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Patent Searching and Data


Title:
MODULATION ABSORPTION REFRIGERATOR IN PLATE DESIGN
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2015/059563
Kind Code:
A2
Abstract:
The invention relates to an intermittent ammonia-water absorption refrigerator, designed as a stack of vertical plates, having bypass, temperature control, and heat recovery, consisting of two generators (13, 15), three absorbers (17, 18, 20), one evaporator (25), one condenser (23), two solution-steam pumps (first of all 9A, 9B, 9C, 9D, 8A, Μ3, V1, V2, second of all 11A, 11B, 11C, 11D, 10A, M5,V3, V4) controlled by two control valves (M3, M5), wherein, for the structuring of the plate stack, in addition to the thin, two-dimensional moulding plates for generators, absorbers, condenser, and evaporator, thick moulding plates having three-dimensional elements for containers, pumps, and distribution channels are used, and said plate stack consists of three face-bonded partial stacks, of which the outer-most (1A, 1B) contain containers, pumps, and distribution channels, the center stack (2) having the generators, absorbers, condenser, and evaporator is narrower, such that there is a recessed vertical longitudinal channel on the side of the entire plate stack in which the control elements (6) of the machine are installed.

Inventors:
KUNZE GERHARD (AT)
RUBINSTEIN MARSHAL (AU)
Application Number:
PCT/IB2014/002399
Publication Date:
April 30, 2015
Filing Date:
October 16, 2014
Export Citation:
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Assignee:
SOLARFROST LABS PTY LTD (AU)
International Classes:
F25B17/02
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Claims:
Patentansprüche

1) Steuerbare Dampfpumpe für Batch- Verfahren mit Ammoniak- Wasser Lösungen, bestehend aus einem Eingangsrückschlagventil (VI bzw. V3) zwei Kammern ( A, 9B bzw. 1 1 Λ. 1 IB), einem Siphon (9C bzw. HC) mit Heberfunktion, einer

Druekausgleiehsleitung (9D bzw. i 1D), einem Magnetventil (M3 bzw. M5), einem Druckabsenker (8A bzw. IDA) und einem Ausgangsrückschlagventil (V2 bzw. V4), dadurch gekennzeichnet, dass beide Pumpenkammera(9A, 9B bzw. HA, I. I.B) unterhalb des Speichers (8 bzw.10) von denen die jeweils obere Kammer (9A bzw. I IA) durch das Eingangsventil (VI bzw. V3) ansp.ei.sbar ist, liegt und das der Siphon (9C bzw. 1 IC) das untere Ende der oberen Kammer (9A bzw. Ϊ 1 A) mit dem unteren Ende der unteren Kammer (9B bzw. 1 IB) verbindet und die Druckausgleichsleitung (9D bzw.11D) das obere Ende der oberen Kammer (9A bzw. 11 Ä) mit dem oberen Ende der unteren Kammer (9B bzw. I IB) verbindet, und dass das

Ausgangsrüekschlagventil (V2 bzw. V4) aus dem unteren Ende der unteren Kammer. (9B bzw. .1 IB) atispeisbar ist, w hrend das steuerbare Magnetventil. (M3 bzw. M5) die obere Kammer (9A bzw. I IA) mit dem Druckabsenker (8A bzw.lOA) im Speicher (8 bzw.10) verbindet

2) Intermittierende Ammoniak- Wasser-Absorptionskältemaschine im Batch- Verfahren , als Stapel vertikaler Platten ausgebildet, die zwischen zwei dicken äußeren

Stahlplatten zusammengepresst sind, mit Bypass, Temperaturregelung und

Wärnierückgewinnung, bestehend aus zwei Generatoren (13, 15), drei Absorbern (17, 18, 20) , einem Verdampfer (25) einem Kondensator (23), zwei Lösungs- Dampfpumpen nach Anspruch 1 (einerseits 9Ä, 9B, 9C, 9D, 8A, M3,Vi, V2

andererseits I IA, I IB. HC, HD, 10A, M5,V3, V4) , dadurch gekennzeichnet, dass der Generator (13) mit einer Generatorvorkammer (12) und einem Re fikator (22) und der Bypass Generator mit einem Gaskühler (21 ) verbunden ist und das der warme Absorber (18) und der Bypass Absorber (20) nachgeschaltete Speicher (8, 10) haben und der Bypass Absorber (20) einer Absorbervorkammer (1 ) hat, und dass für den Aufbau de Plattenstapel neben den dünnen ebenen und weitestgehend zweidimensionalen Formplatten die zur Aufnahme von Wärme tauschenden

Elementen wie Generatoren. Absorbern, Kondensator und Verdampfer dienen, auch dicke Formplatten aus Kunststoff mit dreidimensionalen Elementen Verwendung finden, die für Behälter, Pumpen und die Aufnahme von Verteilungskanälen oder allgemein zur Wärmedämmung Verwendung, finden, wobei dieser Plattenstapel aus drei flächig aneinander anliegenden Teilstapeln besteht, von denen die beiden äußeren (1A, IB) hauptsächlich zur Aufnahme von temperierbaren Behältern, Pumpen und Verteilungskanälen dienen, während de mittlere Stapel (2) hauptsächlich aus Wärme tauschenden Elementen wie Generatoren, Absorbern, Kondensator und Verdampfer besteht, und alle drei Teilstapel ( l Λ. I B, 2) die gleiche Höhe haben, aber die beiden äußeren Stape3.(lÄ, IB) gleich breit, sind, aber breiter als der mittlere Stapel (2) und alle drei Teilstapel ( 1A, l.B, 2) mit den Oberkanten und Unterkanten sowie einer gemeinsamen Seitenkäiite deckungsgleich abschließen, so dass an der anderen Seite des gesamten Plattenstapels eine vertiefte vertikale Län srinne entsteht, in der die Steuerangselemente (Ml, M2, M3» M4, 'M5) der Maschine montiert sind und dass eine Leistungssteigerung der Dampfpumpen anhand der Signale von Sensoren (7), welche das Niveau von Flüssigkeit den Pumpenbehältern feststellen, erfolgt.

3) Intermittierende Animoniak-Wasser-Äbsorptionskältemaschine nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, das die funktionellen Bauteile nach ihrer Betriebstemperatur geordnet sind, wobei in vertikale Richtung vier Zonen (28. 29, 30. 31) und in horizontaler Richtung drei Zonen (1Ä, 1B, 2) zu unterscheiden sind, wobei die heißeste Zone (28) mit den beiden Generatoren (13, 15) unten liegt, darüber die etwas weniger heiße Zone (29) mi den Absorbern (17, 18, 20) und darüber, nach einem Warme dämmenden Abstand, die kalte Verdampfer-Zone (30) und die Kondensator- Zone (31) liegen, während in horizontaler Richtung die Temperatur von der Zone (lÄ) nach Zone (1B) ansteigt, nämlich von der warmen Zone (.1 A) mit den wannen

Punipenheliältem (9Ä, 9B, HA, I IB) über die Mittelzone (2), wo Generatore (13, 15) und Absorber ( 17, 18, 20) so angeordnet sind, dass ihre kühleren Platten der Zone (1A) iiugekehrt sind, während ihre heißeren Platten an die heiße Zone (1B) angrenzen welche Gasabseheider( 14, 16) und Rektifikator (22) enthalten,

4) Intermittierende Ammoniak-Wasser-AbsQrptiönskältemaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit anzeigenden Sensoren, die in die Behälter enthaltenden Platten (lA J B) von der Seite (7) her eingepasst sind, die Regeleiernente (6) steuern.

5) intermittierende Amnioniak-Wasser-Äbsorptionskältemaschine nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Bypass-Äbsorber (20) ein Vorspeicher (3 ) angebracht ist, in den die erste Dampfpumpe (9A, 9B, 9C, 9D, 8A, M3,V1, V2 ) genau dosiert Lösung vom Absorberspeicher (8) hineinpumpt, so dass aus diesem

Vorspeicher (19) die Lösung der Schwerkraft folgend in den darunter liegenden Bypass Absorber (20) rinnt,

6) intermittierende Ani.nioniak-Wasser-ÄbsoTpiionslQÜtenraschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilkörper der Kugel-Rückschlagventile (V), welche die Schwerkraft schließt, weil die Kugel in einer senkrecht stehenden trichterförmigen Öffnung sitzt, außerhalb der für sie vorgesehenen dicken Plattenfl A, 1B) zu fertigen sind und erst danach in entsprechende Öffnungen dieser dicken Platten(lÄ, 1B) einzupressen sind.

