Rückseite des Kühlschrankes ein nach
hinten offener Kühlluftschacht angeordnet ist, und es ist auch ferner schon vorgeschlagen,
bei diesen Kühlschränken den Kondensator in Gestalt eines Rohres auszubilden, das
mit einem Kühlrippenpaket versehen ist, welches den Kühlluftschacht im oberen Teil
im wesentlichen abdeckt. Bei diesen bekannten Ausführungen ist jedoch das Kondensatorrohr
in der Mitte des Kühlrippenpaketes angeordnet, so daß die Kühlluft vor und hinter
dem im wesentlichen parallel zur Schrankrückwand verlaufenden Kondensatorrohr emporsteigt.
Infolgedessen entstehen bei dieser Bauart im Kühlschacht zwei Luftströme, die beide
nur auf einer Seite Höchsttemperatur aufweisen,
und dadurch entstehen
ungeordnete Strömungen, jedenfalls keine eindeutige Steuerung des Luftauftriebes
im Kühlschrank. Die Erfindung bezweckt, eine sichere Luftführung in dem auf der
Schrankrückwand befindlichen Apparat herbeizuführen und besteht im wesentlichen
darin, daß in einem Kühlschrank für Absorptionskälteapparate mit druckausgleichendem
Gas mit einem Kälteaggregat, das in einem Schacht angeordnet ist, der aus der Schrankrückwand
und über deren Ränder seitlich vorstehenden Seitenwänden gebildet ist und in welchem
ein Kondensator oberhalb eines Absorbers angeordnet ist, ein untenliegender, über
einen großen Teil der Schachtbreite sich erstreckender Schlangenabsorber und eine
darüber etwa über die gleiche bzw. über die ganze Wandbreite sich erstreckende berippte
Kondensatorschlange angeordnet sind, die aus zwei oder drei im wesentlichen parallel
zur Schrankrückwand verlaufenden Schenkeln besteht, wobei der gegenseitige Abstand
zweier benachbarter Schenkel der Kondensatoren in der Projektion, auf die Horizontalebene
gemessen, wesentlich größer ist als ihr Rohrdurchtnesser, und die Schenkel mit ihren
Kühlrippen die Tiefe des Schachtes ausfüllen.
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Dabei ist es zweckmäßig, den Durchströmungswiderstand des Kühlrippenpaketes
niedrig zu halten, was in einfacher Weise dadurch ermöglicht wird, daß gemäß der
Erfindung die Blechrippen des die Kondensatorrohrschlange enthaltenden Blechpaketes
in senkrechter Richtung kleiner sind als in waagerechter Richtung.
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Es entsteht dadurch in dem Blechrippenpaket ein von Wärmekondensatorrohren
umschlossener Wärmeluftkern, durch den .die von unten an der Wand aufsteigende vorgewärmte
Luft eindeutig durch das Blechpaket hindurchgesaugt wird, und zwar gleichgültig,
welche Aufstellungsverhältnisse vorliegen.
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Die Erfindung soll näher unter Hinweis auf die Zeichnung beschrieben
werden, wobei sich weitere kennzeichnende Merkmale der Erfindung ergeben werden.
In Fig. i und :2 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt,
in Fig. 3 und 4 einzelne Teile eines weiteren Ausführungsbeispiels und in Fig. 5
bis 8 schematische Darstellungen über verschiedene räumliche Ausbildung der einzelnen
wärmeabgebenden Teile eines Kälteapparates.
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In der Fig. i ist als Ausführungsbeispiel der Erfindung ein mit Hilfsgas,
z. B. Wasserstoff, arbeitender Absorptionskälteapparat, von hinten gesehen, schematisch
dargestellt. In der Fig. 2 ist der gleiche Apparat, von der Seite gesehen, ebenfalls
schematisch gezeigt, wobei für gleiche Apparatteile gleiche Bezugszeichen gewählt
sind. In der Zeichnung ist mit io der Kocher bezeichnet, der in einem einen wärmeisolierenden
Stoff enthaltenden, nicht dargestellten Blechkasten eingebaut sein kann. Vom Kocher
werden die Kocherdämpfe durch die Leitung i i, den Wasserabscheider 12 und einen
Vorkondensator 45 in den luftgekühlten Hauptkondensator 13 geleitet, wo das Kältemittel
verflüssigt und durch den Flüssigkeitsverschluß 14 (Fig. i) und die Leitung 15 (Fig.
