Titel: | Neuerungen auf dem Gebiete der Eis- und Kühlmaschinen. |
Autor: | Alois Schwarz |
Fundstelle: | Band 313, Jahrgang 1899, S. 177 |
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Neuerungen auf dem Gebiete der Eis- und
Kühlmaschinen.
Von Professor Alois
Schwarz in Mährisch-Ostrau.
(Fortsetzung des Berichtes S. 161 d.
Bd.)
Neuerungen auf dem Gebiete der Eis- und Kühlmaschinen.
Textabbildung Bd. 313, S. 177
Fig. 32.Verdichter für Eismaschinen von Wolff.
Ein Verdichter für Eismaschinen ist unter Nr. 85245 P.
Wolff in Halle a. S. durch Deutsches Reichspatent geschützt worden. Der
Vorgang der Verdichtung der Gase, sowie deren Ausdehnung findet behufs
Wiedergewinnung von Kraft in einem Cylinder A (Fig. 32) statt, dessen eine Seite zur Ausdehnung und
dessen andere Seite zur Verdichtung dient. Die zur Verdichtung dienende Seite hat
die bei Verdichtungskältemaschinen übliche Konstruktion; B ist das mit dem Verdampfer in Verbindung stehende Saugventil, C das zum Kondensator führende Druckventil. Das
verdichtete und im Kondensator verflüssigte Gas gelangt durch Rohr D in den cylindrischen Drehschieber E und von dort bei Drehung desselben mittels des in der
Einsatzbüchse F sitzenden Schlitzes G, welchem ein Schlitz H
in dem Drehschieber entspricht, durch den Kanal I in
die Ausdehnungsseite des Cylinders A. Ist der Kolben
bis zu Ende des Hubes gelangt, so hat sich der Drehschieber E inzwischen so weit gedreht, dass der Schlitz K der Einsatzbüchse F über dem Schlitz L des Drehschiebers steht, wodurch während des
Rückganges des Kolbens der Austritt der nunmehr auf Verdampf er Spannung
ausgedehnten Gase nach dem Verdampfer mittels des Kanals M und des Rohres N stattfindet. Der
Drehschieber E erhält seine drehende Bewegung von der
Kurbelwelle und lässt sich in achsialer Richtung verschieben, so dass die Füllung
der Ausdehnungsseite des Cylinders um so grösser ausfällt, je mehr sich die Fläche
der beiden dreieckig gestalteten Schlitze H und G während der Drehung des Schiebers decken.
Unter Nr. 86919 hat Gottlieb Behrend in Hamburg ein
Patent auf ein Verfahren, das Kältemittel der Kältemaschine von der
Verdampferspannung durch unmittelbare Wärmezuführung auf die Kondensatorspannung zu
heben, erhalten. Dabei tritt das Kältemittel aus dem in Fig. 33 mit e bezeichneten Verdampfer durch
Rohr g in den Erwärmer a
und von hier als überhitzter Dampf durch Rohr h in den
Pumpencylinder c, um daselbst, der Steuerung folgend,
arbeitend mitzuwirken und durch Rohr i in den
Kondensator zu ziehen. Ehe die erhitzten Dämpfe in den Kondensator f gelangen, wird entweder eine Verbindung derselben mit
verflüssigten Kaltdämpfen hergestellt, oder es werden so viel verflüssigte
Kaltdämpfe in c eingespritzt, bis die überhitzten
Dämpfe gesättigt werden und unter Zusammenziehung die Kondensatorspannung annehmen.
