DE15151C - Neuerungen in dem Verfahren der Kälteerzeugung - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAIV

■-if ·· P> ft

(V. S. A.).

Glycerin ist bekanntlich ein gutes Auflösungsmittel für viele derjenigen festen, flüssigen oder gasartigen Körper, welche Wasser selbst auflöst. Es hat sich ergeben, dafs viele Gase, welche sich sehr leicht in Wasser lösen, auch von Glycerin in grofsen Mengen absorbirt werden, so z. B. das hier in erster Linie stehende Ammoniakgas.

Glycerin ist im Stande, bei einem Concentrationsgrade selbst von 30⁰B., ebenso von 28⁰ B. und noch darunter Ammoniakgas in grofsen Mengen zu absorbiren.

Die Absorptionsgröfse schwankt zwischen dem 250- und 350fachen des Volumens, je nach der Temperatur und dem Grade der Concentration. Diese Absorption ist mit einer beträchtlichen Wärmeentwickelung verknüpft, und die durch die Saturation gewonnene Flüssigkeit besitzt bei gewöhnlicher Temperatur wenig oder gar keine Spannung. Auf diese bezeichnete Eigentüümlichkeit hin ist eine neue Methode der künstlichen Eisbereitung oder Kälteerzeugung begründet worden.

In denjenigen Systemen der Abkühlung, in welchen die Fähigkeit der Absorption eines gasartigen Mediums durch einen absorbirend wirkenden Stoff seither nutzbar gemacht ist, waren:

i. die absorbirende Flüssigkeit und der absorbirte Körper flüchtiger Beschaffenheit, in welchem Falle beide gleichzeitig in Gasform übergeführt wurden unter Vermittlung eines Vacuums, welches auf mechanischem Wege hervorgerufen wurde.

Die zweistoffige Flüssigkeit, worunter der Kürze des Ausdruckes wegen das Gemisch jener absorbirenden Flüssigkeit mit dem absorbirten Körper allgemein verstanden sein soll, wird hierbei durch mechanischen Druck und Abkühlung der vermischten Dämpfe wieder gebildet, welche Operationen die Dämpfe des weniger flüchtigen absorbirenden Mediums unter sehr geringem Drucke wieder in eine Flüssigkeit umwandeln, und wobei erwähntes, so wieder flüssig gewordenes, absorbirendes Medium die Dämpfe des weniger leicht sich verflüchtigenden Bestandtheiles infolge chemischer Affinität absorbirt: eine Methode, welche die sonst zum Flüssigmachen des leichter flüchtigen Bestandtheiles erforderliche grofse Druckäufserung entbehrlich macht. Oder es war:

2. das absorbirende Medium nur wenig flüchtiger Natur oder gar nicht flüchtig, wobei alsdann unter Anwendung von Wärme die Dämpfe des absorbirten Körpers aus der zweistoffigen Flüssigkeit ausgetrieben wurden, das absorbirende Medium hingegen zurückblieb, um so durch den Rückdruck des ausgetriebenen Gases, unterstützt von einer geeigneten Kälteeinwirkung, wieder in flüssigen Zustand übergeführt zu werden. Nachdem solches geschehen, wird dieses Medium zu freiwilliger Verdunstung sich überlassen, der Druck, entfernt und die zweistoffige Flüssigkeit von neuem dadurch gebildet, dafs man die erzeugten Dämpfe wieder absorbiren läfst. Mechanische Druck- und Saugewirkungen sind mithin hier ganz vermieden.