7) intermittierende Arnrnoniak-WasserrÄbsorpttomkMlteniaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwei verschiedene Ten perierungsmedien die fre werdende Absorjtfionswärtne aufnehmen, wobei das erste Medium das eigentliche Heizmedium (27 A.) ist, das zunächst die hintereinander liegenden Generatorplatten (13) beheizt, wobei dieses Heizmedium (27 A) im Gegenstrom zur Ammoniaklösung (26A) fließt und sich dabe abkühlt und danach entlang der hintereinander liegenden Platten des heißen Absorbers (17) fließt wieder im Gegenstrom zur Lösung (26A) und danach die Maschine verlässt, während das zweite Medium kalt in die Maschine eintritt und zunächst zum warmen Absorber (18) fließt und dann entlang der hintereinander liegenden Platten desselben weiter zu Gaskühler (21) bzw. Rektifikator (22) der beiden Generatoren (13, 15) fließt, wo es weitere Wärme aufnimmt.

8) Intermittierende An ioniak-Wasser-Absorptionskältemaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass im mittleren Teilstapel (2) dünne Fomiplatten in Gestalt von hintereinander gestapelten Ammoniakplatten -26- sowie Wasserplatten -27- sic regelmäßig abwechseln wobei sich zwischen je zwei Fomiplatten eine metallene Trennplatte befindet,

9) Intermittierende ÄnTmoniak-Wasser-Äbsorptionskältemaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der für einen Generator (13, 15) vorgesehene Abschnitt der Ammoniakplatten (26) aus einem rechteckigen Ausschnitt besteht, an den zu beide Seiten je zwei Anschlusskanäle (26A, 26B) münden, vo denen aus jeweils ein Verbindungstunnel durch die dazwischen liegenden zwei Trennplatten und die Wasserplatte (27) stur nächsten Amntoniakplatte (26) fuhren und dass sich an einer Seite des Generatorausschnitts (1 ) ein Loch (27 A) befindet, durch welche der Verbindungstunnel zwischen den die Ammoniakplatte (26) einschließenden beiden Wasserplatten (27) führt.

10) Intermittierende Ammoniak- Wfasser-Äbsorptionskältemasehine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, das» der für einen Absorber (1.7, 18, 20) vorgesehene Abschni tt der Ammoniak platten (26) aus zwei nebeneinander liegenden rechtecki ge Ausschnitten besteht die jeweils einen sei entinenförmigen Kanal enthalten, wobei dieses Kanäle oben (17B ) miteinander verbunden sind, und an den beiden Außenseiten dieser Absorberplätte (17) je zwei Anschlusskanäle (26 A, 26B) münden, wobei die Gas zuführende Leitung der beiden Gasanschlüsse (26B) über einen vertikalen Verbindungskanal (17A) mit dem unteren Ende des einen serpentinenförmigen Kanals verbunden ist und wo von jedem Anschlusskanal ( 6A„ 26B) aus jeweils ein Verbindungstunnel durch die dazwischen liegenden zwei Trennplatten und die Wa erplatte (27) zur nächsten Ämmoniakplatte (26) führen und dass sich an einer Seite des Absorberausschnitts (.17) ein Loch (27 A) befindet, durch welches der

Verbindungstunnel zwischen den die Ämmoniakplatte (26) einschließenden beiden 'Wasserplatten (27) führt,

1 1.) Intermittierende Ammoniak-Wasser-Äbsorptionskältemaschine nach Anspruch 8. dadurch gekennzeichnet, dass der für die Temperierung eines Absorbers ( 17, 18. 20) oder Generators (13, 15) vorgesehene Abschnitt der Wasseiplalien (27) aus einem rechteckigen Ausschnitt besieht, der einen serpentinenförmigen Kanal hält, in dem das Temperierungsmedium von unten nach oben fließt in den zwei seitliche

Anschlusskanäle (27 A) münden, und wo von jedem Anschlusskanal (27 A) aus jeweils ein Verbindungstunnel. durch die dazwischen liegenden zwei Trennplatten und die Ämmoniakplatte (26) zu einer benachbarten Wasserplatte (27) führen und das sich an einer Seite des Temperierungsausschnitts (27) zwei Löcher (26A„ 26B) befinden, durch welches die Verbindungstunnel zwischen den die Wasserplatte (27)

einschließenden beiden Wasserplatten (27) führen.

1.2) Intermittierende Ammoniak- Wasser- Ab sorptionskältemaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich am Ausgang des Kondensators (23) und vo der Druckstufe (M4) zum Verdampfer (25) hin ein Speicher (24) zur Aufnahme von flüssigem Ammoniak befindet.

13) Intermittierende Ammoniak- Was ser~Äb orptionskältemaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere solcher Maschinen als autonome Module mit jeweils eigenem unabhängigen Ammoniaksystem zu eine größeren Block verbunden sind, wobei die kongruenten Plattenstapel der Einzelmodule zu einem Gesamtstapel verbunden sind,

14) Intermittierende Ammoniak- Wasser-Absorptionskältemaschine nach den Ansprüchen und 13, dadurch gekennzeichnet, dass Leitungen für die Medien zum Beheizen, zum Rückkühlen oder zur Herausleitung der erzeugten Kälte von einer Seite des

Plattenblocks zur anderen Seite so durchlaufen das ihre Eingänge bzw. Ausgänge (5) an kongruenten Positionen der gegenüberliegenden Außenplatte (3) münden, lediglich im inneren jedes beteiligten Moduls gibt es Abzweigungen, zu den einzelnen

Bauteilen, die zu temperieren sind.

15) Intermittierende Ammoniak-Wasser ·Α1ΐ8θΓρίϊοη8ΐίΜ1ΐ6η β«ο1ιίη6 nach den Ansprüchen 2, 13 und 14 dadurch gekennzeichnet, dass die regelbare Kühltemperator der einzelne Module in einer Großmaschine auf unterschiedliche Tempera turen so einzustellen ist, dass das zu kühlende Medium als erstes durch den Modul mit der wärmsten Kühiternperatur fließt, welche knap unier der Temperatur des zu kühlenden Raums liegt, danach durch den Modul mit der nächst kälteren Temperatur und so fort bis zum letzten Modul, der auf die tiefste Temperatur eingestellt ist, welches die Nenntemperatur des Gesamtsystems ist.

Description:
Modulare Absorptionskältemaschine in Plattenbauweise Einleitung

Ammoniak- Wasser- Absorpionskältemaschinen gelten als groß, schwer und teuer und der energetische Wirkungsgrad ist deutlich niedriger als bei Kompressionskältemaschinen. In Verbindung mit erneuerbaren Energien gibt es aber neue Ansätze in der Kältetechnik, die versuchen, auch die Ammoniak- Wasser- Absorption wieder interessant zu machen.

Während Kompressionskältemaschinen zu ihrem Betrieb mechanische Energie oder elektrischen Strom brauchen und damit aus ökologischer Sicht bedenklich sind, können Ammoniak- Was ser- Ab Sorptionskältemaschinen mit Wärme von relativ niedriger Temperatur angetrieben werden. Solche Wärme kann aus nachhaltigen Quellen oder aus industrieller Abwärme kommen. Für eine ökologisch relevante massive Verbreitung dieser Technologie wäre es nötig, den Wirkungsgrad dieser Maschinen zu verbessern und die Herstellungskosten pro Leistungseinheit deutlich zu senken. Zusätzlich sollen aus Sicherheitsgründen nur kleinvolumige Ammoniak- Was ser- Absorpionskältemaschinen gebaut werden, da allenfalls austretender Ammoniak nicht ungefährlich ist. Daraus ergibt sich die Notwendigkeit eines modularen Konzepts, wo Maschinen großer Leistung aus einer Gruppe kleiner autonom arbeitender Maschinen bestehen, die dabei aber aus Platzgründen möglichst kompakt aneinander gefügt werden sollen. Ein nicht zu übersehender Vorteil bei diesem Ansatz ist auch der, dass sich kleine Maschinen viel eher für eine kostengünstige industrielle Massenfertigung eignen als große.

