DE951817C - Einrichtung zum Auftauen eines Eisabscheiders einer Anlage mit einer Kaltgaskuehlmaschine - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN AM 8. NOVEMBER 1956

N10047Ia/17g

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Auftauen eines Eisabscheiders einer Anlage mit einer Kaltgaskühlmaschine. Unter einer Kaltgaskühlmaschine wird hier eine gemäß dem umgekehrten Heißgasmotorprinzip arbeitende Kühlmaschine verstanden. Bekanntlich können diese Kühlmaschinen auf verschiedene Weise ausgebildet sein, z. B. in Form einer Verdrängermaschine, einer doppeltwirkenden Maschine, einer Maschine, deren Zylinder einen Winkel miteinander einschließen, oder einer Maschine, deren Arbeitsraum mit dem eines Heißgasmotors kombiniert ist. Durch diese Maschinen kann in einer einzigen Stufe ein großer Temperaturunterschied von z.B. —ioo° C und ■ sogar von — 200⁰ C überbrückt werden. Infolge dieser Eigenschaft lassen diese Maschinen sich erfolgreich bei Anlagen zum Kühlen und zum Kondensieren von Gasen oder Gasgemischen oder bei Anlagen verwenden, in denen Gasgemische in Fraktionen getrennt werden. ao

Diese zu kühlenden, zu kondensierenden oder zu trennenden Gasgemische enthalten oft Verunreinigungen, die nicht in dem endgültig zu erhaltenden Produkt enthalten sein dürfen. Man kann diese Verunreinigungen aus den Gasen entfernen, solange diese sich noch im gasförmigen Zustand befinden Dies kann mittels Chemikalien durchgeführt werden, doch ist es im allgemeinen zu bevorzugen, die

Verunreinigungen- mit einem höheren Taupunkt als die zu erhaltenden Produkte durch Ausfrieren abzutrennen.

Die ausgefrorenen Bestandteile werden sich im allgemeinen im Eisabscheider sammeln, so daß dieser Eisabscheider von Zeit zu Zeit gereinigt werden muß.

Die Reinigung der Eisabscheider kann z. B. dadurch erfolgen, daß sie erwärmt werden, so daß das to Eis auftaut oder verdampft.

Die Einrichtung nach der Erfindung kann dabei erfolgreich verwendet werden. Diese Einrichtung hat das Merkmal, daß sie einen Ventilator enthält, durch den Luft zu einer Erwärmungseinrichtung geführt wird, worauf die auf diese Weise erwärmte Luft dem Eisabscheider zugeführt werden kann, wobei das Leitungssystem der Einrichtung eine Sicherheitsklappe enthält.

Es wurde nämlich festgestellt, daß manchmal der Eisabscheider örtlich derart mit Eis gefüllt sein kann, daß der Widerstand für die durch den Eisabscneider zu blasende Luft zu groß sein kann. Dies kann dazu führen, daß der Elektromotor, der den Ventilator antreibt, zu schwer belastet wird, wobei weiter der Erwärmungseinrichtung eine ungenügende Menge Luft zugeführt werden kann, so daß sie überlastet wird. Infolge des Vorhandenseins der Sicherheitsklappe kann in einem solchen Falle die Luft oder ein Teil der Luft weggeblasen werden. Vorzugsweise ist die Rückschlagklappe zwischen der Erwärmungseinrichtung und dem Eisabscheider angebracht, so daß die Erwärmungseinrichtung stets auf gleiche Weise belastet wird. Naturgemäß kann die Erwärmungseinrichtung auf verschiedene Weise ausgebildet werden, doch ist eine elektrische Heiz wendel oft zu bevorzugen. Der Ventilator kann durch den Motor angetrieben werden, der die Kaltgaskühlmaschine antreibt; da jedoch die Einrichtung zum Auftauen nur absatzweise zu verwenden ist, ist es meistens erwünscht, den Ventilator mit einem eigenen Motor zu versehen.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird die Erwärmungsluft entgegengesetzt zu der Strömungsrichtung des zu kühlenden Gasgemisches durch den Eisabscheider getrieben.

