DE29031C - Kombinirte Luftexpansions-Kühlapparate für Luft in geschlossenen Konservirräumen, sowie für Maischen und andere Flüssigkeiten - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE 6: Bier, Branntwein, Wein, Essig und Hefe.

A. TH. MÜLLER in BERLIN.

Patentirt im Deutschen Reiche vom 12. Februar 1884 ab.

Der auf den beiliegenden Zeichnungen, Blatt I und II, gezeichnete Kühlapparat soll je nach seiner Construction zwei Zwecken dienen: a) zur Abkühlung der Luft in geschlossenen Räumen, b) zur Abkühlung von Flüssigkeiten.

Beide Constructionen beruhen auf denselben Principien und denselben physikalischen Gesetzen, sie weichen nur in den durch den Zweck ihrer Verwendung bedingten Einzelheiten von einander ab.

a) Der Kühlapparat für geschlossene Räume, Blatt I, ist folgendermafsen eingerichtet:

In dem Stiefel der einfachwirkenden, aus starkem Kupferblech hergestellten Furnpe ABCD bewegt sich luftdicht der mit Leder gedichtete Kolben E. Da es von Werth ist, den Niedergang dieses Kolbens thunlichst zu beschleunigen, seinen Rückgang aber in eben demselben Mafse zu verzögern, so ist zwischen Kolben und Deckelplatte A B die Spannfeder W¹ eingelegt. Aufserdem befindet sich in der Mitte der Bodenplatte CD das Auslafsklappenventil a, dessen Klappe a¹ vermittelst der mit C-Z? vernieteten Feder i gegen die Ventilöffnung α geprefst wird. Die Spannkraft von i ist analog dem beabsichtigten Zweck zu bemessen. Das Ventil mufs unter allen Umständen dicht schliefsen, und ist zu diesem Zweck auf a^x ein Kautschukplättchen a² befestigt. Ein zweites ganz ebenso eingerichtetes, aber nur schwach gespanntes und nur beim Rückgang des Kolbens sich öffnendes Saugeklappenventil ο ist in einiger Entfernung vom Boden des Stiefels in einem an den Cylindermantel angelötheten Kasten ά a_x a₂ angebracht. Schliefslich umgeben den äufseren unteren Theil von ABCD noch vier aus dünnem Kupferblech hergestellte, als Wärmeleiter dienende ringförmige Platten c d ef.

Wird nun der Kolben E nach unten gedrückt, so gestaltet sich diese niederwärts gehende Bewegung infolge der Mithülfe von W zu einer beschleunigten, das Klappenventil α giebt erst bei einem gewissen Druck nach, und die zwischen Kolben und Bodenplatte befindliche Luft wird eine gewisse Compression erleiden. Mit dieser Compression der Luft ist aber stets eine Erwärmung derselben verbunden, und da nun die comprimirte Luft von sehr guten Wärmeleitern (der kupfernen Wandung des Stiefels und den Wärmevertheilungsplatten c d ef) umgeben ist, so wird sie vermittelst der erwähnten Leiter einen grofsen Theil ihres Wärmeüberschusses abgeben, ehe das Auslafsventil α sich geöffnet hat. Hat nun die solchergestalt bereits abgekühlte Luft das Auslafsventil α passirt, so gelangt sie in die Doppelkühlschlange G, durchläuft dieselbe in der Pfeilrichtung und gelangt schliefslich zu dem Ventilkasten HH¹ H* If³, wo ihrem weiteren Vordringen sich ein zweites Hindernifs in Gestalt des Gewichtsventils h entgegenstellt. Die Belastung von h entspricht vollständig der Spannkraft von / beim Ventil ay Die bereits abgekühlte Luft erleidet hier somit eine zweite Compression und giebt den sich wieder erzeugenden Wärmeüberschufs an die Wandungen von G ab. Um den Abkühlungspfocefs zu erleichtern, sind die Pumpe sowie in weiterer Folge die Doppelkühlschlange G und deren

