<B>Verfahren zum Betriebe eines</B> mit Hilfsgas <B>arbeitenden</B> Absorptionskälteapparates <B>und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens</B> Die Erfind.ing bezieht sich auf ein Verfah ren ziun Betriebe eines mit Hilfsgas arbeiten den thermostatisch gesteuerten Absorptions- kälteapparates,
in welchem flüssiges Kälte mittel zeitweise dem normalen Umlauf der Absorptionslösung durch das Kocher- und Absorbersystem entzogen und, in einem Spei cherbehälter aufgespeichert wird, um, eine An, passung der Kältemittelkonzentration in der Absorptionslösung an veränderliche Betriebs- verhältnisse zu erreichen.
Die. Ei rfindi.ng be zieht sich auch auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
Die allgemeinen Eigenschaften eines Kälte apparates der obigen Aiusführnzngsart sind ge- wissermassen von. der Kält@emittell#:
ozizentra- tion in der Absorptionslösung abhängig, aber auch von. der Temperatur des Kühknittels, das zur Kühlung von Absorber und Kondensator verwendet wird. Vorausgesetzt, diass diese bei den Teile luftgekühlt sind und dass die Kon zentration der Absorptionslösung derart ist, ,
d'ass der Apparat ohne Schwierigkeit bei einer Lufttemperatar von 20 C normal arbeiten kann, kann die Kältemitteskonzentration in der reichen Absorptionslösung etwa 33-371/o sein.
Wenn aber .die Lufttemperatur auf ehva 42 C steigt, wird der Absorptionsprozess we gen der Erhöhung der Absorptianstemperatiir gestört. Die Temperatur im Verd@ampfersystem wird entsprechend: erhöht und demzufolge wird der Thermostat bei thexmostatisch regu lierten Apparaten keinen Impuls zier Abschal tung der Wärmezufuhr geben.
Das arme Gas, das zum Verdampfer strömt, verhindert. infolge seines höheren. Partial@druckes, dass alles zugeführte Kältemittelkondensat- -ver- dampft, so dass ein übersehuss an solehem Kältemittelköndens@at,, das den Verdampfer ohne zu verdampfen passiert, entsteht.
Dieser LTberschu ss wird in einem AklcLunulierungs- behälter gesammelt und somit der umlaufen den Absorptiomslösung entzogen. Diese Lösung wird .demzufolge ärmer und;
imstande sein, die Absorption derart zu verbessern, dass dann kein übezschuss mehr an Kältemittelkondensat entsteht, so dass ein neuer Gleichgewichtszü- stand im ganzen Umlaufsystem sich einstellt.
Wenn die Lufttemperatur wieder sinkt, soll aber die Kältemittelkonzentration in der Absorptionslösung so, bald, wie möglich wieder erhöht werden, um. die Kochertemnperatur. und die Strahlungsverluste des Kochers herabzu setzen.
Mehrere Verfahren sind vorgeschlagen wor den, um eine Wiedermüührung von aufgepei- chertem flüssigem. Kältemittel zum TJmlauf- system der @bsorptsonsilösLing zu ermöglichen. Sie sind aber nicht zur praktischen Anweri- dung gekommen zufolge der <RTI
ID="0001.0138"> Schwierigkeiten, diese Verfahren ohne Ausnützung komplizier- ter, mechanischer Mittel zu verwenden.
Wie derzuführung von flüssigem Kältemittel mit Hil.lfe von Diffusion wurde vorgeschlagen, kann aber nicht genügend schnell stattfinden, um die Konzentration der Absorptionslösung den-neuen Betriebsverhältnissen,
wieder anzu- passen. Ferner soll dabei der Unterschied in der Konzentration zwischen dem Flüssigkeits inhalt in dem Absorbergefäss und der mehr konzentrierten Lösung in dem mit.
diesem kommiuiizlerenden Aklnnnulierungsgefäss so niedrig als möglich sein, -um eine -LLnzweck- mässige kontinuierliche Wiedereinführung von flüssigem Kältemittel in die Absorptionslö- sung zu verhindern. Wenn. auf der andern Seite eine solche
Wiedereinführung überhaupt nur mit Hilfe von Diffusion stattfinden soll; ist ein grösserer Unterschied in der Konzen tration notwendig. Die Rückführung des ge speicherten flüssigen Kältemittels erfolgt. bei den bisher bekannten Vorschlägen so langsam,
dass der mit der Aufspeicherung angestxebte Z #eck praktisch nichterfüllt wird.
