WO2003095844A1 - Dampfpumpe - Google Patents

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WO2003095844A1
WO2003095844A1 PCT/AT2003/000132 AT0300132W WO03095844A1 WO 2003095844 A1 WO2003095844 A1 WO 2003095844A1 AT 0300132 W AT0300132 W AT 0300132W WO 03095844 A1 WO03095844 A1 WO 03095844A1
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WO
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line
liquid
evaporator
vessel
interrupter
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PCT/AT2003/000132
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English (en)
French (fr)
Inventor
Gerhard Kunze
Original Assignee
Gerhard Kunze
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Gerhard Kunze filed Critical Gerhard Kunze
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B19/00—Machines or pumps having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B17/00
    • F04B19/20—Other positive-displacement pumps
    • F04B19/24—Pumping by heat expansion of pumped fluid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04F—PUMPING OF FLUID BY DIRECT CONTACT OF ANOTHER FLUID OR BY USING INERTIA OF FLUID TO BE PUMPED; SIPHONS
    • F04F1/00—Pumps using positively or negatively pressurised fluid medium acting directly on the liquid to be pumped
    • F04F1/06—Pumps using positively or negatively pressurised fluid medium acting directly on the liquid to be pumped the fluid medium acting on the surface of the liquid to be pumped
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B27/00—Machines, plants or systems, using particular sources of energy
    • F25B27/002—Machines, plants or systems, using particular sources of energy using solar energy
    • F25B27/007—Machines, plants or systems, using particular sources of energy using solar energy in sorption type systems

Definitions

  • the invention relates to a steam pump with an evaporator and / or an external steam source and a riser.
  • a gas dissolved in the liquid can also be expelled from the liquid by heating.
  • the object of the invention is therefore to provide a steam pump which avoids these known disadvantages, the pump power of which is approximately proportional to the heat output supplied and which can move a liquid or solution using low-temperature heat.
  • Another object of the invention is to provide a steam pump without movable wear parts.
  • an interrupter vessel which is connected to the evaporator by means of at least one connecting line, a first mouth of the riser line - seen in the position of use - being connected to the interrupter vessel above the at least one connecting line or being arranged in the interrupter vessel, and that an essentially U-shaped release line is provided, wherein - seen in the position of use - a first end of the release line is connected to or arranged in the evaporator above the at least one connecting line, a second end above the first mouth of the riser line is connected to the interrupter vessel or is arranged in this, and the deflection region of the trigger line is arranged below the first end and below the second end.
  • the second end of the trigger line - seen in the position of use - is arranged above the first end of the trigger line.
  • a vapor bubble can be formed in the interrupter vessel in the region of the second end of the release line, as a result of which the pressure at the second end of the release line is reduced.
  • the second mouth of the riser opposite the first mouth is connected to a condenser.
  • the liquid and its vapor can be cooled by the condenser and subsequently fed back to the evaporator, which enables a cycle of the liquid.
  • the required vapor and the required liquid can be used by the condenser.
  • the evaporator and / or the interrupter vessel is connected to a storage container by means of a feed line, the feed line having a shut-off means, in particular a check valve or the like.
  • a shut-off means in particular a check valve or the like.
  • the condenser and the storage container are connected to one another, in particular that they are formed in one piece, and that the vapor pump is sealed with respect to the liquid and its vapor.
  • the liquid can be circulated in a simple manner in the vapor pump according to the invention.
  • a connecting piece is connected at one end to the deflection area of the release line and at the other end to the connecting line and / or the interrupter vessel.
  • connection piece can lower the temperature of the liquid flowing into the release line, which in particular reduces the risk of foam formation or the like in the release line, since the release line is filled via the interrupter vessel and / or the connection line and not via the evaporator, wherein the interrupter vessel and the connecting line have a lower temperature than the evaporator.
  • the interrupter vessel in particular concentrically, is arranged in the evaporator. This enables a particularly simple and compact design of the steam pump according to the invention to be achieved.
  • the liquid bypass line is movably connected to the intermediate storage, whereby the height of the liquid column in the intermediate storage can be changed. The height of the liquid column is proportional to the amount of liquid dispensed into the condenser per unit of time.
  • Another possible embodiment of the invention can consist in that the riser pipe, the intermediate store, the liquid bypass pipe and the steam bypass pipe are flexible. This configuration also makes it possible to adjust the height of the liquid column in the intermediate store.
  • connection of the U-shaped trigger line to the evaporator takes place via a compensating line which, seen in the position of use, leads from the upper end of the evaporator to the connecting line and is hydraulically connected in parallel to the evaporator, the trigger line having its first end is connected to the compensating line in the upper region and this connection point lies below the second end of the trigger line, which is connected to the interrupter vessel.
  • the invention further relates to a method for pumping a liquid by means of steam, in particular by means of a steam pump mentioned above.
  • the object of the invention is to provide a method for pumping of the type mentioned above, in which the pump power is approximately proportional to the heat output supplied and in which a liquid or solution can be moved using low-temperature heat.
  • Another object of the invention is to provide a method for pumping in which no moving wear parts are required and which works without additional control devices.
  • this is achieved in that a liquid is evaporated in an evaporator during a pump cycle, as a result of which the steam presses the liquid into a riser via an interrupter vessel and, in an essentially U-shaped release line, the pressure difference between the first one connected to the evaporator End and whose second end connected to the interrupter vessel is compensated for by forming a liquid column, the liquid column in the release line is blown out at a predeterminable limit pressure difference, as a result of which a pressure equalization takes place between the first end and the second end of the release line and the liquid level in the interrupter vessel to falls below the first mouth of the riser and the steam subsequently blows out the liquid in the riser and then pressure equalization of the steam with the second mouth opposite the first mouth de r riser and then flows through a supply line with a shut-off means, in particular a check valve or the like. From a storage container or the like. Liquid into the evaporator and the interrupter vessel. This has the advantage that
  • Another advantage of the pumping method according to the invention is that the evaporation largely kills germs and bacteria, so that in particular Use of organically contaminated water as a liquid whose quality can be improved.
  • the evaporator does not have to be heated itself. It may also be useful to generate the steam in another part of the system.
  • Embodiments are shown, described in more detail. It shows:
  • Fig. 1 is a schematic representation of an embodiment of an inventive
  • FIG. 13 shows a schematic illustration of a further embodiment of the steam pump according to the invention in side view
  • Fig. 1 is a schematic side view of an embodiment of an inventive
  • the Damp ⁇ umpe has an evaporator 1, a riser 4 and an interrupter 2, which by means of a connecting line 3 with the
  • Evaporator 1 is connected. In other embodiments of the invention
  • Damp ⁇ umpe several connecting lines 3 can also be provided.
  • Mouth 41 of the riser 4 is - seen in the use position - above the
  • connection line 3 arranged in the interrupter vessel 2.
  • the first mouth 41 of the riser 4 can also be connected to the interrupter vessel 2.
