DE179782C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE 17g. GRUPPE

RUDOLF MEWES in BERLIN.

der aufgewandten Arbeit.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 28. Juni 1904 ab.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verflüssigungs- und Ga strennungs verfahr en mit teilweiser Wiedergewinnung der aufgewandten Kompressionsarbeit. Von älteren ähnlichen Verfahren unterscheidet sich dasselbe wesentlich dadurch, daß zur Erhöhung des Druckabfalles hinter dem Expansionsraum im Auspuff der Expansionsmaschinen (Kolbenmaschinen, Laval- oder Parsonsturbinen o. dgl.) die Expansionsgase nicht vom Kompressor, sondern von einer besonderen Vorrichtung (Saugpumpe o. dgl.) unter Herstellung eines Vakuums abgesaugt werden, um nicht kalte Expansionsgase wieder in den Kompressor zurückgelangen zu lassen, sondern dieselben nach möglichst vollständiger Ausnutzung als Kühlmittel für das Verfahren selbst nach außen auszustoßen und auf diese Weise ein sauerstoff reiches Flüssigkeitsgemisch zu erhalten. Hierzu ist von wesentlichem Nutzen, daß die expandierten Gasmengen nicht wieder in den Kreislauf zurückgeführt, sondern aus demselben nach fast vollständig erfolgtem Wärmeaustausch ausgeschieden werden.

Die neuen technischen Wirkungen, welche hierdurch gegenüber älteren, die expandierten Gase nach geleisteter Arbeit unter Atmosphärendruck abführenden Luftverflüssigungsverfahren erzielt werden, bestehen erstlich darin, daß infolge des stärkeren Druckabfalles "der Temperatursturz ein entsprechend höherer wird, daß zweitens die Kraftmaschine nicht zum Stillstand kommen kann, wie dies bei anderen ähnlichen Vorrichtungen infolge stark sinkender Temperatur geschehen muß, drittens aber auch darin, daß die verflüssigten Gase, welche ja teilweise im Verfahren selbst wieder verdampfen, unter geeignetem Unterdruck unter einer Atmosphäre, und zwar in demjenigen Mengenverhältnis abgedampft werden, welches dem Verhältnis der Dampfspannungen der Bestandteile des Flüssigkeitsgemisches entspricht. Beispielsweise hat nach Versuchen von Dewar, Estreicher, Baile, Olszewski (vergl. Zeitschrift für komprimierte und flüssige Gase, II. Jahrg., Heft 12, S. 188) bei —195⁰ der Stickstoff eine Dampfspannung von 147 mm, der Sauerstoff eine solche von 142 mm. Durch Schaffung von Unterdruck über einer Flüssigkeit wird nun aber, wenn nicht genügend Wärme zur Verdampfung der abgesaugten Flüssigkeitsmengen zugeführt wird, alsbald die Flüssigkeitstemperatur erniedrigt. Es leuchtet ein, daß nach vorliegendem Verfahren, da die Temperaturerniedrigung durch Schaffung von Unterdruck mittels einer Saugpumpe leicht bis — 200 ° oder noch weiter erniedrigt werden kann und bei diesen Temperaturen das Spannungsverhältnis der Dämpfe beider Flüssigkeitsbestandteile größer als 740/142, also größer als 5 ist, schon über fünfmal so viel Stickstoff als Sauerstoff verdampfen muß. Dies Verhältnis wird mit sinkender Temperatur immer größer und ist nach Olszewski bei — 214⁰ gleich 60/3,8 gleich 16. Bei Schaffung eines Vakuums von 60 mm, was technisch leicht zu

erreichen ist, würde somit iömal so viel Stick- j stoff als Sauerstoff abgedampft werden, also fast nur Stickstoff verdampfen.

Mittels dieses Verfahrens ist man also imstände, unmittelbar fast reinen, flüssigen Sauerstoff und durch dessen Destillation entsprechend reinen gasförmigen Sauerstoff zu gewinnen.

In der Zeichnung ist eine nach vorliegendem

ίο Verfahren arbeitende Luftverflüssigungsanlage .schematisch dargestellt.

