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Absorptionsmaschine Den Gegenstand der Erfindung bildet eine Absorptionsmaschine,
bei der die Absorptionslösung ohne mechanisch bewegte Teile, wie Pumpen o. dgl.,
durch Austreiber und Absorber umgewälzt wird. Gemäß der Erfindung sind zu dem angegebenen
Zweck zwei im Flüssigkeitskreislauf des Absorptionssystems auf Wärmewirkung beruhende
und hinsichtlich ihrer Wärmezufuhr von einander unabhängige Fördereinrichtungen
an sich bekannter Art (Wärmepumpen) vorgesehen, von denen jede ihre besondere Zuflußleitung
und ihre besondere Steigleitung hat und von denen die eine Absorptionslösung in
den Absorber, die andere in ein tiefer als der Absorber angeordnetes, mindestens
eine der beiden Fördereinrichtungen mit Absorptionslösung beschickendes Vorratsgefäß
fördert. Zweckmäßig dienen dabei zur Förderung der den Absorber beschickenden Absorptionslösung
eine nach .dem Pulsometerprinzip arbeitende Fördereinrichtung, zur Förderung der
Lösung in das Vorratsgefäß dagegen ein Gasblasensiedeheber. Eine derartige Einrichtung
- bietet verschiedene Vorteile dar. Man kann z. B. die Absorptionsmaschine, etwa
indem man die den Absorber mit Lösung beschickende Fördereinrichtung zeitweise stärker
beheizt, zu größerer Kälteleistung veranlassen und sie somit wechselnden Beanspruchungen
anpassen. Man kann ferner den Flüssigkeitsumlauf und die Beschickung des Kondensators-mit
Arbeitsmitteldampf in weiten Grenzen getrennt regeln. Schon eine ganz geringe Dampfentwicklung
im Pulsometer genügt, um den Flüssigkeitsumlauf in Gang zu halten. Dieser Vorteil
macht sich besonders dann geltend, wenn die Absorptionsmaschine mit Speicherräumen
für verflüssigtes Arbeitsmittel eingerichtet ist, welches beispielsweise unter Verwendung
billigen Nachtstromes ausgetrieben und am Tage zur Verdampfung und Kälteleistung
gebracht werden soll. Die Absorptionskältemaschine arbeitet dann während des Tages
ohne nennenswerte Beschickung des Kondensators mit Arbeitsmitteldampf. Ein weiterer
Vorteil besteht darin, daß sich in manchen Fällen die Bauhöhe der gesamten Absorptionsmaschine
verringern läßt. Ordnet man nämlich unterhalb des Absorbers einen Vorratsbehälter
für reiche Absorptionslösung an, dessen Inhalt mittels der vom Siedeheber geförderten
Absorptionslösung erneuert wird, und speist das Pulsometer, das lediglich die. Aufgabe
hat, den Absorber mit armer Absorptionslösung zu beschicken, aus diesem Vorratsbehälter,
so läßt sich - unter Zugrundelegung gleichbleibender Stärke des Flüssigkeitsumlaufs
- die für den Betrieb des Siedehebers erforderliche Eintauchtiefe entsprechend der
verringerten Förderhöhe verkleinerv.
Weitere Vorteile werden sich
aus der nachfolgenden Beschreibung einiger Ausführungsbeispiele ergeben.
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In der Zeichnung ist in Fig. i eine kontinuierlich wirkende Absorptionskältemaschine
veranschaulicht, bei der im Flüssigkeitskreislauf des Absorbersystems ein Gasblasensiedelieber
und ein Pulsoineter in angeordnet sind. Fig. 2 zeigt eine ähnliche Eini-iclitung,
jedoch mit zwei in sich geschlossenen. durch einen Vorratsbehälter für reiclieAliscsrptionslüsung
miteinander werknüpften Flüssigkeitsumläufen, von denen der eine den Siedeheber,
der andere das Pulsonieter enthält.