Dann erst findet der Uebergang der Dämpfe statt. Dieses Spiel wiederholt sich auf
beiden Kolbenseiten. Im Pumpencylinder c entsteht ein
Arbeitsüberschuss der erhitzten Dämpfe bei ihrer Expansion über die Zusammenziehung
der der Sättigung unterworfenen Dämpfe. Die im Kondensator f niedergeschlagene Flüssigkeit kann durch einen mit Pumpencylinder c mittels einer gemeinsamen Kolbenstange verbundenen
Expansionscylinder d ziehen, um dort bei der Expansion
Arbeit zu leisten, und schliesslich durch Rohr f nach
dem Verdampfer e zu gelangen, wo sie verdampft und
Kälte leistet. Eine abweichende Ausführungsform besteht darin, dass man die
Erwärmung der Kaltdämpfe nicht in einem besonderen Erwärmer vornimmt, sondern dass
man dieselbe im Pumpencylinder c vor sich gehen lässt,
welcher zu diesem Zwecke in einem Wasserbade untergebracht ist. – In einem ersten
Zusatzpatent Nr. 86920 wird das durch das Hauptpatent geschützte Verfahren dahin
abgeändert, dass der Pumpencylinder, in welchem die aus dem Erwärmer kommenden
überhitzten Dämpfe Arbeit leisten sollen und verdichtet werden, durch zwei Cylinder,
nämlich einen Arbeitscylinder und einen Verdichtungscylinder, ersetzt wird. Der aus
dem Arbeitscylinder kommende überhitzte Dampf muss dann einen Kühler durchziehen,
ehe er in den Verdichtungscylinder tritt, in welchem er durch Einspritzung gesättigt
und bis auf Kondensatorspannung verdichtet wird. – Ein zweites Zusatzpatent Nr.
86921 fasst den Fall ins Auge, dass das aus dem Verdampfer der Kältemaschine
austretende Dampfgemisch so viel Flüssigkeit enthält, dass der Dampf auch nach der
Erwärmung gesättigt bleibt. Dann ändert sich der Verlauf des Vorganges dahin, dass
nur mit gesättigten Dämpfen gearbeitet wird. Es wird dann die Einspritzung der zur
vollständigen Sättigung des erwärmten Dampfes noch etwa erforderlichen
Flüssigkeitsmengen nicht in dem Arbeitscylinder c,
sondern schon vor dem Erwärmer a vorgenommen.
Textabbildung Bd. 313, S. 177
Fig. 33.Apparat von Behrend.
Das vorbeschriebene Behrend'sche Verfahren sucht William Hampson in London, welchem auf diese Abänderung
unter Nr. 97644 ein Deutsches Reichspatent verliehen wurde, dadurch zu vereinfachen,
dass möglichst wenig bewegliche Teile und möglichst wenige Ventile, welche
besonderer Aufsicht bedürfen, erforderlich sind. An Stelle der bei genannter
Einrichtung angewendeten Kolbenpumpen werden Strahlpumpen benutzt, um Dämpfe
anzusaugen, zusammenzudrücken oder zu verflüssigen. Das durch Fig. 34 veranschaulichte Ausführungsbeispiel bezieht
sich auf eine Ammoniakverdichtungsmaschine. Wasserdampf, heisse Luft oder ein
anderes Heizmittel wird zur Verdampfung von wasserfreiem Ammoniak in einem
Warmverdampfer CP benutzt.
Textabbildung Bd. 313, S. 178
Fig. 34.Ammoniakverdichtungsmaschine von Hampson.
