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Verfahren zum Betriebe von kontinuierlich arbeitenden Absorptionskälteapparaten
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betriebe von
Absorptionskälteapparaten, insbesondere von luftgekühlten Absorptionskälteapparaten.
Luftgekühlte Absorptionskälteapparate verlangen große Kondensationsflächen. Da der
Verdampfer des Apparates möglichst hoch im Kühlschrank angeordnet werden muß; so
steht für die Unterbringung des Kondensators praktisch nur die Dicke der oberen
Schrankisolation zur Verfügung, wenn man, wie üblich, das Kondensat direkt vom Kondensator
in den Verdampfer laufen läßt und wenn der Kondensator aus praktischen Gründen nicht
über den Kühlschrank nach oben hinausragen soll. Auf dem dadurch bedingten kleinen
Raum läßt sich aber die Kondensationswärme bei Luftkühlung nicht fortschaffen. Die
Erfindung ermöglicht es, einen luftgekühltenAbsorptionskälteapparat zubauen, dessen
wärmeabgebende Teile nicht über die Schrankabmessungen hinausragen und trotzdem
eine genügende Wärmeabgabe gewährleisten. Sie besteht im wesentlichen darin, daß
der Kondensator tiefer als bisher üblich. heruntergezogen wird und dann das im tiefer
angeordneten Kondensator verflüssigte Kältemittel in an sich bekannter Weise durch
Gasblasenwirkung zu einer höheren Verdampfungsstelle gefördert wird.
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Die Erfindung soll näher unter Hinweis auf die beiliegenden Zeichnungen
beschrieben werden, wobei sich weitere kennzeichnende Merkmale der Erfindung ergeben
werden.
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Fig. i zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Fig. 2 zeigt, von der Seite gesehen, teisweise in senkrechtem Schnitt
als anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung einen Absörptionskälteapparat, der
in einem Kühlschrank montiert ist.
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Fig. 3 ist ein Schnitt gemäß Linie 3-3 der Fig. 2.
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Fig. q. ist ein Schnitt gemäß Linie 4-4 der Fig. 2 und zeigt die Anlage
in Draufsicht. Fig. 5 zeigt einen Einzelteil des Absorbers in senkrechtem Schnitt.
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Fig. 6 ist ein Schnitt durch den Absorber gemäß Linie 6-6 der Fig.
5.
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Fig. 7 zeigt einen Einzelteil des Absorbers nach der Schnittlinie
7-7 der Fig. 5.
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Fig: 8 ist ein Schnitt gemäß Linie 8-8 der Fig: 6.
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In der Fig. i bezeichnet io den Köcher eines Absorptionskälteapparätes,
der eineAbsorptions-Lösung enthält, z. B. eine Lösung von Ammoniak in Wasser. Der
Kocher io ist von einem Schornstein 12 durchzogen, der durch eine beliebige Heizquelle,
beispielsweise einen Gasbrenner ii, beheizt wird. Das durch die Beheizung ausgetriebene
Ammoniakgas tritt durch eine Leitung 13 zu einem Abscheider 1q,; der beispielsweise
durch Kühlflanschen iq.a gekühlt wird. In diesem Abscheiden werden in an sich
bekannter
Weise mit den Ammoniakdämpfen mitgerissene Wasserdämpfe zur Kondensation gebracht.
Das auskondensierte Wasser fließtdurch Leitung z.3 in- den Kocher zurück.
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Vom Abscheider 14 aus tritt Ammoniakdampf und etwaiges schon ausgefallenes
flüssiges Ammoniak durch eine Leitung 15 zu einem Sammelgefäß 16. Von diesem aus
tritt Ammoniakdampf durch Leitung 17 in den Kondensator 18 ein, der in geeigneter
Weise, beispielsweise durch ihn umspülende Luft, gekühlt wird. Im Kondensator verflüssigtes
Ammoniak tritt durch Leitung z9 in das rechte, tiefer liegende Ende eines Druckgefäßes
2o ein, das im Ausführungsbeispiel als ein länglicher Behälter ausgeführt
und in etwas geneigter Lage angeordnet ist.