Es gibt auch schon Vorschläge und Experimentalanlagen, die den Wirkungsgrad verbessern und anderseits Ideen, um die Bauweise kompakter, kleiner und leichter und damit auch billiger zu machen. Dabei handelt es sich durchwegs um intermittierende Systeme oder Batch- Verfahren mit einer Rückgewinnung von Abwärme. Sie arbeiten nicht mit elektrischen Lösungspumpen sondern mit langsamen Dampfpumpen ohne bewegliche Teile, wenn man von

Rückschlagventilen absieht. In dieser Gruppe gibt es auch Verfahren, um die

Ammoniakkonzentration der Lösung, die den Kocher oder Generator verlässt in einem zweiten Schritt, genannt„Bypass" noch weiter zu senken, bevor man sie in den Absorber führt und schließlich experimentiert man bei diesen Maschinen mit einer Plattenbauweise, mit der man komplexe Verrohrungssysteme, wie sie für Absorptionskältemaschinen typisch sind, in einem einzigen Plattenblock als Mehrebenensystem verbindet, analog zu der Bauweise die man in der Elektronik für Mikrochips verwendet.

Die Schwächen dieser unterschiedlichen Ansätze sind miteinander logisch verknüpft: Komplexe Systeme wie das Bypasssystem erfordern einerseits eine Bauweise, die den Herstellungsaufwand radikal verringert, wie eben die genannte Plattenbauweise und andererseits für einen stabilen, störungsfreien Lauf mindestens zwei unabhängig voneinander regelbare Lösungspumpen, welche als Dampfpumpen ohne bewegliche Teile ebenfalls nur in einer Plattenbauweise wirtschaftlich hergestellt werden könnten. Es gibt aber bisher noch gar keine regelbaren

Dampfpumpen ohne beweglichen Teile, vielleicht auch deswegen, weil es im bisherigen Plattenkonzept für die dafür erforderlichen Regelmechanismen keinen Platz gibt, insbesondere dann, wenn man diese Plattenbauweise auch modular ausbilden will, weil in diesem Fall äußere Zubauten zum Plattenblock den Zusammenschluss mehrerer Module behindern würden.

Die vorliegende Erfindung beschreibt daher eine mögliche Architektur solcher intermittierenden Ammoniak-Wasser-Absorpionskältemaschinen im Batch-verfahren samt Bypasssystem, welche eine Integration von Regelelementen erlaubt und damit in unmittelbaren Zusammenhang auch eine an diese Bauweise spezifisch angepasste Dampfpumpe ohne bewegliche Teile, die sich entsprechend regeln lässt. Stand der Technik

Eine umfassende Darstellung der hier angesprochenen Innovationen, also Dampfpumpe, Absarptionswärmerückgewinnung, Bypass und Plattenbauweise findet man unter:

http://www.solarfrQst.com/PDF/icebQok.pdf

Der hier beschriebene Stand der Technik bezieht sich ausdrücklich auf Ammoniak- Wasser- Absorptionskältemaschinen, die mit Dampfpumpen ohne bewegliche Teile (mit Ausnahme: der Rückschlagventile) arbeiten, also solche Maschinen, die explizit für einen möglichst kleinen Verbrauch elektrischer oder mechanischer Energie entworfen worden sind, weil sie mit billiger Niedertemperaturwärme, sei es mdustrieabwärme oder Solarwärme, angetrieben werden,

(Siehe z.B. WO 03/Ö95844AL AT 504 399 B l, AT Si l 288 Bl)

Solehe Dampfpumpen arbeiten mit niedriger Frequenz, weil das Medium das transportiert werden soll, selbst Wärme aufnehmen muss, um den nötigen Druck zu erzeugen, Danach muss wieder frische kalte Lösung angesaugt werden. .Dies geschieht durch einen selbsttätig arbeitenden Druck absenker, das ist ein kaltes Flüssigkeitsvolumen durch das am Ende des Pumpaustreibvorgangs Gas aus dem Pumpenraum blubbert und dabei absorbiert wird.

Typischerweise erreicht man eine Pumpenzyklusdauer von einer bis zu mehreren Minuten. Bei einer solchen Zyklusdauer ist die Menge der bei jedem Pumpenhub beförderten Lösung fast so groß, wie die ganze in der restlichen Maschine ' befindliche Lösung. Der

Funktionsprozess einer derartigen Kältemaschine ist daher nicht kontinuierlich sondern intermittierend. Es handelt sich daher um einen Batch-Prozess» Erfahrungen, die man mit kontinuierlich arbeitenden Ammoniak- Wasser-Absorptionskältemaschinen gemacht hat, lassen sich nur mit Einschränkungen auf Systeme mit solchen Dampfpumpen übertragen.

Abwärme fällt in Ammoniak-Wasser- Absorptionskähemaschinen an .mehreren Punkten an. Dabei muss man einerseits zwischen heißen Bauteilen wie dem Rektifikator und der Zone im Eingangsbereich des Absorbers, da wo die heisse Lösung vom Generator in den Absorber fließt und andererseits nur warmen Bauteilen, wie dem Absorber selbst unterscheiden. Der Kondensator gibt auch Wärme ab, jedoch sollte deren Temperatur nur knapp über der Xlmgebungstemperatur liegen und sie ist daher uninteressant Die„klassische

Wärmerückgewinnung''' in Ammoniak-Wasser- Absorptionskältemaschinen nämlich zwischen der in den Generator einfließenden k lten Lösung und der aus diesem herausfließenden heissen Lösung kann in eine Baten -System mit Dampfpumpe nicht stattfinden. Denn zum einen heizt schon die Dampfpumpe die Lösung auf, bevor sie in den Generator eintritt und zum anderen erfolgen Eintritt und Austritt von Lösung am. Generator nicht gleichzeitig, da es sich um ein Batch-System handelt.

Mengenmäßig am bedeutendsten ist die Energiemenge, die sich aus dem Absorber gewinnen lässt, dabei ist aber vorausgesetzt, dass die absorbierende Lösung über einen längeren Weg nur langsam abgekühlt wird und dabei synchron die Konzentration der Lösung steigt, während der Druck im Absorber konstant bleibt.

Insgesamt ist die Wärmemenge, die bei der Absorption frei gesetzt wird fast, genau so groß wie die Wärmemenge, die man im Generator einsetzen muss, um den Ammoniak zu

verdampfen. Freilich fällt die Absorptionswärme in einem Temperaturintervall an, dessen Grenzen niedriger liegen als beim Temperatuiintervall der Generatorheizung, obwohl diese beiden Temperaturintervalle überlappen, so dass nur in diesem Bereich die

Absorptionswärme in. den Piroxe ss zurückgeführt werden kann. Zusätzlich ist zu beachten, dass beim Aufheizen der Losung im. Generator der Energieeinsatz pro Grad Celsius, um das die Lösung während des Gasaustreibvorgangs erwärmt wird bei niedrigen Temperaturen viel größer ist, als bei hohen Temperaturen. Analog gilt, im Absorber ebenfalls, dass die frei werdende Äbsorptionswärme die pro Grad Celsius Abkühlun der ÄbsorberlÖsung gewonnen werden kann bei niedrigen Temperaturen viel größer ist, als bei hohen Temperaturen, Die Verschiebung der Temperaturintervalle zwischen Absorber und Generator hat also zur Folge, dass im unteren Temperaturbereich der Generatorheizung zwar der obere Temperaturbereich der Absorberrückkühlung verwendet werden kann, aber dass der Betrag der so wieder gewinnbaren Wärme weniger als die Hälfte des Energiebedarfs des Generators in diesem überlappenden Temperaturbereich ausmacht. Andererseits bedeutet das, dass mehr als die Hälfte der entstehenden Absorberwärme bisher nicht genützt wird.

Zur Rückgewinnung von Absorptions wärme siehe AT 5002.32A1, AT 504 399 B 1, AT 506 356 B l

Eine andere Methode zur Verbesserung des Wirkungsgrades bei niedrigen Kühl- und bei hohen Rückkühltemperaturen besteht darin, die vom Generator kommende Lösung in einem zweiten Generator auf einem Druckniveau, das zwischen dem Absorberdruck und dem Generatordruck liegt, weiter zu kochen und die vom Absorber kommende Lösimg in einem zweiten Absorber, der sich auf eben diesem Mitteldruck befindet mit diesem Dampf i n Kontakt zu bringen, bevor sie in den Generator gepumpt wird. Ein Teil des Ammoniaks zirkuliert daher nicht über den Kondensator und den Verdampfer, sondern kehrt über eine „Bypass" genannten ParaUelwe zum ersten Generator zurück. Den zweiten Generator, und den zweiten Absorber nennt man dann der Klarheit wegen besser Bypa generator und Bypassabsorber. Für dieses komplexe System braucht man dann allerdings zwei

Lösungs pumpen, die erste vom Absorber zu dem Bypassabsorber, und die zweite Pumpe vom Bypassabsorber zum Generator,

Eine Beschreibung des Bypass Systems findet man in AT 407 085 B, AT 506 356 B T

Dieser Zusatzaufwand lohnt sich aber. Ma kann damit einerseits die erreichbare

Kühltemperatur deutlich senken und gleichzeitig dabei die Rückkühl temperatur der Maschine anheben. Zusätzlich steigt der Wirkungsgrad der Maschine. Dieses Prinzip ist. bisher aber nur in Labormodellen ausprobiert worden, da es in der Praxis sehr kompliziert ist, zwei Absorber und zwei Dampfpumpen in einem Batch- Verfahren entsprechend zu synchronisieren.