Die so erzeugten Dämpfe strömen zu einer Strahlpumpe E, wo sie einen Ausblasstrom von Dämpfen hervorrufen,
mit denen sie sich vermengen. Die vermischten Dämpfe treffen in der Strahlpumpe auf
kaltes, flüssiges Ammoniak, wodurch sie niedergeschlagen werden. Das Gemisch geht
von der Strahlpumpe durch ein Rohr l unter einem Druck
weiter, welcher grösser ist, als der Druck im Wasserverdampfer. Wenn eine einfache
Strahlpumpe den erforderlichen Druck nicht erzeugen kann, so werden aufeinander
folgende oder zusammengesetzte Strahlpumpen benutzt, und die Flüssigkeit wird, wenn
nötig, zwischen den aufeinander folgenden Strahlpumpen gekühlt. Ein Teil der die
Strahlpumpe verlassenden Flüssigkeit geht unmittelbar zum Warmverdampfer, um die
Frischdämpfe zu ersetzen, welche gleichzeitig aus demselben austreten. Der Rest der
Flüssigkeit aus der Strahlpumpe geht zur Kühlvorrichtung, wo er auf die Temperatur
des Kühlwassers herabgebracht wird. Ein Teil dieser gekühlten Flüssigkeit wird durch
die Ausblasdämpfe noch weiter gekühlt und geht dann sofort zur Strahlpumpe. Nachdem
der Rest durch ein Regelungsventil hindurchgegangen ist, wird er bei geringerem
Druck verflüchtigt und hierdurch abgekühlt; diese Dämpfe kühlen die Kühlkammer und
gehen dann als Ausblasdämpfe zum abgekühlten flüssigen Ammoniak, wodurch dieses noch
weiter abgekühlt wird, und von da zur Strahlpumpe. An geeigneten Stellen angebrachte
Ventile verhindern das Zurückströmen. Eine ähnliche Einrichtung ist auch bei
Kohlensäure- und ähnlichen Maschinen anwendbar. Ein zu hoher Druck kann dadurch
vermieden werden, dass man den Zufluss des Heizdampfes selbstthätig absperrt. Die
hierzu dienende Vorrichtung wird durch die Dampfspannung einer Flüssigkeit von
geeignetem Siedepunkte bethätigt, welche der Temperatur des Warmverdampfers
ausgesetzt ist. Demnach wird durch die Strahlpumpe die Verflüchtigung des flüssigen
Ammoniaks in den Kühlrohren befördert, indem sie die Dämpfe daraus absaugt,
dieselben bei Gegenwart kalter Flüssigkeit verdichtet und so verflüssigt, dass sie
die kalte Flüssigkeit unter demselben Druck zugeführt erhält, unter dem sie dieselbe
abgeben soll; sie hat also die Flüssigkeit weder zu heben noch zu treiben, sondern
bloss die Reibung beim Umlauf zu überwinden. Ein weiteres Schutzmittel gegen zu
starken Druck bei Ueberhitzung des Ammoniaks besteht darin, dass man die
Rauminhalte der übrigen Teile der Verdichtungskältemaschine und die Ammoniakmengen
derart bestimmt, dass, wenn alles Ammoniak durch Kochen aus dem Warmverdampfer
ausgetrieben ist, es hinreichenden Raum findet.
Eine weitere Verbesserung an dem Verdichter für Eismaschinen ist der Gesellschaft für Linde's Eismaschinen in Wiesbaden
patentiert worden. Um bei Verdichtern für Eismaschinen die Ueberschreitung eines
gewissen Druckes zu verhindern, werden dieselben mit Sicherheitsventilen versehen,
bei deren Abblasen ein Teil des zu verdichtenden Körpers austritt bezw. verloren
geht. Um diesen Verlust zu verhüten, macht man den schädlichen Raum des Verdichters
veränderlich, indem man den Verdichtercylinder mit einem geschlossenen Gefäss in
Verbindung bringt, dessen von Gas oder Dampf erfüllter Raum durch eine beim
Erreichen eines bestimmten Druckes aus einem belasteten Ventil austretende
Sperrflüssigkeit veränderlich ist. Die austretende Sperrflüssigkeit kann in die
Saugleitung der Anlage eingeführt oder auch ins Freie gelassen werden. – Eine
weitere Verbesserung an den Linde-Maschinen besteht darin, dass in der Saugleitung
zwischen Verdichter und Verdampfer ein Flüssigkeitsabscheider eingeschaltet ist, aus
dem die abgeschiedene Flüssigkeit durch eine Rohrleitung in die Flüssigkeitsleitung
zwischen Kondensator und Verdampfer entweder mit Hilfe einer Pumpe oder eines
Injektors, oder mit Hilfe des Ueberdruckes der Flüssigkeit im Abscheider
zurückgeführt wird.
