Titel: | Neuerungen an Eis- und Kühlmaschinen; von Prof. Alois Schwarz in M.-Ostrau. |
Autor: | Alois Schwarz |
Fundstelle: | Band 275, Jahrgang 1890, S. 97 |
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Neuerungen an Eis- und Kühlmaschinen; von Prof.
Alois Schwarz in M.-Ostrau.
(Fortsetzung des Berichtes S. 1 d.
Bd.)
Mit Abbildungen auf Tafel
5 und 6.
Neuerungen an Eis- und Kühlmaschinen.
II. Vacuum-Kühlmaschinen.
An dieser Art von Kühlmaschinen sind nur wenige Neuerungen zu verzeichnen; zunächst
die in Fig. 1
bis 8 Taf. 5
dargestellte und nachstehend beschriebene Vacuum-Eismaschine von Southby und Blüh.
Bei derselben bildet der Cylinder A mit dem Kolben P eine einfach wirkende Dampfpumpe, welche durch das
einseitig belastete Kurbelschwungrad W angetrieben
wird. Letzteres sitzt auf einer Welle, die in beliebiger Weise mit einer
Transmission verbunden sein kann. Wie ersichtlich, bewegt sich die Kurbel W in einem Gehäuse B.
Dieses bildet mit dem Raume des Cylinders A unter dem
Kolben P den Vacuumraum, ist daher vollkommen luftdicht
abgeschlossen und namentlich an der Durchlaſsöffnung für die Antriebswelle mit guter
Dichtung versehen. Der Kolben saugt den Dampf beim Niedergange durch das Ventil V aus dem Eiskessel, welcher nicht mitgezeichnet ist
und durch eine Rohrleitung mittels des Rohrstutzens zwischen Cylinder A und Gehäuse B mit dem
Vacuumraume in Verbindung steht. Beim Aufgange drückt der Kolben den angesaugten
Dampf durch das Auslaſsventil V1 im Kasten E und in
den Condensator F, von wo er als Wasser und gemeinsam
mit der Luft, welche etwa in die Maschine gelangt ist, herausbefördert wird. Die
hierbei erforderliche zweite Pumpe G erhält von der
Antriebswelle durch ein Excenter ihre Bewegung. Um beim Beginne der Arbeit der
Maschine die eingeschlossene Luft aus derselben herauszuschaffen, muſs das Ventil
V eine Zeit lang auſser Thätigkeit bleiben, d.h. es
muſs Communication zwischen den beiden Räumen des Cylinders über und unter dem
Kolben bestehen, so daſs die Pumpe des Condensators allein wirkt: denn so lange noch
Luft in gröſserer Menge in der Maschine ist, würde eine kolossale Kraft erforderlich
sein, um den groſsen Kolben hoch zu bringen, da über demselben Compression
stattfindet. Zu diesem Zwecke ist die Vorrichtung H, N,
L vorgesehen. Sobald man die Handkurbel H in
der einen Richtung dreht, schiebt sich der Hebel N an
der schräg liegenden Schraubenspindel empor und veranlaſst den Winkelhebel L zu verhindern, daſs sich das Ventil V beim Spiele des Kolbens auf seinen Sitz legt. In Fig. 6 und 8 ist die
Luftpumpe G und der Condensator F in gröſserem Maſsstabe gezeichnet. Das Dampfrohr vom Kasten E mündet bei M und der
Dampf tritt durch die Röhren T, welche von Wasser
umspült werden, durch Löcher b in die Pumpe und wird
durch die beiden Kolben fortgedrückt. Nach dem Gesagten ergibt sich der
Arbeitsvorgang wie folgt: Die Luftpumpe G schafft
zunächst die sämmtliche
Luft aus der Maschine und das Vacuum füllt sich mit Wasserdampf. Nach Freigabe des
Ventils V comprimirt der Kolben bei jedem Aufgange den
oberhalb befindlichen Dampf und drückt ihn nach E.
Damit bei dieser Compression sich der Dampf nicht bereits im Cylinder zu Wasser
verdichtet, haben die Erfinder im oberen Theile des Cylinders A eine Dampfheizung angebracht, welche in Form eines
Schlauches um denselben geht. Dadurch wird der Dampf auf einer Temperatur erhalten,
welche die Wasserbildung verhindert. Erst in dem Condensator findet die Verdichtung
zu Wasser statt. Die Eisbildung tritt bei der beschriebenen Maschine nach wenigen
Minuten ein.
Eine andere neuere Vacuum-Kühlmaschine ist die unter D. R. P. Nr. 38733 vom 22.
Oktober 1885 patentirte von Julius Csete in Birmingham,
welche im Wesentlichen den bekannten Vacuummaschinen von Windhausen ähnlich construirt ist, und bei welcher gleichfalls eine
Salzlösung abgekühlt wird, in welche die Gefrierzellen eingehängt werden.
III. Compressionsmaschinen.
Eine neue Construction von Compressionspumpen für hoch
gespannte flüchtige Dämpfe, hauptsächlich für Ammoniak und Kohlensäure, und zwar zum
Zwecke der Kälteerzeugung, haben sich die Ingenieure C.
Hartung und L. Wepner, früher in Nordhausen,
jetzt in Magdeburg, patentiren lassen (D. R. P. Nr. 38477 vom 9. December 1885).
Diese Pumpe besitzt eine selbsthätig und stetig wirkende Kühlung für die innere
Kolbenstange und den Kolben, sowie eine Absaugevorrichtung, mittels welcher die
Undichtigkeiten des Kolbens und der Stopfbüchse in der Weise unschädlich gemacht
werden, daſs die dadurch sonst verloren gehenden Gase ohne jeden Verlust der
Saugleitung wieder zugeführt werden.
In der Zeichnung Fig.
9 und 10 ist die Compressionspumpe im Aufriſs und im Grundriſs dargestellt.
