[0001] Das hier beschriebene Verfahren und die hier beschriebene Anordnung betreffen eine
Neuerung auf dem Gebiet der Absorptionskältemaschinen.
[0002] Absorptionskältemaschinen unterscheiden sich von herkömmlichen Kompressionskältemaschinen
im Wesentlichen dadurch, dass die Kälte nicht durch Zufuhr mechanischer Arbeit sondern
durch Zufuhr thermischer Energie erzeugt wird. Bei der Kompressionskältemaschine wird
ein Kältemittel zur Erzeugung von Kälte in einem Verdampfer verdampft, dann durch
einen Kompressor verdichtet, anschließend in einem Wärmeübertrager (Wärmetauscher)
abgekühlt und wieder verflüssigt, bevor es wieder dem Verdampfer zugeführt wird.
[0003] Eine Absorptionskältemaschine ist schematisch in Figur 1 dargestellt. Bei der Absorptionskältemaschine
wird das im Verdampfer 1 verdampfte Kältemittel nicht einem Kompressor zugeführt,
sondern einem Absorber 2, in dem es durch ein Lösungsmittel absorbiert wird. Zur Verdampfung
wird einem externen Kühlmittel auf einem niedrigen Temperaturniveau Energie entzogen.
Dieses Kühlmittel stellt die Nutzkälte bereit.
[0004] Das Lösungsmittel in dem Absorber 2 befindet sich dabei auf dem Druckniveau des Kältemittels.
Das in dem Absorber 2 an Kältemittel angereicherte Lösungsmittel wird dann durch eine
Lösungsmittelpumpe 3 verdichtet und einem Desorber 4 zugeführt. Die Verdichtung erfordert
nur geringe mechanische Arbeit, da das Lösungsmittel flüssig und folglich inkompressibel
ist. In dem Desorber 4 wird der Lösung aus Lösungsmittel und Kältemittel Wärme zugeführt,
um das Kältemittel aus dem Lösungsmittel auszutreiben. Das ausgetriebene Kältemittel
wird einem Kondensator 5 zugeführt. Desorber 4 und Kondensator 5 befinden sich auf
einem hohen Druckniveau. Von dem Kondensator 5 aus fließt das Kältemittel aufgrund
der vorhandenen Druckdifferenz durch eine Entspannungsdrossel 6 zurück zum Verdampfer
1.
[0005] Das an Kältemittel arme und durch die Wärmezufuhr heiße Lösungsmittel aus dem Desorber
4 fließt durch einen regenerativen Wärmeübertrager 8, in dem es das von dem Absorber
2 stammende kühle Lösungsmittel mit hohem Kältemittelanteil vorwärmt. Dabei Kühlt
es ab und fließt es über eine Entspannungsdrossel 7 zurück zum Absorber 2.
[0006] Absorptionskältemaschinen verwenden üblicherweise Ammoniak als Kältemittel, wenn
Temperaturen unterhalb des Gefrierpunktes von Wasser erreicht werden sollen. Das Lösungsmittel
ist in diesem Fall Wasser.
[0007] Ferner sind Absorptionskältemaschinen mit Wasser als Kältemittel bekannt. Diese kühlen
in der Regel bis auf 4° C herab, da die Eisbildung bei niedrigeren Temperaturen im
Verdampfer für das Wasser eine natürliche Grenze darstellt. Absorptionskältemaschinen
mit dem Kältemittel Wasser verwenden in der Regel als Lösungsmittel wässrige Salzlösungen
(Lithiumbromid). Derartige Kältemaschinen gehen beispielsweise aus den Patenten
DE 103 47 497 B4,
DE 103 47 498 B4 und
DE 103 53 058 B4 der Anmelderin bekannt.
[0008] Für das Kältemittel Wasser können als Lösungsmittel aber auch Säuren wie z.B. Schwefelsäure
oder Laugengemische bzw. Laugen wie z.B. Natronlauge oder Laugengemische eingesetzt
werden. Um hohe Temperaturdifferenzen zwischen Nutzkältetemperaturniveau (Verdampfer
1) und Abwärmetemperaturniveau (Absorber 2) zu erzielen, sind die Lösungsmittel entsprechend
hoch konzentriert einzusetzen, d.h. der Abstand zur Kristallisationsgrenze ist sehr
gering. Andererseits muss das Auskristallisieren - und damit der Übergang des Lösungsmittels
in den festen Aggregatszustand - unbedingt vermieden werden, da anderenfalls das Lösungsmittel
nicht mehr pumpfähig ist und die Anlage nicht mehr betrieben werden kann. Das Kristallisieren
des Lösungsmittels ist also bei allen Betriebszuständen zu vermeiden. Besonders die
aus dem Desorber, auch Kocher oder Austreiber genannt, stammende Lösung, die an Kältemittel
verarmt ist, ist beim nachfolgenden Abkühlen im regenerativen Wärmeübertrager 8 (oft
auch Wärmetauscher genannt) gefährdet, da sie in der Regel den höchsten Konzentrationswert
aufweist.
[0009] Die Erfindung betrifft eine Verfahren zur Erzeugung von Kälte mittels einer Absorptionskältemaschine
mit
- einem Verdampfer, in dem Wasser aus einem wasserhaltigen Kältemittel verdampft wird,
- einem Absorber, in dem das verdampfte Wasser in einem Lösungsmittel absorbiert wird,
- einem Desorber, in dem das absorbierte Wasser aus dem Lösungsmittel unter Wärmezufuhr
ausgetrieben wird.
[0010] Sie betrifft ferner eine entsprechende Absorptionskältemaschine.
[0011] Auf dem Gebiet der Absorptionskältemaschinen können hinsichtlich des verwendeten
Kältemittels zwei verschiedene Bauarten als Stand der Technik betrachtet werden, nämlich
wasserbasierte und ammoniakbasierte Maschinen. Für das Kältemittel Wasser sind eine
Vielzahl von Lösungsmitteln (Lösungsmittel sind z.B. Lithiumbromid, Schwefelsäure,
Natronlauge) vorgeschlagen und erprobt worden.
[0012] Nachteilig an Ammoniak ist dessen Giftigkeit und Brennbarkeit. Außerdem ist es relativ
ungeeignet, Abwärmepotentiale geringer Temperatur (<100°C) zu verwerten. Vorteilhaft
ist das problemlose Erreichen von Temperaturen unter 0°C und ein günstiges Dampfdruckverhalten.
[0013] Das Kältemittel Wasser ist in jeder Hinsicht unproblematisch und besitzt gute thermodynamische
Eigenschaften. Großer Nachteil des Kältemittels Wasser ist seine Beschränkung auf
Nutzkältetemperaturniveaus größer 0°C, da die Gefrierpunktproblematik keine tieferen
Temperaturen zulässt. Gelegentlich wurde vorgeschlagen, durch Zugabe von Salzen o.ä.
in den Verdampfer, eine Gefrierpunktsabsenkung zu erreichen (z.B.
EP1391668). Dies ist jedoch nicht sinnvoll, da im Kondensator reines Wasser anfällt und anschließend
unter Vereisung in den Verdampfer entspannt würde. Ein sicherer eisfreier Dauerbetrieb
ist dadurch nicht zu erreichen.
