DE3129677A1 - Safety circuit for an absorption heat pump - Google Patents

Abstract

In defrosting the evaporator in an absorption heat-pump circuit by means of hot gas, the risk exists that the boiler heats dry and is thus overheated. This is essentially brought about by the jerk-like lowering of the pressure in the absorber on completion of the defrosting process to the usual evaporation pressure, while during the defrosting process a higher evaporation pressure prevailed in the absorber. The pressure drop brings about an outgassing of the coolant mixture and thus an at least partial rendering ineffective of the solvent pump between absorber and boiler. As a result of the creation of this liquid/gas mixture in the absorber, there is a level rise and this can be monitored by means of a level-monitoring device with an electrode in the absorber, which in the event of need switches a solenoid valve in a bypass to bridge the condenser and the evaporator in the absorption heat-pump circuit. If appropriate, it can additionally act directly on the heating of the boiler. <IMAGE>

Description

DIPIi.-ING. W. GOLLWITZER · DIPL.-ING. F. W. MÖI/L 6740 LANDAU/PFALZ · IyANGBTKABSB 5DIPIi.-ING. W. GOLLWITZER DIPL.-ING. F. W. MÖI / L 6740 LANDAU / PALATINATE IyANGBTKABSB 5

POSTFACH 2080 ■ TKI-EKON 08341/87000, 0035 · TKLKX 04 83833 POSTSCHECK !,TTDWIGSHAPENf 27 662-070 · DEUTSCHE BANK LANDAU O2 16400 (BLZ 848 TOO BS)POST BOX 2080 ■ TKI-EKON 08341/87000, 0035 TKLKX 04 83833 POSTSCHECK!, TTDWIGSHAPENf 27 662-070 DEUTSCHE BANK LANDAU O2 16400 (BLZ 848 TOO BS)

- 2 - 27. Juli 1981- 2 - July 27, 1981

Mr.Mr.

ASK Technische Entwicklungen GmbH & Co. Betriebs-KG, BayreuthASK Technical Developments GmbH & Co. Betriebs-KG, Bayreuth

"Sicherheitsschaltung für eine'Absorptionswärmepumpe""Safety circuit for an absorption heat pump"

Die Erfindung betrifft eine Sicherheitsschaltung für eine Absorptionswärmepumpe.· Bei derartigen Absorptionswärmepumpen, die zum Beispiel mit dem Stoffpaar Ammoniak-Wasser arbeiten aber auch bei sogenannten direkt befeuerten Kaltwassersätzen, treten bei bestimmten Betriebszuständen Probleme beim Umpumpen der reichen Ammoniaklösung vom Absorber zum Kocher au: Vor allen Dingen nach einem Abtauen des Verdampfers mit Heißgar wie dies bei Absorptionswärmepumpen möglich und bekannt ist, fördert die Pumpe zwischen Absorber und Kocher vorübergehend ein Flüssigkeits-Gas-Gemisch, so daß der zu fördernde Flüssigkeitsstrom stark vermindert oder sogar unterbunden wird. Dies hat zur Folge, daß die im Kocher befindliche Lösung durch die Druckdifferenz in den Absorber gefördert wird, ohne daß sie infolge der gestörten Pumpenfunktion in gleichem Maße wieder dami in den Kocher zurückgelangt. Damit ist nicht nur die Funktion der Absorptionswärmepumpe an sich unterbrochen, es besteht daneben auch eine Überhitzungsgefahr für den Kocher, wenn dieser trocken heizt.The invention relates to a safety circuit for an absorption heat pump. · With absorption heat pumps of this type that work, for example, with the substance pair ammonia-water But even with so-called directly fired chillers, problems occur with certain operating states Pumping the rich ammonia solution from the absorber to the cooker au: especially after defrosting the evaporator with hot cooking As is possible and known with absorption heat pumps, the pump temporarily delivers between the absorber and the cooker a liquid-gas mixture, so that the liquid flow to be conveyed is greatly reduced or even prevented. this has the consequence that the solution in the digester is conveyed into the absorber by the pressure difference without it being a consequence the disturbed pump function is returned to the cooker to the same extent. So that's not just the function the absorption heat pump itself is interrupted, it exists next to it there is also a risk of overheating for the cooker if it heats dry.

