DE33167C - - Google Patents

Description

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10. DitoBer 1884 a£./3T^"

KAISERLICHES

PATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 17: Eisbereitung und

FRANZ WINDHAUSEN in BERLIN. Neuerungen an Vacuum-Kühlmaschinen.

Patentirt im Deutschen Reiche vom io. October 1884 ab.

Bei den dem Erfinder unter No. 1446 und No. 12330 ertheilten Patenten auf Vacuum-Eismaschinen ist bei den bezüglichen Constructionen vorzugsweise auf Herstellung von Eis auf directem Wege durch stetiges Verdampfen von Wasser im Vacuum Rücksicht genommen.

Bei der vorliegenden Erfindung dagegen handelt es sich vorzugsweise um Abkühlung von Räumen und Flüssigkeiten, sowie Herstellung von Eis auf indirectem Wege, derart, dafs in einem hermetisch geschlossenen Behälter Salz- oder Chlorkaliumlösung verdampft, im tiefen Vacuum bis unter o° ,abgekühlt wird und diese Flüssigkeit dann als Kälte übertragendes Medium in einem vollständig geschlossenen Kreislauf in einem Netz von Röhren circulirt, welches in dem abzukühlenden Raum oder der abzukühlenden Flüssigkeit zur Abgabe der Kälte gelagert ist.

Dieser continuirliche Kreislauf wird dabei durch Centrinigalkraft hervorgebracht.

Die zur Ausführung dieser Erfindung benutzte Kälteerzeugungsmaschine, die in Fig. 1 in ihrer Gesammtanordnung dargestellt ist, besteht demnach aus folgenden Haupttheilen:

1. dem Äbkühlbehälter A zur Abkühlung von Salz- oder Chlorcalciumlösung (Salzwasserkühler);

2. den Vorrichtungen zur Erzeugung des geschlossenen Kreislaufes der gekühlten Lösung und zur Uebertragung der Kälte auf Wasser oder andere Flüssigkeiten, sowie zur Abkühlung von Räumen, insbesondere bei Gähr- oder Lagerkellern, sowie endlich zur Herstellung von Eis auf indirectem Wege;

3. den Maschinen und Apparaten zur Herstellung und Unterhaltung eines tiefen Vacuums, als der Luftpumpe und den Dampf absorbirenden Vorrichtungen (Absorber B mit Zubehör).

A bezeichnet in der beiliegenden Zeichnung einen cylindrischen, hermetisch geschlossenen Behälter (Salzwasserkühler), welcher circa bis zur Hälfte mit Chlorcalcium- oder Salzwasserlösung gefüllt ist. Dieser Behälter A, Fig. 1 und 2, steht durch ein weites Rohr C mit einem ähnlichen cylindrischen Behälter B (Absorber) in Verbindung.

Der Absorber -B, Fig. 1 und 4, wird durch nachstehend beschriebene Einrichtung bis circa zur Hälfte mit Schwefelsäure von 50 bis 60⁰B. gefüllt erhalten und hat letztere den bekannten Zweck, die aus dem Salzkühler A durch das Rohr C zuströmenden Dämpfe zu absorbiren bezw. zu condensiren.

Um die Verdampfung der Salzlösung bei tiefer Temperatur und entsprechend tiefem Vacuum zu ermöglichen, steht der Absorber B durch die Rohrleitung D mit einer exact wirkenden Luftpumpe, insbesondere mit der mir in den Patenten No. 1446 und No. 12027 geschützten Luftpumpe in Verbindung. Diese' Luftpumpe ist im Stande, ein fast absolutes Vacuum in dem Salzkühler A und Absorber B zu erzeugen und zu unterhalten. Infolge dessen wird die Salzlösung durch theilweises Verdampfen bis tief unter o° abgekühlt.

Um diese Abkühlung der Salzlösung zu beschleunigen und eine innige Mischung der Salzlösung zu bewirken, ist in dem Salzkühler ein rotirender Rührapparat E, Fig. 2, angebracht. Derselbe besteht aus einer central in dem Salz-

kühler gelagerten und durch eine dichtschliefsende Stopfbüchse nach aufsen hervorragenden Welle, welche im Innern eine grofse Anzahl radialer Schaufeln hat. Bei Drehung der Welle wird die Salzlösung stark bewegt und dadurch eine vollkommene Mischung der Salzlösung bewirkt, sowie die Verdampfung derselben beschleunigt.

