Verfahren und Vorrichtung, um bei einem Absorptionskälteapparat mit druckaus gleichendem Hilfsmittel den Umlauf desselben zu steigern. Vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung, um 4tei einem Absorptionskälteapparat mit druck ausgleichendem Hilfsmittel den Umlauf des selben zu steigern. Bei den bisher bekannten Apparaten dieser Art besteht das Hilfsmittel aus einem in der Absorptionsflüssigkeit un löslichen oder schwer löslichen Gas, welches veranlasst wird, durch den Verdampfer und den Absorber in ununterbrochenem Kreis lauf zu strömen, während das Kältemittel, wie gewöhnlich, aus einem in der Absorp tionsflüssigkeit löslichen Gase besteht.
Es ist auch bekannt, bei derartigen Apparaten die Zirkulation des Hilfsmittels ohne Zu hilfenahme mechanisch beweglicher Teile, und zwar nur - durch die Ausnutzung des Unterschiedes im spezifischen Gewicht des gasförmigen Inhaltes im Verdampfer und Absorber herbeizuführen. Dieses Verfahren kann jedoch in gewissen Fällen ungenügend sein zwecks : Herbeiführung der erforder lichen Geschwindigkeit der Zirkulation, beispielsweise in solchen Fällen, wo es not- wendig ist, in das Zirkulationssystem des Hilfsmittels einen Temperaturwechsler ein zuschalten, welcher eine Steigerung des Zir- kulationswiderstandes zur Folge hat.
Vorliegende Erfindung hat zum Zweck, eine schnelle Zirkulation eines Hilfsmittels in der Weise zu ermöglichen, da,ss' die für die Zirkulation erforderliche Treibkraft dem vorhandenen Zirkulationswiderstande in jedem besonderen Falle angepasst werden kann. Dies wird nach dem Verfahren gemäss der Erfindung dadurch erreicht, dass diesem Hilfsmittel ausser den aus dem Absorptions vorgang herrührenden Wärmemengen noch weitere Wärmemengen derart zugeführt werden, dass durch Wärmeeinwirkung auf das Hilfsmittel ein Umlaufsantrieb erzeugt wird, und dass diese weiteren Wärmemengen wieder derart abgeführt werden,
dass das Hilfsmittel in gasförmigem Zustande in den Verdampfer des Apparates tritt.
Die Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Kühleinrichtung zwischen Kocher und Verdampfer eingeschaltet ist, in welcher das HilTsmittel vor seinem Eintritt in den Verdampfer gekühlt werden soll.
Die Erfindung bietet die Möglichkeit, einen Überdruck im Kocher zwecks Über windung des Zirkulationswiderstandes bezw. zwecks Steigerung der Zirkulationsgeschwin- digkeit auszunutzen, wie aus dem folgenden Teil der Beschreibung hervorgehen wird.
Die beiliegende Zeichnung veranschau licht als Beispiel in schematischer Darstel lung einen Absorptionskälteapparat, bei wel chem die Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens beispielsweise in Anwendung gebracht ist; sie stellt ferner noch eine De tailvariante dar.
Der Apparat gemäss Fig. 1 besteht in der Hauptsache aus einem Kocher 1, einem Absorber 2, einem Verdampfer 3 und einem Kondensator 4, welche Teile durch Rohr leitungen miteinander verbunden sind, so dass sie ein hermetisch geschlossenes Apparat system bilden. Der Kocher und der Absor ber enthalten die Absorptionsflüssigkeit, die beispielsweise aus Aceton bestehen kann, wobei das Hilfsmittel, das bei diesem Appa rat in der Absorptionsflüssigkeit löslich ist, zweckmässig aus Azetylen besteht, während das Kältemittel zum Beispiel aus schwefli ger Säure besteht.
Der Kocher und der Absorber sind miteinander durch Leitungen 5 und 6 verbunden, welche zusammen mit dem Kocher und dem Absorber ein Zir- hulationssystem für die Absorptionsflüssig keit bilden. Die genannten Leitungen bilden einen Temperaturwechsler 7 zum Austausch von 'Wärme zwischen der einströmenden und der ausströmenden Flüssigkeit. Die Flüssigkeitszirkulation wird mittelst einer thermischen Zirkulationsvorrichtung 8 be wirkt, welche aus einer Rohrschlange be steht, welche einen Teil der in den Kocher mündenden Rohrleitung 6 bildet, und welche um die Wärmequelle 9 des Kochers ange bracht ist, die beispielsweise aus einem elek trischen Wärmekörper besteht.
