DE31904C - Apparat zur Erzeugung von Kälte - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAM

PATENTSCHRIFT

KLASSE 17: Eisbereitung und Aufbewahrung.

Apparat zur Erzeugung von Kälte.

Patentirt im Deutschen Reiche vom 10. Juni 1884 ab.

Der Apparat dient zur künstlichen Erzeugung von Kälte und vorzugsweise zur Fabrikation von Eis, kann jedoch ebensowohl auch zu anderen Zwecken, wie z. B. zum Kühlhalten von Wohnungen, zum Abkühlen von Getränken, Fleischschränken, Speiseschränken und dergl. benutzt werden. Die Construction desselben beruht auf der Thatsache, dafs gewisse Salze bei ihrer Auflösung in Flüssigkeiten deren Temperatur durch Absorption der latenten Wärme bis zum Gefrieren erniedrigen, vorausgesetzt, dafs die Flüssigkeiten beim Beginn der Operation hinreichend kühl sind.

Diese Thatsache benutze ich derart, dafs in einem Gefäfse reines Wasser durch die Auflösung eines bei seiner Auflösung Wärme absorbirenden chemischen Mittels gekühlt wird, dafs man sodann dieses yorgekühlte Wasser benutzt, um reines Wasser durch Contact zu kühlen, und nun in diesem durch Contact gekühlten reinen Wasser durch Zusatz des obigen Mittels auf chemischem Wege eine weitere Temperaturerniedrigung hervorruft und so fort bis zur Gefrierung oder Erzielung der gewünschten Temperatur. Durch dieses Verfahren wird einerseits die Operation beschleunigt und andererseits die Wirkungsfähigkeit der Apparate vermehrt.

Man kann alle Salze oder Salzgemische benutzen, welche bei der Lösung im Wasser oder einer anderen Flüssigkeit deren Temperatur kräftig herabdrücken, z. B. Chlorammonium, Salpeter und Wasser; Salpeter, Chlorammonium und Chlorcalcium in Wasser verdünnt; Ammoniumnitrat mit Wasser, in Schwefelsäure und Salzsäure gelöstes Natriumsulfit.

Ich wende, ohne mich jedoch an dessen alleinige Anwendung zu binden, mit Vorliebe salpetersaures Ammoniak an, weil es sich leicht wieder gewinnen läfst und bei Gemischen von mehreren Salzen durch ' deren gegenseitige Reaction merkliche Verluste an Reagens und öfters auch eine Verminderung der Wirkungsfähigkeit herbeigeführt werden. Wo ich Salzgemische benutze, bestehen dieselben aus Salzen, welche sich gegen einander indifferent verhalten und durch Verdampfung wiedergewonnen werden können.

In meinen Apparaten erfährt das Wasser graduell und continuirlich eine fortschreitende Temperaturerniedrigung, ohne dafs man nöthig hat, das in Eis umzuwandelnde Wasser aus einem Gefäfs in ein anderes überzuschütten.

Auf den beiliegenden Zeichnungen ist der von mir benutzte Apparat in mehreren Modificationen dargestellt.

Der Apparat, Fig. 1 und 2, ist für discontinuirlichen Betrieb bestimmt. In demselben ist A ein aus Holz, Blech oder einem anderen zweckdienlichen (d. h. der Einwirkung des angewendeten Kälteerzeugungsmittels unzugänglichen) Material hergestelltes äufseres Gefäfs, in welches ein zweites (B) eingestellt ist. Mittelst Kurbel und Getriebe D werden die von einem geeigneten Gerüst gehaltenen Rührer C C C in Thätigkeit gesetzt. E E sind die Gefrierbüchsen (Eiskästen) für das in Eis umzuwandelnde Wasser. Der Betrieb ist folgender: Man bringt in das im inneren Gefäfs B befindliche Wasser das Kältesalz (also vorzugsweise salpetersaures Ammoniak) in gehöriger Menge ein und läfst die Rührwerke bis zu