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Im Siedeheber i (Fig. i) entwickeln sieh innerhalb eines durch eine
elektrische Heizpatrone 2 beheizten Kessels 3 aus reicher Absorptionslösung Dampfblasen,
welche in einem an den Kesse13 sich anschließenden engen aufsteigenden Rohre 4 die
Absorptionslösung zu einem Gasabscheider 5 emporheben. Der Gasabscheider 5 ist als
Vorratsbehälter für die zur Beschickung des Pulsometers 7 dienende Absorptionslösung
ausgebildet und entsprechend reichlich bemessen. Durch ein U-Rohr 6 steht er mit
dem durch eine Heizpatrone 8 heizbaren Dampfentwicklungsbehälter 9 des Pulsometers
7 in Verbindung, von welchem aus die Flüssigkeit zunächst in einen nicht heizbaren
zweiten Behälter io und dann mittels einer Leitung i i periodisch zu einem kleinen
Gasabscheider 12 emporgehoben wird. In den Gasabscheider 12 mündet auch eine vom
Gasabscheider j ausgehende Gasleitung 13 ein. Der Querschnitt dieser Leitung ist
so bestimmt, daß Flüssigkeit in ihr durch Dampfblasen zum Gasabscheider 12 emporgehoben
werden kann, falls einmal das Pulsoineter, z. B. infolge Aussetzen des Heizstronres,
versagen sollte. Vom Gasabscheider 12 gelangt die vom Arbeitsmitteldampf getrennte
heiße Absorptionslösung durch eine teilweise als Schlangenrohr i 5 ausgebildete
U-förmig gekrümmte Leitung 14 zum Absorber 16, in welchen die Lösung oben eintritt.
Die im Absorber mit Arbeitsmitteldampf angereicherte Lösung strömt durch eine Leitung
17 durch ein Gefäß 18 hindurch, das mit dem Schlangenrohr 15 einen Temperaturwechsler
bildet, über eine Leitung ig zu einem Sammelgefäß ao. Von hier aus gelangt die reiche
Lösung über einen als Fliissigkeitsverschluß ausgebildeten Topf 21 zum Kessel 3
des Siedehebers i zurück. Etwa in den Sammelbehälter 2o gelangende Dampfblasen werden
durch ein Gasrohr 22 zum Gasabscheider 12 abgeführt.
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Der Gasabscheider 12 steht durch eine Gasleitung 23 mit dem als Schlangenrohr
ausgebildeten Kondensator 24 in Verbindung, dessen Enden durch ein unter die Eintrittsstelle
des Rohres 23 hinabreichendes U-Rohr : 5 zu einem Umlaufsvstem verbunden sind. Das
Kondensat gelangt aus dein U-Rolir 25 mittels eines Verbindungsrohres 26,
das in gleicher Höhe wie die Eintrittsstelle des Rohres 23, jedoch an dein anderen
Schenkel des U-Rohres 25 angeordnet ist, über ein zusammen mit einem U-Rohr 27 und
einem Zwischenbehälter 28 ein Urnlaufsystein für verflüssigtes Arbeitsmittel bildendes
aufsteigendes Rohr a9 und ein vom Zwischenbehälter 28 ausgehendes Rohr
30 zu einem zweiteiligen Verdampfer 31, dessen beide Teile als liegende Gefäße
32
bzw. 33 ausgebildet sind, von denen das eine höher als das andere angeordnet
ist. Die Gefäße 3? und 33 sind durch ein Ablaufrohr 34. so miteinander verbunden,
daß das durch das Rohr 3o dem Gefäß 32 unten zugeführte Kondensat, soweit es in
diesem Gefäß nicht verdampft, über .das Rohr 34 in das Gefäß 33 abfließen kann,
in welches es unterhalb des Flüsrigkeitsspiegels nahe dem Boden eintritt. Durch
Dampfleitungen 35, 36, die sich zu einer unten in den Absorber 16 eintretenden Leitung
37 vereinigen, wird der im Verdampfer 31 entwickelte Arbeitsmitteldampf dem Absorber
zugeführt. Überschüssige Flüssigkeit kann aus dem Verdampfer 31 mittels einer vom
Gefäß 33 ausgehenden. in die Gasleitung 37 einmündenden Abflußleitung 55 dem Absorbersystem
wieder zugeführt werden.
