DE236454C

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KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

■ - M 236454 KLASSE 42 n. GRUPPE■ - M n 236454 CLASS 42 GROUP.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 9. Juni 1909 ab.Patented in the German Empire on June 9, 1909.

Seitdem die vordem als permanent betrachteten Gase, wie Luft, Wasserstoff, Helium usw., verflüssigt werden können und die Herstellung solcher »flüssigen« Gase fabrikmäßig erfolgt, ist auch das Bedürfnis entstanden, die Stadien der Gasverflüssigung in ihrem Verlaufe anschaulich vorzuführen.Since then the gases that were previously regarded as permanent, such as air, hydrogen, helium, etc., can be liquefied and the production of such "liquid" gases takes place in the factory, the need arose to illustrate the stages of gas liquefaction in its course to demonstrate.

Demzufolge besteht die vorliegende Erfindung in der Darstellung eines einfachen Verflüssigungsapparates für Gase, wie er sich für Lehrzwecke eignet, und mit welchem sich während des Unterrichts, also unter Aufwand minimaler Kosten in kürzester Zeit so viel flüssige Luft erzeugen läßt, als nötig ist, um die üblichen wissenschaftlichen Experimente anzustellen.Accordingly, the present invention is to provide a simple liquefaction apparatus for gases, as they are suitable for teaching purposes, and with which during the lesson, i.e. with effort can generate as much liquid air as is necessary in the shortest possible time at minimal cost to carry out the usual scientific experiments.

Besonders technische Lehranstalten wie auch Schulen und Vereine sollen durch denselben in die Lage gesetzt werden, auf einfache und anschauliche Weise sich flüssige Gase herzustellen. Technical educational establishments in particular, as well as schools and clubs, should be supported by the same be able to produce liquid gases in a simple and clear way.

Der Apparat, welcher in erster Linie zur Verflüssigung der Luft bestimmt ist, obwohl er auch zur Verflüssigung anderer Gase, als Sauerstoff, Leuchtgas, Stickstoff usw., dienen kann, ist in der Zeichnung in einem Ausführungsbeispiele dargestellt. The apparatus which is primarily intended to liquefy the air, although it is can also be used to liquefy gases other than oxygen, luminous gas, nitrogen, etc., is shown in the drawing in an exemplary embodiment.

Auf der Grundplatte α sind die Füße b und b' befestigt. Dieses Stativ trägt die Wärmeaustauschapparate. Ein Kühler c ist zur Aufnahme von Isoliermaterial doppelwandig hergestellt. Ein doppelwandiges, evakuiertes, versilbertes Glasgefäß d ist mit Rücksicht auf eine gute Beobachtung der Vorgänge im Innern des Glases mit einigen lichten Streifen versehen. Dieses Vakuumgefäß umschließt mit seinem oberen Teil einen Temperaturaustauscher e, während es außerhalb von einem zweiten Austauscher f bis zur Hälfte umgeben wird. Dieser Temperaturausgleicher wird von einem doppelwandigen und mit Isoliermaterial versehenen Gefäße m umgeben.The feet b and b 'are attached to the base plate α. This tripod carries the heat exchangers. A cooler c is made double-walled to accommodate insulating material. A double-walled, evacuated, silver-plated glass vessel d is provided with a few light stripes in order to allow a good observation of the processes inside the glass. This vacuum vessel encloses a temperature exchanger e with its upper part, while outside it is surrounded by a second exchanger f up to halfway. This temperature equalizer is surrounded by a double-walled vessel m provided with insulating material.

