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Verfahren zur Entwässerung für Verdampfer von periodischen Absorptionskälteapparaten
Die Erfindung bezieht sich auf die Entwässerung von Verdampfern für periodische
Absorptionskälteapparate, bei denen das Kältemittel in mehreren voneinander thermisch
getrennten, während des Kochens flüssigkeitsgefüllten Verdampferteilen verdampft.
Insbesondere bei intermittent arbeitenden Apparaten ist es üblich, die Einleitungsrohre
zum Verdampfer höher als die tiefste Stelle des Verdampfers anzuordnen, wodurch
eben eine Entwässerung des Verdampfers nötig wird. Man hat daher für solche Apparate
bereits vorgeschlagen, die Entwässerung am Abschluß der Kochperiode durch einen
Überlauf zu bewirken. Bei derartigen Anlagen kann das Kondensat einem Sammelbehälter
zugeführt werden, so daß der eigentliche Verdampfer am Schluß der Absorptionsperiode
mit flüssigem Kältemittel gefüllt bleiben kann. Die zu Beginn der Kochperiode entstehenden
Kocherdämpfe können daher nicht im Verdampfer kondensieren und diesen erwärmen.
Will mann jedoch bei diesen Apparaten mit mehreren voneinander getrennten Verdampferteilen
arbeiten, so ergibt diese Art der Entwässerung Schwierigkeiten. Es ist praktisch
unmöglich, beide Verdampferteile durch Überlauf zu entwässern, weil es nicht möglich
ist, beide Überläufe in der Praxis genau horizontal anzuordnen. Schaltet man beide
Verdampferteile hintereinander, so muß man sie untereinander anordnen, um beide
Verdampferteile mit Sicherheit zu füllen. Dies ergibt eine große Höhenausdehnung
.des gesamten Verdampfers, die auch dadurch bedingt sein kann, daß man beispielsweise
den einen Verdampferteil zur Eisbereitung oder zur Milch- oder Butterkühlung o.
dgl. benutzen will, während der andere Verdampferteil zur Raumkühlung dient. In
diesem Fall muß der Raumkühler möglichst an der Decke des Schrankes angebracht werden,
während der andere Verdampferteil zweckmäßig in bester Greifhöhe anzuordnen ist.
Wird ein derartiger Verdampfer von großer Höhenabmessung durch Überlauf entwässert,
so verliert man sehr viel Kältemittel, denn die reiche Absor ptionslösung, die durch
den Überlauf entwässert werden soll, ist bei Verwendung der üblichen Mittel, Wasser
und Ammoniak, schwerer als das reine Kondensat. Demzufolge muß die Kondensatsäule,
die den Absorptionsmittelrest über den Überlauf drückt, länger sein als die Abso.rptionsmittelsäule.
Ist aber das Absorptionsmittel entwässert, so daß reines Kältemittel in der zum
Überlauf führenden Rohrleitung steht, so daß beide Schenkel des überlaufssystems
gleich schwer werden, so läuft notwendig die Kondensatmende ab, die vorher der schwereren
Absorptionsmittelsäule das Gegengewicht hielt, und daher oberhalb des Überlaufniveaus
stand. Ist nun der Verdampfer kurz, so
laufen nur geringfügige Mengen
ab, da die schwere Säule nur kurz ist. Je länger aber bei großer Verdampferhöhe
die schwere Entwässerungssäule werden muß, um so mehr Kältemittelmengen, die unbenutzt
ablaufen; werden gebraucht, um der langen Säule däs Gegengewicht zu halten.
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Es ist ferner bekannt, die Entwässerung der Verdampfer durch Pumpwirkung
von Kocherdämpfen zu bewirken. Hierbei pumpen die Kältemitteldämpfe den Verdampfer
stets so leer, daß weitere Kältemitteldämpfe im Verdampfer kondensieren müssen und
daher der Verdampfer während der Kochperiode unzulässig erwärmt wird.
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Es ist endlich bereits vorgeschlagen, den Verdampfer durch Saugwirkung
des Kochers zu entwässern und dabei die Flüssigkeit in einem Verdampferteil durch
aus ihr selbst gebildetes Gas zur Absaugstelle des Kochers zu heben. Diese Anlage
hat den Nachteil, daß die reiche Lösung, die entwässert werden soll, weniger Dampf
bildet und infolgedessen weniger hoch zur Absaugstelle des Kochers gefördert wird
als das später nach der Entwässerung in den gleichen Apparatteilen stehende Kondensat.
Dieses kocht naturgemäß stärker und fördert infolgedessen mehr Flüssigkeit an die
Absaugstelle, so daß unnötige Kondensatmengen vom Kocher abgesaugt werden. Ist aber
bei einer solchen Anlage beispielsweise durch Kippen beim Transport die entsprechende
Pumpvorrichtung sowie der Verdampfer ganz mit reicher Lösung-gefüllt, so kann sich
in dieser Lösung überhaupt kein Gas entwickeln und eine Entwässerung tritt daher
nicht ein.