Die besonderen und unterscheidenden Merkmale der neuen Kälteerzeugungsmethode für Eisbereitungs- und ähnliche Zwecke sind darin zu erblicken, dafs das absorbirende Medium nichtflüchtig und nicht fähig ist, unter einer begrenzten Luftleere, welche mechanisch mittelst einer Pumpe erzeugt wird, zu verdampfen, dafs vielmehr nur das absorbirte Material unter Einwirkung einer Luftverdünnung verdampft, wobei es eine Temperaturerniedrigung hervorbringt und alsdann wieder in flüssigen Zustand übergeführt wird infolge der wiederholten Absorption seitens des nichtflüchtigen, absorbirenden Mediums, sowie dafs eine besondere mechanische Vorrichtung, wie z. B. ein doppeltes Kühlgefäfs, anzuwenden ist, um die Absorption der Dämpfe des flüchtigen, zu absorbirenden Stoffes zu bewirken, so dafs eine Wiederbildung der gesättigten Flüssigkeit erfolgt. Auch bei diesem neuen Verfahren ist gleich dem ersten der wie oben gekennzeichneten Verfahren ein verhältnifsmäfsig hoher Druck zur Ueberführimg des gasförmigen Mediums nicht nöthig.

Insbesondere unterscheidet sich das hiernach beschriebene neue Verfahren von den beiden wie oben erwähnten dadurch, dafs es den Gebrauch mechanischer Apparate und einer nichtflüchtigen, absorbirenden Flüssigkeit vorsieht bezw. ermöglicht und sonach vollständig die Wirkungsweise verändert.

Bei den bekannten, Eis erzeugenden oder eine Abkühlung bewirkenden Maschinen, welche mit wasserfreiem Ammoniak arbeiten, wird das flüssige Ammoniak durch Druckverminderung mittelst einer geeigneten Pumpe in Gasform übergeführt, und es wird unter Mitwirkung einer auf mechanischem Wege hervorgerufenen Compression und bezw. einer Abkühlung von neuem das Ammoniakgas in flüssigen Aggregatzustand zurückgeführt, wobei allerdings ganz beträchtliche Druckäufserungen von io bis 17,5 Atm. (= 150 bis 250 Pfund auf den Quadratzoll) und mehr benöthigt werden.

Bei den Maschinen, welche gesättigte Lösungen von Ammoniak in Wasser benutzen, wie die C ar rüschen Eismaschinen, wird wohl keine Compressionspumpe erfordert, indem die Zurückführung des Gases in flüssigen Zustand mittelst geeigneter Abkühlung und durch den eigenen Druck der aus ihren Lösungen durch Hitze ausgetriebenen Gase geschieht, indessen sind die hier vorkommenden Drucke ebenso grofs, wenn nicht noch gröfser, als die eben bezeichneten.

Das neue Verfahren geht von der eingangs gekennzeichneten Eigenschaft des Glycerins aus, Ammoniakgas zu absorbiren, und es benutzt die letztere, um die bezügliche Ueberführimg des Ammoniakgases in flüssigen Aggregatzustand zu bewirken und so an die Stelle einer mechanischen Kraftäufserung die chemische Affinität bezw. die Absorption zu setzen. Hiermit ist selbstredend eine erhebliche Ersparnifs an aufzuwendender Arbeit verknüpft und infolge dessen an Brennmaterial; von Zufuhr bedeutender Wärmemengen und gleichwohl auch Kühlwassermengen ist keine Rede; die erwähnten hohen Drucke sind aus den Betriebsapparaten entfernt und somit die bei letzteren sich unter solchen Umständen ergebenden verschiedenen Unzuträglichkeiten.

Fig. ι auf der beigefügten Zeichnung. ist der Aufriß bezw. Verticalschnitt eines Apparates, welcher einen Theil dieser Erfindung bildet und welcher zur Ausübung des neuen Verfahrens benutzt werden kann.

Fig. 2, 3 und 4 veranschaulichen Stellungen von in dem Apparat vorkommenden Hähnen. Das mit Ammoniakgas gesättigte Glycerin wird in ein eisernes Gefäfs A eingebracht. Dieses mag entweder nach Art eines für Dampferzeugungszwecke gebrauchten Röhrenkessels eingerichtet oder mit einem System von Schlangenröhren oder dergleichen versehen sein. Es möge mit dem Namen »Kühlbehälter« oder »Refrigerator« bezeichnet werden. Dieser Behälter A steht durch ein Rohr B mit dem Saugrohr einer doppeltwirkenden Pumpe P in Communication, welch letztere mittelst Elementarkraft in Bewegung gesetzt wird.