Diese Stopfbuchse für den Salzwasserkühler, die in gleicher Construction auch für den Absorber angewendet wird, ist in der Fig. 6 in gröfserem Maisstabe dargestellt. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, ist zwischen der Stopfbüchsenbrille u und der eigentlichen Stopfbüchse ein Gummiring ν eingeprefst, während ein zweiter Gummiring v¹ fest auf der Welle sitzt und vermittelst der durch eine Mutter y anzuspannenden Feder \ an die obere Fläche der Stopfbüchsenbrille drückt. Da hier im Innern der abzudichtenden Räume ein Vacuum sich befindet, so wird der Druck der äufseren Atmosphäre auf diese beiden Gummiringe die vollständige Abdichtung bewirken.

Zur Fortleitung und Circulation der Salzlösung in den Kühlrohrleitungen, welche durch Contact Räume und Flüssigkeiten abkühlen sollen und zur Herstellung des geschlossenen Kreislaufes der abkühlenden Lösung ist in einer concentrischen Kammer an einem Ende des Salzkühlers A auf der Rührwelle ein Flügelrad E\ Fig. 2, befestigt. Dieses hat den Zweck, die bei der Drehung der Rührwelle durch die halbkreisförmige Oeffnung α zufliefsende Salzlösung in Rotation zu setzen und dadurch, d. h. durch die Centrifugalkraft in die Kühlrohrleitung zu treiben.

Das Flügelrad kann aber auch als selbstständige Centrifugalpumpe aufserhalb des Salzkühlers angeordnet werden, was namentlich dann anzuempfehlen sein dürfte, wenn das Flügelrad eine andere Geschwindigkeit als das Rührwerk erhalten soll.

Diese Kuhlrohrleitung steht einerseits bei F¹ mit dem Kühlrohrnetz G, andererseits durch das Zweigrohr H mit einer Salzwasserpumpe in Verbindung. Diese hat die Bestimmung, die Salzlösung aus dem Salzwasserkühler anzusaugen und eventuell in ein Bassin auszuwerfen, in welchem auf bekannte Weise in Blechzellen Eis hergestellt werden soll.

Durch einen Dreiwegehahn b kann ersichtlicherweise die Communication mit der Salzwasserpumpe oder dem Kühlröhrennetz hergestellt werden.

Nachdem die Salzlösung im Kühlrohrnetz oder Gefrierbassin die Kälte ganz oder theilweise abgegeben bezw. der in dem zu kühlenden Raum oder der zu kühlenden Flüssigkeit die Wärme entzogen hat, strömt dieselbe entweder direct oder, die Süfswasserkühler J und J¹ passirend, durch die Rohrleitung F- und F³ in den Salzkühler A nach den Pfeilrichtungen i, 2,3 und 41η geschlossenem Kreislauf zurück.

Die Süfswasserkühler J und J¹ haben den Zweck, Wasser oder eventuell auch andere Flüssigkeiten durch die zurückströmende Salzlösung nach dem Gegenstromprincip abzukühlen, da diese Salzlösung noch Wärme binden kann. Zu dem Ende bestehen die beiden Körper / und J¹ aus cylindrischen, mit Röhren durchzogenen Behältern, die ober- oder unterhalb der Rohrwände durch aufgeschraubte Deckel Kammern haben, und durch welche die Salzlösung nach den Richtungen 5, 6 und 7 die Kühlröhren durchströmt und bei 8 wieder in den Salzwasserkühler A zurückkehrt.

Da die Abkühlung der Salzlösung durch Verdampfung im tiefen Vacuum erfolgt, so mufs so viel Wasser der Salzlösung continuirlich wieder zugeführt werden, als durch Verdampfung verloren geht.

Diese Süfswasserzuführung geschieht durch eine dünne Rohrleitung L und einen Regulirhahn L¹, so dafs die Salzlösung in den Kühlern und Rohrleitungen stets gleiches Volumen und mittlere Sättigung erhalt. ■■

Das abzukühlende Süfswasser oder eine andere Flüssigkeit dagegen tritt bei g in den Kühler J¹ und von da durch das Verbindungsrohr h in den Kühler J und gelangt aus diesem durch die Rohrleitung i nach dem Orte seiner Bestimmung.