[0014] Die weiter oben beschriebenen Patente
DE 103 47 497 B4,
DE 103 47 498 B4 und
DE 103 53 058 B4 der Anmelderin beschreiben eine Wasserbetriebene Absorptionskältemaschine, die Temperaturen
unter dem Gefrierpunkt erreichen soll. Die hier beschriebenen Vorschläge sind in der
Praxis aber problematisch. Die Verwendung einer Brüdenverdichterpumpe gemäß der
DE 103 53 058 B4 macht beispielsweise aus dem Absorptionsprozess eher einen Kompressionsprozess. Das
heißt, dass überwiegend hochwertige elektrische Energie für die mechanische Verdichtung
aufgewendet werden muss, um Kälte zu erzeugen, und nicht die Abwärme des Backofens
oder einer anderen Einrichtung zur Kälteerzeugung verwendet werden kann.
[0015] Es soll nun eine Absorptionskältemaschine geschaffen werden, die mit einem wässrigen
Kältemittel zuverlässig Temperaturen weit unter dem Gefrierpunkt von Wasser schaffen
kann.
[0016] Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der aus dem Lösungsmittel ausgetriebene Wasserdampf
einem Resorber zugeführt wird, in welchem der Wasserdampf in einer Lösung aus Wasser
und Frostschutzmittel absorbiert wird, und dass dem Verdampfer die Lösung aus Wasser
und Frostschutzmittel zugeführt wird, aus der das Wasser verdampft wird.
[0017] Durch Einführung eines zusätzlichen "Resorptionskreislaufs" können die genannten
Schwierigkeiten überwunden werden. Während bei ammoniakbasierten Kältemaschinen durch
Einsatz eines Resorptionskreislaufs die hohe Drucklage im Desorber wirkungsvoll abgesenkt
werden kann, werden bei wasserbasierten Kältemaschinen - welche im Vakuum betrieben
werden - Resorptionskreisläufe bisher nicht eingesetzt.
[0018] Durch den zusätzlichen Resorptionskreislauf kann nun der Gefrierpunkt des Kältemittels
abgesenkt werden. Dem Verdampfer wird also kein reines Wasser, sondern eine wässrige
Lösung - mit entsprechend niedrigerem Gefrierpunkt - zugeführt. Auch in dem Absorber
liegt ein Lösungsmittel mit reduziertem Gefrierpunkt vor, so dass der Wasserdampf
selbst bei Temperaturen weit unter 0°C ohne Eisbildung absorbiert werden kann.
[0019] Wie oben erwähnt, ist in Fig. 1 eine übliche Absorptionskältemaschine mit Wasser
als Kältemittel dargestellt. Dass Wasser wird im Verdampfer 1 im Vakuum verdampft
und kühlt dabei. Der Wasserdampf wird im Absorber 2 absorbiert und dann zum Desorber
4 (auch Kocher oder Austreiber genannt) gepumpt. Hier wird er aus dem Lösungsmittel
ausgekocht und strömt zum Kondensator 5, wo er kondensiert und wieder als flüssiges
Wasser dem Verdampfer 1 zugeführt wird.
[0020] Dagegen ist die Absorptionskältemaschine gemäß der Erfindung mit einem zusätzlichen
Resorptionskreislauf ausgerüstet. Hierbei wird vorzugsweise anstatt Lithiumbromid
für Lösungsmittel wasserbasierter Absorptionskältemaschinen das seit langem bekannte
Gemisch aus Natron- und Kalilauge verwendet. Dieses zeichnet sich durch eine stärkere
Dampfdruckabsenkung aus, so dass Nutzkältetemperaturen von -10°C und darunter erzielt
werden können. Außerdem reduziert es in ausreichender Konzentration erheblich den
Gefrierpunkt des Wassers.
[0021] Der Verdampfer ist bei dieser Verfahrensvariante korrekter als Entgaser zu bezeichnen,
da er die wässrige Lösung nicht vollständig abdampft sondern nur Wasser aus dieser
Lösung verdampft und dabei im Resorber/Verdampfer-Kreislauf die Konzentration der
wässrigen Lösung erhöht.
[0022] Neben der Umgehung der Gefrierpunktsproblematik ergibt sich als weiterer Vorteil
bei dieser Anlagenvariante die Möglichkeit der Konzentrationsverschiebung. Mit anderen
Worten kann durch Überführung von Lösung aus dem Absorber/Desorber - Kreislauf in
den Resorber/ Verdampfer - Kreislauf der Gefrierpunkt in weiten Teilen den jeweiligen
Erfordernissen (Sommer oder Winterbetrieb) angepasst werden kann. Dadurch kann flexibel
auf Änderungen der Umgebungsbedingungen reagiert werden, z.B. beim denkbaren Betrieb
als Wärmepumpe, bei der die Umgebungstemperatur unter -10°C liegt (TUmg < - 10°C).
Auch der umgekehrte Weg, das Überführen von Lösung aus dem Resorber/Verdampfer - Kreislauf
in den Absorber/Desorber - Kreislauf, kann sinnvoll sein, falls die Lösungskonzentration
(und damit der mögliche Temperaturhub) kurzzeitig erhöht werden soll. Voraussetzung
ist jedoch immer, dass sowohl der Gefrierschutz, als auch die absorbierende Lösung
aus dem gleichen Stoffgemisch, nämlich Natron-/Kalilauge besteht.
[0023] Das Kältemittel kann in dem dargestellten Resorber-VerdampferKreislauf in einer ersten
Leitung von dem Verdampfer mit niedriger Temperatur zum Resorber strömen und in einer
zweiten Leitung von dem Resorber zum Verdampfer strömen. Beide Leitungen können einem
Wärmeübertrager zugeführt werden, in dem der von dem Verdampfer stammende Kältemittelstrom
auf dem Weg zum Resorber erwärmt wird und der von dem Resorber stammende Kältemittelstrom
auf dem Weg zum Verdampfer abgekühlt wird.
[0024] Ein entsprechender Wärmeübertrager kann auch im Absorber/Desorber-Kreislauf vorhanden
sein, damit das aus dem Absorber stammende Lösungsmittel auf die hohe Temperatur des
Desorbers (auch Kocher oder Austreiber genannt) gebracht wird.
[0025] Besitzt man Kenntnis über die aktuell vorliegende Konzentration, kann durch verschiedene
Regeleingriffe eine unzulässige Annäherung an bzw. Überschreitung der Kristallisationsgrenze
vermieden werden.
[0026] Verschiedene Maßnahmen zur Errechnung der Lösungskonzentration sind entwickelt worden.
Beispielsweise kann aus den gemessenen Temperaturen am Kocher und dem Druck im Behälter
die Lösungskonzentration errechnet werden (z.B.
PCT/EP2005/008717).
[0027] Ebenso ist es bei "normalen" d.h. mit reinem Kältemittel arbeitenden Absorptionskältemaschinen,
möglich, aus dem Füllstand des Kältemittels im Verdampfer auf die Konzentration der
Lösung im Absorber/Desorberkreislauf zu schließen. Dazu können verschiedene Grenzwertschalter
oder Levelsensoren verwendet werden (z.B.
CA 2216257).
[0028] Nachteilig an der Berechnung der Lösungskonzentration aus Temperatur und Druckdaten,
bzw. dem Rückschluss auf die Konzentration aus dem Füllstand des Kältemittels im Verdampfer
ist die relativ große Ungenauigkeit dieser indirekten Verfahren. Dieser Ungenauigkeit
wird durch einem entsprechend großen Sicherheitsabstand von der Kristallisationskurve
Rechnung getragen.
[0029] Eine weitere Aufgabe, die durch die neuartige Absorptionskältemaschine gelöst wird,
ist es, eine präzisere Einhaltung einer hohen Lösungsmittelkonzentration unterhalb
der Kristallisationsgrenze zu gewährleisten.