Auslafsventil h in dem Ventilkasten HB¹ B² B³ in dem aus starkem Eisenblech gefertigten und mit Wasser gefüllten Behälter K, welcher mit einem Wasserablafshahn G versehen ist, befestigt. Der Wasserbehälter ist so tief zu nehmen, dafs das Kühlwasser die Pumpe mindestens zu drei Vierteln unter Wasser setzt und die Kühlschlange nebst deren Ventil gänzlich bedeckt. Durch das Belastungsventil h nimmt nun die comprimirte Luft, nachdem sie, wie dargethan, ihren gesammten durch die zweimalige Compression erlangten Wärmeüberschufs abgegeben hat, ihren Weg nach der Auslafsöfmung im Ventilkasten BJI¹B²JI³ und tritt nun durch Vermittelung eines dort befestigten Gümmischlauches in den mit dem Hahn O versehenen Deckel Z L¹ Z² Z³ des Kühlraumes B ein, gelangt hier in die mit Ausflufsdüsen versehene Spirale J und verbreitet sich von dort aus gleichmäfsig von der Decke nach dem Boden des Kühlraumes B. Die comprimirte, aus den Düsen von J strömende Luft sucht nun ihr ursprüngliches Volumen einzunehmen und folgerichtig auch ihre Wärmeverluste zu ergänzen, was aber nur auf Kosten ihrer Umgebung geschehen kann. Sie entzieht also der im Kühlraum befindlichen Luft ihre Wärme, und die gewünschte Abkühlung erfolgt. Der Grad der Abkühlung richtet sich vollständig nach dem Grade der Compression.

Es genügt nun aber nicht, die in B enthaltenen Gegenstände nur abzukühlen, sondern es sollen dieselben auch vor weiterer Erwärmung geschützt werden, und das geschieht folgendermafsen:

Der Deckel LL¹L²L³, sowie der untere Theil des Kühlraumes JVJV¹ JV²JV³ werden von zwei Einsatzkisten gebildet, die um etwas von einander abstehen. Der dadurch gebildete hohle Raum wird mit einem schlechten Wärmeleiter, wie gehacktes Stroh, Sägespäne etc., ausgefüllt, und alsdann der untere Theil des Deckels wie auch der obere Theil von JVJV¹JV²JV³ mit einer ziemlich starken und entsprechend breiten Filzleiste beschlagen, so dafs beim Zusammenschrauben von LL¹L²L³ VtAtNN¹N²N³ vermittelst der Schraube V ein absolut luftdichter Verschlufs vorhanden ist. An dem unteren Theil von NN¹ N² N³ befindet sich noch ein zweiter Hahn O, der einerseits mit dem durch ein Drahtnetz abgeschlossenen Saugrohr O P und andererseits ebenfalls durch einen Gummischlauch mit dem Steigerohr R S und durch dieses mit dem Saugeventil ο der Druckpumpe in Verbindung steht. Die beiden Hähne ο werden, nachdem der Abkühlungsprocefs vor sich gegangen ist, geschlossen, der kleine Holzkasten q r s t darüber hinweggedeckt und vermittelst des um t^l beweglichen Ueberwerfers Z fest angedrückt. Zur Controle der in B herrschenden gewünschten Temperatur ist an dem vorderen Theil von NN¹ N² N³ noch ein kleines, mit dem Innern communicirendes Thermometer W angebracht.

Da es im Interesse einer besseren Abkühlung liegt, der comprimirten Luft Zeit zum Abkühlen zu lassen, so ist, wie schon am Eingange dieses gesagt worden, zwischen Kolben und Deckel der Pumpe die cylindrische Feder W¹ eingelegt.

Der sich beim Pumpen vollziehende Kreislauf gestaltet sich nun folgendermafsen:

Beim Rückgange des Kolbens E öffnet sich das Saugeventil o, und die in dem oberen Theil von B enthaltene warme Luft tritt durch P O und O, den Gummischlauch R S und ο in den Pumpenstiefel und wird dann beim Niedergange von E durch a G und h, den Verbindungs - Gummischlauch mit O in L L¹ L² Z³ und die Düsen der Spirale Jnach B zurückgetrieben.

Der vorstehend beschriebene Apparat soll in den Haushaltungen an Stelle der Eisschränke treten, und ferner von Schlächtern, WiIdprethändlern und ähnlichen Gewerbetreibenden zur Conservirung ihrer Waaren benutzt werden.

b) Der Kühlapparat für Flüssigkeiten ist auf Blatt II dargestellt.

Die hier zur Verwendung gelangende, aus Kupfer hergestellte Pumpe E sei doppeltwirkend, und werde durch die Zehnradsegmente a a' und α² α³, welche in die in eine Zahnstange F übergehende Kolbenstange eingreifen, in Bewegung gesetzt. Die Sehne des Segmentes ist gleich der Höhe des Kolbenhubes zu nehmen und das Segment selbst gleich einem Drittel des vollen Zahnkreises. Die bewegende Kraft wird von der Transmissionswelle des Motors auf die Riemscheibe G, von dort aus auf die Räder BB¹B² und schliefslich auf die Segmente übertragen. Ich habe hier Zahnradsegmente gewählt, um zwischen jedem Vor- und Rückgange des Kolbens eine Ruhepause eintreten zu lassen, die es der comprimirten Luft ermöglicht, ihre Compressionswärme abzugeben.