Beim Durchströmen des Süfswassers kühlt sich dasselbe bis nahe auf die Temperatur ab, mit welcher die zurückkehrende Salzwasserlösung bei H¹ in den ersten Kühler J¹ eintritt.

Für eine eventuell eintretende Undichtigkeit in den Kühlrohrleitungen oder Süfswasserkühlern ist einerseits in der Rohrleitung F ein Rückschlagventil M angebracht, andererseits auf dem Süfswasserkühler J¹ (oder, wenn ein solcher nicht zur Verwendung gelangt, in der bezüglichen Rohrleitung) ein Apparat N, der die Bestimmung hat, den Salzwasserkühler vor Ueberfüllung zu schützen.

Dieser Sicherheitsapparat N, Fig. 1 und 3, besteht aus einem über dem Röhrenkühler J¹ aufgeschraubten hohlcylindrischen, oben durch einen Deckel geschlossenen und mit einer central durchbohrten Zwischenwand versehenen Gufsstück. In demselben befindet sich ein leicht beweglicher Schwimmer N¹ mit central unter demselben befestigten Kolbenschieber N², der in der concentrischen Bohrung der Zwischenwand N³ leicht auf- und abbeweglich ist. Dieser Kolbenschieber hat nur unten eine volle runde Platte und ist diese durch Rippen mit dem Schwimmer 2V¹ verbunden.

■Dieser Schwimmer ist nun in solcher Höhe angeordnet, dafs bei dem normalen Niveau der Salzlösung im Kühler A die zurückströmende Salzlösung ungehindert durch die cylindrische Oeffnung in der Richtung des Pfeiles 7 in den Kühler A strömen kann. Sobald aber das Niveau der Salzlösung die normale Grenze überschreitet, hebt sich der Schwimmer und damit auch der Kolbenschieber und schliefst den Durchgangskanal ab. Steigt auch dann noch das Niveau der Salzlösung, so geht auch der Schwimmer höher und öffnet durch Anstofsen ein im Deckel JV⁴ angebrachtes Sicherheitsventil K, durch welches sodann mit grofsem Geräusch atmosphärische Luft eintritt, das Vacuum in dem Salzkühler vermindert und dadurch weitere Ueberfüllung des Kühlers A unmöglich macht.

Der Raum des Behälters N steht, wie in Fig. ι zu ersehen, durch ein Rohr Q. mit dem Dampfraum des Salzwasserkühlers A in Verbindung, so dafs das Salzwasserniveau im Sicherheitsbehälter JV stets gleich dem im Salzwasserkühler A bleibt.

Der Absorber B, Fig. 1 und 4, ist in Form und Gröfse ähnlich dem beschriebenen Salzwasserkühler A, sowie dem im Zusatz-Patent No. 12330 beschriebenen Absorber.

■■Um. jedoch eine vollkommenere Kühlung der Schwefelsäure im Absorber zu erzielen, ist mit demselben noch ein Röhrenkühler O, Fig. ι und 5, verbunden, in welchen durch ein auf der Rührwelle des Absorbers befindliches Flügelrad C¹ die Säure durch die Röhren des Kühlers O getrieben wird und am anderen Ende des Röhrenkühlers die abgekühlte Säure wieder in den Absorber zurückgelangt. Auch hier kann das Flügelrad als eine selbstständige Centrifugalpumpe aufserhalb des Absorbers angeordnet werden.

Das Kühlwasser tritt bei Pfeil 9, die Kühlrohre umspülend, in den Säurekühler O und strömt von da weiter in das den Absorber umgebende Bassin C², wodurch eine continuirliche Abkühlung der Schwefelsäure an grofser Oberfläche stattfindet.

Der Absorber B steht durch das Rohr D mit der Luftpumpe in Verbindung. Dieselbe ist hier, weil aus früheren Patenten bekannt, nicht mehr dargestellt.

