DE12330C - Verbesserungen an der continuirlich wirkenden Vacuum-Eisrnaschine. (I - Google Patents

Description

1880.

Klasse 17.

FRANZ WINDHAUSEN in BERLIN. Verbesserungen an der continuirlich wirkenden Vacuum-Eismaschine.

Erstes Zusatz-Patent zu No. 1446 vom 14. December 1877.

Patentirt im Deutschen Reiche vom 11. Mai 1880 ab. Längste Dauer: 13. December 1892.

Die folgende Erläuterung schliefst sich hinsichtlich der Reihenfolge der Stoffbehandlung an die Beschreibung des Haupt-Patentes an.

i. Die Gefrierbehälter. In der Beschreibung des Haupt-Patentes ist bereits auf das Gefrieren des Wassers durch Einspritzung in die hohlen Schränke, um graduell dickes Blockeis zu erzeugen, hingewiesen worden. Die Darstellung auf der Zeichnung bezieht sich, im Gegensatz zu derjenigen des Haupt Patents, auf eine Anlage zur Erzeugung von Blockeis.

Demgemäfs sind die Gefrierschränke hier ersetzt durch hohle, direct zur Aufnahme des entstehenden Blockeises geeignete Behälter A von übrigens beliebiger Gestalt, in welche durch ein eigenthümliches Einlaufgefäfs A¹ das in Eis umzuwandelnde Wasser genau regelmäfsig eingeführt wird.

Durch Rohrleitungen α, α und b communiciren diese Behälter A mit dem Absorptionsgefäfse B. Das Rohr c führt von letzterem direct nach der das Vacuum erzeugenden Luftpumpe D. Die Deckel d, d, welche bei der Entleerung der Behälter A geöffnet werden, sind in der Weise abgedichtet, wie es für die Thüren der Gefrierschränke im Haupt-Patente angegeben wurde, d.h. die Abdichtung erfolgt durch zwei parallel laufende, in sich geschlossene Dichtungsbänder d¹, d² und durch zwischen diesen Bändern stehendes, aus dem Kühlbottiche durch eine Röhrchenleitung e e kommendes Wasser.

In die Gefrierbehälter A ist innen ein in geringem Abstande von den Wandungen stehendes Futter 6 aus Blech eingebracht; ί¹, 6 bezeichnen Hähne einer dünnen Dampfrohrleitung; durch dieselbe kann Dampf hinter das Blechfutter $ eingelassen werden falls sich der gebildete Eisblock bei der Entleerung nicht schnell genug loslöst.

Das Einlaufgefäfs A¹ (in Fig. 2 in gröfserem Mafsstabe dargestellt) ist bestimmt, den ununterbrochenen Zuflufs des in Eis umzuwandelnden Wassers in die Gefrierbehälter A, A zu ermöglichen, ohne Beeinträchtigung des in letzterem herrschenden Vacuums und mit Ausschlufs jeglicher Gefahr des Zufrierens der Einmündungsöffnung.

Um diesen Zweck zu erreichen, schliefst sich an den Boden des Kopfgefäfses ein in den Gefrierraum hineinragendes, kegelförmig gestaltetes Rohr f an, innerhalb welches das das Wasser einleitende Rohr f¹ aufsteigt. Letzteres trägt oben ein von dem Schwimmer _/² beeinflufstes Ventil (oder auch Hahn) /^s. Frei im Zwischenraum zwischen f und f¹ steht ein bis unten hinreichender und hier mit schräg abgeschnittenem Ende versehener langer Trichter f^l, in welchen oben das einzuführende Wasser in abgemessenen Mengen ununterbrochen einfiiefst. Zweck des Schwimmers /² ist, den Wasserspiegel im Kopfgefäfse nicht unter einen gewissen Stand herabsinken zu lassen.

Dieser Anordnung zufolge gelangt das Wasser von gewöhnlicher Temperatur (8 bis 25⁰ C.) sonach am untersten Ende des konischen Rohres/" erst in dieses, steigt dann allmälig darin auf, lim oben bei/"³ in das eigentliche Einlaufrohr f^l überzutreten und bezw. beim Einfallen in die Gefrierbehälter sogleich zu Eis zu erstarren. Sonach ist erreicht, dafs sowohl f als f^l durch das, wie erwähnt, circulirende Wasser erwärmt werden, mithin ein Anfrieren des Eisblockes im Innern von A an f, sowie ein Zufrieren der Ausmündung von f¹ vermieden wird. Es ist ferner erreicht, dafs das ins Einlaufgefäfs A¹ einlaufende Wasser zugleich umgekehrt eine nützliche, vorbereitende Abkühlung erfährt.