Um eine kompakte und relativ kleine Bauweise von Ammoniak -Wasser- Absorptionskältemaschinen zu ermöglichen hat man versucht mit einer Plattenbauweise als Mehrebenensy stem das komplexe Verbindungssystem der unterschiedlichen Wärmetauscher und Temperierun smedien von Kältemaschinen in den Griff zu bekommen.

Dabei verwendet man in einem Plattenstapel zwei Arten von Platten, nämlich einerseits so genannte Formplatten, aus Diehtmaterial, vorzugsweise quellendem

Faserverbimddichtstoffen, die durch Löcher sowie kanalförraigc Ausschnitte durchbroche sind und zum Leiten von Flüssigkeiten oder Gasen dienen, und Trennplatten aus Metailblech, in denen Löcher zum Durchlas« von Flüssigkeiten oder Gasen senkrecht zur Plattenebene gemacht sind, aufgebaut wird. Dieser Stapel wird durch Schrauben, Klammern ode andere mechanische Mittel zwischen zwei stärkeren metallischen Außenplatten zusammengepresst, so dass zwischen je zwei Formplatte eine Trennplatte und zwischen je zwei Tr.ennpla.tten eine Formplatte zu liegen kommt. Siehe dazu AT 506 358 ßl

Um diese Plattenpakete nicht nur am Rand, wo die Schrauben sitzen, sondern auc in der Mitte dicht zu halten wurde in AT 1 1 228 B 1 ein hydraulischer Polster vorgeschlagen.

Kritisch ist die Anordnung aller Bauelemente in einem integrierten Plattenblock wegen der Gefahr- von Wärmebrücken zwischen warmen und kalten Bauteile da, wo keine Wärme fließen soll. Auch die Druckunterschiede der verschiedenen Bauteile sind problematisch, da sich: die dünnen Trennplatten leicht verbiegen lassen, was zu Undichtigkeiten führen kann. Man hat daher bei den bisherigen Labormodellen und Prototypen Bauteile mit

unterschiedlichen Drucken prinzipiell immer so angeordnet, dass sie bezogen auf die Plaüenebenen immer nebeneinander und nicht hintereinander zu liegen kamen, damit sie nicht gegenseitig Druck aufeinander ausüben können. Berücksichtigt man zusätzlich die

unterschiedlichen Temperaturen und der Tatsache, dass ein Teil, des Lösungstransports durch Schwerkraft erfolgt, kommt ma zu einer vertikal eindimensionalen Anordnung aller Wärme tauschenden Elemente aber es bleiben externe Behälter, die sich nicht integrieren lassen, bzw. wo es nicht ökonomisch ist, dies zu tun, weil das Behälteryoiumen groß gegenüber dem restlichen Plaltenvolumen ist.

Probleme mit dem derzeitigen Stand der Technik

Trotz der eben beschriebenen Ansätze sind diese Neuerungen für Ammoniak-Wässer- Absorptionskältemaschinen noch nicht befriedigend, um eine industrielle Massenproduktion solcher Maschinen zu rechtfertigen.

Ein Hauptproblem sind die Dampfpumpen. Ihre Pumpleistung ist nicht steuerbar, vielmehr hängt sie von den -zur Anwendung kommenden Temperatur- und Druckverhältnissen sowie gewissen statistisch auftretende Störungen ab. Dadurch lassen sich komplexere Kühlzyklen, wo 2 oder mehrere Vorgänge mit mehreren Pumpen gleichzeiti und parallel Verlaufen nicht durchführen, das gilt, vor allem für das oben genannte Bypasssystem.

Abgesehen von der Synchronisation gibt es mit dem Bypass System auch Probleme wegen des Batch Verfahrens: Wegen, des intermittierenden Lösungsflusses durch den

Bypassabsorber kann die Ausgasung der heißen Lösung im Bypassgenerator zeitweise nicht stattfinden und der ganze Bypassprozess verläuft nur unvollständig.

Wärmerückgewinnung wird bisher nur ansatzweise genützt. Der niedrige Temperaturbereich der Absorberwärme wird bis dato gar nicht genützt.

Die Integration der Maschine in einem kompakten Plattenblock muss ebenfalls noch perfektioniert werden. Der erwähnte hydraulische Polster verhindert zwar Undichtigkeiten zwischen Zonen mit unterschiedlichen Drücken innerhalb des Plattenblocks, aber dafür muss im hydraulischen Polster .ein Mindestdruck von etwa 25 bar herrschen. Das ist ein weiteres Hindernis für die Integration von Behältern in. den Piattenbloek. Während Elemente wie Generator oder Absorber mit kleinteiliger Innenstruktur gebaut werden können, die diesen Äussendruck leicht aufnehmen und kompensieren kann, ist das bei großvolumigen

plattenförmigen Behältern unpraktisch und führt zu aufwendigen teuren Konstruktionen.

Die vertikal eindimensionale Anordnung aller Wärme tauschenden Elemente im Plattenblock ist ebenfalls ein Problem, weil zwischen diesen Teilen Gas und Lösung hin und her bewegt werden müssen. Der Transport einer kalten Lösung durch eine heiße Zone führt zur

Gasblasenbildung. Da aber der Flüssigkeitstransport teilweise nur durch die Schwerkraft bewerkstelligt wird, können Gasblasen den ganzen Prozess anhalten.

Im ursprünglichen Konzept für die Plattenbauweise (AT 506 358 Bl.) waren zwar Sensoren und Regelelemente vorgesehen, die speziell an den beengten Raum zwischen den Platten angepasst sein sollten, jedoch ist die Entwicklung solcher Elemente bis zur Marktreife zeitaufwendig und teuer und lohnt sich nicht, wenn man bedenkt, dass es fertige

Regelelemente und Sensoren preiswert zu kaufen gibt, deren einziger Fehler darin besteht, dass sie in ihrer Form nicht zwi schen die Platten passen. Daraus folgt, dass man besser versuchen sollte, den Platten Stapel und sein Bauprinzip so zu verändern, dass er die verfügbaren Regelelemente aufnehmen kann. Die Kühltemperatur dieser Maschinen last sieh nicht regeln, denn sie ist vom

Verdam pf erdrück vorgegeben, der wiederum von der Rückkühltemperatur bestimmt ist. Prinzipiell wäre eine Kühltemperaturregelung in einer Ammoniak- Wasser- Absorptionskältemaschine schon möglich (siehe AT 504 399 Bl - Ansprach 6) wenn man die Lösungsbonzentration dieser Maschine verändert. Die in der zitierten Patentschrift genannte Methode ist aber in dem hier angestrebten Plattenkonzept nicht zu verwh'klkhen.

Die Temperatur in einem zu kühlenden Raum könnte demnach nur über einen„Stopp- and go" Betrieb konstant gehalten werden, wenn mit Schwankungen der Rückkühltemperatur m rechnen ist. Das Anfahren des Ktihlptozesses nach einer Abschaltung kann aber bis zu einer halben Stunde dauern.

Der langsame Startvorgang hängt auch damit zusammen, dass die genannten Dämpfpumpen einen Starter brauchen, der Lösung in den Pumpraum presst, wobei dieser Vorgang oft mehrmals wiederholt werden muss. bis die Maschine anspringt.