  • an essentially U-shaped trigger line 5 is provided, wherein - seen in the position of use - a first end 51 of the trigger line 5 is connected to the evaporator 1 above the connecting line 3, a second end 52 above the first mouth 41 of the riser 4 to the Interruptor vessel 2 is connected, and the deflection region 53 of the trigger line 5 is arranged below the first end 51 and below the second end 52.
  • the first end 51 of the trigger line 5 is arranged in the evaporator 1 and / or the second end 52 of the trigger line 5 is arranged in the interrupter vessel 2.
  • the second mouth 42 of the riser 4 opposite the first mouth 41 is connected to a condenser 6 according to the embodiment in FIG. 1.
  • the second mouth 42 of the riser 4 can also be connected to a collecting container or the like.
  • the pressure in the condenser 6 should be approximately constant, which is why, if necessary, a pressure compensation vessel can be arranged in this area.
  • the condenser can absorb both the liquid 9 and the vapor 10 and utilize their heat.
  • a cyclic pumping process is achieved when the evaporator 1 and / or the interrupter vessel 2 is connected to a storage container 7 by means of a feed line 71, the feed line having a shut-off means 72, in particular a check valve or the like.
  • the shut-off means 72 ensures that the liquid 9 is not pumped back into the reservoir 7 via the supply line 71 after a pressure increase in the evaporator 1.
  • the vapor pump according to the invention is sealed with respect to the liquid 9 and its vapor 10.
  • a simple construction results if the condenser 6 and the storage container 7 are formed in one piece.
  • the condenser 6 can be designed as a heat exchanger, absorption chiller, water heater or the like, at least the steam 10 being condensed.
  • the embodiment of the steam pump according to the invention shown in FIG. 2 corresponds to the embodiment according to FIG. 1, the first mouth 41 being connected to the interrupter vessel 2 and not being arranged in it.
  • a connecting piece 54 is connected at one end to the deflection region 53 and at the other end to the connecting line 3. It can also be provided that the connecting piece is connected to the interrupter vessel 2.
  • the trigger line 5 can be filled via the connecting line 3 and / or the interrupter vessel 2 and not via the evaporator. Since the interrupter vessel 2 and / or the connecting line 3 usually have a lower temperature than the evaporator, the risk of foaming of the liquid 9 in the release line 5 is reduced.
  • the interrupter vessel 2 can be arranged in the evaporator 1, a concentric arrangement in particular appearing to be advantageous.
  • the connecting line 3 consists essentially of openings in the wall between the evaporator 1 and the interrupter vessel 2.
  • the first end 51 of the trigger line 5 is arranged in the evaporator and the second end 52 of the trigger line 5 in the interrupter vessel 2. This embodiment has a particularly small construction volume.
  • a buffer 8 with a throttle device 81 is arranged between the second mouth 42 of the riser 4 and the condenser 6, the buffer 8 by means of a liquid bypass line 82 with the reservoir 7 and / or with the supply line 71 is connected and a steam bypass line 83 to the condenser 6 is provided.
  • a throttle device 81 forms a liquid column in the intermediate store 8, as a result of which a constant pumping capacity can be achieved. If the amount of liquid conveyed becomes too large, part of the liquid is fed via the liquid bypass line 82 to the supply line 71 and / or the storage container 7. Pressure can be equalized in the riser 4 via the steam bypass line 83.
  • the height of the liquid column which can form in the intermediate store 8, depends on the position of the connection of the liquid bypass line 82. This can be changed in a simple manner if the liquid bypass line 82 is movably connected to the intermediate store 8.
  • the height of the liquid column in the intermediate store 8 can also be changed if the riser 4, the intermediate store 8, the liquid bypass line 82 and the steam bypass line 83 are flexible. Flexible training can be achieved, for example, with hose lines.
  • the feed line 71 - seen in the position of use - opens into the upper region of the evaporator 1.
  • ammonia 10 which is the steam in this embodiment, is outgassed, the outgassed solution 9 sinking downward and being pressed out of the evaporator 1 via the interrupter vessel 2 into the riser 4.
  • the mixing of fresh and outgassed solution 9 is stopped, whereby the efficiency of the steam pump according to the invention is increased.
  • the efficiency can be further increased when using an ammonia-water solution 9 if the evaporator 1 is heated not from the bottom but from below, so that the lower area is hotter than the upper area. This ensures that the fresh solution 9, which flows out of the feed line 71, does not immediately reach boiling temperature, thereby reducing the risk of foam formation in the release line 5.
  • a further riser 45 can be provided, the further riser 45 reaching into the lower region of the interrupter vessel 2 or being connected to it in the lower region. Furthermore, it has proven to be advantageous if the further riser 45 has a check valve 47 or the like in its lower region 46. This has the advantage that, with a large liquid throughput, the main part of the liquid is moved via the further riser 45. If the limit pressure in the evaporator 1 is reached, in this embodiment only the liquid in the trigger line 5 and subsequently in the riser 4 is blown out, while the liquid column remains in the further riser 45 and cannot drop due to the check valve 47.
  • the efficiency of the vapor pump according to the invention can be increased with a high liquid throughput. If the riser 4 has a large cross-section, there is a risk that a Part of the liquid flows back into the interrupter vessel 2. Due to the further riser 45, the cross section of the riser 4 can be kept small.
  • a compensating line 80 is provided, which leads from the upper region of the evaporator 1 to the connecting line 3.
  • the U-shaped trigger line 5 is connected to its first end 51 in the upper region of the compensating line 80. This first end 51 of the trigger line 5 is lower than its second end 52 on the interrupter vessel 2.
  • the compensating line 80 is connected by its first end 81 in the uppermost region of the evaporator 1 and by its lower, second end 82 to the connecting line 3.
  • the first end 81 of the equalization line 80 is higher than the first end 51 of the trigger line 5.
  • This equalization line 80 largely negates the influence of any foaming of the solution, since the foam in the upper part of the evaporator has a corresponding space , In this case, the liquid does not enter the trigger tube 5 from the boiling evaporator 1, but rather from the lower part of the interrupter vessel 2 via the connecting line 3 and the lower second end 82 of the compensating line 80 and from there via the first end 51 of the trigger line 5 into this one.
  • the volume in the evaporator is available for any foam that is formed, which volume results between the height level of the mouth 51 and the height level of the mouth 81. With a corresponding size of this volume, penetration of foam into the trigger tube 5 can be reliably avoided and thus also an early initiation of the triggering process. This avoids a reduction in the amount of liquid per pump cycle.
  • FIG. 15 corresponds essentially to that according to FIG. 1, but a steam feed line 90 opens into the container 1 ', since the steam is not generated in an evaporator 1 integrated in the pump, but is obtained from an external source , for example a solar collector of a solar water heating system.
  • a connection line 91 is connected to the output of the pump system, via which a pressure equalization to the rest of the system takes place, whereby the in the embodiment according to the fig. 1 required capacitor 2 can be omitted.
  • 15 in FIG. 15 denotes a user of the liquid flow.