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Ein Absorber 21 an sich bekannter Bauart ist mit einer Kühlschlange
22 versehen, deren unteres Ende durch eine mit einem U-Schloß versehene Leitung
23 mit dem unteren Ende des Druckgefäßes 2o verbunden ist. Der obere Teil der Kühlschlange
22 ist durch eine Leitung 24 mit dem Sammelgefäß 16 verbunden. Flüssiges Ammoniak
vom Druckgefäß 2o- läuft durch. Leitung 23 in die Kühlschlange 22, in der es erhitzt
wird: Durch die Wärmeentwicklung wird das Ammoniak durch Gasblaseneinwirkung in
der Leitung 24 aufwärts in das Sammelgefäß gefördert. Die Erwärmung des Ammoniaks
in der Kühlschlange 22 kühlt den Absorber 2z, wodurch ein besonderes Hilfskühlsystem
für den Absorber unnötig wird. Vom Sammelgefäß 16 aus treten die Förderdämpfe, die
das flüssige Ammoniak in das Sammelgefäß gehoben haben, wieder durch Leitung 17
in den Kondensator 18 zurück, wo sie erneut in den beschriebenen Kreislauf eintreten.
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Flüssiges Ammoniak sammelt sich also im unteren Teil des Sammelgefäßes
16, von dem aus es durch ein Flüssigkeitsschloß der Leitung 25 in, den. oberen Teil
des Verdampfers 26 eintritt. In diesem fließt das Kondensat abwärts über bekannte
Stoßplatten 27 und verdampft in ein druckausgleichendes Hilfsgas, z. B. Wasserstoff,
das in den oberen Teil des Verdampfers durch eine Leitung 28 eintritt. Die sich
bildende schwerere Gasmischung verläßt den Verdampfer durch eine- Leitung 29 und
tritt über den üblichen Gastemperatuxwechsler 3o und Leitung 31
in den unteren
Teil des Absorbers 21: ein.
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Arme Absorptionslösung, die im Kocher erhitzt war, läuft auf Grund
ihrer Eigenschwere durch eine Leitung 32, den -Flüssigkeitstemperaturwechsier 33
und- Leitung 34 in den oberen Teil des Absorbers 21, wo sie in bekannter Weise über
Stoßplatten 35 herabrieselt_ und dabei Ammoniak aus der Gasmischung absorbiert.
Das ausgewaschene Hilfsgas tritt vom -oberen Teil des Absorbers durch Leitung 36
und den Gastemperaturwechsler 30 sowie Leitung 28 zum Verdampfer zurück. Reiche
Absorptionslösung sammelt sich im unteren Teil des Absorbers 21 und fließt durch
eine Leitung 37 und den Flüssigkeitstemperaturwechsler 33 zur Pumpschlange 38, von
wo aus die Lösung in einer Steigleitung 39 in bekannter Weise zum oberen Kocherteil
gehoben wird.
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Der linke, höher liegende Teil des Druckgefäßes 2o wird durch eine
Leitung 4o zu dem Gasraum des Absorbers 21 entlüftet. Wenn aus irgendwelchen Störungen
das Kühlsystem des Absorbers nicht arbeiten sollte, so läuft KondensatvomKondensatordurch
dasDruckgefäß 2o und Leitung 40 in das Flüssigkeitszirkulationssystem zwischen Absorber
und Kocher über. Das Druckgefäß 2o dient gleichzeitig dazu, den Druck im System
zu regeln. Unter normalen Betriebsbedingungen tritt der Gesamtkondensator in Tätigkeit,
und bei niederer Umgebungstemperatur wird eine gewisse Menge des Druckausgleichsgases
(Wasserstoff) im Druckgefäß 2o gespeichert. Tritt aus irgendeinem Grund eine Drucksteigerung
im System ein, so wird Wasserstoff aus dem Druckgefäß in das GasumIaufsystem in
bereits bekannter Weise eingedrückt, was eine gleichmäßige Druckerhöhung im System
erleichtert.