Ein zweiter Kühlbehälter A¹, welcher mit dem ersten A in jeder Hinsicht übereinstimmend eingerichtet sein kann und die absorbirende Flüssigkeit oder die nichtgesättigte Lösung enthält, communicirt mit dem Saugrohr der Pumpe vermittelst Rohres B¹. An der Stelle der Vereinigung der Rohre B und B¹ befindet sich ein Dreiweghahn D, bestimmt, die erforderliche Communication der Rohre B und B¹ mit der Pumpe herzustellen oder bezw. aufzuheben. Dieser Dreiweghahn D wird entweder von Hand regiert oder empfängt eine selbstthätige Bewegung von der Maschine aus unter' Vermittlung von Winkelhebeln und Zugstangen. Beide Refrigeratoren tauchen in Behälter T T¹ ein, in denen eine nicht gefrierbare Flüssigkeit (Lösung von Chlormagnesium oder von gewöhnlichem Salz in Wasser oder ähnlichem) in Circulation erhalten wird.

Gefäfse (Kannen) F, welche das in Eis umzuwandelnde Wasser aufnehmen, stehen aufrecht in den Behältern TT¹, umspült von der Salzsoole in ihnen.

Bei der Ausführung des Verfahrens in grofsem Mafsstabe kann ein unabhängiger Gefrierbehälter zur Verwendung kommen, zu welchem die Soole mittelst einer eine Circulation unterhaltende Pumpe hingeführt und bezw. wieder nach den Refrigeratorbehältern T T¹ zurückgebracht wird.

In denjenigen Fällen, wo es sich nicht um Erzeugung von Eis handelt, sondern wo nur

eine Abkühlung., durch die kalte Soole angestrebt wird, läfst man diese Soole in einem Röhrensystem, parallel liegend oder in Schlangenwindungen laufend, circuliren oder veranlafst sie, in anderer ähnlicher Weise abkühlend auf die Luft von Räumen oder auf die Wände der kühl zu haltenden Gefäfse oder dergleichen einzuwirken.

Das Druckrohr E der Pumpe P steht in Communication mit einem Gefäfs C, welches »Condensator« benannt werden mag und beispielsweise nach Art eines Röhrenkessels gebildet ist. Dieser Condensator liegt in einem gröfseren Bottich T², durch den unausgesetzt ein Strom kalten Wassers hindurchgeführt wird.

Beide Refrigeratoren AA¹ communiciren mit dem Condensator durch kleine Röhren G G¹ G*. Die zwei ersten davon, G und G¹, gehen vom Boden der betreffenden Kühlbehälter^^¹ aus; in sie ist an der Stelle ihres Zusammenstofses ein Dreiweghahn H eingeschaltet, welcher des weiteren noch mit einer einfachwirkenden Pumpe J να.. Verbindung steht. Erwähnter Hahn H kann von Hand oder von der Dampfmaschine aus dem Zwecke entsprechend bewegt werden. Das von der Pumpe J ferner noch ausgehende Rohr G* mündet auf dem Boden des Condensators C aus.

Dieser Condensator C communicirt mit den Refrigeratoren A und A¹ durch Röhrchen K K¹K*; an der Stelle des Zusammentreffens von diesen Röhrchen befindet sich ein Dreiweghahn L, welcher ebenso wie D und H von Hand oder von der Dampfmaschine aus bewegt werden kann. Das Röhrchen K* geht bis auf den Boden des Condensators C herab, und desgleichen reichen K und K¹ bis zum Grund der Kühlbehälter AA¹.