Auf diese Weise wird erreicht, dass etwa nicht verdampfte Flüssigkeitsreste nicht in
den Verdichtercylinder hinübergerissen werden, mithin Flüssigkeitsschläge vermieden
werden. Indessen kann durch Ansaugen nur trockener Dämpfe der Verdichter überhitzt
werden; um dem entgegen zu treten, ist die Saugseite des Verdichters mit dem
Flüssigkeitsabscheider verbunden, so dass regelbare Mengen abgeschiedener
Flüssigkeit in den Verdichter gelangen können.
Textabbildung Bd. 313, S. 178
Fig. 35.Kälteerzeugungsmaschine von Piguet und Co.
Piguet's hälteerzeugungsmaschine. Ein der Firma Piguet und Co. in Lyon für das Deutsche Reich erteiltes
Patent (D. R. P. Nr. 91208) betrifft eine Kühlmaschine, welche die Erzeugung von
Kälte durch Ausdehnenlassen zuvor verdichteter Gase ermöglicht, ohne Zerstörung der
aus dem Drucksturz entstehenden Arbeit. Die Maschine kennzeichnet sich durch die
Verbindung eines selbstthätigen Kolbenschiebers mit zwei Kammern derart, dass er in
einer Endstellung die Füllung einer der letzteren mit verdichtetem Gase veranlasst
und gleichzeitig die in der anderen Kammer enthaltene Füllung unter Atmosphärendruck
in den Expansionsraum entweichen lässt, bis er selber auf der Füllseite solchen
Druck durch das verdichtete Gas empfängt, dass er sich in die andere Endstellung
bewegt, unter Umkehrung der Vorgänge. Fig. 35 zeigt
einen senkrechten Längsschnitt einer Ausführungsform dieser Maschine. A und A1 sind die beiden Gaskammern, K ist der Kolbenschieber, E die Ausdehnungskammer und V die Zuleitung
für das verdichtete Gas (z.B. verdichtete Luft). Die Zuleitung V ist zwischen den Kammern AA1 angeordnet und umgibt ringförmig den
Cylinder C1 in welchem
der Kolbenschieber sich bewegt. Letzterer ist ein Stufenkolben und dabei derart
ausgespart, dass er im Vereine mit der Cylinderwandung fünf ringförmige Kammern bcdc1d1 bildet. Der Cylinder
ist von zwölf Oeffnungen durchbrochen: hijklmnh1i1j1k1l1m1, die symmetrisch zu
einer mittleren Oeffnung g angeordnet sind. Von diesen
Oeffnungen sind die mittlere g und die beiden
äussersten mm1 dauernd
in Verbindung mit dem Zufluss V; die rechtsseitigen
Oeffnungen ij und k sind
dauernd in Verbindung mit der Kammer A, die
linksseitigen Oeffnungen i1j1 und k1 dagegen mit der
Kammer A1; h und h1 münden in die Ausdehnungskammer und ll1 schliesslich sind
in Verbindung mit der Atmosphäre bezw. der Ausdehnungskammer. In der Abbildung
befindet sich der Kolbenschieber K im rechtsseitigen
Hubende; bei dieser Lage ist die Kammer A durch igb in Verbindung mit der Zuleitung V, Kammer A1 dagegen durch i1c1h1 mit der Ausdehnungskammer E. Die Cylinderöffnungen m1, k1, j1 und l sind entblösst,
dagegen m, j und l1 bedeckt, infolgedessen die linke Endkammer n1 mit verdichtetem
Gas, z.B. mit verdichteter Luft gefüllt ist, dagegen die rechte, auf ihr Mindestmass
verengte Kammer n und ebenso die linksseitige Kammer
d1 mit Luft, die
unter Atmosphärendruck bezw. dem in der Ausdehnungskammer herrschenden Drucke
steht.
