呈板设计的调节吸收式制冷机的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种被设计为具有旁路、温度控制和热回收的一个竖直板堆叠的间歇式氨水吸收式制冷机，该间歇式氨水吸收式制冷机由两个发生器(13，15)、三个吸收器(17，18，20)、一个蒸发器(25)、一个冷凝器(23)、由两个控制阀(M3，M5)控制的两个溶液蒸汽泵(第一是9A、9B、9C、9D、8A、M3、V1、V2，第二是11A、11B、11C、11D、10A、M5、V3、V4)组成，其中，为了建造该板堆叠，除了用于发生器、吸收器、冷凝器和蒸发器的薄的、二维模制板之外，还使用具有三维元件、用于容器、泵和分配通道的厚模制板，并且所述板堆叠由三个面结合的部分堆叠组成，这三个面结合的部分堆叠中最外的堆叠(1A，1B)包含容器、泵和分配通道，具有这些发生器、吸收器、冷凝器和蒸发器的中间堆叠(2)是更窄的，这样使得在该整个板堆叠的侧面上存在一个凹进的竖直纵向通道，该机器的这些控制元件(6)被安装在该凹进的竖直纵向通道中。
【专利说明】呈板设计的调节吸收式制冷机
[0001]引言
[0002]氨水吸收式制冷机被认为是大、重且昂贵的，并且能量效率显著小于压缩式制冷机。然而，结合可再生能源，制冷技术中存在试图再次唤起对氨水吸收的新兴趣的新方法。
[0003]虽然压缩式制冷机要求机械能或电流来工作(就生态视角而言在一定程度上这是有问题的)，但是氨水吸收式制冷机可由相对较低的温度热量驱动。这类热量可源于可持续能源或源于工业废热。为了就促进这种技术而言产生显著的生态影响，这将要求提高这些机器的效率并且显著地降低每单位电力的生产成本。此外，本发明用于仅建造小体积的氨水吸收式制冷机，因为任何潜在的氨泄漏是危险的。这要求一种模块化概念方法，其中高容量机器由一组自主工作的小型机器制成;为了节省空间，一种紧凑型设计将是有益的。本方法的另一个不可忽视的益处在于可以比更大的机器更有成本效益地大量生产这些小机器。
[0004]同时，已经存在用于提高效率的提议和实验设施以及针对更紧凑、更小且轻量化设计的因此不是太昂贵的计划。这主要涉及关于废热回收的间歇式系统或分批处理。这些系统并不利用电溶剂栗进行操作，而是利用慢蒸汽栗进行操作，这些慢蒸汽栗并不使用除了止回阀之外的活动件。这个类别中还存在甚至进一步在溶液被供给到吸收器中之前，在第二步骤(叫做“旁路”)降低从热水器或发生器排放的溶液中的氨浓度的过程;并且最终，利用使用复杂管道系统(这些管道系统对于吸收式制冷机是常见的)的一种板设计的这些机器来进行实验，该板设计通过以单个板组合件将这些管道系统组装为一个多级系统，该板设计类似于用于电子装置中的微芯片的设计。
[0005]这些不同方法的弱点是逻辑上互连的:复杂系统诸如该旁路系统一方面要求大幅降低制造费用的一种设计(诸如以上提及的板设计)，并且另一方面为了实现至少两个可独立控制的溶剂栗的一个稳定、无故障运行，该至少两个可独立控制的溶剂栗可只使用一种板设计得以经济地生产为不含活动件的蒸汽栗。然而，到现在为止，还不存在可控制的不含活动件的蒸汽栗;或许，甚至因为先前的板设计不具有用于必要的控制机构的空间，尤其是在当该板设计有待模块化时的情况下，因为在这种情况下到该板组合件的任何外部附接将妨碍将多个模块组合。
[0006]由于这个原因，本发明将此类间歇式氨水吸收式制冷机的一种可想到的体系结构描述为利用一个旁路系统的一种分批处理，这准许控制元件的整合;包括一种可被控制的没有活动件的蒸汽栗的使用，并且该蒸汽栗特别适于这种类型的设计。
现有技术
[0007]可在http: //WWW.solarfrost.com/PDF/icebook.pdf 发现这里提出的创新的一个全面介绍，即，蒸汽栗、吸收热回收、旁路和板设计。
[0008]这里所描述的现有技术具体指氨水吸收式制冷机，这些氨水吸收式制冷机利用不具有活动件(除了止回阀之外)的蒸汽栗进行操作，即，此类机器明确地针对电能或机械能的可能的最小消耗来设计，因为此类机器用廉价的低温热量(工业废热或太阳能热)来驱动。
[0009](参见例如WO03/095844AUAT 504 399BUAT 511 288B1)
[0010]此类蒸汽栗在一个低频下工作，因为有待运输的介质本身必须吸收热量以便产生必要的压力。随后，必须再次吸入新鲜的冷却溶液。这是由于自动工作的一个减压器(该减压器是一个冷流体体积)一在栗输送过程完成之后一来自栗室的气体在被吸收的同时穿过该减压器冒泡。这典型地实现从一分钟高达若干分钟的一个栗循环时间。使用这一循环时间，用每个栗冲程运输的溶液量几乎等于整个机器中的残余量。这种类型的制冷机的工作过程因此并不是连续的，而是间歇式的。因此，这涉及一种分批处理。从利用连续操作的氨水吸收式制冷机工作所获得的任何经验可适用于具有仅经受限制的此类蒸汽栗的系统。
[0011]在一个氨水吸收式制冷机中，废热出现在若干点处。在此上下文中，有必要在热部件(诸如吸收器的精馏柱和输入区区域)与只不过是较温热的部件(诸如该吸收器本身)之间进行区分，其中来自该发生器的热溶液流入该吸收器中。该冷凝器还耗散热量，但是由于温度通常仅高于环境温度，因此与回收是不相干的。一个氨水吸收式制冷机中的“经典热回收”过程，即，来自流入该发生器中的该冷溶液与流出该发生器的该热溶液之间的差异的热量，在一个具有一个蒸汽栗的分批系统中是不可行的。因为一方面，该蒸汽栗在该溶液进入该发生器之前已经对其进行了加热，并且另一方面，溶液“进入”该发生器和“离开”该发生器并不同时发生，因为该系统是一个分批系统。