Der Zweck dar Erfindung ist, 1Alittel zu schaffen zur Wiederzuführung von aufgespei- ehertem flüssigem Kältemittel zum Umlauf- system der Absorptionslösung in einer Weise, die von unkontrollierbaren physikalischen Pro- zessen,
wie Diffiision oder .dergleichen, unab hängig ist, und eine Anpassung der Kälte- mittelkonzentration an: Veränderungen der Betriebsverhältnisse gestattet..
Das erfindungsgemässe, Verfahren ist da durch gekennzeichnet, d'ass die Flüssigkeits- umlaufpiunpe mittels eines Thermostates eir und ausgeschaltet wird, wobei die bei Ein schaltung der Flüssigkeitsumjlaufpumpe auf tretenden Veränderungen in,
der Verteilnmg der Absorptionslösung im Umlaufsystem zur Rückführung des im Speicherbehälter aufge- speicherten flüssigen Kältemittels in die inn laufende Absorptionslösung verwendet wer den.
Die erfindungsgemässe. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens weist eine -thermostatiseh ein- und ausschaltbare Flüssig- keitsumlaufpumpe auf und ist dadurch ge kennzeichnet, dass ein zur Speicherung von flüssigem Kältemittel,
vorgesehener Behälter und der Absorberbehälter ein s des System bilden, welches an die Saugseite -der Flüssigkeits2unlaufpumpe angeschlossen ist.
Anschliessend wird die erfindungsgemässe Vorrichtung zur Ausübung :des Verfahrens an s Hand der Zeichnung beispielsweise und im Zusammenhang damit auch :das erfindungs- gemässe Verfahren beispielsweise erläutert.
Fig.1 zeigt. schematisch ein Ausführungs beispiel- eines mit Hilfsgas arbeitendenAbsorp- 6 tionskälteapparates, in welchem die Arbeits medien beispielsweise Ammoniak, Wasser und Wasserstoff sind.
Fi:g.2 und. 3 zeigen zwei Varianten des Absorberbehälters und des Speicherbehälters. 6 Bei dem in Fig.1 gezeigten Absorptions- kä.lteapparat ist das Flüssigkeitsumlaufsystem für eine Akkusnulierang von flüssigem Kälte mittel angeordnet, nämlich derart,
dass sich die Kältemittelkonzentration der Absorptions- 7 lösung automatisch in Übereinstimmung mit den Veränderungen der Kühllufttemperatur ändert. Der Apparat ist auf bekannte Weise mit einem Heizrohr 10 versehen, von welchem Wärme zu einem Kocher 11 und. einer Flüs- 7 sigkeitsumlaufpiunpe 12 übertragen wird.
Ein schraubenlinienförmiger Fliicsigkeitswärme- austauscher 13 ist um das untere Ende des Heizrohres 10 angebracht. Der Apparat um fasst auch einen luftgekühlten Kondensator 14 e und ein Ver:
dampfersystem 15, das Verdamp fer enthält, die bei verschiedenen Tempera turen arbeiten. Das Verdampfersystem ist durch den Gaswärmeaustaus@cher 16 .des Appa rates mit der luftgekühlten Absorberschlange e 17 verbunden,
die ihrerseits mit dem Behälter 18 des Apparates verbunden ist. Das Hilfs gas zirka ,liiert auf bekannte Weisse von dem Behälter 18 durch die Absorberschlange 17 zum Craswärmeaustauscher 16 und dem Ver- 9 d:ampfersystem 15.
Das mit, Kältemitteldampf angereicherte Hilfsgas strömt. durch den Gas- wärmeaustauscher 16 und eine Leitung 19 zum Behälter 18 zurück. Kältemittelkondiensat wird dem Verdampfersyst:
em von dein Kondensator 9 14 durch eine Leitung 20 zugeführt und ausserdem kommuniziert auch der Konden sator 14 mit dem GasumlaufsyStem durch eine Entlüftungsleitung 21.