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Die Erfindung beseitigt diesen Nachteil, indem sie bei Apparaten mit
mehreren Verdampferteilen, die thermisch getrennt und während des Kochens flüssigkeitsgefüllt
sind, den einen Verdampferteil durch bekannte Mittel an einer oberhalb des normalen
Flüssigkeitsspiegels liegenden Stelle entwässert, den zweiten Verdampferteil jedoch
durch Pumpwirkung vermittels im ersten bereits entwässerten yerdampferteil gebildeten
Kälternitteldampfes entwässert.
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Die Erfindung soll näher unter Hinweis auf die beiliegende Zeichnung
beschrieben werden, wobei sich weitere kennzeichnende Merkmale der Erfindung ergeben
werden.
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Die Abbildung zeigt schematisch nur die wesentlichen Teile der Verdampfungsanlage
für einen intermittierend arbeitenden Absorptionskälteapparat beliebiger Bauart.
Mit iio ist die Isolation angedeutet. Die oberhalb der 'Linie i io liegenden Apparatteile
liegen in oder außerhalb der Isolation, die unterhalb der Linie iio liegenden Teile
liegen im-Innern eines Kühlschranks oder Kühlraumes. Mit io8 ist der Schlußteil
des Kondensators angedeutet, in dem das vom Kocher kommende Kältemittel kondensiert.
Mit 58 ist eine Leitung bezeichnet, durch die überlaufender Verdampferinhalt zu
flüssigkeitsführenden Apparatteilen überlaufen kann. Der Verdampfer enthält - einen
l#',ondensatsammelbehälter 105 mit einem Dom io6, in den durch- eine Leitung 107
in den Kochperioden das Kondensat vom Kondensator io8 einläuft. Der Sammelbehälter
105 ist mit herabgehenden Rohrstutzen log versehen, die die angedeutete Schrankisolation
iio durchbrechen und innerhalb des Kühlschrankes in einen Verdampfer i i i teilweise
hineinragen. Der Verdampfer i i i wird zweckmäßig mit Kühlrippen iia versehen, die
die Schrankluft kühlen. Zur Eisbereitung ist ein weiterer Verdampfer 113 vorgesehen,
der im Ausführungsbeispiel schlingeförmig ausgebildet ist. Dieser Eisbereiter steht
einerseits über eine Leitung 114 mit dem unteren Teil des Sammelbehälters
105, andererseits über eine Leitung 115 mit dem oberen Teil des Behälters
105 in Verbindung, Die Leitung i i5 ist ferner über eine Leitung 116 mit
dem oberen Teil des Verdampfers i i i verbunden. Der Eisbereiter 113 ist
in beliebiger bekannter Art ausgeführt, um Eiskästchen zu umschließen, und wird
zweckmäßig auch zurre Speichern von Kälte während der Kochperiode benutzt. Zweckmäßig
wird der Eisbereiter 113 seinerseits mit einer Isolation 117 von geringer Wärmekapazität
umgeben.
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Die Wirkungsweise der Anlage ist wie folgt. Es sei angenommen, daß
sich die Kochperiode ihrem Abschluß nähert, so daß das sich im Kondensatsammelbehälter
105 sammelnde Kondensat gerade den Behälter ausfüllt und nun im Dom io6 zu
steigen beginnt. Im Verdampfer am Abschluß der Absorptionsperiode zurückgebliebene
Absorptionsmittelreste stehen im Raumkühler i i i und werden in die Leitung 118
gedrängt. Sobald das Kondensat im Dom io6 eine Höhe erreicht hat, daß das Gewicht
der Kondensatsäule gleich dem Gewicht der reichen Lösung in der Leitung 118 das
Gleichgewicht hält, beginnt die Entwässerung, und die reiche Lösung läuft über Leitung
118, U-Rohr i i9 und Leitung 58 zu den arme Absorptionslösung enthaltenden Apparatteilen.
