DE37214C - Maschine zum comprimiren von kohlensäure und zur kälte-erzeugung mittelst derselben - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Nachdem die Herstellung flüssiger Kohlensäure keine Schwierigkeiten mehr bietet, und dieselbe bereits ein Exportartikel geworden, ist, auch sowohl die Versendung durch die Eisenbahnen, als auch die Aufbewahrung in bewohnten Räumen in hinlänglich starken Gefäfsen gestattet ist, steht auch der Einführung von Kälte -Erzeugungs- Maschinen mit Anwendung von flüssiger Kohlensäure kein Hindernifs mehr im Wege.

Die Vortheile, die die Anwendung von flüssiger Kohlensäure als kälteerzeugendes Medium bietet, sind unter anderen folgende:

1. durch Verdunstung flüssiger Kohlensäure läfst sich eine fast beliebig tiefe Kälte erzeugen ;

2. die flüssige Kohlensäure ist jetzt schon viel billiger, als fast alle bisher in Eismaschinen als kälteerzeugende Medien verwendeten Chemikalien;

3. die Kohlensäure kann ferner mit Hülfe der Kohlensäure - Kälte - Erzeugungs - Maschinen fast kostenlos in flüssigem Zustande gewonnen werden, indem dieselbe in den bekannten Kohlensäure - Entwickelungs - Apparaten durch Einwirkung von Salzsäure auf kohlensauren Kalk entwickelt, gereinigt und durch Ueberleitung in den Refrigerator oder in die Compressionspumpen condensirt wird.

Der Rückstand in dem Entwickelungs-Apparat ist flüssiges Chlorcalcium, welches in der Eismaschine selbst als kälteübertragende Flüssigkeit dient und so die Kosten für Entwickelung der Kohlensäure zum grofsen Theile deckt.

4. Die Apparate für diese Art von Kälte-Erzeugungs-Maschinen, insbesondere die Compressionspumpe werden bedeutend kleiner als die bis jetzt bei anderen Kälte-Erzeugungs-Maschinen angewendeten Apparate, indem für gleiche Leistung die Compressionspumpe bei dieser Maschine nur ein ca. Y₁₅ so grofses Dampfvolumen von 20⁰ als bei Anwendung von Ammoniak - Eismaschinen und ^]/₂₅ und Vl d

/₂₅

Vi50 ^{s0 Vle}^ D^ampf als bei Schwefligsäure- oder Aether-Eismaschinen zu comprimiren hat.

Wie alle Kältemaschinen besteht auch die nachstehend beschriebene aus drei Haupttheilen:

ι. dem Refrigerator, in welchem die flüssige Kohlensäure bei tiefer Temperatur und entsprechender Spannung verdampft und dadurch der die Refrigeratorröhren umgebenden Flüssigkeit (Chlorcalciumlösung) Wärme entzieht (sie abkühlt);

2. der Compressionspumpe, welche die Kohlensäuredämpfe aus dem Refrigerator ansaugt und entsprechend hoch comprimirt;

3. dem Condensator, in welchem die Kohlensäure durch Contactkühlung mit Wasser von gewöhnlicher Temperatur wieder flüssig wird, um in diesem Zustande durch eine entsprechende Regelvorrichtung in den Refrigerator graduell wieder zurückzuströmen.

Auf beiliegender Zeichnung ist in Fig. 1 die Compressionspumpe in verticalem Durchschnitt, in Fig. 2, 3 und 4 in Ansicht und in Verbindung mit dem Refrigerator und Condensator dargestellt..

Die Compressionspumpe mufs bei den hohen Spannungen der Kohlensäuredämpfe, die aus

dem Refrigerator mit ca. 17 bis 20 at bei — 20⁰C. bis —25⁰C. Temperatur angesaugt und bis auf 60 bis 70 at comprimirt in den Condensator verdrängt werden, um daselbst durch Contactkühlung condensirt zu werden, möglichst den Bedingungen entsprechen, dafs während des Betriebes keine Dämpfe entweichen, dieselben nicht verunreinigt werden, der Zutritt atmosphärischer Luft abgehalten und der schädliche Raum in der Pumpe auf ein Minimum reducirt wird.