Textabbildung Bd. 313, S. 179
Fig. 36.Apparat zum Auffangen des Glycerins zur Maschine von
Hesketh.
Textabbildung Bd. 313, S. 179
Wasserbehälter zur Maschine von Hesketh.
Die Kammer d(d1) bildenden
Ringflächen des Kolbens sind so bemessen, dass für einen bestimmten, infolge
Verbindung der Kammer d (d1) mit A (A1) durch k (k) sich einstellenden Druck der in der Kammer n1
(n) auf den Kolben ausgeübte Druck überwunden wird.
Sobald dieses Druckverhältnis eintritt, verschiebt sich der Kolben K nach links mit einer Geschwindigkeit, welche von der
mittels Schraube v regelbaren Weite der Oeffnung k (k1) abhängt; er entblösst hierbei die Oeffnungen m und l1, während er l und m1 absperrt. Hierdurch
wird am linken Ende in n1 der Druck auf Atmosphärendruck vermindert, während am rechten Ende
verdichtete Luft in n einströmt, wodurch der Kolben
rasch in seine linke Endlage getrieben wird; dann kommt rechts Kammer c vor i und h, die verdichtete Luft strömt also aus A nach E, während links
b vor i1 gelangt und A1 aufs neue durch V mit
verdichteter Luft versehen wird. Ferner wird geöffnet;, dagegen bedeckt j1 und h1. Nunmehr wächst in
Kammer d1 infolge ihrer
Verbindung mit A1 und
k1 der Druck, bis
er schliesslich den Kolben nach rechts verschiebt und ihn die hieraus folgende
Entblössung von m1 in
die rechte Endlage treibt unter Anschluss von A1 an E und von A an V, worauf sich das
beschriebene Spiel wiederholt. Um die Geschwindigkeit der anfänglichen
Kolbenverschiebung zu regeln, kann man auch die Oeffnungen kk1 mit
gleichbleibender Weite versehen, dagegen den Querschnitt der Luftzuführung g veränderlich machen.
Von der Firma Hall in Datford (England) ist eine neue
Kohlensäurekältemaschine, Konstruktion E. Hesketh,
gebaut worden. Die Kompressionscylinder des vorliegenden Systems, in Fig. 36 bis 43 dargestellt, sind aus
einem massiven Block geschmiedeten Stahls gearbeitet, in welchem der
Cylinderhohlraum durch Ausbohren hergestellt wird; das letztgenannte Material ist
sehr fest und lässt sich vorzüglich polieren, so dass eine vorzeitige Abnutzung der
Lederstulpdichtung ausgeschlossen ist. Für die kleineren Modelle benutzt man als
Cylindermaterial eine sehr widerstandsfähige und dichte Bronze. Die Saug- und
Druckventile sind untereinander auswechselbar. Die Stopfbüchse enthält doppelte
Lederstulpdichtung, welche derart angeordnet ist, dass zwischen die beiden Teile
Glycerin gepresst werden kann; der Druck desselben ist so gross gewählt, dass er die
maximale Kompressionsspannung der Kohlensäure noch übertrifft, deren Entweichen also
sicher verhindert, und wird durch einen Differentialkolben erzeugt, dessen grössere
Kolbenfläche ihren Druck von der Kondensatorspirale aus erhält, während die kleinere
Fläche diese Spannung entsprechend vergrössert dem Glycerin mitteilt.
Textabbildung Bd. 313, S. 179
Fig. 39.Absperrventil zur Maschine von Hesketh.
Textabbildung Bd. 313, S. 179
Fig. 40.Kompressionscylinder zur Maschine von Hesketh.
Die Menge des allmählich entweichenden Glycerins ist gering; der nach dem
Cylinderinnenraum tretende Teil dient zum Schmieren des Kolbens und zur Verringerung
der schädlichen Räume, während die kleinen, durch die Druckventile nach und nach
mitgerissenen Mengen in einem besonderen Apparat (Fig.