Es wurde schon vorgeschlagen, mit Hilfe eines Zeitschaltgliedes die Kocherbeheizung solange außer Funktion zu setzen„ bis nach vorliegenden Erfahrungssätzen sich die Pumpe wieder erholt hat, also voll förderungsfähig ist. Eine Schaltung mit einem solchen Zeitschaltglied bietet jedoch keine völlige Sicherheit und arbeitet auch dann, wenn dies unter Umständen gar nicht notwendig ist.It has already been proposed with the help of a timer to put the stove heating inoperative as long as " until the pump has recovered according to the available experience, i.e. it is fully eligible. A circuit with However, such a time switch does not offer complete security and works even if this may not be possible at all necessary is.

Der vorliegenden Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, die Ursache der gestörten Pumpenfunktion, nämlich die Ausbildung eines Flüssigkeits-Gas-Gemisches im Absorber zu verhindern und damit gleichzeitig sicherzustellen, daß der Kocher nicht trocken heizen kann und damit überhitzt wird.The present invention is accordingly based on the object, the cause of the disturbed pump function, namely the To prevent the formation of a liquid-gas mixture in the absorber and at the same time to ensure that the stove cannot heat up dry and is thus overheated.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe durch eine Sicherheitsschaltung für eine Absorptionswärmepumpe, die im wesentlichen eine elektronische Niveauüberwachungsvorrichtung mit einer Elektrode im Absorber und ein auf ein Magnetventil einwirkendes Zeitglied aufweist, wobei dieses Magnetventil in einem Bypaß des Absorptionspumpen-Kreislaufes angeordnet ist, der den Kondensator und den Verdampfer in diesem Kreislauf überbrückt.The invention solves the problem posed by a safety circuit for an absorption heat pump, which is essentially an electronic level monitoring device with a Electrode in the absorber and a timer acting on a solenoid valve, this solenoid valve in a bypass of the absorption pump circuit is arranged, the condenser and bridged the evaporator in this circuit.

Mit dieser Vorrichtung wird erreicht, daß abhängig vom Flüssigkeitsstand im Absorber das Betriebsmittel unmittelbar vom Dephlegmator, der dem Kocher nachgeschaltet ist, in den Absorber gelangt. Damit wird verhindert, daß der während des Abtauvorganges im Absorber herrschende höhere Druck nicht schlagartig auf den üblichen niedrigeren Wert des Verdampferdruckes absinkt und damit ein Ausgasen der unten im Absorber befindlichen reichen Lösung auslöst.With this device it is achieved that depending on Liquid level in the absorber the operating fluid directly from the dephlegmator, which is connected to the boiler, into the absorber got. This prevents the higher pressure prevailing in the absorber during the defrosting process from suddenly occurring drops to the usual lower value of the evaporator pressure and thus triggers outgassing of the rich solution located at the bottom of the absorber.

Darüber hinaus ist es möglich, mit Hilfe der Niveauüberwachungsvorrichtung die Beheizung des Kochers solange auszu-In addition, it is possible to use the level monitoring device stop heating the stove for as long as

schalten, bis der Flüssigkeitsstand im Absorber unter das Niveau der Elektrode der Niveauüberwachungsvorrichtung sinkt und so die Anordnung wieder normal arbeitet.until the liquid level in the absorber is below the The level of the electrode of the level monitoring device drops and the arrangement works normally again.

Weitere Merkmale der Erfindung und Einzelheiten der durch dieselbe erzielten Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines in der beigefügten Zeichnung rein schematisch und beispielsweise dargestellten Absorpticnswärmepumpen-Kreislaufes. Further features of the invention and details of the advantages achieved by the same emerge from the following Description of an absorption heat pump circuit shown purely schematically and as an example in the accompanying drawing.