Dieselbe besteht aus einem Cylinder A, welcher ein
Saugventil x und ein Druckventil y besitzt, und dessen Kolben s von der Hauptwelle B aus durch die Kurbel
C und die Pleuelstange D bewegt wird, wobei die Kolbenstange z
mittels des Kreuzkopfes E in der Gleitbahn F geführt wird. Der Kolben ist für die
Compressionsarbeit ein einfach wirkender. Die Kolbenstange z hat einen ein wenig geringeren Durchmesser als der Kolben s, und wirkt der auf diese Weise hinter dem Kolben
geschaffene Raum a durch geeignet angebrachte Saug- und
Druckventile b und c als
kleine Pumpe. In diesem Pumpenraume a kann nur ein
Druck herrschen, welcher von der Dichtigkeit des Kolbens abhängig ist, jedenfalls
ist derselbe aber so gering, daſs die Stopfbüchsendichtung keine Schwierigkeiten
mehr bietet. Sollte dennoch die innere Packung d der
Stopfbüchse durchlässig werden, so sammeln sich die Gase zwischen durchlöcherten
Stahlscheiben (Fig.
9), entweichen in einen über der Stopfbüchse angebrachten Raum f, und werden aus diesem durch das mit dem Saugventil b in Verbindung stehende Rohr g nach dem Pumpenraume a gesaugt und von hier
durch das Rohr h, welches einerseits mit dem
Druckventil c des Hilfspumpenraumes a und andererseits mit dem Saugventil x der Hauptpumpe in Verbindung steht, nach der
Saugleitung; des Compressors gedrückt.
Die innere Kühlung des Kolbens s und der Kolbenstange
z ist durchaus sicher gemacht, indem das im Inneren
der Kolbenstange z zur Zuführung der Kühlflüssigkeit
angebrachte Rohr k durch den Kreuzkopf hindurch in
seiner Verlängerung e einen Plungerkolben bildet,
welcher wiederum mit dem in dieser Verlängerung und innerhalb des Kreuzkopfes
angeordneten Druckventil m, dem Pumpenkörper n und dem Saugventil o
eine zweite Hilfspumpe bildet, welche die Kühlflüssigkeit mit Druck durch die zu
kühlenden Theile hindurchtreibt und durch das Schlauchrohr p zur neuen Abkühlung in den Kühlbehälter zurückbringt.
Neu und patentirt sind bei dieser Compressionspumpe die Verbindung des ringförmigen
Raumes a, welcher durch die etwas dünner als der Kolben
ausgeführte Kolbenstange geschaffen ist, mit Druck- und Saugventilen in der Weise,
daſs dadurch eine Hilfspumpe gebildet wird, mittels welcher die in Folge von
Undichtheit an Kolben und Kolbenstange entweichenden Gase wieder in die Saugleitung
zurückgeführt werden; ferner die Anordnung der inneren Kolben- und
Kolbenstangenkühlung derart, daſs das die innere Kühlflüssigkeit zuführende Rohr ke in seiner Verlängerung e eine Hilfspumpe bildet, welche die Kühlflüssigkeit selbsthätig durch die
zu kühlenden Theile hindurchtreibt.
Einen ähnlich construirten Compressor wenden Hartung-Wepner für ihre neuen Ammoniak-Compressionsmaschinen an, welche
von der Maschinenfabrik Buckau bei Magdeburg gebaut
werden. Dieser Compressor ist von einem Mantel umgeben, in welchem die comprimirten
Gase, bevor sie in den Condensator gelangen, schon vorgekühlt werden, wodurch zur
Verflüssigung des Ammoniaks weniger Kühlwasser erforderlich ist. Ueberdies ist der
Compressor noch mit einer neuen gleichfalls besonders patentirten Absaugevorrichtung
für die Stopfbüchse versehen. Letztere ist mit einem am hinteren Ventildeckel des
Compressors sitzenden Absaugeventil in Verbindung gebracht, welches sämmtliches
durch die hintere Stopfbüchsenpackung entweichende Ammoniak direkt wieder in den
Compressorcylinder zurücksaugt. Bei dieser hier angewendeten Neuerung liegt der
Hauptvortheil darin, daſs die vordere Packung der Stopfbüchse nur die Saugspannung
abzudichten hat. Der Innenraum mit dem darüber befindlichen Recipienten steht stets
nur unter dem Saugdruck von 1 bis 2at; die dahin
gelangenden comprimirten Gase expandiren hier, und kühlen dadurch die ganze
Stopfbüchse, was als weiterer Vortheil dieser Construction anzusehen ist. Verluste an Ammoniak sind
hierbei vollständig ausgeschlossen, und die Anwendung einer Abdichtungs- und
Sperrflüssigkeit wird dadurch unnöthig.
Bei den nach diesem System ausgeführten Kühlmaschinen ist noch eine weitere zum
Patent angemeldete Neuerung angewendet, durch welche der Kühlwasserverbrauch
verringert werden soll. Es wird hierbei im Condensator in besonderen Schlangen etwas
Ammoniak verdampfen gelassen, wodurch das erwärmte Kühlwasser von Neuem abgekühlt,
und auf diese Weise Kühlwasser, allerdings durch erhöhten Kraftaufwand für die
Compression, erspart werden soll. – Der Compressor drückt die Ammoniakgase durch
einen sogen. Schmutz- und Wassersammler, welcher den Zweck hat, mitgerissene
Wassertheilchen und Verunreinigungen zurückzuhalten: diese werden dann zeitweise
mittels eines besonderen Ventils in den Destillirapparat zurückgeleitet und, nachdem
hier alles etwa mitübergegangene Ammoniak wieder abdestillirt und vom Compressor
aufgesaugt ist, werden die Verunreinigungen durch einen Ablaſshahn entfernt.
Das dieser Erfindung (D. R. P. Nr. 45576 vom 6. Mai 1887) zu Grunde liegende
Verfahren besteht darin, daſs man das comprimirte Verdampfungsmedium durch
Verdampfung eines kleinen Theils des bereits condensirten Quantums abkühlt.