  • an absorption Chiller can be an absorber or the generator and in the case of a solar energy
  • an external supply of the pump system with steam can also be provided in the embodiments according to FIGS. 2, 4, 5 and 13.
  • FIG. 7 to 12 show six stages of a pump cycle. The one shown in Fig. 7
  • a vapor or gas bubble can form in the interrupter vessel 2 and / or in the evaporator 1.
  • Trigger line 5 blown out, as shown in Fig. 10.
  • the riser 4 comes to lie above the liquid level in the interrupter vessel 2, as shown in FIG. 11.
  • the pressure in the interrupter vessel 2 is greater than the pressure required to
  • shut-off means 72 If the shut-off means 72 is opened, liquid 9 flows from the storage container 7 into the evaporator 1 and the interrupter vessel 2. The liquid 9 enters the release line 5, whereby the filling process is subsequently interrupted, the state according to FIG. 7 changing and a new pump cycle begins. It has proven to be advantageous if the shut-off means 72 is designed as a check valve or the like, since it closes automatically when the pressure in the evaporator rises and opens automatically after the pressure equalization of the steam 10 with the second mouth 42 of the riser 4 has taken place ,
  • This method has the advantage that the pump output is approximately proportional to the heat output supplied, with no additional devices for regulation and / or overheating protection having to be provided. Furthermore, no moving parts are required, so that the steam pump according to the invention has a long service life with low maintenance costs.
  • the steam pump according to the invention appears to be particularly suitable for use in absorption chillers, with pumping heights and delivery rates of almost any size being possible compared to conventional bubble pumps.
  • large cooling machines can be built without an electric pump with a hermetically sealed outer skin, which makes them particularly durable and maintenance-free.
  • the large pumping height also allows the tubes of the active components of such machines, such as generators, bypass, evaporators and absorbers, to be arranged vertically, as a result of which the liquid in these components is distributed over the entire inner tube surface and thus the active surface of these components compared to horizontal tubes which the liquid forms a thin trickle on the bottom, is magnified many times over.
  • the active area can be further increased by increasing the roughness and, if necessary, by internals.

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Abstract

Dampfpumpe mit einem Verdampfer und einer Steigleitung, wobei ein Unterbrechergefäss (2) vorgesehen ist, welches mittels wenigstens einer Verbindungsleitung (3) mit dem Verdampfer (1) verbunden ist, wobei eine erste Mündung (41) der Steigleitung (4) - in Gebrauchslage gesehen - oberhalb der wenigstens eine Verbindungsleitung (3) mit dem Unterbrechergefäss (2) verbunden ist oder im Unterbrechergefäss (2) angeordnet ist, und wobei eine im wesentlichen U-förmige Auslöseleitung (5) vorgesehen ist, wobei - in Gebrauchslage gesehen - ein erstes Ende (51) der Auslöseleitung (5) oberhalb der wenigstens eine Verbindungsleitung (3) mit dem Verdampfer (1) verbunden oder in diesem angeordnet ist, ein zweites Ende (52) oberhalb der ersten Mündung (41) der Steigleitung (4) mit dem Unterbrechergefäss (2) verbunden oder in diesem angeordnet ist, und der Umlenkbereich (53) der Auslöseleitung (5) unterhalb des ersten Endes (51) und unterhalb des zweiten Endes (52) angeordnet ist.

Description

Dampfpumpe
Die Erfindung betrifft eine Dampfpumpe mit einem Verdampfer und/oder einer externen Dampfquelle und einer Steigleitung.
Bei bekannten derartigen Dampφumpen wird ein Teil der zu pumpenden Flüssigkeit verdampft, wobei die entstehenden Dampfblasen über die Steigleitung nach oben steigen und dabei Flüssigkeit durch die Steigleitung nach oben treiben. Nachteilig an diesen bekannten Dampφumpen ist, dass der Durchmesser der Steigleitung im wesentlichen auf die Größe der Dampfblasen beschränkt ist, sodass ein nur geringer Durchsatz mit diesen bekannten Dampφumpen erreichbar ist. Ein weiterer Nachteil ist, dass die Förderleistung der bekannten Dampφumpen bei Erhöhung der zugefuhrten Wärmeleistung nach Erreichen eines Fördermaximums stark abfällt, da aufgrund der zunehmenden Anzahl an Dampfblasen in der Steigleitung immer weniger Flüssigkeit gepumpt wird. Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Dampφumpen ist, dass eine nur geringe Förderhöhe erreichbar ist.
-Anstelle des Verdampfens eines Teiles der Flüssigkeit kann auch ein in der Flüssigkeit gelöstes Gas durch Erhitzen aus der Flüssigkeit ausgetrieben werden.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Dampφumpe anzugeben, die diese bekannten Nachteile vermeidet, deren Pumpleistung annähernd proportional zur zugefuhrten Wärmeleistung ist und die unter Verwendung von Niedertemperaturwärme eine Flüssigkeit oder Lösung bewegen kann.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Dampφumpe ohne bewegliche Verschleißteile anzugeben.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass ein Unterbrechergefäß vorgesehen ist, welches mittels wenigstens einer Verbindungsleitung mit dem Verdampfer verbunden ist, wobei eine erste Mündung der Steigleitung- in Gebrauchslage gesehen - oberhalb der wenigstens einen Verbindungsleitung mit dem Unterbrechergefäß verbunden ist oder im Unterbrechergefäß angeordnet ist, und dass eine im wesentlichen U-f rmige Auslöseleitung vorgesehen ist, wobei - in Gebrauchslage gesehen - ein erstes Ende der Auslöseleitung oberhalb der wenigstens einen Verbindungsleitung mit dem Verdampfer verbunden oder in diesem angeordnet ist, ein zweites Ende oberhalb der ersten Mündung der Steigleitung mit dem Unterbrechergefäß verbunden oder in diesem angeordnet ist, und der Umlenkbereich der Auslöseleitung unterhalb des ersten Endes und unterhalb des zweiten Endes angeordnet ist. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass durch die Auslöseleitung der Dampfdruck im Verdampfer unterhalb einem vorgebbaren Maximaldruck gehalten wird, und die erfindungsgemäße Dampφumpe ohne erforderliche zusätzliche Regelung zyklisch arbeiten kann, wobei die geförderte Flüssigkeitsmenge proportional der dem Verdampfer zugefuhrten Wärmeleistung ist. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Dampφumpe ist, dass keine beweglichen Verschleißteile benötigt werden, wodurch die Zuverlässigkeit und Lebensdauer erhöht werden.
In Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das zweite Ende der Auslöseleitung - in Gebrauchslage gesehen - oberhalb des ersten Endes der Auslöseleitung angeordnet ist. Dadurch kann im Unterbrechergefäß im Bereich des zweiten Endes der Auslöseleitung eine Dampfblase gebildet werden, wodurch der Druck am zweiten Ende der Auslöseleitung gesenkt wird.