Das zu verflüssigende Gas, ζ. Β. Luft, kann bei etwa 120 Atmosphären Druck aus einer Stahlflasche in die Rohrschlange /"'bei g eingeführt werden.' In dieser kühlt sich die Luft durch außerhalb im Gegenstrom entlang streichende kalte Luft ,herrührend von derjenigen Luft, die oben aus dem Austauscher e entweicht) ab und gelangt in die obere Kühlschlange k, die in einer Kältemischung liegt. Nach hier erfolgter weiterer Abkühlung gelangt sie durch Rohre i und V in den Regenerator k, der sehr kurz ist und aus geflochtenen, in ihrem Verlaufe mit vielen Knickungen und Ablenkungen versehenen Rohren besteht. Am Ende des Regenerators befindet sich ein Drosselventil I, aus welchem die kalte, komprimierte Luft entspannt heraustritt, sich weiter abkühlt und verflüssigt. Der nicht verflüssigte Teil der Luft dringt durch die im Regenerator verbleibenden Zwischenräume, die in dem Rohrgeflecht herabfließenden Mengen komprimierter Luft abkühlend, empor und fließt am oberen Rand des Vakuumgefäßes an der Außenseite desselben herunter, die Rohrspirale f bespülend. Schließlich verläßt diese rückströmende Luft nach ihrer Wiedererwärmung bei χ den durch die Außenwand des Glasgefäßes und durch den doppelwandigen Zylinder m gebildeten ringförmigen Zwischenraum. The gas to be liquefied, ζ. Β. Air, at about 120 atmospheres pressure, can be introduced from a steel cylinder into the coil / "'at g .' In this, the air is cooled by cold air flowing outside in countercurrent, originating from the air that escapes from the top of the exchanger e ) and reaches the upper cooling coil k, which is in a cold mixture. After further cooling, it arrives i through pipes and V k in the regenerator, which is very short and consists of braided, provided in its course with many folds and distractions pipes. at the end of the regenerator there is a throttle valve I, from which the cold, emerges relaxed compressed air, The non-liquefied part of the air penetrates through the spaces remaining in the regenerator, cools the quantities of compressed air flowing down in the pipe network, and flows down the upper edge of the vacuum vessel on the outside of the same, flushing the pipe spiral F. Finally leaves this returning air after it has been reheated by χ the the outer wall of the glass vessel and the annular space formed by the double-walled cylinder m.

Nach Wegnahme des vorzugsweise etwas federnden Fußes 0 kann das Glasgefäß d mitAfter removing the preferably somewhat resilient foot 0 , the glass vessel d can with it

dem angesammelten verflüssigten Gas ohne weiteres herausgezogen und dieses, ohne daß ein Umschütten in ein zweites Gefäß nötig wäre, direkt weiterverwendet werden.
Kleine Apparate zur Verflüssigung der Luft für Demonstrationszwecke sind schon vorgeschlagen worden, bei welchen jedoch Luft mit 200 Atmosphären Druck eingeführt werden muß, um genügende flüssige Luft zu erhalten.the accumulated liquefied gas is easily withdrawn and this can be used directly without the need to pour it into a second vessel.
Small apparatus for liquefying the air for demonstration purposes have been proposed, but in which air at 200 atmospheres pressure must be introduced in order to obtain sufficient liquid air.

ίο Diese Preßluft. kann auch nur bis 90 Atmosphären expandiert werden, weil unter diesem Druck der Apparat anfängt, zu versagen (wegen starker Verluste).ίο This compressed air. can also only be up to 90 atmospheres be expanded, because under this pressure the apparatus begins to fail (because of heavy losses).

Von diesen bekannten Apparaten unterscheidet sich der vorstehend erläuterte durch eine viel vollkommenere Isolierung und sehr konzentrierte Kältewirkung, so daß die Wirkung der Entspannung schon genügt, wenn das Gas (Luft) auf 100 Atmosphären komprimiert ist, und wobei selbst bei der Entspannung von Druckluft von 50 Atmosphären erfahrungsmäßig immer noch eine große Leistung zu verzeichnen ist. Dieser Umstand ist um so mehr von Wichtigkeit, als z. B. in Deutschland komprimiertes Gas nur bis 125 Atmosphären im Handel und Verkehr abgegeben zu werden pflegt.The one explained above differs from these known apparatuses a much more perfect insulation and a very concentrated cold effect, so that the effect relaxation is sufficient when the gas (air) is compressed to 100 atmospheres is, and even with the expansion of compressed air of 50 atmospheres based on experience still a great achievement. This fact is so more of importance than z. B. in Germany compressed gas only up to 125 atmospheres to be given in trade and traffic.