In dem Kompressionszylinder g wird die angesaugte gesamte, vorher vom Wasserdampf befreite Gasmenge z. B. auf 5 Atmosphären unter möglichster Kühlung komprimiert und in den Behälter b gedrückt. Aus dem Behälter b saugt der kleine, mit Kühlmantel e versehene Kompressionszylinder c, dessen Größe passend zu wählen ist, einen Teil des Druckgases an, komprimiert ihn auf 25 Atmosphären und drückt die noch gespannte kalte Gasmenge in den Mantel f des Expansionszylinders d, welcher aus dem Behälter b gespeist wird und einen Teil der auf 5 Atmosphären komprimierten Gasmenge unter Arbeitsleistung expandieren läßt. Infolgedessen tritt eine starke Temperaturerniedrigung ein, wodurch die Zylinderwandungen und auch die im Zylindermantel f enthaltenen hochgespannten Gase stark abgekühlt werden. Die Auspuffgase des Expansionszylinders d gelangen in einen denselben umschließenden isolierten Kasten, aus welchem sie mittels einer Saugpumpe ins Freie geschafft werden, so daß hinter dem Auspuff des Zylinders d Unterdruck entsteht und der Druckabfall und damit die Temperaturerniedrigung erhöht wird. Ein Teil der hochgespannten, im Mantel / abgekühlten Gasmenge wird nunmehr durch Leitung i, welche durch den Kasten η geführt und durch die kalten Auspuffgase des Zylinders d weiter abgekühlt wird, in den zweiten Expansionszylinder k geleitet, während der andere Teil der in f stark abgekühlten hochgespannten Gasmenge durch Leitung I in den Mantel m des Zylinders k und nach Abkühlung hierselbst durch Leitung η in einen Nachkühler p geleitet, durch welchen das Ableitungsrohr η in Schraubenwindungen s hindurchgeht. Die abziehenden kalten Auspuffgase bewirken infolge dieser Vorrichtung noch eine weitere Kühlung für das hochgespannte Gas und werden sodann in den Kasten q geleitet, welcher den Nachkühler p und den zweiten Expansionszylinder k samt den Leitungen η und 0 einschließt; aus diesem werden sie durch Saugpumpe r zugleich mit den Auspuffgasen des ersten Expansionszylinders d abgesaugt, so daß auch hinter dem Auspuff des Zylinders k Unterdruck entsteht, der Druckabfall also noch wesentlich größer als im ersten Falle und damit die Temperaturerniedrigung eine noch erheblich höhere wird.

Die in dem Schraubenrohr s der Leitung η sich verflüssigende hochgespannte Luft- bezw. Gasmenge läßt man durch einen Flüssigkeitsabscheider in den Nachkühler p bezw. in einen den unteren Teil der Spirale s umschließenden, mittels besonderer Saugpumpe auf Unterdruck zu erhaltenden Raum desselben, wenn man stickstoffreiches Gemisch getrennt gewinnen will, eintreten, so daß durch die Verdampfung eines Teiles dieser Flüssigkeit infolge des dort herrschenden Vakuums die Temperatur derselben und schließlich der in der Spirale befindlichen flüssigen Luft sich auf die diesem Vakuum entsprechende Temperatur erniedrigt. Durch Bemessung des Vakuums hat man es daher, wie oben gezeigt ist, bei dieser Arbeitsweise in der Hand, daß von der verflüssigten Luft fast nur Stickstoff und nur sehr wenig Sauerstoff verdampfen kann, -die Kühlkraft des verdampften Stickstoffes jedoch voll für die Erzeugung neuer frischer flüssiger Luft ausgenutzt wird, so daß man unmittelbar fast reinen Sauerstoff oder doch ein an Sauerstoff sehr reiches Flüssigkeitsgemisch erhält, das man als solches ohne weiteres verwenden oder noch zur Gewinnung gasförmigen Sauerstoffs nach anderem Gastrennungsverfahren benutzen kann.

Claims (2)

Patent-Ansprüche:

1. Luftverflüssigungs- und Sauerstoffgewinnungsverfähren mit teilweiser Wiedergewinnung der aufgewandten Arbeit, dadurch gekennzeichnet, daß die expandierten Gase mittels einer Pumpe o. dgl., die das ■ Vakuum herstellte, nicht in den Kreislauf zurückgeleitet, sondern nach außen gedrückt werden, um ein an Sauerstoff reiches Flüssigkeitsgemisch zu erhalten.

2. Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß' an die Auspuffleitung der Druckluftexpansionskraftmaschine eine Saugpumpe o. dgl. angeschlossen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.