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Verfahren zum Ausgleich von Kälteverlusten zufolge Eindringens von Wärme durch die Wände isolierter Apparaturen oder Behälter für die Zerlegung oder Aufbewahrung tiefsiedender Gase und Einriehtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
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tausch eintreten, die zweckmässig durch die latente Kälte verdampfender Flüssigkeit gedeckt werden, wird die Verlustdeekung durch latente Kälte auch für die gesamten Kälteverluste durch Einstrahlung von Wärme mitangewendet.
Bei der Luitzerlegung erfolgt die Deckung der Kälteverluste beispielsweise allgemein durch die Verdampfung verflüssigter Luft. Es kann nun aber mit 1 Pferdekraftstunde bestenfalls nicht mehr als 1 kg Luft verflüssigt werden, die 100 Cal. Kälteinhalt aufweist, von denen nur 50 Cal. latente Kälte sind. Die fühlbare Kälte von 50 Cal. wird entweder in der Verflüssigungsanlage wieder nutzbar gemacht, wodurch dann mit l zirka 1'5 kg Luft verflüssigt werden können, die zirka 75 Cal. latente Kälte beim Verdampfen im Apparat abgeben, oder die fühlbare Kälte der Dämpfe wird durch Herausleiten durch die
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barer Kälte eines hiezu besonders abgekühlten Gases gedeckt, so ist die Erzeugung der Kälte mit wesent- lich geringerem Leistungsaufwand möglich.
Mit 1 Pferdekraftstunde kann man praktisch zirka 5 kg Luft auf -1900 abkühlen, wenn keine Verflüssigung erfolgen soll, indem man z. B. dieselbe hoehverdiehtet und nach eventueller vorheriger Abkühlung durch eine Ammoniakkältemaschine in einer Expansions- maschine unter Leistung äusserer Arbeit auf atmosphärischen Druck entspannt. Während bei der Ver- fIüssigung der Luft nicht mehr als 100 Cal./PS und Stunde erzeugt werden kann, ist bei der Abkühlung ohne Verflüssigung eine Kälteleistung von zirka 250 CaI./PS und Stunde möglich, also etwa 150 mehr.
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aufwandes aufzubringen.
Erfindungsgemäss sollen nun die durch Wärmeeinstrahlung entstehenden Kälteverluste durch das Herausleiten. einer entsprechend grossen Kühlgasmenge durch die durchlässigen Isolierwände gedeckt werden, welche zu diesem Zweck durch besondere Mittel ausserhalb des isolierten Apparates von atmo- sphärischer Temperatur auf die tiefste innerhalb der Isolierung herrschende Temperatur abgekühlt wurde.
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strahlung durch die Isolierung verdampfenden Flüssigkeit als Kühlgas erfordert, weisen die bekannten Einrichtungen und Verfahren weitere Unvollkommenheiten auf.
Es ist beispielsweise nicht für die zweck-
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zum Wärmeeinfall, gesorgt, und das Zudringen der Aussenluft mit seinen schädlichen Folgen, wie Erwärmung und Feuchtwerden der Isolierung, das besonders leicht bei einer Unterbrechung des Kühlgasstromes (Stillstand eines Apparates, entleerter Flüssiggasbehälter) eintritt, ist nicht sicher verhindert.
Zur Durchführung des neuen Verfahrens der Kälteverlustdeekung soll nun die Isolierung (Wände, Böden, Decken) dergestalt gasdurchlässig hergestellt werden, dass das Kühlgas an allen Stellen die Wände von innen nach aussen gleichmässig durchdringt. Der Widerstand dieser durchlässigen Wände gegen das
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Isolierung ein Druekstau von etwa 50 bis 100 mm W. S. nötig wird, der für eine möglichst gleichmässige Verteilung des Kühlgases über die gesamte Isolierwandfläehe ausreichen dürfte. Eine wirklich gleichmässige Verteilung des Kühlgasdurchganges durch die Isoliermasse ist nämlich eine unerlässliche Bedingung.
Damit dieser Zweck erreicht werden kann, wird die Isolierwand so gestaltet, dass sowohl zwischen dieser und den im Innern befindlichen Einrichtungen als auch zwischen dieser und dem äusseren Isoliermantel Zwischenräume oder Spalten gebildet werden, die es dem Kühlgas gestatten, zu allen Stellen der Innenseite der Isolierwand gleichmässig zuzutreten und aus allen Stellen der Aussenseite derselben gleichmässig auszutreten.
Von besonderer Wichtigkeit ist immer, dass das tiefgekühlt Kühlgas an der kältesten Stelle des isolierten Raumes in den Spalt eintritt und vor allem, dass die Ableitung des erwärmten Kühlgases am obersten Ende des Aussenspaltes erfolgt. Bei Unterbrechung in der Zuleitung des Kühlgases besteht dann keine Möglichkeit für die warme äussere Luft, in den die Isolierung umgebenden Spalt einzudringen, weil das kältere und schwerere Kühlgas darin liegenbleibt.
