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Verfahren und Vorrichtung zur Regelung des Betriebes von intermittierend
arbeitenden . Absorptionskälteapparaten Die Erfindung bezieht @ sich auf ein Verfahren
und eine Vorrichtung zur Regelung des Betriebes von intermittierend arbeitenden
Absorptionskälteapparaten, insbesondere solchen mit getrennter Koch- und Absorpitionsstelle.
Die Erfindung bezweckt, während der Kälteperioden eine möglichst gleichmäßige Verdampfertemperatur
zu erzeugen, so daß Temperatursprünge durch ungleichmäßige Verdampfung des Kältemittels
möglichst vermieden werden. Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß im
Absorber vorübergehend nicht absorbierbarer Kältemitteldwmpf dazu benutzt wird,
die Eintrittsgeschwindigkeit vom Verdampfergas zum Absorber zu verringern.
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Die Erfindung soll näher unter Hinweis auf die beiliegende Figur beschrieben
werden, wobei sich weitere Merkmale der Erfindung ergeben werden. .
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In der Zeichnung bezeichnet io den Kocher, der von einem Schornstein
i9 durchzogen ist. Der Kocher ist ferner mit einer Pumpspirale 2o und einem anschließenden
Steigrohr 21 versehen. Der Kocher steht durch eine Leitung 22 mit einem Ausgleichsgefäß
17 in Verbindung, das seinerseits mit einem Abscheider 28, 29 durch eine Leitung
25 verbunden ist. Mit dem Abscheider sind zwei Kondensatorelemente i i verbunden,
die durch gemeinsame Kühlflanschen 27 gekühlt werden. Vom Abscheidermantel 29 führt
eine Leitung 30 zu einem Dom 52 des Verdampfers 12. Der Verdampfer ist durch
eine mit einer Durch-, brechung 18 versehenen Platte in zwei Teile geteilt. Die
kleinere Kammer 37 des Verdampfers enthält eine Entwässerungssperre 5o, 51. Von
der kleineren Kammer 37 tritt eine Leitung 36 nach unten in wärmeleitende Verbindung
mit einem Flüssigkeitstemperaturwechsler 35, in dem vom Kocher kommende und zum
Kocher gehende Absorptionslösung Wärme tauschen. Die Entwässerungsleitung 36 ist
hinter der wärmeleitenden Verbindung in eine Leitung 43 geführt. Diese Leitung 43
verbindet den oberen Teil der Leitung 25 mit einer Leitung 34, und zwar weist die
Leitung 43 ein Flüssigkeitsschloß 44 auf, das unterhalb des niedrigsten Flüssigkeitsspiegels
im Ausgleichsgefäß 17 liegt. Ein Absorptionslösung enthaltendes Gefäß 13 ist durch
eine Leitung 35 über den erwähnten Flüssigkeitstemperaturwechsler 33 mit der Pumpschlinge
2o verbunden. Vom Kocher io aus geht ferner über den gleichen Temperaturwechsler
eine Leitung 31, die hinter dem Temperaturwechsler als Leitung 34 weitergeführt
ist und über eine Gassperre in ein Standrohr i mündet. Das Standrohr i führt, vom
Gefäß 13 ausgehend, zu einem Absorberelement 2, das zwischen den beiden Kondensatorelementen
i i angeordnet ist und durch die gleichen Kühlflanschen 27 gekühlt wird. Eine Leitung
3 verbindet den unteren Teil des Absorberelementes 2 mit dem unteren Teil des Absorptionsgefäßes
13. Ein Hilfsausgleichsgefäß
6 ist oberhalb der Kondensatorelemente
angeordnet und ist durch zwei Leitungen 4 und 5 mit den beiden Enden des Absorberelementes
2 verbunden. Eine Ausgleichsleitung 42 verbindet den oberen. Teil der Leitung 25
mit dem obersten Teil des Absorptionsgefäßes 13- Vom Boden des Ausgleichsgefäßes
17 führt eine Entwässerungsleitung 48 nach dem äußeren Rohr des Flussigkertstemperaturwechslers
33, so daß eine Flüssig; keitsverbindung vom Ausgleichsgefäß 17, über Leitung 48,
Temperaturwechsler 33 und Pumpe 22 zum Kocher entsteht. Im Ausführungsbeispiel ist
der Verdampfer 12 mit einem Entwässerungshahn 53. versehen, der von Hand bedient
werden. kann und den Verdampferinhalt nach dem Standrohr z . entwässert.
