DE20005331U1

DE20005331U1 - Diffusionsabsorptionsanlage

Info

Publication number: DE20005331U1
Application number: DE20005331U
Authority: DE
Original assignee: Buderus Heiztechnik GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2000-03-22
Filing date: 2000-03-22
Publication date: 2001-07-26
Anticipated expiration: 2010-03-23

Description

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^v BUDERUS HEIZTECHNIK GMBH

G 1457 TE-P Z

Beschreibung Diffusionsabsorptionsanlage

Die Neuerung betrifft eine Diffusionsabsorptionsaniage nach dem Oberbegriff des Schutzanspruches 1.

Diffusionsabsorptionsanlagen sind als Kleinkälteanlagen zur Verwendung in Haushaltskühlschränken seit langem bekannt. Sie können mit einer entsprechenden konstruktiven Gestaltung auch als Wärmepumpen zu Heiz- oder Kühlzwecken eingesetzt werden. In diesen Anlagen wird das Kältemittel Ammoniak (NH₃) und Wasser als Stoffpaar eingesetzt. Dabei stellt das Wasser als Lösungsmittel den absorbierenden Stoff dar, wobei als druckausgleichendes Trägergas in der Regel Wasserstoff oder Helium verwendet wird. Als Arbeitsmedium im Kreisprozeß setzt sich das Ammoniak-Wasser-Gemisch bei Wärmezufuhr durch Temperatur- und Konzentrationsunterschiede in Bewegung.
Die Wärmezufuhr erfolgt in einem Kocher. Durch Sieden werden Gasblasen aus der NH₃-reichen Lösung ausgetrieben. Der Wasseranteil in diesem Gasstrom wird im Rektifikator abgeschieden bzw. zurückgeführt, so daß fast nur NH₃-Dampf zum Kondensator strömt. Dabei muß die Gasblasenpumpe so ausgebildet sein, daß sie die Flüssigkeit auf eine erhebliche Höhe pumpt, um die nötige Antriebskraft zu erzeugen. Der hochreine Ammoniakdampf kondensiert und gibt dabei die Kondensationswärme an das Heizüngswasser ab. Anschließend strömt das flüssige Ammoniak nach unten in den Verdampfer. In der Helium-Ammoniak-Atmosphäre verdampft das Ammoniak unter Aufnahme von Umgebungsenergie. Danach gelängt das Gasgemisch durch einen Gas-Gas-Wärmetauscher und strömt zum Absorber, wo das gasförmige Ammoniak von der NH₃-armen Ammoniak-Wasser-Lösung absorbiert wird und die Absorptionswärme an das Heizungswasser abgibt, bevor der geräuschfreie Prozeß wieder neu beginnt.

03.12.1999 /G1457

Sowohl die EP 0 413 791 B1 als auch die EP 0 419 606 B1 zeigen eine Diffusionsabsorptionsanlage mit den einzelnen Aggregaten. Diese sind jeweils als separate Bauteile ausgeführt und über Leitungen miteinander verbunden. Weil der Arbeitsdruck bei derartigen Anlagen mehr als 20 bar beträgt, müssen alle Aggregate und Leitungen entsprechend druckfest gestaltet sein. Daher ergibt sich bei diesem Aufbau eine große Anzahl von Schweißnähten, die sehr hochwertig bzw. genau ausgeführt sein müssen. Insgesamt entsteht für die einzelnen Druckbehälter und Leitungen ein erheblicher Material-, Fertigungsund Prüf aufwand.

Die EP 0 419 606 B1 enthält einen Austreiber für den Kältemitteldampf mit einer Gasblasenpumpe und von Flammrohren beheizten Pumpenrohren. Mit dieser relativ komplizierten Konstruktion aus Rohrbogen und Einzelrohren entsteht die Notwendigkeit zur Herstellung und Verschweißung vieler Einzelbauteile.

Bei den bekannten Ausführungsformen ist der Rektifikator - für seine Funktion als Dreifach-Wärmetauscher - mit konzentrischen Rohrspiralen und drei ineinanderliegenden Hohlräumen außen um den Druckbehälter des Kochers gewickelt, und über einzelne Leitungen an die entsprechenden Zonen in dessen Innenraum angeschlossen. Im zentralen Hohlraum bzw. Rohr strömt die NH₃-arme Lösung und im äußeren Ringspalt der Ammoniakdampf aufwärts, wogegen im die mittleren Hohlraum die NH3-reiche Lösung im Gegenstrom herabfließt. Ein Stoffaustausch zwischen NH₃-reicher Lösung und Ammoniakdampf kann über Bohrungen im Mantel des mittleren Hohlraumes erfolgen.

Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, den Aufbau einer Diffusionsabsorptionsanlage zu optimieren und dadurch den Fertigungsaufwand zu reduzieren.