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Gemäß der Erfindung kann der Kondensator unterhalb des Verdampfers
angeordnet werden, da durch Thermosiphonwirkung das Kondensat von der Kühlschlange
des Absorbers über den Flüssigkeitsspiegel des Kondensators gehoben wird.
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Der Vorteil einer derartigen Anordnung ergibt sich insbesondere bei
Haushaltskühlschränken, was aus den Fig. 2 und 3 hervorgeht, die einen fertigmontierten
Kühlschrank zeigen. Der Kälteapparat der Fig. 2 und 3 entspricht im wesentlichen
der Anordnung gemäß Fig. x. Jedoch ist der Kocher der Fig. 2 als liegender Kocher
41 mit einem Standrohr 42 ausgebildet. Derartige Kocher sind bereits bekannt. Im
Ausführungsbeispiel ist der Kocher 41 von einem Schornstein 43 durchzogen, der in
beliebiger' Weise elektrisch, mit Gas oder flüssigen Brennstoffen beheizt wird.
Wie aus der Fig. 3 ersichtlich, ist der Apparat mit einem Analyser 44 versehen,
der reiche Lösung enthält, wie im folgenden näher beschrieben wird.
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Im Kocher ausgetriebenes Ammoniak tritt vom Standrohr 42 und einer
Leitung 45 in den Analyser 44, in dem es durch die in ihm enthaltene reiche Absorptionslösung
hindurchperlt. Vom oberen Teil des Analysers 44 tritt das Gas dann .durch
eine Leitung 46 zum Abscheider 47.
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Dieser Abscheider . besteht aus einem an beiden Seiten geschlossenen
Rohr 48. Er bildet den höchsten Teil des Apparatsystems und ist ein wenig geneigt
mit dem Ende, in das die Leitung 46 mündet. Das Rohr 48 ist durch eine Platte 49
der Quere nach in eine obere und eine untere Kammer geteilt. Von der unteren
Abscheiderkammer
führt eine Leitung 5o durch die Platte 49 hindurch und dann aufwärts am Boden der
oberen Abscheiderkammer entlang. Die Leitung 50 endet in dieser Kammer mit
einer Aufwärtsbiegung. Das Rohr 48 ist über seine ganze Länge mit Kühlflanschen
51 versehen.
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VomAnalyser44 tritt das Gas durch Leitung46 in die untere Kammer des
Abscheiders 47, in der wegen der Kühlung durch die Kühlflanschen Absorptionsmitteldämpfe
kondensiert und durch Leitung 46 zum Analyser zurückgeführt werden. Von der unteren
Abscheiderkammer tritt das gereinigte Gas durch Leitung 50 in die obere Abscheiderkammer
und _ von da durch eine Leitung 52 in das Sammelgefäß 53. In der oberen Kammer des
Abscheiders 47 tritt eine gewisse Kondensation ein, deren Kondensat sich in der
Kammer um die Leitung 5o herum sammelt, bis der Flüssigkeitsspiegel die Mündung
der Leitung 52 erreicht. Durch die Kühlwirkung dieses Kondensats tritt eine weitere
Rektifikation des Dampfes in der Leitung 5o ein, wobei das sich bildende Kondensat
in die untere Abscheiderkammer und von dort durch Leitung 46 zum Analyser zurückläuft.
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Der Kondensator 54 besteht aus parallel angeordneten Rohrschlangen
55 und 56, die gitterartig angeordnet und mit Kühlflanschen 57 versehen sind. Der
obere Teil des Sammelgefäßes 53 ist mit den oberen Enden der Kondensatorschlangen
55 und 56 durch eine Leitung 58 und eine Querverbindung 59 verbunden. Die
unteren Enden der Kondensatorschlangen sind durch eine Querverbindung 6o und eine
Leitung 61 mit dem unteren Teil des Druckgefäßes 62 verbunden. Das Druckgefäß ist
an seinem unterenTeil mit einem Flüssigkeitssack 63 versehen. Dessen unterer Teil
ist durch eine Leitung 64 mit dem unteren Teil der Absorberkühlschlange, die innerhalb
des Absorbers angeordnet ist, verbunden, wie später noch genauer beschrieben werden
soll. Der obere Teil der Absorberkühlschlange ist durch die Thermosiphonsteigleitung
65 mit dem Sammelgefäß 53 verbunden.