[0030] Hierzu weist die Vorrichtung zur Bestimmung der Konzentration mindestens einer der
Flüssigkeiten folgendes auf:
- einen Hohlraum, in dem Flüssigkeit und ein in die Flüssigkeit eingetauchtes Senkelement,
insbesondere eine Senkspindel, aufgenommen sind,
- eine Sensoranordnung zum Erfassen der Bewegung des Senkelements.
[0031] Mit anderen Worten wird eine Messspindel vorgeschlagen, deren Bewegung automatisch
erfasst werden kann, um exakt die Konzentration der gemessenen Flüssigkeit, insbesondere
des Lösungsmittels der Absorptionskältemaschine bestimmen zu können.
[0032] Diese neue Technik zeichnet sich durch eine Reihe von Vorteilen aus. Grundidee ist
die nahezu direkte Messung der Lösungskonzentration. Eine besonders kostengünstige
und zugleich sehr zuverlässige und genaue Messung der Dichte, aus der die Lösungskonzentration
bei bekannter Temperatur problemlos errechnet werden kann, wird über Dichtespindeln
ermöglicht. Es wird daher der Einsatz einer Dichtespindel zur direkten und automatischen
Konzentrationsbestimmung vorgeschlagen.
[0033] Die Sensoranordnung kann mindestens eins der nachfolgend aufgezählten Paare miteinander
zusammenwirkender Elemente zur Messung der Bewegung des Senkelements aufweisen, wobei
eines der Elemente des Paares an dem Senkelement befestigt ist:
- Magnet und Magnetschalter;
- Spule und Spulenkern;
- inkrementale Messskala und eine optische Erfassungsvorrichtung zum Lesen der Messskala.
[0034] In der Praxis ist kann die Anordnung zur Messung der Bewegung des Senkelements derart
ausgebildet sein, dass das die Bewegung des Senkelements repräsentierende Signal durch
eine geschlossene Wand, insbesondere aus Edelstahl, übertragen wird. Insbesondere
im Bereich des Verdampfers des Kältemittels herrscht bei einer Absorptionskältemaschine
mit Kältemittel auf Wasserbasis ein Vakuum, wenn sehr niedrige Temperaturen weit unter
dem Gefrierpunkt von Wasser erreicht werden sollen. Bei Temperaturen im Bereich von
-10° C liegt der Verdampfungsdruck in der Größenordnung von 2 mbar. Um derart niedrige
Drücke innerhalb des Hohlraums zu gewährleisten, ist es sinnvoll diesen aus geschlossenen,
z.B. verschweißten Wänden aus hochfesten Materialien wie Edelstahl herzustellen. Die
Messmittel oder Signalübertragungsmittel können das die Bewegung repräsentierende
Signal durch die Wandung nach außen übertragen. Wenn Permanentmagnete innerhalb des
Holraums verwendet werden, können die Magnetschalter außerhalb des Hohlraums liegen.
Wird ein Tauchkern an der Senkspindel befestigt, so kann außerhalb der Wandung des
Hohlraums eine Spule liegen, die die Eintauchtiefe des Tauchkerns misst.
[0035] Um die dauerhafte Dichtheit zu gewährleisten und gleichzeitig die Eintauchtiefen
abfragen zu können, sollte also der Hohlraum, in dem das Senkelement angeordnet ist,
von einer geschlossenen Wandung umgeben sein, wobei aber die Position des Senkelements
messbar bleiben muss. So können bei einer Senkspindel als Senkelement im Spindelhalsrohr
mehrere Magneten platziert werden, deren Magnetfelder entsprechende Magnetschalter
(z.B. Reed-Kontakte oder Hall-Sensoren) betätigen. Die von den Magnetschaltern gelieferten
Zustandsmuster (jeweils 0 oder 1) beschreiben die jeweiligen Eintauchtiefen der Dichtespindeln.
Der Abstand zwischen den Magneten am Spindelhalsrohr kann von dem Abstand zwischen
den dazu beweglichen Magnetschaltern unterschiedlich sein, so dass durch die unterschiedliche
Kombination der betätigten Magnetschalter eine Auflösung der Eintauchtiefe erreicht
werden kann, die sehr viel genauer als der Abstand zwischen den einzelnen Magneten
ist.
[0036] Durch Wahl mehrerer Magneten und Magnetschalter sowie gestaffelter Abstände kann
eine beliebig hohe Genauigkeit bei der Konzentrationsbestimmung erreicht werden.
[0037] Selbstverständlich eignen sich auch andere Messvorrichtungen zur Erfassung der Bewegung
des Senkkörpers wie zum Beispiel eine Spule und Spulenkern. Durch das Eintauchen des
Spulenkerns ändert sich der induktive Widerstand der Spule. Der Widerstandswert ist
eindeutig einer bestimmten Position des Senkkörpers zugeordnet.
[0038] Eine inkrementale Messskala und eine optische Erfassungsvorrichtung zum Lesen der
Messskala können ebenfalls verwendet werden. Hierbei werden beispielsweise Skalen
mit abwechselnd durchsichtigen und undurchsichtigen Feldern an einer Lichtschranke
vorbei bewegt. Allerdings können derartige Messvorrichtungen nur relative Verschiebungen
messen. Am Anfang einer Betriebsphase muss also eine Nullpunktsbestimmung erfolgen.
Alternativ können unterstützende Messvorrichtungen einen groben Positionswert liefern
und die inkrementale Messskala den hochauflösenden Messwert bereitstellen.
[0039] Das zweite Element zur Bestimmung der Position des Senkelements kann an einem Schwimmer
befestigt sein, der auf der Oberfläche der gemessenen Flüssigkeit schwimmt. In diesem
Fall wird unmittelbar die Position des Senkelements bezogen auf die Oberfläche der
Flüssigkeit gemessen, so dass der Messwert sich direkt in einen Dichtewert umrechnen
lässt.
[0040] Alternativ kann wie in obiger Zeichnung ersichtlich das zweite Element an einer Wandung
des Hohlraums befestigt sein. Diese Konstruktion ist sehr einfach durchzuführen. Um
einen Relativwert der Position des Senkelements im Vergleich zu dem Flüssigkeitsspiegel
zu erhalten, kann dann die Absorptionskältemaschine ferner eine Vorrichtung zur Bestimmung
der Füllhöhe der Flüssigkeit im Hohlraum aufweist. Diese kann z.B. einen Überlauf
aufweist, der ein Ablaufen des Lösungsmittels im Hohlraum bei Erreichen einer bestimmten
Füllhöhe bewirkt. Hierdurch ist gewährleistet, dass die Füllhöhe immer gleich ist.
[0041] Die Vorrichtung zur Bestimmung der Füllhöhe der Flüssigkeit kann aber auch einen
Schwimmer in dem Hohlraum oder einem mit dem Hohlraum kommunizierenden Raum aufweisen,
der mit einer Höhenmessanordnung gekoppelt ist. Die Höhenmessanordnung für den Schwimmer
kann nach einem der obigen Prinzipien wie die Sensoranordnung zum Erfassen der Bewegung
des Senkelements aufgebaut sein und funktionieren. Auch der den Schwimmer umgebende
Raum kann gegenüber der Umgebung abgedichtet sein, um das Vakuum zu halten.
[0042] Der den Schwimmer umgebende Raum kann mit dem Hohlraum über einen Kanal unterhalb
der Oberfläche der Flüssigkeit verbunden sein. Wie in einem U-Rohr sind dann in beiden
Räumen zu allen Zeiten die gleichen Flüssigkeitsspiegel, vorausgesetzt, dass der Druck
über der Flüssigkeitssäule eben falls in beiden Räumen gleich ist.