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Der Apparat wird etwa bis zur Höhe A-A, beispielsweise mit einer Amnionialcwasserlösung,
beschickt. Diese Füllung entspricht ungefähr dem Spiegel im Ausgleichsgefäß 17 am
Ende einer Absorptionsperiode. Darüber hinaus soll in den Apparat noch eine F'lüS.sigkeitsmenge
eingefüllt werden, die dem Volumen des Absorberelementes 2 und des Hilfsausgleichsgefäßes
6 sowie den verbindenden Rohrleitungen entspricht, da diese Gefäße am Ende einer
Absorptionsperiode mit Flüssigkeit gefüllt sein müssen. Der Apparat kann an einer
beliebigen Stelle mit Hilfe beliebiger Füllvorrichtungen gefüllt werden. Zweckmäßig
erfolgt die Füllung jedoch. am Ausgleichsgefäß i7, weil sich dann die richtige Füllung
am besten erproben läßt.
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Der Apparat arbeitet wie folgt: Die Beheizung des Kochers mit Hilfe
einer beliebigen @,Värmequelle bewirkt eine Austreibung. Lies Kältemittels aus dein
Kocherinhalt.- Dieser Dampf tritt durch Leitung 22 in das Ausgleichsgefäß 17, wobei
der Dampf etwas gekühlt und das zweckmäßig wärmeisolierte Gefäß 17 =und sein Inhalt
etwas erwärmt wird. Vorn Ausgleichsgefäß tritt der Dampf. aufwärts durch Leitung
2,5, wobei er etwas getrocknet wird, bis im Abscheider 28, 29 seine endgültige -Rektifikation
stattfindet. Vom Abscheider 29 tritt -der Dampf in =die beiden Köndensatorelemente
z i, von wo das verflüssigte Kältemittel -zum -;#,bscheidermantel 29 zurückläuft.
Da -die Dampfentwicklung den Druck im System steigert, wird das eich im Abscheidermantel-29
:sammelnde Kondensat durch- Leitung 3o allmählich in -den Dom 52 steigen und' in
den 12 überlaufen. Der -steigende Kocherdruck bewirkt, -daß -das Ab'sorberelement.2,
obgleich es höher :als der Kocher angeotdn--t ;is-t, wegen seiner Verbindungen -über
die Leitungen i bis 3 -,ständig mit Flüssigkeit gefüllt .sein muß. Das gleiche .gilt
für das HilfsausgleichGgefäß 6, das über die Leitungen ¢ und 5 mit dem Absorberelement
verbunden ist. Die Förderwirkung der Pumpeinrichtung 2o, 2t bewirkt eine Flüssigkeitszirkulation
zwischen dem Kocher ro und dem Absorptionslösung enthaltenden Gefäß 13 über
den Temperaturwechsler 33, wie dies für kontinuierlich arbeitende Apparate bereits
bekannt ist. Arme Lösung läuft vom Kocher über Leitung 31,
den Temperaturwechsler,
Leitung 3.4 und Steigrohr r zum Gefäß 13 zurück.
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Die während der Austreibe- bzw. Aborptionsperiode im -System auftretenden
Spiegelschwamkungen des Flüssigkeitssystems treten während der Austreibepreriode
im Ausgleichsgefäß 17 ein, indem der Spiegel allmählich auf die Höhe B-B sinkt.