Gemäß einer anderen Ausfuhrungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die der ersten Mündung gegenüberliegende zweite Mündung der Steigleitung mit einem Kondensator verbunden ist. Durch den Kondensator kann die Flüssigkeit und deren Dampf abgekühlt und in weiterer Folge wieder dem Verdampfer zugeführt werden, wodurch ein Kreisprozeß der Flüssigkeit ermöglicht wird. Weiters können durch den Kondensator der geforderte Dampf und die geforderte Flüssigkeit genutzt werden.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Verdampfer und/oder das Unterbrechergefäß mittels einer Zuleitung mit einem Vorratsbehälter verbunden ist, wobei die Zuleitung ein Absperrmittel, insbesondere ein Rückschlagventil od. dgl., aufweist. Diese Ausgestaltung ermöglicht einen zyklischen Betrieb der erfindungsgemäßen Dampφumpe, bei dem sich die geförderte Flüssigkeitsmenge aufgrund der zugeführten Wärmeleistung einstellt. Dabei sind keine gesonderten Regelungseinrichtungen erforderlich. Das Absperrmittel stellt sicher, dass eine Druckerhöhung im Verdampfer nicht auf die Zuleitung zurückwirkt und die Flüssigkeit nicht über die Zuleitung in den Vorratsbehälter zurückgepumpt wird.
In diesem Zusammenhang kann in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen sein, dass der Kondensator und der Vorratsbehälter miteinander verbunden sind, insbesondere dass sie einstückig ausgebildet sind, und dass die Dampφumpe bezüglich der Flüssigkeit und deren Dampf abgedichtet ist. Dadurch kann die Flüssigkeit in der erfindungsgemäßen Dampφumpe auf einfache Weise im Kreis geführt werden. In Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass ein Verbindungsstück einerends mit dem Umlenkbereich der Auslöseleitung und anderends mit der Verbindungsleitung und/oder dem Unterbrechergefäß verbunden ist. Durch das Verbindungsstück kann die Temperatur der in die Auslöseleitung nachströmenden Flüssigkeit gesenkt werden, wodurch insbesondere die Gefahr einer Schaumbildung od. dgl. in der Auslöseleitung herabgesetzt wird, da die Auslöseleitung über das Unterbrechergefäß und/oder die Verbindungsleitung und nicht über den Verdampfer befüllt wird, wobei das Unterbrechergefäß und die Verbindungsleitung eine niedrigere Temperatur als der Verdampfer aufweisen. Gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Unterbrechergefäß, insbesondere konzentrisch, im Verdampfer angeordnet ist. Dadurch kann eine besonders einfache und kompakte Ausgestaltung der erfmdungsgemäßen Dampφumpe erreicht werden.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass zwischen der zweiten Mündung der Steigleitung und dem Kondensator ein Zwischenspeicher mit einer Drosseleinrichtung angeordnet ist, dass der Zwischenspeicher mittels einer Flüssigkeits- Bypassleitung mit dem Vorratsbehälter und/oder mit der Zuleitung verbunden ist, und dass eine Dampf-Bypassleitung zum Kondensator vorgesehen ist. Durch den Zwischenspeicher kann eine kontinuierliche Flüssigkeitsabgabe in den Kondensator erreicht werden. In diesem Zusammenhang kann gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung vorgesehen sein, dass die Flüssigkeits-Bypassleitung mit dem Zwischenspeicher bewegbar verbunden ist, wodurch die Höhe der Flüssigkeitssäule im Zwischenspeicher verändert werden kann. Die Höhe der Flüssigkeitssäule ist proportional zur in den Kondensator pro Zeiteinheit abgegebenen Flüssigkeitsmenge.
Eine andere mögliche Ausführungsform der Erfindung kann darin bestehen, dass die Steigleitung, der Zwischenspeicher, die Flüssigkeits-Bypassleitung und die Dampf- Bypassleitung flexibel ausgebildet sind. Diese Ausgestaltung ermöglicht es ebenso die Höhe der Flüssigkeitssäule im Zwischenspeicher einzustellen.
Weiters kann vorgesehen sein, dass die Verbindung der U-förmigen Auslöseleitung mit dem Verdampfer über eine Ausgleichsleitung erfolgt, die - in Gebrauchslage gesehen - vom oberen Ende des Verdampfers zur Verbindungsleitung führt und hydraulisch parallel zum Verdampfer geschaltet ist, wobei die Auslöseleitung mit ihrem ersten Ende im oberen Bereich der Ausgleichsleitung mit dieser verbunden ist und diese Verbindungsstelle unterhalb des zweiten Endes der Auslöseleitung liegt, das mit dem Unterbrechergefäß verbunden ist. Durch diese Ausgestaltung kann der Verdampfer deutlich höher gelegt werden , sodass sich im oberen Raum Schaum ansammeln kann, ohne in das Auslöserohr zu gelangen. Dadurch wird vermieden, dass es aufgrund von Blasen im Auslöserohr zu einer vorzeitigen Einleitung des Auslösevorganges kommt. Auf diese Weise wird eine Reduzierung der Flüssigkeitsmenge pro Pumpzyklus vermieden.
Die Erfindung betrifft weiters ein Verfahren zum Pumpen einer Flüssigkeit mittels Dampf, insbesondere mittels einer oben angeführten Dampφumpe.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Pumpen der oben genannten Art anzugeben, bei dem die Pumpleistung annähernd proportional zur zugefuhrten Wärmeleistung ist und bei dem unter Verwendung von Niedertemperaturwärme eine Flüssigkeit oder Lösung bewegt werden kann.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Pumpen anzugeben, bei dem keine beweglichen Verschleißteile benötigt werden und das ohne zusätzliche Regelungseinrichtungen arbeitet.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass während eines Pump-Zyklus in einem Verdampfer eine Flüssigkeit verdampft wird, wodurch der Dampf die Flüssigkeit über ein Unterbrechergefäß in eine Steigleitung drückt und in einer im wesentlichen U-förmigen Auslöseleitung die Druckdifferenz zwischen deren mit dem Verdampfer verbundenen ersten Ende und deren mit dem Unterbrechergefäß verbundenen zweiten Ende durch Ausbildung einer Flüssigkeitssäule ausgeglichen wird, bei einer vorgebbaren Grenz-Druckdifferenz die Flüssigkeitssäule in der Auslöseleitung ausgeblasen wird, wodurch ein Druckausgleich zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende der Ausloseleitung erfolgt und der Flüssigkeitsspiegel im Unterbrechergefäß bis unterhalb der ersten Mündung der Steigleitung abfällt und der Dampf in weiterer Folge die Flüssigkeit in der Steigleitung ausbläst und anschließend ein Druckausgleich des Dampfes mit der der ersten Mündung gegenüberliegenden zweiten Mündung der Steigleitung erfolgt und anschließend über eine Zuleitung mit einem Absperrmittel, insbesondere einem Rückschlagventil od. dgl. aus einem Vorratsbehälter od. dgl. Flüssigkeit in den Verdampfer und das Unterbrechergefäß strömt. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass für das erfindungsgemäße Verfahren zum Pumpen keine elektrische Energie od. dgl. und keine Regelungseinheit benötigt wird.