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Vom Abscheider 47 trift Ammoniakdampf durch Leitung 52, den oberen
Teil des Sammelgefäßes 53 und Leitung 58 in den Kondensator 54. Von ihm läuft flüssiges
Ammoniak durch Leitung 61, Druckgefäß 62, Flüssigkeitssack 63 und Leitung 64 zur
Kühlschlange des Absorbers. Von dieser werden Flüssigkeit und Ammoniakdampf durch
die Steigleitung 65 zum Sammelgefäß 53 zurückgefördert, von dem aus das Fördergas
wieder zurück in den Kondensator tritt.
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Vom unteren Teil des Sammelgefäßes 53 läuft das flüssige Ammoniak
durch eine Leitung 66 zu dem Verdampfer 67, der in Fig. 2 und 4 gezeigt ist. Die
Leitung 66 tritt durch die Gasleitung 69 hindurch in den Verdampfer. In diesem
verdampft das Ammoniak in das durch Leitung6g zugeführte Hilfsgas. Die Gasmischung
tritt durch eine Leitung 7o zum Gastemperaturwechsler 68, in dem sie zu dem unteren
Teil des Absorbers 71 fällt. Unverdampfte Flüssig keit läuft durch eine Entwässerungsleitung
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und den Gastemperaturwechsler 68 ab.
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Wie in Fig. 5 gezeigt, besteht der Absorber 71 aus einem geschlossenen
Behälter, in dessen oberes Ende das untere Ende des Gastemperaturwechslers 68 hineinragt.
Die innere Leitung 72 des Gastemperaturwechslers tritt abwärts in den unteren Teil
des Absorbers hinein, so daß sie das reiche vom Verdampfer kommende Gas in den unteren
Teil des Absorbers einführt. Die äußere Leitung des Temperaturwechslers 68 steht
mit dem oberen Absorberteil durch Öffnungen 73 in Verbindung, um das arme Gas zum
Verdampfer zurückzuführen. In dem ringförmigen Raum zwischen dem Absorberbehälterund
der inneren Leitung72 des Temperaturwechslers ist eine hohle spiralförmige Stoßplatte
angeordnet, die aus zwei Metallscheiben74und75besteht. DieseSeheiben sind an ihren
aufgebogenen Ecken miteinander befestigt, wobei die Aufbiegungen gleichzeitig als
Abstandshalter der Spiralwindungen dienen können. Die Bleche 74 und 75 können durch
Punktschweißung an verschiedenen Stellen 76 längs ihrer ganzen Fläche miteinander
verbunden werden, wie in Fig. 6 und 7 gezeigt. Die Leitung 64 für das vom Kondensator
kommende flüssige Ammoniak ist in das untere Ende der hohlen Stoßplatte eingeführt,
und das obere Ende der Steigleitung 65 ist mit dem .oberen Teil der hohlen Stoßplatte
verbunden.
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Bei der dargestellten Ausbildung des Absor- j bers wird die gesamte
Oberfläche der Absorberplatte unmittelbar durch die Verdampfung von flüssigem Kältemittel
gekühlt. Hierdurch wird ein verbesserter Wärmeübergang der Absorptionswärme zu der
Kühlflüssigkeit gegenüber bisherigen Konstruktionen erreicht. Diese Ausbildung der
Platte wird ermöglicht, da alle Teile des Systems unter dem gleichen Druck stehen,
da die Drücke im Hohlraum der Stoßplatte und im Absorber bei der Anlage die gleichen
sein müssen. Die Leitung für die Kühlflüssigkeit braucht daher nicht wie bisher
kreisförmig zu sein, um Druckbeanspruchungen mit Sicherheit aufzunehmen.