[0043] Die Absorptionskältemaschine kann eine Steuerungsvorrichtung und eine Vorrichtung
zur selektiven Abgabe von Komponenten der Flüssigkeit aufweisen, wobei die Steuervorrichtung
auf der Grundlage eines Messsignals der Vorrichtung zur Bestimmung der Konzentration
der Flüssigkeit eine bestimmte Menge einer der Komponenten in die Flüssigkeit abgibt.
Durch eine derartige Vorrichtung kann eine zu hohe Konzentration durch Wasserzugabe
vermieden werden. Eine zu geringe Konzentration kann durch Zugabe von in Wasser gelöstem
Stoff, beispielsweise Lithiumbromid, einer Säure oder einer Lauge wieder erhöht werden.
[0044] Die erfindungsgemäße Absorptionskältemaschine kann insbesondere bei einem System
für die Herstellung von Lebensmitteln eingesetzt werden, dass folgendes umfasst:
- eine Garvorrichtung, welche einen Garraum, eine Heizvorrichtung und einen Abgaskanal
für Abgase aus der Heizvorrichtung und/oder aus dem Garraum aufweist,
- eine Kühlvorrichtung, welche eine Absorptionskältemaschine aufweist, die mit einem
wässrigen Kältemittel Temperaturen unter dem Gefrierpunkt von Wasser erzeugt,
- einen Eisspeicher, in dem die Kälteenergie gespeichert werden kann.
[0045] Ein derartiges System hat durch Verwendung eines wässrigen Kältemittels gegenüber
mit Amoniak Absorptionskältemaschine den erheblichen Vorteil, dass das Kältemittel
weder giftig noch brennbar ist. Der Zeitraum, in dem der Bedarf für Kälte hoch ist,
unterscheidet sich häufig von dem Zeitraum größter Abwärme aus dem Backofen oder einer
ähnlichen Garvorrichtung. Mit anderen Worten werden zu anderen Zeiten tiefe Temperaturen
in einem klimatisierten Raum benötigt, als hohe Temperaturen im Abgas anfallen. Durch
den Eisspeicher, in dem Wasser oder ein anderes gefrierendes Medium vorhanden ist,
kann die erzeugte Kälte durch Eisbildung gespeichert werden, bis sie benötigt wird.
Der Eisspeicher speichert die niedrige Temperatur (Kälteenergie) durch die Schmelzenthalpie
des gefrorenen Mediums. Beim Schmelzen wird einem durch den Eisspeicher geleiteten
Kühlmittel auf einem niedrigen Temperaturniveau Energie entzogen. Mit dem Kühlmittel
kann ein Gärraum für Teiglinge oder ein anderer Kühlraum auf das erforderliche Temperaturniveau
gekühlt werden.
[0046] Ein derartiges System weist vorzugsweise eine Absorptionskältemaschine mit einer
oben beschriebenen Konzentrationsmessvorrichtung auf. Es kann ferner mindestens einen
klimatisierten Raum, insbesondere einen Gärraum, Kühlraum oder Gefrierraum, zur Aufbewahrung
der Lebensmittel aufweisen, der mit der Kühlvorrichtung und/oder dem Eisspeicher gekühlt
wird.
[0047] Bei einem Verfahren für den Betrieb einer Absorptionskältemaschine mit einem Kältemittel
und einem Lösungsmittel kann gemäß einem Aspekt der Erfindung das Lösungsmittel bei
einer Konzentration nahe der Kristallisationsgrenze gehalten werden, und während des
Betriebs kann die Konzentration des Lösungsmittels bestimmt und auf dem vorgegebenen
Konzentrationswert gehalten werden. Durch hoch konzentrierte Lösungsmittel und durch
niedrige Dampfdrücke des Wassers lassen sich Kühltemperaturen weit unter dem Gefrierpunkt
von Wasser erzielen. Der Verdampfungsdruck des Wassers kann in der Größenordnung von
2 mbar liegen, woraus sich eine Verdampfungstemperatur von ca. -10° C ergibt.
[0048] Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren für die Herstellung von Lebensmitteln
in einer Garvorrichtung vorgeschlagen, welche einen Garraum, eine Heizvorrichtung
und einen Abgaskanal für Abgase aus der Heizvorrichtung und/oder aus dem Garraum aufweist,
und mit einer Kühlvorrichtung. Die Kühlvorrichtung wird mittels einer Absorptionskältemaschine
mit einem wässrigen Kältemittel gekühlt. Der Absorptionskältemaschine wird durch einen
Abgaskanal für Abgase aus der Heizvorrichtung und/oder aus dem Garraum oder über ein
Zwischenmedium wie Heißwasser thermische Energie zugeführt wird. Die Garvorrichtung
kann insbesondere ein Backofen sein.
[0049] Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen beschrieben.
[0050] Fig. 1 zeigt die oben beschriebene, schematische Darstellung des Fluidkreislaufs
einer Absorptionskältemaschine gemäß dem Stand der Technik.
[0051] Fig. 2 zeigt eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Bestimmung
von Fluidkonzentrationen.
[0052] Fig. 3 zeigt eine zweite Ausführungsform einer Vorrichtung zur Bestimmung von Fluidkonzentrationen.
[0053] Fig. 4 zeigt ein erfindungsgemäßes System für die Herstellung von Lebensmitteln.
[0054] Fig. 5 zeigt eine der Fig. 1 ähnliche Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens
für den Betrieb einer Absorptionskältemaschine.
[0055] Die Funktion einer herkömmlichen Absorptionskältemaschine gemäß Fig. 1 ist ausführlich
weiter oben beschrieben. Bei einer derartigen Absorptionskältemaschine mit dem Kältemittel
Wasser strömt dieses Kältemittel aus dem Kondensator 5, der sich auf einem hohen Druckniveau
befindet, über eine Entspannungsdrossel 6 zu einem Verdampfer 1. Hier verdampft das
Wasser im Vakuum. Der Wasserdampf strömt über zu einem Absorber 2 und wird hier von
einem Lösungsmittel absorbiert. Das Lösungsmittel ist üblicherweise eine wässrige
Lithiumbromidlösung. Die Lösungsmittelpumpe 3 wälzt das Lösungsmittel um und treibt
es durch den regenerativen Wärmeübertrager 8, der häufig von einem Plattenwärmetauscher
gebildet wird, zu dem Desorber 4, wo der Wasserdampf durch Wärmezufuhr ausgetrieben
und dem Kondensator 5 zugeleitet wird.
[0056] Damit eine derartige Absorptionskältemaschine bei optimaler Effizienz arbeitet, sollte
das Lösungsmittel in hoher Konzentration vorliegen. Dennoch darf die Konzentration
die Kristallisierungsgrenze nicht überschreiten. Aus diesem Grund kann sinnvoller
Weise an die Leitung, durch die das wasserarme Lösungsmittel von dem Desorber 4 zu
dem Absorber 2 geleitet wird, eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Bestimmung der
Lösungsmittelkonzentration vorgesehen sein. Eine erste Ausführungsform einer derartigen
Vorrichtung ist in Fig. 2 gezeigt. Sie umfasst einen Hohlraum 9, in dem die Flüssigkeit
10 aufgenommen ist, deren Konzentration zu bestimmen ist. Bei dem beschriebenen Beispiel
handelt es sich bei der Flüssigkeit 10 um das Lösungsmittel. Nach oben erstreckt sich
der Hohlraum 9 in zwei geschlossene Aufnahmerohre 11,12, in denen die Messmimik zur
Bestimmung der Lösungsmittelkonzentration angeordnet ist. Unterhalb des ersten Aufnahmerohrs
11 befindet sich eine Senkspindel 13, deren spezifisches Gewicht im Wesentlichen dem
spezifischen Gewicht des Lösungsmittels 10 entspricht. Je nach Konzentration des Lösungsmittels
10 ragt daher der Spindelhals 14 mehr oder weniger weit in das Aufnahmerohr 11 hinein.