Ein weiterer Vorteil des erfmdungsgemäßen Verfahrens zum Pumpen ist, dass durch das Verdampfen Keime und Bakterien weitgehend abgetötet werden, sodass insbesondere bei Verwendung von organisch verunreinigtem Wasser als Flüssigkeit dessen Qualität verbessert werden kann.
Grundsätzlich ist zu bemerken, dass der Verdampfer nicht selbst beheizt werden muss. Es kann auch sinnvoll sein, den Dampf in einem anderen Teil des Systems zu bilden .
Beispielsweise kann der Dampf bei einer Absorptions-Kältemaschine im Generator oder im
Falle eines solaren Warmweasserbereitungssystems im Sonnenkollektor gebildet und mittels einer entsprechenden Gasleitung zugeführt werden. Wenn ein solcher Dampf anderweitig zur
Verfügung steht kann die Energie für die Beheizung der Pumpe eingespart werden und es werden auch keine Vorkehrungen für die Beherrschung der Effekte des Aufschäumens benötigt.
Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigeschlossenen Zeichnungen, in welchen
Ausführungsformen dargestellt sind, näher beschrieben. Dabei zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer erfmdungsgemäßen
Dampfpumpe in Seitenansicht;
Fig. 2 bis 6 schematische Darstellungen weiterer Ausführungsformen der erfindungsgemäßen
Dampφumpe, jeweils in Seitenansicht;
Fig. 7 bis 12 unterschiedliche Zustände der Flüssigkeit und deren Dampf in der erfindungsgemäßen Dampφumpe gemäß Fig. 1 während einem Pump-Zyklus;
Fig. 13 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dampφumpe in Seitenansicht,
Fig. 14 schematisch eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dampφumpe in
Seitenansicht, und
Fig. 15 schematisch eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dampφumpe in
Seitenansicht.
In Fig. 1 ist eine schematische Seitenansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Dampφumpe dargestellt. Die Dampφumpe weist einen Verdampfer 1, eine Steigleitung 4 und ein Unterbrechergefäß 2 auf, welches mittels einer Verbindungsleitung 3 mit dem
Verdampfer 1 verbunden ist. Bei anderen Ausfϊihrungsformen der erfindungsgemäßen
Dampφumpe können auch mehrere Verbindungsleitungen 3 vorgesehen sein. Eine erste
Mündung 41 der Steigleitung 4 ist - in Gebrauchslage gesehen - oberhalb der
Verbindungsleitung 3 im Unterbrechergefäß 2 angeordnet. In anderen Ausfuhrungsformen der erfindungsgemäßen Dampφumpe kann die erste Mündung 41 der Steigleitung 4 auch mit dem Unterbrechergefäß 2 verbunden sein. Weiters ist eine im wesentlichen U-förmige Auslöseleitung 5 vorgesehen, wobei - in Gebrauchslage gesehen - ein erstes Ende 51 der Auslöseleitung 5 oberhalb der Verbindungsleitung 3 mit dem Verdampfer 1 verbunden ist, ein zweites Ende 52 oberhalb der ersten Mündung 41 der Steigleitung 4 mit dem Unterbrechergefäß 2 verbunden ist, und der Umlenkbereich 53 der Auslöseleitung 5 unterhalb des ersten Endes 51 und unterhalb des zweiten Endes 52 angeordnet ist. Bei anderen Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass das erste Ende 51 der Auslöseleitung 5 im Verdampfer 1 angeordnet ist und/oder das zweite Ende 52 der Auslöseleitung 5 im Unterbrechergefäß 2 angeordnet ist.
Als geeignet hat sich gezeigt, wenn das zweite Ende 52 der Auslöseleitung 5 - in Gebrauchslage gesehen - oberhalb des ersten Endes 51 der Auslöseleitung 5 angeordnet ist. Dadurch kann sichergestellt werden, dass sich im Bereich des zweiten Endes 52 eine Dampfblase ausbildet, wodurch der Druck am zweiten Ende 52 gesenkt wird. Die der ersten Mündung 41 gegenüberliegende zweite Mündung 42 der Steigleitung 4 ist gemäß der Ausführungsform in Fig. 1 mit einem Kondensator 6 verbunden. In anderen Ausführungsformen kann die zweite Mündung 42 der Steigleitung 4 auch mit einem Sammelbehälter od. dgl. verbunden sein. Der Druck im Kondensator 6 sollte annähernd konstant sein, weshalb gegebenenfalls ein Druckausgleichsgefäß in diesem Bereich angeordnet sein kann. Der Kondensator kann sowohl die Flüssigkeit 9 als auch den Dampf 10 aufnehmen und deren Wärme verwerten.
Ein zyklischer Pumpvorgang wird erreicht, wenn der Verdampfer 1 und/oder das Unterbrechergefäß 2 mittels einer Zuleitung 71 mit einem Vorratsbehälter 7 verbunden ist, wobei die Zuleitung ein Absperrmittel 72, insbesondere ein Rückschlagventil od. dgl. aufweist. Das Absperrmittel 72 stellt sicher, dass die Flüssigkeit 9 nach einer Druckerhöhung im Verdampfer 1 nicht über die Zuleitung 71 in den Vorratsbehälter 7 zurück gepumpt wird. Durch das Verbinden des Kondensators 6 mit dem Vorratsbehälter 7 kann die Flüssigkeit 9 im Kreis geführt werden. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die erfindungsgemäße Dampφumpe bezüglich der Flüssigkeit 9 und deren Dampf 10 abgedichtet ist. Eine einfache Konstruktion ergibt sich, wenn der Kondensator 6 und der Vorratsbehälter 7 einstückig ausgebildet sind. Der Kondensator 6 kann als Wärmetauscher, Absorptionslkältemaschine, Warmwasserbereiter od. dgl. ausgeführt sein, wobei zumindest der Dampf 10 kondensiert wird. Die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dampφumpe entspricht der Ausführungsform gemäß Fig. 1, wobei die erste Mündung 41 mit dem Unterbrechergefäß 2 verbunden ist und nicht in diesem angeordnet ist.
Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dampφumpe ist ein Verbindungsstück 54 einerends mit dem Umlenkbereich 53 und anderends mit der Verbindungsleitung 3 verbunden. Es kann auch vorgesehen sein, dass das Verbindungsstück mit dem Unterbrechergefäß 2 verbunden ist. Dadurch kann die Auslöseleitung 5 über die Verbindungsleitung 3 und/oder das Unterbrechergefäß 2 und nicht über den Verdampfer befüllt werden. Da das Unterbrechergefäß 2 und/oder die Verbindungsleitung 3 üblicherweise eine geringere Temperatur als der Verdampfer aufweisen, wird die Gefahr einer Schaumbildung der Flüssigkeit 9 in der Auslöseleitung 5 gesenkt.