Der Behälter 18 hat die Aussenform eines horizontal liegenden Zylinders. Er kann aber selbstverständlich auch eine andere Form haben oder senkrecht angeordnet sein.
Die reiche Lösung wi24 vom Behälter 18 über eine Leittrog 22 und den Flissigkeits- wärmeaustauseher 13 zur Pumpe 12 geleitet, mittels welcher die Lösung zum obern Teil des Kochers 11 hochgefördert wird, um darin einen derart hohen Flüesiglkeitsstand zu bil den,
dass die arme Lösung vom Kocher unter Wirkung des Eigengewichtes durch den F.lils sigkeitswärmeaLustaiiseher 13 und die Leitung 23 zur Absoirberschlange 17 fliesst.
Der Behälter 18 ist mittels einer Scheide wand 24 in zwei Abteile 26 und 27 geteilt. In .dem obern Teil der Scheidewand ist eine Öffnung 28 angeordnet., durch welche die Gas- räiune der beiden Abteile 26 und 27 frei kom munizieren. Auch: die Flüssigkeitsinhalte der Abteile 26 und 27 kommunizieren durch den obern Teil der Leitung 22 und eine Leitung 30, die über ,dem Boden im Abteil 26 ein mündet.
Der Abteil 26 blid@et einen Speicherbehäl ter für flüssiges Kältemittel, .das zum Behälter durch die Leitung 19 atmömt,. Der Abteil 27 bildet dien Absorberbehälter dies Appaxateg, der von :
der Absorbersch lange 17 reiche LO- sung empfängt und solche Lösung durch die Leitung 22 und,den Flwssigkeitswärmeaustau- scher 13 zur Piunpe 12 abgibt. Die beiden Ab teile 26, 27 könnten auch getrennt sein und jedes für sich einen Behälter bilden.
Wesent lich ist nur, dass sie ein kommunizierendes System bilden.
Die Flüssigkeitskomniunikation zwischen den beiden Behältern 26 und 27 kann derart :dimensioniert und angeordnet werden, d'ass ein sehr unbedeutender Austausch von Flüs sigkeit dtLirch Diffusion zwischen beiden statt findet.
Auf Grund des verhältnismässig gerin= gen Unterschiedes in der Kältemittelkonzen- tration zwischen :
den beiden kommunizieren- den Behältern 26, 27 kann. die Verbindung ihrer Flüssigkeitsinhalte anstatt durch Lei tungen mittels einer kleinen Öffnung 25 erfol gen, wie in Fig. 2 angegeben wird. Diese Öff nung kann zweclnnässig :
eine Querschnitts, fläehe haben, die einem runden Loch von etwa 3 mm Durchmesser entspricht..
Der Apparat ist thermostatisch auf an und für sich bekannte Weise gesteuert, wobei der Thermostat in den Figuren nicht gezeigt ist. der Thermostat, erhält Impulse vom Ver dampf ersy stem 15,
so .dass er bei einer zu nied- rigen Temperatur im letzteren die zum Heizrohr 10 von. der in. .der Zeich nung nicht gezeigten Wärmequelle ausschalten wird.
Wenn der Thermostat unter normalen Betriebsverhältnissen die erwähnte Wäime- zufiihr aii & und einschaltet, wird alles Kälte mittel, das dem Verdamp.fersystem 15 zuge führt wird, dort oder im Gaswärrneaustausieher verdampfen.
Der Absorberbehälter 27 wird auf gewöhnliche an und für sich bekannte Weise arbeiten, und die Kältemittelkonzentra- tion wird: im wesentlichen in den beiden Be hältern 26 und 2 7 die gleiche sein.
Bei erhöhter Kühllufttemperatur wird aber gewöhulieherweise der Partlaldruck des Kältemitteldampfes nicht genügend niedrig, um eine vollständige Verdampfung des Kälte- mittelkondensates zu ermöglichen,
und der Überschass an flüssigem Kältemittel wird dann durch die Leitung 19 zrun Speicherbehälter 26 fliessen, wo somit die Konzentration des Kälte mittels in der Absorptionslösung steigt.