dessen Lösung arbeiten. Das in B enthaltene Wasser wird dabei auf 5 oder 10⁰C. abgekühlt. Man fährt mit Rühren fort, bis die Temperatur des Wassers in A sich mit der in B ungefähr gleichgestellt hat. Hierauf öffnet man den Hahn/ und entleert B. Während die Flüssigkeit· aus B abläuft, versetzt man das vorgekühlte Wasser in A ebenfalls mit kälteerzeugendem Salz; die besten Resultate liefert ein Zusatz von 1 kg Salz auf ι kg Wasser. Man rührt ohne Unterlafs; nach einiger Zeit hat die in A befindliche Flüssigkeit durch ihren Contact mit den Wänden der Kästen E das in diesen befindliche Wasser zum Gefrieren gebracht, was man durch Oeffhen dieser Kästen feststellt.

Für die Anzahl der auf einmal in den Bottich A einzustellenden Kästen E ist die Erfahrung der einzig mafsgebende Führer.

Sobald sich der Inhalt der Eiskästen E zu Eis umgewandelt hat, läfst man durch Oeffnen des Hahnes F die in A enthaltene Kältelösung ablaufen. Der Bottich A sollte aufsen mit einem Isolirmantel α umgeben sein.

Die Variante, Fig. 3 und 4, besteht aus drei Gefäfsen A B und (J¹. Die Gefrierbüchsen stehen in letzterem Gefä'fs C¹. Jedes der drei Gefäfse ist mit Rührwerk und Entleerungshahn versehen. Das Wasser in C¹ wird abgekühlt durch die in B erzeugte Kältelösung, nachdem dessen Füllung, anfänglich aus reinem Wasser bestehend, zuvor durch eine in A erzeugte Kältelösung abgekühlt worden. Dieser Apparat empfiehlt sich besonders für den Fall, dafs man zur Erzeugung der Kälte entweder verhältnifsmäfsig wenig Wärme absorbirende Salze oder Salzgemische anwendet, oder aber die Anfangstemperatur des Wassers eine verhältnifsmäfsig hohe ist, oder man auch im letzten Gefäfse eine sehr bedeutende Temperaturerniedrigung zu erzeugen wünscht. Anstatt der drei concentrischen Gefäfse, wie dargestellt, könnte man selbstverständlich auch eine gröfsere Anzahl benutzen.

Der beschriebene Apparat zeichnet sich durch Einfachheit und besonders dadurch aus, dafs nach Beendigung der Arbeit und zur Einleitung eines neuen Gefrierpro cesses nur die Kästen E herauszunehmen und durch frische zu ersetzen sind.

Fig. 5 veranschaulicht eine vollständige Anlage zur Eisfabrikation.

A und B sind Gefäfse, welche den gleichnamigen der Fig. 1 und 2 ähnlich sein können. jB¹ ist ein mit Wasser gefülltes Gefäfs zur Aufnahme der Schlange b, welche durch Hähne F und / mit A und B communiciren kann. Die Schlange b verlängert sich durch die Kammer C², welche einen Refrigerator oder ein einfaches Reservoir bilden kann, und endigt in b^l über einem grofsen Bottich G zum Eindampfen der abgezogenen Kältelösungen. Mittelst Pumpe P und Rohres c kann vorgekühltes Wasser aus B¹ entweder nach A oder B geschafft werden. Ein mit Hahn versehenes Rohr C dient zum Entleeren von S¹. Man könnte die Pumpe P auch gänzlich unterdrücken und alsdann das in B¹ gekühlte Wasser in Becken fliefsen lassen, die von Hand nach A und B befördert werden. Der Apparat functionirt wie folgt. Wenn das nach B gefüllte reine Wasser nahezu die Temperatur der in A erzeugten Lösung angenommen hat, öffnet man den Hahn f, so dafs die Lösung aus A durch die Schlange b nach S¹ und durch das Rohr b^x nach G fliefst. Bei ihrem Durchlauf durch die Schlange b erwärmt sich die Lösung durch Wärmeaufnahme aus der in B¹ und C² enthaltenen Flüssigkeit. Anstatt Wasser kann man in C² auch Luft kühlen. Wenn der Inhalt der Kästen in Eis umgewandelt ist, zieht man die in B enthaltene Flüssigkeit durch .F ab und verfährt damit ebenso wie mit der aus A abgelassenen.