Die Flüssigkeitsdifferenz, die der Menge des sich im Verdampfer 12 ansammelnden
Kondensats entspricht, findet ihren Weg vom Ausgleichsgefäß 17 durch Leitung 48
und den Temperaturwechsler 33 sowie die Pumpschlinge 2o zum Kocher. Der Flüssigkeitsspiegel
in der Druckausgleichsverbindung 42 steht annähernd auf derselben 13öhe wie der
im Ausgleichsgefäß 17. Auf gleicher Höhe steht auch die Flüssigkeit in dem Teil
der Leitung 4.3, der zwischen dem Flüssigkeitsschloß 44 und der Leitung 25 liegt.
Während der Austreibeperiode füllt sich der Verdampfer 12 allmählich mit flüssigem
Ammoniak. Ist der Spiegel im Verdampfer bis etwa auf die Linie D-D ge-
stiegen,
so läuft durch das weite Rohr So und das enge U-förmige Rohr 5z ein Teil der am
Boden des Verdampfers stehenden Flüssigkeit in die Kammer. 37 über, von wo aus sie
durch Eigenschwere über Leitung 36 nach dem U-Schloß 44 und der Leitung 43 läuft.
Diese Flüssigkeit wird bei ihrem Lauf durch die Leitung 36 .erwärmt, wo diese Leitung
in wärmeleitender Verbindung mit dem Temperaturwechsler 33 steht. Diese wärmeleitende
Verbindung wird zweckmäßig an einem besonders warmen Teil des Temperaturwechslers
ausgefällt, beispielsweise durch Verschweißung.der Rohre. Solange dis vom Verdampfer
zu .entwässernde Flüssigkeit im wesentlichen aus im Verdampfer zurück-,gebliebenen
Wassermengezi besteht, tritt in der Leitung 36 keine Gasentwicklung ein. Ist jedoch
der Verdampfer gut entwässert, so daß im wesentlichen reines Ammoniak durch die
Leitung.36 abfließt, so wird dieses durch die Wärme des Temperaturwechslers zur
Verdampfung gebracht. Die entstehenden Gasblasen steigen in der -Leitung 43 auf
und -bewirken ein Fördern der Lösung von der Leitung 43 in das Standrohr i. Hierdurch
wird eine offene Gasverbindung .zwischen der Leitung 25 und dem Standrohr i geschaffen,='da
das Flüssigkeitsschloß 44 durch die Gasblasen
aufgerissen wird.
Das Aufreißen dieser Verbindung bewirkt den schnellen Zutritt von Dampf vom Kochersystem
nach dem Standrohr i. Die Antriebkraft für diese Dampfbewegung wird dargestellt
durch die Flüssigkeitssäule zwischen der Ebene C-C und der Ebene B-B. Auch ein Teil
von im Verdampfer sich entwickelndem Gas kann durch Leitung 36 in die Leitung .43
treten: Der heiße vom Kocher kommende Dampf, der durch Leitung .43 tritt, erwärmt
einen Thermostaten 6o; der in wärmeableitender Verbindung mit der Leitung 43 angeordnet
ist. Dieser Thermostat 6o stellt über eine bekannte Anordnung, die nicht in der
Abbildung dargestellt ist, die Beheizung des Kochers ab. Der Eintritt von Dampf
durch die Leitung 4.3 in das Steigrohr i geht weiter vor sich, einmal weil der Kocher
noch eine bestimmte Menge Dampf wegen seiner hohen Temperatur abgibt und zweitens
weil Dämpfe, die jetzt im Verdampfer entstehen, abwärts durch Leitung 3o durch den
Abscheider 29 und Leitung 25 nach der Leitung 4.3 treten können. Die wirksame Drucksäule
hierfür- bleibt der Höhenunterschied zwischen den Ebenen C-C und- B-B. Der Druck
im System fällt nun sehr schnell, -weil der Dampf im Standrohr i, gleichgültig ob
er vom Kocher oder vom Verdampfer kommt, schnell absorbiert -wird. Die Absorptionsperiode
hat also begonnen. Der in das Standrohr i eintretende Dampf bewirkt im Standrohr
i, Absorberelement 2, Leitung 3 und im Absorptionslösung enthaltenden Gefäß 13 einen
lebhaften Flüssigkeitsumlauf -wegen der Gasblasenwirkung im Standrohr i. Nicht nur
in diesem Standrohr, sondern auch im Absorberelement 2, das die ausfallende Wärme
durch die Kühlflanschen 27 an die Luft abgibt, tritt eine lebhafte Absorption ein.