[0057] Im Spindelhals 14 sind mehrere Permanentmagnete 15 angeordnet, welche mit einer Leiste
16 zusammenwirken, in der mehrere Magnetschalter (Reed-Kontakte) angeordnet sind.
Je nach Eintauchtiefe der Senkspindel 13 betätigen die Permanentmagnete 15 im Spindelhals
14 eine bestimmte Kombination von Magnetschaltern der Schalterleiste 16. Eine Auswerteelektronik
kann anhand der Schaltzustände der Magnetschalter die Eintauchtiefe der Senkspindel
13 ermitteln.
[0058] Bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform wird diese Eintauchtiefe relativ zum
Aufnahmerohr 11 ermittelt. Zur Bestimmung der Dichte und damit der Konzentration des
Lösungsmittels 10 ist aber die Eintauchtiefe der Senkspindel 13 relativ zum Flüssigkeitsspiegel
zu ermitteln. Aus diesem Grund ist in Fig. 2 eine weitere Messmimik gezeigt. Sie ist
im Wesentlichen in dem Aufnahmerohr 12 aufgenommen. Hier ist ein Messstab 17 mit Permanentmagneten
15 angeordnet. Auch diese wirken mit einer Schalterleiste 16 außerhalb des Aufnahmerohrs
12 zusammen, in der sich mehrere Magnetschalter befinden. Der Messstab 17 ist auf
einem Schwimmer 18 angeordnet, der auf der Flüssigkeitsoberfläche schwimmt. Anders
als die Spindel 13 weist der Schwimmer 18 ein sehr viel geringeres spezifisches Gewicht
auf als die Flüssigkeit 10. Er schwimmt folglich unabhängig von den Schwankungen der
Dichte der Flüssigkeit 10 im Wesentlichen mit konstanter, sehr geringer Eintauchtiefe
auf der Oberfläche der Flüssigkeit 10. Die Schalter der Schalterleiste 16 am zweiten
Aufnahmerohr 12 geben folglich die Höhe des Flüssigkeitsspiegels wieder. Aus beiden
Messwerten lässt sich die Eintauchtiefe der Senkspindel 13 in die Flüssigkeit 10 ermitteln,
welche proportional abhängig zur Dichte der Flüssigkeit 10 ist. Die Dichte hängt wiederum
ausschließlich von der Konzentration der Flüssigkeit 10 ab, so dass sich mit der in
Fig. 2 gezeigten Anordnung automatisch und kontinuierlich die Konzentration der Flüssigkeit
10 messen lässt.
[0059] Es ist zu berücksichtigen, dass die Darstellung in Fig. 2 nur schematisch ist. Insbesondere
ist in der Praxis der Hohlraum zur Aufnahme der Senkspindel 13 und des Schwimmers
18 nicht als beliebig große Wanne ausgebildet. Schwimmer 18 und Senkspindel 13 können
in engen Aufnahmeräumen angeordnet sein, welche über Kanäle miteinander kommunizieren,
die unterhalb des Flüssigkeitsspiegels münden. Es ist zu gewährleisten, dass oberhalb
des Flüssigkeitsspiegels der gleiche Druck herrscht. Dies lässt sich beispielsweise
durch eine Entlastungsbohrung erreichen, welche das obere Ende des Aufnahmerohrs 11
mit dem oberen Ende des Aufnahmerohrs 12 verbindet.
[0060] Die Fig. 3 zeigt eine alternative Ausführungsform einer Dichte-Messvorrichtung. Hier
befindet sich in einem Aufnahmerohr 11' eine Spule 19, die von einem Schwimmer 18'
getragen wird. In das Innere der Spule 19 ragt ein metallischer und vorzugsweise ferromagnetischer
Spindelhals 14'. Der induktive Widerstand der Spule 19 ist ein Maß für die Eintauchtiefe
des Spindelhalses 14' in die Spule 19. Der Spindelhals 14' ist wiederum Bestandteil
der Senkspindel 13', welche in Abhängigkeit von der Dichte der Flüssigkeit 10 mehr
oder weniger tief in diese Flüssigkeit 10 eintaucht. Über flexible Anschlussdrähte
20,21 der Spule 19 kann der induktive Widerstand gemessen werden. Dieser Messwert
ist repräsentativ für die Eintauchtiefe der Senkspindel 13' in die Flüssigkeit 10
und folglich für die Dichte und damit die Konzentration der Flüssigkeit 10.
[0061] Wie eingangs erwähnt, kann eine berührungslose Signalübertrage durch die geschlossene
Wand des Hohlraums hindurch erwünscht sein. In diesem Fall kann die Spule außerhalb
des Aufnahmerohrs angeordnet sein und der unterschiedlich tief in die Spule eintauchende
Kern innerhalb des geschlossenen Aufnahmerohrs liegen. In diesem Fall wird aber wieder
die Relativposition des Kerns zum Aufnahmerohr gemessen, so dass der Kern an einer
Senkspindel angeordnet sein sollte und der Flüssigkeitsspiegel konstant gehalten sein
sollte, indem der Hohlraum beispielsweise einen Ablauf aufweist und dem Hohlraum permanent
Flüssigkeit über einen Zulauf zugeführt wird.
[0062] Wird mit der Messanordnung aus der Fig. 2 oder der Fig. 3 eine zu hohe Konzentration
der Flüssigkeit 10 gemessen, die nahe der Kristallisationsgrenze liegt, so kann die
Konzentration durch Änderung der Betriebsparameter beeinflusst werden. Beispielsweise
kann die Wärmezufuhr zum Verdampfen von Wasser unterbrochen werden, so dass die Konzentration
nicht weiter steigt. Alternativ kann die Flüssigkeit durch Zugabe von Wasser verdünnt
werden. Wird die Konzentration zu niedrig, kann durch Änderung der Betriebsparameter
(Erhöhung der Wärmezufuhr zur Beschleunigung der Verdampfung) ein weiteres Absinken
der Konzentration vermieden werden. Alternativ können Salze oder andere in dem Wasser
gelöste Bestandteile zugegeben werden, um die Konzentration zu erhöhen. Hierfür wäre
eine automatische Dosiervorrichtung vorzusehen, die von einer automatischen Steuervorrichtung
aufgrund der Messsignale gesteuert wird. Bei einer weiter unten beschriebenen Ausführungsform
mit zwei gekoppelten Absorptionskreisläufen können bestimmte Mengen hochkonzentrierter
oder niedrigkonzentrierter Flüssigkeit von einem Absorptionskreislauf in den anderen
überführt werden, um die Konzentration im vorgegebenen Bereich zu halten.
[0063] Die Fig. 4 zeigt ein System für die Herstellung von Lebensmitteln, insbesondere Backwaren,
welches hervorragend zum Einsatz von Absorptionskältemaschinen geeignet ist. Dargestellt
sind zwei Backöfen 22. Der Backschwaden sowie das Abgas der Brenner der Backöfen 22
wird in einen gemeinsamen Abgaskanal 23 geleitet. Dieser Abgaskanal 23 führt zu einer
Absorptionskältemaschine 24, welche mit dem Kältemittel Wasser betrieben wird. Alternativ
können Abgas und Backschwaden natürlich auch über getrennte Kanäle zur Absorptionskältemaschine
geleitet werden. Vorzugsweise arbeitet die Absorptionskältemaschine 24 nach dem Arbeitsverfahren,
welches nachfolgend in Verbindung mit der Fig. 5 beschrieben wird.