Durch Er hitzung des Kochers entsteht eine lebhafte Gasentwicklung in der Rohrschlange 8, wo- durch die Flüssigkeit in bekannter Weise veranlasst wird, in der durch die Pfeile an gegebenen Richtung unter Überwindung des Überdruckes im Kocher zu zirkulieren.
Der Absorber und der Verdampfer sind mittelst Rohrleitungen 10 und 11 verbun den, von welchen die erste den obern Teil des Verdampfers mit dem untern Teil des Absorbers verbindet, während die letztere, die den Kondensator 4 enthält, den obern Teil des Absorbers mit dem untern Teil des Verdampfers vereinigt. Die Rohrleitungen 10 und 11 bilden zusammen mit dem Ab sorber und dem Verdampfer das Zirkulations- system des Kältemittels. Ferner sind der Kocher und der Verdampfer durch eine Rohrleitung 12 verbunden, welche einerseits in den Gasraum des Kochers und anderseits am Boden des Verdampfers mündet.
.Der in Fig. 1 dargestellte Kälteapparat ist bestimmt, mit Luftkühlung zu arbeiten, zu welchem Zwecke sowohl der Kondensator -9., als auch der Absorber 2 mit Kühlrippen 13 bezw. 14 versehen sind. Ferner ist in der Leitung 12 eine Kühlvorrichtung in der Form eines Rippenrohres 15 zwecks Küh lung mittelst atmosphärischer Luft ein gesetzt, wodurch das Hilfsmittel vorgekühlt wird, ehe es in den Verdampfer 3 eintritt.
Zw eeks weiterer Abkühlung des Hilfsmittels ist in den Leitungen 10 und 1? ein Tempe raturwechsler 16 eingeschaltet, wodurch das Hilfsmittel, ehe es in den Verdampfer ein tritt, von den aus dem Verdampfer durch das Rohr 10 entweichenden Gasen vorgekühlt wird. Zweckmässig ist es, das Hilfsmittel bei der Wiederabfuhr der zur Zirkulations- beschleunigung zugeführten Wärmemengen auf eine Temperatur herunterzukühlen, die gleich oder etwas höher ist als die Tempe raturen des Absorptionsvorganges.
Es werden also hier in gewissem Sinne die Plätze des Kältemittels und des Hilfs mittels im Kälteapparat miteinander ver tauscht, so dass das Kältemittel nur durch den Verdampfer und den Absorber zirkuliert, während das Hilfsmittel in ähnlicher Weise. wie das Kältemittel der bekannten Apparate einen Kreislauf durch den Verdampfer, Ab sorber und Kocher ausführt. Anstatt mit den genannten Stoffen Aceton, Azetylen und schwefliger Säure kann der Apparat mit an dern Stoffen arbeiten, wenn sie nur so ge wählt sind, dass das Hilfsmittel in der Ab sorptionsflüssigkeit lösbar ist, während das Kältemittel in derselben unlöslich oder schwer löslich ist.
Die relative Löslichkeit der beiden Mittel in der Absorptionsflüssig keit kann natürlich schwanken; wesentlich ist nur, dass' das Kältemittel in geringerem Grade löslich ist als das Hilfsmittel, so dass es aus der Flüssigkeit bei einer niedrigeren Temperatur ausgetrieben werden kann. Bei dem beschriebenen Apparat kommt selbst verständlich der früher zwischen dem Ko cher und dem Verdampfer eingeschaltete Kondensator in Fortfall, welcher statt dessen zwischen dem Absorber 2 und dem Verdamp fer 3 eingeschaltet ist, wobei der Gasraum des Kochers 1 in offener Verbindung mit dem Verdampfer angeordnet wird.