:2) in den innerhalb der schematisch dargestellten Kühlschrankisolation .4o vorgesehenen
Raumkühler 16 des Apparates gelangt. Vom Raumkühler fließt das flüssige Kältemittel
durch die zweckmäßig als Tiefkühler bekannter Art ausgebildete Verdarnpferschlange
33 nach unten. wobei etwa nicht verdampftes Kältemittel durch die Leitung 17 in
das Mantelrohr des Gasternperaturwechslers 18 gelangt. Im allgemeinen wird überschüssiges
Kältemittel hier restlos verdampft. Etwaige weitere Reste können durch die Leitung
19 in den Absorptionsmittel enthaltenden Speicher 20 ablaufen. Die Absorptionslösung
strömt von dem Speicher 2o durch Leitung 22 als Innenrohr des vorzugsweise ebenfalls
in einem nicht .dargestellten Isolationskasten eingebauten Flüssigkeitstemperaturwechslers
23 zur Pumpe 24 des Kochers, die die Lösung in bekannter Weise zum Kocherspiegel
hochfördert. Die arme Lösung strömt vom Kocher durch Leitung 25, den Außenmantel
des Temperaturwechslers 23 und die Leitung 26 in die obere Mündung des als Rohrschlange
ausgebildeten luftgelciihlten Absorbers 21. Mit 30 ist ein sogenanntes Druckgefäß
bekannter Art bezeichnet, das bei niederen Kondensationstemperaturen mit Hilfsgas,
bei hohen mit Kältemitteldämpfen gefüllt ist und das durch die Leitungen 31 und
32 mit der Leitung i9 bzw. dem Kondensator 13 kommuniziert.
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Der Gasternperaturwechsler 18 ragt in üblicher Weise zum Teil in den
Kühlraum des Kühlschrankes hinein, so daß nur das rechte Ende aus der Isolation
in den Apparatraum hinausragt. Dieses Ende ist mit einer von armem Hilfsgas durchströmten,
gleichfalls einen Teil der Leitung i9 umschließenden Umhüllung 27 versehen, die
durch Leitung 29 mit dem Absorber 21 kommuniziert. Nach Durchströmen der Umhüllung
27 strömt das arme Hilfsgas in üblicher Weise durch die Innenrohre des Gastemperaturwechslers
zu den Verdampfern, die es im Gegenstrom zum herabrieselnden flüssigen Kältemittel
durchzieht. Die Umspülung des aus dem Schrank herausragenden Endes des Wechslers
durch Hilfsgas hat den Zweck zu verhindern, daß Wasserdampf aus der Atmosphäre auf
die sonst verhältnismäßig kalte Oberfläche des Wechslers ausgefällt wird, was zur
Korrosion dieses und benachbarter Apparatteile führen kann. Gegebenenfalls kann
die Umhüllung 27 auch den innerhalb der Schrankisolation liegenden Teil des Wechslers
umschließen.
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Die verschiedenen Apparatteile, die durch Schweißen miteinander verbunden
sind, sind ferner an einem zweckmäßig aus Winkeleisen hergestellten Rahmen 41 befestigt,
vorzugsweise ebenfalls durch Schweißen. Dieser Rahmen kann zweckmäßig auch zur Befestigung
des nicht dargestellten Isolationskastens des Kochers dienen sowie zur Befestigung
der äußeren, aus Blech, Pappe od. dgl. hergestellten Bekleidung des Kühlschrankes.
Die Bekleidungsplatten der beiden seitlichen Wandungen des Schrankes sind nach hinten
verlängert, so
daß sie sich über die ganze Tiefe des Apparatraumes
erstrecken und an ihrem inneren Rand mit dem Eisenrahmen verbunden werden können.