Dies führt zu einer Herabsetzung des spezifischen Gewichtes :der :dortigen Absor ptionslösung, so dass das Flüssigkeitsniveau im Speicherbehäl ter 26 etwas höher als im Absorberbehälter 27 stehen wird. Natürlich wird;
eine Vergrösse- rung des Flüssigkeitsinhaltes im Speicher- behälter 26 auch eine Vergrösserung des Flüs- sigkeitsinhaltes im Absorberbehälter 27 auf Grund der Verbindung zwischen den beiden Behältern mit sich bringen.
Der Flüssigkeitsinhalt im ganzen Behälter 18. ist zweckmässig so gross im Vergleich mit dein ganzen Inhalt von Absorptionslösung des Apparates, d@ass die Konzentrationserhöhung ,der Lösung an flüssigem Kältemittel im Spei- cherbehälter 26 verhältnismässig niedrig bleibt.
Die verhältnismässig kleinen Mengen von Kältemittelkondensat, die dizreh die Leitung 1.9 zum Speicherbehälter 29 strömen, werden deshalb auf die Konzentratdon im Flüssigkeits inhalt im Absorberbehälter 27 keinen Einfluss haben,
auch wenn eine entsprechende Flüs- sigkeitsmengedurch die Öffnung 25 zum Ab sorberbehälter 27 überführt wird.
Die Wiedereinführung von gespeichertem flüssigem Kältemittel in das Umlaufsystem der Absorptionslösung wird in der gezeigten Ausführungsform auf eine sehr einfache Weise, nämlich ,durch Vermittlung des Ther- mostaten, erzielt.
Wie.schon betont, resultiert aus der Akh-u- mulierung von flüssigem Kältemittel unter schweren Betriebsverhältnissen eine Herab setzung der Kältemittelkonzentration der Ab- sorptionslösung im Umlaufsystem. Nach einer gewissen Zeit wird die Absorptionslösung und gleichzeitig auch das arme Hilfsgas genügend arm,
iun den Absorptionsprozess zu verbessern, so d ass eine vollständige Verdampfung des ganzen Kältemittelkondensates, dies in das Verdampf ersystem hereinkommt, ermöglicht wird. Es stellt sich somit ein Gleichgewichts- zustand ein, der so lange aufrechterhalten wird, bis die Betriebsverhältnisse geändert werden.
Vorausgesetzt, dass die Kühlluittemperatur sinkt, beispielsweise nachts, so wird auch die Verdampfertemperatur sinken und der Ther mostat folglich die Wärmezufuhr zum Heiz rohr 10 ausschalten, was gleichbedeutend mit einer Abschaltung .der Ptunpe 12 ist.
Die Absorptionslösung in der Absorberschlange 17 wird aber dabei noch eine Zeitlang zum Ab sorberbehälter 27 strömen und eine Erhöhung des dortigen Flüssigkeitsstandes bewirken.
Weil vorher schwerere Betriebsverhältnisse herrschten, ist der Flüssigkeitsstand im Spei cherbehälter 26 höher als im Absorberbehälter 27,
so dass jetzt der Flüssigkeitsspiegel im erstgenannten Behälter den untern Rand der Öffnung 28 früher erreichen wird ass der Flüssigkeitsspiegel im Absorberbehälter <B>27.</B> Demzufolge wird Flüssigkeit vom Speicher- behälter 26 zum Absorberbehälter 27 auch nach Abschaltung der Pumpe durch die Öff nung 28 überrleseln und eine gewisse Anglei chung der
Kältemittelkonzentwation der bei den Flüssigkeitsinhalte stattfinden.
Auch wenn die Wärmezufuhr nicht ganz ausgeschaltet wird, sondern nur derart, herab gesetzt wird, dass die FliisssigkeRsumlaufs- pumpe des Apparates zu, arbeiten aufhört, tritt derselbe Vorgang ein.
Näch einer gewissen Zeit wird die stei gende Temperatur im Verdampfersystem ver ursachen, dass der Thermoetat die Wärmezu fuhr zum Heizrohr 10 einschaltet, weshalb die Pumpe 12 wieder zu arbeiten beginnen wird. Flüssigkeit wird vom Absorberbehälter 27 und vom Speicherbehälter 26 in dien Flüssigkeits- wärmeaustauscher 13 angesaugt werden.