[0012]就量而言，最重要的是可从该吸收器中回收的能量的量受制于以下条件:沿着一条扩充路径使吸收溶液缓慢冷却，同时使溶液浓度同时增加并且该吸收器中的压力保持恒定。总之，在该吸收过程中所释放的热量几乎等于该发生器将氨蒸发所需的热量。公认地，吸收热以一个温度间隔发生，该温度间隔的限值低于该发生器进行加热的温度间隔的那些限值(即使这两个温度间隔重叠)，这样使得该吸收热可仅在此范围中再循环到该过程中。另外，必须注意到，当在该发生器中加热该溶液时，在气体汽提操作过程中对该溶液进行加热的每摄氏度所使用的能量在低温下远大于在高温下所使用的能量。类似地，该吸收器中同样是以下事实:每摄氏度释放的并且可在该吸收器溶液的冷却过程中回收的吸收热在更低温度下远大于在高温下的吸收热。吸收器间隔与发生器间隔之间的温度变化的结果在于，即使可利用吸收器冷却的上限温度范围来对该发生器的下限温度范围进行加热，但是可在这个重叠的温度范围中回收的热量总计为小于该发生器能量需求的一半。另一方面，这意味着超过一半的所生成的吸收器热量目前并未被使用。
[0013]关于吸收热量的回收，参见AT500232AUAT 504 399BUAT 506 356B1
[0014]用于在低冷却温度并且在高再冷却温度下改善效率的另一种方法包括:在一个第二发生器中以处于该吸收器压力与该发生器压力之间的一个压力水平继续煮沸来自该发生器的溶液，并且在将所述溶液栗送到该发生器中之前在一个第二吸收器中继续促使来自该第二发生器的这种蒸汽与来自该第一吸收器的该溶液相接触，这在此中间压力下发生。一部分氨因此并不经由该冷凝器和该蒸发器循环，而是经由一条平行路径(称为“旁路”)返回到该第一发生器中。为了清楚起见，该第二发生器和该第二吸收器然后将被更好地称为旁路发生器和旁路吸收器。然而，这种复杂系统需要两个溶液栗，第一个栗从该吸收器到该旁路吸收器，并且第二个栗从该旁路吸收器到该发生器。
[0015]AT 407 085B、AT 506 356B1中可发现对该旁路系统的说明
[0016]然而，这种额外的努力是值得的。使用该旁路系统有可能显著降低可获得的冷却温度，同时提高该机器的再冷却温度。这还将提高机器效率。到现在为止，仅在实验室模型中尝试了这种原理，因为在实践中非常难以在一个分批处理中使两个吸收器和两个蒸汽栗同步。
[0017]为了促进一个氨水吸收式制冷机的一种相对较小的结构设计，尝试努力钻研使用作为一个多层系统的一种板设计的具有不同热交换器和制冷机的热传递介质的复杂连接系统。
[0018]在此上下文中，两种类型的板用于堆积一个板堆叠，S卩，在一侧所谓的成形板(这些成形板由一种密封胶材料、优选地复合纤维密封胶材料，例如用于引导液体或气体的孔以及槽形切口所穿透的一种角织物(fillet fabric))以及由金属片制成的隔板(这些隔板具有用于传递液体或气体的相对于板水平面是垂直的孔)。通过螺栓、夹具或其他机械手段将该堆叠压缩在两个更重的金属端板之间，这样使得每个隔板定位在两个成形板之间并且每个成形板定位在两个隔板之间。在此方面，参考AT 506 358B1
[0019]为了不仅将这些板堆叠沿着这些螺栓所处的位置密封，而且将它们密封在中心中，AT 511 228B1提出一种液压垫。
[0020]—个整合的板组合件中所有部件的构型由于在温热部件与冷部件之间的热桥风险而是关键的，其中热传递不是必须发生的。位于这些不同部件之间的压差同样是有问题的，因为较薄的隔板容易弯曲，这可能导致泄露。由于这个原因，原则上总是安排先前实验室模型和原型中的具有不同压力的部件，这样使得它们相对于这些板水平面始终是并排定位而不是一前一后定位以防被施加相互压力。另外，然而，考虑到不同温度以及部分溶液运输是通过重力流作用的事实，最终为一种垂直、一维构型的所有热交换元件、外部容器将保持不可整合，或者整合起来是不经济的，因为该容器体积与残余板体积相比是较大的。
[0021]现有技术的问题
[0022]虽然刚刚描述了用于氨水吸收式制冷机的这些创新的方法，但是用于证明此类机器的工业大量生产的话，它们仍不是令人满意的。
[0023]主要问题是蒸汽栗。它们的栗排量不能被控制，因为其相当依赖于适用温度和压力条件，并且依赖于发生的某些统计误差。由于这个原因，不能执行更复杂的冷却循环，包括涉及多个栗的两个或更多个并行的或同时的过程;这特别适用于以上提及的旁路系统。
[0024]除了同步之外，该旁路系统还具有由于分批作业法而导致的问题:由于间歇性溶液流过该旁路吸收器，对该旁路发生器中的该热溶液进行的排气有时可能并不会发生，并且整个旁路过程仅仅不完全地运行。
[0025]到现在为止，只是初步利用了热回收。至今仍未利用低温范围的吸收器热量。
[0026]并且，还不得不熟练地将该机器整合到一个紧凑型板堆叠中。然而，虽然所提及的液压垫防止位于该板堆叠内的具有不同压力的区之间的泄露，但是这需要该液压垫中的一个25巴的最小压力。这呈现了用于将容器整合到该板堆叠中的一个进一步的阻碍。虽然可针对内部结构(其可容易吸收并且补偿这个外部压力)使用小型零件来建造元件(诸如发生器或吸收器)，但是这对于大容量、层状容器来说是不实际的并且导致复杂、昂贵的结构。
[0027]该板组合件中所有热交换元件的垂直一维安排同样是一个问题，因为必须在这些部件之间相互移动气体和溶液。运输一种冷溶液穿过一个热区导致气泡的形成。但是由于液体的运输是仅部分通过重力流来完成，气泡可能使整个过程停止。