Ein weiteres Problem liegt darin, dass die übliche Bauweise von Absorbern, und Generatoren von konventionellen Ammoniali-Wasser-Absorptionskältemaschinen in der Plattenbauweise nicht funktioniert und neu erfunden werden musste. Ein Vorschlag findet sich ansatzweise in AT 511 228B1 Fig.4, wobei sich dort, die Form von Generator oder Absorber noch nicht sehr von der Serpentinenform unterscheidet die sich für Hochleistungswärmetauscher in

Plattenbauweise besonders bewährt hat.

in dem engen Spalt einer Formplätte zwischen zwei Trennplatten kann sich in einer

Serpentine die Lösung nicht gut mit einem Gas- vermischen, was insbesondere die

Funktionstüchtigkeit von serpentinenförmigen Absorbern sehr beschränkt. Für den Generator gibt es mit serpentinenförmigen Kanälen ein anderes Problem: Das entstehende Gas beschleunigt die Flüssigkeit zwischen den Gasbiasen so, dass die Verweilzeit der Flüssigkeit viel geringer ist, als man geplant hatte.

Aber nicht nur die Basiselemente der Ammoniak- VVasser-Absorptionskältemaschinen in Plattenbauweise müssen neu entwickelt werden, sondern auch Dampfpumpen, Drosseln, Rückschlagventile und Schwimmerventile.

Drosseln sind bei Kältemaschinen allgemein üblich, bewähren sieh aber in Barch Systemen gar nicht gut, da beim intermittierenden Flus auch starke Druckschwankungen auftreten, die in einer Drossel auch zu großen Schwankungen des Durchflusses führen. Schwimmerventile könnten das Problem des intermittierenden Flusses lösen, aber es ist sehr schwer, diese zwischen enge Platten einzupassen. Als Rückschlagventile eignen sich derzeit wegen des sehr beschränkten Platzes zwischen den Platten nur sogenannte„umbrella valves" das sind kleine Klappenventile aus Elastomeren. Wegen ihrer Kleinheit sind aber auch die Durchilusslöcher sehr klein, und neigen dazu sieh zu Verstopfen, wenn es in der Lösung Sehwebstoffe gibt, was bei den erwähnten Faserverbundstoffen leider sehr häufig vorkommt

Aufgaben der Erfindung

Daraus ergeben sich klare Anforderungen, welche PiObleme durch die vorliegende Erfindun gelöst werden sollen.

• Man braucht eine Architektur des Plattehbioeks, - am besten ohne hydraulischen

Polster - die es erlaubt. Behälter druckgesichelt zu integrieren und Leitungen zwischen entfernten Bauteilen ohne unerwünschte Gasbildung zu verlegen, wo es keine signifikanten Wärmebrücken gibt und wo unterschiedliche Druckzonen nicht zu Undichtigkeiten führe .

• Diese Architektur muss vor allem so gestaltet sein, dass sich große Kältemaschinen aus mehreren identischen .nodularen Kleinmasellinen kompakt zusammensetzen lassen.

• Eine besondere Variante des Bypasssystems für Batch-Verfa ren soll in diese

Architektur des Systems eingepasst werden können

• Rückschlagventile, wegen des erforderlichen niedrigen Öffnungsdrucks am besten in Form von Kugelventilen ohne Rückholfedern müssen sich in die Platten vertikal einbauen lassen. Das erfordert eine spezielle Herstellungstechnik.

• Auch andere Steuerelemente müssen in den Plattensiapel integriert werden können.

Insbesondere muss Plate für zugekaufte Regelelemente geschaffen werden

• Man braucht eine Dampf pumpe mit von außen genau steuerbarer Leistung

• Die Wärnierückgewinnung darf sich nicht nur auf den direkt im System wieder

verwertbaren Energieanteil beziehen, sondern es muss sich auch der

Niedertemperatiirante.il der Absorptionswärme nützen lassen.

• Die aschine darf keinen Starter benötigen

• Eine Kühltemperaturregelung ist nötig

Lösung der gestellten Aufgabe

» Die Aufgabe, eine Architektur des Plattenblocks anzugeben, die es erlaubt. Behälter zu integrieren und Leitungen zwischen entfernten Bauteilen zu verlegen, die keine unerwünschte Gasbildung verursachen, die keine signifikanten Wärmebrücken haben und wo unterschiedliche Druckzonen nicht zu Undichtigkeiten führen, wird dadurch gelöst, dass man das ursprüngliche rigide Konzept des Plattenbaus (AT5Ö6358B 1), wo nur zweidimensionale ebene glatte Platten vorgesehen waren, lockert und zusätzlich Platten unterschiedlicher Dicke, die auch bewusst dreidimensionale Elemente enthalten dürfen zul st, weil ja auch solche Platten durch computergesteuerte CMC Maschinen schnell und preiswert hersteilbar sind. Es werden also zwei verschiedene Arten von Formplatten einsetzt, dicke Platten mit mehreren Zentimetern Stärke als Behälterplatten sowie als Wärmedämmpiatten, die außerdem als statische Elemente gegen Überdruck in benachbarten Zonen dienen und dünne Platten, welche die normalen Funktionen, wie Generator, Absorber etc übernehmen, wo vor allem Wärme ausgetauscht wird. Kanäle zur Verteilung von Lösung und Gas zwischen den

Systemelementen macht man in und entlang der Oberflächen der dicken

Dämmplatten, wobei diese Kanäle aber die Platten nicht durchbrechen. Damit kann man an den zwei Außenflächen einer dicken Platte zwei unterschiedliche

Kanalsysteme anbringen, die nicht nur gegenseitig kreuzungsfrei verlaufen, sondern sogar gegeneinander wärmegedämmt sind.

• Um die Integration von zugekauften Regelelementen zu ermöglichen hat jeder

Plattenblock an den beiden Außenseiten dicke Platten für Behälter, Wärmedämmung mit Verteilungskanälen und statische Festigkeit gegenüber Druck von innen, die die Stapelung des Plattenblocks fortsetzen . Diese Außenplatten sind um einige

Zentimeter breiter als die dünne Platten in der Mitte des Blocks, so dass die auf einer Seite über d e Mittelplatten hinausragen. Dadurch entsteht an einer Seite des

Plattenblocks in der Mitte eine vertikale Einbuchtung,, in die Regelelemente wie z.B. Magnet enile eingebaut werden können, die dann direkt zwischen den

Verteilungskanälen in den äußeren Dämmplatten zu liegen kommen. Da solche Magnetventile im Gegensatz zu de unbeweglichen und daher langlebigen Platten eher als Verschleißteile betrachtet werden müssen, werden sie mit einer speziellen Aui ngevomchtung zwischen die Platten geklemmt, so dass man Magnetventile auswechseln kann, ohne den ganzen Plattenblock zu öffnen.

Um solche Plattenblöcke als Module in einem zusammenhängenden größeren System verwenden zu können gibt es für die Medien zum Beheizen, zum Rücldcühlen oder zur Herausleitun der erzeugten Kälte des größeren Gesamtsystems gerade Leitungen, die von einer Seite jedes modularen Plattenbloeks zur anderen Seite durchlaufen, lediglich im inneren jedes beteiligten Moduls gibt es Abzweigungen, zu den einzelnen

Bauteilen, die temperiert werden müssen. Dadurch können mehrere Maschinen ohne Zwischenabstand aneinander gefügt werden, so dass eine größere Maschine: aus mehreren gleichen Modulen zusammengebaut werden kann.

Eine Variante des Bypass Systems die sich auch für Baten- erfahren eignet besteht darin, dass vor dem Bypass- Absorber ei Vorspeiche angebracht ist. in den die erste Dampfpumpe genau dosiert (deshalb braucht man eine Steuerung) Lösung vom Hauptabsorber hineinpumpt. Aus diesem Vorspeicher rinnt die Lösung der

Schwerkraft folgend in den Bypass Absorber, aber so langsam, dass sich auch trotz des intermittierenden Lösungsflusses der Bypassabsorher nie ganz leert..

Trichterförmige Kugel- Rückschlagventile die man senkrecht in die dicken Platten einbauen kann werden getrennt heraußen angefertigt. In die Platte wird für das Ventil eine rechteckige Öffnung gemacht in der oben und unten Ein- und Ausgangskanäle münden und das fertige Ventil samt Kugel wird in diese Öffnung eingepresst wobei man vorher noch oben und unten Dichtungsringe in den Spalt zwischen Ventil und Platte einsetzt.