2. Mit dem Absorptionsapparate B stehen eine beliebige Anzahl hinter einander angeordneter Gefrierbehälterpaare, in gleicher Weise wie A, A in Verbindung. Um die Ausschaltung eines dieser Paare ohne sonstige Betriebsstörung zu ermöglichen, ist im Querrohre α α je ein Absperrventil a¹ vorgesehen.

Der Absorptionsapparat ist hier, im Gegensatze zu der Darstellung im Haupt-Patent, hori-

zontal liegend. In seinem Innern bewegt sich ein einfaches Rührwerk g. Dieses soll Schwefelsäure stets in allen ihren Theilen gut untermengen und zugleich in möglichst vorteilhafte Berührung mit den Wasserdämpfen, deren Absorption ihr Zweck ist, bringen. Aufserhalb ist der Apparat von einem Troge umgeben, in welchem kaltes Wasser in Circulation erhalten wird, behufs Abkühlung der sich beim Absorptionsprocesse erhitzenden Schwefelsäure.

Durch die Rohrleitung A¹ geschieht, unter Vermittelung einer bei J³¹ angeordneten Pumpe, die Ueberführung der sich bei der Aufsaugung der Wasserdämpfe verdünnenden Schwefelsäure in den Concentrationsapparat C; durch das Rohr A² erfolgt die Zurückleitung der wieder auf ihre ursprüngliche Stärke von ca. 64 ° B. concentrirten Säure nach dem Absorptionsapparate B..

3. In den Concentrationsapparat C tritt bei A³ die dünne Säure ein; bei A* verläfst ihn die concentrirte Säure. An die Oeffnungen i\ P wird ein geeigneter Mefsapparat angeschlossen, welcher zur Anzeige des Säurestandes, des Concentrationsgrades und der Temperatur dient. Bei P tritt in ein System mehrfach im Innern des Behälters hinter einander liegender Schlangenrohre gespannter Dampf ein; derselbe verläfst das System wieder bei P. Dieser Dampf kann z., B. durch k^l direct einem Dampfkessel entnommen und von k² wieder dorthin zurückgeleitet werden.

Vom Kopfe des Apparates geht bei / ein nach der Luftpumpe eines Condensators hinführendes Rohr ab, vermöge welches über dem Spiegel der Schwefelsäure ein luftverdünnter Raum geschaffen und erhalten wird. Damit ist erreicht, dafs die dem Dampfe von gewöhnlich vorkommender Spannung (von zwei. Atm. aufwärts) innewohnende Wärme, welche von den Wandungen des Schlangenrohrsystems an die Säure abgegeben wird, genügt, um die behufs Concentration der Säure erforderliche Abdampfung derselben mit Sicherheit zu bewirken.

Eben erwähnte Luftpumpe kann entweder mit der eigenthümlichen zweicylmdrigen Luftpumpe./? des Erfinders identisch, oder sie kann eine getrennt von dieser arbeitende besondere Luftpumpenanlage sein. Durch das Ventil m kann eine vollständige Entleerung des Apparates von der Säure bewerkstelligt werden.

Die zwei Behälter G und H des Haupt-Patentes, welche Behälter einen Austausch der Wärme zwischen der nach dem Concentrationsapparate gehenden und der von ihm kommenden Schwefelsäure herbeiführen, lassen sich durch einen einzigen Apparat ersetzen.

Dieser Austauschapparat E, in der Zeichnung ein nach dem Principe eines bekannten Vorwärmersystemes construirter Röhrenapparat, ist in die oben erwähnten Rohrleitungen A¹ und A² eingeschaltet. Die dur'ch A¹ ankommende kalte, verdünnte Schwefelsäure strömt durch ein im Innern von E befindliches Röhrensystem hindurch, während die durch A² fliefsende warme, concentrirte Schwefelsäure besagtes Rb'hrensystem von aüfsen umspült. Pumpen, welche an den mit P^x und P² bezeichneten Stellen in die Rohrleitungen Λ¹ Und A² eingeschaltet sind, vermitteln die regelmäfsige Fortbewegung der Säure in den beiden Rohrleitungen.