Das Saugeventil im oberen Theil von E sei bei b, im unteren Theil bei b¹, das Auslafsventil im oberen Theil von E bei c, im unteren Theil bei c¹; die Wärmevertheilungsringe am oberen Theil von E werden mit defg und am unteren Theil mit d¹ e¹/' g¹ bezeichnet. Die Pumpe selbst ruht auf einem gufseisernen Ständer B und ist vermittelst des Fagoneisens //'/VW⁵/⁶/^{7 mit dem aus} Eisenblech hergestellten Wasserbehälter K fest verbunden. Aufserdem ist noch in den oberen Theil des Wasserbehälters K ein cylindrisches, mit durchlöchertem Boden versehenes und zur Aufnahme von Eisstückchen bestimmtes Gefäfs eingehängt. Das Eis soll dazu dienen, das Kühlwasser stets auf o° zu erhalten. Beim Niedergange des Kolbens wird nun die Luft bis zu der erforder-

lichen Spannung comprimirt, giebt inzwischen ihre überschüssige Wärme ab und tritt dann durch das Ventil bei i¹ in die linksseitigen Kästen H ein.

Die Kästen H bestehen aus einem schmiedeisernen, mit zwei Zwischenwänden, welche eine entsprechende Durchlafsöffnung haben, versehenen Rahmen, dessen Seitentheile durch kupferne Platten gedeckt werden, deren Stärke nach dem sie belastenden Drucke zu berechnen ist. Aus den Kästen H, in welchen die Luft eine zweite Compression erlitten hat, tritt dieselbe, nachdem sie ihren Wärmeüberschufs ebenfalls abgegeben, vermittelst des Verbindungsrohres h i in den Gewichtsventilkasten L, von dort aus durch das Rohr k I nach dem Röhrensystem M in den Kühlbottich Z, in welchem sich die abzukühlende Flüssigkeit befindet. Dieses Röhrensystem durchläuft der Luftstrom in der Pfeilrichtung und kehrt dann durch mno p und das Saugeventil P in die Pumpe E zurück. Die Auslafsventile erhalten überall die gleiche Belastung. Beim Rückgange des Kolbens tritt die Luft nach Abgabe ihres Wärmeüberschusses durch das Ventil bei c in die rechtsseitigen Kästen H, durchstreicht dieselben unter fortdauernder Abgabe ihrer Compressionswärme, gelangt durch das Rohr hi in den Ventilkasten Z¹ und von dort aus durch k I nach der mit Düsen versehenen, oberhalb des Kühlbottichs Z angebrachten Spirale M, von wo aus sie in ihrem abgekühlten Zustande nach unten in die abzukühlende Flüssigkeit fällt. Das ' Saugeventil b entnimmt den Luftbedarf vermittelst der Röhre b c² direct aus der Atmosphäre. Die Kühlung der im Bottich enthaltenen Flüssigkeit geschieht also in zweifacher Weise, und zwar:

1. durch innige Berührung der Flüssigkeit mit dem eisigkalten Röhrensystem, und

2. durch die aus den Düsen auf die Oberfläche der Flüssigkeit sich herabsenkende Eisluft.

Es dürfte nun behufs schnellerer Abkühlung zweckmäfsig sein, möglichst viele Massentheilchen der Flüssigkeit mit den Kühlern in Berührung zu bringen, und es soll dieses folgendermafsen geschehen:

An dem unteren und zu diesem Zweck verstärkten Theile einer durch die Mitte des Kühlbottichs Z hindurchgehenden, ebenfalls von der Transmissionswelle aus in Bewegung gesetzten stehenden Welle Q sind die sechs Schaufeln O O¹ O* O³ O* O⁵ eingesetzt. Die Flächen der Schaufeln sollen mit derjenigen Ebene zusammenfallen, welche ich mir schraubenförmig um den Kern Q gelegt denke. Der senkrechte Abstand der Schaufeln von einander ist so gering als irgend zulässig zu nehmen; ihre horizontalen Abstände von dem verdickten Theile von Q sind so zu bemessen, dafs die unterste Schaufel dicht am inneren Theil des Bottichs vorbeigeht, dann tritt eine derartige Verkürzung der Schaufeln ein, dafs der äufserste Punkt der obersten Schaufel ungefähr mit der Hälfte des Bottichhalbmessers abschneidet.

Nach Inbetriebsetzung des in solcher Weise construirten Rührwerkes wird die im Bottich: enthaltene Masse infolge der durch die eigenthümliche Schaufefanlage angegebenen Directive sich trichterförmig nach unten ziehen, dann hart gegen die Wandungen des Bottichs geprefst, und wird, an denselben hinaufsteigend, sich im Bogen in die trichterförmige Vertiefung ergiefsen.