Ausser grossen Kälteverlusten würde das Eindringen von warmer Raumluft in die Isolierung aber auch das äusserst nachteilige Absetzen von Reif und Feuchtigkeit innerhalb der Isolierung zur Folge haben, weil sich diese feuchte Raumluft an den kalten Isolierwänden bis unter den Taupunkt ihres Feuchtigkeitsgehaltes abkühlen würde.
Durch die fortlaufende Durchdringung der Isolierwände mit vollständig von Wasserdampf und Kohlensäure freiem Kühlgas wird das Material der Isolierwände fortwährend kräftig getrocknet und trocken erhalten, denn das sich erwärmende Kühlgas kann erhebliche Mengen Wasser und Kohlensäure und andere sich eventuell niederschlagende Dämpfe aus der Isolierung aufnehmen. Diese ausgiebige Trocknung des Isolierstoffe erhöht das Isolationsvermögen desselben beträchtlich und verhütet gänzlich die sonst im Laufe der Zeit sich immer einstellende Abnahme der Isolierwirkung durch Feuchtwerden des Materials infolge des meist unvermeidlichen Eindringens von Aussenluft durch geringe Undichtigkeiten der Isoliermäntel.
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Die Isolierwände können z. B. entweder als Mauerwerk aus porösen Steinen (Kieselgursteinen) usw. oder als gasdurchlässige Doppelwände aus Holz, Pressstoff, Pappe oder Blech hergestellt werden, deren Zwischenraum mit Isoliermaterial, wie Kieselgur, Baumwolle, Schlackenwolle, Korkschrot oder andern, möglichst gleichmässig ausgefüllt wird, wobei entweder die innere oder die äussere Wand aus gleichmässig porösem Material bestehen muss, sofern nicht die Isolierfüllung selbst eine vollkommen gleichmässige Gasdurchlässigkeit aufweist.
Um etwaiges Durchfallen von feinkörnigem Isoliermaterial durch die gelochten Wände zu vermeiden, kann an den Wandflächen zunächst langfaseriges Material verwendet werden. Auch dünne, poröse Steinplatten können an dieser Stelle mit Vorteil Verwendung finden. Diese haben ausserdem den Vorteil einer möglichst gleichmässigen Verteilung des Kühl-oder Heizgases.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die innere Isolierwand aus gleichmässig porösem Material besteht, da dann durch den Kühlgasstrom die Poren der Wand frei gehalten werden und sich nicht mit Staub aus der Isolierfüllung zusetzen können. Auf diese Weise behält die innere Isolierwand ihre für die Verteilung des Kühlgases wichtige gleichmässige Gasdurchlässigkeit.
Die Isolierwände werden inAbständen von 200 bis 500 mm durch waagrecht eingelegte, aus dichtem Papier oder einem andern Isolierstoff bestehende Trennungsebene unterteilt, so dass hiedurch einzelne aufeinanderliegende, voneinander getrennte Schichten entstehen ; damit wird dem Kühlgas die Möglichkeit einer zur Wand parallelen Durchdringung der Isolierschichten genommen, es wird vielmehr gezwungen, nur in radialer Richtung senkrecht zur Isolierwand diese quer zu durchdringen, worauf es nach dem zwischen Isolierwand und äusserem Mantel angeordneten Spalt gelangt und von dort nach oben abgeleitet wird.
Eine gleichmässige Durchlässigkeit für das Kühlgas durch die Isolierwände kann nach Fig. 3 auch in der Weise erreicht werden, dass man die Isolierwände aus dünnen, waagrecht oder senkrecht aufeinander- geschichteten brettartigen Platten aus Isolierstoff (Holzstoff, Korkplatten, Asbest usw. ) mit nicht abge- dichteten Fugen herstellt und das Kühlgas durch die zwischen je zwei Platten entstehenden Fugen von innen nach aussen leitet. Die Platten müssen so angeordnet werden, dass die Fugen quer zur Wandfläche verlaufen.
Bei Anlagen zur Zerlegung von Luft oder andern Gasgemischen soll dem Erfindungsgedanken entsprechend in der Regel nicht das Gemisch selbst, sondern der leichter siedende ausgeschiedene Bestand-
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dieser Bestandteil lässt sich am weitesten abkühlen, da es sieh erst bei einer tieferen Temperatur verflüssigt als das Gemisch. Es ist wichtig und nützlich, das Kühlgas bei einer tieferen Temperatur zuzuleiten, als sie die Oberflächen der Behälter undApparaturen aufweisen, in welchen die Zerlegung erfolgen soll.
Bei solchen Anlagen soll ferner das als Kühlgas verwendete Gas einen etwas geringeren Druck haben als der Druck seiner flüssigen Form im Behälter oder Apparat, damit es tiefer abgekühlt werden kann als auf die Temperatur dieser flüssigen Form.
Bei der Trennung von Luft in ihre Bestandteile z. B. wäre der Kühlstickstoff auf seine Verflüs-
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druck steht. Die Temperatur des auf - 1950 C gekühlten Stickstoffs ist daher um zirka 100 bis 150 tiefer als die Verdampfungstemperatur der flüssigen, unter Überdruck stehenden Luft.