Zur Verhinderung, dafs bei der Evacuirung Säurepartikelchen mit in die Röhre D gelangen, ist im Dampfdom B¹ ein Säurefangapparat, Fig. ι und 4, in Form eines Trichters V angebracht, in welchen oben das Luftsaugerohr D so tief einmündet, dafs die abziehenden Dämpfe und Luft auf- und niedergehende Bewegung annehmen müssen und dabei die event, mitgerissene Säure in den Trichter werfen, aus welchem.sie durch die enge Mündung des Trichters wieder in den Absorber zurückfliefst.

Um die Säure im Absorber stets wieder auf ihre ursprüngliche Concentration zurückzuführen, wird dieselbe continuirlich durch eine Säurepumpe einem Säuredampfapparat zugeführt, während aus diesem die concentrirte Säure in demselben Mafse wieder in den Absorber durch die Rohrleitung R zurückströmt. Bei dieser Säurepumpe, die in der Disposition in Fig. 1, sowie im gröfseren Mafsstabe in Fig. 7 dargestellt ist, sind die Schwierigkeiten vermieden, die bei gewöhnlichen Pumpen zum Absaugen von Flüssigkeiten aus geschlossenen Räumen, in denen eine Spannung unter dem Atmosphärendruck herrscht, vorhanden sind. Diese Schwierigkeiten bestehen darin, dafs diese Flüssigkeiten, namentlich ätzende, wenn dieselben bis an die Stopfbüchse der Kolbenstange herantreten, die Stopfbüchse undicht machen und die Pumpe dadurch aufser Function kommt. Ebenso störend wirkt in solchen Fällen das Versagen eines Säureventils, indem die Pumpen nicht ansaugen wollen.

Die dargestellte Pumpe, bei welcher diese Uebelstände vermieden sind, besteht aus dem Flüssigkeitssammelrohr A, dem eigentlichen Pumpencylinder C, welcher mit den Schlitzöffnungen iS S versehen ist, durch welche die Flüssigkeit eintritt, den Pumpenkolben B, der Doppelstopfbüchse JR¹, die durch das dünne Rohr U mit dem zu entleerenden Gefäfs oder Apparat verbunden ist.

Die Wirkungsweise ist nun folgende:

Die Flüssigkeit tritt durch das Rohr E in das Sammelrohr A der Pumpe ein und erreicht darin das Niveau der Flüssigkeit in den zu entleerenden Gefäfsen, geht durch die eigenthümlich angeordneten Schlitze S S unter den Kolben B und wird (durch denselben) beim Abwärtsbewegen desselben fortgeführt. Damit die Flüssigkeit (namentlich Säure) nicht an die Stopfbuchse herantritt, ist oberhalb des Flüssigkeitsniveaus im Sammelrohr ein genügend hoher, freier Raum im Pumpenrohr angeordnet. Damit übrigens ein Spritzen der Flüssigkeit und Anhaften derselben auf dem oberen Theil der Kolbenstange verhindert wird, ist der Schirm T angebracht.

Um die Sicherheit des Betriebes der Pumpe zu erhöhen, ist die Doppelstopfbüchse jR¹ in gewisser Entfernung vom Flüssigkeitsniveau in der Weise construirt, dafs der mittlere Hohlraum dieser Stopfbüchse mit dem Luft- oder luftverdünnten Raum des zu entleerenden Gefäfses bezw. des Absorbers durch ein dünnes Rohr U₁ in Verbindung gebracht, damit in dem oberen Raum der Pumpe und im Luftraum des Gefäfses . gleich hohe Spannung herrscht und ein Verdrängen der Flüssigkeitssäule im Pumpenstiefel durch die von aufsen eintretende

Luft nicht stattfinden kann. Auch kann an dem oberen Theil der Stopfbüchse ein trichterförmiger Ansatz % angeordnet werden, der mit Säure, Wasser oder OeI gefüllt ist, so dafs bei einem allfälligen Undichtwerden der Stopfbüchse nur diese Flüssigkeit und nicht die äufsere atmosphärische Luft in die Pumpe gelangen kann.

