收集贮存器以及在吸附设备中回收工作介质的方法
【专利说明】
【背景技术】
[0001]吸附设备，尤其是吸附制冷机，已从现有技术公知。
[0002]现有的吸附系统中的材料和物质可以通过化学转化除去气体或释放气体。这些干扰气体或蒸汽防止快速吸附过程，因为在吸附和吸收过程中它们使得汽态的工作介质难于进入吸附介质，并且在解吸过程中阻止或使得汽态的工作介质难以进入冷凝表面，这均会导致加热和/或冷却过程的极度变慢。其结果是这些吸附系统的性能大幅下降。此处所称的干扰气体一般是影响工作介质蒸汽进入到吸附介质且因此阻止吸附过程的物质(例如，二氧化碳，氮气等)。该气体也被称作惰性气体或外来气体。这些由化学反应被释放、从可利用的容纳材料脱去气体或由系统中漏洞进入的物质可以预先吸附在吸附介质中。总之，这意味着在这样的真空吸附设备中原则上存在脱气或者泄露导致压力增大、且因此导致设备功能下降的问题。
[0003]现有技术描述了从吸附机的系统除去惰性气体的多种装置。例如，DE 44 44 252B4公开了一种方法，其中结合剂被引入吸附机。对于吸附过程，为了使得系统免于干扰惰性气体或蒸汽，从而在蒸汽阶段只有工作介质蒸汽存在，结合剂被添加到吸附系统。在此，结合剂具有结合当前的或在吸附系统中释放的任意惰性气体或蒸汽、并且因此从工作介质蒸汽空间提取出它们的任务。这样做时，必须能够通过脱气或通过其中包含的物质和材料的化学反应结合尽量多的被释放在吸附系统中的惰性气体或蒸汽。因此，在密封的吸附系统中，只有有限量的惰性气体或蒸汽可以产生，并且这通常是在吸附周期的开始。在这段时间中，结合剂只需要结合这特定量的惰性气体。适合的结合剂原则上是能够结合产生在吸附系统中的惰性气体或蒸汽的任意物质。然而，即使在系统相关温度波动的情况中，结合剂也不应该释放已经结合的惰性气体。由于大多数结合剂在高温时具有这样的趋势，因此结合剂应该被放置在温度尽量低并且只存在较小温度波动的位置。在吸附系统中，最高温度发生在吸附期间和解吸期间的吸附剂容器中。根据DE 44 44 252 B4，结合剂被置于存在相对较低系统温度的区域，即，在冷凝器、蒸发器中或在收集贮存器中。
[0004]此外，DE 103 10 748 B3描述了一种用于从吸附机除去惰性气体的方法。在该文本中，中间相被设置，一旦外来气体在系统中被检测到(例如由于内部压力的增大或者由于冷凝器性能不佳)，在该中间相中从真空系统除去这些干扰气体的过程被开始。最初，来自冷凝器的热扩散被尽量完全防止。其后，热例如通过燃烧器被供应到吸附器。以蒸汽的形式被驱除出吸附剂的工作介质(优选水)最初在真空空间中最冷的位置凝结并且不断地加热整个真空空间，在正常操作中该真空空间处于真空。在此过程中，系统中的压力上升。如果系统压力超过环境压力(通常为1013毫巴的环境压力，但是其它的构象也是可能的)，排出单元(例如且优选阀)打开且允许蒸汽成分流出到环境空气中。以此方式，来自吸收器的蒸汽因此逐渐将外来气体“推”到外部。在此过程中，通常也会失去部分工作介质。一旦所有的外来气体从系统被移除，排出单元被关闭。
[0005]EP 2 357 433公开了一种被连接到吸附机的设备。在此，用于缓冲惰性气体的腔被连接在液化器的区域中。该腔在其较低的区域中具有入口阀，并且入口阀在腔的一侧总是由液体工作介质覆盖。
