DE28235C

DE28235C - Device to avoid gas losses in compression pumps for cold steam engines

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Publication number: DE28235C
Application number: DENDAT28235D
Authority: DE
Original assignee: A. NEUBECKER in Offenbach a. M. und H. NEHRLICH in Berlin SW

Description

KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

Die Kaltdampfmaschinen erzeugen die künstliche Kälte durch Verdampfung flüchtiger Flüssigkeiten bei niedriger Temperatur.The cold steam machines generate the artificial cold by evaporating volatile liquids at low temperature.

Die zur Dampfbildung erforderliche Wärme wird den umgebenden Medien entzogen. Die zur Kälteerzeugung geeigneten flüchtigen Stoffe sind theuer und in freier Behandlung lästig. Damit sie nicht verbraucht werden, vielmehr nur als Uebertrager der Wärme von einem Medium auf ein anderes dienen, müssen die Dämpfe wieder in den flüssigen Zustand zurückgeführt werden. Theoretisch vortheilhaft und maschinell einfach erfolgt die Condensation auf dem Wege der mechanischen Compression und einer Abkühlung bei höherer Temperatur. Die Differenz beider Temperaturen, d. h. das Wärmegefälle, dient als Mafsstab für die zur Durchführung des Kälteerzeugungsprocesses aufzuwendende Arbeitskraft.The heat required to generate steam is withdrawn from the surrounding media. the Volatile substances suitable for producing cold are expensive and troublesome to handle. So that they are not used up, but rather only as a transmitter of heat from one To serve another medium, the vapors must be returned to the liquid state will. Theoretically advantageous and mechanically simple, the condensation takes place the way of mechanical compression and cooling at a higher temperature. the Difference between the two temperatures, d. H. the heat gradient, serves as a yardstick for the Manpower to be expended in carrying out the refrigeration process.

Macht demnach ein in die Maschine eingefülltes einmaliges Quantum des flüchtigen Stoffes nur einen Kreisprocefs in unendlichen Wiederholungen durch, so findet dennoch in der Praxis ein Verbrauch statt. Unvollkommene Abdichtungen lassen einen Theil des Stoffes entweichen und verloren gehen. Erhebliche Vertheuerung der producirten Kälte, kostspielige Stillstände der Maschine, ja selbst Gefahr für Leib und Leben, wenn die entweichenden Dämpfe erstickend oder gar explosibel sind, bilden die unangenehmen Folgen dieser Verluste.So it makes a unique quantity of volatile matter filled into the machine only through one circular process in infinite repetitions, it still takes place in practice a consumption takes place. Imperfect seals allow part of the material to escape and get lost. Considerable increase in the price of the cold produced, costly downtimes the machine, even danger to life and limb if the escaping vapors are suffocating or are even explosive, are the unpleasant consequences of these losses.

Theorie und Praxis weisen auf die Wahl solcher flüchtigen Stoffe hin, die bei hoher Spannung verdampfen, d. h. bei Spannungen, die erheblich den äufseren Atmosphärendruck überschreiten, und ist die Compressionsspannung selbstverständlich dann noch mehrfach höher. Mit dem höheren Ueberdruck steigen aber auch die Schwierigkeiten der Abdichtung. Zur Sicherung der festen Verbindungen, sowie des Materials selbst stehen genügende Mittel zu Gebote. Nicht so für die beweglichen Abdichtungen, z.B. die Stopfbüchsen der Kolbenstangen oder anderer Theile, welche die bewegende Kraft ins Innere der Compressoren übertragen. Die gewohnten, gegen Luft, Wasser, Wasserdampf etc. ausreichenden Constructionen versagen hier ihre Dienste, und es bedarf neuer künstlicher Vorrichtungen, wenn diese beweglichen Dichtungen nichts von den flüchtigen Stoffen ins Freie durchlassen sollen.Theory and practice indicate the choice of such volatile substances at high Vaporize voltage, d. H. at tensions that significantly reduce the external atmospheric pressure exceed, and the compression tension is of course several times higher. With the higher overpressure, however, the difficulties of sealing also increase. To secure Sufficient funds are available for the fixed connections as well as the material itself. Not so for the movable seals, e.g. the stuffing boxes of the piston rods or other parts which the moving Transferring power to the inside of the compressors. The usual ones, against air, water, Constructions sufficient for steam, etc., fail here, and new ones are required artificial devices if these movable seals are nothing of the volatile To let substances into the open air.

Schon lange richtete sich das Bestreben der Constructeure von Kaltdampfmaschinen auf die Vervollkommnung der beregten Constructionstheile. Gleichwohl zeigt die Praxis, dafs das vorgesteckte Ziel noch nicht zur Zufriedenheit erreicht worden ist.For a long time, the endeavors of the constructors of cold steam engines have been directed towards the Perfection of the sprinkled parts of construction. Nevertheless, practice shows that this The goal set has not yet been achieved to the satisfaction of the customer.

Wir zählen nachfolgend diejenigen auf die Verbesserung der Abdichtung sich beziehenden Anordnungen von Kältemaschinen des Compressionssystems auf, für welche die Erfinder den deutschen Patentschutz in Anspruch genommen haben.We count below those related to the improvement of the waterproofing Arrangements of refrigeration machines of the compression system for which the inventors have made use of German patent protection.

Linde, P. R. No. 1250, bedient sich bei Anwendung von wasserfreiem Ammoniak eines hydraulischen Abschlusses der Stopfbüchse und stellt die Absperrflüssigkeit unter einen noch höheren Druck als die höchste Compressionsspannung. Linde, P. R. No. 1250, uses one when using anhydrous ammonia hydraulic closure of the stuffing box and puts the shut-off liquid under a still higher pressure than the highest compression tension.

Pictet, P. R. No. 3499, wendet schweflige Säure an, deren Verdampfungsspannung etwas unter Atmosphärendruck bleibt, so dafs er die bei der Compression entweichenden Gase einfach in das Saugerohr zurückführen kann.Pictet, P.R. No. 3499, uses sulphurous acid, the evaporation voltage of which is somewhat remains under atmospheric pressure, so that the gases escaping during compression can be easily removed can lead back into the suction tube.

Tellier, wohl der älteste Constructeur dieses Systems, der Methyläther, eventuell eine übersättigte Ammoniaklösung anwendet, spricht in seinem Patent No. 5312 von einer OeI enthaltenden Stopfbuchse, will also ebenfalls durch eine hydraulische Absperrung die Gase am Entweichen hindern.Tellier, probably the oldest constructeur of this Systems using methyl ether, possibly a supersaturated ammonia solution, speaks in his patent no. 5312 from a stuffing box containing OeI, so also wants through a hydraulic shut-off prevents the gases from escaping.

. Die Societe »Le froid«, P. R. No. 13005, umgeht die Gasabdichtung dadurch, dafs sie den Methyläther, eventuell Chlorwasserstoffäther nicht direct, sondern unter Vermittelung einer neutralen Absperrflüssigkeit comprimirt.. The Societe "Le Froid", P. R. No. 13005, the gas seal bypasses the fact that it removes the methyl ether, possibly hydrogen chloride not compressed directly, but by means of a neutral shut-off fluid.

Osenbrück, P. R. No. 17373, ^mn Zusatz No. 21971, wendet wie Linde wasserfreies Ammoniak und eine hydraulische Absperrung an; er bringt aber zum Unterschiede das Absperröl unter einen dem Atmosphärendruck immerhin übersteigenden Saugedruck. Im Zusatz erhitzt er das OeI, um ihm seine Absorptionsfähigkeit zu benehmen.Osenbrück, PR No. 17373, ^mn addition no. 21971, like Linde, uses anhydrous ammonia and a hydraulic shut-off; In contrast, however, it brings the shut-off oil below a suction pressure which at least exceeds atmospheric pressure. In addition, it heats the oil to deprive it of its ability to absorb.

Windhausen, P. R. No. 23112, endlich geht der Abdichtung aus dem Wege durch Verwendung von Schwefelkohlenstoff, bei dem nicht nur die Verdampfungsspannung, sondern selbst der Compressionsdruck unter dem Druck der äufseren Atmosphäre bleibt. Wie oben angedeutet, gestatten Theorie und Praxis nicht, die Verminderung der Abdichtungsschwierigkeiten durch ungemessene Vergröfserung der Dimensionen zu erkaufen.Windhausen, P. R. No. 23112, finally goes the waterproofing out of the way by using carbon disulfide, which is not only the evaporation voltage, but also the compression pressure under the pressure of the atmosphere remains. As indicated above, theory and practice do not allow that Reduction of the sealing difficulties through unmeasured enlargement of the dimensions to buy.