Es entsteht somit ein hinten offener, schachtartiger Apparatraum, der durch die
hintere Isolationswand des Kühlschrankes und die nach hinten verlängerten Seitenplatten
der Außenbekleidung gebildet ist, von denen die eine, 42, in beiden Figuren ersichtlich
ist. Die Breite dieses Apparatraumes ist durch die Breite des Kühlschrankes bestimmt,
die Tiefe in der Praxis im wesentlichen durch die Dicke der Kocherisolation oder
den Abstand der Absorberrückseite bzw. der hinteren Kante seiner Kühlrippenreihe
von der Schrankhinterwand.
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Der im Wasserabscheider i2 rektifizierte Dampf strömt zunächst durch
das als Vorkondensator dienende Rohr 45, das etwa in der gleichen, schwach geneigten
Ebene wie das Rektifikatorrohr angeordnet ist und den Dampf in den Hauptkondensator
13 weiterleitet. Der Wasserabscheider 12 und der Vorkondensator 45 tragen in bekannter
Weise gemeinsame Kühlrippen 47, die in verhältnismäßig geringer Anzahl, d. h. mit
größerem Kühlrippenabstand als der Hauptkondensator vorgesehen sind. Wie besonders
aus der Abb. 2 hervorgeht, sind diese Rippen derart geformt, daß sie einen etwa
Halbkreisförmigen, das Wasserabscheiderrohr 12 umschließenden Teil und einen etwa
rechteckigen, der Schrankhinterwand zugekehrten Teil von größerer Oberfläche als
der des halbkreisförmigen Teiles aufweisen. Diese Ausbildung hat den Zweck, zu bewirken,
daß der Vorkondensator stärker gekühlt wird als der Wasserabscheider und um andererseits
eine gewisse Einströmungsspalte für Kühlluft zwischen dem Kühlrippenblock des tiefergelegenen
Hauptkondensators und dem Wasserabscheider entstehen zu lassen.
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Wie aus den Figuren hervorgeht, ist die Breite der Kühlrippen des
Hauptkondensators 13 etwa gleich dem Abstand der äußersten Kühlrippenkante 5o des
Absorbers (Fig.2) von der Schrankhinterwandung, d. h. etwa gleich der Tiefe des
Luftschachtes. Diese Ausbildung der Kondensatorkühlrippen ist deshalb von besonderer
Bedeutung, weil infolge dieser breiten Bemessung der Kühlrippen das Kühlrippenpaket
- wie Fig. 2 zeigt - so dicht an die Schrankrückwand herangedrückt wird, daß hier
keine Nebenströmung entstehen kann, welche die Kühlluft zwischen Rippenpaket und
Schrankwand unter Umgehung der Kühlrippen am Kondensator vorbeiführen könnte.
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So wird durch diese Ausbildung praktisch der gesamte Kühlluftstrom,
nachdem er durch das Kühlrippenpaket des Absorbers durchgegangen ist, in seiner
Gesamtheit von dem Kühlrippenpaket des Kondensators aufgefangen und durch ihn durchgesaugt.
Es wird nämlich durch die erfindungsgemäße Ausbildung des oberhalb des Kondensators
gelegenen Schachtteiles, der beispielsweise mindestens 5 cm über die Oberkante der
Kondensatorkühlrippen reicht, tatsächlich eine starke Schornsteinwirkung erreicht,
was sich bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. i und 2 in den Eigenschaften des Apparates
im praktischen Betrieb nachweisen läßt. Während die Kühlung der wärmeabgebenden
Teile eines Kälteapparates der gleichen Type jedoch ohne die erfindungsgemäße Ausbildung
des Kondensators stark abhängig ist von der Aufstellungsweise des von ihm betriebenen
Kühlschranks, so arbeitet der Kälteapparat der Erfindung derart, daß die Kühlung
der wärmeabgebenden Teile unverändert bleibt, wenn der Schrank gegen eine Wand oder
frei im Raum aufgestellt wird. Dies bedeutet, daß die Schrankhinterwandung zusammen
mit den nach hinten verlängerten Seitenwandungen des Schrankes, gegebenenfalls in
Verbindung mit den Leitblechen 49 trotz des Fehlens einer Rückwand dem Apparatraum
die wesentlichen Eigenschaften eines Schachtes geben, d,h. daß wenig oder keine
zur Wirbelbildung führende i Tebenluft in den aufsteigenden Luftstrom eingesaugt
wird. Die aufsteigenden Warmluftfäden werden nicht zerstört, sondern steigen gleichmäßig
auf. Dies ist für die Praxis von wesentlicher Bedeutung, da ja Haushaltskühlschränke
für die verschiedensten Aufstellungsorte ausgebildet sein müssen und unabhängig
vom Aufstellungsort die größtmögliche Leistung ergeben sollen.