Der beschriebene Apparat wirkt in der folgenden Weise. Das im Kocher aus der Absorptionsflüssigkeit (Aceton) in Gas form ausgetriebene Hilfsmittel (Azetylen) strömt, sobald der erforderliche Überdruck im Kocher erreicht worden ist, durch die Rohrleitung 12, das Rippenrohr 15 und den Temperaturwechsler I 6 in den Verdampfer 3, wobei es durch das im Verdampfer in flüssi ger Form befindliche Kältemittel (schweflige Säure) gepresst wird, welches Kältemittel dabei verdampft und sich mit dem Hilfs mittel mischt.
Sobald ein genügender Über druck im Verdampfer erreicht worden ist, am den Gegendruck der im Absorber befind lichen Absorptionsflüssigkeit zu überwin den, strömt die Mischung von Hilfsmittel und Kältemittel aus dem Verdampfer durch den Temperaturwechsler 16 und die Lei tung 10 in den Absorber 2, wobei die Gas mischung in Form von Gasbläschen durch die Absorptionsflüssigkeit strömt. Dabei wird das in der Flüssigkeit leicht lösliche Hilfsmittel absorbiert, während das in der Flüssigkeit schwer lösliche Kältemittel zu- rück zum Verdampfer durch die Rohrleitung 11 und den Kondensator 4 strömt, in welch letzterem das Kältemittel in flüssige Form gebracht wird.
Die durch den Äbsorber im Gegenstrom zur Gasmischung strömende Ab sorptionsflüssigkeit, die somit allmählich angereichert wird, strömt durch die Leitung 6 und den Temperaturwechsler 7 nach dem Kocher zurück, aus welchem sie ununter brochen nach dem Absorber durch die Lei tung 5 und den Temperaturwechsler zurück strömt.
Die Kühlwirkung wird in an sich be kannter Weise durch die Verdampfung des Kältemittels im Verdampfer unter Bindung von Wärme von der Umgebung des Ver dampfers hervorgerufen. Wie bekannt, setzt sich dabei der totale Druck der Gasmischung im Verdampfer aus den Teildrucken der beiden Gase zusammen, so dass der totale Druck im Verdampfer annähernd derselbe wird wie der Druck in den übrigen Teilen des Apparates, wenn man von den durch die verschiedenen Höhen der Flüssigkeits spiegel bedingten geringen Druckunterschie den absieht. Sowohl das Kältemittel, als das Hilfsmittel sind infolgedessen je an sich einer Druckverminderung im Verdampfer unterworfen.
Bei der Trennung des Hilfs mittels im Absorber findet wieder eine all mähliche Steigerung des Druckes des Kälte mittels statt, weshalb sein Druck im Kon densator 4 annähernd gleich dem im übrigen Teil des Apparatsystems herrschenden tota len- Drucke ist. Das Kältemittel durchläuft somit einen thermo-dynamischen Kreislauf prozess in ähnlicher Weise wie in einer ge wöhnlichen Kompressionskältemaschine.
Bei einem Apparat der beschriebenen Art ist die erreichte Kühlwirkung offenbar zum wesentlichen Teil von der Geschwindigkeit abhängig, mit welcher das Hilfsmittel zum Zirkulieren gebracht werden kann. Bei dem beschriebenen Apparat wird auch bei gro ssen Strömungswiderständen eine genügend schnelle Zirkulation erreicht, dank des Über druckes im Kocher 1. Diese gesteigerte Zir kulation des Hilfsmittels, bedingt durch die Wärmezufuhr zum Kocher und den daraus folgenden Überdruck, bewirkt aber auch gleichzeitig eine gesteigerte Zirkulation des Kältemittels, da ja Kältemittel und Hilfs mittel, beide gasförmig, mit gleicher Ge schwindigkeit durch Rohr 10 vom Verdamp fer 3 zum. Absorber 2 ziehen.
Der Überdruck im Kocher passt sich selbsttätig den jeweils vorhandenen Widerständen der Zirkulations- s-%#steme an. Voraussetzung hierfür ist,, dass der Kondensator 4 in genügender Höhe oberhalb des Verdampfers angebracht ist, damit die Druckhöhe der freien Flüssigl@f.its- säule in dem in den Verdampfer hinein ragenden Teil der Rohrleitung 11 teils dem Cegendrucl@ der Flüssigkeit im Verdampfer und teils dem Strömungswiderstand im Tem peraturwechsler 16 das Gleichgewicht hal ten kann.
