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Herstellung fester Kohlensäure von hohem spezifischem Gewicht Während
die Verwendung fester Kohlensäure als Kühlmittel bis vor kurzetn fast ausschließlich
auf wissenschaftliche Zwecke im Laboratorium sich beschränkte, ist man neuerdings
dazu übergegangen, die feste Kohlensäure auch in größerem technischem Maßstabe als
Kühlmittel einzuführen. Hierbei hat es sich gezeigt, daß die physikalische Beschaffenheit
der festen Kohlensäure von ausschlaggebender Bedeutung für ihre Eignung als Kühlmittel
ist. Der bisher üblich gewesene, allgemein bekannte leichte Kohlensäureschnee, wie
man ihn beim schnellen Ausströmen von flüssiger Kohlensäure in einen Tuchbeutel
o. dgl. erhält, erleidet infolge seiner lockeren Form und seiner dadurch bedingten
großen Oberfläche eine außerordentlich schnelle, auf Verdunstung beruhende Substanzverminderung,
und die Kältewirkung, bezogen auf die Gewichtseinheit, ist daher nur von kurzer
Dauer.
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Es mußte daher das Bestreben darauf gerichtet sein, den Kohlensäuresehnee
in eine spezifisch schwerere Form mit geringer Oberfläche zu bringen, und es sind
dazu verschiedene Verfahren vorgeschlagen worden.
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So wird z. B. Kohlensärareschnee .durch hydraulische Pressen verdichtet,
wobei es sich herausgestellt hat, daß der Grad der Verdichtung proportional ist
dem angewandten Druck und der Zeit der Einwirkung. Da beiden Faktoren bei mechanischer
Pressung praktisch gewisse Grenzen gezogen sind, begnügt man sich bei den technisch
gebräuchlichen Dimensionen damit, die feste Kohlensäure auf ein spez. Gewicht von
etwa t,z zu pressen.
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Bei einem anderen Verfahren wird eine weitergehende Verdichtung dadurch
an,-strebt, daß man das Kohlensäureeis aus einem bei dem Tripelpunkt der Kohlensäure
entstehenden Gemisch von Kohlensäureschnee und flüssiger Kohlensäure sich bilden
läßt, ähnlich also, wie leichter Wasserschnee unter gewissen Bedingungen zu Wassereis
umge-,vandelt werden kann.
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Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß der Druck um den Tripelpunkt
herum genau eingehalten werden muß, und daß außerdem besondere Mischvorrichtungen
nötig sind, um das für das Ergebnis erforderliche Gemisch von Kohlensäureschnee
und flüssiger Kohlensäure zu erzeugen.
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Nach dem vorliegenden Verfahren wird feste Kohlensäure von hohem spez.
Gewicht auf bedeutend einfachere Weise erzeugt, indem die Entspannung der flüssigen
Kohlensäure von einem wesentlich über dem Erstarrungspunkt liegenden Druck entlang
den Seitenwänden eines unter ,diesem Druck wachsenden Kohlensäureeisblockes erfolgt.
Der Druck, von .dem aus die Entspannung der flüssigen Kohlensäure vor sich gehen
soll, kann innerhalb der technisch üblichen Grenzen beliebig hoch gewählt und braucht
nicht konstant gehalten zu werden. Irgendwelche besonderen Misch- oder sonstigen
Reguliervorrichtungen sind infolgedessen nicht erforderlich.
Nachstehend
sei an einem Beispiel beschrieben, wie das Verfahren ausgeführt werden kann.
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Einem zur Verminderung der Wärmeeinstrahlung isolierten Gefäß c mit
unterem Verschluß,deckel g wird durch Rohr b mit Ventil a flüssige Kohlensäure
zugeführt. Die Rohrleitungen e und i mit den Ventilen f und k führen
zur Sammelleitung h, die ihrerseits mit dem Gasometer in Verbindung steht, aus dem
der Kompressor die Kohlensäuregase zur Verflüssigung ansaugt. Die Leitung i kann
auch direkt mit einer Druckstufe des Kompressors in Verbindung stehen. Im unteren
Teil des Gefäßes c befindet sich ein Sieb d.
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Läßt man durch das Regulierventil d und die Leitung b flüssige Kohlensäure
in das Gefäß c bei vollkommen geöffneten Ventilen f und k einströmen, so sammelt
sich auf dem Sieb d Kohlensäureschnee. Der Druck im Gefäß c beträgt etwa i Atm.
abs. Anstatt den Kohlensäureschnee in dem Gefäß erst zur Bildung zu bringen, kann
man auch unmittelbar vorher in beliebiger Weise erzeugten Kohlensäureschnee in .das
Gefäß c ,einfüllen. Ist eine Schicht von z. B. 25 cm Kohlensäureschnee vorhanden,
so wird das Ventil k so weit geschlossen, .daß im Gefäß c ein Druck von z. B. 2o
Atm. entsteht und aufrechterhalten bleibt. Die bei diesem Druck einfließende Kohlensäure
bleibt nunmehr flüssig und lagert sich oberhalb -des Kohlensäureschnees ab, wodurch
dieser zu einer dichten Masse zusammengepreßt wird, die keine flüssige oder gasförmige
Kohlensäure mehr .hindurchtreten läßt. Dies ist daran zu erkennen, daß der Druck
unterhalb des gebildeten Kohlensäureblockes in der Leitung e auf Atmosphärendruck
abfällt und verharrt. Die oberhalb des Eisblockes lagernde flüssige Kohlensäure
wird nunmehr durch den vorhandenen Druck zwischen Gefäßwand und Eisblock gedrückt
und expandiert dabei. Die dadurch entstehende Kälte bringt an der Oberfläche des
Eisblockes 'weitere, unter Druck stehende flüssige Kohlensäure zum Erstarren.
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Hat .der so entstehende Block die gewünschte Größe erreicht, so schließt
man das Ventil a, läßt den Druck aus dem Gefäß c ab und öffnet den Deckel g. Das
erhaltene Kohlensäureeis hat ein spei. Gewicht von 1,4 bis 1,5. Entnimmt man dem
Gefäß nur einen Teil des gebildeten Kohlensäureeisblockes, etwa indem man ein Stück
mit der Säge abschneidet und den Rest im Gefäß läßt, so kann man nach Schließen
des Deckels g durch erneute Hinzugabe flüssiger Kohlensäure bei z. B. 2o Atm., also
ohne vorher neuen Schnee in das Gefäß zu bringen, unmittelbar den beschriebenen
Kohlensäureeisbildungsprozeß fortführen.