Die in Fig. 1 in verticalem Durchschnitt dargestellte Compressionspumpe ist aus Stahl oder Eisen heberförmig angeordnet. In dem einen Schenkel A bewegt sich der Kolben B auf und ab. Unter dem Kolben und in dem anderen Schenkel A₁ der Pumpe befindet sich eine Druckflüssigkeit, über welcher die zu comprimirenden Dämpfe durch das Saugventil a angesaugt, beim Niedergange des Kolbens comprimirt und dann durch das Druckventil b in den Condensator Fig. 3 abgestofsen werden.

Die Masse der Druckflüssigkeit ist so bemessen, dafs beim tiefsten Stande des Kolbens der Raum A₁ bis dicht unter die Ventile α und b mit Druckflüssigkeit ausgefüllt ist und so die Dämpfe durch das Druckventil b verdrängt werden. Sollte Druckflüssigkeit durch das Druckventil mit übergetreten sein, so sammelt sich dieselbe in dem Raum C und strömt continuirlich oder periodisch durch den mittelst Absperrschraube d verschliefsbaren Kanal e in den über dem Saugventil α befindlichen Raum U₁ und aus diesem durch das Saugventil in die Pumpe zurück.

Die Druckflüssigkeit besteht aus Quecksilber, auf welchem sich zunächst unter dem Kolben, etwa bis zur Linie f, ein Quantum OeI befindet, und zwar von solcher Masse, dafs es noch über der Unterkante der Zwischenwand C steht.

Der Ringraum A₂ zwischen Cylinder und Kolbenstange ist dazu bestimmt, die durch etwaige Undichtheiten des Kolbens entweichende Druckflüssigkeit aufzunehmen und beim Rücklaufe des Kolbens durch das im Kolben angebrachte Rückschlagventil g und Kanal h wieder unter denselben zurückzuführen. '

Um aber auch bei etwaiger Undichtheit an der Kolbenstangenliderung i entweichendes OeI wieder in die Pumpe zurückzuführen, hat die Kolbenstange eine doppelte Abdichtung bei i und k und zwischen diesen einen freien Ringraum m, in welchen die Sperrflüssigkeit gelangt, die event, durch die Dichtung i entweicht. Beim Niedergange des Kolbens wird periodisch oder continuirlich die Sperrflüssigkeit aus dem Ringraum m durch den Kanal j> und das geöffnete Absperrventil ο und Saugventil η zurückgesaugt und beim Aufgange des Kolbens wieder unter den Kolben geprefst.

Der Ringraum m steht behufs Füllung der Pumpe durch den mittelst Hahn verschliefsbaren Kanal q mit der Atmosphäre in Verbindung.

Damit aber auch durch das Ventil η etwa mitangesaugte Luft nicht unter den Kolben gelangen kann, hat der Ringraum A„ eine solche Höhe, dafs beim höchsten Stand des Kolbens noch ein so grofser Raum bleibt, dafs die Luft über dem Kolben immer eine kleinere Spannung hat, als die kleinste Spannung in der Compressionspumpe beträgt.

Aus Vorstehendem erhellt, dafs der Kolben und die Kolbenstange stets in OeI gehen und deshalb keiner besonderen Schmierung bedürfen, dafs von der Druckflüssigkeit sowohl, als auch von den Kohlensäuredämpfen nichts entweichen kann, und dafs ferner die Kohlensäuredämpfe stets rein bleiben, indem sie nur mit der Oberfläche des Quecksilbers in Berührung stehen.

Endlich ist noch zu bemerken, dafs die Compressionspumpe zum Zwecke der steten Abkühlung mit einem Gehäuse D umgeben ist, innerhalb dessen Kühlwasser circulirt.