Am Anfang einer neuen Arbeitsperiode der Pumpe vergeht eine gewisse Zeit, ehe die geförderte Absorptionslösung durch das Kochersystem und die Absorberschlange zum Absorberbehäl- ter 27 fliesst. Sowohl der obere Teil des Ko chers 11 zwischen den Niveaus I und II als auch die Absorbenschlange 17 sind am Anfang der neuen
Pumpenperiode leer. Demzufolge wird der Flüssigkeitsänhdt im ganzen Behäl ter 18 approximativ in einem Masse reduziert, welches diesem leeren Raiuninhalt des Kochers 11 und der Absorbersch :
lange 17 vor der neuen Arbeitsperiode der Pumpe entspricht. Auf diese Weise wird auch ein gewisser Teil der im Speicherbehälter 26 gespeicherten Absorp- tionslösung im Umlaufsystem wieder einge- führt. Das Verhältnis zwischen den Flüssig- keitsinhalten in den beiden Behältern soll
des halb bei eingeschalteter Flüssi.gketsumlauf- piunpe derart sein, dass, eine genügende Ver dünnung des reinen Kondensats, das in den Speicherbehälter 26 hereinkommt,
erhalten wird. Das Flüssigkeitsvolumen im Speicher behälter 26 soll zweckentsprechend zwischen 50 und 30 % des Flüssigkeitsinhaltes in dem ganzen Behälter 18 sein. Dies lässt sich z. B.
röntgenologisch einwandfrei feststellen, indem die genannten Behälter durchleurhtet werden, womit die Höhe der Flüssigskeitssp:iegel er mittelt werden kann. *Bei bekannten Dimen- sionen der Behälter 26 und. 27 lässt sich der genannte Vorrat leicht berechnen.
Der Vorrat von reicher Lösung im Ahsarberbehälter 27 zusammen mit dem Flüssigkeitsinhalt in dem Speicherbehälter 26 hat ein Vohunen, das grösser als die Hälfte dies gesamten Inhaltes von Absorbtionslösung in dem Kälteapparat ist und vorzugsweise 70<B>%</B> dieses Inhaltes über steigt. Auch dies lässt sich einwandfrei er mitteln, z.
B. dnLrch Aufschneiden einer Lei tung am tiefsten Punkt des Kälteapparates und Entleeren desselben.
Wenn die Temperatur im Verdampfer- systeni genügend sinkt, wird der Thermostat die Wärmezufuhr zum IHenzrohr 10 ausschal- ten, und wenn die genannte Temperatur wie der zunimmt, wird er die Wärmezufuhr ein schalten.
Der oben beschriebene Prozess wird somit noch einmal wiedierhodlt. Dies kann nun je nach den Verhältnissen zwei- bis fünfmal geschehen, ehe eine vollständige Angleichung der Kältemittelkonzentration erfolgt, d. h. ehe ein Dauerzustand wieder erreicht ist.
Beien Ausschalten der Pumpe 12 wird, die Zufuhr von Absorptionslösung zur Absorberschlange 17 unterbrochen. Die sich in diesem Moment in der Absorberschlange 17 befindende Menge A.bsorbtionslösung wird, wie schon. erwähnt, weiter zum Absorberb@ehäter 27 strömen.
Die ser Strom setzt sich, fort, und die Absorber- schlange 17 wird sich mehr oder weniger ent leeren, je nach ihrer Ausbildung. Es sind Mit tel, z. B.
Einbuchtungen 1<B>7</B>, in der Absorber sehlange 17 vorgesehen, die eine Flüaigkeits- stauung verursachen, so dass je nach der An zahl Einbuchtungen- 17' eine Vielzahl von Flüssigkeitsansammlungen entsteht. Bei Was- serkondensatbIldung infolge Abkühlung des Absorbers entstehende Wassertropfen reissen die <RTI
ID="0005.0085"> obersten Teile der Flüssigkeitsansammlun- gen infolge Kap llaritätswirkung und Adhä sionseffekt mit. Dadurch wird nach Ausschal- ten der Pumpe 12 eine grössere Menge Ab- sorption, lösiulg zum. Absorberbehälter 27 flie- ssen.