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Diese Anordnung und Bemessung der Kondensatorkühlflächen hat ferner
den Zweck, eine niedrigere Bauhöhe des Kondensators zu ermöglichen.
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Die durch den gleichmäßig vom tiefliegenden Absorber aufsteigenden
Warmluftstrom erzielte Schornsteinwirkung ergibt eine beschleunigte Geschwindigkeit
des Luftstromes durch den gesamten Schacht, also auch über die Kühlflächen des Absorbers,
dessen Kühlung sich gleichfalls verbessert.
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Der im oberen Schachtteil der Anordnung gemäß Fig. i und 2 noch, wenn
auch in geringfügigem Maße entstehende Luftwiderstand rührt im wesentlichen voti
den Kühlflächen des Wasserabscheiders 12 und des Vorkondensators ,45 her. Es ist
erwünscht, diese Kühlflächen möglichst widerstandslos zu machen. Dies läßt sich
nicht nur durch die Bemessung der Kühlflächen, sondern auch durch ihre Form und
räumliche Anordnung bewirken. Der Widerstand wächst im allgemeinen mit .der Größe
der Kühlrippen. Wegen der obenerwähnten verstärkten Kühlung des Absorbers und des
daraus folgenden stärkeren Auswaschens des durch den Absorber strömenden Hilfsgases
wird bei der Anordnung der Erfindung die Wasserabscheidung wesentlich erleichtert.
Die vom Absorber zum Köcher fließende Lösung hat nämlich eine höhere Konzentration
als sonst, und infolgedessen kann die erforderliche Kältemittelmenge bei entsprechend
niedrigerer Temperatur ausgetrieben werden, wobei der Kocherdampf einen geringeren
Gehalt an Dämpfen des Absorptionsmittels aufweist. Infolgedessen können die Kühlflächen
des Wasserabscheiders entsprechend vermindert werden. Da wegen der verbesserten
Kühlung des Absorbers das Gas besser ausgewaschen wird und deshalb der Teildruck
der Kältemitteldämpfe im Verdampfer kleiner als sonst ist, darf ferner der Gehalt
an Absorptionsmittel in dem zum Verdampfer fließenden
Kältemittel
entsprechend höher sein, ohne daß die Verdampfungstemperatur dadurch gesteigert
wird, so daß also die entsprechende Wärmemenge im Kondensator statt im Wasserabscheider
abgegeben werden kann. Der Kondensator kann dabei in gewissen Fällen bei einer höheren
Temperatur arbeiten, so daß eine Vergrößerung seiner Kühlflächen überflüssig wird
trotz der um den betreffenden Teil der Wasserabscheidewärme gesteigerten Menge abzugebenden
Wärme.
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In den Fig. 3 und 4 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch
dargestellt, bei dem der Wasserabscheider 12 als ein kühlrippenloses U-Rohr ausgebildet
ist, dessen Widerstand gegen die Kühlluft äußerst klein ist. Die Bezeichnungen entsprechen
denen der Fig. i und 2. Die beiden Schenkel des U-Rohres haben eine schwache Neigung
zur Horizontalebene in Richtung gegen den durch das Rohr strömenden Dampf und entwässern
beide an der Seite, an der der Kocher io angeordnet ist. Der Kondensator 13 ist
aus drei Rohren zusammengebaut, deren Enden durch gebogene Rohrstücke 5 i und 52
von etwas größerem Durchmesser durch Schweißen miteinander verbunden sind, so daß
eine fortlaufende Rohrschlinge entsteht. Die drei geraden Rohre des Kondensators
sind gegenseitig parallel mit ihrer Längsrichtung in der Horizontalebene, liegen
aber hintereinander in einer hierzu schwach geneigten Ebene, wie es in der Fig.6
schematisch gezeigt ist. Die Kühlrippen 48 des Kondensators sind in Richtung der
Schachthöhe wesentlich kleiner als in Richtung der Schachttiefe. Hierdurch wird
der Luftwiderstand des Kondensators in bezug auf den aufsteigenden Warmluftstrom
selbst verhältnismäßig klein.