Neuerungsgemäß wird dies mit den Merkmalen des Schutzanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Diffusionsabsorptionsanlage ist dadurch gekennzeichnet, daß in einem einzigen druckbeständigen Behälter im unteren Bereich der Kocher zusammen mit dem darüberliegenden bzw. diesen umgebenden Rektifikator angeordnet ist. Dabei ist der Ansaugraum im unteren Bereich des Kochers gleichzeitig als Reservoir für das Kälte- bzw. Lösungsmittel ausgebildet.

03.12.1999/ G1457

Der vorzugsweise mit Ammoniakdampf gefüllte ringzylindrische Raum zwischen den Wänden des Rektifikators, oder eine entsprechende Leitung, steht mit dem Reservoir in Verbindung. Auch fließt reiche Ammoniak-Wasser-Lösung dorthin zurück. Durch eine horizontal ausgerichtete Trennwand zwischen dem Rektifikator und dem Reservoir wird verhindert, daß der nach oben strömende Dampf mit der relativ großen Oberfläche der reichen Ammoniak-Wasser-Lösung im Reservoir in Kontakt tritt. Gleiches trifft auch für den Rektifikator zu. Hier soll zusätzlich zur Wärmeübertragung zwischen den Stoffströmen das Ammoniak ausgetrieben werden, so daß die nach unten fließende, reiche Ammoniak-Wasser-Lösung dabei möglichst in einem anderen Kanal als der Ammoniakdampf geführt wird.

Trotzdem ist in der Trennwand, welche sich oberhalb des maximalen Flüssigkeitspegels im Reservoir befindet, mindestens eine Öffnung mit einem relativ kleinen Querschnitt vorgesehen. Diese dient als Verbindung von Rektifikator und Reservoir. Die Trennwand kann dichtend mit der äußeren Wand des Behälters verbunden sein. Alternativ dazu genügt auch ein einfaches, paßgenaues Fixieren, da ein geringer Spalt zwischen den beiden Zonen die Anlagenfunktion nicht beeinträchtigt und gleichzeitig die notwendige Durchlaßöffnung darstellt. Außerdem ist es günstig, wenn die Trennwand ein Gefälle zu mindestens einer Öffnung aufweist, damit auf der Oberfläche keine Ammoniak-Ansammlung entsteht.

Mit dem neuerungsgemäßen Aufbau reduziert sich der Fertigungsaufwand für Kocher, Rektifikator und Reservoir erheblich. Separate Druckbehälter sind durch die Integration in ein gemeinsames Bauteil nicht mehr erforderlich und im Inneren der druckbeständigen Hülle können Teile mit einfacheren Techniken verbunden werden, weil die Druckbelastung fehlt.

Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel der Neuerung dar und zeigt in einer einzigen Figur einen Rektifikator für eine Diffusionsabsorptionsanlage zusammen mit dem unteren Bereich eines Kochers.

Der Rektifikator 1 ist im wesentlichen außen um einen Kocher mit sich vertikal erstreckenden Kocherrohren 2 angeordnet. Damit ein gemeinsamer Behälter 3 entsteht, dient der Ansaugraum 4 im unteren Bereich des Kochers gleichzeitig als Reservoir 5 für das Kältebzw. Lösungsmittel. Der Raum 6 zwischen den Wänden des Rektifikators 1 ist vom Reservoir 5 mit einer Trennwand 7 abgegrenzt und steht mit diesem nur über eine Öffnung 8 in Verbindung.

03.12.1999 /G1457

Claims

1. Diffusionsabsorptionsanlage mit einem Kälte- bzw. Lösungsmittelkreislauf mit einem Reservoir, einem Kocher, einem Rektifikator, insbesondere für Ammoniakdampf, arme und reiche Ammoniak-Wasser-Lösung sowie einem Ansaugraum für reiche Ammoniak-Wasser-Lösung im unteren Bereich des Kochers, dadurch gekennzeichnet, daß in einem druckbeständigen Behälter (3) der Kocher im unteren Bereich, der darüberliegende Rektifikator (1) sowie das Reservoir (5) zusammengefaßt sind und der Ansaugraum (4) im unteren Bereich des Kochers als Reservoir (5) ausgebildet ist.

2. Diffusionsabsorptionsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der vorzugsweise mit Ammoniakdampf gefüllte Raum (6) des Rektifikators (1) mit dem Reservoir (5) in Verbindung steht.

3. Diffusionsabsorptionsanlage nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem vorzugsweise mit Ammoniakdampf gefüllten Raum (6) des Rektifikators (1) und dem Reservoir (5) Trennwand (7) angebracht ist, welche mindestens eine Öffnung (8) mit relativ kleinem Querschnitt als Verbindung zum Reservoir (5) aufweist.

4. Diffusionsabsorptionsanlage nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (7) vorzugsweise horizontal ausgerichtet und oberhalb des maximalen Flüssigkeitspegels im Reservoir (5) angebracht ist.

5. Diffusionsabsorptionsanlage nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (7) wahlweise dichtend mit der äußeren Wand des Behälters (3) verbunden oder paßgenau an dieser fixiert ist.