[0028]板设计的初始概念(AT506 358B1)提供了应当已经被具体适配用于这些板之间的狭窄空间的传感器和控制元件。然而，此类元件发展到它们准备好进入的市场阶段需要太多时间，因此是昂贵且不值的，从而考虑到能以合理的价格购买现成的控制元件和传感器，其中问题仅仅在于它们的形状将不适合装配在这些板之间。因此，试图修改该板堆叠的设计这样使得其可容纳可获得的控制元件将是可取的。
[0029]这些机器的冷却温度是不可控制的，因为该冷却温度是由蒸发器压力预先确定、进而由再冷却温度确定的。原则上，如果这个机器的溶液浓度被改变，那么在一个氨水吸收式制冷机中进行温度调节将是相当可能的(参见AT 504 399B1—权利要求6)。然而，所陈述的专利说明书中提及的方法不能在这里尝试的板概念中实现。
[0030]因此，如果预料到温度波动，那么待冷却的一个房间的温度将仅通过一个“停止和运转”操作保持恒定。然而，该冷却过程在关机后开机可花费高达30分钟。
[0031]缓慢的开机过程还与以下事实相关:所提及的蒸汽栗需要一个启动器，该启动器将该溶液压迫到该栗室中，其中经常不得不重复这个过程若干次直到该机器开机。
[0032]—个进一步的问题事实是常规的氨水吸收式制冷机的吸收器和发生器的标准结构设计并不充当一种板设计，并且不得不彻底改造。可在AT 511 228B1中发现一个初步建议在图4中，发生器或吸收器的形式与蛇形形状相差不大，该蛇形形状已成功地专用于具有一种板设计的高性能热交换器。该溶液不能在位于两个隔板之间的一个成形板之间的狭窄间隙中与一种气体以蛇形恰当地混合，这尤其对于蛇形吸收器的功能来说是一个主要的限制。对于具有蛇形通道的发生器，存在另一个问题:所生成的气体使位于这些气泡之间的液体加速，这样使得该液体的保留时间远小于所计划的时间。
[0033]然而，不仅必须重新开发板设计的氨水吸收式制冷机的这些基本元件，而且必须重新开发蒸汽栗、节流阀、止回阀和浮子阀。
[0034]虽然节流阀一般在制冷机中是常见的，但是它们在分批系统中被证明是一点都不成功的，因为显著的压力波动在间歇流动过程中发生，该间歇流动还可在通过一个节流阀的流动中产生较大波动。浮子阀可解决这些间歇流动问题，但是极其难以将这些浮子阀装配在这些狭窄板之间。由于非常有限的空间，仅有的适合的阀是所谓的“伞状阀”，这些“伞状阀”是小型弹性体瓣阀。由于它们的小尺寸，流动端口同样是很小的并且如果该溶液中存在悬浮固体那么往往会堵塞，不幸的是，这些悬浮固体常见的是以上提及的纤维复合材料。
[0035]发明目的
[0036]这产生关于本发明要解决什么问题的明确的要求。
[0037].要求一种板堆叠体系结构，优选地不具有一个液压垫，从而准许对被紧固以防范压力的容器进行整合以及将导管安装在远端部件之间，以便防止形成不希望的气体并且同时避免显著的热轿并且防止不同的压力区可产生泄露。
[0038].最重要的是，这个体系结构必须被构造成使得可按照一种紧凑的方式由若干完全相同的模块化小机器组装大型制冷机。
[0039].必须有可能将用于分批处理的一个特殊的旁路系统装配到该系统的该体系结构中
[0040]?止回阀由于所要求的低开启压力而优选地是不具有返回弹簧的球阀的形式，并且它们必须适用于竖直安装到这些板中。这需要一种特殊的制造技术。[0041 ].还必须可能将其他控制元件整合到该板堆叠中。必须特别创造用于从外部源购买的控制元件的空间。
[0042].这需要一个蒸汽栗，可从外部精确地控制该蒸汽栗的排量。
[0043].热回收必须不仅包括有待在该系统内重新使用的部分能量，它还必须可能利用该吸收热量的低温部分。
[0044].该机器不必须需要一个启动器
[0045].—种冷却温度控制是必要的
[0046]解决指出的问题
[0047]?解决了指示该板堆叠的一个体系结构(该体系结构准许对容器进行整合并且将导管安装在远端部件之间，而不会导致形成不希望的气体并且该体系结构不具有显著的热轿并且其中不同的压力区将不会产生泄露)的问题，因为板结构的原始死板的概念(AT506358B1)(其中只提供了二维平坦、光滑的板)是有点不严格的并且另外特意准许使用具有不同厚度并且可具有三维元件的板，仅仅因为即使此类板也可在计算机控制CNC机器上快速和成本有效地生产。因此，这意味着将使用两种不同类型的成形板:作为具有若干厘米的厚度的容器板以及隔热板的厚板，这些隔热板另外充当抵抗邻近区中的过度压力的静态元件；以及承担正常功能的薄板(诸如发生器、吸收器等并且尤其用于热交换)。用于在这些系统元件之间分配溶液和气体的通道得以创建在这些厚隔热板的表面中并且沿着这些表面，然而，其中这些通道并不穿透这些板。因而，有可能将两个不同的通道系统固定到一个厚板的两个外表面之上，这些通道不但不彼此交叉延伸，而且甚至还相互隔热。
[0048].为了促进外购控制元件的整合，位于两个外侧上的每个板堆叠具有用于容器的厚板，这些厚板与分配通道隔热并且具有抵抗来自内侧的压力的静力强度，从而继续该板堆叠的堆叠。这些外部板比该中心堆叠中的这些薄板宽若干厘米，这样使得它们在一侧突出超过这些中心板。以此方式，一个竖直凹痕得以创建在该中心处的板堆叠的一侧上，这些控制元件(诸如电磁阀)可安装在该竖直凹痕中，这些控制元件然后将直接位于这些外部隔热板中的分配通道之间。由于此类电磁阀与刚性的并且因此非常耐用的板相比宁可被视为经受磨耗及损伤的部件，所以用一种特殊的悬挂装置将这些电磁阀夹持在这些板之间，这样使得电磁阀可在不必打开整个板堆叠的情况下被替换。
