Dünnwandiger selbsttragender quaderförmiger Vakuumbehälter für Sorptionsmaschinen, insbesondere Adsorptionsmaschinen

Die Erfindung betrifft einen selbsttragenden, im wesentlichen quaderförmigen Vaku- umbehälter, der besonders dünnwandig ist, und seine Verwendung insbesondere für Adsorptionsvorrichtungen.

Für die Verdampfung in Sorptionsmaschinen ist in der Regel ein Vakuumbehälter notwendig, da z.B. Wasser als Kältemittel eingesetzt werden kann und demgemäß niedrige Drücke erforderlich sind. Die bekannten klassischen Vakuumbehälter wei- sen einen zumeist zylindrischen Hauptkörper auf, der unter anderem durch einen Mantel aus Metall gebildet wird, wobei dieser mindestens eine Dicke von 4 oder 5 mm aufweist. Derartige Vakuumbehälter sind im Vergleich zu anderen Vorrichtungsteilen von Sorptionsmaschinen sehr schwer. Die Einbauten in diese Vakuumbehälter sind häufig quaderförmig, wie beispielsweise Lamellenwärmetauscher als Ad- sorber, Kondensator oder Verdampfer. Aus diesen Gründen ist der Raum, den der Vakuumbehälter bereitstellt, oft nicht effektiv zu nutzen. Dies ist für die Leistungsdichte und für die Materialkosten, aber auch für die thermische Masse nachteilig (siehe Figur 1).

Im Stand der Technik gab es daher immer wieder Bestrebungen und Versuche, die- sen Nachteilen zu begegnen. Es ist beispielsweise versucht worden, durch eine Sickenverstärkung zylindrische Behälter bereitzustellen, deren Mantel aus einem Material besteht, welches üblicherweise nicht dicker ist als 3 mm. Weiterhin sind nicht selbsttragende Behälter beschrieben worden, die durch die Einbauten, wie beispielsweise Wärmetauscherelemente, von innen abgestützt werden. Dieses Prinzip ist dem durchschnittlichen Fachmann beispielsweise auch von Vakuumverpackungen im Lebensmittelbereich bekannt, bei welchen die dünne Vakuumfolie durch das innen liegenden Gut stabilisiert und abgestützt wird.

Im Stand der Technik werden verschiedene Sorptionswärmepumpen beschrieben, bei denen eine Adsorber-Desorber-Einheit einen wärmeleitenden Aufnahmekörper umfasst, der in wärmeleitender Verbindung mit einem Wärmetauscher steht. Dieser bekannten Aufnahmekörper erfüllen zwei Funktionen, nämlich einerseits die War- meübertragung zwischen Wärmetauscher und Sorptionsmaterial und andererseits die Herstellung einer stabilen Struktur der Adsorber-Desorber-Einheit. Es wird beschrieben, dass es mit dieser stabilen Struktur möglich ist, die Wandung eines gemeinsamen Gehäuses der Sorptionswärmepumpen besonders dünn auszuführen, da diese Baueinheit keine zusätzliche Stabilität mehr verleihen muss, sondern lediglich der Abdichtung des Innenraums mit der Adsorber-Desorber-Einheit und der Kondensator- Verdampfer-Einheit gegenüber der Umgebung dient. Üblicherweise ist die Außenwand als dünne Blechummantelung ausgeführt, die so eine geringe Wandstärke aufweist, dass sie insbesondere nach Unterdruck-Beaufschlagung von außen auf der Adsorber-Desorber-Einheit bzw. der Kondensator-Verdampfer-Einheit aufliegt und durch diese abgestützt ist. Da die dünnen Blechummantelungen durch die genannten Einheiten getragen und abgestützt wird, werden diese als nicht selbsttragende Vakuumhülle bzw. als nicht freitragende Vakuumhülle bezeichnet.

Selbsttragende Behälter sind dem Fachmann vielfältig bekannt (JP 63280964 A; GB 2303694 A, DE 10 2007 003 077 A1 ; DE 10 2006 032 304 A1 ). Diese bekannten , zum Teil selbsttragenden Vakuumbehälter haben einen ringförmigen Querschnitt und sind in der Regel durch mehrere ringförmige Mantelsegmente zusammengefügt. Insbesondere die JP 63280964 A beschreibt einen zylindrischen, selbsttragenden Vakuumbehälter. Die GB 2303694 offenbart einen ultraleichten, laminierten Vakuumbehälter aus Kunststoff. Auch im Bereich der Konstruktion von Rumpfstrukturen von Flugzeugen oder Tankstrukturen von Raketen werden selbsttragende, dünnwandige Tanks bereitgestellt, die allerdings nicht als Vakuumbehälter eingesetzt werden können. Die Mehrzahl der bekannten Druckbehälter ist zylindrisch, sofern sie selbsttragend sind; Vakuumbehälter sind überwiegend zylindrisch.

Neben einer Verstärkung durch Sicken bei zylindrischen Behältern ist es selbstverständlich auch möglich, quaderförmige Vakuumbehälter mit Außenwänden mit Wandstärken von mindestens 5 mm bereitzustellen, die zusätzlich mit innen liegenden, versteifenden Winkeln abgestützt werden.

Diese Lösungen des Standes der Technik sind insgesamt nachteilig, da auch zylind- rische Behälter, die ggf. nur einen 3 mm starken, dickwandigen Mantel aufweisen, nur eine schlechte Volumennutzung bei quaderförmigen Einbauten gestatten. Auch die zunächst sehr überzeugenden, nicht selbsttragenden Vakuumbehälter weisen in der Praxis zahlreiche Nachteile auf, da Vakuumkräfte von den Behälterwänden aufgenommen werden und diese Kräfte auf alle innen liegende Komponenten und Einbauten übertragen. Alle innen liegenden Vorrichtungsteile müssen des- halb aufeinander abgestimmt positioniert werden, wodurch sich viele Abhängigkeiten bei der Konstruktion ergeben. Weiterhin sind nur sehr stabile Einbauten einsetzbar, welche in der Lage sind den mechanischen Belastungen durch die durchgeleiteten Vakuumkräfte standzuhalten. Notwendige Wärmeleitungsvorrichtungen zum thermischen Entkoppeln der Komponenten oder aber auch Abstandshalter erzeugen regelmäßig totes Volumen (siehe Figur 2a) und Figur 2b) ). Die quaderförmigen dickwandigen, durch innen liegende versteifende Winkel abgestützten Behälter sind sehr schwer und somit teuer (siehe Figur 3).