Eine Dampfpumpe mit genau steuerbarer Leistung wird unterhalb des

Absorberspeiehers angeordnet und besteht aus zwei senkrecht übereinande

angeordneten Kammern, deren untere beheizt ist. Zwischen Absorberspeicher und Pumpe liegt ein Verbindungskanal mit Emgangsrückschlagventil und am. unteren Ende des unteren Behälters gibt es ein Ausgangsrückschlagventil . Der obere und der untere Pumpenbehälter sind einerseits mit einer Siphonieitung und andererseits mit einem Lüftungskanal verbunden. Die Siphonleitung die am Boden der oberen Kamme beginnt, dann aufwärts bis zum oberen Ende dieser Kammer geht, sich dann abwärts wendet und in die untere Kammer mündet, entleert die obere Kammer - sobald sich diese gefüllt hat - in die -untere. Ausserdem gibt es einen Kanal der vo einem

Absperrmitlel unterbrochen wird vom oberen Ende der oberen Kammer in den einen gesonderten Teil des Absorberspeichers, in dem sich immer Lösung befindet, weil der Absorberausgang in diesen Teil de Absorberspeicher mündet und von dort über einen Überlauf in den restlichen Absorberspeicher weiter fließt, ist dieses

Absperrmittel geöffnet, so kann Gas von der Pumpe in den Absorber Speicher fließen, wo es in der Lösung absorbiert wird. Dadurch sinkt der Druck in der Pumpe bis er gleich mit dem Druck im Absorberspeicher wird. In diesem Moment fließt Losung aus dem Ab orbers eicher der Schwerkraft folgend in die obere Kammer der Pumpe. Sobald diese voll ist läuft die Lösung über den Siphon in die untere Kammer, wo sie sich erhitzt und der Dmek in der Pumpe steigt. Spätestens in diesem Moment muss das Absperrmitlel geschlossen werden. Der Druck in der Pumpe steigt dann bis zu dem Wert, der i m Zielort, wo die Lösung hin soll, herrscht und die Lösung fließt durch das Ausgangsventil ab. Je nach gewünschter Pum.pintens.ilit kann man nun Zeit verstreichen lassen, bis das Absperrmittel wieder geöffnet wird, damit der Druck in der Pumpe wieder fällt und der nächste Zyklus beginnen kann. Durch diese

Regulierung kann auch die Kühlleistung der Maschine wunschgemäß gesteuert, werden und die Maschine muss bei kleinem Kühlbedarf nicht abgeschaltet werden. Um die Äbsorptions värme vollständig zu nützen braucht man zwei

Temperierungsmedien. Das erste Medium ist das eigentliche Heizmedium, das die hintereinander liegenden Generatorplatten beheizt, wobei dieses Heizinedium im

Gegenström zur Ammoniaklösung fließt. Entlang des Generators kühlt sieh dieses Medium ab und fließt dann entlang der hintereinander liegenden Platten des ersten Absorbers (das ist der heißere Teil de gesamten Absorbers) wieder im Gegenstrom zur Lösung zu Ausgang, wodurch ein Teil der verbrauchten Heizenergie wieder ersetzt wurde. Das zweite Medium kommt kalt zum zweiten Absorber (das ist der kühlere Teil des gesamten Absorbers) und fließt dann entlang der hintereinander liegenden Platten desselben und anschließend noch an den Gaskühlern bzw. Rektifikatoren der beiden Generatoren entlang und nimmt dabei weitere Wärme auf. Dabei erreicht man eine Medientemperatur, die sich für übliches Gebrauchswarmwasser eignet. Der gesamte COP der Maschine lässt sich so fast verdoppein, was insbesondere dann wichtig ist, wenn die Heizung der Maschine mit teuren thermischen Sölarkollektoren erfolgt.

• Um den Kühlprozess sofort beim Einschalten der Maschine zu ermöglichen, muss der Kondensato an seinem Ausgang einen Speicher haben, wo flüssiger Ammoniak aufgehoben wird, bevor er das Abspermiiltel erreicht, das als Druekstufe zum

Verdampfer dient. Und es muss garantiert sein, dass sich in den Absorbern immer eine gewisse Mindestmenge schwache Lösung befindet, die das Ammoniakgas gleich beim Einschalten aufnehmen kann, sobald das Absperrmittel am Kondensatorausgang geöffnet wird. Dieser Speicher am Kondensatorausgang hat den zusätzlichen positiven Effekt, dass man während des Betriebs der Maschine durch unterschiedliche

Steuerung de Absperrmittels verschieden Mengen von flüssigem Ammoniak speichern kann, die dadurch dem restlichen System entzogen werden. Je mehr

flüssiger Ammoniak dort gespeichert wird, umso schwächer ist die Lösung im

Absorber und umso niedriger ist ihr Druck, welcher auch den Druck im Verdampfer bestimmt. Bei niedrigerem Verdampferdruek verdampft der Ammoniak aber mit niedrigerer Temperatur, wodurch die Kühltemperatur niedriger wird.. Umgekehrt kann man durch geringere Speichennengen im Kondensatorspeicher eine höhere

K ühl temperatur ein stellen.

• Über die regelbare Kühltemperatur jedes einzelnen Moduls in einer Großmaschine lässt sich noch eine weitere Erhöhung des COP erreichen: Das Medium, das die Kälte in einen zu kühlenden Raum bringt kommt von diesem deutlich wärmer zur

Kältemaschine zurück. Wenn man nun die Kuhltemperaturen der einzelnen Module so einstellt, dass der Modul, durch den das rücklaufende Kältemedium als erstes fließt der wärmste ist und der Modul der kälteste ist, wo das Medium zuletzt durchfließt, bevor es wieder zum Kühlraum geht, ist die mittlere Kühltemperatur der Module höher als die nominelle Kühltemperatur der Gesamtmaschine. Da der COP aber stark, von der Kühltemperatur abhängt und bei wärmerer Kühltemperatur größer ist, spart man somit Energie.

Effekte der Erfindung und Unteransprüche

• Wenn mau zwei verschiedene Arten von Formplatten einsetzt, so können dicke

Platten mit mehreren Zentimetern Stärke als Behälter dienen sowie als

Wärmedämmplatten, die außerdem als statische Elemente gegen Überdruck in benachbarten Zonen dienen und außerdem Kanäle aufnehmen können, die nicht nur gegenseitig kreuzungsfrei verlaufen, sondern sogar gegeneinander wärmegedämmt sind.

• Wenn die Außenplatten um einige Zentimeter breiter als die dünnen Platten in de

Mitte des Blocks sind, so entsteht an einer Seite des Plattenblocks eine Einbuchtung, in die Regelelemente wie z.B. Magnetvenile eingebaut werden können, die dann direkt zwischen den Verteilungskanälen in den äußeren Dammplatten zu liegen kommen. • Wenn jedem {nodularen Plattenblock die Leitungen der Temperierungsmedien von einer Seite zur anderen Seite gerade durchlaufen, können mehrere Module ohne

Zwi sehenabstand aneinander gefügt werden, so das« eine größere Maschine aus mehreren gleichen Modulen zusammengebaut werden kann.

• Wenn vor dem. Bypass -Absorber ein Vorspeicher angebracht ist, in den die erste

Dampfpumpe Lösung vom. Hauptabsorber hineinpumpt, die dann langsam in den Bypass Absorber nacbrinot wird auch bei intermittierendem Betrieb der Maschine der Bypass Absorber nie ganz leer und der Bypass bleibt immer funktionsfähig.

• Senkrechte Kugel-Rückschlagventile haben einen relativ großen Strötmmgsquerschnitt und einen sehr kleinen Öffnungsdruck, insbesondere dann wenn man

Kunststoffkugeln verwendet. Die Vefstopfungsgefahr ist minimal.

• Die Dampfpumpen mit steuerbarer Pum leistung ermöglichen die Verwendung eines Bypasssy tems um damit niedrigere Kühltemperai uren und höhere

Rüe cühiteniperararen zu gestatten, was den Einsalzbereieh einer solchen

Kältemaschine in allen Klimazonen ermöglicht.

• Die zwei Temperien gsmedien zur Absorption swärmerückgewinnung erlauben die vollständige Nutzung der entstehenden Absorptionswärme. Damit ist ein COP ~ 2 möglich.

• Der Speicher für flüssigen Ammoniak am Kondensatorausgang ermöglicht es, den Kühlprozess sofort beim Starten der Maschine zu beginnen. Ausserdem kann dieser Speicher bei entsprechender Steuerung des Kondensatorausgangsregelventüs dazu diene die Kühltemperatur der Maschine zu regeln.

• Wenn man die Kühltemperatur der einzelnen Module eines Groß Systems

unterschiedlich einstellt, kann man damit Energie sparen.