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Die Erfindung ist aber nicht auf die Ausführungsbeispiele der Fig.
i bis 4 beschränkt. So kann z. B. insbesondere bei größeren Apparaten sowie bei
Apparaten, bei denen der Absorber ohne besondere Kühlrippen arbeiten soll, d. h.
als eine einfache Rohrschlange ausgebildet ist, der Luftschacht bei Einbauschränken
durch eine Abdeckplatte auch nach hinten abgeschlossen sein, deren obere Kante bei
Einbaukühlschränken etwa stromlinienförmig gebogen sein kann, um dadurch eine möglichst
widerstandslose Richtungsänderung des Kühlluftstromes nach vorn bei dem Übergang
vom oberen senkrechten Schachtteil zu dem waagerechten, d. h. parallel mit der oberen
Schrankwandung verlaufenden Teil zu bewirken. Besonders wirksam ist die Anordnung
gemäß der Erfindung, wenn der Absorber, sei es bei Einbaukühlschränken oder bei
frei stehenden Schränken, als eine kühlrippenlose in bekannter Weise etwas unterhalb
des isolierten Schrankbodens angeordnete Rohrschlinge ausgebildet ist. Hierdurch
wird nämlich die Geschwindigkeit des Luftstromes besonders groß, weil dann der Luftwiderstand
des Absorbers und damit der Gesamtwiderstand besonders klein wird.
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In den Fig. 5 bis 8 sind schematisch Darstellungen der verschiedenen
wärmeabgebenden Teile in einem Schacht gemäß der Erfindung gezeigt, und zwar entspricht
die Anordnung in der Fig. 5 der in den Fig. i und :2 dargestellten und die Anordnung
gemäß Fig. 6 der in den Fig. 3 und 4 dargestellten. In der Fig. 7 besteht der Kondensator
13 aus einem U-Rohr mit annähernd waagerechten, untereinander parallelen Schenkeln,
die in einer schwach geneigten Ebene liegen. Der Wasserabscheider i2 besteht aus
einem einfachen geraden kühlrippenlosen Rohr, dessen eines Ende mit dem Dampfrohr
des nicht dargestellten Kochers kommuniziert und dessen anderes etwas höher liegendes
Ende mit dem ersten Schenkel des Kondensator-U-Rohres kommuniziert. Von dem zweiten
Schenkel des Kondensators strömt das flüssige Kältemittel in üblicherweise zum Verdampfer.
Bei der Anordnung gemäß Fig. 8 ist der Widerstand des oberen Schachtteiles dadurch
möglichst klein gemacht, daß der Wasserabscheider in an sich bekannter Weise unterhalb
des Kondensators angeordnet ist. Der Dampf vom Kocher strömt somit durch den Wasserabscheider
schräg aufwärts. Der dabei erhöhte Widerstand im Warmluftstrom, der an sich einen
Nachteil darstellt, wird durch die zusätzliche Erwärmung der Kühlluft kompensiert,
da die Geschwindigkeit des Luftstromes gesteigert wird. Nach Durchgang des Abscheiders
tritt der rektifizierte Dampf in das höchst-P or gene Kondensatorrohr, von wo aus
der Dampf leg und das verflüssigte Kältemittel abwärts durch den Kondensator strömen.
Um trotz der erhöhten Temperaturen des Warmluftstromes eine ausreichende Kühlung
des Kondensators zu erhalten, kann man die Kühlflächen des Kondensators dadurch
vergrößern, daß man einen Vorkondensator 53, vorzugsweise entsprechend dem der Fig.
i und 2 mit wenig oder ohne Kühlrippen, oberhalb des Kondensators vorschaltet. Der
Widerstand dieses Schachtteils soll aber trotz der zusätzlichen Kühlflächen des
Kondensators niedrig bleiben und höchstens ein Viertel des Widerstandes des Hauptkondensators
sein. So kann man z. B. eine beschränkte Anzahl, z. B. jede dritte Kühlrippe des
Hauptkondensators nach oben zum Vorkondensator durchführen.