4. Die zweicylindrige Luftdampfpumpe. Es ist D¹ der grofse, D² der kleine Luftpumpencylinder, letzterer umschlossen von einem Condensator; c ist das vom Absorptionsapparate kommende, bereits erwähnte Saugrohr, c¹ die vom grofsen ,,Cylinder kommende Druckrohrleitung, welche nach der Saugseite des kleinen Cylinders hinführt. Die Eröffnung der Säugventile des grofsen Cylinders geschieht, abweichend von der Construction im Haupt-Patente, durch eine besondere Steuerung. Dieselbe wird von einem auf der Hauptwelle q sitzenden Excenter o² in regelmäfsiger Function erhalten. Das Excenter o² steht mittelst einfacher Hebelverbindung in directem Zusammenhange mit Federhebeln 0¹O¹, deren Drehzapfen sich in fester Verbindung mit dem Cylinderdeckel bezw. Boden befinden. Diese Federhebel o^l o¹ drücken die Saugventile rechtzeitig, so dafs sie dem Kolben um ein Geringes nacheilen, auf und halten sie eine zweckentsprechend lange Zeit hindurch geöffnet. Der Schlufs dieser Ventile erfolgt durch Zug gewisser Federn, welche die Ventile mit mäfsiger Pressung auf ihre Sitze ziehen.

Von der Antriebswelle q aus empfängt der Kolben p durch Vermittelung des Balanciere /³ und der Stange j>², auf- und abschwingende Bewegung. Die Liderung des Kolbens ist im Principe die nämliche, wie im Haupt-Patente dargestellt, nur ist eine dahingehende Vereinfachung getroffen worden, dafs die doppelte ■Wand der hohen Kolbenstange Ersatz gefunden hat durch ein mit dem Kolben-Innern communicirendesRohr, auf welchem oben das Druckreductionsventil R sitzt.

Um die Arbeit der grofsen Luftpumpe D¹ zu einer gleichmäfsigen und möglichst vortheilhaften zu gestalten, d. i. um diese Pumpe bei Beginn der Arbeit nicht übermäfsig mehr, als späterhin der Fall ist, zu belasten, ist ein sogenanntes Ueberström- oder Sicherheitsventil j neu angebracht worden.

Zweck dieses Ventils ist, so lange, als der Druck der vom grofsen Kolben durch die Druckventile fortzupressenden Luft und Dämpfe ein gewisses Maximum, z. B. von Y₁₀ Atm., übersteigt, was immer bei Beginn des Betriebes der Fall ist, einen Theil jener Luft und Dämpfe aus den Druckräumen der grofsen Luftpumpe

wieder in deren Saugräume zurückströmen zu lassen. .

Der Sitz dieses Ueberströmventiles s befindet sich .auf der horizontalen Scheidewand eines, an dem Ventilkasten des oberen Cylinderdeckels angeschraubten Gehäuses w. Der Raum über der Scheidewand communicirt mit dem- Saug-, raum; der Raum unter der Scheidewand dagegen mit dem Druckraume. Belastet man. nun das Ventil s durch eine Spiralfeder in dem Mafse, dafs es sich bei jenem Maximaldrucke (von z. B. Y₁₀ Atm. und darüber) öffnet, so tritt Luft aus dem Druck- in den Saugraum zurück so lange als die Pressung dieser Luft bezw. Dämpfe gröfser als Y₁₀ Atm. ist. Sinkt aber der Druck unter Y₁₀ Atm. herab, so hört das Ventil von selbst auf zu spielen; es verharrt auf seinem Sitze. Ist dieser Augenblick eingetreten, so kann man es nach Erfordern mittelst Handstellschräubchen s⁵ feststellen; dieses empfiehlt sich, um einen gänzlich luftdichten Abschlufs des Saugraumes vom Druckraume für die übrige Zeit, d. h. für den regelmäfsigen Betrieb, zu sichern.

Die im grofsen Cylinder angesaugte und auf Y₄₀ bis Y₁₀ Atm. comprimirte Luft gelangt durch das Druckrohr c^l nach dem Condensationsraume F. In das Ende der Rohrleitung c¹ ragt hier das Einspritzrohr / hinein; durch dasselbe tritt Wasser von möglichst niedriger Temperatur in fein vertheiltem Zustande selbstthätig in den Condensationsapparat, hier die Condensation der Dämpfe bewirkend. Luft und condensirter Dampf werden vom Saugkolben der kleinen Pumpe £>² angesaugt und gelangen mit dem Condensationswasser ins Freie.