Gemäß der Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dampφumpe in Fig. 4 kann das Unterbrechergefäß 2 im Verdampfer 1 angeordnet sein, wobei insbesondere eine konzentrische Anordnung vorteilhaft erscheint. Dabei besteht die Verbindungsleitung 3 im wesentlichen aus Öffnungen der Wandung zwischen dem Verdampfer 1 und dem Unterbrechergefäß 2. Bei dieser Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dampφumpe ist das erste Ende 51 der Auslöseleitung 5 im Verdampfer und das zweite Ende 52 der Auslöseleitung 5 im Unterbrechergefäß 2 angeordnet. Diese Ausführungsform weist ein besonders kleines Bauvolumen auf.
Bei der Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dampφumpe gemäß Fig. 5 ist zwischen der zweiten Mündung 42 der Steigleitung 4 und dem Kondensator 6 ein Zwischenspeicher 8 mit einer Drosseleinrichtung 81 angeordnet, wobei der Zwischenspeicher 8 mittels einer Flüssigkeits-Bypassleitung 82 mit dem Vorratsbehälter 7 und/oder mit der Zuleitung 71 verbunden ist und eine Dampf-Bypassleitung 83 zum Kondensator 6 vorgesehen ist. Durch die Drosseleinrichtung 81 bildet sich im Zwischenspeicher 8 eine Flüssigkeitssäule aus, wodurch eine konstante Pumpleistung erreicht werden kann. Wird die geförderte Flüssigkeitsmenge zu groß, so wird ein Teil der Flüssigkeit über die Flüssigkeits- Bypassleitung 82 der Zuleitung 71 und/oder dem Vorratsbehälter 7 zugeführt. Über die Dampf-Bypassleitung 83 kann ein Druckausgleich in der Steigleitung 4 erfolgen. Die Höhe der Flüssigkeitssäule, die sich im Zwischenspeicher 8 ausbilden kann, hängt von der Lage des Anschlusses der Flüssigkeits-Bypassleitung 82 ab. Diese kann auf einfache Weise verändert werden, wenn die Flüssigkeits-Bypassleitung 82 bewegbar mit dem Zwischenspeicher 8 verbunden ist. Die Höhe der Flüssigkeitssäule im Zwischenspeicher 8 kann auch verändert werden, wenn die Steigleitung 4, der Zwischenspeicher 8, die Flüssigkeits-Bypassleitung 82 und die Dampf- Bypassleitung 83 flexibel ausgebildet sind. Eine flexible Ausbildung kann z.B. durch Schlauchleitungen erreicht werden.
Bei der in Fig. 6 dargestellten Ausführungsform mündet die Zuleitung 71 - in Gebrauchslage gesehen - in den oberen Bereich des Verdampfers 1 ein. Dies erscheint insbesondere bei der Verwendung einer Ammoniak- Wasser-Lösung 9 als Flüssigkeit als vorteilhaft, da die konzentrierte Ammoniak- Wasser-Lösung 9 spezifisch leichter als die weniger konzentrierte Ammoniak- Wasser-Lösung 9 ist. Durch die Erwärmung im Verdampfer 1 wird Ammoniak 10, welcher den Dampf bei dieser Ausführungsform darstellt, ausgegast, wobei die ausgegaste Lösung 9 abwärts sinkt und über das Unterbrechergefäß 2 in die Steigleitung 4 aus dem Verdampfer 1 gedrückt wird. Durch die Zufuhr der frischen Lösung 9 von oben wird die Durchmischung von frischer und ausgegaster Lösung 9 hintangehalten, wodurch die Effizienz der erfindungsgemäßen Dampφumpe gesteigert wird. Die Effizienz kann bei der Verwendung einer Ammoniak-Wasser-Lösung 9 weiter gesteigert werden, wenn der Verdampfer 1 nicht gleichmäßig, sondern von unten beheizt wird, sodass der untere Bereich heißer als der obere ist. Dadurch wird sichergestellt, dass die frische Lösung 9, die aus der Zuleitung 71 strömt, nicht sofort Siedetemperatur erreicht, wodurch die Gefahr einer Schaumbildung in der Auslöseleitung 5 verringert wird.
Gemäß der Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dampφumpe in Fig. 13 kann neben der Steigleitung 4 eine weitere Steigleitung 45 vorgesehen sein, wobei die weitere Steigleitung 45 bis in den unteren Bereich des Unterbrechergefäßes 2 reicht oder mit diesem im unteren Bereich verbunden ist. Weiters hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn die weitere Steigleitung 45 in ihrem unteren Bereich 46 ein Rückschlagventil 47 od. dgl. aufweist. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass bei einem großen Flüssigkeitsdurchsatz der Hauptteil der Flüssigkeit über die weitere Steigleitung 45 bewegt wird. Wird der Grenzdruck im Verdampfer 1 erreicht, so wird bei dieser Ausführungsform nur die Flüssigkeit in der Auslöseleitung 5 und in weiterer Folge in der Steigleitung 4 ausgeblasen, während die Flüssigkeitssäule in der weiteren Steigleitung 45 bestehen bleibt und aufgrund des Rückschlagventils 47 nicht abfallen kann. Dadurch kann die Effizienz der erfindungsgemäßen Dampφumpe bei einem hohen Flüssigkeitsdurchsatz gesteigert werden. Weist die Steigleitung 4 einen großen Querschnitt auf, so besteht beim Ausblasen die Gefahr, dass ein Teil der Flüssigkeit in das Unterbrechergefäß 2 zurückfließt. Aufgrund der weiteren Steigleitung 45 kann der Querschnitt der Steigleitung 4 klein gehalten werden. Bei der Ausführungsform nach der Fig. 14, welche im wesentlichen eine Variante der Ausführungsform nach der Fig. 1 darstellt, ist eine Ausgleichsleitung 80 vorgesehen, die vom oberen Bereich des Verdampfers 1 zur Verbindungsleitung 3 führt. Dabei ist die U-förmige Auslöseleitung 5 mit ihrem ersten Ende 51 im oberen Bereich der Ausgleichsleitung 80 an diese angeschlossen. Dieses erste Ende 51 der Auslöseleitung 5 liegt tiefer als deren zweites Ende 52 an dem Unterbrechergefäß 2. Die Ausgleichleitung 80 ist mit ihrem ersten Ende 81 im obersten Bereich des Verdampfers 1 angeschlossen und mit ihrem unteren, zweiten Ende 82 an die Verbindungsleitung 3 angeschlossen. Dabei liegt das erste Ende 81 der Ausgleichsleitung 80 höher als das erste Ende 51 der Auslöseleitung 5. Durch diese Ausgleichsleitung 80 wird der Einfluss eines allfälligen Aufschäumens der Lösung weitgehend bedeutungslos, da dem allfälligen Schaum im oberen Teil des Verdampfers ein entsprechender Raum zur Verfügung gestellt ist. Dabei tritt die Flüssigkeit nicht aus dem kochenden Verdampfer 1 in das Auslöserohr 5 ein, sondern vom unteren Teil des Unterbrechergefäßes 2 über die Verbindungsleitung 3 und das untere zweite Ende 82 der Ausgleichsleitung 80 in diese ein und von dieser über das erste Ende 51 der Auslöseleitung 5 in diese ein. Dabei kommt es auch zu einem Druckausgleich zwischen dem obersten Bereich des Verdampfers 1 und der Verbindungsleitung 3. Für einen sich allfällig bildenden Schaum steht das Volumen im Verdampfer zur Verfügung, das sich zwischen dem Höhenniveau der Mündung 51 und dem Höhenniveau der Mündung 81 ergibt. Bei einer entsprechenden Größe dieses Volumens lässt sich ein eindringen von Schaum in das Auslöserohr 5 sicher vermeiden und damit auch eine vorzeitige Einleitung des Auslösevorganges. Damit wird eine Reduzierung der Flüssigkeitsmenge pro Pump-Zyklus vermieden.