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Die vorstehend beschriebene Einrichtung wirkt wie folgt: In dem als
Gasblasensiedelieber ausgebildeten Austreiber i wird die zur Beschickung des Kondensators
24 erforderliche Arbeitsmitteldampfmenge entwickelt. Die dabei teilweise entgaste
Absorptionslösung gelangt in den als Vorratsbehälter ausgebildeten Gasabscheider
5 und von hier aus über das U-Rohr 6 in den heizbaren Behälter 9 des Pulsometers
7. Der hier entwickelte Arbeitsmitteldampf verdrängt die in dem sich anschließenden
nicht heizbaren Behälter io vorhandene Absorptionslösung periodisch in das Steigrohr.
i i, welches in den Gasabscheider 12 mündet. Diese Lösung gelangt dann über die
Leitung 14, nachdem sie im Temperaturwechsler 15, 18 einen Teil ihrer Wärme an aus
dem Absorber 16 kommende reiche Lösung abgegeben hat, zum Absorber 16. Sie ist an
Arbeitsmittel verhältnismäßig arm und daher zur Absorption der vom Verdampfer 31
kommenden Arbeitsmitteldämpfe besonders geeignet. Die im Absorber 16 angereicherte
Absorptionslösung fließt über die Leitung 17, 18, 19 dem Sammelbehälter 2o
zu und gelangt von hier aus über den Topf 21 zum Kessel 3 des Siedehebers zurück.
Sowohl der als Vorratsbehälter ausgebildete Gasabscheider 5 als auch der Sammelbehälter
2o sind wesentlich
niedriger als die T:iiitrittsstelle der Leitung
->.1. in den Absorber 16 angeordnet. Der Gasblasensiedeheber i hat daher nur eine
verhältnismäßig geringe Förderhöhe zu überwinden und bedarf dementsprechend nur
einer mäßigen Eintauchtiefe. Dieser Umstand ermöglicht, die Bauhöhe der gesamten
Absorl)-tionsmaschine niedrig zu halten.
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Durch die beschriebene Anordnung cles Kondensators 24: und der ihn
finit dem Gasahscheider 12 sowie mit dem Verdampfer 31
verbindenden Leitungen
ist dafür gesorgt, daß im Gasabscheider 12 ein von der Kondensator -temperatur unabhängiger
konstanter Druck herrscht. Die Hölle dieses Druckes wird durch die Höhe der Flüssigkeitssäule
bestimmt, welche im Rohre 29 über der Zwischenverbindung 26 steht, die auf gleicher
Höhe wie die Einmündungsstelle des Rohres 23 in das -Rohr 25 angeordnet ist.
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Dadurch, daß die vohi Gasblasensiedeheber i zu fördernde Flüssigkeitsmenge
durch den Siedeheber nicht bis zur Höhe der Eintrittsstelle der Flüssigkeit in den
Absorber 16, sondern lediglich bis zum Vorratsbehälter 5 emporgehoben zu werden
braucht, wird wie bereits erwähnt. an Bauhöhe der Maschine gespart. Der Rest des
Höhenunterschiedes zwischen Austreiber und Absorber wird durch das Pulsometer 7
überwunden, welches seiner Natur nach zur Flüssigkeitsförderung nur eine geringe
Dampfmenge und dementsprecbend eine sehr geringe Wärmezufuhr erfordert. Durch Isolierung
des als Vorratsbehälter ausgebildeten Gasabscheiders 5 läßt sich die Wärmeökonomie
noch steigern. Die in jeder Periode von dem Pulsometer geförderte Flüssigkeitsmenge
ist durch den Fassungsraum des nicht heizbaren Behälters io bestimmt. je nachdem
wie groß man den Fassungsraum dieses Behälters wählt, kann man also bei annähernd
gleichem Verbrauch an Arbeitsmitteldampf -mit dem Pulsometer eine größere oder kleinere
Flüssigkeitsmenge fördern. -Die Anordnung des nicht heizbaren Behälters i o, der
dem heizbaren Behälter 9 des Pulsometers nachgeschaltet ist, hat folgende Wirkung
Nach jeder Entleerung füllt sich der Behälter io mit Absorptionslösung durch den
heizbaren Behälter 9 hindurch wieder an. Erfolgt dann unter dem Druck der im heizbaren
Behälter 9 entwickelten Dampfmenge eine neue Entleerung des Behälters io, so wird
dabei der heizbare Behälter 9 nicht mit entleert. Dies wird dadurch erreicht, daß
die dem heizbaren Behälter 9 des Pulsometers die Absorptionslösung zuführende Leitung
6 sich all einem Punkte verzweigt, der oberhalb der Heizflache des Behälters (Heizpatrolie
ä) liegt. Die eine Zweigleitung 38 führt vorn Verzweigungrspunkte aus abwärts
und mündet in den rehälter 9 unten ein; die andere Zweigleitung 39 dagegen ist erst
aufwärts und dann wiede r abwärts geführt und mündet in den Behälter an einer oberhalb
des Verzweigungspunktes oder wenigstens auf gleicher Höhe wie dieser liegenden Stelle
in den Behälter 9 ein. Durch diese Anordnung wird bewirkt, claß der heizbare Behälter
9 durch den Druck des in ihm sich entwickelnden Dampfes "niemals leergedrückt werden
kann. -Dainit die in dem Rohre 29 stehende; durch das Kondensat gebildete Flüssigkeitssäule
unter allen Umständen aufrechterhalten bleibt, muß die im Pulsometer 7 entwickelte
Dampfmenge mindestens so groß .sein wie die in der gleichen Zeit im Rohre 29 durch
Verdampfung desKondensats sgebildeteDampfmenge. Dieser Punkt ist besonders dann
wichtig, wenn die beschriebene Einrichtung zur Speichezung von Kondensat im Verdampfer
zu gewissen Zeiten und nachträglichen Verdampfung zu anderen Zeiten verwendet wird.
Während der nachträglichen Verdampfung bleibt dann der Gasblasensiedelieber i außer
Betrieb und es wird lediglich das Pulsometer 7 beheizt, um die Beschickung des Absorbers
16 mit armer Absorptionslösung aufrechtzuerhalten. Die zu diesem Zweck erforderliche
Absorptionslösung wird dem Vorratsbehälter 5 entnommen, welcher dementsprechend
zweckmäßig so groß zu bemessen ist, daß er für die Dauer des Stillstandes des Gasblasensiedehebers
i ausreicht. Durch eine gute Isolierung des Rohres 29 kann man übrigens erreichen,
daß sich die hier verdampfende Kondensatmenge in sehr engen Grenzen hält.
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Ein besonderer Vorteil der beschriebenen Einrichtung ist auch darin
zu sehen, daß der vom Pulsometer entwickelte Arbeitsmitteldampf nicht in den Absorber
gelangen kann, sondern über den Gasabscheider i2 dem Kondensator 24 zwecks Verflüssigung
zugeführt wird.