Fig. 6 zeigt eine andere Anlage; in derselben sind zur successiven gesteigerten Abkühlung von Wasser drei Gefäfse A B und H vorhanden. Man beginnt mit der Abkühlung des in A enthaltenen Wassers durch die in B hergestellte Kältelösung. Letztere fliefst dann nach Oeffhung des Hahnes F durch die Schlange b und das Rohr έ² nach dem Verdampfer G. Das in A durch Contact gekühlte reine Wasser fliefst nach Oeffnen des Hahnes/ durch Rohr b^s nach dem mit den Gefrierbüchsen E beschickten Gefäfs H und wird hier mit Salz versetzt. Nachdem sich der Inhalt von H in Eis umgewandelt, entläfst man die Flüssigkeit aus H durch Hahn/⁵, Schlange b und Rohr b¹ oder direct durch ein Rohr £⁴ nach G.

Falls das in B¹ enthaltene Wasser sehr kalt ist, kann man dasselbe direct nach H überführen und die Gefäfse A und B temporär aufser Betrieb setzen, so dafs H allein functionirt.

Man darf nicht aus dem Auge lassen, dafs bei allen vorliegenden Apparaten das aufserhalb der Gefrierbüchsen befindliche Wasser einerseits so rein als möglich sein mufs, um die nöthige Menge Salz auflösen zu können, und andererseits vor dem Zusätze dieses Salzes schon genügend vorgekühlt ist, um nach dessen Lösung eine bedeutende Temperaturerniedrigung zu besitzen, die endlich zur Eisbildung in den Kästen E führt.

In der in Fig. 7 dargestellten Variante der Fig. 6 besitzen die Gefäfse A und B solche Dimensionen, dafs sie drei Gefäfse H mit abgekühltem Wasser speisen können. Der Theil des Gefäfses A, in welchem das reine Wasser gekühlt wird, communicirt durch ein mit einem Hahn versehenes Rohr mit jedem Gefäfs H.

. Mit dieser Variante kann die Eisfabrikation continuiiiich betrieben werden. Man stellt zu diesem Zwecke durch Oeffnen des Hahnes F auf dem Rohr b² einen continuirlichen Flüssigkeitslauf zwischen dem Gefäfs B und dem Verdampfer G her, führt continuirlich nach B vortheilhaft schon durch die Durchleitung gekühlter Flüssigkeit vorgekühltes Wasser, welches daselbst fortwährend mit dem Kältesalz versehen wird und ebenso continuirlich durch c Wasser nach A in dem Mafse, als man dieses Wasser nach H abfliefsen läfst. Das Rohr c kann auch zur Speisung von B dienen und der Betrieb dann ebenfalls continuirlich gestaltet werden.

Die Fig. 8 zeigt eine weitere Variante, in welcher zwei Gefäfse, wie in Fig. ι dargestellt, zur Anwendung kommen können. Das Eigenthümliche dieses Systems, besteht darin, dafs das mit Salz versetzte Wasser der inneren Kammer B des Gefäfses No. ι durch das Rohr b³ in die innere Kammer B des Gefäfses No. 2 übertritt und das in der Kammer A dieses Gefäfses No. 2 enthaltene reine Wasser kühlt; es fliefst schliefslich durch die Schlange b nach dem Verdampfer G. Wenn das in den Kästen E No. 2 enthaltene Wasser zum Gefrieren gebracht ist, fliefst die benutzte Lösung durch b⁶ nach dem Gefäfs B No. 2, um das dort befindliche Wasser abzukühlen. Sobald im Gefäfs No. 2 die Eisbildung in E stattgefunden hat, fliefst die gebrauchte Lösung aus A durch eine Schlange b⁵ nach dem Verdampfer G. Die Schlange b^& kann benutzt werden, um Wasser oder Luft. zu kühlen. Die in der Kammer B des Apparates No. 2 befindliche Lösung kann ihrerseits durch Schlange b nach G abfliefsen, währenddem man No. ι wieder in Gang setzt, wozu man sich vortheilhaft des \ϋ> Reservoir B¹ vorgekühlten Wassers bedient.