Die Zirkulationsgeschwindigkeit ist jedoch nicht nur von dem Überdruck und dem Strömungswiderstande, sondern selbst verständlich auch von der Geschwindigkeit abhängig, mit welcher teils das Kältemittel im Kondensator 4 kondensiert und teils das Hilfsmittel im Absorber absorbiert wird. f>ieVerflüssigungsgeschwindigkeit des Kälte mittels kann immer durch entsprechende Be- rnessung des Kondensators 4 auf die ge wünschte Grösse gebracht werden.
Um eine jnögliehst effektive Absorbierung des Hilfs mittels zu erreichen, ist es wichtig, dass das letztere in innige Berührung mit der Ab sorptionsflüssigkeit gebracht und dass die Flüssigkeit in lebhafter- Zirkulation gehal ten wird. Zu diesem Zwecke dürfte die ge zeigte Anordnung, wo die Gasmischung durch die Absorptionsflüssigkeit im Gegen strom zur letzteren gepresst wird, die zweck dienlichste sein. Für eine derartige Anord nung ist der beschriebene Apparat besonders zweckdienlich, weil der Überdruck im Ko cher 1 auf vorteilhafte Weise ausgenutzt werden kann zwecks Überwindung des Ge gendruckes der Absorptionsflüssigkeit.
Die ser Überdruck im Kocher resultiert aus der Führung der Rohre im Apparat und der gegenseitigen Lage der Apparatteile, so class sich Flüssigkeitssäulen bilden müssen, die den Druckunterschieden im Apparatsystem das Gleichgewicht halten. Bezeichnet man zum Beispiel den Druck im Absorber mit p, so muss der Druck im Verdampfer = p -I- s' sein, wobei s' das Gewicht der Flüssigkeits säule darstellt, um die die Flüssigkkeit im Absorber 2 über der Einmündung des Roh res 10 steht.
Der im Kocher herrschende Druck ist dann p -f- s1 -f- s2, wobei s2 das Gewicht der Flüssigkeitssäule darstellt, um die die Flüssigkeit im Verdampfer 3 über der Mündung des Rohres 12 steht.
Es ist jedoch nicht immer notwendig, die Gas mischung in der beschriebenen Weise unter halb des Flüssigkeitsspiegels im Absorber einzuführen, sondern man kann gegebenen falls die Gasmischung veranlassen, in an sich bekannter Weise im Absorber durch einen von dem obern Teil des Absorbers herabrieselnden Flüssigkeitsregen aufwärts zu strömen. Dabei dient der Überdruck im Kocher hauptsächlich nur zum Überwinden des Strömungswiderstandes im Temperatur wechsler 16, sowie zum Überwinden des Ge gendruckes des flüssigen Kältemittels im Verdampfer.
Die beschriebene Anordnung kann ge gebenenfalls auf solche Weise abgeändert werden, dass der obere Teil des Absorbers 2 als Kondensator für das Kältemittel aus gebildet wird, wobei der besondere Konden sator 4 überflüssig wird. Dies ist der Fall bei der Variante nach Fig. 2, wo der obere Teil 20 des Absorbers 2 als Kondensator für das Kältemittel dient und durch eine direkte Leitung 24 mit dem Verdampfer 3 verbunden ist. Der Absorber 2 ist, statt mit einer Luftkühlung, mit einer Flüssigkeits kühlung versehen, indem ein Kühlmantel 21 des Absorbers mit einem Kühlflüssigkeits- zu- und -ablauf 2?, 23 ausgestattet ist.
Es ist einleuchtend, dass die Erfindung nicht auf die Verwendung nur eines KoIte- mittels beschränkt ist, sondern es können gegebenenfalls mehrere Kältemittel ange wandt werden, wobei diese Kältemittel ver anlasst werden, in verschiedenen, im Ver dampfer vereinigten Zirkulationssystemen zu strömen und in besonderen Kondensatoren zu kondensieren. Diese Kältemittel müssen dabei untereinander in verschiedenem Grade in der Absorptionsflüssigkeit löslich sein, so dass sie bei verschiedenen Temperaturen durch Erhitzung der Absorptionsflüssigkeit an verschiedenen Punkten ihres Zirkulations- systemes ausgetrieben werden können.