[0049]?为了能够利用此类板堆叠作为一种邻接的更大系统中的模块，存在用于热传递介质、用于再冷却、或用于排放整个系统的所生成的寒冷的笔直导管，其中所述导管从该模块化板堆叠的每侧延伸到另一侧;仅仅在所涉及的每个模块的内侧，对于必须承受热传递的单独部件来说存在接合点。因此，若干机器可在没有中间空间的情况下接合，这样使得一个更大的机器可由若干完全相同的模块组装。
[0050].该旁路系统的同样适用于分批处理的一个变体在于:一个预存储单元被安排在该旁路吸收器的上游，第一蒸汽栗将来自主吸收器的计量溶液精确地栗送到该预存储单元中(因此之故需要一个控制器)。该溶液在重力作用下从该预存储单元供给到该旁路吸收器中，然而该操作是如此慢的以至于尽管时间歇性溶液流动，但是该旁路吸收器从未完全排空。
[0051].可竖直地直接安装到这些厚板中的漏斗状球式止回阀从外侧单独地准备。该阀的一个方形开口形成在该板中，入口通道和出口通道进入该方形开口终止在顶部和底部处，并且包括球的整个阀被按压到这个开口中，其中密封环在位于顶部和底部之前仍被插入位于该阀与这些板之间的间隙中。
[0052].一个蒸汽栗(该栗的排量可被精确地控制)被安排在吸收器贮存器的下方，该蒸汽栗由彼此上下地垂直安排的腔室组成，该蒸汽栗的下部腔室被加热。具有一个入口止回阀的一个连接通道位于该吸收器贮存器与该栗之间，并且在该底部容器的下端处存在一个出口止回阀。上部栗箱和下部栗箱在一侧上与一条虹吸管线连接，并且在另一侧上与一条通风管道连接。这个上部腔室一填满，该虹吸管线(其从该上部腔室的底部开始，然后继续向上到达这个腔室的上端，然后转向下并且终止在该下部腔室中)就将该上部腔室排空到该下部腔室中。另外，存在由一种遮断构件中断的从该上部腔室的上端到该吸收器贮存器的一个分离部分的一条通道，该通道中始终存在溶液，因为该吸收器出口终止在该吸收器贮存器的这部分中并且从这部分继续通过一个溢流口流入剩余的吸收器贮存器中。如果这个遮断构件打开，那么气体可从该栗流入该吸收器贮存器中，在该吸收器贮存器中该气体被吸收到该溶液中。因此，该栗中的压力下降直到其等于该吸收器贮存器中的压力。在这种时刻，溶液在重力作用下从该吸收器贮存器流入该栗的该上部腔室中。只要这一操作是完整的，该溶液就经由该虹吸管流入该下部腔室中，在该下部腔室中该溶液被加热并且该栗中的压力增加。最晚在那个时刻，该遮断构件必须关闭。然后该栗中的压力一直增加到在该溶液待流入的目的地处占主导的值，并且该溶液然后通过该出口阀排出。取决于所希望的栗浦强度，有可能经过一段时间直到该遮断构件被再次打开，这样使得该栗中的压力可再次下降并且下一个循环可开始。使用这种类型的控制，还有可能根据需要调节该机器的冷却容量，并且如果该冷却要求较低，那么该机器不必被关闭。
[0053].为了完全利用吸收热量，需要两种热传递介质。第一介质是实际加热介质，该实际加热介质对一前一后定位的发生器板进行加热，其中这种加热介质与该氨溶液逆流。这种介质沿着该发生器并且其后沿着与该第一吸收器(这是整个吸收器的较热部分)一前一后放置的这些板流动，并且然后再次逆流到该出口，结果是所消耗的热能的一部分被再次替换。第二介质在该第二吸收器(这是整个吸收器的较冷部分)处达到冰冷，并且然后沿着所述吸收器的一前一后放置的这些板流动，并且然后最终仍沿着气体冷却器和/或两个发生器的精馏柱流动，从而在这个过程中进一步吸收热量。这样做时，该介质需要适合于家用温水或类似应用的一个温度。以此方式，该机器的总COP几乎可以是双倍的，这对于该机器用昂贵的太阳能热收集器来加热时是尤其重要的。
[0054].为了使在该冷却过程开始的同时接通该机器成为可能，该冷凝器必须在其出口处具有用于在液氨到达该遮断构件之前保持该液氨的一个贮存器，该遮断构件充当该蒸发器的压力级。并且必须确保这些吸收器中始终存在某一最低量的稀溶液，该冷凝器出口上的该遮断构件一被打开，该稀溶液在该机器被接通时就可由氨气吸收。通过在该冷凝器出口处具有该贮存器，这具有能够通过改变对该遮断构件的控制在该机器操作过程中存储不同量的液氨的额外的积极效果，从而将使氨从剩余系统去除。越多液氨被存储在该贮存器中，该吸收器中的该溶液就越稀并且其压力就越低，该压力还确定该蒸发器中的压力。如果该蒸发器中的压力较低，那么该氨将蒸发(但是在一个更低温度下)，这进而降低了冷却温度。相反地，有可能通过将更低的量存储在该冷凝器的该贮存器中来调节一个更高的冷却温度。
[0055].使用一个大型机器中的每个单独模块的可控冷却温度，COP甚至可进一步增加:将寒冷运输到有待冷却的一个房间中的介质从这个显著更温热的地方返回到该制冷机。如果这些单独模块的冷却温度现在被调节成使得该冷却介质的回流首先流过的模块是最温热的，并且该介质在其返回到该冷却房间之前最后流过的模块是最冷的，那么该模块的中间冷却温度比整个机器的标称冷却温度更高。但是由于COP主要取决于该冷却温度并且如果该冷却温度更温热那么该COP是更高的，这意味着能量将因此得以保存。
[0056]发明效果和子权利要求
[0057].如果使用两种不同类型的模制板，那么具有若干厘米厚度的厚板可充当容器板以及隔热板，这些隔热板另外充当抵抗邻近区中的过度压力的静态元件并且此外可保持通道，这些通道除了不彼此交叉延伸之外，甚至是相互隔热的。