Indem wir eine innere Minimalspannung voraussetzen , die jederzeit den äufseren Atmosphärendruck übersteigt, verfolgen wir eine von allem Obigen abweichende Methode. Wir legen vor die bewegliche durchlässige Abdichtung gewöhnlicher Construction, sei es eine Stopfbüchse oder eine Kolbenliderung, eine zweite bewegliche Abdichtung, ebenfalls gewöhnlicher Art. Zwischen beiden ordnen wir einen abgeschlossenen Gas- bezw. Dampfraum, eine Vorkammer an, aus der wir das infolge der Mangelhaftigkeit der ersten Abdichtung eingedrungene Gas mittelst einer Hülfsgaspumpe stetig in die Maschine zurückschaffen, somit nicht verloren gehen lassen. Um einen Verlust aus dieser Vorkammer nach aufsen zu verhindern und auch umgekehrt keine Luft eindringen zu lassen, halten wir die Spannung in der Kammer stetig mit der äufseren gleich, d. h. auf Atmosphärendruck. Ist nun infolge der mangelnden Druckdifferenz keine Tendenz einer Gasströmung nach der einen oder anderen Richtung vorhanden, so wird doch unter den obwaltenden Verhältnissen das innere Gas specifisch leichter sein als die Luft und deshalb durch jede Lücke hindurch in sie diffundiren wollen. Um die Gase aufser Berührung zu bringen, um eine Scheidewand zwischen sie zu stellen, legen wir in die Packung der äufseren Abdichtung einen gleichzeitig zur Schmierung dienenden Oelring, wie er in bekannter Weise schon lange bei Dampfmaschinen zu gleichem Zweck in Anwendung gekommen ist. Die Einfügung des Oeles geschieht hier nicht im Sinne der Patente Tellier, Linde und Osenbrück; diese schieben eine Flüssigkeit vor das Gas, weil dieser vielmals dichtere Körper langsamer durch Oeffnungen geht als das specifisch viel leichtere Gas. Gegen das OeI sind diese Stopfbüchsen aber um so weniger dicht, als dasselbe aus anderen Gründen unter Ueberdruck gestellt ist, und es gelangen die vom OeI unter diesem Druck in erheblicher Menge absorbirten Gase mit ihm ins Freie und lösen sich da nach Aufhebung des Ueberdruckes wieder los. Osenbrück sucht diesen Fehler der Methode durch Erhitzen des Oeles , zu vermeiden. Gegenüber der thätigen Rolle, welche bei den genannten das OeI spielt, lastet in unserem Falle beiderseits nur Atmosphärendruck auf ihm; das OeI bleibt deshalb an seinem Ort, so weit es nicht zur Schmierung verbraucht wird, und ist ihm nur eine passive Rolle als ein die beiden Gase abscheidender Körper angewiesen. Nach Mafsgabe der ihm unter dem herrschenden Atmosphärendruck noch verbliebenen geringen Fähigkeit wird das OeI wohl von dem inneren Gase ein- für allemal bis zur Sättigung absorbiren, das Aufgenommene aber nicht wieder loslassen, sobald es im Dienste der Schmierung ins Freie kommt, denn es findet dabei keine Druckverminderung statt.By assuming an internal minimum tension, which is always the external atmospheric pressure we will follow a method different from all of the above. We put in front of the movable permeable waterproofing ordinary construction, be it a stuffing box or a piston eyelid, a second one Movable sealing, also of the usual type. We will arrange a closed one between the two Gas or Steam room, an antechamber from which we penetrated as a result of the inadequacy of the first seal Constantly bring gas back into the machine by means of an auxiliary gas pump, so don't let it get lost. A loss To prevent this antechamber to the outside and, conversely, not to let any air in, we keep the tension in the chamber continuously equal to the outer one, d. H. at atmospheric pressure. Is now as a result the lack of pressure difference no tendency for a gas flow after one or the other Direction is present, but under the prevailing conditions the inner gas will become specifically lighter than air, and therefore diffuse into it through every gap want. To bring the gases out of contact, to create a partition between them we put one in the packing of the outer seal at the same time Oil ring used for lubrication, as it has been used in steam engines for a long time has been used for the same purpose. The oil is inserted here not within the meaning of the Tellier, Linde and Osenbrück patents; these push a liquid in front of the gas, because this much denser body goes through openings more slowly than the specifically much lighter gas. Against the OeI, however, these stuffing boxes are all the more less dense than it is placed under excess pressure for other reasons, and it succeeds the gases absorbed in considerable quantities by the oil under this pressure with it into the open air and then loosen again after the overpressure has been lifted. Osenbrück tries to avoid this mistake of the method by heating the oil. Opposite to the active part which the oil plays in the above is a burden on both sides in our case only atmospheric pressure on it; the OeI therefore remains in its place as far as it does not is consumed for lubrication and only has a passive role to play as one of the two gases dependent body. According to the measure under the prevailing atmospheric pressure The OeI is probably due to the internal gases, with the slight ability that still remains absorb once and for all to saturation, but do not let go of what has been absorbed, as soon as it comes into the open in the service of lubrication, because there is no pressure reduction instead of.