Aufgabe der Erfindung war es daher, eine Vorrichtung bereitzustellen, die die Nachteile des Standes der Technik nicht aufweist.

Es war völlig überraschend, dass für Sorptionsmaschinen, insbesondere Adsorptionskältemaschinen, ein selbsttragender Vakuumbehälter mit Behälterwänden, d. h. den Außenwänden und ggf. mit in dem Behälter vorhandenen Zwischenwänden bereitgestellt werden kann, der quaderförmig bzw. im Wesentlichen quaderförmig ist und dessen Behälterwände eine Wandstärke von weniger als 3 mm, bevorzugt we- niger als 2 mm und besonders bevorzugt weniger als 1 mm aufweisen. Im Stand der Technik sind keine selbsttragenden Vakuumbehälter für Sorptionsmaschinen, insbesondere Adsorptionsmaschinen beschrieben, die quaderförmig sind und Wände mit den genannten Wandstärken aufweisen. Die Entwicklung des Standes der Technik ging in eine völlig andere Richtung. Entweder sind dünnwandige röhrenför- mige, selbsttragende Vakuumbehälter oder aber dünnwandige quaderförmige, nicht selbsttragende Vakuumbehälter vorgeschlagen worden, wobei dünnwandig weniger als 3 mm bedeutet. Es gab für den durchschnittlichen Fachmann keinerlei Anregung, dünnwandige Vakuumbehälter für insbesondere Adsorptionskältemaschinen bereitzustellen, die quaderförmig und selbsttragend sind und deren Außenwände eine Wandstärke von weniger als 3 mm, bevorzugt weniger als 2 mm und besonders bevorzugt weniger als 1 mm aufweisen. Insbesondere bedeutet dies, dass die dünnwandigen Vakuumbehälter Außenwände bzw. Behälterwände mit einer Wandstärke von weniger als 0,8 mm, bevorzugt weniger als 0,7 mm und besonders be- vorzugt weniger als 0,6 mm, aufweisen. Selbsttragende Vakuumbehälter mit solchen geringen Wandstärken der äußeren Wände sind besonders vorteilhaft, da diese sehr leicht sind und dennoch in der Lage sind, den mechanischen Belastungen durch die Vakuumkräfte standzuhalten. Es war völlig überraschend, dass mit den genannten erfindungsgemäßen und vor allem mit den bevorzugten Wandstärken Vakuumbehälter bereitgestellt werden können, die unter den Kräften des Vakuums (Druck bzw. Unterdruck, je nachdem welcher Druck als Referenz genommen wird, ein Unterdruck in einem Behälter führt z. B. zu einem erhöhten Druck, der auf diesen wirkt) einkalkuliert einbeulen und dennoch vollständig funktionsbereit sind. Das einkalkulierte Einbeulen bedeutet, dass die Vakuumbehälter zwar implosionsresis- tent sind, aber sich unter Unterdruckbeaufschlagung deutlich verformen. Der durchschnittliche Fachmann ist bisher davon ausgegangen, dass derartige Vakuumbehälter keinesfalls für die Verwendung in Sorptionsmaschinen, insbesondere Adsorptionsmaschinen, verwendet werden können. Bisher sind derartige Vakuumbehälter für den genannten Einsatz nicht verwendet worden, da durch die Fachwelt eine Instabilität und Unsicherheit dieser Behälter unterstellt wurde. Es ist das Verdienst der Erfinder gezeigt zu haben, dass auch eine deutlich wahrnehmbare Eindellung bzw. Einbeulung der Vakuumbehälter unter Druckbeaufschlagung (und je nach Grad der Verformung auch nach erfolgtem Anlegen des Unterdrucks in einer Ruhephase) bei dem erfindungsgemäßen Vakuumbehälter insbesondere beim Einsatz in einer Adsorptionskältemaschine nicht zu Funktionsausfällen oder anderen Nachteilen führt. Die Eindellung ergibt sich aus dem Anlegen des Unterdrucks und kann daher als Folge von diesem definiert werden.

Es war völlig überraschend, dass die erfindungsgemäße Aufgabe durch einen dünnwandigen selbsttragenden quaderförmigen Vakuumbehälter gelöst werden kann, der insbesondere außen bevorzugt Strebungen, Profile oder Winkel bzw. innen oder außen Sicken aufweist. Es sind im Stand der Technik keine dünnwandigen selbsttragenden quaderförmigen Vakuumbehälter für Sorptionswärmepumpen beschrieben. Die erfindungsgemäßen Behälter sind leichter und kostengünstiger als die des Standes der Technik und weisen Behälterwände mit einer Dicke von < 3 mm, < 2 mm, <1 mm auf. In diese selbsttragenden quaderförmigen Vakuumbehälter können auch instabile Einbauten eingesetzt werden, da diese die Vakuumkräfte nicht aufnehmen müssen. Femer entfällt so der technische Zwang des direkten aufeinander Einsetzens der Einbauten, sowie auch das thermische Entkoppeln der sonst aufeinander gepressten Komponenten bei Sorptionswärmepumpen. Die erfindungsgemäßen selbsttragenden quaderförmigen Vakuumbehälter für Sorptionsmaschinen beinhalten erfindungsgemäß mindestens einen Wärmetauscher. Bevorzugt kann der erfindungsgemäße Behälter innen oder außen Versteifungen aufweisen, oder aber Sicken in der Wand des selbsttragenden Vakuumbehälters.