[0064] Ein Kühlmittel, das in dem Verdampfer der Absorptionskältemaschine 24 auf bis zu
- 10°C abgekühlt wird, strömt zu einem Eisspeicher 25. Der Eisspeicher 25 enthält
Aufnahmeräume für Wasser oder eine ähnliche, Eis bildende Flüssigkeit. Beim Abbacken
einer großen Anzahl von Backwaren entsteht eine große Hitze, welche in der Absorptionskältemaschine
24 zur Erzeugung einer großen Menge von Kälteenergie führt. Diese tritt in Form einer
großen Kühlmittelmenge mit niedriger Temperatur in den Eisspeicher ein und bewirkt
hier die Eisbildung. Zu einem späteren Zeitpunkt, beispielsweise wenn vor dem nächsten
Backvorgang Teiglinge für Backwaren über einen längeren Zeitraum tiefgekühlt werden
müssen oder bei niedriger Temperatur gären sollen, kann die Kühlenergie abgerufen
werden. Ein klimatisierter Raum, insbesondere eine Gärkammer 26 ist mit dem Eisspeicher
25 verbunden. Ein den Eisspeicher durchströmendes Kühlmittel wird abgekühlt und strömt
dann in die Gärkammer 26, um diese zu kühlen.
[0065] Der Eisspeicher 25 ermöglicht es, den Zeitpunkt des Auftretens höchster Abwärme der
Backöfen 24 zeitlich von dem Zeitpunkt der maximalen Kühlleistung in der Gärkammer
26 zu trennen.
[0066] Um Kälteenergie auch in Zeitpunkten entstehen zu lassen, wenn an den Backöfen 22
keine Abwärme entsteht, kann die Absorptionskältemaschine 24 zusätzlich mit einem
Brenner versehen sein oder an ein anderes Heizsystem angeschlossen sein.
[0067] Die Fig. 5 zeigt ein neuartiges Absorptionskälteverfahren, mit dem zuverlässig durch
das Kältemittel Wasser Temperaturen weit unter dem Gefrierpunkt erzeugt werden können.
Die Temperaturen des Kältemittels können bei -10°C liegen.
[0068] Um derartig niedrige Kühltemperaturen mit dem Kältemittel Wasser zu realisieren,
wird zusätzlich zu dem Absorptionskreislauf, der sich in der Fig. 5 in der rechten
Hälfte des Diagramms befindet, ein Resorptionskreislauf für das Kältemittel eingeführt,
der in der linken Hälfte des Diagramms dargestellt ist.
[0069] Im Verdampfer 1 wird zunächst auf herkömmliche Weise im Vakuum Wasserdampf erzeugt.,
der durch die Verdampfungsenthalpie die niedrige Temperatur des Kältemittels hervorruft.
Die Dampferzeugung erfolgt in einem Vakuum bei etwa 2 mbar Druck. Bei diesem Druck
verdampft Wasser bereits bei einer Temperatur von unter -10°C. In dem Verdampfer entsteht
die Nutzkälte, die auf ein externes Kühlmittel übertragen werden kann. Der Wasserdampf
wird übergeleitet in einen Absorber 2, wo er in das Lösungsmittel aufgenommen wird.
Dabei entsteht eine Abwärme, die z.B. durch Kühlwasser abgeführt wird. Dieses Kühlwasser
kann wiederum zur Wärmezufuhr auf niedrigerem Temperaturniveau genutzt werden. Vom
Absorber 2 wird das Lösungsmittel über die Lösungsmittelpumpe 3 zum Desorber 4 gepumpt.
Dabei durchläuft es einen regenerativen Wärmeübertrager 8 (Plattenwärmetauscher),
in dem es von dem rückströmenden, wasserarmen Lösungsmittel erhitzt wird. Im Desorber
4 wird das Lösungsmittel erhitzt, wobei das Wasser durch Wärmezufuhr aus dem Lösungsmittel
ausgetrieben wird. Das wasserarme Lösungsmittel strömt anschließend durch die Entspannungsdrossel
7 wieder zurück zum Absorber 2. Der Lösungsmittelkreislauf entspricht im Wesentlichen
dem Lösungsmittelkreislauf aus Fig. 1.
[0070] Anders als in der bekannten Absorptionskältemaschine gemäß Fig. 1 ist auf der Seite
des Verdampfers 1 aber kein reines Wasser vorhanden. Der Wasserdampf aus dem Desorber
4 strömt in einen Resorber 27, in dem er von einer wasserarmen Lösung resorbiert wird.
Vorzugsweise weist die Lösung im linken Kreis mit Resorber 27 und Verdampfer 1 die
gleichen Bestandteile auf wie die Lösung im rechten Kreis mit Absorber 2 und Desorber
4. Dies können neben Wasser beispielsweise Salze wie Lithiumbromid sein. Vorzugsweise
wird eine Säure und/oder Lauge, z.B. Schwefelsäure und Natronlauge, dem Wasser beigemischt.
Diese Beimischungen senken den Gefrierpunkt des Wassers erheblich und bis weit unter
-10°C ab. Sie ermöglichen folglich eine Kältemitteltemperatur im Verdampfer 1, die
erheblich unter dem Gefrierpunkt von Wasser liegt. Nach der Aufnahme des von dem Desorber
4 stammenden Wassers im Resorber 27 unter Abgabe von Wärmeenergie strömt das wasserreiche
Lösungsmittel von dem Resorber 27 durch einen regenerativen Wärmeübertrager 28 und
die Entspannungsdrossel 7 zum Verdampfer 1.
[0071] Anders als bei der Absorptionskältemaschine gemäß dem Stand der Technik (Fig. 1)
wird das Fluid bei der Variante gemäß Fig. 5 im Verdampfer nicht vollständig verdampft.
Es verdampft lediglich ein Teil des Wassers in dem Fluid. Das hochkonzentrierte Fluid
wird anschließend von dem Verdampfer mittels einer Kältemittelpumpe 29 durch den Wärmeübertrager
28 zurück zum Resorber 27 gepumpt. Im Wärmeübertrager 28 wird das Kältemittel erhitzt.
Im Resorber 27 nimmt das hochkonzentrierte Fluid wieder den Wasserdampf aus dem Desorber
4 auf und strömt als wasserreiche Lösung zurück zum Verdampfer 1.
[0072] Die Einführung dieses Resorptionskreises führt dazu, dass nicht reines Wasser, sondern
eine wässrige Lösung mit weit unter -10°C im Verdampfer vorhanden ist. Ferner ermöglicht
sie Konzentrationsverschiebungen zwischen der Lösung im Verdampfer/Resorber-Kreislauf
und im Absorber/Desorber-Kreislauf, wie oben beschrieben.
[0073] Die Fig. 5 zeigt ferner mögliche Stellen zur Anordnung von Konzentrationsmessvorrichtungen
30, wie sie in den Figuren 2 und 3 gezeigt sind. In dem Kältemittelkreislauf zwischen
dem Verdampfer 1 und dem Resorber 27 kann die Konzentrationsmessvorrichtung 30 in
der Leitung für aus dem Verdampfer 1 abgepumptes hochkonzentriertes Kältemittel angeordnet
sein. Die Konzentrationsmessvorrichtung 30 ist in Fig. 5 unmittelbar hinter dem im
Vakuum arbeitenden Verdampfer 1 angeordnet. Sie kann auch in der Leitung für das hoch
konzentrierte Kältemittel unmittelbar vor dem Resorber 27 angeordnet sein, in dem
ein höherer Druck herrscht. In diesem Fall sind die Anforderungen an die Abdichtung
der Konzentrationsmessvorrichtung 30 geringer.