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Das durch Fig. 2 veranschaulichte Ausführungsbeispiel unterscheidet
sich von dem vorstehend beschriebenen in der Hauptsache dadurch, daß der Gasblasensiedeheber
und das Pulsometer im Kreislauf des Absorbersystems nicht hintereinander, sondern
gewissermaßen parallel geschaltet sind. Um die Beschreibung zu vereinfachen, sind
gleichartige Teile mit denselben Bezugsziffern wie in Fig. i bezeichnet. Der im
Gasblasensiedeheber i entwiklcelte Arbeitsmitteldampf gelangt zusammen finit der
teilweise entgasten Absorptionslösung durch das Steigrohr .4 zu einem Gasabscheider
40 und von diesem über ein Gasrohr 23 zum Kondensator 24.. '%`oin Gasabscheider
4o
strömt die arme Absorptionslösung durch eit@ U-Rohr ..4 über
das Schlangenrohr 1,5 einen unterhalb des Absorbers 16 angeordneten Vorratsbehälter
41 zu. Durch ein Abflußrohr .12, «-elches fast bis zur Decke des Vorratsbehälters
41 hinaufgeführt ist, gelangt die Lösung, die sich mit vom Absorber 16 über eine
Verbindungsleitung 43 zufließender reicher Absorptionslösung mischt, in das mit
dem Schlangenrohr 15 einen Temperaturwechsler bildende Gefäß 18 und von diesem über
die Leitung 19 in den Behälter 56, der über den Topf 21 mit dem Gasblasensiedeheber
i in Verbindung steht. Die die arme Absorptionslösung dem Vorratsbehälter 41 zuführende
Leitung 44 verzweigt sich in der Höhe des oberen Endes des Abflußrohres 42. Die
eine Zweigleitung 45 ist abwärts geführt und mündet am Boden des Gefäßes 41 in dieses
ein. Die andere Zweigleitung 46 dagegen ist erst aufwärts und dann wieder abwärts
geführt und mündet oben *in den Behälter 41 oberhalb des Spiegels des darin befindlichen
Flüssigkeitsvorrates ein. Vom Boden des Vorratsbehälters 41 führt eine ein U-Rohr
bildende Flüssigkeitsleitung 4.7 zurrt Pulsometer 7, das, wie bei dem Ausführungsbeispiel
nach Fig. i, aus einem beheizten Behälter 9 und einem unbebeizten Behälter io besteht.
Der unbeheizte Behälter io ist durch eine Steigleitung 48 mit einem Gasabscheider
49 verbunden, von dem aus ein Verbindungsrohr 5o zur Gasleitung 23 führt. Durch
eine vom Gasabscheider 49 ausgehende Flüssigkeitsleitung 5 r, die U-förmig gebogen
ist und mit der Leitung 47 einen Temperaturwechsler bildet, gelangt die vom Pulsometer
geförderte arme Absorptionsflüssigkeit zum Absorber 16. Unterhalb des Gasabscheiders
49 ist noch ein zweiter Gasabscheider 52 angeordnet. Dieser Gasabsciieider hat den
Zweck, in solchen Fällen, wo sich im Gasabscheider 49 ein .verhältnismäßig großer
Druck ausbildet, die Förderhöhe des Pulsometers dadurch zu beschränken; daß der
durch das Rohr 48 aufsteigenden Flüssigkeitsmenge Gelegenheit geboten ist, über
den Gasabscheider 52 in die Flüssigkeitsleitung'5i zu' gelangen, ohne erst bis zum
Gasabscheider 49 aufsteigen zu müssen.
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Um zeitweise eine besonders große lJenge Arbeitsmitteldampf austreiben
und als Kondensat im Verdampfer aufspeichern zu können, ist auch der Behälter 56
mit einer elektrischen Heizpatrone 53 versehen. , Die hier entwickelten Dampfblasen
steigen zusammen mit der Absorptionslösung .durch das Rohr 54 zum Gasabscheider
4o auf, wo sich Arbeitsmitteldampf und Absorptionslösung voneinander trennen. Der
Arbeitsmitteldampf gelangt über das Rohr 23 zum Kondensator =4., während die Absorptionslösung
über die Leitung 44, 45 (IC", Vorratsbehälter 41 zufließt.
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Die beschriebenen Ausführungsbeispiele zeigen Absorptionskä ltemaschinen,
bei welchen der Druckunterschied zwischen Kondensator und Zrerdampfer durch Flüssigkeitssäulen
aufrechterhalten wird. Es steht jedoch nichts im Wege, durch Beimischung eines indifferenten
Gases im Verdampfer und Absorber in an sich bekannter Weise einen Druckausgleich
herbeizuführen. In diesem Falle hat man für die Wahl der die Absorptionslösung bildenden
Medien in weitem Maße freie Hand. Betreibt man dagegen die Absorptionsmaschine ohne
druckausgleichendes Hilfsgas, so empfiehlt sich die Wahl eines Arbeitsmittels mit
mäßigem Kondensationsdruck, z. B. Wasser. Als Absorptionslösung kommt in diesem
Falle vorzugsweise wäßrige Alkalilauge, beispielsweise ein Gemisch von Natron--und
Kalilauge, in Betracht.