Die Ausführungsform nach der Fig. 15 entspricht im wesentlichen jener nach der Fig.l, jedoch mündet eine Dampfzuleitung 90 in den Behälter 1', da der Dampf nicht in einem in die Pumpe integrierten Verdampfer 1 erzeugt wird, sondern von einer externen Quelle bezogen wird, z.B. einem Sonnenkollektor eines solaren Warmwasserbereitungssystems. Außerdem ist am Ausgang des Pumpen-Systems eine Verbindungsleitung 91 angeschlossen, über die ein Druckausgleich zum restlichen System erfolgt, wodurch der bei der Ausführungsform nach der fig. 1 erforderliche Kondensator 2 entfallen kann. Mit 100 ist in der Fig. 15 ein Nutzer der des Flüssigkeitsflusses gekennzeichnet. Dies kann z.B im Falle einer Absorptions- Kältemaschine ein Absorber oder der Generator sein und im Falle eines solaren
Warmwasserbereitungssystems der Wärmetauscher oder ein Boiler sein.
In ähnlicher Weise kann auch bei den Ausführungsformen nach den Fig. 2, 4, 5 und 13 eine externe Versorgung des Pumpensystems mit Dampf vorgesehen werden.
In den Fig. 7 bis 12 sind sechs Stufen eines Pump-Zyklus dargestellt. Der in Fig. 7 gezeigten
Zustand wird erreicht, wenn das Absperrmittel 72 geöffnet ist. Dann gleicht sich der
Flüssigkeitsstand in der Steigleitung dem Niveau des Vorratsbehälters 7 an. Dabei kann sich im Unterbrechergefäß 2 und/oder im Verdampfer 1 eine Dampf- oder Gasblase bilden.
Wird die Flüssigkeit 9 im Verdampfer 1 verdampft, so verdrängt der Dampf 10 die
Flüssigkeit 9 aus dem Verdampfer 1. Kann die Flüssigkeit 9 aufgrund des Absperrmittels 72 nicht über die Zuleitung 71 in den Vorratsbehälter 7 strömen, so wird die Flüssigkeit 9 in die
Steigleitung 4 hochgedrückt, wie in Fig. 8 gezeigt ist. In der Auslöseleitung 5 wird die
Druckdifferenz zwischen Verdampfer 1 und Unterbrechergefäß 2 durch unterschiedlich hohe
Flüssigkeitssäulen ausgeglichen.
Bei weiterer Wärmezufuhr zur Flüssigkeit 9 und zum Dampf 10 im Verdampfer 1 steigt der
Druck, bis in der Auslöseleitung 5 die größtmögliche Druckdifferenz ausgeglichen wird, wobei überschüssige Flüssigkeit 9 in das Unterbrechergefäß 2 verschoben wird. Dieser
Zustand ist in Fig. 9 dargestellt. Dabei ist die Grenzfläche zwischen der unterbrecherseitigen
Flüssigkeit 9 und dem verdampferseitigem Dampf 10 am unteren Scheitelpunkt des
Umlenkbereiches 53 der Auslöseleitung 5.
Bei einer weiteren Druckerhöhung im Verdampfer 1 wird die Flüssigkeit 9 aus der
Auslöseleitung 5 ausgeblasen, wie in Fig. 10 gezeigt ist.
Dadurch erfolgt ein Druckausgleich zwischen dem ersten Ende 51 und dem zweiten Ende 52 der Auslöseleitung 5. In weiterer Folge gleicht sich der Flüssigkeitsstand im
Unterbrechergefäß 2 und im Verdampfer 1 aus, wodurch die erste Mündung 41 der
Steigleitung 4 oberhalb des Flüssigkeitsstandes im Unterbrechergefäß 2 zu liegen kommt, wie in Fig. 11 gezeigt ist.
Der Druck im Unterbrechergefäß 2 ist größer als der erforderliche Druck, um die
Flüssigkeitssäule im Steigrohr 4 zu halten, weshalb die Flüssigkeit 9 aus dem Steigrohr 4 ausgeblasen wird, wie in Fig. 12 dargestellt ist. Dadurch kann ein Druckausgleich des
Verdampfers 1 , des Unterbrechungsgefäßes 2 und der zweiten Mündung 42 der Steigleitung
4, gegebenenfalls mit dem Kondensator 6, erfolgen. Wird das Absperrmittel 72 geöffnet, so strömt Flüssigkeit 9 aus dem Vorratsbehälter 7 in den Verdampfer 1 und das Unterbrechergefäß 2. Dabei gelangt die Flüssigkeit 9 in die Auslöseleitung 5, wodurch der Füllvorgang in weiterer Folge unterbrochen wird, wobei sich der Zustand gemäß Fig. 7 einstellt und ein neuer Pump-Zyklus beginnt. Als vorteilhaft hat sich gezeigt, wenn das Absperrmittel 72 als Rückschlagventil od. dgl. ausgebildet ist, da dieses selbsttätig schließt, wenn der Druck im Verdampfer ansteigt und selbsttätig öffnet, nachdem der Druckausgleich des Dampfes 10 mit der zweiten Mündung 42 der Steigleitung 4 stattgefunden hat.
Dieses Verfahren weist den Vorteil auf, dass die Pumpleistung annähernd proportional der zugefuhrten Wärmeleistung ist, wobei keine zusätzlichen Einrichtungen für die Regelung und/oder einen Überhitzungsschutz vorgesehen werden müssen. Weiters werden keine beweglichen Teile benötigt, sodass die erfindungsgemäße Dampφumpe eine hohe Lebensdauer bei geringen Wartungskosten aufweist.
Die erfindungsgemäße Dampφumpe erscheint insbesondere für die Verwendung in Absorptionskältemaschinen geeignet, wobei gegenüber herkömmlichen Blasenpumpen nahezu beliebig große Pumphöhen und Fördermengen realisierbar sind. Dadurch können große Kühlmaschinen ohne Elektropumpen mit hermetisch geschlossener Außenhaut gebaut werden, wodurch sie besonders langlebig und wartungsfrei sind.