Es war völlig überraschend, dass insbesondere Feststoff-Sorptionswärmepumpen, umfassend

(a) mindestens eine Adsorber-Desorber-Einheit bevorzugt mit einem Wärmetauscher und ein Feststoff-Sorptionsmaterial;

(b) mindestens einen Kondensator, mindestens einen Verdampfer und/oder mindestens eine Kondensator-Verdampfer-Einheit, mindestens teilweise bevorzugt vollständig in einem gemeinsamen, zur Umgebung abgedichteten Gehäuse, angeordnet,

wobei die Sorptionswärmepumpe folgende weitere Merkmale aufweist:

(c) die Adsorber-Desorber-Einheit umfasst einen wärmeleitenden Aufnahmekörper, der in wärmeleitender Verbindung mit dem Wärmetauscher angeordnet ist;

(d) der Aufnahmekörper nimmt das Sorptionsmaterial auf;

(e) der Aufnahmekörper verleiht der Adsorber-Desorber-Einheit ihre Stabilität;

(f) der Innenraum des gemeinsamen Gehäuses ist mit einem Unterdruck beaufschlagt und das gemeinsame Gehäuse ist als dünnwandiger, selbsttragender, quaderförmiger Vakuumbehälter gemäß der Erfindung ausgelegt, so dass die durch den Unterdruck erzeugten Kollabierungs- kräfte zu einer Verformung des Vakuumbehälters führen können, aber nicht dazu, dass der Vakuumbehälter implodiert, wobei die Verformung des Vakuumbehälters nicht dazu führt, dass die durch den Unterdruck erzeugten Kollabierungskräfte auf den Aufnahmekörper, den Wärmetau- scher, den Verdampfer, den Kondensator und/oder die Kondensator- Verdampfer-Einheit abgeleitet werden,

bereitgestellt werden können, die die Nachteile des Standes der Technik nicht aufweisen.

Demgemäß wird ein verformbarer, d. h. implosionsresistenter Vakuumbehälter insbesondere für Adsorptionskältemaschinen bereitgestellt.

Anders als im Stand der Technik werden die durch den Unterdruck erzeugten KoIIa- bierungskräfte nicht auf die Adsorber-Desorber-Einheit, den Kondensator, den Verdampfer und/oder die Kondensator-Verdampfer-Einheit bzw. auf den Aufnahmekör- per abgeleitet, da der Vakuumbehälter erfindungsgemäß ein selbsttragender Vakuumbehälter ist. Im Sinne der Erfindung sind daher Adsorberkammern, der Kondensator bzw. der Verdampfer sowie mögliche weitere Bestandteile von einer freitragenden Vakuumhülle umgeben.

Dem Fachmann sind verschiedene Möglichkeiten bekannt, einen selbsttragenden Behälter zu stabilisieren. Hierbei kann es sich beispielsweise um Beplankungen, Verstärkungen, Aufnahmebleche und Profile mit unterschiedlichen Fügetechniken handeln, wobei die Profile beispielsweise durch Kleben, Punktscheißen, Laserschweißen oder Löten miteinander verbunden auf dem selbsttragenden Behälter aufgebracht sind. Die tragende Funktion ist somit allein von dieser Struktur zu leis- ten. Die Steifigkeit des Behälters kann durch Versteifungsmittel erhöht werden, die entweder an einer Außenseite der Behälterwand oder aber an einer Innenseite angebracht sind.

Der erfindungsgemäße Behälter, der durch die Versteifungselemente versteift werden kann, ist quaderförmig bzw. im Wesentlichen quaderförmig. Ein im Wesentli- chen quaderförmiger Vakuumbehälter kann beispielsweise ein Behälter sein, der von einer idealisierten quaderförmigen Form abweicht, ohne dass ihn der durchschnittliche Fachmann nicht mehr als quaderförmigen Vakuumbehälter bezeichnen würde. D. h., im Sinne der Erfindung wäre auch ein Vakuumbehälter im Wesentlichen quaderförmig, der mindestens eine abgerundete Ecke aufweist. Eine weitere Form eines im Wesentlichen quaderförmigen Vakuumbehälters wäre beispielsweise ein Behälter, bei dem z. B. zwei länglichen Außenwände nur im Wesentlichen paral- IeI zueinander beabstandet sind. Der Fachmann würde einen derartigen Behälter auch als quaderförmig bezeichnen.

Es war völlig überraschend, dass die Behälterwände, wenn sie eine Wandstärke von weniger als 3 mm aufweisen, die Konstruktion eines selbsttragenden Vakuum- behälters für Sorptionsmaschinen ermöglichen. Bisher ist die Fachwelt davon ausgegangen, dass Vakuumbehälter für Sorptionsmaschinen insbesondere für Adsorptionskältemaschinen entweder nur röhrenförmige bzw. nicht selbsttragende Vakuumbehälter sein können, so dass es völlig überraschend war, dass selbstragende Vakuumbehälter mit einer Wandstärke von weniger als 3 mm, bevorzugt weniger als 2 mm und besonders bevorzugt weniger als 1 mm bereitgestellt werden können, ohne dass die durch den Unterdruck erzeugten Kollabierungskräfte des Vakuumbehälters auf den Aufnahmekörper, den Wärmetauscher und/oder die Kondensator- Verdampfer-Einheit abgeleitet werden.

Insbesondere war es völlig überraschend, dass Sorptionsmaschinen, bevorzugt Adsorptionsmaschinen, mit einem Vakuum behälter bereitgestellt werden können, der sich durch den Unterdruck deutlich verformt. Eine deutliche Verformung ist hierbei eine Verformung, die der durchschnittliche Fachmann als signifikant in Form von Dellen oder Einbuchtungen wahrnimmt. Mit der Verformung ist also keine nur im Zehntelmillimeterbereich auftretende Verformung der Außenwände des Vakuumbe- hälters gemeint, sondern eine optisch ohne weitere Hilfsmittel wahrnehmbare Ein- dellung des Vakuumbehälters.

Wenn mindestens ein Versteifungsmittel in einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung an mindestens einer Außenseite der Behälterwand angebracht ist, führt das überraschenderweise zu einer guten Versteifung des selbsttra- genden Vakuumbehälters, wenn er insbesondere für Adsorptionskältemaschinen eingesetzt wird. Ganz besonders bevorzugt ist es, wenn 2, 3, 4, 5 oder aber insbesondere 6 Behälterwände durch an der Außenseite der Behälterwand angebrachte Versteifungsmittel stabilisiert werden.