Ist alle reiche Lösung aus der Leitung 118 hinausgedrückt, d. h. die Entwässerung
beendet, so läuft die geringe im Dorri io6 enthaltene Kondensatmenge, die bisher
die Druckwirkung ausübte, durch Leitung i 18 ab, da sich beide Spiegel bei
gleichem Gewicht der Flüssigkeitssäulen auf gleiche Höhen stellen. Die im Dom io6
enthaltene ablaufende Menge ist jedoch gering, teils wegen des geringenDurchrnessers
des
Domes und teils weil die Leitung 118 verhältnismäßig kurz ist. Durch das Überlaufen
des Kondensats in Leitung 118 wird zweckmäßig in bekannter Weise das Abstellen der
Beheizung des Apparates hervorgerufen, so daß die Absorptionsperiode beginnt. Die
in üblicher Weise eintretende Druckminderung bewirkt ein Kochen des Kondensates,
sowohl im Raumkühler i i i wie in, Eisbereiter i13. Da die Stutzen iog etwas in
Sie Flüssigkeit des Raumkühlers i i i hineinragen, kann der sich im Raumkühler bildende
Dampf nicht durch die Stutzen rog zum Sammelbehälter und weiter zum Kocher treten,
sondern ist gezwungen, durch Leitung 116 in die Leitung 115 zu gehen, in der er
eine Pumpwirkung auf das Kältemittel im Verdampfer 113 ausübt. Aller im Raumkühler
i i i entstehender Kältemitteldampf tritt also über Leitungen 116 und 115 zum Sammelbehälter
io5 und von dort zum Absorber. Im normalen Betrieb, d. h. wenn der Verdampfer 113
kondensatgefüllt ist, tritt eine Pumpwirkung der im Verdampfer 113 entstehenden
Gasblasen von selbst ein, die bewirkt, daß der Inhalt des Sammelbehälters durch
Leitung 114. zum Verdampfer 113 strömt und durch die Gasblasen wieder zum oberen
Teil des Sammelbehälters 105 zurückgepumpt wird. Ist jedoch beim Transport
beispielsweise der Apparat gekippt, so daß der Verdampfer und der Kocher Absorptionslösung
gleicher Konzentration enthalten, so daß also im Verdampfer 113 reiche Lösung steht,
so könnte sich im Verdampfer 113 nur dann Gas entwickeln, wenn er auf Kochertemperatur
erhitzt würde. Dadurch nun, daß erfindungsgemäß Dampf, der in dem durch Überlauf
entwässerten Raumkühler III gebildet ist, dazu benutzt wird, Kondensat aus dem Sammelbehälter
io5 zum tiefliegenden, V erda.mpfer 113 zu pumpen, ist die Gefahr beseitigt, daß
der Verdampfer 113 zum Stillstand kommt.
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In beiden Verdampfern, schreitet nun die Verdampfung fort, und zwar
wird sie unterbrochen, wenn der Flüssigkeitsspiegel im Kondensatsammelbehälter io5
bis an die Mündung der Leitung 114 gesunken ist, worauf die neue Kochperiode beginnt.
In diesem Augenblick enthält der Verdampfer 113 praktisch nahezu reines Kondensat,
da er durch die Pumpwirkung dauernd mit Kondensat aus dem Sammelbehälter beschickt
ist. Nicht in ihm verdampfte Teile des Absorptionsmittels sind, da sie schwerer
sind als das Kondensat. beim Einpumpen in den Sammelbehälter io5 durch die Stutzen
iog in den Raumkühler i i i gefallen und stehen hier zur Entwässerung beim Abschluß
der nächsten Kochperiode bereit. Die Isolation des Verdampfers 113 bietet den Vorteil,
daß der Apparat mit Verdampfern verschiedener Temperatur arbeiten kann. Es sei beispielsweise
angenommen, daß bald nach Beginn der Absorptionsperiode der Druck im Apparat so
weit gesunken ist, daß die Verdampfung des Kältemittels im Verdampfer 113 und im
Verdampfer i i i bei beispielsweise -30° eintritt. Kurz vor Abschluß der Absorptionsperiode
ist die Absorptionsflüs sigkeit reicher geworden,--und es tritt eine geringe Drucksteigerung
im Apparat auf. Da nun der Verdampfer ii3' isoliert ist, also weniger Einstrahlung
vom Schrankinnern erhält als der Verdampfer i i i, hört bei dein auftretenden Druck
im Apparat eine weitere Verdampfung im Verdampfer 113 auf. Die in ihm enthaltene
Kälte wird von nun an gespeichert. Im Verdampfer i i i, der ungeschützt der Schrankluft
ausgesetzt ist, tritt eine weitere Verdampfung numnehr bei höheren Temperaturen
ein. Zweckmäßig ist es hierzu, die Leitungen 115 und i i.,. dis zu ihrem Eintritt
in die Schrankisolation i-io isoliert zu halten.
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Die Erfindung vereint den Vorteil, den Verdampfer beim Abschluß der
Absorptionsperiode nicht leerkochen zu lassen, mit --lem einer zuverlässigen und
sicheren Entwässerung sowohl im normalen Betrieb wie beim Schütteln durch einen
Transport. Da es möglich ist, den Verdampfer i i i mit höherer Temperatur weiter
Kälte leisten zu lassen und infolgedessen auch die Temperatur des Behälters 105
bzw. des Domes io6 steigen muß, läßt sich zweckmäßig an dessen oberen Teilen oder
auch im Verdampfer i i i ein Thermostat anordnen, der trotz der Füllung des Verdampfers
und der teilweisen Füllung des Sammelbehälters ein Wiederanstellen der Beheizung
durch Temperatursteigerung des Verdampfers hervorruft. In diesem Falle sind natürlich
die in dem Apparat zu füllenden Kältemittelmengen so groß zu wählen, daß Verdampfer
und Sammelbehälter außer dem regelmäßig beim Periodenwechsel abkochenden und wieder
aufgefüllten Kondensat eine entsprechende Speichermenge aufnehmen kann.