36) aufgefangen werden, welcher nach Art bekannter Wasserabscheider
dadurch wirkt, dass das durch F eintretende und nach
Ablenkung durch die schräggeneigte Zunge f2 an die Gefässwand anprallende Gemisch in G plötzlich erweiterten Querschnitt vorfindet, wodurch
sich die Strömungsgeschwindigkeit so stark vermindert, dass das Glycerin Zeit
findet, sich abzusondern; die Kohlensäure geht durch Rohr H zum Kondensator weiter, während das Glycerin von Zeit zu Zeit durch gge abgezogen
werden muss.
Die Rohrschlangen des Kondensators bestehen aus Eisen und sind aus einzelnen Längen
elektrisch zusammengeschweisst; sie werden entweder durch Berieselung und Luftzug
gekühlt, oder liegen auch ganz im Kühlwasser, im letzteren Falle doch dadurch gut
zugänglich, dass der entsprechend konstruierte Wasserbehälter (Fig. 37 und 38) an der
Einmündungsstelle der äusseren Leitungen eine ebene Wand besitzt, welche nach Lösung
der Verbindungsbolzen entfernt werden kann. Die Anschlüsse der parallel geschalteten einzelnen
Spiralen an die Zuleitung bei c2 und die Ableitung bei c4 liegen ausserhalb des Gefässes und
können daher ständig kontrolliert werden; die Kohlensäure tritt bei c2 ein, durchströmt die
Spirale von unten nach oben, geht von den höchsten Punkten durch die vertikalen
Teile c3 wieder nach
unten und tritt durch c4 aus.
Damit der Kompressor leicht einer Besichtigung unterzogen werden kann, sind
Absperrventile (Fig. 39) für Saug- und Druckleitung
vorgesehen, welche der hohen Spannung wegen mit Spindelverschluss B ausgestattet sind; für die Druckleitung ist damit
gleichzeitig ein Sicherheitsventil C verbunden.
Textabbildung Bd. 313, S. 180
Fig. 41.Kohlensäurekältemaschine von Hesketh.
Dasselbe weist neben einem durch Feder belasteten Ventil c3 bekannter Konstruktion noch eine
besondere Vorrichtung auf, welche für normalen Betrieb absolute Dichtheit
garantiert. Ein dünnes Scheibchen D aus gepresstem
Kupfer, welches im Fuss des Ventils C zwischen
besonderen Dichtungsringen d eingebettet liegt,
schliesst für gewöhnlich die Druckleitung nach aussen vollkommen ab. Sobald
aber die Spannung ein vorgeschriebenes Mass überschreitet (bei der vorliegenden
Konstruktion 140 at), wird die Kupferscheibe durchbrochen und das nun zur Wirkung
kommende Federventil lässt den Ueberdruck durch die Oeffnung r2 entweichen. Der Cylinder ist bei b, die Druckleitung bei a
angeschlossen.
Besondere Sorgfalt erfordert die Herstellung der Kupferscheiben D, da deren Festigkeit nicht nur von ihrer Dicke,
sondern auch von der Härte des Materials abhängt. Es wird daher jedes einzelne Stück
auf 100 at geprüft, und sodann aus je einem Satz von 12 Stück eines bis zum Bruch
belastet, damit man genügende Sicherheit für das beabsichtigte Verhalten habe.
Textabbildung Bd. 313, S. 180
Kohlensäurekältemaschine von Hesketh.
An allen Verbindungs- und Anschlussstellen sind elastische Ringe, aus einer
geeigneten Kupferlegierung bestehend, im Gebrauch, welche sich den jeweiligen
Dichtungsflächen auf das Vollkommenste anschmiegen. Fig.
41 zeigt die Anordnung einer mittelgrossen Maschine dieses Systems, Fig. 42 und 43 die kleinsten Modelle
dieser Ausführung.
(Schluss folgt.)