[0074] In dem Lösungsmittelkreislauf zwischen Absorber 2 und Desorber 4 ist die Konzentrationsmessvorrichtung
30 in der Leitung angeordnet, die von dem Desorber 4 nach dem Austreiben von Wasserdampf
aus dem Lösungsmittel zurück zum Absorber 2 führt. An dieser Stelle hat das Lösungsmittel
die höchste Konzentration.
[0075] Anhand der Messwerte der Konzentrationsmessvorrichtungen 30 kann zum einen durch
geeignete Steuermittel (nicht dargestellt) die Konzentration im Kältemittelkreislauf
und im Lösungsmittelkreislauf individuell gesteuert werden. Zum anderen können auch
Konzentrationsverschiebungen realisiert werden, die je nach Betriebszustand vorteilhaft
sein können. Es kann also gleichzeitig die Konzentration im Kältemittelkreislauf gesteigert
werden und im Lösungsmittelkreislauf gesenkt werden oder umgekehrt.
[0076] Ferner sind Mittel zum Überführen von Flüssigkeit aus dem Kreislauf zwischen Absorber
2 und Desorber 4 bzw. dem Kreislauf zwischen Resorber 27 und Verdampfer 1 in den jeweils
anderen Kreislauf zu erkennen. Von dem Kreislauf zwischen Absorber 2 und Desorber
4 führt eine Überströmleitung 31 zu dem Kreislauf zwischen Resorber 27 und Verdampfer
1. Die Überströmleitung 31 wird mit dem aus der Lösungsmittelpumpe 3 ausströmenden
Fluid gespeist. Üblicherweise wird mit einem Magnetventil 32 die Überströmleitung
31 geschlossen. Wenn Fluid aus dem Kreislauf zwischen Absorber 2 und Desorber 4 in
den Kreislauf zwischen Resorber 27 und Verdampfer 1 strömen soll, wird das Magnetventil
32 geöffnet. Ebenso führ eine Überströmleitung 33 mit Magnetventil 34 von dem Kreislauf
zwischen Resorber 27 und Verdampfer 1 zu dem Kreislauf zwischen Absorber 2 und Desorber
4. Auch hier wird von der Kältemittelpumpe 29 Fluid durch die Überströmleitung 33
gefördert, wenn das Magnetventil 34 geöffnet ist. Wie erwähnt sind die Magnetventile
32,34 bei dem regulären Betrieb der Absorptionskältemaschine geschlossen. Durch eine
geeignete Steuerung der Magnetventile kann über diese Überströmleitungen 31, 33 eine
Überführung von Flüssigkeit aus dem einen Kreislauf in den anderen bewirkt werden,
um die Konzentration im vorgegebenen Bereich zu halten.
[0077] Eine derartige Überführung erfolgt zum Beispiel, um auf Unterschiede in der Umgebungstemperatur
zu reagieren. Es kann für die Erzielung tiefer Nutzkältetemperaturen notwendig sein,
die Frostschutzwirkung im Verdampferkreislauf durch eine Konzentrationsanhebung (bspw.
von 15% auf 20%) zu erhöhen. Im umgekehrten Fall der Erzielung "höherer" Nutzkältetemperaturen
kann dagegen die Frostschutzwirkung im Verdampferkreislauf abgesenkt und die frei
werdende Lauge im Absorberkreislauf zur weiteren Konzentrationserhöhung eingesetzt
werden.
[0078] Auch ein vollständiges Mischen beider Kreisläufe kann angestrebt werden, um in beiden
Kreisläufen eine identische Konzentration (ca. 35%) zu erzielen. Eine Aufstellung
der Absorptionskältemaschine im Freien kann bei tiefen Außentemperaturen (z.B. -20°C)
bei längerem Stillstand zu Kristallisationsproblemen führen. Sind beide Kreisläufe
jedoch völlig durchmischt ergibt sich in beiden Kreisläufen eine Mischkonzentration
von ca. 35%. Dadurch ist auf beiden Seiten ein sehr starker Frostschutz auch bei tiefen
Temperaturen sichergestellt, d.h. beide Kreisläufe bleiben flüssig. Beim Wiedereinschalten
der Anlage muss ggf. das richtige Konzentrationsverhältnis durch "Auskochen" wieder
hergestellt werden.
[0079] Insbesondere wenn die Absorptionskältemaschine eine Vorrichtung zur Bestimmung der
Füllhöhe der Flüssigkeit aufweist, kann diese Vorrichtung einen Überlauf aufweist,
der ein Ablaufen der Flüssigkeit im Hohlraum bei Erreichen einer bestimmten Füllhöhe
bewirkt. Die Vorrichtung zur Bestimmung der Füllhöhe der Flüssigkeit kann ferner einen
Schwimmer (18) in dem Hohlraum (9) oder einem mit dem Hohlraum kommunizierenden Raum
aufweisen, der mit einer Höhenmessanordnung gekoppelt ist. Diese Höhenmessanordnung
kann mindestens eins der nachfolgend aufgezählten Paare miteinander zusammenwirkender
Elemente aufweisen, wobei ein Element an dem Schwimmer und das andere Element an der
den Schwimmer umgebenden Wandung befestigt sind:
- Magnet (15) und Magnetschalter;
- Spule und Spulenkern;
- inkrementale Messskala und eine optische Erfassungsvorrichtung zum Lesen der Messskala.
[0080] Die Höhenmessanordnung kann das die Bewegung des Schwimmers repräsentierende Signal
durch eine geschlossene Wand, insbesondere aus Edelstahl, übertragen. Der den Schwimmer
(18) umgebende Raum kann gegenüber der Umgebung abgedichtet sein. Der den Schwimmer
umgebende Raum kann mit dem Hohlraum über einen Kanal unterhalb der Oberfläche der
Flüssigkeit verbunden sein.