[0058].如果端板比该中心堆叠中的这些薄板宽几厘米，那么一个凹痕得以创建，这些控制元件诸如电磁阀可被安装在该凹痕中，这些控制元件然后将直接放置在外部隔热板中的分配通道之间。
[0059].如果每个模块化板堆叠中的温度控制介质管线从一侧笔直延伸到另一侧，那么可无间距地接合多个模块，这样使得一个更大的机器可由若干相等的模块组装而成。
[0060].如果一个预存储单元被安装在该旁路吸收器的上游(该第一蒸汽栗将来自主吸收器的溶液栗送到该旁路吸收器中，该溶液然后缓慢地流入该旁路吸收器中)，那么这意味着该旁路吸收器即使在该机器的间歇操作过程中也从未完全排空，并且该旁路随时都保持功能性。
[0061].竖直的球式止回阀具有一个相对大的横截面流通面积和一个非常低的开启压力，尤其是当使用塑料球时。堵塞风险是最小的。
[0062].具有可控栗流量的这些蒸汽栗准许使用一个旁路系统，以便允许使用较低的冷却温度和较高的再冷却温度，从而准许在所有气候区中使用此类制冷机。
[0063].用于吸收热量回收的两种温度控制介质准许对所产生的吸收热量的完全利用。这准许COP = 2。
[0064].用于冷凝器出口上的液氨的贮存器准许冷却过程在机器被起动时立即开始。另夕卜，如果适当地控制该冷凝器出口处的控制阀，那么这个贮存器可用于控制该机器的冷却温度。
[0065].如果在一个大型系统中，以不同方式调节每个单独模块的冷却温度，那么这一操作还将保存能量。
[0066]附图列表和简要说明
[0067]在附图中，图1示出一种呈板堆叠形式的制冷机的外形图，并且图2示出具有两个蒸汽栗和旁路系统的一种间歇式氨水吸收式制冷机的功能图。图3示出用于将吸收器或发生器(包括它们的热传递介质)表示为一种板堆叠的功能图，图4示出单个氨板的表示一个发生器元件的细节区段，并且图5示出单个氨板的表示一个吸收器元件的细节区段。图6示出单个水板的细节区段，该单个水板与一个发生器元件或一个吸收器元件一起用于热传递。
[0068]数字和字母表示如下:
[0069]M=电磁阀
[0070]V =球式止回阀
[0071]1A = 3个部分堆叠中的第一个，该部分堆叠主要由热交换厚容器板、具有模制到其中的分配通道的隔热板以及定位在其间的金属隔板组成
[0072]1B = 3个部分堆叠中的最后一个，该部分堆叠主要由热交换厚容器板、具有模制到其中的分配通道的隔热板，以及定位在其间的金属隔板组成
[0073]2 =是3个部分堆叠中的中间一个，该部分堆叠主要由热交换器元件，S卩，具有定位在其间的隔板的薄成形板组成
[0074]3 =由厚钢制成的端板
[0075]4 =用于连杆的孔
[0076]5 =热传递介质的连续连接通道的开口
[0077]6 =控制元件
[0078]7 =用于插入传感器的孔
[0079]8 =吸收器贮存器
[0080]SA =减压室
[0081 ] 9A =第一蒸汽栗的上部腔室
[0082]9B =第一蒸汽栗的下部腔室
[0083]9C =具有第一蒸汽栗的虹吸功能的虹吸管
[0084]9D =第一蒸汽栗的压力平衡管线
[0085]10 =旁路吸收器贮存器
[0086]1A =减压室
[0087]I IA =第二蒸汽栗的上部腔室
[0088]I IB =第二蒸汽栗的下部腔室
[0089]1C =具有第二蒸汽栗的虹吸功能的虹吸管
[0090]IlD =第二蒸汽栗的压力平衡管线
[0091]12 =发生器的预存储单元
[0092]13 =发生器
[0093]14 =发生器的气-液分离器
[0094]15 =旁路发生器
[0095]16 =旁路发生器的气-液分离器
[0096]17 =吸收器，热区段
[0097]17A =吸收器虹吸管
[0098]17B =吸收器气体分离器
[0099]18 =吸收器，热区段
[0?00] 19 =旁路吸收器的预存储单元
[0101]20 =旁路吸收器
[0102]21=旁路发生器的蒸汽预冷却器
[0103]22 =精馏柱
[0104]23 =冷凝器
[0105]24 =冷凝器贮存器
[0106]25 =蒸发器
[0107]26 =氨板
[0108]26A =氨溶液
[0109]26B =氨气
[0110]27 =水板
[0111]27A =热传递介质
[0112]28 =发生器区
[0113]29 =吸收器区
[0114]30 =蒸发器区
[0115]31=冷凝器区
【附图说明】
[0116]图1示出根据本发明的作为斜视图的一种板堆叠的体系结构。三个板堆叠-1A、_2-和-1B-—前一后定位在两个端板-3-之间，其中两个外部板堆叠由若干厚塑料板组成，这些塑料板具有隔板和用于温度控制的水板;然而，由于这个附图的比例，这些隔板和水板并未示出。内部部分堆叠-2-中的板由其间具有隔板的薄形塑料板组成，并且这些薄形塑料板比端板窄几厘米。可在端板-3-上看到用于压缩板的连杆的孔-4-。必要的是，这些孔不仅定位在板边缘上，而且还限定内板区域中的区-28、29、30、31_，具有不同压力的容器或热交换器位于这些区后面，这些容器或热交换器由于连杆的局部压力而被相互束缚。同时，这四个区水平延伸穿过整个机器并且它们限定功能元件(即，发生器-13、15_、吸收器-17、18、20_、蒸发器-25-和冷凝器-23-)位于薄板-2-的哪个区域中。还可看到开口-5-，用于热传递介质的延伸穿过整个板堆叠的连接管线终止在这些开口中。位于两端上的两个突出厚板-1A-、-1B-之间的前面的凹处中存在用于控制元件(诸如电磁阀)的空间。用于测量容器中的液位的传感器同样被装配到厚板-1Α-、-1Β-中，并且相应开口-7-用于容纳这些传感器。