Die große Pumphöhe erlaubt es außerdem, die Rohre der aktiven Komponenten solcher Maschinen, wie Generator, Bypass, Verdampfer und Absorber vertikal anzuordnen, wodurch sich die Flüssigkeit in diesen Bauteilen über die gesamte Innenrohroberfläche verteilt und damit die aktive Fläche dieser Bauteile gegenüber horizontalen Rohren, bei denen die Flüssigkeit ein dünnes Rinnsal am Boden bildet, um ein Vielfaches vergrößert wird. Die aktive Fläche kann durch Erhöhung der Rauhigkeit und gegebenenfalls durch Einbauten weiter vergrößert werden.
Andere mögliche Anwendungen der erfindungsgemäßen Dampφumpe sind solare Warmwasserbereitungen oder Wasserpumpen, bei denen im Wasser befindliche Keime durch das Verdampfen weitestgehend abgetötet werden können.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
1. Dampφumpe mit einem Verdampfer und/oder einer externen Dampfquelle und einer Steigleitung, dadurch gekennzeichnet, dass ein Unterbrechergefäß (2) vorgesehen ist, welches mittels wenigstens einer Verbindungsleitung (3) mit dem Verdampfer (1) verbunden ist, wobei eine erste Mündung (41) der Steigleitung (4) - in Gebrauchslage gesehen - oberhalb der wenigstens einen Verbindungsleitung (3) mit dem Unterbrechergefäß (2) verbunden ist oder im Unterbrechergefäß (2) angeordnet ist, und dass eine im wesentlichen U- formige Auslöseleitung (5) vorgesehen ist, wobei - in Gebrauchslage gesehen - ein erstes Ende (51) der Auslöseleitung (5) oberhalb der wenigstens einen Verbindungsleitung (3) mit dem Verdampfer (1) verbunden oder in diesem angeordnet ist, ein zweites Ende (52) oberhalb der ersten Mündung (41) der Steigleitung (4) mit dem Unterbrechergefäß (2) verbunden oder in diesem angeordnet ist, und der Umlenkbereich (53) der Auslöseleitung (5) unterhalb des ersten Endes (51) und unterhalb des zweiten Endes (52) angeordnet ist.
2. Dampφumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Ende (52) der Auslöseleitung (5) - in Gebrauchslage gesehen - oberhalb des ersten Endes (51) der Auslöseleitung (5) angeordnet ist.
3. Dampφumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die der ersten Mündung (41) gegenüberliegende zweite Mündung (42) der Steigleitung (4) mit einem Kondensator (6) verbunden ist.
4. Dampfpumpe nach -Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdampfer (1) und/oder das Unterbrechergefäß (2) mittels einer Zuleitung (71) mit einem Vorratsbehälter (7) verbunden ist, wobei die Zuleitung (71) ein Absperrmittel (72), insbesondere ein Rückschlagventil od. dgl., aufweist.
5. Dampφumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kondensator (6) und der Vorratsbehälter (7) miteinander verbunden sind, insbesondere dass sie einstückig ausgebildet sind, und dass die Dampφumpe bezüglich der Flüssigkeit (9) und deren Dampf (10) abgedichtet ist.
6. Dampφumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verbindungsstück (54) einerends mit dem Umlenkbereich (53) der Auslöseleitung (5) und anderends mit der Verbindungsleitung (3) und/oder dem Unterbrechergefäß (2) verbunden ist.
7. Dampφumpe nach einem der -Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Unterbrechergefäß (2), insbesondere konzentrisch, im Verdampfer (1) angeordnet ist.
8. Dampφumpe nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der zweiten Mündung (42) der Steigleitung (4) und dem Kondensator (6) ein Zwischenspeicher (8) mit einer Drosseleinrichtung (81) angeordnet ist, dass der Zwischenspeicher (8) mittels einer Flüssigkeits-Bypassleitung (82) mit dem Vorratsbehälter (7) und/oder mit der Zuleitung (71) verbunden ist, und dass eine Dampf-Bypassleitung (83) zum Kondensator (6) vorgesehen ist.
9. Dampφumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeits- Bypassleitung (82) mit dem Zwischenspeicher (8) bewegbar verbunden ist.
10. Dampφumpe nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steigleitung (4), der Zwischenspeicher (8), die Flüssigkeits-Bypassleitung (82) und die Dampf-Bypassleitung (83) flexibel ausgebildet sind.
11. Dampφumpe gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung der U-förmigen Auslöseleitung (5) mit dem Verdampfer (1) über eine Ausgleichsleitung (80) erfolgt, die - in Gebrauchslage gesehen - vom oberen Ende des Verdampfers (1) zur Verbindungsleitung (3) fuhrt und hydraulisch parallel zum Verdampfer (1) geschaltet ist, wobei die Auslöseleitung (5) mit ihrem ersten Ende (51) im oberen Bereich der Ausgleichsleitung (80) mit dieser verbunden ist und diese Verbindungsstelle unterhalb des zweiten Endes (52) der Auslöseleitung (5) liegt, das mit dem Unterbrechergefäß (2) verbunden ist.
12. Verfahren zum Pumpen einer Flüssigkeit mittels Dampf, insbesondere mittels einer Dampφumpe gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass während eines Pump-Zyklus in einem Verdampfer (1) eine Flüssigkeit (9) verdampft wird, wodurch der Dampf (10) die Flüssigkeit (9) über ein Unterbrechergefäß (2) in eine Steigleitung (4) drückt und in einer im wesentlichen U-förmigen Auslöseleitung (5) die Druckdifferenz zwischen deren mit dem Verdampfer (1) verbundenen ersten Ende (51) und deren mit dem Unterbrechergefäß (2) verbundenen zweiten Ende (52) durch Ausbildung einer Flüssigkeitssäule ausgeglichen wird, bei einer vorgebbaren Grenz-Druckdifferenz die Flüssigkeitssäule in der Auslöseleitung (5) ausgeblasen wird, wodurch ein Druckausgleich zwischen dem ersten Ende (51) und dem zweiten Ende (52) der Auslöseleitung (5) erfolgt und der Flüssigkeitsspiegel im Unterbrechergefäß (2) bis unterhalb der ersten Mündung (41) der Steigleitung (4) abfällt und der Dampf (10) in weiterer Folge die Flüssigkeit (9) in der Steigleitung (4) ausbläst und anschließend ein Druckausgleich des Dampfes (10) mit der der ersten Mündung (41) gegenüberliegenden zweiten Mündung (42) der Steigleitung (4) erfolgt und anschließend über eine Zuleitung (71) mit einem Absperrmittel (72), insbesondere einem Rückschlagventil od. dgl. aus einem Vorratsbehälter (7) od. dgl. Flüssigkeit (9) in den Verdampfer (1) und das Unterbrechergefäß (2) strömt.
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