Die Abbildung Fig.
11 veranschaulicht einen Längenschnitt des Condensationsapparates, in
welchem die gekennzeichnete Ausführung des neuen Verfahrens – getrennt von dem
Kälteentwickler – ausgeführt werden kann. Der Apparat besteht aus einem
cylindrischen Behälter A, welcher durch einen zweiten,
am unteren Ende geschlossenen Cylinder in einen ringförmigen oberen und einen
cylindrischen unteren Raum eingetheilt ist. In dem Behälter A befindet sich eine die ganze Länge desselben durchziehende Rohrschlange
s, die durch Stopfbüchsen im Boden und im Deckel
des Behälters hindurchgeht und oberhalb des Deckels an ein engeres Rohr a1 angeschlossen ist,
das nahe am Boden des Behälters in dessen unteren Raum frei einmündet; andererseits
ist die Rohrschlange unter dem Behälterboden an ein bedeutend weiteres Rohr a2 geschlossen, welches
in die Saugrohrleitung des Compressors einmündet. Der Deckel des Behälters A hat eine ringförmige Höhlung mit mehreren kleinen
Ausmündungen gegen das Innere des Behälters hin und einen Rohrstutzen, welcher in
den ringförmigen Hohlraum einmündet und dazu bestimmt ist, den letzteren an die
Druckleitung des Compressors anzuschlieſsen. Endlich ist in geringem Abstande von
der Behälterwand ein Rohr eingefügt, welches bestimmt ist, das condensirte
Verdampfungsmedium in den Kälteentwicklungsapparat oder Eisbildner zu
überführen.
Der sich in diesem Condensationsapparate vollziehende Vorgang ist folgender: Das vom
Compressor kommende comprimirte Verdampfsmedium sinkt in inniger Berührung mit
dem Schlangenrohr s von dem Deckel des Behälters
allmählich bis zum Boden desselben herab und kühlt sich dabei an der Wandung des
Schlangenrohres s ab, durch welches – unter der
saugenden Wirkung des Compressors – das von unten in das Röhrchen a1 einflieſsende,
bereits condensirte Medium verdampfend hindurchzieht, wobei dasselbe seiner Umgebung
Wärme entzieht. Es kühlt sich somit das an dem Schlangenrohre s herabsinkende Medium mehr und mehr ab und kommt in
condensirtem Zustande am Boden des Behälters an, von wo der gröſste Theil unter der
Druckwirkung des nachfolgenden, theilweise noch dampfförmigen Mediums in den
Kälteentwickelungsapparat bezieh. den Eisbildner hineingedrückt wird. Während der
Saug Wirkung des Compressors geht das Verdampfungsmedium im Kälteentwickler in
Dampfform über und wird dann mit dem hinzuströmenden Dampf im Compressor comprimirt,
um die beschriebene Wanderung durch den Condensationsapparat zu wiederholen.
Eine wesentlich andere Construction zeigt die Maschine von de
la VergneAuf der Tafel irrthümlich Vagne.
und Mixter, welche in Fig. 12 dargestellt
erscheint und in welcher gleichfalls Ammoniakgas durch eine Druckpumpe comprimirt
wird, worauf das verflüssigte Ammoniak nach Aufhebung des Druckes plötzlich durch
einen Wasserkasten oder einen anderen Behälter hindurch expandirt. Die Anordnung ist
in der Weise getroffen, daſs die Compressionscylinder J
auf guſseisernen Böcken ruhen, zwischen welchen quer hindurch die von der
Dampfmaschine getriebene Welle läuft. Zum Abschlieſsen der Auſsenseite jener
Pumpencylinder J, sowie zum Oelen der Kolbenstange wird
durch das aufwärts gerichtete Rohr die schmierende Flüssigkeit zugeführt. Der
Zufluſs zum Pumpeninneren selbst geschieht durch den Stutzen, welcher mit einer
Plungerstange verbunden ist. An demselben Ende befindet sich ein weiterer Ansatz Q, an welchem das Gassaugerohr s befestigt ist, und welcher mit einem nach innen zu öffnenden
Klappenventil i versehen ist. Die Kuppel R besitzt zwei Ausgangsöffnungen S und T, wovon erstere mit
dem Flüssigkeitsabfluſsrohre und T mit dem
Gasdruckrohre verbunden ist. u ist eine Zwischenplatte
mit Ventilen jj versehen, welche die beiden Räume der
Pumpe für den Durchgang der comprimirten Gase und ölenden Flüssigkeit verbinden.
Eine neue Erfindung, welche der Actiengesellschaft Hohenzollern in Düsseldorf patentirt worden ist (D. R. P. Nr. 45528 vom 15. Februar 1888), soll ermöglichen, die Eismaschine ohne gleichzeitigen Betrieb des
Compressors zur raschen Erzeugung einer gewissen gröſsten oder beliebig geringeren
Menge von Eis zu benutzen. Sie besteht im Wesentlichen aus einem je nach Bedarf mit
dem Eisbildner bezieh. der Compressionspumpe in Verbindung zu bringenden Reservoir,
in welches hinein die Gase, die sich aus der im Eisbildner befindlichen
Kälteflüssigkeit entwickeln, so lange expandiren, bis die Eisproduction vollendet ist. Die
Zeichnung Fig.
13 veranschaulicht die Anordnung einer in dieser Weise eingerichteten
Eismaschine. Der Eisbildner A, welcher zur Verhütung
des Festfrierens in dem Wassergefäſse E noch in einem
besonderen Behälter eingefügt wird, ist durch das mit einem Absperrbogen v versehene Rohr r direkt
mit dem geschlossenen Reservoir B verbunden. Letzteres
steht durch das Saugrohr r1 mit der Compressionspumpe C und diese durch
das Druckrohr r2,
welches durch den Kühler D hindurchgeleitet ist, mit
dem Eisbildner A in Verbindung.