[0117]图2示出了根据本发明的作为一个板堆叠的制冷机的一个模块的功能图。为此目的，在斜视图中，容器被绘制为具有圆角的矩形，并且板式热交换器被绘制为板组合件。箭头指示溶液或气体的流向，并且没有箭头的连接管线是指充当压力平衡管线或充当冷凝物回流的管线。附图上指向上或下的任何箭头是指实际上也向上或向下走向的管线。未示出在所谓的“水板”-27-中移动的热传递介质以便保持清晰度。两个蒸汽栗位于图的左半部分，其中栗1由零件9厶、98、9(:、90和8厶以及13、￥1和￥2形成，并且栗2由零件1认、118、11(:、110和1A以及M5、V3和V4形成。通过栗I的实例解释这些蒸汽栗的功能:当一个电磁阀-M3-打开时，腔室-9A-充满来自处于球式止回阀-Vl-上方的吸收器贮存器-8-的溶液。腔室9A持续由定位在外侧上的两个水板进行温度控制，这样使得温度被保持在最小7°C与最大20°C之间、高于冷凝器再冷却温度的温度。腔室9A—充满溶液就关闭电磁阀-M3-并且该溶液从腔室9A-经由虹吸管9C流入处于-9A-下方的腔室9B中，该溶液由邻接外侧的两个水板持续加热到发生器的加热温度。腔室9B中的溶液一升温，该腔室的压力就升高，并且溶液从贮存器-8-到腔室-9A-的流动因为球阀-Vl-关闭而中断。腔室-9B-中的溶液一达到目标部件的压力(该压力在实际情况下是吸收器旁路19的预存储单元的压力)，溶液就从腔室-9B-流过出口球式止回阀-V2-进入贮存器-19-。如果腔室-9B-是空的，那么该电磁阀-M3-在由该机器的该控制单元指定的一些延迟之后得以打开，并且该栗将其超压排放到该贮存器-8-的入口室-8A-中从而执行减压操作，因为该贮存器中存在的冷却溶液立即吸收来自该栗的气体直到该栗和该贮存器-8-中的压力相同的时间为止，并且然后下一个栗循环开始。该入口室-8A-由这些邻接的水板持续保持在该冷凝器的温度下，并且在每个循环中由来自吸收器-18-的新鲜溶液供应，该溶液在该入口室-8A-中的一个短暂驻留阶段后流过一个溢流口流入该吸收器-18-的实际溶液贮存器-8-中。
[0118]进一步的功能如下:
[0119]该溶液的路线从栗I通过该系统并且回到栗I:
[0120]来自吸收器-18-的所谓的“浓溶液”通过该第一栗传递到该旁路吸收器-19-的该预存储单元并且从该预存储单元进入旁路吸收器-20-中，该“浓溶液”在该旁路吸收器中吸收来自旁路发生器-15-的气体。现在已经从旁路吸收器-20-进一步浓缩的溶液(所谓的“过浓溶液”)现在填充旁路吸收器贮存器-10-的入口室-10A-并且该溶液到达该第二栗。该溶液从该第二栗进入发生器预贮存器-12-中，这一操作的目的是降低从该栗到该发生器之上以及从该栗到实际发生器-13-中并且然后到发生器气体分离器-14-中的压力波动。发生器气体分离器-14-中的液位一超过一个预先确定的液位，该电磁控制阀-Ml-就准许现在的稀溶液流入旁路发生器-15-中。该旁路发生器-15-还具有一个气体分离器-16-，并且当该液位超过该气体分离器中的一个预先确定的值时，该第二电磁控制阀-M2-允许所谓的“过稀溶液”流入热吸收器-17-中，该溶液在该热吸收器中吸收来自蒸发器-25-的气体。将该溶液和该气体未被吸收到热量中的部分从该蒸发器推进到温热吸收器-18-中，在该温热吸收器中继续该吸收过程。在其之后，现在的浓溶液进入吸收贮存器-8-中并且再次进入该第一栗中。
[0121]氨从发生器-13-到热吸收器-17-的路线如下:经由精馏柱-22-供应来自该气体分离器-14-的气体，在该精馏柱中该气体释放其部分热量以用于热回收，并且然后通过该止回阀-V5-被引导到冷凝器-23-，该气体在该冷凝器中液化并且然后流入冷凝器贮存器-24-中。这个容器-24-中始终存在一定最小量的液氨，以便使该机器在关机和重启后立即冷却。此外，通过适当地控制电磁控制阀-M4-，有可能控制贮存器-24-中所存储的液氨量，并且因此控制这些吸收器中的溶液浓度。以此方式，该机器的冷却温度可得以限定。该液氨经由该阀-M4-进入蒸发器-25-，在该蒸发器中该液氨蒸发并且产生冷却效果，该液氨由该蒸发器中的一种冷却介质吸收。该气体然后从该蒸发器进入热吸收器-17-中。在再冷却温度发生较大波动的情况下，这条连接管线中的一个止回阀可防止该机器操作的任何短期问题，但是这并不是绝对必要的。
[0122]该氨从该旁路发生器到该旁路吸收器的路线如下:该过稀溶液(包括所释放的气体)从该旁路发生器-15-去往旁路气体分离器-16-，在该旁路气体分离器中该溶液流到电磁控制阀-M 2 -，同时所分离的气体去往气体冷却器-21 -，在该气体冷却器中所分离的气体释放其部分热量以用于热回收，并且从该气体冷却器去往该旁路吸收器。
[0123]图3示意性地示出根据本发明的用于一个发生器或吸收器(包括该热传递介质)的使用由竖直板组成的一个堆叠的一个最佳设计。为此目的，仅示出了所涉及的成形板，因为实际上始终存在一个隔板定位在每两个成形极板之间，其中该隔板精确地在图3中所示的这些连接管线必须穿过该隔板的位置处具有孔。所示的板区段在所有情况下仅对应于发生器或吸收器-13、15、17、18-或-20-在该部分堆叠-2-内的一部分区域，这些板区段被共同一前一后堆叠在该部分区域中以形成一个更厚的板堆叠，其中薄成形板-26、27-与未示出的隔板交替布置。板-26-被称为氨板，因为只有氨溶液或纯氨可在任何时候存在于这些板中，而板-27-被称为水板，因为它们仅可包含热传递介质，这些水板经常但并非总是包含大量的水。在这些成形板中，这些水板-27-和这些氨板-26-在整个部分堆叠-2-中系统地交替。