Die in Fig. 9 dargestellte Anlage zeigt vor den beschriebenen wesentliche Unterschiede.

In einem Gefäfs A liegt eine Schlange '.A¹. Durch Rohr c⁴ wird nach A das Wasser und durch den . Einwurf α das zur Kälteerzeugung dienende Salz eingeführt; der Einwurf α kann in rüttelnde Bewegung versetzt und wie in Fig. ι ο eingerichtet sein, wo das Wasser auf das von einer perforirten Platte getragene Salz auffällt und bei seinem Durchgange nach A löst, so dafs es schon gekühlt in dieses tritt. Das Entleerungsrohr B führt in Gestalt einer Schlange durch das Gefäfs B¹ nach dem Verdampfer G. Das Gefäfs B enthält reines Wasser, welches demselben unter Druck durch c zugeführt wird; dasselbe kühlt sich an der Schlange und wird durch Röhren c¹ c² c³ c⁴, je nach der Stellung der Hähne V, . nach dem Gefäfs A oder der Schlange A¹ gedrückt. Das in der Schlange .A¹ gekühlte Wasser strömt durch a² in das mit den Gefrierkästen E besetzte und mit Rührwerk .F versehene Gefäfs C, in welches durch Einwurf K das kälteerzeugende Salz eingeführt wird. Der auf dem Entleerungsrohr des Gefäfses C montirte Dreiweghahn X sendet die gebrauchte Lösung durch M¹ nach der Schlange B zur Kühlung des in B¹ enthaltenen Wassers oder durch das Rohr N (die in der Zeichnung angenommene Lage) in die in der Kufe D liegende Schlange O. Die Kufe D kann mit Luft oder Wasser gefüllt sein, welches letztere dann zum Füllen der Gefrierkästen E dient.

Die gegebene Darstellung des Apparates ist die für die Eisfabrikation passendste, und ist augenscheinlich, dafs man denselben (wie auch die übrigen Anordnungen) in der mannigfachsten Weise variiren könnte, ohne das der Erfindung zu Grunde liegende Princip zu verlassen.

Bekanntlich wird bei der Fabrikation künstlichen Eises das Product ein besonders dichtes, luftblasenfreies, klares und durchsichtiges, wenn man das Gefrieren nur langsam vor sich gehen läfst, d. h. Kältemischungen anwendet, deren Temperatur nur wenig niedriger ist als der Gefrierpunkt des Wassers. Aus diesem Grunde empfiehlt sich, überall da, wo die Eisfabrikation alleiniger Zweck der Anwendung meiner Apparate ist, den Kälteüberschufs des Gefäfses C, Fig. 9, so nutzbar zu machen, dafs ein gewisser Theil der Vereisung sehr rasch und mit stark abgekühlter Lösung vorgenommen wird, welche, nachdem sie —7⁰C. erreicht hat, in besondere, demjenigen C ähnliche und ebenfalls mit Gefrierkästen besetzte Gefäfse übergeführt und in dem Mafse, als sie sich an diesen erwärmt, durch neue Zufuhr ersetzt wird.

Auf diese Weise kann gleichzeitig mit der raschen Eisbildung in den ersteren Gefäfsen C, in letzteren Gefäfsen C bei' einer verhältnifsmäfsig hohen Temperatur eine langsame Eisbildung herbeigeführt werden, welche Blöcke von tadelloser Klarheit liefert. Sobald die Flüssigkeit in C durch Wärmeaufnahme zur Eiserzeugung untauglich geworden ist, entläfst man sie durch Schlange B oder O, Fig. 9.