Sobald durch Oeffnung des Absperrbogens eine Druckentlastung der Ladung des
Eisbildners herbeigeführt wird, expandiren die sich aus der Kälteflüssigkeit
bildenden Gase ungemein rasch durch das Rohr r hindurch
in das Reservoir B hinein, dessen Inhalt mit Bezug auf
die Ladung des Eisbildners A derart bemessen ist, daſs
durch die Gase, welche das Reservoir B nach und nach in
immer stärkerem Grade füllen, ein gewisser Druck nicht überschritten werden kann. Es
sind auch noch andere Ausführungsarten möglich. In jedem Falle kann die
Eisproduction so lange fortgesetzt werden, bis die Ladung des Eisbildners erschöpft
ist, bezieh. bis der Druck des in das Reservoir B
hinein expandirenden Gases eine gewisse Höhe erreicht hat.
Bei der neuen Einrichtung geht die Verdampfung der Kälteflüssigkeit im Anfange, wo
die Gase das Reservoir B noch ganz frei finden, ganz
ungemein stark vor sich, so daſs die Eiserzeugung ungewöhnlich rasch
stattfindet.
Die in dem Reservoir B aufgespeicherten Gase und Dämpfe
werden zu einer beliebigen Zeit, wo eine Betriebskraft zur freien Verfügung steht,
mittels der Pumpe C aus dem Reservoir abgesaugt und
comprimirt, in dem Condensator D abgekühlt und zur
Flüssigkeit verdichtet, und so zu dem Eisbildner zurückgeleitet, so daſs die
Maschine alsdann wieder geladen ist und nunmehr wiederum zu jeder Zeit zur
Eisbereitung benutzt werden kann.
Zur Füllung des Eisbildners A kann jede kälteerzeugende
Flüssigkeit benutzt werden.
An Stelle des bei den Compressionsmaschinen üblichen Verfahrens der Gewinnung
flüssigen Ammoniaks durch Destillation des künstlichen Salmiakgeists und darauf
folgende Compression hat sich die Consolidated Refrigerating
Co. in New York ein neues Verfahren patentiren lassen, dessen
Patentbeschreibung folgendes zu entnehmen ist.
Der neue Apparat Fig. 14 besteht aus der ziemlich hohen Blase A, welche aus Stahl- oder Eisenblech gefertigt ist, im Inneren eine
Dampfschlange 2 enthält und auſserdem mit Standglas 6, Manometer 7 und
Probirhähnen 8 versehen ist. Vom Deckel der Blase A führt ein mit Ventil 5
versehenes Rohr 4 etwa 12m in die Höhe. Die Blase A ist am Boden mit
einem Ablaſshahn 9 versehen. Zum Füllen der Blase dient die Pumpe B, welche im Stande sein muſs, das durch Rohr 10 aus dem Behälter entnommene Ammoniakwasser mit einem
Druck von etwa 12at durch Rohr 12 nach der Blase zu drücken; letzteres, mit einem Hahn
13 versehene Rohr mündet nahe am Boden der Blase.
Das von der Blase A in die Höhe führende Rohr 4 geht oben in ein wagerechtes Rohr 14 über, welches an eine auf dem Gestelle E aufgestellte Schlange D
anschlieſst, deren Ablaufrohr 17 nahe am Boden der
Vorlage F mündet, welche mit Standglas, Manometer 18 und Ablaſshahn 19
versehen ist. Ein Wasserrohr ist bis über die Schlange D geführt und hier mit einem Sprengrohr versehen. Das über die Schlange
D niederrieselnde Wasser sammelt sich in dem Troge
20 und flieſst durch Rohr 22 ab. Das Wasserrohr reicht bis über das Rohr 4 und ist hier mit einem Hahn 23 versehen, so
daſs das Rohr 4 ebenfalls mit kaltem Wasser berieselt
werden kann. Das herabflieſsende Wasser wird in dem Gefäſse 24 aufgefangen und durch Rohr 25 nach dem
Ablaufrohre 22 geleitet.
Das Destillationsverfahren ist folgendes: Die Blase wird zunächst durch die Pumpe B zu ⅔ mit Ammoniakwasser gefüllt. Die Hähne 13, 5 und 16 sind hierbei
geöffnet, alle übrigen geschlossen. Alsdann wird der Hahn im Rohre 5 geöffnet und aus dem Kessel C Dampf in die Schlange 2 eingelassen, so
daſs das Ammoniak verdampft und als Gas durch Rohr 4
hochsteigt, während die wässerigen Theile in der Blase A zurückbleiben.