Die Erfindung wird an Hand eines Ausführungsbeispiels erläutert.

Fig. ι zeigt eine Kaltgaskühlmaschine mit einer Einrichtung nach der Erfindung.

Die dargestellte Kaltgaskühlmaschine ist eine Verdrängermaschine und hat einen Verdränger 1 und einen Kolben 2, die sich in einem Zylinder 3 mit einem nahezu konstanten Phasenunterschied auf- und abbewegen. Dazu ist der Verdränger χ mittels eines Triebstangensystems 4 mit einer Kurbel einer Kurbelwelle 5 gekuppelt, während der Kolben 2 mittels eines Triebstangensystems 6 mit einer anderen Kurbel derselben Kurbelwelle 5 gekuppelt ist. Der Raum 7 oberhalb des Verdrängers ist der sogenannte Gefrierraum, der durch Kanäle 8 in einem Gefrierteil 9 und einen Regenerator 10 und Kanäle 11 in einem Kühler 12 mit einem Raum 13 in Verbindung steht, welcher Raum der gekühlte Raum genannt wird. Die Kühlmaschine wird durch einen Motor, z. B. einen Elektromotor 14, angetrieben. In der Kühlmasehine befindet sich ein geeignetes Gas, z. B. Wasserstoff oder Helium, und infolge der mit einem Phasenunterschied erfolgenden Hin- und Herbewegung des Kolbens und des Verdrängers findet im Gefrierraum 7 im wesentlichen Expansion und im gekühlten Raum 13 im wesentlichen Kompression statt, wodurch dem Gefrierer durch das Gas bei niedriger Temperatur, z. B. bei —2oo° C, Wärme entnommen werden kann und die Maschine als Kühlmasehine arbeitet. Der Gefrierer besteht aus zwei Teilen, d. h. einem Teil 9, zu dem die Kanäle 8 gehören, und einem Teil, der sich außerhalb der eigentlichen Maschine befindet und aus einem Träger besteht, der in dieser Ausführungsform drei Teile, d. h. einen Teil 15, einen Teil 16 und einen Teil 17, besitzt. Der Wärmewiderstand dieser Teile ist verschieden. Die Wandstärke des Teiles 15 z. B. ist wesentlich größer als die des Teiles 16 und die Wandstärke dieses letzteren Teiles ist größer als die des Teiles 17. Die Teile 16 und 17 sind durch ein Verbindungsstück 18 mit guter Wärmeleitfähigkeit miteinander verbunden. Die Teile des Trägers sind alle mit als Querwand ausgebildeten Ansätzen versehen, d. h'. mit Quer- _go wänden 19, 20 bzw. 21, in denen Öffnungen vorgesehen sind.

Wie aus Fig. 2, die einen Querschnitt gemäß der Linie H-II in Fig. 1 wiedergibt, ersichtlich ist, sind diese Öffnungen in zwei aufeinanderfolgenden Ansätzen zueinander versetzt. Die Querwände 19 mit den öffnungen 22 des Teiles 15 und die Querwände 20 mit den Öffnungen 23 des Teiles 16 erstrecken sich bis zu einer diese Teile umgebenden Wand 24, während die Querwände 21 mit den Öffnungen 25 des Teiles 17 sich bis zu einer Wand

26 erstrecken. Der Teil 17 ist gegen die Wand 24 isoliert. Der Wärmeaustauscher ist von einer Wand

27 mit Wärmeisoliereigenschaften umgeben.