Da die Geschwindigkeit der Dampfbewegung vom Verdampfer nach dem Absorptionskreis
nur durch die Höhe der erwähnten Drucksäule und der Dampfreibung in den Rohrsystemen
bedingt ist, ist es möglich, daß gelegentlich mehr Dampf vom Verdampfer abströmt,
als .es der Wärmeabgabe des Absorptionssystemes entspricht. Ist dies der Fall, so
würde sich eine bestimmte Gasmenge von im Augenblick unabsorbierbarem Dampf im oberen
Teil des Absorberelementes 2 sammeln, wodurch der Umlauf der Lösung behindert -würde.
Zu diesem Zweck ist das Hilfsausgleichsgefäß 6 vorgesehen. Unabsorbierbarer Dampf
im Element 2 steigt durch Leitung 4. aufwärts zum Gefäß 6, in dessen oberem Teil
sich der Dampf sammelt. Ein entsprechendes Volumen Flüssigkeit läuft dabei durch
Leitung 5, Absorberelement 2, Leitung 3, Gefäß 13,Leitung 35 und Leitung 48 in das
Ausgleichsgefäß 17, so daß sich dessen Spiegel i3-2 hebt. Das Hebendes Spiegels
B-B verringert die Länge der wirksamen Drucksäule, die aus der Differenz der Spiegelhöhe
C-C und B-B besteht. Demzufolge verringert sich die Geschwindigkeit des Dampfes,
der in das Steigrohr i tritt. Das Absorberelement 2 kann auch an die Leitungen i
und 3 in umgekehrter Stel= Jung angeschlossen werden, so .daß durch Leitung i in
das untere Ende des Absorberelementes a tretender Dampf durch die ganze Länge des
. Elementes 2 geführt wird, bevor unabsorbi.erter Dampf durch. Leitung 4. zum Hilfsausgleichsgefäß
6 treten. kann.- Eine derartige Ausführung vergrößert die Absorptionsgeschwindigkeit
im Element 2. Während der Absorptionsperiode vergrößert sich die Flüssigkeitsmenge
der Absorptionslösung im Apparat entsprechend dein verdampften Kältemittel, und
der Flüssigkeitsspiegel im Ausgleichsgefäß 17 hat daher die Tendenz zu steigen.
Dieses Steigen des Spiegels bewirkt eine Verringerung der obengenannter Antriebskraft,
so daß der Durchtritt von. Dampf durch Leitung q.3 allmählich .verkleinert wird,
.durch daß kein Dampf mehr durch Leitung.
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nach oben in das Hilf sausgleichsgefäß 6 treten bann. Hierdurch tritt
allmählich. Absorption bzw. Kondensation, des Dampfes im Hilfsausgleichsgefäß 6
,ein, wodurch dem Flüssigkeitssystem eine entsprechende Flüssigkeitsmenge entzogen
wird, -was. den Spiegel im Ausgleichsgefäß 17 wieder sinken läßt und die Antriebskraft
vergrößert. Es ist daher unter allen Umständen sichergestellt, daß eine ausreichende
Antriebskraft im System vorhanden ist,, die der Absorptionsfähigkeit der Lösung
im Standrohr i und im Absorberelement 2 entspricht. Ist der Apparat- richtig gefüllt,
so ist das Gefäß 6 am Abschluß der Absorptionsperiode vollständig - mit Flüssigkeit
gefüllt. Der Apparat gemäß vorliegender Erfindung stabiliziert also selbsttätig
seine Wirkungsweise, indem er während der Absorptionsperiode entsprechende Flüssigkeitsmengen
selbsttätig zwischen dem Ausgleichsgefäß 17 und dem Hilfsausgleichsgefäß 6 verschiebt.