In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass mindestens ein Versteifungsmittel an mindestens einer Innenseite der Behälterwand angebracht ist. Das Anbringen des Versteifungsmittels führt zu einer überraschend guten bzw. überraschend hohen Stabilität des Behälters. Es kann bevorzugt sein, dass die Versteifungsmittel nur an einer Behälterwand angeordnet sind. Derartige selbsttragende Vakuumbehälter für Sorptionsmaschinen sind besonders leicht und weisen dennoch überraschenderweise eine gute Stabilität auf.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass mindestens ein, bevorzugt mehrere Versteifungsmittel an mindestens einer Innen- und Außenwand, bevorzugt an mehreren Innen- und Außenwänden angebracht sind. Diese Kombination führt überraschenderweise zu einem besonders gut ausgestalteten Vakuumbehälter, der die Nachteile des Standes der Technik nicht aufweist.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen selbsttragenden Vakuumbehälters kann dieser auch mindestens eine oder aber mehrere Zwischenwände aufweisen. Je nach den konkreten Druckverhältnissen können die Zwischenwände verschiedenen Kräften ausgesetzt sein. Es war überraschend, dass das Anbringen von Versteifungsmittel auf bzw. an einer oder allen Zwischenwänden zu einem deutlich verbesserten selbsttragenden Vakuumbehälter führt. Da sich die Zwischenwand durch das Versteifungsmittel weniger durch die unterschiedlich wirkenden Drücke (prozessbedingt kann es in den Kammern, die durch die Zwischenwand entstehen, zu unterschiedlichen Prozessdrücken kommen) verbiegt, kann der erfindungsgemäße bevorzugte Vakuumbehälter besonders gut für Sorptionsmaschinen, insbesondere Adsorptionskältemaschinen, verwendet werden.

Bei den Versteifungsmitteln kann es sich beispielsweise um Streben, Stangen, Winkel, Vierkantrohre, Profile und/oder Sicken handeln. Dem Fachmann sind weitere Möglichkeiten bekannt, Versteifungsmittel anzubringen. Selbstverständlich ist es auch möglich, dass Verschweißungen so ausgeführt werden, dass durch die Form und die Ausrichtung der Schweißnähte eine Versteifung ermöglicht wird. Es dann beispielsweise vorteilhaft sein, die Längswände des quaderförmigen Vakuumbehälters aus mehreren Teilstücken zusammenzufügen, die verschweißt sind. Die Stabilität der Schweißnähte bzw. der Schweißstellen kann durch gezielte Verformungen der Bleche, die die Behälterwand bilden, erhöht werden. So ist es beispielsweise möglich, dass die Bleche an ihren gegenüberliegenden Enden Winkel oder Nuten aufweisen, die ineinandergreifen und in diesen genannten Bereichen verscheißt, verlötet oder vernietet werden. Vorteilhafterweise führt auch die Bildung möglicher Winkel, Nuten oder Rinnen zu einer verbesserten Stabilität des Vakuumbehälters. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann es vorgesehen sein, dass die verschieden zusammengeführten Bleche eine unterschiedliche Materialzusammensetzung und/oder eine unterschiedliche Dimensionierung, wie z. B. eine unter- schiedliche Dicke, aufweisen. D. h., die Behälterwände können aus verschiedenen Blechen mit unterschiedlichen Charakteristika zusammengesetzt werden, wobei Charakteristika unterschiedliche Metallzusammensetzungen oder eine unterschiedliche Dimensionierung der Bleche bedeuten können oder aber eine unterschiedliche Oberflächen- oder eine andere Art der chemischen oder physikalischen Behandlung der Bleche und/oder der Versteifungsmittel. Vorteilhafterweise führen die genannten Versteifungsmittel zu einem selbsttragenden Vakuumbehälter, der die Nachteile des Standes der Technik nicht aufweist.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltungsform des selbsttragenden Vakuumbehälters für Sorptionsmaschinen ist vorgesehen, dass der Vakuumbehälter, an des- sen Behälterwänden, bevorzugt an den Außenseiten der Behälterwände, Versteifungsmittel zur Stabilisierung der Behälterwände angeordnet sind, zusätzlich mittels einer durchlaufenden oder mehrerer durchlaufender Streben als Teil des Behälters stabilisiert wird. Weiterhin kann der Vakuumbehälter zusätzlich durch durchlaufende Gestelle stabilisiert werden, welche aus Winkeln, Profilen und/oder Vierkantrohren oder anderen Vorrichtungselementen gebildet sind. Selbstverständlich kann der erfindungsgemäße Vakuumbehälter ohne die genannten zusätzlichen Versteifungsmittel bereitgestellt werden. Aber bei bestimmten außergewöhnlichen Dimensionierungen des Vakuumbehälters können die zusätzlichen genannten Versteifungsmittel vorteilhaft sein.

Sicken im Sinne der Erfindung sind manuell oder maschinell hergestellte rinnenför- mige Vertiefungen in der Wand des Behälters, die zur Erhöhung der Steifigkeit dienen. Vorteilhafterweise kann der Zweck der Versteifung mit einem speziellen Design kombiniert werden. Die Sicke kann manuell mit einem Sickenhammer auf einem Sickenstock oder maschinell mit der Sickenmaschine, mit Hilfe zweier Sickenrollen in das Blech gedrückt werden. Es gibt Sickenrollen für verschiedene Formen. Die Wirksamkeit einer Sicke hängt im Wesentlichen von folgenden Faktoren ab: Lage der Sicke, Form, Verlauf, Radien und der Anordnung von verschiedenen Sicken zueinander. Ferner sollte bei der Verwendung zur Stabilisierung von dünnwandigen Vakuumbehältern geprüft werden, welcher Belastung ein versicktes Blech ausgesetzt ist. Folgende Belastungsarten treten in der Regel auf: Torsion, Schub und die Normalkraft. Es gibt keine ganz besonders bevorzugte ideale Sicke, da immer folgende Grundsätze zu deren Gestaltung berücksichtigt werden müssen: a) ein ge- dachter Schnitt durch ein versicktes Blech sollte vorteilhafterweise mindestens eine Sicke schneiden, b) je ungleichmäßiger eine Sicke verläuft, desto höher ist die Versteifungswirkung und c) Bleche mit Rechteckumfang können vorteilhafterweise mit rund verlaufenden Sicken versehen werden und umgekehrt.