[0124]图3示出这些板的这些连接管线必须如何走向使得这些氨板-26-以及这些水板-27-可在整个板堆叠中缓慢地和均匀地改变它们的温度，因为所包含的介质在一侧-26A、26B上流动并且然后从27A逆流流动。
[0125]图4示出区-28-的一个发生器-13-或-15-的一个板区段。可在左边和右边看到用于气体-26B-的流入管线和流出管线，以及沸腾和冒泡溶液-26A-。并未指示指向箭头，因为如图3可看出，这些发生器板被从左边和从右边交替流过。这些发生器元件-13-不具有用于重定向溶液-26A-或气体-26B-的分隔件。
[0126]图5示出区-29-的都被相同研制的一个吸收器-17、18-或-20-的一个板区段。可看出，该气体-26B-被首先通过一个虹吸管-17A-向下引导到该溶液-26A-下方并且然后通过定位在右提取鲸脂上的蛇形线向上流动越过该溶液。一个气体分离器处于上部区域-17B-中，这样使得该气体-26B-可从该板的顶部逸出，而该溶液-26A-在下端处离开板区段，这是可能的，因为虹吸管-17A-预先确定与该相邻板的压差。然而，所示的板-17-中的流动是从右到左的，以下氨板中的流动是从左到右的，并且板形式是一个水平镜像，这样使得在下一个吸收器板入口上，一个虹吸管-17A-被再次定位在左侧上。
[0127]图6示出一个水板的一个相应板区段，其中这种形式对于区-28-以及对于区-29-都是可适用的。这里也一样，这些水板-27-作为一个水平镜像对应地交替布置。特殊形式的上升蛇形线意图迫使气泡到达哎，这样使得该蛇形线所覆盖的整个空间将不含空气。在一个气泡吸附在右侧上的向下通道中的情况下，这将仅影响活跃的热交换器表面的非常小的一部分。
【主权项】
1.一种用于分批处理的具有氨水溶液的可控蒸汽栗，该可控蒸汽栗由一个入口止回阀(VI或V3)、两个腔室(9A，9B或11A，11B)、具有虹吸功能的一个虹吸管(9C或11C)、一条压力平衡管线(9D或11D)、一个电磁阀(M3或M5)、一个减压器(8A或10A)和一个出口止回阀(V2或V4)组成，其特征在于两个栗室(9A，9B或11A，11B)，该两个栗室中的每一者的该上部腔室(9A或11A)可由处于贮存器(8或10)下方的该入口阀(VI或V3)进料，并且该虹吸管(9C或11C)将该上部腔室(9A或11A)的下端与该下部腔室(9B或11B)的下端连接，并且该压力平衡管线(9D或11D)将该上部腔室(9A或11A)的上端与该下部腔室(9B或11B)的上端连接，并且该出口止回阀(V2或V4)可从该下部腔室(9A或11B)的该下端进料，同时该可控电磁阀(M3或M5)将该上部腔室(9A或11A)与贮存器(8或10)中的该减压器(8A或10A)连接2.—种分批处理的间歇式氨水吸收式制冷机，被构造为压缩在两个厚外部钢板之间的具有旁路、热传递介质和热回收的一个竖直板堆叠，该间歇式氨水吸收式制冷机由两个发生器(13，15)、三个吸收器(17，18，20)、一个蒸发器(25)、一个冷凝器(23)、两个根据权利要求1所述的溶液蒸汽栗(一侧上是9々、98、9(:、90、84、13、￥1、￥2，另一侧上是114、118、11(:、11D、10A、M5、V3、V4)组成，其特征在于该发生器(13)与一个发生器预腔室(12)和一个精馏柱(22)连接，并且该旁路发生器与一个气体冷却器(21)连接，并且该温热吸收器(18)和该旁路吸收器(20)具有下游贮存器(8，10)并且该旁路吸收器(20)具有一个吸收器预腔室(19)，并且除了充当保持热交换元件诸如发生器、吸收器、冷凝器和蒸发器的薄、平坦且大多数二维成形板之外，还使用由塑料制成、具有三维元件的厚模制板，这些厚模制板用于容器、栗并且用于分配通道的接收或大体用于隔热，其中这个板堆叠由在平面上相邻邻接的三个部分堆叠组成，这三个部分堆叠中的两个板堆叠(1A，1B)主要充当保持温度可控的容器、栗和分配通道，而中间堆叠(2)主要由热交换元件诸如发生器、吸收器、冷凝器和蒸发器组成，并且所有三个部分堆叠(1A，1B，2)具有相同的高度，但是该两个外部堆叠(1A，1B)具有相同的宽度而且比该中间堆叠(2)更宽，并且所有三个部分堆叠(IA，IB，2)—致地终止于上部边缘和下部边缘并且终止于一个共用横向边缘，这样使得在该整个板堆叠的另一侧上产生一个凹进的垂直管道，该机器的这些控制元件(肌，似，似，财，册)得以安装在该垂直管道中，并且这些蒸汽栗的性能提高基于使用来自确定这些栗容器中的液位的传感器(7)的信号发生。3.根据权利要求2所述的间歇式氨水吸收式制冷机，其特征在于这些功能部件根据它们的工作温度来组织，其中竖直方向上的四个区(28，29，30，31)和水平方向的三个区(IA，1B，2)必须加以区分，其中具有两个发生器(13，15)的最热区(28)定位在底部，位于该最热区上方的是具有这些吸收器(17，18，20)的不那么热的区(29)，并且位于该不那么热的区上方的是具有用于隔热的一个空间间隔的该冷蒸发器区(30)和该冷凝器区(31)，而在该水平方向上该温度从该区(1六)到区(18)，也就是从具有这些温热栗容器(94，98，114，118)的该温热区(IA)跨过该中心区(2)上升，其中发生器(13，15)和吸收器(17，18，20)被安排成使得它们较冷的板面向该区(IA)，而它们较热的板邻近包含气体分离器(14，16)和精馏柱(22)的该热区(IB)。