Eine ganz besondere Bedeutung erlangt die eben erwähnte, mit einem Einspritzcondensator versehene kleine Luftpumpe in dem ebenfalls im Haupt-Patente angedeuteten Falle der Eisbereitung ohne Schwefelsäure-Absorptionsapparat, Concentrations- sowie Austauschapparat.

In diesem Falle fällt der Luftpumpe die Aufgabe zu, sämmtliche Feuchtigkeit, die dem zu gefrierenden Wasser in Dampfform entsteigt, mit anzusaugen und abzuführen. Hierbei liegt die Hauptwirkung dem mit dem kleinen Luftpumpencylinder Z>² verbundenen Condensationsapparate F ob.

Allerdings ist diese Art der Eisbereitung nur unter bestimmten Verhältnissen als zweckmäfsig zu bezeichnen; denn der Aufwand an Betriebsarbeit bezogen auf die Gewichtseinheit erzeugten Eises mithin die Productionskosten desselben sind hierbei ganz erheblich gröfser. '

Auch auf eine Luftpumpenanlage, wie sie Fig. 5, Bl. II des Haupt-Patentes darstellt, deren kleiner Cylinder ohne Condensation arbeitet und doppelt wirkend ist, finden die weiter oben angedeuteten Verbesserungen am grofsen Cylinder insbesondere die Steuerung der Saugventile und das Ueberströmventil selbstredend Anwendung. ■

Wie in Patent-Anspruch No. 2. des Hauptpatentes betont, findet die beschriebene Luftpumpenconstruction mit Vortheil Benutzung nicht zum Gefrieren sondern nur zur Abkühlung von Wasser und anderen Flüssigkeiten bis auf gewisse Grade herab. Besonders wichtig erscheint hierbei die Abkühlung solcher Flüssigkeiten, deren Gefrierpunkt unter 0⁰C. gelegen ist, indem solche Flüssigkeiten, hinreichend weit abgekühlt, ihrerseits indirect zur Eisbereitung Anwendung erfahren können.

Claims (5)

Patent-Ansprüche:

1. Für die Zwecke der Erzeugung von Blockeis: In Verbindung mit den .Gefrierbehältern, in denen eine Luftleere unterhalten wird, ein Wassereinlaufapparat, bestehend aus dem Wassergefäfse A¹, aus Rohren / f^l und /⁴, dem Hahne oder Ventile /³ und einem Schwimmer /², in der dargestellten Weise.

2. Combinirt mit dem Gefrierbehälter A ein Futter S, vermöge dessen zwischen der Wandung von A und dem Eisblocke ein Raum gebildet wird, in welchen für den angegebenen Zweck und in der bezeichneten Weise Dampf einströmen gelassen werden kann.

3. Der mit dem Einlaufgefäfse A¹ und mit Organen/,/¹,/²,/³,/⁴ versehene Gefrierbehälter A, combinirt mit einem Schwefelsäure-Absorptionsapparate B, einem Schwefelsäure-ConcentrationsapparateCund einer geeigneten Luft- und Dampfpumpe.

4. Die Kälteerzeugung bezw. Eisbereitung durch directe. Verdampfung des Wassers im tiefen Vacuum ohne Mitwirkung von Schwefelsäure-Absorption also mit Benutzung nur der zweicylindrigen Luft- und Dampfpumpe, welche letztere mit einer Steuerungsvorrichtung versehen ist, zufolge der die Saugventile des grofsen Cylinders von einem mittelst Excenters bewegten Mechanismus rechtzeitig geöffnet werden.

5. Die Zusammenstellung der unter 1., 2. und 3. erwähnten Apparate und Organe mit einem sogenannten Austauschapparate E, d. i. ein einem Rohrvorwärmer ähnlicher Apparat, durch dessen Rohre die kalte, verdünnte Säure hindurchfliefst , währenddem diese Rohre gleichzeitig von der warmen, concentrirten Säure umspült werden, wodurch der Wärmeübertritt von der warmen zu der kalten Säure, diese vorwärmend, und umgekehrt vermittelt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.