Für gewöhnlich wird dieses Ammoniakgas abgeleitet, gekühlt und dann mittels einer
Pumpe oder sonstiger mechanischer Compressionsmittel zu einer Flüssigkeit
verdichtet. Bei vorliegendem Verfahren wird die Erwärmung durch Einlassen frischen
Dampfes noch weiter gesteigert und hierdurch auch der Druck erhöht, und dies so
lange durchgeführt, bis sämmtliches Ammoniak frei geworden ist. Der hohe Druck hat
den Zweck, das Mitverdampfen des Wassers zu verhindern. Etwa doch aufsteigende
Wasserdämpfe werden in Folge dieses hohen Druckes und des über das Rohr 4 herabrieselnden Kühlwassers jedenfalls noch innerhalb
des Rohres 4 condensirt, so daſs das
Condensationswasser wieder in die Blase A zurückflieſst
und somit in das Rohr 14 Wasserdampf keinesfalls mehr
mit eintritt. Das Ammoniakgas steigt durch Rohr 14 in
die Schlange D und wird hier stark gekühlt, so daſs
dasselbe in Folge des hierbei zunehmenden specifischen Gewichtes und in Folge des in
der Blase A herrschenden Ueberdruckes ohne
Schwierigkeit durch Rohr 17 nach der Vorlage F flieſst, wo es durch den beständigen Druck, welcher
durch die Rohrleitung hindurch von A aus ausgeübt wird,
sich zur Flüssigkeit verdichtet. Der hierzu erforderliche Druck beträgt allerdings
etwa 6at,5, und müssen die Theile des Apparates
entsprechend stark sein. Da das Rohr 16 dicht über dem
Boden des Behälters F ausmündet, so wird die
Ausfluſsöffnung sehr
bald in das zur Flüssigkeit verdichtete Ammoniak tauchen und hierdurch eine Art
Syphon gebildet werden, so daſs das weitere Gas verhältniſsmäſsig rasch zur
Flüssigkeit verdichtet wird. Sobald sämmtliches Ammoniak abgetrieben ist, wovon man
sich mittels der Probirhähne 8 sehr leicht überzeugen
kann, wird der Hahn 16 geschlossen, so daſs jedes
Expandiren der im Behälter F enthaltenen Flüssigkeit
vermieden wird. Gleichzeitig wird der Dampfzutritt zur Sehlange, 2 abgesperrt und aus der Blase A durch Hahn 9 das zurückgebliebene Wasser
abgelassen. Sodann wird die Blase A frisch gefüllt und
in die Schlange 2 wieder Dampf eingelassen, bis der
Druck in der Blase A demjenigen des Behälters F gleicht; es werden nun die Hähne 5 und 16 wieder geöffnet,
und die Operation beginnt von Neuem. Es kann aber auch unter weiterer Zufuhr
frischen Ammoniakwassers, welches sich in Folge des geringeren specifischen
Gewichtes über dem Wasser sammelt, und unter Einleiten von Dampf die Destillation
noch weiter fortgesetzt werden. Sobald das Standglas 6
aber anzeigt, daſs die Blase A zu stark gefüllt ist,
zieht man unten durch Hahn 9 eine entsprechende Menge
Wasser ab. Fällt der Druck in der Blase A in Folge zu
geringer Wärmezufuhr oder zu starken Einleitens des kalten Ammoniakwassers unter den
im Behälter F herrschenden Druck, so muſs sofort der
Hahn 5 geschlossen werden, und zwar so lange, bis das
Manometer 7 wieder den geeigneten Druck anzeigt,
welcher hier stets höher sein soll als in dem Behälter F. Ist letzterer mit Ammoniakflüssigkeit gefüllt, so zieht man die
Flüssigkeit in besondere Gefäſse ab, wobei der Druck des über der
Ammoniakflüssigkeit befindlichen Gases den Abfluſs und somit das Füllen wesentlich
begünstigt.
Von M. Rotten in Berlin ist eine neue Einrichtung zum
Zurückführen des in die Stopfbüchse von Compressionskältemaschinen entweichenden
flüchtigen Körpers zum Patent angemeldet worden (D. R. P. Nr. 35415 vom 9. April
1885). Diese Erfindung bezieht sich auf diejenigen bei der Kälteerzeugung benutzten
Compressionspumpen, welche mit einem flüchtigen Körper, wie Ammoniak u. dgl.
arbeiten, und bezweckt, die Verluste an dem flüchtigen Körper, welche durch
Undichtigkeiten und durch Ueberströmen in die Stopfbüchse bei der Hin- und
Herbewegung der Kolbenstange entstehen, zu vermeiden und die diesbezüglichen Mengen
dieses flüchtigen Körpers in den Kreislauf der Maschine zurückzuführen. Erreicht
wird dieser Zweck durch Zuhilfenahme der Druckverminderung, die an derjenigen Stelle
des Apparates eintritt, an welcher der benutzte flüchtige Körper in den
Expansionsapparat eingeführt wird. In Fig. 15 ist eine
derartige Anordnung schematisch dargestellt. A ist der
Compressionscylinder, welcher bei BB1 die Abströmung für den verdichteten flüchtigen
Körper nach dem Condensator C besitzt, während derselbe
bei DD1 mit dem
Expansionsapparate E in Verbindung steht, in welchem
die Temperaturerniedrigung durch die Expansion des flüchtigen Körpers erfolgt. Wie bekannt,
functionirt der Apparat in der Weise, daſs der verdichtete, bei BB1 aus dem Cylinder in
den Condensator C abströmende flüchtige Körper in dem
letzteren durch eine Abkühlung mit Wasser in den flüssigen Zustand übergeht und sich
dann in dem Sammelgefäſse S in diesem flüssigen
Zustande ansammelt, von wo der flüchtige Körper durch eine Leitung J in die Schlange des Expansionsapparates E gelangt, um durch die bei der Expansion erfolgende
Wärmebindung die Erzeugung der Kälte zu ermöglichen. An dieser Stelle nun, an
welcher der flüchtige Körper seinen Uebergang aus dem flüssigen in den gasförmigen
Zustand vollführt, tritt in Folge der Druckverminderung ein heftiges Strömen nach
dieser Stelle hin ein, indem der verdichtete flüchtige Körper in dem Sammelgefäſse
eine hohe Spannung, z.B. 6 bis 8at, besitzt, und
der gasförmige, in den Expansionsschlangen wirkende Körper, welcher wieder bei DD1 in dem Cylinder
angesaugt wird, nur die Saugspannung des Cylinders, z.B. 1 bis 2at, hat. Dieses Strömen des verdichteten
flüchtigen Körpers (derselbe kann auch etwas gasförmig geworden sein) nach der
Verdampfungsstelle erzeugt beim Austritte aus der DüseIn der Zeichnung bei FJL irrthümlich mit K bezeichnet. eine saugende Wirkung,
wodurch in der Kammer F eine Gasverdünnung stattfindet.
