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Kontinuierlich wirkende Absorptionskältemaschine Es sind kontinuierlich
wirkende Absorptions= kältemaschinen bekannt, bei denen die Förderung der Flüssigkeit
vom Absorber zum Kocher ohne Anwendung einer Pumpe periodisch durch Anordnung eines
Schwimmers im Kocher erfolgt, der abhängig vom Flüssigkeitsstand im Kocher eine
Verbindung zwischen letzterem und dem Absorber öffnet und schließt, wobei durch
Herbeiführung eines Druckausgleiches die Flüssigkeit vom Absorber zum Kocher fließt.
Diese Einrichtung weist aber den Nachteil auf, daß infolge der einseitigen Verbindungsleitung
der Kältemitteldampf durch die in dem Absorber befindliche Flüssigkeit hindurchgehen
muß und dadurch von letzterer absorbiert werden kann, so daß sie keinen Gasdruck
auf die Oberfläche der im Absorber befindlichen Flüssigkeit ausüben kann, wodurch
ein Rückfluß verhindert wird.
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Demgegenüber weist die Erfindung den Vorteil auf, daß der Kocher mit
dem Absorber durch zwei durch je einen Schwimmer gesteuerte Leitungen verbunden
ist, so daß durch die eine Leitung die Gase, ohne der Gefahr der Absorption ausgesetzt
zu werden, über- die Oberfläche der Flüssigkeit im Absorber gelangen können und
dort einen Druckausgleich herbeiführen. Infolgedessen kann die Flüssigkeit durch
die andere, ebenfalls durch einen Schwimmer gesteuerte Leitung in den Kocher hinunterfließen.
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In den beiliegenden Zeichnungen zeigt Fig. i den schematischen Durchschnitt
des Apparates zur Verfolgung des Arbeitsganges; Fig.2 Durchschnitt eines Absorptionsapparates-mit
Zubringer im Kocher und angebautem hydromechanischem Regler; Fig. 3 Durchschnitt
einer hydraulischen Reglerausführung; Fig. ¢ Durchschnitt eines Kochers mit eingebautem
Zubringer und hydromechanischem Regler; Fig. 5 Querschnitt zu Fig. q.; Fig.6 Durchschnitt
eines Kochers mit eingebautem Zubringer und hydraulischem Regler; Fig.7 halber Querschnitt
zu Fig.6 mit rundem Kocher; Fig. $ halber Querschnitt zu Fig. 6 mit elliptischem
Kocher; Fig. g Durchschnitt durch ein Schwimmerelement mit zentraler Schwimmerführung.
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Im wesentlichen besteht der Absorptionsapparat aus Kocher K mit Heizung
H, Regler R; Zubringer Z, Kondensator C, Verdampfer V, Absorber A, Sammler S und
Kühlmantel Wl und W2 über Kondensator und Absorber: Das Spiel des Apparates (Fig.
= und 2) wird aus dem zu verfolgenden Kreislauf sofort ersichtlich. Der Kocher K
ist trotz der Mannigfaltigkeit der verschiedenen Ausführungsformen immer nach dem
Prinzip eines U-Rohres gebaut, welches an den Enden geschlossene und nach oben stehende
Schenkel besitzt, derart, daß in dem einen Schenkel K zu Oberst die Abführung des
durch die Heizquelle H abgespaltenen Ammoniakgases durch die Rohrleitung
3, in den Kondensator C erfolgt, wogegen der anere Schenkel Z an den Sammler
S angeschlossen
ist und als Zubringer dient. Vom untersten Punkt
des U-Rohres wird durch eine Rohrleitung z2 das aanmoniakarme Wasser dem Absorber
A zugefördert. Das durch die Rohrleitung 3 und Rückschlagventil 4 abgeführte Ammoniak
gelangt in Dampfform in den Kondensator C. Dort wird es verdichtet und verflüssigt
im kleinen Behälter 5 angesammelt und von Zeit zu Zeit durch das mit Hilfe des Schwimmers
6 geöffnete Ventil in den Verdampfer V eingespritzt. Das im Verdampfer V durch das
Rohr 7 eingeführte und angesammelte flüssige Ammoniak wird -auf den Leitflächen
8 verdampft und durch das Rohr 9 in den Absorber A von entsprechender Fallhöhe eingeführt.
Die vom Verdampfer V in den Absorber A überströmenden Ammoniakdämpfe werden von
dem entweder unten (wie in Fig. _) oder oben (wie in Fig. 2) in. einem sehr feinen
Strahl r4 zugeführten ammoniakarmen Wasser im Absorber A absorbiert. Zur Erleichterung
dieses Vorganges wird gemäß Fig. r das ammoniakarme Wasser, unterstützt durch den
eigenen Druck des Systems, von unten nach oben eingespritzt, schlägt auf die an
der Decke des Absorbers A befindlichen ineinandergesteckten Tropfröhren 15 auf und
fällt von dort wieder in Tropfenform durch den Absorber A zum Sammler S zurück.