In Fig. 11 ist eine insbesondere zur Kühlung von Kellern, Wohn- und anderen Räumen bestimmte Anlage illustrirt. Wie in Fig. 9 findet die Zuführung des Wassers durch das Rohr c nach einem Behälter B¹ statt, von wo sie durch Rohr c¹ nach A gelangt und daselbst mit dem durch Einwurf α eingeführten Kältesalz versetzt wird. Das so abgekühlte Wasser wird mittelst der Pumpe P durch die Schlange D (Fig. 12 im Querschnitt dargestellt) nach dem Keller oder anderen zu kühlenden Räume geschafft.

Auch dieser Theil meiner Erfindung kann in verschiedener Weise modificirt werden.

Ich bemerke noch, dafs bei allen Anlagen das Kältesalz während des Rührens des Wassers

diesem allmälig' zugesetzt werden kann und dafs meine-Apparate eines oberen Abschlusses durch Deckel behufs Abhaltung der wärmeren Luft von den Kälteflüssigkeiten nicht bett öthigen.

Die die Wärmeabsorption durch Contactwirkung veranlassenden Wände bestehen vorzugsweise aus Metall, alle übrigen dagegen aus einem die Wärme schlecht leitenden Material.

Claims (6)

Patent-Ansprüche:

1. Ein Refrigerator, bestehend aus einer variablen Anzahl von concentrisch angeordneten Behältern AB C¹ ..., Fig. 1,2,3 und 4, welche ringförmige Räume bilden, mit Rührwerken C, sowie mit Entleerungsröhren Ff versehen sind, und in deren äufserstem die Gefrierzellen E eingesetzt werden.

2. Die von einer oder mehreren Schlangen b gebildeten Kälteregeneratoren,· Fig. 5, 6 und 8, in welchen die Kältelösungen nach ihrem Austritt aus den Refrigeratoren circuliren, und welche in mit Flüssigkeit oder Gas irgend welcher Art oder mit dem zur Herstellung der Kältelösungen dienenden Wasser gefüllt sind, wobei die gebrauchten Kältelösungen schliefslich zur Wiedergewinnung der in ihnen enthaltenen Salze nach Verdampfapparaten G ablaufen.

3. Die in den Fig. 5, 6, 7 und 8 dargestellten Apparate für continuirliche oder intermittirende Erzeugung von Kälte, bestehend aus folgenden drei mit einander combinirten Haupttheilen: den Refrigeratoren A B, Fig. 5, ABH, Fig. 6 und 7, und AB, AB, Fig. 8, den Regeneratoren B¹ C², Fig. 5, B¹, Fig. 6 und 8, sowie eines oder mehrerer Verdampfapparate G, wobei eine Pumpe P die Flüssigkeiten durch die Gefäfse circuliren läfst.

4. Die Anordnung Fig. 9 für continuirlichen Betrieb, bestehend aus einem mit Einfülltrichter K, Rührwerk F und Gefrierkästen E ausgerüsteten Refrigerator C, welcher durch eine Pumpe mit Lösungsflüssigkeit gespeist wird, die alsdann von derselben Pumpe durch den Regenerator B^lund eine Schlange.A¹ geführt wird, welch letztere selbst in einem zweiten, von der Pumpe gespeisten und mit Einfülltrichter α versehenen Refrigerator liegt, und wobei die Kältelösung nach ihrer Wirkung auf die Schlange A¹ und die Gefrierkästen E noch weiter in den Regeneratoren jB¹ und D ausgenutzt wird, ehe sie nach den Verdampfern G abfliefst.

5. Die in Fig. 11 und 12 dargestellte Variante zum Kühlen von Wohnungen und Magazinen, bestehend aus einem Refrigerator A, einem Regenerator S¹ und Verdampfer G, wobei eine Pumpe P die gekühlten Flüssigkeiten durch in den Wohnungen etc. angeordnete Schlangen und darauf noch in den Regenerator B¹ treibt.

6. Der in den Anordnungen Fig. 9 und 11 für die Kältemischung zu benutzende Einfülltrichter α, Fig. 10, welcher mit Sieb α¹ versehen ist und in Schüttelbewegung versetzt werden kann, so dafs die Anwendung besonderer Rührwerke überflüssig wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.