Die Uebergangsstelle F wird nun mittels der Leitung e mit einem Kasten G
verbunden, welcher mit der Stopfbüchse direkt oder durch eine Rohrleitung
communicirt. Die Uebertrittsstelle F wird, wie auf der
Zeichnung ferner dargestellt, so construirt, daſs in derselben eine Düse und ein
Uebertritts- oder Sammeltrichter J eingeschaltet wird,
so daſs durch die Druckerniedrigung an dieser Uebertrittsstelle bei F eine saugende Wirkung hervorgebracht und dadurch der
nach der Stopfbüchse K des Cylinders übertretende
flüchtige Körper durch die Leitung e mit angesaugt, und
durch die Schlange des Expansionsapparates wieder in den Kreislauf der Maschine
hineingeführt wird. Zur Regulirung der bei F
entstehenden Druckdifferenz kann in der Leitung ein Stellventil L in beliebiger Weise angeordnet werden, wobei, um auch
den Druck in der Schlange des Expansionsapparates beliebig variiren zu können, eine
zweite mit einer Abschluſsvorrichtung N versehene
Verbindung M derselben Leitung mit der Schlange des
Expansionsapparates angeordnet wird. Die Spannung, welche der flüchtige Körper in
der Stopfbüchse K und in dem damit communicirenden
Gefäſse G besitzt, kann durch die Verstärkung und
Verminderung der saugenden Wirkung mittels Regulirung des Stellapparates L verändert, also auf jede beliebige Spannung, sowohl
über als auch unter die Atmosphäre ins Vacuum gebracht werden.
Von der Société anonyme „Le froid“ wird bei
gleichzeitiger Anwendung eines Vacuums irgend ein leicht flüchtiger Körper zum
Verdampfen gebracht, welcher von einer mitbenutzten Flüssigkeit nicht absorbirt wird, z.B. Methyläther
und eine Lösung von kohlensaurem Kali oder Natron, oder Chlorwasserstoffäther in
Verbindung mit einer Chlorcalciumlösung. Es werden bei diesem System auch keine
Gaspumpen wie bei den Ammoniakcompressionsmaschinen verwendet, sondern kleine
Flüssigkeitspumpen in Verbindung mit Glocken, in welche die indifferente Flüssigkeit
eingetrieben wird, welche daselbst die Dämpfe der flüchtigen Flüssigkeit verdichtet.
Die Ausführung dieses Verfahrens erfolgt, wie durch Fig. 16 dargestellt wird,
derart, daſs man die Dämpfe der flüchtigen Flüssigkeit in den Glocken OO1 durch Eintreiben
einer gegen diese Dämpfe indifferenten Flüssigkeit mittels der Pumpe comprimirt,
dann durch das Ventil s nach dem Sammelbehälter Q eintreten läſst. Von dort gehen die Dämpfe in die
Schlange S des Condensators D, wo sie verflüssigt werden und weiter durch das Schwimmventil R und das Rohr np nach dem
Refrigerator E, wo sie expandirt werden. Der
Refrigerator steht durch das Rohr k mit den
Compressionsglocken in Verbindung. Wenn nun die in O1 enthaltene Flüssigkeit von der Pumpe angesaugt und
nach O übergeführt wird, so entsteht in der Glocke O1 ein Vacuum. In Folge
dessen wird das Ventil r, welches das Rohr k verschlieſst, gehoben, und die Dämpfe treten aus E nach der Glocke O1, so daſs diese endlich ganz mit Dämpfen angefüllt,
während O ganz voll Flüssigkeit ist. Durch Umsteuern
eines Schiebers des Pumpensystems wird die Flüssigkeit wieder von O nach O1 befördert und der Prozeſs auf diese Weise
continuirlich fortgesetzt.
Eine neuere Compressionseismaschine unter Anwendung anderer flüchtiger Flüssigkeiten
ist von Henry Albert Fleuſs in Newton, Insel Wight, erfunden worden (D. R. P. Nr. 31811 vom 25. November 1884). Die Kälte wird in dieser
Maschine, die in Fig. 17 skizzirt ist, durch Verdunsten einer im Wasser unlöslichen
Flüssigkeit, wie z.B. Pentan, Gasolin, Rhipolen u. dgl., in einem Verdampfgefäſse
J erzeugt, welches die Gefrierzellen K1 umgibt. Die
Saugpumpe B, welche durch Rohr H, Gefäſs M und Rohr N mit dem Vacuumgefäſse communicirt, befindet sich in einem geschlossenen
Kessel K mit Wasser, welcher sich auf einer Seite zu
einem Dome D erhebt, und steht durch die Schlitze S frei mit demselben in Verbindung. Der bei dem
Hochgange des Kolbens der Pumpe angesaugte Pentandampf verdichtet sich beim
Niedergange des Kolbens unter demselben zu Pentan, welches durch das Auslaſsventil
in das umgebende Wasser austritt und in Folge seines geringeren specifischen
Gewichtes sich an dessen Oberfläche im Dome D
ansammelt. Von hier wird es von Zeit zu Zeit durch das Rohr L mit Hahn zum Vacuumgefäſse J zurückgeführt.
Unter den Kolben der Pumpe tritt bei seiner höchsten Stellung durch die Oeffnung O eine kleine Quantität Wasser ein, welche das
Saugventil bedeckt, so daſs der beim Niedergange verbleibende schädliche Raum nicht
von verflüssigtem Pentan, sondern von Wasser ausgefüllt wird. Die Kolbenstange geht
durch eine von einer
Wasserschale W umgebene Stopfbüchse in der Wand des
Kessels und ist mit Wasserdichtungsringen versehen, von denen der eine nach oben und
der andere nach unten schlieſst.
Eine andere Neuerung für Kühlmaschinen ist von Dr. Arm. Müller in New York in seinem Zerstäubungsrefrigerator (D. R. P. Nr. 35437
vom 12. Mai 1885) vorgeschlagen. Dieselbe beruht darauf, daſs man die zu
verdunstende oder kälteerzeugende Flüssigkeit (Aether, Schwefelkohlenstoff, Ligroin
u.s.w.) mittels eines sogen. Zerstäubers unter Anwendung von Luft oder der Dämpfe
der betreffenden Flüssigkeiten und mittels einer kräftigen Druckpumpe in den
geschlossenen Kühlapparat (den sogen. Refrigerator, in dessen Innerem die
abzukühlende Flüssigkeit durch ein Sehlangenrohrsystem circulirt) einspritzt, auf
solche Weise die Flüssigkeit zertheilt und deren Oberfläche unendlich vergröſsert,
woraufhin ihre Verdampfung weit rascher und leichter erfolgen muſs.
