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Kaltgas-Kühlmaschine zum Kondensieren eines Gasgemisches Die Erfindung
bezieht sich auf eine Kaltgas-Kühlmascbine zum Kondensieren eines Gasgemisches,
wobei die Kondensation an mindestens einer zum Gefrierer gehörenden Wand stattfindet,
und weiter eine zweite Wand vorhanden ist, durch die mindestens ein sich in senkrechter
Richtung erstreckender Kondensorraum gebildet wird: Eine Kaltgas-Kühlmaschine wird
oft auch eine nach dem umgekehrten Heißgasmotorprinzip arbeitende Kühlmaschine genannt.
Bekanntlich können diese Maschinen auf verschiedene Weise ausgebildet werden, z.
B. als eine Verdrängermaschine, als eine doppelt wirkende Maschine, als eine Maschine,
deren Zylinder einen Winkel miteinander einschließen oder als eine Maschine, deren
Arbeitsrauen mit dem eines Heißgasmotors kombiniert ist. Mittels dieser Kühlmaschine
kann in einer 'Stufe ein großer Temperaturunterschied überbrückt werden. Die Kühlmaschine
kann z. B. eine Kälte bei - ioo° C und sogar bei - 200° C leisten. Die Maschinen
können somit zum Kondensieren verschiedener Gase und Gasgemische verwendet werden.
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Anmelderin hat bereits eine Kaltgas-Kühlmaschine mit einem Kondensorraum
vorgeschlagen, in dem ein Gasgemisch kondensiert wird. Bei der vorgeschlagenen Kaltgas-Kühlmaschine
wird das zu kondensierende Gasgemisch von der oberen 'Seite ab dem Kondensorraum
zugeführt, so daß sowohl das . Gasgemisch als auch das erzeugte Kondensat nach unten
strömen. Enthält das Gasgemisch schwierig
kondensierbare Bestandteile,
was oft der Fall sein wird, so sammeln. sich diese Bestandteile oben im Kondensorraum
an, wodurch die Wirkung der Kühlmaschine beeinträchtigt werden kann.
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Anmelderin hat nun gefunden, daß es erwünscht ist, daß gemäß der Erfindung
das zu kondensierende Gasgemisch nur am unteren Ende des Kondensorraumes (der Kandensorräume)
eintritt, worauf es im (in den) Kondensorraum (-räumen) höchsteigt und oben in diesem
Raum (diesen Räumen) Mittel vorhanden sind, durch welche die nicht kondensierten
Gase abgeführt werden.
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Bei der Kaltgas-Kühlmaschine nach der Erfindung steigt also das zu
kondensierende Gasgemisch während der Kondensation längs der Wand des Gefriergis
hoch, während das erzeugte Kondensat gegen das hochsteigende Gasgemisch herunterfließt.
Dadurch wird das Gasgemisch bereits einigermaßen in Fraktionen getrennt, während
oben im Kondensorraum sich die nicht kondensierten Bestandteile sammeln. Diese Bestandteile
können darauf aus dem Raum abgeführt werden. Wenn diese nicht kondensierten Gase
nicht abgeführt werden, würde der Kondensorraurii auf die Dauer eine verhältnismäßig
große Menge dieser Gase enthalten. Die kondensierbaren Gase würden infolgedessen
nicht oder in einem .geringeren Maße in Wärmekontakt mit der Wand des Gefrierers
gelangen, wodurch die Temperatur des Gefrierers bis unterhalb der Betriebstemperatur
absinken würde, was die Produktion der Maschine beeinträchtigt.
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Aus baulichen Gründen ist es oft erwünscht, die zu kondensierenden
Gase dennoch von der oberen Seite her der Kühlmaschine zuzuführen. In diesem Falle
können, bei einer Ausführungsform der Erfindung, außer dem (den) Kondensorraum (-räumen.)
einer oder mehrere Räume vorgesehen sein, die sich auf der oberen 'Seite an den
Zuführungskanal für das Gasgemisch und auf der unteren 'Seite an den (die) Kondensorraum
(-räume) anschließen. Bei dieser Bauart ergibt sich dennoch eine aufwärts steigende
Bewegung der Gase in dem (den) Kondensorraum (-räumen).
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Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist rings um den
Kondensorraum ein unterteilter oder nicht unterteilter ringförmiger Raum vorhanden,
der als Verbindung zwischen den Zuführungskanälen und dem Kondensorraum dient.
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Die Abführung der nicht kondensierten Gase kann auf verschiedene Weise,
z. B. mittels einer Pumpe, vollführt werden. Bei einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung werden bei einer Kaltgas-Kühlmaschine, deren Kühler mittels Kühlwasser
gekühlt wird, die nicht kondensierten Gase durch eine Wasserstrahlluftpumpe abgesaugt.
Diese Wasserstrahlluftpumpe kann dabei durch das Kühlwasser der Kühlmaschine betätigt
werden.