Aufzählung und kurze Beschreibung der Zeichnungen

Von den Zeichnungen zeigt Fig.l die Äußenansicht einer Kältemaschine i Form eines Plattenblocks und Fig.2 zeigt ein Funktionsschema einer intermittierenden Ammoniak- Wasser-Äbsorptionskältemaschine mit zwei Dampfpumpen und Bypasssystetn. Fig.3 zeigt ein Funktionsschema, wie man Absorber oder Generator samt deren Temperierungsmedien in Plattenbauweise darstellt, Fig. 4 zeigt einen Detailausschnitt einer einzelnen

Ammoniakplatte, welcher ein Generatorelement darstellt und Fig.5 zeigt einen

.Detailausschnitt einer einzelnen Ämmoniakplatte, weicher ein Absorbereiement darstellt. Fig.6 zeigt einen Detailaus schnitt einer einzelnen Wasseiplatte, welcher ein Generatorelement oder ein Absorbereiement temperiert.

Die Ziffern und Buchstabenbedeuten:

M... Magnetventil

V... ugel-Rückschlagventil

I.A... erster der 3 Teilstapel, welcher hauptsächlich aus temperierten dicken Behälter-Platten, aus Wärmedämm latten mit darin eingeformten Verteilerkanälen sowie aus dazwischen liegenden metallenen Trenn platten besteht

IB.... letzter der 3 Teil Stapel, welcher hauptsächlich aus temperierten dicken Behälter-Platten, aus Wärmedämmplatten mit darin eingeformten Verteilerkanälen sowie aus dazwischen liegenden metallenen Trennplatten besteht

2...mittlerer der 3 Teilstapel, welcher hauptsächlich aus Wärmetauscherelementen, also dünnen Formplatten mit dazwischen liegenden Trennplatten besteht

3... Außenplatten aus dickem Stahl

4... Löcher für Verbindungs Stangen 5... Öffnung zu durchlaufendem Verbindungskanal für Temperierungsmedien

6...Regelelemente

7... Löcher zur Aufnahme von Sensoren

8...Absorberspeieher

8A...Dmckabsenkerkanimer

9 A... obere Kamme der ersten Dampfpumpe

B.... untere Kammer der ersten Dampfpumpe

9C... Siphon mit Heberfunktion der ersten Dampfpumpe

9D... ruckausgleich der ersten Dampfpumpe

10.. ,B ypas s- Absorber sp eicher

10A„ .Druckahsenkerkaninier

11 A... obere Kammer der zweiten Dampfpumpe

11B.... untere Kammer der zweiten Dampfpumpe

IOC...Siphon mit Heberfunktion der zweiten Dampfpumpe

HD,., Druckausgleich der zweiten Dampfpumpe

12,..Vorspeicher des Generators

13... Generator

14...Gas-Flüssigkeits- Abscheider des Generators

15...B ypas s- Gene ator

16... Gas-Flüssigkeits- Abscheider des Bypass -Generators

17...Absorber, heißer Teil

17 A, .. Äbsorbersi phon

17B, ..Absorbergasabscheider

18...A sorber, warmer Teil

19...Vorspeieher des Bypa s -Absorbers

20 , . -B ypas s- Absorber

21... Dampf vorkühier des Bypassgenerators

22...Re fikator

23... Kondensator

24...Kondensatorspeieher

25... Verdampfer

26... Ammomakpiatte

26 A...Ammoniakaii sehe Lösung

26B ...Ammoniakgas

27...Wasserpiatte

27 A...Temperierungsmedium

28 .Generatorzone

29...Absorberzonen

30...Verdampferzonen

31... Kondensatorzönen

Beschreibung der Zeichnungen

Fig. l zeigt die Arehitektur eines erfindungsgemäßen Plattenstapels im Sehrägriss. Zwischen den beiden Äußenplatten -3- liegen drei hintereinander gestapelte Plattenstapel -TA, -2- und - 1 B-, von denen die beiden äußere aus mehreren dicken Kunststoff platten bestehen, mit Trennplatten und Wasserplatten zur Temperierung, die aber wegen des Abbildungsmaßstabs auf dieser Zeichnung nicht sichtbar sind. Die Platten im inneren Teilstapel -2- bestehen aas dünnen Kunststof {platten mit dazwischen liegenden Trennpiatten und sie sind einige

Zentimeter schmäler als die Äußenplatten. Auf der Äußenplatte -3- erkennt man die Löcher - 4- für die Verbindungsstangen, welche die Platten zusammenpressen. Wesentlich ist, dass diese Löcher nicht nur an den Plattenrändern liegen, sondern auch im inneren Plattenbereich Zonen -28, 29, 30, 3.1- abgrenzen, hinter denen sich Behälter oder Wärmetauscher mit unterschiedlichen Drücken befinden, die gegeneinander wegen des lokalen Drucks der Verbindungsstangen abgegrenzt werden. Gleichzeitig ziehen sich diese 4 Zonen horizontal durch die ganze Maschine und sie definieren wo sich im. Bereich der dünnen Platten ~2- die Funktionselemente Generatoren -1.3, 15-, Absorber -17, 18, 20-, Verdampfer -25- und Kondensator -23- befinden. Man erkennt, auch die Öffnungen -5- v/o die geraden

Verbindungsleitungen für Temperierungsmedien, die quer durch den ganzen .Plattenstapel führen, münden. In der frontalen Vertiefung zwischen den überstehenden beidseitigen dicken Platten -1 A- , -1.B- ist Raum für Steuerangselemente wie z.B. Magnetventile. Sensoren zur Messung des Flüssigkeitsniveaus in den Behältern, werden ebenfalls an. den dicken Platten - 1Ä~, ~1B- angebracht und die entsprechenden Öffnungen -7- sollen diese Sensoren aufnehmen.

Fig.2 zeigt ein Funktionsschema eines Moduls einer erfindungsgemäikn Kältemaschine in Plattenbauweise. Behälte sind dabei als Rechtecke mit abgerundeten Kanten gezeichnet, Platteüwäifaetau scher als Plattenpakete im Sehrägriss. Pfeile geben die Flussrichtung von Lösung oder Gas an, Verbindungslinien ohne Pfeil beziehen sich auf Leitungen, die zum Druckausgleich oder zum Rückfhiss von Kondensat dienen, Pfeile der Zeichnung, die auf- oder abwärts zeigen beziehen sich auf Leitungen, die auch in der Wirklichkeit auf - oder abwärts führen. Temperierungsmedien die sich in. so genannten„Wasserplatten" -27- be wegen, sind der Übersichtlichkeit halber nicht gezeichnet. Die beiden Dampfpumpen sind im linken BUdteiL wobei Pumpe 1 durch die Teile 9Ä, 9B, 9C, 9D und 8A sowie M3,V1 und V2 gebildet wird und die Pumpe 2 durch die Teile 11 Ä, i 1 B, 1. IC, H D und lOA sowie

M5.V3 und V4. Die Funktion der Dampfpumpen sei am Beispiel der Pumpe 1 erklärt: Wenn das Magnetventil -M3- geöffnet ist, füllt sich die Kammer -9A- vom darüber liegenden Absorberspeicher -8- her über das Kugel -Ruckschlagventil -VI - mit Lösung. Kammer 9A wird konstant durch zwei außen anliegende Wasserplatten so temperiert, dass die Temperatur zwischen minimal 7°C und maximal 2Ü°C über der Kondensatormckkühltemperatur Hegt, Sobald sich Kammer 9A mit Lösung gefüllt hat, schließt sich das Magnetventil -M3~ und e fließt die Lösung aus der Kammer ~9A- über den Heber 9C in die unter -9A~ liegende Kamme 9B, welche durch die zwei außen aniiegende Wasserplatten konstant auf die Generatorheiztemperatur temperiert wird. Sobald sich die Lösung in Kammer 9B erwärmt, steigt ihr Druck und der Lösungsfluss vom Speicher -8- in die Kammer -9A- wird

unterbrochen, weil das Kugelventil -V I - schließt. Sobald in der Kammer-9B- der Druck des Zielbauteils der Lösung erreicht ist, im konkreten Fall der des Bypass- Absorber Vorspeichers -19- fließt Lösung von der Kammer -9B- durch das Ausgangs Kugel-Rückschlagventil -V2- in den Speicher -19-. Wenn die Kammer -9B- leer is öffnet sich mit einer Verzögerung, die von der Steuerung der Maschine vorgegeben wird das Magnetventil -M3- und die Pumpe lässt ihren Überdruck in die Eingangskammer -8A- des Speichers -8- welche eine

Druckabsenkfxmktion ausübt, weil die dort befindliche kalte Lösung das Gas aus der Pumpe sofort absorbiert, bis die Pumpe und der Speicher -8- auf gleichem Druck sind und so der nächste Pumpenzyklus beginnt. Die Eingangskammer -8Ä- wird von anliegenden

Wässerplatten. konstant auf Kondensatortemperatur gehalten und bekommt in jedem Zyklus frische Lösung vom Absorber - 18-, welche nach kurzer Verweilzeit in der Eingangskammer - 8A- über einen Überlauf in den eigentlichen Lösungsspeicher -8- des Absorbers - 18- fließt.