Die denkbar einfachste Construction einer Eismaschine unter Anwendung des Zerstäubers
wird durch beistehende Zeichnung (Fig. 18) angedeutet,
wobei die kälteerzeugende Flüssigkeit Aether, Schwefelkohlenstoff- oder ein
flüchtiger Kohlenwasserstoff, z.B. Ligroin, sein kann.
Im Refrigerator R, welcher von einem die Wärme schlecht
leitenden Stoffe umgeben ist, oder den fortwährend frisches kaltes Wasser umspült,
befindet sich das Rohrsystem D, in welchem eine
Chlorcalcium- oder Kochsalzlösung oder eine Mischung von Glycerin und Wasser
circulirt, nach den Gefrierkästen K hingeführt wird und
von dort wiederum nach dem Refrigerator zurückkehrt.
Die Circulation dieser Flüssigkeit wird, wie bei den meisten bestehenden Maschinen,
durch Injectoren bewerkstelligt. Die stark abgekühlte Flüssigkeit hat die Aufgabe,
Wasser in dem Gefrierkasten K zum Gefrieren zu bringen,
wonach sie mit erheblich höherer Temperatur wieder in den Refrigerator R zurückkehrt, um dort aufs Neue abgekühlt zu
werden.
An der einen Wandung, dem Schlangensystem gegenüber, befindet sich das
Zerstäubersystem A, bestehend aus einem mit einer Saug-
und Druckpumpe P communicirenden senkrechten Rohre b, welches in eine höchst feine Oeffnung ausmündet; in
rechtem Winkel zu diesem Rohre befindet sich das Rohr c
innerhalb des Refrigerators, welches in den am Boden des Refrigerators befindlichen
Aether taucht. Wird Luft oder Aetherdampf, welch letzterer direkt dem Refrigerator
durch das Verbindungsrohr v entzogen werden kann,
mittels der Pumpe durch das Rohr b eingetrieben, so
steigt der Aether in c so hoch, daſs es zur Zerstäubung
der Flüssigkeit kommt, welche nun theils direkt verdampft, theils zu demselben
Zwecke auf das Refrigeratorschlangensystem hingespritzt wird. Der nicht verdampfende
Aether sinkt zu Boden.
Die gebildeten Aetherdämpfe werden durch eine zweite Pumpe B
aus dem Refrigerator
ausgesaugt und durch ein hinreichend langes Kühlschlangensystem oder durch Druck zur
Condensation gebracht; der condensirte Aether wird in den Refrigerator
zurückgetrieben.,
Das Flüssigkeitssaugrohr c des Zerstäubers, sowie das
Aetherreservoir, von dem aus der Zerstäuber gespeist wird, kann sich auch auſserhalb
des Refrigerators befinden, und auf dem Aetherreservoir das Saugrohr v der Pumpe P wirken,
wodurch es ebenfalls als Refrigerator arbeitet.
Nach einem Englischen Patente von S. Puplett und J. L.
Rigg haben dieselben eine Methode ersonnen, zu Folge welcher das Oel bei
Compressionspumpen in periodisch auf einander folgenden Zeiträumen entfernt wird,
ohne daſs die Maschine an Arbeitsstörung leidet. Es sind nämlich am Grunde der
Saugventilkästen Kammern befestigt, und das Oel, welches sich ansammelt, kann
mittels Hähne, welche zu diesem Zwecke angebracht sind, entfernt werden. In dem
Abfluſsrohre, welches sich zwischen der Compressionsmaschine und dem Condensator
befindet, ist ein Abscheider angebracht, der von Wasser umgeben ist. Zwei
durchbohrte Siebe aus Drahtgeflecht theilen diese Kammer senkrecht in zwei Fächer,
und da das Gas durch die Kammer hindurchstreicht, so verhindert das Drahtnetz das
Weitergehen des Oels. Die niedrigere Temperatur des Wassers verursacht eine rapide
Condensation des mitgehenden Oels, und es fällt folglich auf den Boden des Gefäſses
und zwar auf eine viel raschere Weise, als es sonst der Fall sein würde. Kehrt die
Flüssigkeit in die Röhre zurück, so ist daselbst ein Gefäſs untergestellt, welches
durch eine Reihe von Platten, welche abwechselnd die Flüssigkeit durch den Boden
oder durch das oberste Ende der Platten passiren lassen, in eine Anzahl von
Abtheilungen eingetheilt ist. Da die Flüssigkeit einen gewundenen Weg durch das
Gefäſs hindurch verfolgt, sammelt sich das Oel an dem obersten Ende einer jeden
Abtheilung. Weiteren Nachtheilen, die bei anderen Maschinen vorkamen, ist hier
ebenfalls abgeholfen. Um die vollständige Condensation des Gases herbeizuführen,
wird die in die Röhrenleitung zurückgekehrte Flüssigkeit anstatt durch den
Eisgenerator durch eine Salzsole geleitet. Auch die Hähne sind wesentlich verbessert
und zwar bestehen die Ventilsitze bei der beschriebenen Erfindung aus Metall, und
die Stopfbüchsen sind mit einem Schraubendeckel versehen, der auf der Leitstange des
Ventils festgeschraubt ist. Letztere ist ihrer ganzen Länge nach gewunden und von
einer dehnbaren Substanz, wie Hanf oder Blei, umgeben. Die beim Ausheben der
Eisblöcke erforderliche Arbeit wird durch Verbesserungen auf ein Minimum
reducirt.