4.根据权利要求2所述的间歇式氨水吸收式制冷机，其特征在于这些控制元件(6)由液体指示传感器调节，这些控制元件从该侧(7)装配到包括有板(1A，1B)的该容器中。5.根据权利要求2所述的间歇式氨水吸收式制冷机，其特征在于一个预存储单元(19)被安装在该旁路吸收器(20)的上游，该第一蒸汽栗(94，98，9(:，90，84，13，￥1，￥2)的所述预存储单元将来自该吸收器贮存器(8)的所计量的溶液准确地栗送到该旁路吸收器中，这样使得该溶液在重力作用下从这个预存储单元(19)滴入处于下方的该旁路吸收器(20)中。6.根据权利要求2所述的间歇式氨水吸收式制冷机，其特征在于这些球式止回阀(V)的阀体必须产生在针对它们提供的这些厚板(1A，1B)外侧，并且随后必须仅仅被按压到这些厚板(1A，1B)的对应开口中，因为该球位于一个垂直直立的漏斗状开口中，所以这些球式止回阀在重力作用下关闭。7.根据权利要求2所述的间歇式氨水吸收式制冷机，其特征在于两种不同的温度控制介质吸收所释放的吸收热量，其中该第一介质是实际加热介质(27A)，该实际加热介质首先加热一前一后放置的这些发生器板(13)，其中该加热介质(27A)逆流到氨溶液(26A)并且在该过程中自身冷却，并且其后再次沿着一前一后放置的该热吸收器(17)的这些板逆流流动到溶液(26A)，并且随后离开该机器，而该第二介质冰冷地进入该机器并且首先流动到该温热吸收器(18)并且接着沿着一前一后放置的该热吸收器的这些板进一步流动到这两个发生器(13，15)的气体冷却器(21)或精馏柱(22)，在该两个发生器中该第二介质进一步吸收热量。8.根据权利要求2所述的间歇式氨水吸收式制冷机，其特征在于在该中心部分堆叠(2)中，呈一前一后堆叠的氨板-26-和水板-27-形状的薄成形板系统地交替，其中一个金属隔板位于每两个成形板之间。9.根据权利要求8所述的间歇式氨水吸收式制冷机，其特征在于这些氨板(26)的被提供用于一个发生器(13，15)的区段由一个矩形切口组成，两个连接通道(26A，26B)对应地终止在该矩形切口的两侧上，一个连接隧道从该两个连接通道中的每一个穿过该两个插入隔板并且穿过该水板(27)引导到下一个氨板(26)，并且一个孔(27A)位于该发生器切口(13)的一侧上，该连接隧道穿过该孔在包括该氨板(26)的该两个水板(27)之间延伸。10.根据权利要求8所述的间歇式氨水吸收式制冷机，其特征在于这些氨板(26)的被提供用于一个吸收器(17，18，20)的该区段由两个相邻定位的矩形切口组成，该两个矩形切口中的每一个包含一个蛇形通道，其中这些通道在顶部(17B)上彼此连接，并且两个连接通道(26A，26B)各自终止在这个吸收器板(17)的两侧上，其中该两个气体连接部(26B)的供给气体的管线通过一个竖直连接通道(17A)与该蛇形通道的底端连接，并且其中一个连接隧道对应地从每个连接通道(26A，26B)穿过该两个插入隔板和该水板(27)延伸到下一个氨板(26)并且一个孔(27A)位于该吸收器切口(17)的一侧上，该连接通道穿过该吸收器切口的所述孔在封闭该氨板(26)的该两个水板(27)之间延伸。11.根据权利要求8所述的间歇式氨水吸收式制冷机，其特征在于这些水板(27)的被提供用于对一个吸收器(17，18，20)或发生器(13，15)进行温度控制的区段由包含一个蛇形通道的一个矩形切口组成，该温度控制介质在该矩形切口中从底部流动到顶部并且两个横向连接通道(27A)终止在该矩形切口中，并且其中一个连接隧道从每个连接通道(27A)穿过该两个中间定位的隔板和该氨板(26)引导到一个相邻水板(27)，并且两个孔(26A，26B)位于该热传递切口(27)的一侧上，这些连接隧道穿过该两个孔在封闭该水板(27)的该两个氨板(26)之间延伸。12.根据权利要求2所述的间歇式氨水吸收式制冷机，其特征在于用于保持液氨的一个贮存器(24)位于该冷凝器(23)的出口上以及该压力级(M4)朝向该蒸发器(25)的上游。13.根据权利要求2所述的间歇式氨水吸收式制冷机，其特征在于此类机器中的若干者作为自主模块被连接，以形成一个更大的块，这些机器各自具有它自己的独立氨系统，其中这些单独模块的叠合板堆叠被组合到一个整体堆叠中。14.根据权利要求2和13所述的间歇式氨水吸收式制冷机，其特征在于用于加热、用于再冷却该介质或用于将所产生的冷从该板块的一侧传递到另一侧的该介质的这些管线延伸，这样使得这些管线的入口或出口(5)终止在相反端板(3)的叠合位置上，存在导致这些单独部件仅在所涉及的每个模块的内侧上进行温度控制的分支。15.根据权利要求2、13和14所述的间歇式氨水吸收式制冷机，其特征在于一个大型机器中的这些单独模块的该可控冷却温度必须被调节到不同温度，这样使得有待冷却的该介质首先流过具有最温热冷却温度的模块，该最温热冷却温度接近地低于有待冷却的房间的温度，其后流过具有下一个更冷温度的模块等直到流过最后的模块，该最后的模块被调节到最低温度，该最低温度是整个系统的标称温度。
【文档编号】F25B15/04GK105849476SQ201480065385
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2014年10月16日
【发明人】格哈德·昆泽, 马歇尔·鲁宾斯坦
【申请人】索拉尔弗罗斯特实验室有限公司