Das zu kühlende Gas wird durch die Öffnungen

28 zugeführt und durchströmt die Öffnungen 25 der Querwände 21 aufwärts, dann eine Öffnung 29 im Verbindungsstück 18 und die Öffnungen 22 und 23 in den Querwänden 19 bzw. 20 und strömt dann längs Rippen 30 des Gefriererteils 9. Das gekühlte Mittel verläßt den Wärmeaustauscher im flüssigen Zustand und wird durch das Rohr 31 abgeführt. Auf den Querwänden 21 des Trägers 17 wird, wenn Luft gekühlt wird, der Wasserdampf niedergeschlagen, wobei die Räume 32 zwischen diesen Platten so groß sind, daß es verhältnismäßig lange dauert, bevor diese Räume ganz mit Eis ausgefüllt sind. In Räumen 33 zwischen den Querwänden 20 kann Kohlensäure abgetrennt werden; die Querwände 19 dienen im wesentlichen zur weiteren Kühlung des Mittels. Die Temperaturverteilung unter den Querwänden 19, 20 und 21 ist derart, daß der mittlere Temperaturunterschied zwischen den aufeinanderfolgenden Querwänden einer dieser

nippen nicht mehr als. z. B. io° C beträgt. Die mittlere Temperatur der Querwand, an der die Ab-

trennung anfängt, ist maximal 2O° C niedriger, vorzugsweise maximal io° C niedriger, als der Abtrennpunkt der Komponente im Mittel, wie dieses den Ansätzen zugeführt wird. Abhängig von der Menge des den Wärmeaustauscher durchströmenden Mittels, fängt die Abtrennung an einer dter Querwände an, die z. B. auf der unteren Seite des Wärmeaustauschers liegt, wo das Mittel zunächst eintrifft. Wenn nach gewisser Zeit eine solche

ίο Menge Eis im Wärmeaustauscher abgetrennt worden ist, daß mindestens einer der Räume 32 oder 33 praktisch ausgefüllt ist, ist es erwünscht, die Zufuhr des zu kühlenden Mittels zum Wärmeaustauscher zu beenden, wobei dann gleichzeitig dem Wärmeaustauscher keine Kälte mehr entzogen werden darf. Durch Einblasen warmer Luft verflüchtigt sich die-feste Kohlensäure im Raum 33, während das Eis in den Räumen 32 in Wasser umgewandelt wird, das durch Öffnungen 34 (Fig. 2) an

ao den Rändern der Querwände herunterfließt und durch ein Rohr 35 aus dem Eisabscheider abgeführt werden kann.

Die Einrichtung zum Auftauen des Eisabscheiders enthält einen Ventilator 36, der durch einen Elektromotor 37 angetrieben werden kann. Der Ventilator besitzt eine Abführleitung 38 mit einem Erwärmungselement 39 und einer Leitung 40, die an den Eisabscheider angeschlossen werden kann. Die Leitung 40 besitzt eine Sicherheitsklappe 41, die durch eine Feder 42 belastet wird. Muß das Eis aus dem Eisabscheider entfernt werden, so wird die Leitung 40 an die Abführleitung 31 angeschlossen. Der Ventilator 36 preßt also die angesaugte Luft gegen die Strömungsrichtung des zu kühlenden Gasgemisches durch den Eisabscheider, so daß das Eis auftaut und die Kohlensäure verdampft. Das erzeugte Kondensat wird durch das Rohr 35 abgeführt.

Wie erkennbar, kann die Einrichtung nach der Erfindung auch bei einem Eisabscheider verwendet 4» werden, dessen Träger auf andere Weise Kälte entzogen wird, z. B. mittels verdampfenden Sauerstoffs. Anstatt der erwähnten Luft können auch andere Gase verwendet werden.

Claims (2)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Einrichtung zum Auftauen eines Eisabscheiders einer Anlage mit einer Kaltgaskühlmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß die Ein- go richtung einen Ventilator enthält, durch den einer Erwärmungseinrichtung Luft zugeführt wird, worauf die auf diese Weise¹ erwärmte Luft dem Eisabscheider zugeführt werden kann, wobei das Leitungssystem der Einrich- SS tung eine Sicherheitsklappe enthält.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erwärmungsluft gegen die Strömungsrichtung des zu kühlenden Gasgemisches durch den Eisabscheider gepreßt wird. 5fc

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

® 609 507/213 4.56 (609 677 11.56)