Eine solche Ammoniakcompressionsmaschine nach Patent Puplett, von welcher eine vollständige Anlage in Fig. 19 dargestellt ist,
zeigt nachstehende Einrichtung:
Die Anlage besteht aus einer wagerechten Verbunddampfmaschine A mit hinter einander gekuppelten Cylindern von bezieh. 11 und 21 Zoll Durchmesser und 30 Zoll
Hub. Die Luftpumpe B ist eine einfach wirkende
Plungerpumpe mit 10zölligem Cylinder. Der Kolben besteht aus Kanonenmetall und führt
sich in einer mit demselben Materiale gefütterten Stopfbüchse. Es sind 20 Ventile
aus Gummi mit Messing armirt vorhanden. Der Gascompressor C ist wagerecht, doppelt wirkend und mit zwei Einlaſs- und Auslaſsventilen
versehen, welche senkrecht angeordnet sind, so daſs keine Federn zur Anwendung
kommen. Durch die Deckel der Ventilgehäuse sind Stellschrauben durchgeführt, welche
den Hub der Ventile einstellen lassen.
Die Stopfbüchse für die Kolbenstange hat eine innere und äuſsere Packung, zwischen
welchen beiden ein ringförmiger Raum um die Stange verbleibt; dieser Raum steht
durch zwei Rohre mit einem geschlossenen Oelreservoir in Verbindung; das eine Rohr
dient dazu, etwa entweichendes Ammoniakgas in besagtes Reservoir zu führen, von wo
es durch eine Verbindung mit dem Saugrohre des Compressors abgesaugt wird; das
andere Rohr führt Oel aus dem Reservoir in den Raum um die Kolbenstange. Diese
Einrichtung macht den Verlust von Ammoniak sehr gering. Der Compressor wird durch
Stirnräder von der Dampfmaschinenwelle aus betrieben, und zwar mit einer
Uebersetzung 1 : 2; er ist mit einem Injectionsventil versehen, das durch ein
Excenter von der Kurbelwelle aus betrieben wird. Besagtes Ventil ist so eingestellt,
daſs es sich öffnet, wenn der Compressionskolben einen Theil seines Hubes
zurückgelegt und bevor der Druck die Höhe dessen im Condensator erreicht hat. Die
untere Seite des Ventils ist mit dem Rohre zwischen Condensator und Refrigerator,
condensirte Ammoniakflüssigkeit enthaltend, verbunden. Der in diesem Rohre
herrschende Druck treibt eine bestimmte Menge der Flüssigkeit in den
Compressionscylinder, wo sie schnell verdunstet und den Compressor dadurch auf
gewünschter Temperatur erhält.
Der Ammoniakgascondensator D ist aus U-förmigen Röhren
hergestellt, welche durch besondere, aus geschmiedetem Stahl gefertigte Kuppelungen
verbunden sind, und zwar ist die Einrichtung derart getroffen, daſs jedes Rohr
leicht ausgewechselt werden kann. Die Circulationspumpen E für das Kühlwasser werden von der Kurbelwelle des Compressors mittels
Stirnräder getrieben und befinden sich im Condensatorreservoir unter dem Fuſsboden
des Maschinenhauses. Die Kühlapparate, Refrigeratoren, deren zwei vorhanden, sind
nach Art der Locomotivröhrenkessel gebaut; der Mantel besteht aus Stahl.
Die Röhrenverbindungen zwischen den einzelnen Theilen der Anlage bestehen aus
gezogenen Stahlröhren, die Ventile aus geschmiedetem Stahl, sowie überhaupt alle
Theile, welche dem Einflüsse des Ammoniaks ausgesetzt sind, entweder aus Stahl oder
Eisen bestehen, mit Ausnahme der Compressionspumpe, welche nothwendiger Weise aus
Guſseisen besteht.
Ein Regulator für Kälteerzeugungsmaschinen ist von L. A.
Riedinger in Augsburg construirt (* D. R. P. Nr. 45236 vom 20. März 1888).
Diese Vorrichtung besorgt die Regulirung des Flüssigkeitszuflusses zu den
Refrigeratorschlangen in durchaus selbsthätiger Weise und zwar so., daſs dabei das
bezieh. Temperaturgefälle vollkommen constant erhalten wird.
Dieselbe besteht (Fig. 20) aus einem Druckregulator R, welcher
einerseits mit einem geschlossenen., zum Theil mit Kälteflüssigkeit gefüllten Gefäſs
G, andererseits mit den Refrigeratorschlangen S durch die Rohrleitungen g und s, sowie durch ein Rohr c mit dem Sammelraume für die in der Maschine
arbeitende Kälteflüssigkeit verbunden ist. Vor der Mündung des letzteren Rohres im
Druckregulatorgehäuse liegt ein Ventil v, welches an
dem um ein Gelenk schwingenden Hebel angebracht ist, auf den einerseits die
Spiralfeder, andererseits der als Differenz zwischen dem Vorder- und Hinterdruck auf
eine Membrane sich ergehende Ueberdruck wirkt. Da nun das Gefäſs G in die abzukühlende Flüssigkeit eingetaucht ist, so
muſs die von ihm umschlossene Kälteflüssigkeit mit dem darüber stehenden Dampfe die
Temperatur der gleichzeitig das Gefäſs G und die
Refrigeratorschlangen umspielenden abzukühlenden Flüssigkeit annehmen und der
Dampfdruck im Gefäſse G beständig dieser Temperatur
entsprechen. Die Wirkung dieses Druckes auf die Membrane setzt sich ins
Gleichgewicht mit dem als constant zu betrachtenden Drucke der eintretenden
Kälteflüssigkeit auf das Ventil v, mit dem aus den
Refrigeratorschlangen herübergeleiteten Dampfgegendrucke auf die Membrane und mit
der Wirkung der Spiralfeder, deren Veränderung auch die Temperaturdifferenz
bedingt.
(Fortsetzung folgt.)