Im Kocher 1 wird mittels einer Beheizung 2 das im Kocher befindliche Stoffpaar zum Beispiel ein Ammoniak/Wasser-Gemisch erhitzt. Dadurch wird in bekannter Weise Ammoniak ausgetrieben, das über die Leitung 4 in die sogenannte Auftriebssäule 5 gelangt. Sowohl im Kocher 1 wie auch in der Auftriebssäule 5 sind wiederum in bekannter Weise Böden zur Rektifikation angeordnet. Der Kältemitteldampf, also bei diesem Beispiel Ammoniak, gelangt von der Auftriebssäule 5 in den Dephlegmator 6 und von dort in den Kondensator 7. Anschließend an den Kondensator 7 wird mit Hilfe der Drossel 8 im Verdampfer 9 das Kältemittel wieder verdampft. Es nimmt dort Wärme aus der Umgebung auf. Der Kältemitteldampf gelangt über die Leitung 10 in den Absorber 11. Im Absorber sammelt sich am Boden die reiche Lösung 12, die mit Hilfe der Pumpe 13 über den Temperaturwechsler 14 zurück in den Kocher 1 geführt wird. Dephlegmator 6, Kondensator 7 und Absorber 11 sind in an sich bekannter Weise wassergekühlt.In the cooker 1, the heater 2 is used in the cooker For example, an ammonia / water mixture is heated. As a result, ammonia is expelled in a known manner, which reaches the so-called buoyancy column 5 via the line 4. Both in the digester 1 and in the buoyancy column 5, trays for rectification are again arranged in a known manner. The refrigerant vapor, in this example ammonia, passes from the lift column 5 into the dephlegmator 6 and from there into the capacitor 7. Subsequently to the capacitor 7 is with With the help of the throttle 8 in the evaporator 9, the refrigerant is evaporated again. There it absorbs heat from the environment. The refrigerant vapor reaches the absorber 11 via the line 10. In the absorber, the rich solution 12 collects at the bottom With the aid of the pump 13, it is fed back into the cooker 1 via the temperature changer 14. Dephlegmator 6, condenser 7 and absorber 11 are water-cooled in a manner known per se.

Zur Abtauung des Verdampfers 9 ist eine Bypaßleitung 15 um den Kondensator 7 und die Drossel herum vorgesehen. In dieser Bypaßleitung ist eine zusätzliche festeingestellte Drossel 16 vorgesehen, die während des Abtauvorganges einen zu raschen Druckausgleich zwischen dem Kocher 1 und dem Absorber 11 verhindert. Bei Auslösung des Abtausignals durch eine nicht darge-A bypass line 15 is provided for defrosting the evaporator 9 provided around the capacitor 7 and the reactor. An additional fixed throttle 16 is located in this bypass line provided, which prevents too rapid a pressure equalization between the cooker 1 and the absorber 11 during the defrosting process. If the defrost signal is triggered by a not shown

stelle Einrichtung öffnet sich das in Reihe zur Drossel 16 in der Bypaßleitung befindliche Magnetventil, das sogenannte Abtauventil 17. Infolge des geringeren Widerstandes in der Leitung 15 gegenüber dem Kondensator 7 fließt jetzt der größte Teil des heißen Kältemitteldampfes unter Umgehung des Kondensators 7 und der Drossel 8 direkt in den Verdampfer 9, wo nun in bekannter Weise die sogenannte Heißgasabtauung einsetzt. Die Zeitdauer dieser Abtauung hängt vom Eisansatz am Verdampfer 9 ab und kann in bekannter Weise nach unterschiedlicher Zeit beendet werden. Nach der Abtauung wird das Magnetventil 17 wieder geschlossen, das Kältemittel nimmt seinen normalen Weg über den Kondensator 7 und die Drossel 8 in den Verdampfer 9.The device opens in series with the throttle 16 in the bypass line located solenoid valve, the so-called defrost valve 17. As a result of the lower resistance in the line 15, compared to the condenser 7, most of the hot refrigerant vapor now flows, bypassing the condenser 7 and the throttle 8 directly into the evaporator 9, where now known Way, the so-called hot gas defrosting begins. The duration of this defrosting depends on the amount of ice on the evaporator 9 and can be ended in a known manner after different times. After defrosting, the solenoid valve 17 is closed again, the refrigerant takes its normal route via the condenser 7 and the throttle 8 into the evaporator 9.

Während des Abtauvorganges herrscht im Absorber 11 ein höherer Druck als der zuvor dort herrschende normale Verdampfungsdruck. Bei Beendigung des Abtauvorganges sinkt der Druck im Absorber schlagartig auf den früheren niedrigeren normalen Wert des Verdampfungsdruckes ab. Die im Absorber 11 am Boden desselben befindliche reiche Lösung 12 gast aufgrund dieses schlagartigen Druckabfalles aus. Demgemäß gelangt über die Leitung ein Flüssigkeits-Gas-Gemisch in die Pumpe 13, das von dieser nicht gefördert werden kann.During the defrosting process, absorber 11 prevails higher pressure than the normal evaporation pressure previously prevailing there. When the defrosting process ends, the pressure in the absorber drops abruptly to the earlier lower normal value of the evaporation pressure. The same in absorber 11 at the bottom The rich solution 12 that is located outgasses due to this sudden drop in pressure. Accordingly, comes over the line a liquid-gas mixture in the pump 13, which can not be conveyed by this.