Der Bewegungsmechanismus und der Kolben einer oder mehrerer Compressionspumpen kann entweder direct wirkend, ähnlich wie in Fig. 2 in Ansicht dargestellt, oder auch in bekannter Weise mittelst Balanciers hergestellt werden.

Condensator und Refrigerator.

In Fig. 3 und 4 ist der Condensator und der Refrigerator in verticalem Durchschnitt dargestellt. Dieselben bestehen aus je einem oben offenen Reservoir E, je zwei in denselben· oben und unten eingeschraubten starkwandigen Röhren F und F₁ aus Gufsstahl oder Schmiedeeisen in Communication mit einer entsprechenden Anzahl von Schlangen oder spiralförmig gebogenen Röhren G, in welchen die Kohlensäure in Form von Dampf oder Flüssigkeit circulirt..

Der Condensator und Refrigerator communiciren unten durch die Regulirapparate L und M in ersichtlicher Weise mit einander. Zur Regulirung und event. Absperrung der Communication dient das Schraubenventil L₁ im Apparat L, sowie im Apparat M der Dreiwegehahn Af₁ (in Fig. 5 . ist der Regulirapparat M in verticalem Durchschnitt dargestellt), welcher periodisch in die Stellungen .1 und II gebracht wird und so abwechselnd den Raum M₂ mit dem Condensator oder dem Refrigerator in Communication bringt. In der Hahnstellung I strömt die condensirte Kohlensäure aus dem Condensator in den Behälter M und aus diesem in der Hahnstellung II in den Refrigerator, so dafs im letzteren möglichst nur flüssige Kohlensäure ohne wesentliche Aenderung der Druckdifferenz im Condensator und

Refrigerator überströmt. Die periodische Stellung bezw. Drehung des Hahnes Ai₁ geschieht von Seiten der Maschine durch Rad- oder Hebelübersetzung in bekannter Weise. Zum Ab- und Einfüllen der Kohlensäure befindet sich auf dem Behälter M (s. Fig. 5) ein Schraubventil Ai₂ mit entsprechender Rohrleitung.

Durch diese Rohrleitungen P und Q stehen Condensator und Refrigerator mit den Räumen über dem Druckventil oder Saugventil der Compressionspumpe in ersichtlicher Verbindung.

Endlich ist noch zu bemerken, dafs die Schlangenrohre im Condensator und Refrigerator so angeordnet sind, dafs sie mit ihren Enden die Rohre F und F₁ dichtschliefsend durchdringen und aufserhalb der Reservoire durch Anziehen der Schraubenmuttern G₁ befestigt und gelöst werden können, während durch Schlitze 5· in den Rohren G und innerhalb der Rohre F und F₁ die Communication mit letzteren hergestellt ist. Auf diese Weise können nach dem Abschrauben der Rückwand E_x die einzelnen Rohrelemente G leicht herausgenommen oder ausgewechselt und wieder eingesetzt werden.

Betrieb der Maschine.

a) Behufs Gewinnung der flüssigen Kohlensäure.

Zu dem Zwecke wird das Saugrohr Q. statt mit dem Refrigerator mit einem Kohlensäure-Entwickelungsapparat verbunden, die gasförmige Kohlensäure angesaugt, comprimirt und durch das Rohr P in den Condensator und Refrigerator geprefst, daselbst durch Contactkühlung mittelst Kühlwasser, welches durch die Rohre S und T und S₁ und T₁ zu- und abfliefst, condensirt und periodisch durch die.mit dem Regulirapparat, Fig. 5, verbundene Rohrleitung in starkwandige Kohlensäureflaschen abgefüllt.