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Der Apparat ist auch betriebsfähig ohne die dargestellte wärmeleitende
Verbindung zwischen Leitung 36 und Temperaturwechsler 33. Wenn nämlich durch fortgeführte
Austreibung im Kocher der Spiegel B-B in der Leitung 48 in die Nähe des unteren
Endes des Flüssigkeitsschlosses 44 gefallen ist, wird dieses Flüssigkeitsschloß
durch: Koeherdampf aufgerissen, worauf die Äb,sorptionsp-eriode, wie vor beschrieben,
beginnt. Eine derartige Betriebsweise des Apparates erfordert jedoch eine sehr genaue
Beschickung, weil ein dauerndes Zulaufen von Flüssigkeit vom Verdumpfer
aus
ein Herabsinken des Spiegels B-B unter ein bestimmtes Niveau verhindern kann.
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Wenn am Schluß der Absorptionsperiode der Verdampfer keine verdamptbare
Flüssigkeit mehr enthält, so kann natürlich auch kein Dampf mehr durch Leitung 43
treten, so daß wegen der Absorption des Dampfes an der Eintrittsstelle der Leitung
43 über die Mündung der Leitung 34 in das Standrohr i Absorptionslösung aus Leitung
34 in Leitung 43 einläuft, wodurch das Flüssigkeitsschloß 44 wieder gefüllt wird
und der Apparat für eine neue Austreibsperiode bereit ist. In diesem Augenblick
steigt die Temperatur des Thermostaten 61, die am Verdampfer 12 angebracht ist,
wodurch über bekannte Steuervorrichtung die Kocherheizung wieder zur Anstellung
bereit gemacht wird. Da die aus Leitung 34 in Leitung 43 einfließende Lösung den
Thermostaten 6o kühlt, be-,virkt das Zusammenarbeiten beider Thermostaten die Wiederanstellung
der Beheizung.
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Im folgenden soll noch die Entwässerungsvorrichtung des Verdampfers
näher beschrieben werden. Wenn eine gewisse Menge von vom Kältemittel mitgenommenem
Wasser abgelaufen und nach dieser Entwässerung eine bestimmte Menge reines Ammoniak
in die Leitung 36 eingelaufen sind und dadurch die Absorptionsperiode, wie beschrieben,
eingeleitet ist, ist esl wichtig, zu verhindern, daß nicht noch mehr reines Kältemittel
aus dem Verdampfer über diese Verbindungsleitungen ablaufen kann: Zu diesem Zweck
ist die Sperre 5o, 51 so ausgebildet, daß die Leitung 5o größeren Durchmesset' als
das enge U-Rohr 51 hat. Der Druckabfall im System, der zu Beginn der Absorptionsperiode
auftritt, bewirkt ein Kochen des flüssigen Kältemittels in der Leitung 5o, und um
eine Gasblasensiedehebung bei diesem" Kochen zu verhindern, ist eben der Durchmesser
der Leitung 50 verhältnismäßig groß gemacht. Infolgedessen bildet sich im
obersten Teil der Leitung 5o ein Gaspfropfen, der verhindert, daß noch weiter flüssiges
Kältemittel in und durch die Leitung 51 nach der Kammer 37 treten kann.
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Die dargestellte Entwässerungsvorrichtung 53 gestattet ein schnelles
Entwässern des Verdampfers, insbesondere beim ersten Inbetriebsetzen des Apparates,
wenn z. B. bei dessen Verschickung der Apparat gedreht und infolgedessen der Verdampfer
mit Absorptionslösung gefüllt ist. Die Entwässerungsvorrichtung 53 ist jedoch -nicht
erforderlich, da bei mehrfacher Wiederholung- des Koch-und Absorptionsprozesses
selbsttätig im Apparat die richtigen Mittel an die richtigen Stellen kommen. Auch
kann man den Verdampfer durch Kippen des Apparates entwässern, wenn er beim Transport
vollgelaufen ist.