Besonders bevorzugt sind die Versteifungen außen angebracht, da diese beispiels- weise - insbesondere wenn sie angeschweißt werden - sehr gut nachbearbeitet werden können. Beispielsweise kann die Schweißnaht selbst den entsprechenden Erfordernissen angepasst werden. Die erfindungsgemäßen Wandungen des Vakuumbehälters können so versteift werden, dass diese sich durch das angelegte Vakuum überhaupt nicht eindellen, beispielsweise indem sie zahlreiche Versteifungen aufweisen. Selbstverständlich kann es auch bevorzugt sein, dass die Wandungen sich teilweise eindellen und durch innen liegende oder außen liegenden Versteifungselemente abgestützt werden. Es kann weiterhin bevorzugt sein, dass das Eindellen der Wandungen nicht abgestützt wird. Die Versteifungen in Form von Winkeln oder Streben bzw. in Form von Sicken können bei dem erfindungsgemäßen quader- förmigen Vakuumbehälter auch so platziert werden, dass nur einzelne oder nur eine Wand, beispielsweise durch eine durchlaufende Strebe abgestützt wird. Der Fachmann kann durch Routineversuche ohne weiteres die Anzahl der Sicken, Streben oder Winkel bestimmen, die erforderlich sind, damit die Verformungskräfte, die zur Eindellung der Wandungen führen, nicht zu einem Kollaps und somit zur Zerstörung des Behälters führen.

Die Versteifungsmittel können vorteilhafterweise so ausgebildet sein, dass sie mit Rohrverbindungen bzw. Rohrdurchführungen wirkverbunden sind bzw. solche darstellen. D. h., die Versteifungsmittel können beispielsweise bei Adsorptionskältemaschinen Verbindungselemente z. B. beim hydraulischen Verschalten sein. Weiterhin kann es bevorzugt sein, dass die Versteifungselemente mindestens ein druckreduzierendes Element aufweisen. Weiterhin sind bevorzugte Ausgestaltungsformen der Erfindung vorteilhaft, bei denen die Versteifungsmittel mindestens ein Dampfventil aufweisen. D. h., in einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung können in gegebenenfalls separaten Versteifungsmitteln entweder druckreduzierende Elemente und/oder Dampfventile integriert sein. Im Zusammenhang mit Adsorptionskältemaschinen sind dem durchschnittlichen Fachmann die Begriffe druckreduzierende Elemente bzw. Dampfventile gut bekannt und müssen daher nicht näher erläutert werden.

Vakuumbehälter unterliegen aufgrund der Druckdifferenz zwischen dem äußeren Druck (in der Regel Umgebungsdruck absolut: 1013 mbar) und dem inneren Druck (beispielsweise absolut: 10 mbar) starken Kräften, die auf die Behälterwandungen in Richtung des Behälterinneren wirken. Hierbei muss wie oben ausgeführt zwischen den Verformungskräften, die im Sinne der Erfindung zu einer akzeptablen Verformung der Behälterwandungen führen, und den Kollabierungskräften, die zu einer zerstörerischen Verformung, insbesondere zu einer Implosion des Vakuumbehälter führen, zu unterscheiden. Insbesondere nicht selbsttragende Behälter sind unter Einwirkung von Vakuumkräften auf die Behälterwände nicht stabil und implodieren. Durch die auftretenden Verformungen sind sie daher im Sinne der erfindungsgemäßen Lehre nicht funktional. Die selbsttragenden Behälter gemäß der erfindungsgemäßen Lehre sind unter Einwirkung der Vakuumkräfte stabil. Je nach Ausführung der Behälter kommt es zu keiner Verformung oder zu einer Verformung, die im Sinne der Erfindung zu keiner negativen Beeinflussung der Anwendung dieser führt. Insbesondere sind die erfindungsgemäßen selbsttragenden Vakuumbehälter auch ohne Inneneinbauten - d. h. leere Behälter- vakuumstabil und implodieren nicht. Bei der Ausgestaltung des quaderförmigen Vakuumbehälters als implosionsresis- tenter Behälter, bevorzugt in einer Adsorptionskältemaschine, handelt es sich nicht um eine aufgabenhafte Formulierung, da der Fachmann - nachdem er die erfin- dungsgemäße Lehre kennt - ohne selbst erfinderisch tätig zu werden - die Wandstärke innerhalb des ausgewählten Wanddichtenbereiches und die Versteifungsmittel so auslegen kann, dass die Verformung des Vakuumbehälters einkalkuliert ist und der Vakuumbehälter nicht implodiert. Es war überraschend, dass anders als durch den Stand der Technik nahegelegt, Sorptionsmaschinen gemäß der Erfindung bereitgestellt werden können. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dienen die Versteifungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Stabilisierung und Fixierung einer die Sorptionsmaschine umhüllenden Verkleidung. Weiterhin kann es vorteilhaft sein, wenn die Versteifungen so ausgeführt sind, dass im unteren Bereich die Füße mit diesen integriert vorliegen. Vorteilhafterweise können die Versteifun- gen, wie beispielsweise Streben, Stangen, Profile, Winkel oder Sicken aber auch so ausgeführt werden, dass die gesamte Anlage mit einem Hubwagen unterfahren werden kann. Hierbei kann es besonders vorteilhaft sein, diese Versteifungen konstruktiv so zu gestalten, dass sie als Ansatzstellen für Transport- und/oder Hebevor- richtungen einsetzbar sind. D. h., in besonders bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung können die Versteifungsmittel weitere Funktionen aufweisen. Sie können bevorzugt so ausgeführt sein, dass sie einen Fixierring für die Hülle darstellen und/oder sie können in die Füße der gesamten Vorrichtung, d. h. der Sorptionsmaschine, integriert sein. Sie können demgemäß auch Ansatzstellen für den Transport oder Hebeeinrichtungen sein, oder andere weitere Funktionen realisieren.

Es war völlig überraschend, dass die Versteifungen so ausgeführt werden können, dass alle weiteren, zu einer Sorptionsmaschine gehörenden Bauteile, wie z. B. Kontroller, Display oder Schaltkasten, an diesen Versteifungen fixiert werden können.