Bezugszeichenliste:
[0081]
- 1
- Verdampfer
- 2
- Absorber
- 3
- Lösungsmittelpumpe
- 4
- Desorber
- 5
- Kondensator
- 6
- Entspannungsdrossel
- 7
- Entspannungsdrossel
- 8
- Regenerativer Wärmeübertrager
- 9
- Hohlraum
- 10
- Flüssigkeit, Lösungsmittel
- 11
- Aufnahmerohr
- 12
- Aufnahmerohr
- 13, 13'
- Senkspindel
- 14,14'
- Spindelhals
- 15
- Permanentmagnet
- 16
- Leiste
- 17
- Messstab
- 18,18'
- Schwimmer
- 19
- Spule
- 20
- Anschlussdraht
- 21
- Anschlussdraht
- 22
- Backofen
- 23
- Abgaskanal
- 24
- Absorptionskältemaschine
- 25
- Eisspeicher
- 26
- Gärkammer
- 27
- Resorber
- 28
- regenerativer Wärmeübertrager
- 29
- Kältemittelpumpe
- 30
- Konzentrationsmessvorrichtung
- 31
- Überströmleitung
- 32
- Magnetventil
- 33
- Überströmleitung
- 34
- Magnetventil
1. Verfahren zur Erzeugung von Kälte mittels einer Absorptionskältemaschine mit
- einem Verdampfer (1), in dem Wasser aus einem wasserhaltigen Kältemittel verdampft
wird,
- einem Absorber (2), in dem das verdampfte Wasser in einem Lösungsmittel absorbiert
wird,
- einem Desorber (4), in dem das absorbierte Wasser aus dem Lösungsmittel unter Wärmezufuhr
ausgetrieben wird,
dadurch gekennzeichnet, dass der aus dem Lösungsmittel ausgetriebene Wasserdampf einem Resorber (27) zugeführt
wird, wobei in dem Resorber (27) eine Lösung aus Wasser und Frostschutzmittel aufgenommen
ist, in der der Wasserdampf absorbiert wird, und wobei die Lösung aus Wasser und Frostschutzmittel
in den Verdampfer (1) geleitet wird, um das Wasser aus der Lösung zu verdampfen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kältemittel von dem Verdampfer (1) mit niedriger Temperatur zum Resorber (27)
durch eine erste Leitung strömt, und dass das Kältemittel mit höherer Temperatur von
dem Resorber (27) zum Verdampfer (1) durch eine zweite Leitung strömt, wobei beide
Kältemittelströme einen Wärmeübertrager (28) durchlaufen, in dem der von dem Verdampfer
(1) stammende Kältemittelstrom auf dem Weg zum Resorber (27) erwärmt wird und der
von dem Resorber (27) stammende Kältemittelstrom auf dem Weg zum Verdampfer (1) abgekühlt
wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Lösungsmittel von dem Absorber (2) mit niedriger Temperatur durch eine dritte
Leitung zum Desorber (4) strömt und dass das Lösungsmittel von dem Desorber (4) zum
Absorber (2) durch eine vierte Leitung strömt, wobei beide Lösungsmittelströme einen
Wärmeübertrager (8) durchlaufen, in dem der von dem Absorber (2) stammende Lösungsmittelstrom
auf dem Weg zum Desorber (4) erwärmt wird und der von dem Desorber (4) stammende Lösungsmittelstrom
auf dem Weg zum Absorber (2) gekühlt wird.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Flüssigkeit von dem Kreislauf zwischen Absorber (2) und Desorber (4) bzw. dem Kreislauf
zwischen Resorber (27) und Verdampfer (1) in den jeweils anderen Kreislauf überführt
wird, um die Konzentration im vorgegebenen Bereich zu halten.
5. Absorptionskältemaschine mit
- einem Verdampfer (1) zum Verdampfen des Wassers eines wasserhaltigen Kältemittels,
- einem Absorber (2), in dem das verdampfte Wasser in einem Lösungsmittel absorbiert
wird,
- einem Desorber (4), in dem das absorbierte Wasser aus dem Lösungsmittel unter Wärmezufuhr
ausgetrieben wird,
dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Resorber (27) aufweist, dem der aus dem Lösungsmittel ausgetriebene Wasserdampf
zugeführt wird, wobei in dem Resorber eine Lösung aus Wasser und Frostschutzmittel
aufgenommen ist, in der der Wasserdampf absorbiert wird, und wobei in dem Verdampfer
(1) die Lösung aus Wasser und Frostschutzmittel enthalten ist, aus der das Wasser
verdampft wird.
6. Absorptionskältemaschine nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine erste Leitung, durch die das Kältemittel von dem Verdampfer (1) mit niedriger Temperatur zum Resorber
(27) strömt, und eine zweite Leitung, durch die das Kältemittel mit höherer Temperatur von dem Resorber (27) zum Verdampfer (1)
strömt, wobei beide Leitungen an einen Wärmeübertrager (28) angeschlossen sind, in
dem der von dem Verdampfer (1) stammende Kältemittelstrom auf dem Weg zum Resorber
(27) erwärmt wird und der von dem Resorber (27) stammende Kältemittelstrom auf dem
Weg zum Verdampfer (1) abgekühlt wird.
7. Absorptionskältemaschine nach Anspruch 5 oder 6, gekennzeichnet durch eine dritte Leitung, in der das Lösungsmittel von dem Absorber (2) mit niedriger
Temperatur zum Desorber (4) strömt, und eine vierte Leitung, in der das Lösungsmittel
von dem Desorber (4) zum Absorber (2) strömt, wobei diese zwei Leitungen durch einen Wärmeübertrager (8) angeschlossen sind, in dem der von dem Absorber (2) stammende
Lösungsmittelstrom auf dem Weg zum Desorber (4) erwärmt wird und der von dem Desorber
(4) stammende Lösungsmittelstrom auf dem Weg zum Absorber (2) gekühlt wird.
8. Absorptionskältemaschine nach einem der Ansprüche 5 bis 7 mit mindestens einer Flüssigkeit,
insbesondere mit einem Kältemittel und einem Lösungsmittel, und mit einer Vorrichtung
zur Bestimmung der Konzentration mindestens einer der Flüssigkeiten,
dadurch gekennzeichnet, dass diese Vorrichtung folgendes aufweist:
- einen Hohlraum, in dem Flüssigkeit (10) und ein in die Flüssigkeit (10) eingetauchtes
Senkelement (13,13'), insbesondere eine Senkspindel, aufgenommen sind,
- eine Sensoranordnung (15,16; 14',19) zum Erfassen der Bewegung des Senkelements
(13,13').
9. Absorptionskältemaschine nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoranordnung mindestens eins der nachfolgend aufgezählten Paare miteinander
zusammenwirkender Elemente aufweist, wobei eines der Elemente des Paares an dem Senkelement
befestigt ist:
- Magnet (15) und Magnetschalter;
- Spule (19) und Spulenkern (14');
- inkrementale Messskala und eine optische Erfassungsvorrichtung zum Lesen der Messskala.
10. Absorptionskältemaschine nach Anspruch 8 oder 9,
dadurch gekennzeichnet, dass es ferner mindestens eines der folgenden Merkmale aufweist:
- die Sensoranordnung überträgt das die Bewegung des Senkelements repräsentierende
Signal durch eine geschlossene Wand, insbesondere aus Edelstahl;
- das zweite Element (19) ist an einem Schwimmer (18') befestigt, der auf der Oberfläche
der Flüssigkeit (10) schwimmt;
- das zweite Element (16) ist an einer Wandung des Hohlraums befestigt,wobei die Absorptionskältemaschine
vorzugsweise ferner eine Vorrichtung zur Bestimmung der Füllhöhe der Flüssigkeit im
Hohlraum aufweist.
11. Absorptionskältemaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass sie Mittel zum Überführen von Flüssigkeit von dem Kreislauf zwischen Absorber (2)
und Desorber (4) bzw. dem Kreislauf zwischen Resorber (27) und Verdampfer (1) in den
jeweils anderen Kreislauf aufweist, um die Konzentration im vorgegebenen Bereich zu
halten.
12. System für die Herstellung von Lebensmitteln mit einer Garvorrichtung (22), welche
einen Garraum, eine Heizvorrichtung und einen Abgaskanal (23) für Abgase aus der Heizvorrichtung
und/oder aus dem Garraum aufweist, und mit einer Kühlvorrichtung, welche eine Absorptionskältemaschine
(24) nach einem der vorangehenden Ansprüche 5 bis 11 aufweist.
13. System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass es einen Eisspeicher (25) aufweist, in dem die tiefen Temperaturen gespeichert werden
können.
14. System nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass es ferner mindestens einen klimatisierten Raum, insbesondere einen Gärraum (26),
Kühlraum oder Gefrierraum, zur Aufbewahrung der Lebensmittel aufweist, der mit der
Kühlvorrichtung und/oder dem Eisspeicher (25) gekühlt wird.
15. System nach einem der vorangehenden Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Absorptionskältemaschine durch einen Abgaskanal (23) für Abgase aus der Heizvorrichtung
und/oder aus dem Garraum thermische Energie zugeführt wird.