Die Vorkammer erhält zweckmäfsig ein gröfseres Volumen, damit zufällig vermehrte Undichtheit nicht zu rasch auf die Spannung des Raumes influirt. Die Constanz dieser Spannung wird auf folgende Weise bewirkt:The antechamber is expediently given a larger volume, so that it is increased by chance Leakage does not affect the tension in the room too quickly. The constancy of this Tension is created in the following way:

Die Hülfspumpe ist mit dem Compressor in steter Thätigkeit und saugt jeden Gasüberschufs aus der Vorkammer weg; sie würde eventuell Vacuum darin erzeugen, wenn nicht ein in die Saugleitung eingeschaltetes Ausgleichventil den Zugang zur Pumpe in dem Moment absperrte, da Atmosphärenspannung erreicht ist; nun geht die Pumpe leer. Das fragliche Ventil steht entweder unter der directen Einwirkung des äufseren Luftdruckes, der auf einer MembranThe auxiliary pump is in constant action with the compressor and sucks in every excess of gas away from the antechamber; it would eventually create a vacuum in it, if not one in the Suction line switched on equalizing valve blocked the access to the pump at the moment, since atmospheric tension is reached; now the pump goes empty. The valve in question is up either under the direct action of the external air pressure on a membrane

oder einem Kolben lastet, oder ist durch eine Feder oder ein Gewicht entsprechend belastet. Will infolge der Undichtigkeiten die Dampfspannung der Vorkammer Atmosphärendruck übersteigen, dann öffnet sich unter der Gegenwirkung des inneren Druckes das Ausgleichventil, und die Pumpe tritt wieder in Thätigkeit. or a piston, or is loaded accordingly by a spring or a weight. As a result of the leaks, the vapor tension in the antechamber wants atmospheric pressure exceed, then the counteraction of the internal pressure opens the equalizing valve, and the pump starts working again.

Die Hülfspumpe kann einfach- oder doppeltwirkend und direct oder indirect angetrieben sein; ihre Capacität soll eher zu grofs sein, damit sie mit Sicherheit alles entwichene Gas aufnimmt und keine Druckvermehrung in der Vorkammer gestattet; ihr eventueller Leergang erfordert keinen Kraftaufwand. Die Pumpe drückt das aufgefangene Gas an irgend einer Stelle in die Kältemaschine zurück, am einfachsten direct in den Condensator.The auxiliary pump can be single or double acting and driven directly or indirectly be; Their capacity should rather be too great so that all of the gas that has escaped is certain absorbs and does not allow any increase in pressure in the antechamber; their eventual emptiness does not require any physical effort. The pump presses the collected gas to someone Put it back in the refrigeration machine, the easiest way is directly in the condenser.

Zur besseren Erläuterung unserer Methode stellen wir auf beiliegender Zeichnung mehrere verschiedenartige Anordnungen von Compressoren dar, denen die unseren Zwecken dienenden Organe beigefügt sind, ohne dafs wir uns aber auf diese Anordnungen beschränkt sehen wollen; sie sollen nur als Beispiele dienen.For a better explanation of our method we put several on the enclosed drawing represent various arrangements of compressors, which serve our purposes Organs are attached, but we are not restricted to these arrangements want; they are only intended to serve as examples.