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Bei einer weiteren Ausführungsform der Erßndung befindet sich in der
Leitung zwischen der Wasserstrahlluftpumpe und dem Kondensorraum ein Teil mit einem
so engen Durchgang, daß die Geschwindigkeit der abgesaugten Gase derart ist, daß
Eindiffundieren von Wasserdampf durch die Leitung wenigstens größtenteils verhütet
wird. Bei dieser Ausführungsform kann, wenn die Kaltgas-Kühlmaschine Luft kondensiert,
maximal ein Zwanzigstel der der Kühlmaschine zugeführten Gasmenge durch die Wasserstrahlluftpumpe
abgeführt werden, während dennoch die Geschwindigkeit des abgeführten Gases hinreichend
groß sein kann, um Eindiffundieren von Wasserdampf zu verhüten.
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In bestimmten Fällen kann es erwünscht sein, die abgesaugten Gase
in Gegenströmung zu dem zu kondensierenden Gasgemisch abzuführen, so daß dieses
Gasgemisch bereits durch die angesaugten Gase vorgekühlt wird.
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Die Kaltgas-Kühlmaschine nach der Erfindung kann mit Gefrierern verschiedener
Art versehen sein. Der Gefrier-er kann z. B. als Pfeifengefrierer ausgebildet werden.
Der Gefrierer kann auch als ein den Gefrierraum konzentrisch umgebender, mit Rippen
versehener Wärmeaustauscher ausgebildet werden, wobei rings um diesen Gefrierer
ein durch Rippen unterteilter oder nicht unterteilter ringförmiger Raum vorhanden
ist, durch den das zu kondensierende Gasgemisch hochsteigen kann.
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Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist auf der unteren
'Seite des Kondensorraumes ein Ringkanal vorhanden, durch den das in diesem Raum
(diesen Räumen) erzeugte Kondensat gesammelt werden kann. Das im Ringkanal gesammelte
Kondensat kann darauf aus der Anlage abgeführt werden.
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Die Erfindung wird an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
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Die Figur zeigt eine Kaltgas-Kühlmaschine mit einem Zylinder i, in
dem sich ein Verdränger 2 und ein Kolben 3 mit nahezu konstantem Phasenunterschied
auf und ab bewegen können. 'Sie sind dazu durch je ein Treibstangensystem g bzw.
5 mit Kurbeln einer Kurbelwelle 6 gekuppelt. Der Raum 7 oberhalb des Verdrängers
2 ist der Raum mit niedriger Temperatur, der sogenannte Gefrierraum, während der
Raum 8 zwischen dem Verdränger 2 und dem Kolben 3 der Raum mit höherer Temperatur,
der sogenannte gekühlte Raum, ist. Beide Räume stehen durch einen Gefrierer 9, einen
Regenerator i o und einen Kühler i i miteinander in Verbindung. Die Kühlmaschine
wird durch einen Elektromotor 12 angetrieben. Der Raum, in dem die Gase kondensiert
werden, wird durch den Raum 13
gebildet, der sich innerhalb einer Wand i q
befindet. Infolge des Vorhandenseins der Wand i¢ wird das zu kondensierende Gasgemisch
zwangsweise längs einer Wand 15 mit Rippen 16 des Gefrierers 9 hochsteigen,
wobei das Gasgemisch kondensiert und das Kondensat herunterfließt. Das Gasgemisch
wird durch eine Öffnung 17 der Kaltgas-Kühlmaschine zugeführt und strömt
zunächst durch einen Raum 18 herunter und steigt dann in dem Raum 13 hoch. Das erzeugte
Kondensat wird in einer Ringleitung i 9 gesammelt und durch eine Leitung 2o aus
der Kühlmaschine abgeführt.
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Oben. im Raum 13 befindet sich ein zum Abführen nicht kondensierter
Gase dienendes Rohr 21, das mit Öffnungen versehen ist. Dieses Röhr schließt
über
eine Leitung 22 mit einer Verengung 23 an eine Wasserstrahüuftpumge 24 an, die durch
das Kühlwasser für die Kühlmaschine betätigt wird, das durch eine Leitung 25 aus
dem- Kühler i i fließt. Das Kühlwasser wird mittels einer Leitung 26 dem Kühler
zugeführt.
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In der dargestellten Ausführung ist die Kaltgas-Kühlmaschine als eine
Verdrängermaschine ausgebildet. Wie vorstehend bereits bemerkt, kann die Kühlmaschine
jedoch auch auf andere Weise ausgebildet werden. Außerdem kann der Gefrierer der"
Kühlmaschine auf andere Weise ausgebildet werden. Infolge des Vorhandenseins der
Rippen 16 auf der. Wand 15 kann der Raum 13 in eine Anzahl von Räumen.
unterteilt werden, die je eine eigene Absaugevorrichtung haben können.