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Wie aus den Fig. 3 und 5 ersichtlich, tritt i die arme, im Kocher
entgaste Lösung durch eine Leitung 79, den Flüssigkeitstemperaturwechsler
8o und eine Leitung 77 in den oberen Teil des Absorbers 71. Die Leitung 77 ist mit
Kühlflanschen 78 versehen, um die arme Lö- j sung vor ihrem Eintritt in den Absorber
noch weiterzukühlen. Im Absorber läuft die arme
Lösung abwärts durch
den spiralförmigen Kanal in Gegenstrom zu dem reichen, vom Verdampfer kommenden
Gas. Hierbei wird das Kältemittel aus der Gasmischung ausgewaschen, worauf das arme
Gas zum Verdampfer zurückkehrt: Die angereicherte Absorptionslösung sammelt sich
am Boden des Absorbers 71 und läuft durch Leitung8i, denFlüssigkeitstemperaturwechsler8o
und Leitung 82 zum Analyser 4.q.. Von hier aus tritt die reiche Lösung durch Leitung
83 zu dem Kocherabteil 8q., das strichpunktiert in Fig. q. gezeigt ist. Von hier
aus wird die Lösung durch eine Steigleitung 85 in das Standrohr q.2 des Kochers
gefördert, wie am besten aus Fig. 3 ersichtlich ist.
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Aus den Fig 3 und 5 ist ferner ersichtlich, daß das flüssige Ammoniak
im Innern der Stoßplatte des Absorbers durch die Absorptionswärme zur Verdampfung
kommen muß, wobei der - entstehende Dampf flüssiges Ammoniak durch die Steigleitung
65 in das Sammelgefäß 53 fördert.
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-Wie die Fig. 2 und q. zeigen, ist der beschriebene Apparat in einem
Kühlschrank montiert. Dieser besteht aus einer Kammer 86, die von Isolationswänden
87 umgeben und von einer-Tür-88 abgeschlossen ist. Unterhalb der Kühlkammer 86 ist
ein Apparatraum 89 vorgesehen, von dessen Rückseite. ein Schacht go nach
dem oberen Teil des Schrankes führt. Der Kocher ili und der Flüssigkeitstemperaturwechsler
8o sind im unteren Apparatraum, die übrigen beschriebenen Apparatteile sind in senkrechtem
Schacht angeordnet, mit Ausnahme des Verdampfers 67, der innerhalb der Kühlkammer
86 liegt. Die Rückwand der Kühlkammer 86 ist mit einer Durchbrechung oder einem
Fenster gi versehen, in das ein wärmeisolierendes Abschlußstück 92 eingesetzt werden
kann. Die Verbindungen zwischen dem Verdampfer und den übrigen Apparatteilen treten
durch das Abschlußstück 92 hindurch, so daß der Kälteapparat mit dem Verdampfer
zusammen als eine Einheit vom eigentlichen Kühlschrank abmontiert werden kann durch
einfaches Fortnehmen der Rückwand 93 des Schachtes go.
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Wenn ein kompakter Verdampfer 67, wie in den Fig. 2 und q. dargestellt,
benutzt wird, wird er zweckmäßig mit einem Kühlkörper 9q. versehen, der vorteilhaft
aus Aluminiumguß besteht und mit Kühlflanschen 95 und Öffnungen
96 zur Aufnahme von Kästchen zur Eisherstellung versehen ist. Dieser Kühlkörper
kann durch Klemmschrauben o. dgl. in gut wärmeleitende Verbindung mit dem Verdampfer
gebracht werden.
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Der Boden des Apparatraumes 89 kannganz offen oder mit geeigneten
Öffnungen versehen sein, so daß Luft leicht in den unteren Teil des Schachtes go
treten und so die wärmeabgebenden Apparatteile gut kühlen kann. Ein Aufsteigen der
Luft im Schacht wird durch den Gewichtsunterschied der im Schacht go erwärmten Luftsäule
und der kühleren Außenluft hervorgerufen. Eine Verstärkung dieses Zuges kann in
an sich bekannter Weise noch durch Leitbleche für die Luftströmung hervorgerufen
werden. Um eine gute Luftkühlung des Kondensators zu erreichen, kann auch die Rückwand
.93 des Schachtes mit einer großen Öffnung gegenüber dem Kondensator oder
mit einer Mehrzahl von Öffnungen 98 versehen sein, wie in Fig. 2 gezeigt.
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Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele
beschränkt.