Bei entsprechender Länge bzw. Höhe des Absorbers A wird gemäß Fig.2 das ammoniakarme
Wasser von oben zugeführt und fällt, den Raum durcheilend und Ammoniak absorbierend,
in den Sammler S. Das im Sammler S angesammelte, mit Ammoniak gesättigte Wasser
fließt durch das Verbindungsrohr 24 in bestimmten Zeiteinheiten wieder über den
durch Schwimmer 25 geöffneten Zubringer Z zum Kocher K, wo vermittels der Heizung
H das Ammoniak wieder vom Wasser abgespalten wird.. Das ammoniakarme Wasser wird
vom Boden des Kochers K über die Rohrleitung 12 und Kühlschlange oder Kühlbehälter
13 zur Strahlaustrittsstelle 14 gefördert, wo es wieder in den Absorber A eingeführt
wird, um die Ammoniakdämpfe zu absorbieren und als gesättigte Ammoniaklösung wieder
im Sammler S gesammelt zu werden. Dadurch wird der Kreislauf geschlossen.
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Der Absorber A mit dem Kondensator C, dem der kleine Behälter 5 angeschlossen
ist, ferner die Kühlschlange oder der Kühlbehälter 13 sind zwecks Kühlung einheitlich
durch einen zweiteiligen Wassermantel W1 und W2 umschlossen. Beide Wassermäntel
sind durch Verbindungsrohr 29 miteinander verbunden. Das frische Kühlwasser fließt
durch Rohr 28 zu, das' erwärmte durch den Abfluß 3o ab.
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Es findet somit stets ein Kreislauf statt. Vom Kocher K wird das Ammoniakgas
in die Höhe steigend über Kondensator C (unter Verwandlung des Aggregatzustandes)
in den Verdampfei V und (nach nochmaligem Ändern des Aggregatzustandes) zum Absorber
A geführt. Das im Kocher K niedersinkende heiße ammoniakarme Wasser wird, am Boden
abfließend, in der Kühlschlange =3 abgekühlt und als feiner, dünner Strahl 14 in
den Absorber A eingespritzt. Das eingespritzte, abgekühlte ammoniakarme Wasser absorbiert
gierig die im Absorber A befindlichen Ammoniakgase und wird im Sammler S wieder
als gesättigte Ammoniaklösung gesammelt und durch den Zubringer Z dem Kocher K zugeführt,
wodurch der Kreislauf geschlossen und von neuem begonnen wird.
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Dieser kurz aufgeführte Kreislauf kann nur durch Vermittlung oder
Regelung eines Reglersystems R erfolgen.
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Im Ruhezustand wird (mit Ausnahme des Kondensators C vom Rückschlagventil
4 bis zum Schwimmerventi16) ein gleicher innerer Druck a ständig im ganzen System
vorhanden sein. Durch die erfolgte Ammoniakabspaltung im Kocher K infolge Erhitzung
der gesättigten Ammoniaklösung wird der Druck von a auf d
gesteigert,
welcher zur Verflüssigung des Ammoniakdampfes erforderlich ist, und zwar nur im
Kocher K, Regler R, Zubringer Z und Kondensator C sowie den zugehörigen Rohrleitungen,
wie Ammoniakrohr 3, Wasserrohr x2, Kühlschlange bzw. Kühlbehälter 13 und
Strahlaustrittsstelle =4. Im Absorber A, Sammler S und Verdampfer V wird der Druck
sich von a auf b erhöhen infolge Raumverkleinerung durch die eingespritzten Flüssigkeiten.
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Durch die Abspaltung der Ammoniakgase sowie durch das abgeförderte
ammoniakarme Wasser sinkt der Flüssigkeitsspiegel im Kocher K, was aber nur bis
zu einem bestimmten Punkt geschehen darf. Ist dieser Punkt erreicht, so tritt der
Regler R auf etwa 5 bis =o Sek. in Tätigkeit und gleicht den Druck, im Absorber
A und Sammler S von b erhöhend auf c und im Kocher K, Regler
R und Zubringer Z von d erniedrigend auf c, aus. Dagegen bleibt im Kondensator C
der Verflüssigungsdruck d bestehen, wo bei Sinken des Kocherdruckes die Expansion
des verflüssigten Ammoniaks durch Rückschlagventil 4 gehindert wird. Mit Eintritt
dieses Druckausgleiches sinkt der Schwimmer mit Kegel 25 im Zubringer Z,
und die gesättigte Ammoniaklösung kann vom Sammler S über Zubringer Z zum Kocher
K fließen, bis der Flüssigkeitsspiegel wieder seinen normalen Stand erreicht hat.
Da hört die Tätigkeit des Reglers auf, die Schwimmerventile werden geschlossen,
und der Druck wird im Kocher K, Regler R und Zubringer Z von c auf d erhöht und
während des beginnenden Einspritzens im Absorber A in diesem sowie im Sammler S
von c auf b infolge Absorption erniedrigt.
Dieses Spiel des Reglers
R wiederholt sich in ganz bestimmten Zeiteinheiten, welche von der Wirkung der Heizung
und der durch den Strahl 14 geförderten Menge ammoniakarmer Lösung abhängig sind.