Es ist wohl unzweifelhaft, dafs in dieser Weise nicht allein die Massentheilchen der zu kühlenden Masse in die innigste Berührung mit dem eisigkalten Röhrensystem M gerathen, sondern auch die aus den Düsen der Spirale M sich herabsenkende, ebenfalls abgekühlte Luft auf das Innigste mit der im Bottich enthaltenen Masse gemischt wird.

Die ι oben beschriebene Construction soll im Brauerei- und Brennereibetriebe zur schnelleren Abkühlung der Maische, wie überhaupt überall da zur Anwendung kommen, wo es sich um eine thunlichst beschleunigte Abkühlung stark erwärmter Flüssigkeit handelt.

Claims (6)

Patent-An Sprüche: a) Bei dem Kühlapparat für geschlossene Räume:

1. Die Einlage der Feder W¹ zwischen Kolben und Deckelplatte A B, damit infolge des durch den Federwiderstand von W¹ verzögerten Kolbenrückganges der comprimirten Luft Zeit gegeben wird, ihren Wärmeüberschufs abzugeben.

2. Die Anbringung der ringförmigen Wärmevertheilungsplatten ede/ am unteren Theil des Stiefels ABCD zur besseren Ableitung der Compressionswärme.

3. Die Anwendung der Doppelschlange G als Abkühlungsreservoir für die eine zweite Compression erleidende Luft.

4. Die Vereinigung sämmtlicher zur Beseitigung der Compressionswärme dienender Vorrichtungen, also der ringförmigen Vertheilungsplatten c d e f und somit auch'der Pumpe ABCD, sowie der Doppelkühlschlange G in einem und demselben mit Kühlwasser angefüllten Gefäfs K.

5. Die Anwendung der mit Ausflufsdüsen versehenen Spirale J, welche bezweckt, die comprimirte, ihres Ueberschusses an Compressionswärme beraubte Luft gleichmäfsig über den abzukühlenden Raum bezw. die abzukühlenden Massen auszubreiten und solchergestalt, wie be-

schrieben, eine vollständig gleichmäfsige Abkühlung herbeizuführen.

6. Die Ueberdachung sämmtlicher aus dem Kühlraum H hervorragender Metalltheile, also der beiden Hähne O und des vermittelst eines Metallrohres mit H communicirenden Thermometers W vermittelst dicht schliefsender Holzkästen, um den Eintritt der Aufsenwärme in den Kühlraum H zu verhindern.

b) Bei dem Kühlapparat für Flüssigkeiten:

1. Die Verwendung der Zahnradsegmente α a^l und α² α³, welche, wie dargethan, ebenfalls der comprimirten Luft Zeit lassen, sich der überschüssigen Compressionswärme zu entledigen.

2. Die Anbringung der ringförmigen Wärm evertheilungsplatten defg am oberen und von d*e^lf^lg^l am unteren Theile der Doppelpumpe E zur besseren Ableitung der Compressionswärme.

3. Die Benutzung von mit drei oder mehreren Abtheilungen versehenen Kästen H als Reservoir für die zum zweiten Male comprimirte Luft, sowie als Ableiter für die infolge der zweiten Compression sich wiederum bildende Compressionswärme.

4. Die Vereinigung der zur Beseitigung der Compressionswärme dienenden Einrichtungen, der' Doppelpumpe E mit ihren ringförmigen Wärmevertheilungsplatten defg und d'e'f'g¹, sowie der Kästen H in einem urid demselben mit Kühlwasser gefüllten Gefäfs.

5. Die gleichzeitig erfolgende zweifache Abkühlung der im Bottich Z befindlichen flüssigen Massen, welche dadurch bewirkt wird, dafs einerseits die dem Röhrensystem M entzogene Luft (im unteren Theil von E und in den linksseitigen Kästen H comprimirt und ihrer überschüssigen Compressionswärme beraubt), in das Röhrensystem M wieder eintretend, bei dem Bestreben, ihr ursprüngliches Volumen einzuhehmen und ihre Wärmeverluste zu ergänzen, den das Röhrensystem umgebenden flüssigen Massen ihre Wärme entzieht, und dafs andererseits aus den Düsen der Spirale M ein auf eben dieselbe Art und Weise im oberen Theil von E und in den rechtsseitigen Kästen H gebildeter Luftstrom im fein vertheilten Zustande sich auf die durch das Rührwerk in quirlförmige Bewegung versetzten Massen herabsenkt und so in die innigste Berührung mit ihnen geräth.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.