Die erfindungsgemäße Lehre erlaubt es, für den Bau von Vakuumbehältern Grob- bleche (Stärke kleiner als 3 mm) aber auch Feinbleche zu verwenden. Feinbleche sind Bleche mit einer Stärke von kleiner als 2 mm oder bevorzugt kleiner als 1 mm. Es handelt sich bevorzugt um warm oder kalt fertig gewalztes Blech, das meist für Umformzwecke benutzt wird. Je nach der Stahlsorte können diese Feinbleche auch verzinnt, verzinkt, verkupfert, vernickelt, lackiert, emailliert oder kunststoffoberflä- chenbeschichtet sein.

Die Erfindung betrifft auch eine Sorptionsmaschine, umfassend mindestens eine Adsorber-Desorber-Einheit mit Wärmetauscher und Sorptionsmaterial, mindestens einen Kondensator, mindestens einen Kondensator-Wärmetauscher, mindestens eine Verdampfer-Kondensator-Einheit und/oder einen Verdampfer-Wärmetauscher, wobei zumindest ein Teil dieser Baueinheiten in einem erfindungsgemäßen selbsttragenden Vakuumbehälter angeordnet ist und die Sorptionsmaschine Anschluss- und Verbindungselemente sowie Rohrdurchführung zum hydraulischen Verschalten und Betrieb aufweist. Vorteilhafterweise ist es nicht erforderlich, dass z. B. die Adsorber-Desorber-Einheit eine stabile Struktur aufweist, da sie die durch den Unter- druck erzeugten Kollabierungskräfte nicht aufnehmen oder ableiten muss. Der durchschnittliche Fachmann weiß, welche der oben genannten Baueinheiten er je nach Art der Sorptionsmaschine einzusetzen hat. Die oben genannte Aufzählung stellt eine Gruppe von Baueinheiten dar, aus der- je nach Art der Sorptionsmaschi- ne - einzelne Einheiten zusammengefügt werden können; dem Fachmann ist die Auswahl und das Zusammenfügen der einzelnen Bauteile bekannt.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Sorptionsmaschine befindet sich die Ad- sorber-Desorber-Einheit in einem Innen- und/oder Teilinnengehäuse, wobei der Kondensator-Wärmetauscher und der Verdampfer-Wärmetauscher beabstandet von einander angeordnet sind und in ihrem Zwischenraum das Innengehäuse mit der Adsorber-Desorber-Einheit vorgesehen ist. Die zum Kondensator-Wärmetauscher und zum Verdampfer-Wärmetauscher gerichteten Trennflächen des Innengehäuses weisen Dampfventile auf. Es war völlig überraschend, dass die erfindungsgemäße Sorptionsmaschine, insbesondere die Adsorptionskältemaschine durch den freitragenden bzw. selbsttragenden Vakuumbehälter die o. g. Nachteile des Standes der Technik nicht aufweist.

Die Erfindung betrifft demgemäß auch die Verwendung des erfindungsgemäßen Vakuumbehälters für Sorptionsmaschinen, insbesondere Adsorptions- Kältemaschinen. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass in dem erfindungsgemäßen Vakuumbehälter Baueinheiten angeordnet sind, wobei die Baueinheiten beispielsweise eine Adsorber-Desorber-Einheit, ein Kondensator, ein Verdampfer, eine Kondensator-Verdampfer-Einheit oder eine Verdampfer-Kondensator-Einheit, ein Verdampfer-Wärmetauscher und/oder eine Verdampfer-Kondensator-Einheit sein können.

Die anmeldungsgemäße Lehre zeichnet sich durch folgende Merkmale aus:

- Abkehr vom technisch Üblichen - Vorliegen eines seit langem ungelösten dringenden Bedürfnisses für die

Lösung des mit der Erfindung gelösten Problems

- die Einfachheit der Lösung spricht für erfinderische Tätigkeit, insbesondere da sie kompliziertere Lehren ersetzt

- Fehlvorstellungen der Fachwelt über die Lösung des entsprechenden Problems (Vorurteil)

- technischer Fortschritt, wie z. B.: Verbesserung, Leistungssteigerung, Verbilligung, Ersparnis an Zeit, Material, Arbeitsstufen, Kosten, größere Effektivität, Vermehrung der technischen Möglichkeiten, , Eröffnung eines zweiten Weges, , Alternativen, Möglichkeit der Rationalisierung,

- Kombinationserfindung, d.h. mehrere bekannte Elemente werden zu einer Kombination zusammengeführt, die einen überraschenden Effekt aufweist

- Lizenzvergabe

- Lob der Fachwelt und

- wirtschaftlicher Erfolg.

Insbesondere die vorteilhaften Ausführungsformen der Erfindung weisen mindes- tens einen oder mehrere der genannten Vorteile auf.

Im Folgenden soll die Erfindung anhand der Figuren näher erläutert werden, ohne auf dieses beschränkt zu sein. Es zeigen:

Figur Nr. 1 Zylindrischer Behälter mit quaderförmigen Einbauten

Figur Nr. 2a) und b) Nicht selbsttragender Vakuumbehälter

Figur Nr. 3 Quaderförmiger dickwandiger Vakuumbehälter

Figur Nr. 4a) und 4b) Erfindungsgemäße dünnwandige Vakuumbehälter

Figur Nr. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines zylindrischen Behälters mit quaderförmigen Einbauten oder Komponenten. Eine im Stand der Technik beschrieben Sorptionsmaschine, beispielweise eine Adsorptionsmaschine ist dargestellt, wobei in einem Behälter, geformt aus einer zylindrischen Behälterwand 4, ein Kondensator 1 , ein Verdampfer 2 und zwei Adsorber 3 angeordnet sind. Bei den Adsorbem 3 kann es sich um Adsorber-/Desorber-Einheiten handeln, d.h. das Kältemittel adsorbiert in einem Adsorber, wobei Energie an das Adsorptionsmittel abgegeben wird und desorbiert in einem Desorber, wo Energie in den Desorber eingeführt werden muss, um das Kältemittel zu desorbieren. Die Einbauten, wie Konden- sator 1 , Verdampfer 2 und Adsorber 3 sind quaderförmig. Jedoch ist die Behälterwand 4 derart ausgelegt, dass im Innenraum des Behälters ein Totvolumen (nicht nutzbarer Raum) zwischen der Behälterwand 4 und den Einbauten (Kondensator 1 , Verdampfer 2, Adsorber 3) entsteht. Folglich sind derartige Adsorptionsmaschinen überproportional ausgelegt und beanspruchen viel Raum, wobei ein Großteil des Innenvolumens nicht nutzbar ist. Des Weiteren ist die Behälterwand 4 der im Stand der Technik beschriebenen Behälter sehr dick ausgelegt, wodurch das Gewicht der Adsorptionsmaschinen sehr hoch ist. Die Behälterwände 4 sind so dick ausgestaltet, dass diese bei dem Anlegen eines Vakuums nicht kollabieren.