Wirkungsweise. ,

Nachdem die Pumpe P in Gang gesetzt und der Dreiweghahn D in die in Fig. ι dargestellte Position gebracht worden ist, besteht also Communication zwischen der Pumpe und dem Kühlgefäfs A, nicht aber zwischen ihr und dem Kühlbehälter A¹, und es erzeugt sich so eine Luftverdünnung in A. Infolge dessen, tritt eine Verflüchtigung des Ammoniaks ein und bezw. die Erzeugung einer beträchtlichen Kälte.

Die letztere überträgt sich auf die in dem Bottich T enthaltene Soole und damit auch auf das in den Einsatzkannen FP befindliche Wasser. In dem Kühlbehälter A bleibt das Glycerin zurück, der Grad seiner Saturation vermindert sich constant und der Hahn D wird so lange in seiner ersten Stellung belassen, bis die Lösung in A ganz ihres Ammoniaks beraubt, d. i. vollständig erschöpft ist. Das gasförmige Ammoniak wird nämlich während dieser Periode von der Pumpe P angesaugt und von ihr nach dem Condensator C übergeleitet. Derselbe enthält einen gewissen Betrag reinen Glycerins, welches ihm durch Vermittlung der Pumpe J auf eine wie unten beschriebene Art aus dem Refrigerator A¹ geliefert wurde. Von diesem Glycerin wird das von P ankommende Ammoniakgas unter einem sehr niedrigen Druck absorbirt, und es vollzieht sich so in dem Condensator die Wiederherstellung der Glycerinlösung von vorgeschriebener Beschaffenheit. Die während der Absorption frei werdende Wärme wird von dem in T² circulirenden Wasser aufgenommen.

Der anderenfalls nöthige mechanische Druck von ca. io bis 20 Atmosphären behufs Ueberführung des Ammoniakgases in flüssigen Aggregatzustand ist sonach hier auf einfachste Weise unter Benutzung einer chemischen Eigenschaft entbehrlich gemacht.

Währenddem, wie erläutert, die Wiederbildung der gesättigten Lösung im Condensator C stattfindet, steht der Hahn L in der durch Fig. 1 veranschaulichten Lage; es ist hierbei mithin die Communication der Refrigeratoren A A¹ mit dem Condensator C unterbrochen. Der Hahn L verharrt in dieser seiner Stellung so lange, als der Hahn D in seiner wie oben angegebenen verbleibt. ,

Während dieser Periode ist ebenfalls die Communication des Refrigerators A mit der die Circulation bewerkstelligenden Pumpe J abgeschnitten (wie ein Blick auf die Stellung des Hahnes H, Fig. 1, lehrt). Der Refrigerator A¹ hingegen communicirt mit J, und diese pumpt das nicht gesättigte Glycerin aus A¹ nach dem Condensator C, woselbst sich erwähntes Glycerin mit dem von der Pumpe P kommenden Ammoniakgas sättigt. Auch der Hahn H verharrt in seiner Stellung Fig. 1 so lange, als der Hahn D in der Stellung Fig. 1 verbleibt.

Am Ende der jetzt betrachteten Periode, wenn A genügend des Ammoniaks beraubt und nur noch Glycerin in A zurückgeblieben ist, steht der Condensator C voll von wiederhergestellter saturirter Lösung, während A keine deren mehr enthält. Wird nun der Hahn L in seine durch Fig. 2 veranschaulichte Stellung umgedreht, so fiiefst der Inhalt von C unter Wirkung seines eigenen Druckes über in den Refrigerator A¹. Da gleichzeitig der Hahn H in seine durch Fig. 3 verdeutlichte Stellung übergeführt wird, so ist die Pumpe P bereit, einen Theil des erschöpften Glycerins aus dem Refrigerator A nach dem Condensator C überzuleiten. Der Hahn D wird nun in die durch Fig. 4 gegebene Stellung gedreht, und die Pumpe P ist jetzt bereit, das Ammoniakgas aus der gesättigten Lösung im Refrigerator A¹ abzusaugen (bezw. vorher eine Luftverdünnung und die Verflüchtigung des Ammoniaks hervorzurufen), so eine beträchtliche Abkühlung der nichtgefrierbaren Flüssigkeit im Behälter T¹ und

bezw. das Gefrieren des Wassers in den Einsatzkannen F zu veranlassen u. s. w., wie oben hinsichtlich A beschrieben wurde.