Mit Hilfe der im Absorber 11 angeordneten Elektrode 19 der Niveauüberwachungsvorrichtung 20 wird ein Magnetventil 22 in einem Bypaß 23 kurzzeitig geöffnet. Der Bypaß 23 schließt Kondensator 7 und Verdampfer 9 im Kältemittelkreislauf kurz„ Es kann sich also sehr viel schneller der übliche Verdampfungsdruck wieder einstellen, so daß die Pumpe 13 wieder fördert. With the aid of the electrode 19 arranged in the absorber 11 the level monitoring device 20, a solenoid valve 22 in a bypass 23 is opened briefly. The bypass 23 closes Condenser 7 and evaporator 9 in the refrigerant circuit briefly " The usual evaporation pressure can therefore be set again much more quickly, so that the pump 13 delivers again.

Über das Zeitglied 21 der Niveauüberwachungsvorrichtung kann nicht nur das Magnetventil 22 im Bypaß 23 gesteuert werden, es kann auch die Beheizung 2 solange ausgeschaltet werden, bis der Flüssigkeitsstand im Absorber 11 wieder unter die Höhe der Elektrode 19 sinkt.Via the timing element 21 of the level monitoring device Not only can the solenoid valve 22 in the bypass 23 be controlled, the heating 2 can also be switched off until the liquid level in the absorber 11 falls below the level of the electrode 19 again.

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Claims (2)

PATSNTANWAtTE-- ~PATSNTANWAtTE-- ~ DIPL.-ING. W. GOLIiWITZBR · DIPL.-ING. F. W. MOLLDIPL.-ING. W. GOLIiWITZBR DIPL.-ING. F. W. MOLL 6740 LANDAWPPALZ · IjANGSTBAS SB 56740 LANDAWPPALZ · IjANGSTBAS SB 5 POSTFACH 2080 · TELEFON 06341/8 7000, 6035 · TELEX 04S3SSS POSTSCHECK LXTDWIGSHAFEN 27 562-676 · DEUTSCHE BANK LANDAU 02 15400 (BLZ 548 700 ÖS)POST BOX 2080 TELEPHONE 06341/8 7000, 6035 TELEX 04S3SSS POSTSCHECK LXTDWIGSHAFEN 27 562-676 DEUTSCHE BANK LANDAU 02 15400 (BLZ 548 700 ÖS) 27. Juli 1981July 27, 1981 Mr.Mr. ASK Technische Entwicklungen GmbH & Co. Betriebs-KG, BayreuthASK Technical Developments GmbH & Co. Betriebs-KG, Bayreuth "Sicherheitsschaltung für eine Absorptionswärmepumpe""Safety circuit for an absorption heat pump" PatentansprücheClaims Sicherheitsschaltung für eine Absorptionswärmepumpe, dadurch gekennzeichnet/ daß eine elektronische Niveauüberwachungsvorrichtung (20) mit einer Elektrode (19) im Absorber (11) und einem auf ein Magnetventil (22) in einem Bypaß (23) im Absorptionswärmepumpenkreislauf zur Überbrückung des Kondensators (7) und des Verdampfers (9) in diesem Kreislauf wirkendem Zeitglied (21) vorgesehen ist.Safety circuit for an absorption heat pump, characterized / that an electronic level monitoring device (20) with an electrode (19) in the absorber (11) and one to a solenoid valve (22) in a bypass (23) in the absorption heat pump circuit for bridging the condenser (7) and the evaporator (9) in this circuit acting timer (21) is provided. 2. Sicherheitsschaltung für eine Absorptionswärmepumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeitglied (21) der elektronischen Niveauüberwachungsvorrichtung (20) zusätzlich direkt auf die Beheizung (2) des Kochers (1) des Absorptionswärmepumpenkreislaufes einwirkt.2. Safety circuit for an absorption heat pump according to claim 1, characterized in that the timing element (21) the electronic level monitoring device (20) also directly on the heating (2) of the cooker (1) of the absorption heat pump circuit acts.