Figur Nr. 2a) und b) zeigen nicht selbsttragende Vakuumbehälter. Figur 2a) stellt einen nicht selbsttragenden Behälter beispielweise einer Adsorptionsmaschine dar, der einen Kondensator 1 , einen Verdampfer 2, zwei Adsorber 3, weitere Einbauten (beispielweise Abstandshalter oder Wärmeleitungsvorrichtungen 6) und eine nicht selbsttragende Behälterwand 5 umfasst. Die Behälterwand 5 ist derart gestaltet, dass bei dem Anlegen eines Vakuums, die Behälterwand 5 auf den Einbauten aufliegt und so stabilisiert wird. Die Einbauten oder Komponenten sind bezüglich der Form und Größe aufeinander abgestimmt, wodurch eine flexible Anordnung und Gestaltung der Einbauten/Komponenten ausgeschlossen ist. Die Behälterwand 5 kann entweder so dick bzw. so dünn ausgelegt sein, dass sie die Vakuumkräfte vollständig kompensiert oder durch diese als dünne Vakuumhülle verformt wird.

Dies führt in jedem Falle zu einer verminderten Flexibilität der genannten Maschine. Zwischen den Einbauten sind Abstandshalter 6 eingefügt, die eine gewisse Stabilität des Behälters garantieren und weitere funktionelle Funktionen aufweisen können. Nachteilig hierbei ist, dass durch den Kontakt zwischen Behälterwand 5 und Einbau- ten eine Wärmeleitung erfolgt, d.h. Wärme wird zum Einen von den Einbauten an die Behälterwand 5 abgegeben und zum Anderen findet eine Wärmeleitung zwischen den Einbauten über die Abstandshalter 6 statt. Hierdurch ist ein effizienter Prozessbetrieb ausgeschlossen, da Wärme während des Betriebes der Adsorptionsmaschine verloren geht und folglich mehr Energie für eine konstante Leistung aufgewendet werden muss, wodurch wiederum der Wirkungsgrad der Maschine verschlechtert wird. Außerdem sind die Komponenten und Einbauten passgenau in die Maschine einzubauen, was jedoch die Konstruktion der Maschinen und der Komponenten/Einbauten einschränkt. Des Weiteren sind in der Figur Nr. 2b) die auf den Behälter oder Adsorptionsmaschine einwirkenden Vakuumkräfte schematisch als Pfeile dargestellt. Der Aufbau der Adsorptionsmaschine ist identisch zu der in Figur 2a) skizzierten Maschine. Auf den Behälter wirken bei Betrieb der Adsorptionsmaschine Vakuumkräfte, die sich durch den Bau des Behälters und der Anordnung der Einbauten oder Komponenten auf die Einbauten auswirken. Bei dem Betrieb der Adsorptionsmaschine ist ein Unterdruck im Inneren der Maschine eingestellt, wodurch starke Vakuumkräfte auf die Behälterwand einwirken. Da die im Stand der Technik beschriebenen Behälterwände die Einbauten umgeben und bei angelegten Unterdruck mit den Einbauten in Kontakt stehen, werden die Vakuumkräfte auf die Einbauten übertragen. Zusätzlich verteilen beispielweise die Abstandshalter die Vakuumkräfte zwischen den Einbauten wie Kondensator, Verdampfer und Adsorber. Über eine längere Zeitdauer können die Einbauten durch die Vakuumkräfte irreparabel geschädigt werden und müssen ggf. ausgetauscht werden, was mit hohen Kosten und Betriebsausfall verbun- den ist.

Figur Nr. 3 zeigt eine schematische Darstellung eines quaderförmigen dickwandigen Vakuumbehälters mit innen liegenden Verstärkungswinkeln. Die Adsorptionsmaschine umfasst eine quaderförmige Behälterwand 7, die einen Kondensator 1 , einen Verdampfer 2, innen liegende Verstärkungswinkel 8 und zwei Adsorber 3 beinhaltet. Auch hier ist die Behälterwand 7 dick ausgestaltet um die Vakuumkräfte zu kompensieren und die Einbauten zu schützen, jedoch sind innen an die Behälterwand 7 zusätzlich Verstärkungswinkel 8 angebracht. Die Verstärkungswinkel 8 stabilisieren die Behälterwand 7 und verhindern eine Deformation der Behälterwand 7 aufgrund von Druckunterschieden, das heißt ein angelegter Unterdruck und die hieraus ent- stehenden Vakuumkräfte werden durch die innen liegenden Verstärkungswinkel 8 kompensiert. Nachteilig bei dieser Konstruktion ist, dass auch ein wärmeleitender Kontakt zwischen Behälterwand 7 und den Einbauten oder Komponenten entstehen kann, was zu einem reduzierten Wirkungsgrad führt. Außerdem sind die Verstärkungsmittel 8 sowie die Behälterwand 7 ca. 1 ,5 bis 3 cm stark ausgestaltet, um die Vakuumkräfte zu kompensieren. Somit sind die Materialkosten und das Gewicht sehr hoch. Zusätzlich wird die Flexibilität der Maschine eingeschränkt, da ein einfaches Verschieben oder Rangieren einer solchen Maschine nicht mehr möglich sind. Durch die innen liegenden Verstärkungswinkel 8 ist außerdem der verfügbare Raum im Innenraum der Maschinen sehr reduziert, wodurch keine zusätzlichen Bauelemente in die Maschine integriert werden können.