Es wird also abwechselnd die Lösung in A und A¹ ihres Ammoniaks beraubt, so Kälte erzeugt und das zurückbleibende Glycerin nach dem Condensator C gebracht, woselbst es von neuem in die Glycerinammoniakflüssigkeit umgewandelt wird.

In der speciellen Ausübung wird man, den örtlichen Verhältnissen und den jeweiligen Anforderungen entsprechend, die Apparate und Maschinenteile nach Befinden umgestalten müssen. Die nämlichen Apparate könnten augenscheinlicherweise auch zur Erzeugung von Kälte auf analoge Weise gebraucht werden, wenn man eine zweistoffige Flüssigkeit benutzt, die sich zusammensetzt aus einer anderen nichtflüchtigen, absorbirenden Flüssigkeit und einem anderen flüchtigen, Kühlung erzeugenden Medium. - Das Verfahren würde dabei dasselbe sein, wie es vorstehend für Glycerin und Ammoniak erläutert wurde.

Claims (1)

1. Patent-Ansprüche:

   ι . Das Verfahren der Kälteerzeugung vermittelst einer zweistoffigen Flüssigkeit, welche sich zusammensetzt aus Glycerin, als einem nichtflüchtigen, absorbirenden Stoff, und Ammoniak, als flüchtigem, absorbirtem Medium, wobei die Verflüchtigung des absorbirten Bestandtheiles aus dem absorbirenden vermöge Druckverminderung hervorgerufen, und danach die Wiederbildung der zweistoffigen Flüssigkeit durch Wiederherstellung des Druckes in einem kühl gehaltenen Gefäfs bewirkt wird.

   Für die Zwecke der Kälteerzeugung die Anwendung einer Lösung von Ammoniak in Glycerin in der Weise, dafs der Druck reducirt und dadurch die Verflüchtigung des vom Glycerin absorbirten Ammoniaks veranlafst wird, und dafs alsdann die ursprüngliche Lösung wiedergebildet wird, indem man das erschöpfte Glycerin und das verflüchtigte Ammoniak auf getrennten Wegen in ein abgekühltes Gefäfs zusammenbringt, in welchem der Druck wieder hergestellt wird.

   An einem Apparat zur Kälteerzeugung bezw. zur Eisbereitung die Zusammenstellung zweier .Refrigeratoren, eines Condensators, einer Luftpumpe, deren Saugrohr mit jedem der Refrigeratoren und deren Druckrohr mit dem Condensator verbunden ist, einer Flüssigkeitscirculationspumpe von Röhren zur Verbindung jedes Refrigerators mit dem Condensator und Hähnen zur Herstellung oder Aufhebung der Communication der verschiedenen Röhren.

   Für Abkühlungszwecke die Benutzung einer Lösung von Ammoniak in Glycerin, d. i. ein Gemisch, dessen flüchtiger oder gasartiger absorbirter Bestandteil · (Ammoniak) eine derartige Affinität zu dem nichtflüchtigen, absorbirenden Bestandtheil (Glycerin) zeigt, dafs das Ammoniak bei gewöhnlichen Temperaturen und unter Atmosphärendruck in dem Glycerin zurückgehalten werden kann, indefs fähig bleibt, sich verflüchtigen und aus jenem nichtflüchtigen Stoff durch Druckverminderung, selbst bei einer niedrigen Temperatur, herausziehen zu lassen.

   Hierzu I Blatt Zeichnungen.