Um den Vermischungsprozess der beiden Flüssigkeitsinhalte selbst zu vereinfachen und auch, um die Wiedereinführ>u1g von gespei- chertem flüssigem Kältemittel in das Umlauf- system der Absorptionslös'ang bei Einschal- tung der Pumpe zu verbessern,
können beson dere Massnahmen getroffen wenden. Einige solcher Massnahmen werden in Fig. 3 gezeigt. Bei der Ausführung gemäss Fig. 3 isst unmit- telbax über dem Boden des Speicherbehälters 26 zusätzlich eine Öffnung 31 in der unter dem Niveau ausmündenden Leitung 30 vor gesehen.
Dadurch wind einerseits bei ausge- schaltetem Wärmezufuhr eine bessere Anglei- cbung der Kältemittelkonzentmdöünen der Flüssigkeitsinhalte in den Behältern, 26, 27 er halten,
anderseits beim Einschalten der Wärmezufuhr in verstärktem Masse Absorp- tionc3lös%mg verschiedener Kältemittelkonzen tration aus dem Speicher- und dem Absorber behälter gesaugt. Die besondere Ausbildung der Leitung 19,
die etwa in desselben Höhe wie die öffnung 31 mündset und eine öffnung 32 für,die Zufuhr von mit Kältemitteldamp angereichertem Hilfsgas zum Absorberbehälter aufweist,
hast denselben Zweck in bezug auf die Vermischung. Unter gewissen Umständen kann es von besonderer Bedleutung sein,
dass die Kältenüttelkonzentration überall im gan zen Flüssigkeitsinhalt des Speicherbehälters 26 annähernd gleich ist. Andernfalhs kann -die Vorrichtung zu empfindlich werden, so d#ass, wenn der Thermostat, die Wärmezufuhr aus schaltet,
die Vergrösserung der Kältemittel- konzentration im Absorberbehälter 27 grösser wird,
als es den obwaltenden Betsiebsverhält nisten entspricht. Die F'alge davon könnte eine oszillierende Arbeitsweise des Apparates sein, welche nicht, befriedigend, ist. Anderseits ist es besorders zweelnnässig,
dass bei jeder Ein schaitung der Wärmezufwhr die- Konzenträ- tion im. Umlauffitem nur nun einen Teil des momentan bestehenden Konzentrationunter= schiede! zwischen Speicher- und Absorber behälter erhöht wird:
, so dass erst nach zwei oder drei Einschaltungen die höchste Konzen tration im Umlau-rüsystem erreicht wird.
RTI ID="0005.0245" WI="17" HE="4" LX="1113" LY="2145"> Schliesslich soll. gesagt werden, dass obwohl die mittlere Kältemvttelkonzentration der Flüs- sigkeirt im Speicherbehälter niedrig gehalten wird,
sich zeitweise eine Schicht von reicher Lösung in dem obern Teil der Flüssigkeit im genannten Behälter bilden kann. Es kann des- halb wünschenswert oder notwendig sein, einen Kontakt zwischen dem mit Kältemittel- dampf angereicherten Hilfsgas,
dtas zum Ab- sorberbehälterdurch den obern Teil des Spei cherbehälters strömt, und, dier dortigen Flüs sigkeit zit vermeiden. Dies kann durch einen Schirm oder dadurch erreicht werden,
dass man das Hilfsgas von dem Källtemitt.elkonden sat schon in der Leitung 19 abtrennt und das Kältemmttelkondensat zum Flüssigkeitsinhalt im S.peiehergefäss 26 ablaufen lässt, wobei das Hilfsgas zum untern Teil :der Absorberschlange 17 oder zum Absorberbehälter 27 geleitet wird.
Durch .solche Massnahmen wird eine Verdamp fung von alikumuiliertem Kältemittelkonden- sat im Hilfsgasstrom verhindert,
was den Effekt des Absorbersystems herabsetzen und auch eine nicht erwünschte Umverteilung von akkumuliertem flüssigem Kältemittel in der unilaufenden Absorptionslösung verursachen würde.