Gleichmäfsig bei allen Anordnungen bezeichnen die Ziffern:The numbers denote the same in all arrangements:

ι die durchlässigen Dichtungen,
ia, Fig. 3 und 5, einen secundären Durchlafs, ι the permeable seals,
ia, Figs. 3 and 5, a secondary passage,

2, 2 die geschützte Dichtung,2, 2 the protected seal,

3 den Oelring,3 the oil ring,

4 die Vorkammer,4 the antechamber,

5 das Ausgleichventil,5 the equalizing valve,

6 die Saugerohre von 7,6 the suction tubes of 7,

7 die Hülfspumpen,7 the auxiliary pumps,

8 die Druckrohre von 7,8 the pressure pipes of 7,

9, Fig. 3, Ausgleichverbindung der Hülfspumpe. 9, Fig. 3, compensation connection of the auxiliary pump.

Fig. ι stellt einen doppeltwirkenden, liegend oder stehend gedachten Compressor dar. Die Liderung der Kolbenstangenstopfbüchse ist durch einen hohlen Ring in eine hintere und eine vordere Hälfte getrennt; die hintere bleibt durchlässig, das Gas tritt in den Ring und von da in die mit ihm verbundene Vorkammer ein. Das Ausgleichventil steht unter dem Einfiufs der äufseren Atmosphäre, die auf einer metallenen gewellten Membran lastet. Die einfach wirkende Hülfspumpe ist von der Verlängerung der Kolbenstange gebildet; sie giebt das aufgefangene Gas in das Druckrohr des Compressors zurück.Fig. Ι represents a double-acting, lying or standing compressor The piston rod stuffing box is covered by a hollow ring in a rear and a front half separated; the rear one remains permeable, the gas enters and exits the ring there in the antechamber connected to it. The equalizing valve is under the inlet the outer atmosphere, which rests on a corrugated metal membrane. The easy acting auxiliary pump is formed by the extension of the piston rod; she gives that collected gas back into the pressure pipe of the compressor.

Fig. 2, der Compressor, ist liegend oder stehend und doppeltwirkend; der Kurbelzapfen fafst den verlängerten Kolben seitlich an. Hier sind es die beiden Kolbenliderungen, welche nach der Richtung des Kurbelzapfens durchlässig sind. Das entwichene Gas sammelt sich · vor der Wellenstopfbüchse und in der am Cylinder angesetzten Vorkammer an. Das mit einem Gewicht belastete Ausgleichventil führt das Gas den beiden einfachwirkenden Hülfspumpen zu, die auf den beiden Deckeln angeordnet sind. Die Wellenstopfbüchse ist die geschützte und mit dem Oelring versehen.Fig. 2, the compressor, is lying or standing and double-acting; the crank pin grips the extended piston on the side. Here it is the two piston eyelids which are permeable in the direction of the crank pin. The escaped gas collects in front of the shaft stuffing box and in the antechamber attached to the cylinder. That with a weight-loaded equalizing valve guides the gas to the two single-acting auxiliary pumps to, which are arranged on the two covers. The shaft stuffing box is the protected and provided with the oil ring.

Fig. 3, der Compressor, liegend oder stehend, ist aus zwei einfach wirkenden Cylindern gebildet, die an ein Gehäuse angesetzt sind, in welchem eine Kurbelschleife den Antrieb der einfach gekröpften Welle aufnimmt. Auch hier sind die beiden Kolbenliderungen die durchlässigen Dichtungen und entlassen das entwichene Gas in das Gehäuse. Zu noch besserem Schütze ist, nicht wie in Fig. 2, dieser Zwischenraum als Vorkammer benutzt, sondern solche extra zugefügt. In sie tritt das Gas durch die ebenfalls durchlässige secundäre Dichtung ia. Das Gas hat demnach zwei Durchlässe zu passiren und kommt deshalb in geringerer Menge in der Vorkammer an, wie im Falle Fig. 2.Fig. 3, the compressor, lying or standing, is formed from two single-acting cylinders, which are attached to a housing in which a slider crank drives the simply cranked shaft. Here, too, the two piston eyelids are the permeable ones Seals and release the escaped gas into the housing. For an even better shooter, not like in Fig. 2, this one Space used as an antechamber, but extra space added. The gas enters them through the also permeable secondary seal ia. The gas therefore has two passages to pass and therefore arrives in smaller quantities in the antechamber, as in the case of Fig. 2.