b) Behufs Kälte-Erzeugung bleibt die Rohrverbindung wie auf der Zeichnung dargestellt; der Refrigerator wird zum gröfsten Theil mit flüssiger Kohlensäure gefüllt; die sich entwickelnden Kohlensäuredämpfe werden durch das Rohr Q. von der Compressionspumpe continuirlich angesaugt, comprimirt in den Condensator geprefst, daselbst condensirt und durch die Regulirapparate L und M in den Refrigerator zurückgeführt. Die Glycerin- oder Alkohollösung strömt durch das Rohr T₁ in den Refrigerator und abgekühlt aus demselben durch das Rohr S₁ nach den zu kühlenden Räumen oder dem Eisgenerator und kommt relativ erwärmt durch das Rohr T in den Refrigerator zurück, um fort und fort aufs Neue abgekühlt zu werden.

c) Um neben der Kälte-Erzeugung zugleich flüssige Kohlensäure zu gewinnen, kann der Refrigerator durch besondere Rohrleitung und ein Absperrventil mit einem Kohlensäure-Entwickelungsapparat in Verbindung gesetzt werden. Es können dann Kohlensäuredämpfe schon bei einem im Refrigerator vorhandenen Drucke von 15 bis 20 at condensirt werden.

Schliefslich bemerke ich noch, dafs die Form des U - förmigen Innenraumes der Compressionspumpe ohne Aenderung des Constructionsprincipes auch so angeordnet werden kann, dafs der Cylinderraum, in welchem sich der Kolben auf- und abbewegt, von einem mit ersterem communicirenden Ringraum umschlossen wird, in welchem, entsprechend der Bewegung des Kolbens, die neutrale Flüssigkeit sich auf- und abbewegt und dadurch die Kohlensäure in den Ringraum angesaugt, comprimirt und in den Condensator verdrängt wird. Alle übrigen Organe der derartig in der Form abgeänderten Compressionspumpe bleiben wie beschrieben.

Claims (3)

Patent-Anspruch: An der dargestellten Maschine zur Compression und Condensation von Kohlensäure und Kälte - Erzeugung mit Anwendung von flüssiger Kohlensäure:

1. Die Anordnung einer Compressionspumpe mit U-förmigem oder combinirtem Cylinder und ringförmigem Innenraum, in welcher der Kolben vor directer Berührung mit den zu comprimirenden Gasen, insbesondere Kohlensäure, durch eine zwischen der letzteren und dem Kolben befindliche Oelschicht und eine andere neutrale Flüssigkeitsschicht (Quecksilber) geschützt ist, wodurch ein Verlust von Gasen bezw. Kohlensäure infolge von Undichtheit des Kolbens absolut vermieden wird.

2. Die Einrichtungen zur Zurückführung von eventuell durch Undichtheiten entweichender Druck- oderSchmierflüssigkeit, bestehend in Folgendem:

a) der Benutzung des unmittelbar über dem Kolben zwischen Kolbenstange und Cylinder vorhandenen Ringraumes A₂ zur Aufnahme, von eventuell durch die Kolbenliderung entweichender Druckflüssigkeit (OeI) in Verbindung mit dem im Kolben B befindlichen Rückschlagventile g, durch welches die übergetretene Druckflüssigkeit beim Rückgange des Kolbens- wieder unter denselben zurückgeprefst wird;

b) dem als Saugpumpe wirkenden, die Kolbenstange umgebenden ringförmigen Raum A.₂, Fig. 1;

c) der Anordnung des Kanales e und Regulirschraubventiles d, um eventuell durch das Druckventil b übergetretene Druckflüssigkeit in den Raum über

dem Saugventil α zurückströmen zu lassen und so weiter in den Compressionsraum zurückzuführen.

3. An dem Condensator und Refrigerator:

a) die Verbindung der Rohrschlangen G mit den Sammelrohren F und F₁ auf die Weise, dafs die mit Schlitzen versehenen Enden der ersteren die letzteren in zwei correspondirenden Oeffnungen durchdringen und mittelst Schraubenmuttern G₁ von aufsen gedichtet werden;

b) der in Fig. 5 dargestellte BehälterAi, welcher durch periodische Stellung eines Dreiweghahnes M₁ abwechselnd sich mit flüssiger Kohlensäure aus dem Condensator füllt und in den Refrigerator entleert.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen.