-
Absorptionskältemaschine mit selbsttätigem Regelorgan Die Erfindung
hat eine selbsttätige Regelung für Absorptionskältemaschinen zum Gegenstand.
-
Die Regelverhältnisse bei Absorptionskältemaschinen sind wesentlich
verwickelter als bei Verdichterkältemaschinen. Bei letzteren genügt beispielsweise
die Anordnung eines Schwimmers, der vom Verflüssiger- oder auch vom Verdampferflüssigkeitsstand
gesteuert wird, um eine Verlagerung des Kältemittels zu verhindern. Durch einen
Thermostaten, der von der Verdampfertemperatur oder auch von der Temperatur der
zu kühlenden Luft oder der zu kühlenden Sole beeinflußt wird, kann dann noch die
Leistung der Maschine in üblicher Weise eingestellt werden.
-
Bei den Absorptionskältemaschinen hat man es mit zwei Stoffumläufen
zu tun, einmal mit dem Umlauf des aus dem Austreiber durch Beheizung entwickelten
Kältemittels und zweitens mit der zwischen Austreiber und Absorber umlaufenden Lösung.
Es genügt daher nicht, etwa einen Schwimmer verflüssiger- oder verdampferseitig
anzuordnen, weil gleichzeitig im Lösungskreislauf die Fördermenge der Pumpe mit
der Einstellung der Drosselstelle für die vom Austreiber zum Absorber strömende
arme Lösung im Einklang stehen muß.
-
Es wurde bereits vorgeschlagen, den Flüssigkeitsstand im Austreiber
durch ein Drosselorgan konstant zu halten, das vom Druck. im Austreiber beeinflußt
wird, und daneben den Flüssigkeitsstand im Verdampfer zu regeln. Bei dieser Arbeitsweise
kann indessen nicht verhindert werden, daß der Verflüssiger überfüllt wird, wenn
die von der Maschine zu bewältigende Kälteleistung sinkt. Nach anderen bekanntere
Vorschlägen wird deshalb der Spiegel im Absorber und Verflüssiger durch Schwimmerregler
konstant gehalten. Hält man aber
den Flüssigkeitsspiegel im Absorber
konstant, so kann bei sehr geringem Kältebedarf die Kältemittelmenge im Verdampfer
zunehmen und damit der Flüssigkeitsstand der Lösung im Austreiber so stark sinken,
daß die Heizrohre nur noch zum Teil mit Flüssigkeit bedeckt bleiben, was insbesondere
bei Heizung mit Abgas zu wesentlichen Betriebsschäden führen kann. Nach der Erfindung
wird daher die Absorptionskältemaschine mit selbsttätigem Regelorgan für den Rücklauf
der armen Lösung in den Absorber in Abhängigkeit vom Flüssigkeitsstand im Austreiber
und einem zweiten, hiervon unabhängigen Regelorgan im Kältemittelkreislauf derart
ausgebildet, daß dieses zweite Organ den Flüssigkeitsstand im Verflüssiger regelt,
wobei beide Regelorgane öffnen, sobald ein bestimmter Flüssigkeitsspiegel überschritten
wird, und schließen, sobald derselbe unterschritten wird. Es wird also ein annähernd
li#onstanter Flüssigkeitsstand im Verflüssiger aufrechterhalten und der Überschuß
über einen automatisch arbeitenden Schwimmerregler zum Verdampfer geführt.
-
Tritt also ein plötzliches Nachlassen im Kältebedarf ein, so wird
durch die verbesserte erfindungsgemäße Anordnung der Verflüssiger nicht etwa überfüllt,
sondern die Flüssigkeit wird wie normal in den als Speicher wirkenden Verdampfer
abgeregelt, dessen zeitweise stärkere Füllung ohne nachteilige Folgen ist. Die anfallenden
Dämpfe werden wie normal vom Absorber aufgenommen und die hier anfallende Lösung
in ständigem Fluß auf den Austreiber gepumpt. Es tritt also keine ins Gewicht fallende
Verlagerung von Flüssigkeit und keine Beeinträchtigung von Teilen der Anlage durch
Überfüllung des Verflüssi:gers ein. Setzt bei der bekannten Arbeitsweise der Kältebedarf
plötzlich aus, so genügen die beiden Schwimmerregler im Austreiber und Verdampfer
nicht mehr; der Verflüssiger wird überfüllt. Wird nämlich von der mit voller Kälteleistung
arbeitenden Anlage plötzlich keine Kälteleistung mehr verlangt, so schließt in dem
angenommenen Fall der verdampferseitige Schwimmer, weil der Flüssigkeitsstand im
Verdampfer über die Regelmarke ansteigt. Wird nunmehr die Beheizung des Austreibers
in einer der früheren großen Kälteleistung angepaßten Form fortgesetzt, so füllt
sich zwangläufig der Verflüssiger mit Kältemittel und verkleinert die wirksame Austauschfläche
im Verflüssiger, was zu unliebsamen Drucksteigerungen und zu einer schlechteren
Rektifikation der Dämpfe im Austreiber Veranlassung geben könnte.
-
Bei: der Anordnung nach der Erfindung bleibt zunächst die Fördermenge
der Pumpe, die die reiche Lösung vom Absorber in den Austreiber fördert, fest eingestellt.
Durch diese Anordnung wird zunächst einmal erreicht, daß keine Verlagerungen der
Arbeitsmittel innerhalb der Absorptionsmaschine Platz greifen können. Nimmt man
beispielsweise an, daß plötzlich die Beheizung des Austreibers vergrößert würde,
ohne daß ein größerer Bedarf an Kälteleistung vorliegt, so würde zunächst mehr Kältemittel
ausgetrieben werden. Das vom Flüssigkeitsstand des Verflüssigers beeinflußte Regelorgan
(Schwimmer) läßt ein Anstauen von Kältemittel im Verflüssiger nicht zu, so daß mehr
Kältemittel dem Verdampfer zuströmt, als dort verarbeitet werden kann. Es wird daher
der Überschuß an Kältemittel im flüssigen Zustand schließlich in den Absorber gelangen,
wo er ohne weiteres absorbiert werden kann. Die zuviel ausgetriebene Menge wird
nun im Austreiber zunächst fehlen, und das vom Flüssigkeitsstand des Austreibers
gesteuerte Regelorgan (Schwimmer) wird zunächst so lange keine Lösung in den Absorber
hinüberlassen, bis die Pumpe den Überschuß vom Absorber in den Austreiber zurückgefördert
hat. Auf diese Weise wird, wie bereits erwähnt, eine Verlagerung des Arbeitsmittels
innerhalb der Absorptionsmaschine verhindert, und die Maschine wird völlig sicher,
wenn auch nicht in jedem Betriebszustand die größte Wirtschaftlichkeit erreicht
wird.
-
Erfindungsgemäß werden die erwähnten Regelorgane so angeordnet, daß
sie bei Überschreiten eines bestimmten Flüssigkeitsspiegels öffnen und bei Unterschreiten
desselben schließen.
-
Es ist für das gute Arbeiten der Absorptionskältemaschine wesentlich,
daß das im Zuge der armen., vom Austreiber zum Absorber strömenden Lösung angeordnete
Drosselorgan hinter dem Wärmeaustausoher zwischen der armen und reichen Lösung liegt,
also an einer Stelle, an der die arme Lösung bereits abgekühlt und daher für Kältemitteldampf
unter Austreiber- bzw. Verflüssigerdruck aufnahmefähig wäre. Es ist daher nicht
möglich, den vom Flüssigkeitsstand des Austreibers gesteuerten Schwimmer mit dem
erwähnten Drosselorgan direkt zu kombinieren. Erfindungsgemäß wird daher das Drosselorgan
durch den Schwimmer in indirekter Weise, z. B. in an sich bekannter Weise durch
Einwirkenlassen des Verflüssigerdruckes auf die Membran eines Drosselventils bzw.
durch Druckentlastung zuin Verdampfer hin, beeinflußt. Selbstverständlich ist es
auch möglich, eine elektrische Beeinflussung des Drosselorgans von einem am Austreiber
angeordneten, vom Flüssigkeitsstand beeinflußten Steuerorgan vorzunehmen.
-
Um eine zu starke Erwärmung der Lösung im Austreiber zu vermeiden,
kann erfindungsgemäß am Austritt der den Austreiber verlassenden armen Lösung ein
Thermostat angeordnet werden, der die Zufuhr der Heizwärme beeinflußt.
-
Um nun auch die Absorptionsmaschine den einselnen Leistungserfordernissen
wirtschaftlich anzupassen, wird erfindungsgemäß noch ein weiterer Thermostat angeordnet,
der von der Temperatur am Verdampferaustritt oder von der Temperatur der zu kühlenden
Luft oder Sole beeinflußt wird. Dieser Thermostat kann dann gemäß der Erfindung
entweder die Zufuhr der Heizleistung oder auch die Fördermenge der Pumpe oder schließlich
beides gleichzeitig beeinflussen.
-
Es kann unter Umständen zweckmäßig sein, um den Umlauf der Lösung
zwischen Austreiber und Absorber gleichmäßiger zu gestalten, erfindungsgemäß
einen
gedrosselten Nebenschluß zu dem vom Flüssigkeitsspiegel gesteuerten Drosselorgan
im Zuge der Leitung der armen Lösung anzuordnen, um einen Mindestumlauf an Lösung
ständig aufrechtzuerhalten.
-
Die Fig. i und 2 sollen die Erfindung näher erläutern. In Fig. i bedeutet
i den Austreiber, 2 den Verflüssiger, 3 den Verdampfer, q. den Absorber, 5 ein an
den Absorber angeschlossenes Vorratsge-fäß für reiche Lösung, 6 die Lösungspumpe,
7 den Wärmeaustauscher zwischen armer und reicher Lösung. Der Spiegel der Lösung
im Austreiber sei durch den Zeiger 8 gekennzeichnet. Durch diesen Spiegel wird der
Schwimmer 9 beeinflußt, der durch die Leitung io mit dem Flüssigkeitsraum und durch
die Leitung i i .mit dem Dampfraum des Austreibers verbunden ist. Durch Beheizung
mit Hilfe der Heizschlange 12 wird der Ammoniakverdampfer aus der wässerigen Ammoniaklö.sung
ausgetrieben und gelangt durch den Rektifikator 13, der am oberen Ende einen Rücklaufkühler
13 a enthält, und Leitung 14 in den Verflüssiger 2. Der Spiegel im Verflüssiger
wird durch den Zeiger 15 gekennzeichnet. Dieser Spiegel beeinflußt den Schwimmer
16, der durch Leitung 17 mit dem Flüssigkeitsraum und durch Leitung 18 mit dem Dampfraum
des Verflüssigers verbunden ist. Durch Leitung i9 gelangt das verflüssigte Kältemittel
in den Verdampfer 3, und der Kältemitteldampf verläßt durch Leitung 2o den Verdampfer
und strömt zu dem Mischgefäß 21, wo er sich mit der vom Absorber kommenden armen
Lösung vermischt. Der Schwimmer 16 öffnet, wenn der Flüssigkeitsstand im Verflüssiger
2 zu hoch wird, und schließt. wenn er zu niedrig wird.
-
Die den Austreiber i verlassende arme Lösung strömt durch Leitung
a2 und den Wärmeaustauscher 7 zu dem Drosselorgan 23, zu dem gegebenenfalls die
Umgangsleitung 23a parallel geschaltet werden kann. Das Drosselorgan 23 wird in
noch näher zu beschreibender Weise vom Schwimmer 9 beeinflußt. Es öffnet, wenn der
Flüssigkeitsstand 8 steigt, und es schließt, wenn er fällt. Das Öffnen wird dadurch
bewirkt, daß durch Leitung 24. Kältemitteldampf von Austreiberdruck auf eine Membran
des Drosselorgans 23 wirkt. Das Schließen geschieht als Folge einer Druckentlastung
über Leitung 2d. und 25 in die vom Verdampfer kommende Leitung 20 hinein. Durch
den Thermostaten 26 wird bei zu starker Erwärmung der armen Lösung das Ventil
27, das die Zufuhr des Heizmittels regelt, gedrosselt. Dasselbe geschieht
mit Hilfe des Thermostaten 28. Der Thermostat 28 könnte jedoch auch die Fördermenge
der Pumpe 6 beeinflussen.
-
Fig. 2 zeigt schematisch das Zusammenwirken des Schwimmers 9 mit dem
Regelorgan 23. Die Schwimmerkugel 29 beeinflußt den Kolben 3o, der mit zwei Bohrungen
31 und 32 ausgerüstet ist. Oberhalb des Kolbens im Raume 33 herrscht Verdampferdruck,
der mit Hilfe der zum Verdampfer gehenden Leitung 25 in diesem Raume aufrechterhalten
wird. In der gezeichneten Stellung pflanzt sich der Verdampferdruck durch Leitung
24 in den über der Membran 36 befindlichen Raum 37 des Drosselorgans 23 fort, so
daß die Feder 38 das Ventil zum Schließen bringt. Diese Stellung entspricht einem
tiefen Flüssigkeitsstand innerhalb des Schwimmergefäßes 9 bzw. des Austreibers.
Steigt der Flüssigkeitsstand, so hebt sich die Schwimmerkugel 29, und die Bohrung
31 kommt in Verbindung mit Rohr 24.. Da innerhalb des Schwimmergefäßes 9 der hohe
Austreiberdruck herrscht, pflanzt sich dieser nunmehr durch die Bohrung 31 und Leitung
2.I in den Raum 37 fort, drückt die 'Membran 36 entgegen der Federkraft der Feder
38 herunter und öffnet das Drosselorgan. Das Schwimmergefäß 9 ist so mit dem Austreiber
verbunden, daß Leitung i i mit dem Dampfraum undLeitung io mit dem Flüssigkeitsraum
des Austreibers in Verbindung steht.
-
Wie bereits erwähnt, liegt es auch im Rahmen der Erfindung, statt
des Schwimmers irgendein anderes vom Flüssigkeitsstand im Austreiber beeinflußtes
Steuerorgan zu verwenden, das, beispielsweise auf elektrischem Wege, ein als Motorventil
oder Solenoidventiil ausgebildetes Drosselorgan betätigt.