[0006]现有技术还公开了一种除去惰性气体的方法，其中惰性气体聚集在吸附机(尤其是吸收机)的冷凝器中，或者在分离设备(惰性气体收集设备)中。惰性气体收集设备也被称为惰性气体分离器或者惰性气体收集设备。具有惰性气体和工作介质的该设备被加热至过压，并且继而水蒸汽和惰性气体被吹到外界环境中。
[0007]US 3555849A描述了吸收机，其中不凝结气体被定时地从系统移除。该文献解决了工作介质随着惰性气体移除过程而遗失的问题。其提出了经吸收过程移除惰性气体及只在那之后排出它。这是为了防止大量的工作介质随它流出。
[0008]类似的解决方案在US 3592017A、US 5806322A和US 520 9074A中被提出。
[0009]现有技术的惰性气体移除设备具有几个缺点。这样，水蒸汽必须以被控方式被吹走，并且因此湿气也聚集在系统中。由于此重复过程，吸附制冷机逐渐地失去冷却剂(尤其是水)。DE 103 10748描述了一种设备，但是此问题被完全地忽视了。在此，与系统尺寸相对应、并且适于系统寿命的工作介质(例如冷却剂)的量在设备制造中被提供。然而，这增加了系统的成本，并且此外，如果系统被要求长于初始计划地操作时会导致困难。
[0010]因此，本发明的目的在于提供一种用于防止工作介质的丢失和用于克服现有技术中面临的问题的设备和方法。
【发明内容】
[0011]该目的通过独立权利要求实现。有益的实施例可以由从属权利要求得到。
[0012]在第一优选实施例中，本发明涉及一种吸附设备，其包括至少一个收集贮存器、冷凝器、解吸器和工作介质，其中收集贮存器被直接地或间接地连接到冷凝器，并且其中至少一个节流元件被设置在收集贮存器和吸附器之间，其中工作介质被收集在收集贮存器中，该工作介质在惰性气体流出时漏出，并且其中此工作介质能够从收集贮存器被返回到吸附设备的、不同于收集贮存器的部件中。
[0013]用语“到吸附设备的、不同于收集贮存器的部件中”意思是指工作介质从收集贮存器被排出，而不离开吸附设备。
[0014]此处惰性气体也可以被称为外来气体。
[0015]本领域的技术人员知道进一步的组件被包括在吸附设备中。优选地，还包括蒸发器。而且，优选地包括吸附器或吸收器。然而，代替吸附器，解吸器也可以作为吸附器-解吸器单元被应用。因此，就本发明而言，解吸器也可以作为吸附器-解吸器。
[0016]就本发明而言，冷凝器也可以为相结合的蒸发器/冷凝器单元。
[0017]本发明是基于整体的再构思。传统的吸附设备和吸附单元是被尽量封闭或密封的系统。迄今为止，专家通常试图不允许任何返回流进入到这样的真空系统中。从目前为止的解决方案看，这是显而易见的，因为在现有技术中到目前为止所做的尝试被指示为在工作介质流出之前，从工作介质尽量地释放气体。这意味着试图保持工作介质的流出量尽量的低。迄今为止，没有人想到回收工作介质。因此，本发明追求全新的方法。该目的不再是控制工作介质自身的损失，而是恢复“失去的”工作介质。本发明允许工作介质流出到环境压力盛行的区域中(即到收集贮存器中)。继而，工作介质从具有环境压力的区域被返回到真空系统。到目前为止，这样的方法既没有被现有技术公开或又没有被启示。
[0018]由于此返回，现有技术的许多且复杂的致力于从工作介质释放惰性气体的解决方案变得多余。
[0019]收集贮存器是也能够改装翻新地安装到老的吸附设备的简单且低成本的设备。在这种情况下，如果优选的收集贮存器能够被拆卸，它尤其有益。
[0020]此外，本发明的一个很大的优点是吸附设备能够被填充、再填充和/或经由收集贮存器抽空。
[0021]收集贮存器能够以任何需求的方式和在任何位置被安装，只要工作