Der weiteren Funktionen sind wie folgt:

Der Weg der Lösung von Pumpe 1 durch das System und. zurück zur Pumpe 1 :

Die vom Absorber - 18- her kommende so genannte„starke Lösung" geht durch die erste Pumpe zum Bypass- Absorber- Vorspeieber - 1 - und von diesem in den Bypass Absorber -20- , wo sie Gas vom Bypass Generator-IS- aufnimmt. Vom Bypassabsorber -20- her füllt die nun weiter angereicherte Lösung (so genannte„überstarke Lösung' 1 ) die Eingangskammer -1.ÖA- des Bypass ^ Absorber-Speichers -10-. Und gelangt in die zweite Pumpe, Von dort gelangt die Lösung in den Generator- Vorspeicher -12- dessen Aufgabe es ist, die Pumpendruckstöße auf den Generator zu verringern und von dort in den eigentlichen Generator -13- und dann in den Generator Gasabscheider -14-. Sobald das Lösungsniveau im Generator-Gasabscheicler -14- ein vorgegebenes Niveau übersteigt, lässt das Magnetregelventil -Ml - die nun schwache Lösung, in den Bypass-Generator -15- fließen. Auch der Bypass-Generator -15- hat einen Gasabscheider - 16- , wenn dort das Lösungsniveau einen vorgegebenen Wert übersteigt, lässt das z weite Magnetregelventil -M2- die sogenannte„überschwache Lösung" in den heißen Absorber -1.7- fließen, wo die Lösung Gas vom Verdampfer -25- her aufnimmt. Von dort werden die Lösung und der in der Hitze nicht absorbierte Teil des Gases in den warmen Absorber -18 - weitergeleitet, wo der Absorption-sprozess fortgesetzt wird. Danach gelangt die nun starke Lösung in den Äbsorberspeicher -8- und erneut in die erste Pumpe.

Der Weg des Ammoniaks vom Generator -13- zum heißen Absorber -17-: Vom

Gasabscheider -14- wird das Gas über den Rektifikator -22- , wo es einen Teil seiner Warme zur Wännerückgewinnung abgibt und dann durch das Rückschlagventil -V3- zum

Kondensator -23 geleitet wo es verflüssigt und dann in den Kondensatorspeicher -24- abtließt. In diesem Behälter -24- befindet sich immer eine gewisse Minimalmenge flüssige

Ammoniak, um die Maschine nach einer Abschaltung und Neueinsehaltung sofort wieder zum Kühlen. zu bringen. Außerdem kann durch geeignete Steuerung des Mägnetregelveritls - M4- die im Speicher-24- aufbewahrte Menge des flüssigen Ammoniaks reguliert werden und damit die Lösungskonzentration in den Absorbern. Dadurch kann die Kühltemperatur der Maschine definiert werden. Über das Ventil -M4- gelangt der flüssige Ammoniak in den

Verdampfer-25-, wo er verdampft und den Kühleffekt erzeugt, der dort von einem.

Kühlmediu abgenommen wird. Vom Verdampfer geht das Gas dann in den heißen Absorber -17- Ein Rückschlagventil in dieser Verbindungsleitung kann allfällige kurzfristige Störungen des Maschinenbetriebs bei starken Schwankungen der Rückkühltemperatur verhindern, ist aber nicht zwingend notwendig.

Der We des Ammoniaks vom Bypass-Generator zum Bypass-Absorber: Vom Bypass- Absorber-15- geht die überstarke Lösung samt dem freigesetzten Gas zum Bypass- Gasabscheider - 16- wo sich die Lösung zum Magnetregelventil -M2- während das abgetrennte Gas zum Gaskühler -21 - wo es- einen Teil seiner Wärme zur

Wärmerückgewinnung abgibt und geht von dort zum Bypass-Absorber.

Fig.3 zeigt in schematischer Form, wie man mit in einem etfindungs gemäßen Stapel au senkrechten Platten einen Generator oder Absorber samt Temperierungsmedium optimal auslegt. Dabei sind nur die beteiligten Formplatten dargestellt, zwischen je z wei Formplatten liegt in Wirklichkeit immer eine Trennplatte mit Löchern an genau den Stellen, an. denen die in Fig.3 dargestellten Verbindungsleitungen die Trennplatte passieren müssen. Die gezeigten Platten au schnitte entsprechen ur jeweils einem Teilbereich von Generatoren oder

Absorbern -13, 15, 17, 18- oder -20- innerhalb des Teilstapeis -2- die gemeinsam hintereinander gestapelt einen dickeren Plattenstapel bilden, in dem dünne Formplatten -26. 27- sich mit nicht dargestellten Trennplatten abwechseln. Die Platten -26- heißen

Ammoniakplatten, weil sich in ihnen immer nur ammoniakalische Lösung oder reiner Ammoniak befinden darf, während die Platten -27- Wasserplatten heißen, weil sich in ihnen immer nur Temperierungsmedien befinden dürfen, welche meist aber nicht immer stark wasse haltig sind. Durch den ganzen Teilstapel -2- hindurch wechseln sich unter den Fomrplatten die Wasserplatten -27- und die Ämmoniakplatten -26- regelmäßig ab.

Die Fig,3 zeigt, wie man die Verbindungsleitungen dieser Platten führen muss, damit sowohl Ämmoniakplatten -26- als auch Wasserplatten -27- durch den .Plattenstapel hindurch langsam und gleichmäßig ihre Temperatur ändern können, weil die beteiligten Medien -26A,26B~ einerseits und -27 A- im Gegenstrom fließen.

Fie.4 zeigt, einen. Plattenausschnitt der Zone -28- eines Generators -13- oder -15-. Links und rechts erkennt man die Zufluss. und Abflussleitungen für Gas -26B- und die kochende und blubbernde Lösung -26A-. Es sind keine Richtungspfeile angegeben da die Generatorplatten, wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, abwechselnd von links und von rechts durchflössen werden. Die Generatorelemente -1.3- enthalten keine Stege zur Umleitung von Lösung -26A- oder Gas - 26B-.

Fig.5 zeigt einen Plattenausschnitt der Zone -29- eines Absorbers -17, 18- oder -20-, die alle gleich ausgebildet sind. Man erkennt, das das Gas -26B- zunächst durch einen Siphon -17A- abwärts unter die Lösung -26A- geführt und im aufwärts Strömen durch die rechts liegende Serpentine an der Lösung vorbei blubbert, im oberen Bereich -17B- liegt ein Gasabscheider, so dass das Gas -26B- die Platte oben verlassen kann wahrend die Losung -26Ä- den

Plattenausschnitts am unteren Ende verlässt, was deshalb möglich ist, weil durch den Siphon - 17A- ein Druckunterschied zur Nachbarplatte vorgegeben wird. Während die gezeigte Platte -17- von rechts nach links durchflössen wird, ist der Fiuss in der folgenden Ammoniakplatte von links nach rechts und die Plattenform ist horizontal gespiegelt, so dass am nächsten Absorberplatteneingang auf der linken Seite wieder ein Siphon -17A zu liegen kommt.

Fig.6 zeigt den entsprechenden Plattenaussclmitt einer Wasserplatte, wobei diese Form sowohl für Zone -28- wie auch für Zone -29- gilt Auch hier wechseln sich die Wasserplatten -27- mit ihrer jeweils horizontal gespiegelten Form ab. Die spezielle Form der aufsteigenden Serpentine soll Luftblasen nac oben treiben so dass der ganze von der Serpentine bedeckte Raum Luftfrei wird. Sollte eine Luftblase im Abwärtskanal auf der rechten Seite hängen bleiben, so betrifft das nur einen kleinen Teil der aktiven Wärmetauscherfläche.