Deshalb ist einmal die Heizung H in zwei, vier oder mehr Gruppen eingeteilt, welche
je nach Bedarf parallel, hintereinander oder abgeschaltet werden können. Andererseits
muß der Austrittsquerschnitt des Strahles 14 so berechnet sein, daß die durch ihn
in den Absorber A geförderte arme Lösungsmenge eine genügend lange Betriebs- (Austreibe-)
Periode gewährleistet.
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Damit die im Kocher K durch die Heizung H verursachten Blasen nicht
in den Zubringer Z oder Regler R eindringen können, ist der Abweiser oder Ablenker
27 eingefügt, welcher die Gasblasen im Kocher in der Pfeilrichtung i zum Gassammelraum
a ableitet.
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Die Regler können auf zwei Grundlagen aufgebaut werden, und zwar als
indirekt wirkend (mit Zwischenmechanik 2o zur Schaltung des Ventilkegels 2i) nach
Fig. 2 und ¢ oder als direkt wirkend (ohne Zwischenmechanik, Ventilkegel 21 auf
Schwimmer 17 sitzend) nach Fig. i, 3 und 6. Weiterhin kann der Regler seinem Zwecke
entsprechend in verschiedenen Formen ausgeführt werden, und zwar beispielshalber
neben dem Kocher (Fig.2 und 3), zwischen Kocher und Zubringer (Fig. i), innerhalb
des Kochers (Fig. 4 und 6).
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Das Spiel des Reglers mit indirekter Wirkung ist folgendes (Fig. 2
und 4) : Auf einer Führungsstange ig sitzt die Schalthülse 18 mit dem Ventilkegel
21 in Verbindung durch Gelenk des Nockenhebels 2o derart, daß sie leicht auf und
ab schiebbar ist, und durch die auf und ab gehende Bewegung wird der Nockenhebel
den Ventilkegel 21 heben und senken. Die Bewegung der Schalthülse 18 erfolgt durch
den Schwimmer 17, welcher auf ihr lose mit großem Spielraum zentrisch geführt ist,
beim Aufwärtsgehen (Schließen) durch Verdrängungsdruck, beim Abwärtsgehen (Öffnen)
durch Gewichtswirkung des Schwimmers. Durch Öffnen des Ventils --i werden die Ammoniakdämpfe
vom Kocherraum 2 durch Verbindung 16 in die Rohrleitungen 22 und 23 eindringen und
so den Druckausgleich im Zubringer Z, Sammler S und Absorber A herbeiführen. Der
Verdampfer hingegen ist durch Rückschlagklappe io gegen Druckerhöhung gesichert.
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Das Spiel des Reglers mit direkter Wirkung ist abweichend vom vorhergehenden.
Dieser besitzt stets einen besonderen Mäntel (Rohrkörper), welcher im Innern den
Schwimmer 17 zentrisch geführt trägt (Fig. 3 und 6). Am oberen Ende (auch beim Zubringerschwimmer
25, Fig. g) sitzt ein Ventilkonus 21 (25b), welcher als Verschluß der Rohrleitung?.--
(24) dient. Eine Abweichung ist in Fig. i gegeben, wo zwei Rohrmündungen iä und
23 auf einmal geschlossen und geöffnet werden. Hier kann der Flüssigkeitsspiegel
im Kocher K infolge der Gasaustreibung durch die Heizung H und infolge der Förderung
ammoniakarmen Wassers in den Absorber A bis zur Rohrmündung 16 fallen. Der durch
die Gasaustreibung eizeugte Druck im Kocher K verhindert während dieser Zeit ein
Sinken des Flüssigkeitsspiegels im Regler R und Zubringer Z, welche beiden Gefäße
also während der Gasaustreibung dauernd vollständig gefüllt sind. Durch das Freiwerden
der Rohrmündung 16 strömen die Ammoniakdämpfe in den Regler R über und bewirken
das Fallen des Flüssigkeitsspiegels in demselben, und damit sinkt auch der Schwimmer
17 mit Ventilkonus 21 und öffnet auf einige Sekunden für den Ausgleich der inneren
Drucke die Rohrmündungen 22 und 23. Der Regler R bildet also, wie aus dem Vorhergehenden
ersichtlich, den einen Schenkel eines U-Rohres, dessen anderer Schenkel aus dem
Kocher K besteht. Anderseits bilden auch Zubringer Z und Kocher K die beiden Schenkel
eines U-Rohres. Alle drei vorerwähnten Elemente bilden zusammen ein kommunizierendes
Gefäß.
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Es möge noch betont werden, daß der Apparat nur dann funktioniert,
wenn die Schwimmkörper eine so genaue zentrische Führung (Fig. g) haben, daß sie
unabhängig von der Vertikaljustierung des ganzen Apparates mit den Verschlußkegeln
sich genau in die konvex geschliffenen Ringlager fügen.
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Die Arbeitsweise des Apparates ist an sich periodisch. Durch immerwährendes,
erneutes Aneinanderreihen vieler periodischer Arbeitsvorgänge wird aber letzten
Endes eine kontinuierliche Kältewirkung erzielt.