Im Gehäuse wird eine variable, vom Zustande der Dichtungen abhängige, zwischen Atmosphären- und Compressionsdruck schwankende Spannung entstehen. Die Hülfspumpe ist hier separat durch ein Excenter betrieben; sie saugt unter Vermittelung des mit einer Feder belasteten Ausgleichventils und drückt in den Condensator.In the housing there is a variable, depending on the condition of the seals, between Atmospheric and compression pressure fluctuating tension arise. The auxiliary pump is operated here separately by an eccentric; she sucks mediating with a Spring loaded equalizing valve and pushes into the condenser.

Zum Schütze ihrer eigenen Stopfbüchse ist diese in gleicher Weise wie Fig. 1 behandelt und eine Verbindung zwischen ihr und der Vorkammer hergestellt.To protect your own stuffing box is this treated in the same way as Fig. 1 and a connection between it and the Pre-chamber manufactured.

Fig. 4. Auch hier entweicht das Gas durch die Kolbenliderungen in ein Mittelgehäuse, das den Antrieb des langen Kolbens aufnimmt; dieser Antrieb besteht aus einem schwingenden Hebel, dessen Achse das Gehäuse durchbricht. Die Stopfbüchse der Achse erfährt hier den Schutz, indem das Gehäuse selbst als Vorkammer dient. Der Antriebshebel theilt auch zugleich der Hülfspumpe die Bewegung mit, die hier mit einem Plungerkolben versehen ist; das in diesem Kolben sitzende, unter der Einwirkung einer Spiralfeder stehende Saugventil vertritt zugleich die Stelle des Ausgleichventils. Das Saugerohr der Hülfspumpe kommt dadurch in Wegfall. Der Compressor ist liegend gedacht.Fig. 4. Here, too, the gas escapes through the piston lids into a central housing, which takes up the drive of the long piston; this drive consists of an oscillating one Lever, the axis of which breaks through the housing. The stuffing box of the axis experiences the here Protection in that the housing itself serves as an antechamber. The drive lever also divides at the same time, the auxiliary pump is accompanied by the movement, which is provided here with a plunger piston; the suction valve located in this piston and under the action of a spiral spring also takes the place of the equalizing valve. The suction pipe of the auxiliary pump comes through in omission. The compressor is intended to be lying down.

Fig. 5 ist eine stehende Form des Compressors. Zwei einfach wirkende Kolben werden von einer in einem geschlossenen Gehäuse liegenden doppelt gekröpften Welle betrieben. Das Gehäuse bildet die Vorkammer. Das Ausgleichventil ist durch eine Blattfeder regulirt. DieFig. 5 is a standing form of the compressor. Two single-acting pistons are operated by one operated in a closed housing lying double cranked shaft. The case forms the antechamber. The equalizing valve is regulated by a leaf spring. the

beiden einfachwirkenden Hülfspumpen auf den Deckeln der Cylinder functioniren gemeinschaftlich. Die Wellenstopfbüchse mit dem Oelring ist die geschützte. Wird mittelst des auf der Zeichnung ersichtlichen Dreiweghahnes die directe Verbindung zwischen dem Saugerohr 6 und der Vorkammer abgesperrt und dafür mit dem Hohlring der Stopfbüchse hergestellt, dann functionirt diese Anordnung in gleichem Sinne wie Fig. 3.two single-acting auxiliary pumps on the The lids of the cylinders function collectively. The shaft stuffing box with the oil ring is the protected one. With the three-way cock shown in the drawing, the direct connection between the suction tube 6 and the prechamber blocked and therefore with made of the hollow ring of the stuffing box, then this arrangement functions in the same way like Fig. 3.

Claims

Patent claim:

A device consisting of an oil ring

3. Fig. Ι to 5, an antechamber 4, a Equalization valve 5 and one or more auxiliary gas pumps 7 in the above Connections for the purpose of preventing gas leaks in the movable ones Seals of gas compressors for cold steam engines and other purposes.

For this purpose ι sheet of drawings.