Die vornehmlichen Gründe, daß der Apparat bei den niedrigen Drucken noch eine gute Nutzleistung gibt, liegen in der Bauart des im Austauscher e enthaltenen besonderen Regenerators k, gebildet aus einem Geflecht von Rohren, die ineinandergeschlungen sind, wodurch das die komprimierte Luft führende Rohr viel stärkere Biegungen erhält als sonst, infolge wovon die komprimierte Luft beständig bei ihrer Strömung nach dem Entspannungsventil im Regenerator hin und her geworfen wird. Dadurch findet ein so guter und vollkommener Temperaturausgleich statt, daß der Regenerator sehr kurz und schmal sein kann und infolgedessen keine großen Materialmengen durchzukühlen sind, weshalb der Ertrag an flüssigem Gas naturgemäß ein höherer, als seither möglich schien, wird. Der Erfolg der Anordnung der Regeneratorrohre zeigt sich besonders auch in dem fast momentanen Einsetzen der Verflüssigung, trotzdem man es nicht nötig hat, hohe, bis etwa 200 Atmosphären liegende Drucke anzuwenden.The main reasons that the apparatus still gives a good performance at the low pressures are the design of the special regenerator k contained in the exchanger e , formed from a mesh of pipes that are looped into one another, making the pipe carrying the compressed air much stronger Bends than usual, as a result of which the compressed air is constantly thrown back and forth as it flows to the expansion valve in the regenerator. This results in such a good and perfect temperature equalization that the regenerator can be very short and narrow and consequently no large quantities of material need to be cooled, which is why the yield of liquid gas is naturally higher than has since seemed possible. The success of the arrangement of the regenerator tubes is particularly evident in the almost instantaneous onset of liquefaction, although it is not necessary to use high pressures of up to about 200 atmospheres.

Infolge der dargestellten Anordnung des Vakuumgefäßes d ist ein besonderes Abzapfen des flüssigen * Gases nicht nötig, wodurch der Nachteil eines Zerspringens von Glasgefäßen vermieden wird und zudem der Vorteil eines' höheren Ertrages flüssigen Gases insofern hinzutritt, als Verluste beim Abzapfen überhaupt in Wegfall kommen.As a result of the illustrated arrangement of the vacuum vessel d , a special tapping of the liquid * gas is not necessary, which avoids the disadvantage of shattering glass vessels and also has the advantage of a higher yield of liquid gas insofar as there are no losses at all when tapping.

Die gewählte Anordnung des zweiten Austauschers f außerhalb des Vakuumgefäßes begründet den Vorteil, daß der obere Teil dieses bei Beginn des Prozesses sich langsam durchkühlt und dann stets kalt bleibt, während weiter nach außen eine langsame Abstufung der Temperatur bis zur gewöhnlichen Außentemperatur eintritt. Auf diese Weise herrschen an der gefährlichsten Stelle des Glases, da, wo äußerer und innerer Zylinder zusammengeschmolzen sind, keine so großen Temperaturunterschiede, daß gefährliche Spannungsdifferenzen zu befürchten wären.The chosen arrangement of the second exchanger f outside of the vacuum vessel provides the advantage that the upper part of this cools down slowly at the beginning of the process and then always remains cold, while further outwards a slow gradation of the temperature occurs up to the usual outside temperature. In this way, at the most dangerous part of the glass, where the outer and inner cylinders have melted together, there are no temperature differences that are so great that dangerous voltage differences are to be feared.

Der Apparat kann auch für Gasverflüssigung ohne Kältegemisch eingerichtet sein. In diesem Falle wird der Austauscher ein wenig länger gehalten.The apparatus can also be set up for gas liquefaction without a cold mixture. In this Trap the exchanger is held a little longer.

Claims

Patent Claims:

1. Gas liquefaction apparatus for demonstration purposes with or without precooling for the compressed gas used (z. B. atmospheric air), characterized in that for the purpose of a clear representation of the process in liquefaction, two heat exchangers (f, Ji) and one in terms of liquefaction, which increase in the cooling effect particularly effective regenerator (k), through which the gas under high pressure flows one after the other, and a throttle valve (I) through which the gas is expanded so that g ₀ then flows out in liquid form.

2. Gas liquefaction apparatus according to claim i, characterized in that the regenerator (k) , which is short per se, consists of a mesh of tubes which are often intertwined with and around one another, back and forth, up and down, so that the compressed gas is the Due to frequent kinks and deflections in the pipes, its condition is influenced in such a way that an intensive temperature exchange takes place with rapid liquefaction.

_{3. Gas liquefaction apparatus} according to claim i, characterized in that the l0 ^ the liquefied gases receiving vacuum vessel (d) at its upper part is internally and externally enclosed by the temperature exchangers (k, f) , the inner (k) initially cooler from below The gases and their outer (f) are flushed with cold air moving in countercurrent in order to cool the double wall of the vessel (d) expediently slowly and to avoid harmful voltage differences.

1 sheet of drawings.