Der beispielsweise bei einer Luftzerlegungsanlage als Kühlgas verwendete Stickstoff kann, nachdem er erwärmt aus der Isolierung ausgetreten ist, im Kreislauf wieder angesaugt und nach erneuter Tiefkühlung wiederholt als Kühlgas verwendet werden. Auf diese Weise gelangt fortwährend ein von Kohlensäure und Feuchtigkeit befreites Gas in Verkehr.
Bei Anlagen zur Zerlegung von Luft oder andern Gasgemischen kann auch das Kühlgas unmittelbar aus dem neu ausgeschiedenen kalten Leichtsiedenden entnommen werden ; zum Ersatz dafür wird
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produkten. sondern ausserhalb durch besondere Mittel, wie z. B. Ammoniakkältemaschinen und nachfolgender Entspannung des Gasgemisches mit äusserer Arbeitsleistung abgekühlt wurde.
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gegen Kälteverluste darstellt, die Isolierwände mit a, die Böden mit b und b'bezeichnet. An der Aussenseite der Isolierwand ist in geringem Abstand eine zweite dünne Wand d aus Holz oder Blech so angebracht, dass ein schmaler Zwischenraum oder Spalt t entsteht. Das Kühlgas wird bei g in den isolierten Innenraum eingeblasen. Die Pfeile zeigen den Weg, den das Kühlgas beim Durchdringen der Isolierwände nimmt.
Die Ableitung des erwärmten Kühlgases erfolgt bei h. Die Zwischenlager s trennen die Isolierwand in einzelne horizontale Schichten.
Die in Fig. 2 dargestellte Einrichtung ist für die Zerlegung von Luft oder andern Gasgemischen gedacht und besteht aus den Kältetauschern K in einer isolierten Kammer sowie der Trennungskolonne P in einem zweiten isolierten Raum. Da die Trennungssäule P ihre tiefste Temperatur am oberen Ende hat, wird das Kühlgas zweckmässig an der höchsten Stelle dieses Isolierraumes bei g zugeleitet oder an der gleichen Stelle von dem oben aus der Trennersäule P austretenden Leichtsiedenden abgezweigt.
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Der isolierte Raum der Kältetauscher K wird an seiner Unterseite oberhalb der Verbindungsrohre zum Trenner P durch einen einfachen Boden r abgeschlossen. Der Ringspalt r im Isolierraum des Kältetauschers k ist oben geschlossen, so dass die Kühlgase durch die durchlässigen Isolierwände nach
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In Fig. 3 ist eine von oben zugängliche Isolierkammer dargestellt ; diese unterscheidet sich von der Anordnung nach Fig. 1 nur dadurch, dass der abnehmbare Deckel an seiner Auflagestelle durch eine mit sehr feinem Sand gefüllte Rinne c abgedichtet ist, in welche er mit der Leiste t'eintaucht, um an der Teilstelle zu verhindern, dass die Kühlgase nach aussen gelangen, ohne die durchlässigen Isolierwände zu durchdringen. Der unten offene Innenmantel d', der die Zuführung und Verteilung der Kühlgase durch den Spalt l'auf der Innenfläche der Isolierwand sichert, ist dabei oben fest mit dem oberen Rand der senkrechten Isolierwand verbunden.
Die Kühlgase, die bei g zugeführt werden, durchdringen in diesem Falle entweder nur die Seitenwände a und den unteren Boden b oder aber auch den dann ebenfalls durchlässig dargestellten Deckel b'.
Zur Verhütung von Reif-oder Kondenswasserbildung auf dem oberen Isolierdeckel ist oberhalb desselben noch ein leichter Deckel i aus Blech oder andermMaterial aufgelegt, der bei A nur einen geringen Querschnitt zum Austritt der erwärmten Kühlgase hat und dadurch das Eindringen von Aussenluft ver-
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ihre schon erwähnte trocknende Wirkung ausreichend auszuüben.
Eine gleichmässige Durchlässigkeit für das Kühlgas wird nach Fig. 3 erreicht durch den Aufbau der Isolierwände aus dünnen, aufeinandergeschichteten brettartigen Platten aus Isolierstoff. Das Kühlgas wird durch die zwischen je zwei Platten entstehenden nicht abgedichteten Fugen von innen nach aussen geleitet.
Die Ausführung der Isolierwände in Form aufgeschichteter Platten mit nicht abgedichteten Fugen kann auch für alle andern Fälle nach Fig. 1 und 2 Anwendung finden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Ausgleich von Kälteverlusten zufolge Eindringens von Wärme durch die Wände isolierter Apparate oder Behälter für die Zerlegung oder Aufbewahrung tiefsiedender Gase, bei welchem die zu diesem Zweck durchlässig hergestellten Isolierwände an allen Stellen auf dem kürzesten Weg und im
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gekennzeichnet, dass an Stelle dieser Dämpfe eine den entstehenden Kälteverlusten angepasste Menge eines Kühlgases durch besondere Mittel bis auf oder unter die tiefste Temperatur auf der Innenseite der Isolierung abgekühlt und dem isolierten Innenraum zugeführt wird und die Wände durehdringt.