Die Function und Construction des Concentrators ist hier nicht weiter dargestellt, weil dieselbe im Patente No. 1446 bereits näher beschrieben ist. Im Kreislauf dieser Säure vom Absorber nach dem Concentrator und von diesem wieder zurück in den Absorber sind zwei Wärmeaustauschapparate W und W¹ eingeschaltet. Aus dem Absorber wird die Säure durch die Säurepumpe in den Pfeilrichtungen ι ο und 11 nach dem Concentrator gepumpt und gelangt aus letzterem die concentrirte Säure, die Wärmeröhren im Austauschapparat W nach dem Princip der Gegenstömung umströmend, bei S wieder in den Absorber zurück.

Auf diesem Wege giebt die heifse Säure den gröfsten Theil ihrer Wärme im Austauschapparat W an die aus dem Absorber zugeführte Säure ab, während die aus dem Concentrator dem Absorber zuströmende Säure weiter in den Wärmeaustauschapparat W¹ durch bei T zu- und bei U austretendes Kühlwasser bis nahe auf Wassertemperatur abgekühlt wird.

Claims (6)

Patent-Ansprüche: An der Vacuum-Kühlmaschine:

1. Die Anordnung eines Flügelrades E¹ im Salzwasserkühler A entweder derart, dafs

■- dasselbe in einem am Ende des Salzwasserkühlers angebrachten Gehäuse auf derselben Achse mit dem Rührwerk E sitzt, oder dafs dasselbe, in einem besonderen Gehäuse sitzend, direct oder durch ein Vorgelege mit dem Rührwerk verbunden ist, um durch Drehung desselben die abgekühlte Salzlösung aus dem Salzwasserkühler durch die Kühlröhren J G und Süfswasserkühlapparate J und J¹ behufs Abkühlung von Räumen und Flüssigkeiten zu treiben.

2. Die Anordnung eines Fügelrades C¹ im Absorber -B entweder derart, dafs dasselbe in einem am Ende des Absorbers angebrachten Gehäuse auf derselben Achse mit dem Rührwerk E sitzt, oder dafs dasselbe, in einem besonderen Gehäuse sitzend, direct oder durch ein Vorgelege mit dem Rührwerk verbunden ist, um bei Drehung desselben behufs Abkühlung der Schwefelsäure eine lebhafte Circulation derselben vom Absorber durch den Röhrenkühler O und zurück in den Absorber zu bewirken.

3. Die Anordnung und Construction der Sicherheitsvorrichtung N zur Erhaltung eines normalen Niveaus im Salz wasser kühler A, bestehend in einem Rückschlagventil M in der Kühlrohrleitung, einem Schwimmer N¹ mit daran sitzendem Kolbenschieber JY² und einem Alarmeinlafsventil k in dem mit dem Salzwasserkühler in Verbindung stehenden Gehäuse N, so dafs dieses Einlafsventil mit grofsem Geräusch atmosphärische Luft einströmen läfst, sobald das Niveau im Kühler A die zulässige Höhe überschreitet.

4. Der Säurefangapparat in dem Absorber, der unter dem Dampfabzugsrohr D in Form eines Trichters angeordnet ist, zum Zwecke, die von dem Dampf eventuell mitgerissene Säure wieder in den Absorber zurückfliefsen zu lassen.

5. Die besondere Art der Abdichtung der Rührwellen im Absorber und Salzwasserkühler durch einen, zwischen der Stopfbüchsenbrille und der Stopfbuchse eingeprefsten, die Fugen dicht abschliefsenden Gummiring und einen fest auf der Welle aufsitzenden, durch Spiralfederdruck an die obere Fläche der Stopfbüchsenbrille geprefsten, dicht abschliefsenden zweiten Gummiring.

6. An der Säurepumpe die Rohrverbindung des in der Stopfbüchse der Säurepumpe angeordneten cylindrischen Hohlraumes mit dem Dampfraum des Absorbers, damit in dem oberen Raum der Pumpe eine gleiche Luftleere wie im Absorber hergestellt wird,

■ sowie ein mit Säure, Wasser oder OeI angefüllter trichterförmiger Ansatz Z auf der Stopfbüchse, damit bei eventuell eintretender Undichtheit dieselbe leicht erkannt und zunächst nur die betreffende Flüssigkeit, nicht aber atmosphärische Luft in die Pumpe eindringen kann.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen.