AT123087B - Gefrierverfahren mit Kohlensäure, insbesondere zum Abteufen von Schächten. - Google Patents

Description

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   Das durch den Ingenieur   Pötsch     bekanntgewordene Gefrierverfahren zum Abteufen von Schichten,   zur Ausführung von   Gründnngsarbeiten   oder sonstigen Tiefbanten in oder durch   wasserhaltige Schicitten   hat eine Reihe von Nachteilen bzw. Unvollkommenheiten. 



   Da die Möglichkeit, die   Temperaturen   der   Kälteträger zu erniedrigen   eng beschränkt ist. ist das Verfahren in   manchen   Fällen nicht anwendbar, wie bei   stark salzimitigem Grundwasser.   bei starken unterirdischen Wasserläufen, bei grossen Tiefen usw. Bei Rohrbriichell bietet das Verfahren den Nachteil. dass sich die Kältelange ins Erdreich ergiesst und dieses wieder erweicht, was zu grossen Unannehmlichkeiten führen kann. Das gelöste   Chlor-Calcium   setzt sich leicht an den Rohrwandungen an und führt 
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   Es ist verschiedentlich versucht worden, manche dieser Nachteile zu beseitigen. So ist vorgeschlagen worden. komprimierte Gase in den Gefrierrohren selbst expandieren zu lassen. Dies scheiterte jedoch an der schlechten Wärmeleitfähigkeit und geringen Wärmekapazität der Gase. Heute ist das eingangs beschriebene Verfahren mit all seinen Nachteilen bzw. Unvollkommenheiten noch das einzig in der Praxis angewendete. 



   Diese Unvollkommenheiten bzw. Nachteile werden durch das die Erfindung bildende Verfahren beseitigt. Dieses Verfahren kennzeichnet sieh dadurch, dass die Kälte in den Gefrierrohren selbst erzeugt wird, u. zw. durch Erzeugung fester Kohlensäure (Kohlensäureschnee) und nachfolgender Sublimation bzw. Verdampfung, wodurch sehr niedrige Temperaturen erreicht werden. Die Erzeugung fester Kohlen- 
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 Druck von weniger als   5'2   Atm. abs. herrseht. Die bedeutende Wärmeabsorption, welche bei der Herstellung der festen Kohlensäure und welche die Kohlensäure bei dem Übergang aus dem festen in den gasförmigen Zustand benötigt, bewirken das Gefrieren der   Bodenschichten.   



   Bei diesem Verfahren fällt die hiebei erzeugte feste   Kohlensäure   in den Gefrierrohren zu Boden, wodurch diese nach einiger Zeit mit fester Kohlensäure gefüllt sind. Schon während der Erzeugung der festen Kohlensäure werden dem Boden   beträchtliche Kältemengen zugeführt. Weiters   gibt die verdampfende feste Kohlensäure die freiwerdende   Verdampfungskälte   durch Leitung und   Strahlung   ab. 



  Durch Anschluss der mit fester Kohlensäure gefüllten Gefrierrohre an eine   Vakuumpumpe   wird die Vergasung intensiver, mit der Wirkung, dass hiedurch die Temperatur noch weiter heruntergedrückt wird. 



   Auf diese Weise ist es   möglich,   Temperaturen von   unter-100  C   zu erhalten.   Zweckmässig   werden die Gefrierrohre fortlaufend numeriert. Es kann in den Rohren mit geraden Zahlen feste Kohlensäure hergestellt werden,   während   gleichzeitig in den   dazwischenliegenden   Rohren mit ungeraden Zahlen die vorher entwickelte feste Kohlensäure sublimiert wird, und dann umgekehrt. Dies wird erreicht, indem die Zufuhr der flüssigen Kohlensäure zu den Rohren, die angefüllt sind, gesperrt wird. Selbstverständlich kann auch die   Entwicklung in allen Gefrierrohren zugleich   erfolgen. In der Praxis tritt dies ein, wenn die umgebenden   Bodenschichten     genügend   vorgekühlt sind und die Sublimierung bzw. 



  Verdampfung weniger intensiv geworden ist, so dass die   Kompressionsanlage die rückstromenden Mengen   aufnehmen kann ; dann werden auch die Gefrierrohre dauernd mit   Kohlensäure   angefüllt erhalten. 



   Auch die Anwendung fester   Kohlensäure,   die ausserhalb der Gefrierrohre erzeugt wurde, ist möglich. 



  In diesem Falle verdampft oder   sublimiert die eingefüllte Kohlensäure   in einem Teile der Rohre und geht 

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 zum Kompressor zurück, der sie in dem Schneerzeugungsapparat weiterleitet, während der   andere   Teil der Rohre mit fester Kohlensäure gefüllt wird. Während der Füllung wird in diesem Falle die Rückführleitung der gasförmigen Kohlensäure zum Kompressor der betreffenden Rohre abgesperrt. 



   Versuche haben gezeigt, dass die beste Kälteübertragung dann stattfindet, wenn sich der Kohlensäureschnee in der Nähe des Tripelpunktes befand und eine feuchte   plastische Masse darstellt. Die@ist   
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 zirka 5-2 Atm. absolut erhöht wird und auf dieser Höhe erhalten wird. Es kann sogar so weit gegangen werden-zweckmässig, wenn die umgebenden Bodenschichten genügend kalt sind und die   Wärme-   ableitung geringer geworden ist-dass der Druck im Gefrierrohr über 5.2 Atm. absolut gehahen wird. so dass die flüssige Phase vorherrscht. Während der Vergasung kann der Druck um zirka   5'2 Atm. abi'olut   
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 jeweiligen Bedürfnissen. Je höher der Druck, desto besser die Külteübertragung, aber die Verdampfungstemperatur steigt mit steigendem Druck.

   Je niedriger der Druck. desto tiefer die   Verdampfung-   temperatur, aber die Kälteübertragung verschlechtert sich. Durch ein einfaches Ventil in der Rückführung zum Kompressor wird die gesamte Druckregulierung geregelt. 



   Die früher gebrauchten Gefrierrohre werden in diesem Verfahren durch einfache Rohre ersetzt. die oben und unten dicht verschlossen sind. An ihrem oberen Ende mündet die   Zuführungsleitung   der flüssigen Kohlensäure in diese Rohre ; und weiters weisen sie einen Stutzen für die   rückströmende   
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 unterhalb dieser Stellen einen Stopfen an einem Draht oder Kabel   hinunterlässt,   welcher das Tieferfallen   der festen Kohlensäure   verhindert. Des weiteren kann man die Zuführungsleitung der flüssigen Kohlensäure bis oberhalb dieser Stelle hinunterlassen. Aus vorstehendem geht klar hervor, dass dieses Gefrierverfahren zahlreiche Vorteile bildet. 



   Die hiezu notwendigen Gefriermaschinenanlagen sind viel einfacher, denn sie bestehen nur aus einer   Kohlensäurekompressionsanlage   und einer   Vakuumpumpe   ; die Anschaffungskosten sind   demnach   geringer. Man findet mit einem kleineren Leitungsnetz das Auslangen. Es wird kein Kälteträger benötigt. 
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 stopfung der Rohre durch Ansetzen von Chlor-Calcium. Dadurch, dass die Kälte in den   Gefrierrohre   selbst erzeugt wird, sind die   Kälte Verluste   bedeutend geringer. 



   PATENT-ANSPRÜCHE : 
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 zeichnet, dass Kohlensäure in den Gefrierrohren aus dem flÜssigen Zustand durch Expandierenlassen in festen Zustand übergeführt wird.

Claims (1)

1. 2. Gefrierverfahren nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass die mit fester Kohlensäure gefüllten Gefrierrohre unter Vakuum gesetzt werden.

   3. Gefrierverfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die ga-förmigf Kohlensäure, welche bei der Bildung der festen Kohlensäure gleichzeitig entsteht, direkt, und dass diejenige gasförmige Kohlensäure, welche durch die Vergasung entsteht, entweder direkt oder durch die Vakuum- EMI2.6 der Erzeugung von Kohlensäureschnce in einigen der Gefrierrohre, z. B. den mit geraden Zahlen bezeich- neten, in den übrigen 9dazwischenliegenden) Gefrierrohren Kohlensäure zur Vergasung bzw.

   Verdampfung gebracht und hierauf der Betrieb umgekehrt wird. EMI2.7 einzufrierenden Schicht ein Pfropfen eingehängt und die Expansionsdüse bis knapp oberhalb der einzufrierenden Stelle hinuntergelassen wird, wodurch das Einfrieren des Bodens an jeder beliebigen Stelle bewirkt werden und das stufenweise Einfrieren und Abteufen ermöglicht wird.

   6. Abgeänderte Ausführungsform des Gefrierverfahrens nach Anspruch 4. dadurch gekennzeichnet. dass in einige der Rohre ausserhalb dieser Rohre hergestellte feste Kohlensäure gefüllt wird, während in den andern Rohren Verdampfung der Kohlensäure stattfindet.