Figur Nr. 4a) und b) zeigen die erfindungsgemäße dünnwandigen Vakuumbehälter. Ein Kondensator 1 , ein Verdampfer 2 und zwei Adsorber 3 sind in einem dünnwan- digen quaderförmigen Behälter 9a angeordnet. Bei den Adsorbem 3 kann es sich um Adsorber-/Desorber-Einheiten handeln. Bevorzugt ist die Verwendung von quaderförmigen Einbauten oder Komponenten, da diese wenig Raum beanspruchen und platzsparend angeordnet werden können. Jedoch sind auch Einbauten mit anderen Formen wie rund oder oval einsetzbar. Dünnwandig bezeichnet eine Wand- stärke von weniger als 3 mm, bevorzugt weniger als 2 mm und ganz besonders bevorzugt weniger als 1 mm. Als Material für den Behälter 9a kann Metall benutzt werden. Vorteilhaft sind Edelstahlbleche oder Stahlbleche, aber auch sonstige Metalle sind verwendbar. Außen an der Behälterwand 9a sind Versteifungselemente 10 oder Verstärkungsmittel angebracht. Diese können Streben, Stangen, Winkel, Si- cken, Rohre und/oder Rohre sein, welche aus Materialien wie Metall, Kunststoff oder keramische Werkstoffe gefertigt sind. Auch Verschweißungen können als Versteifungselemente 10 benutzt werden. Die Behälterwände 9a können derart angeordnet sein, dass eine Verschweißung als Versteifungselement 10 dient und eine Versteifung des Behälters bewirkt. Vorstellbar sind Behälterwände 9a, die aus meh- reren einzelnen Behälterteilen zusammengebaut werden und Lippen oder Flansche aufweisen, an denen die Behälterteile miteinander verschweißt werden. Bei so gefertigten Behältern kann die Verschweißung als Versteifungselement 10 dienen. Die Anzahl an Versteifungsmittel 10, die an die Behälterwand 9a angebracht werden sind mit dem Fachmann bekannten Versuchen empirisch zu ermitteln. Auch kann ggf. nur eine Behälterwand 9a mit Versteifungselementen 10 bestückt werden. Der Behälter 9a ist für unterschiedliche Sorptionsmaschinen, wie Adsorptions- oder Absorptionsmaschinen benutzbar und kann einfach und schnell an die Größe der zu umschließenden Komponenten angepasst werden. Die Behälterwand 9a ist selbstragend und wird durch keine Elemente gestützt oder mit den Einbauten verbunden. Bei Betrieb einer Sorptionsmaschine beispielweise einer Adsorptionskältemaschine wird ein Unterdruck angelegt, um das Kältemittel (beispielweise Wasser) bei niedrigen Temperaturen in einem Verdampfer 2 zu verdampfen. Der entstandene Wasserdampf wird in den Adsorber 3 geleitet, wo er adsorbiert und thermische Energie an einen in den Adsorber 3 integrierten Wärmetauscher abgibt. Hierbei wird ein durch den Wärmetauscher strömender Wärmeträger erwärmt. Der adsorbierte Wasserdampf wird im nächsten Schritt mittels Energie aus dem Adsorber 3, welcher nun als Desorber fungiert, ausgetrieben und kondensiert in einem Kondensator 1 , wo wiederum Energie an den dortigen Wärmeträger abgegeben wird. Das Anlegen ei- nes Vakuums und die entstehenden Vakuumkräfte bewirken keine Verformung des Behälters 9a, obwohl der Behälter aus beispielweise einem dünnen Blech gefertigt ist. Die Vakuumkräfte werden durch den erfindungsgemäßen Behälter in einer Vorzugsvariante derart kompensiert, dass keine Verformung zustande kommt. Die Versteifungselemente 10 kompensieren die Vakuumkräfte und entlasten somit die Be- hälterwand 9a. Im Stand der Technik sind Behälter oder Vakuumbehälter für Sorptionsmaschinen beschrieben, die nicht selbsttragend und/oder dickwandig sind, wodurch zum Einen die Einbauten der Maschinen durch die Vakuumkräfte stark beansprucht werden und zum Anderen die Maschinen teuer und schwer sind. Die erfindungsgemäßen quaderförmigen dünnwandiger Behälter garantieren jedoch, dass die Einbauten nicht belastet werden und die Behälter, folglich die Maschine ein geringes Gewicht aufweist. Figur Nr. 4b) zeigt weiterhin einen anderen bevorzugte quaderförmigen dünnwandigen Behälter mit außen liegenden Verstärkungsmitteln, wobei Verformungen des Behälters erfolgen. Die Behälterwand 9b kann derart gestaltet sein, dass diese sich unter Belastung, d.h. wenn ein Vakuum angelegt ist, ver- formt, jedoch nur in einem Maße, dass weder der Behälter kollabiert noch die in dem Behälter angeordneten Einbauten/Komponenten (1 , 2 oder 3) von der Behälterwand 9b beschädigt werden bzw. die Kollabierungskräfte aufnehmen. Es erfolgt auch keine Wärmeleitung zwischen der Behälterwand 9b und den Einbauten/Komponenten. Auch ein leerer Behälter ohne Einbauten oder Komponenten implodiert nicht, sondern die Verformung der Behälterwand 9b bewegt sich in einem kontrollierbaren Maße, das heißt die Behälterwand 9b ist derart ausgelegt, dass eine kontrollierbare Verformung unter Vakuum erfolgt. Durch die dünnwandige und quaderförmige Ausgestaltung der Behälterwand 9a, 9b können Einbauten/Komponenten optimal integriert werden, wobei der Behälter leicht und flexibel ist. Die Einbauten sind vor äußeren Einflüssen geschützt und werden durch die auftretenden Vakuumkräfte nicht beschädigt. Auch erfolgt keine Wärmeleitung oder Übertragung der Vakuumkräfte über die Behälterwand 9a, 9b, wodurch ein konstanter und effizienter Betrieb der Maschine sichergestellt ist. Bezugszeichenliste

1 Kondensator

2 Verdampfer

3 Adsorber 4 Zylindrische Behälterwand (dickwandig)

5 Nicht selbsttragende Behälterwand (dünnwandig)

6 Einbauten wie Abstandshalter oder Wärmeleitungsvorrichtungen

7 Quaderförmige Behälterwand

8 Innen liegende Verstärkungswinkel 9a dünnwandige quaderförmige Behälterwand ohne Verformung

9b dünnwandige quaderförmige Behälterwand mit Verformung

10 Versteifungselement