DE159235C

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Publication number: DE159235C
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Description

Jede Kompressionskältemaschine setzt sich zusammen aus einer Kraftmaschine, die im allgemeinen in einer Dampfmaschine besteht, und einem Verdichter (Kompressor).
Der durch die Kraftmaschine angetriebene Verdichter saugt aus dem Kühler der Maschine die aus einer schwer gefrierbaren Flüssigkeit entwickelten Dämpfe, von denen er teilweise erfüllt ist, und drückt dieselben inEach compression refrigeration machine is composed of an engine, which generally consists of a steam engine, and a compressor.
The compressor driven by the engine sucks the vapors developed from a liquid that is difficult to freeze from the cooler of the machine, of which it is partially filled, and presses them into

ίο einen mittels Wasserstromes gekühlten Kondensator, wo sie sich kondensieren. Die durch die Kondensation zurückgebildete Flüssigkeit kehrt nach dem Kühler'zurück, wo sie wieder verdampft, und so fort.ίο a condenser cooled by a water flow, where they condense. The liquid re-formed by the condensation returns to the cooler, where she again evaporated, and so on.

Das Tempcraturgefälle, welches man zwischen Kühler und Kondensator unterhalten muß, ist im allgemeinen wenig stark und überschreitet selten 50° C.The temperature gradient that is maintained between the cooler and the condenser must, is generally not very strong and rarely exceeds 50 ° C.

Unter diesen Umständen ist die Wärmemenge, welche die vom Kondensator zurückkommende Flüssigkeit in den Kühler trägt, nur gering im Vergleich mit derjenigen, welche ihre Verdampfung aufbraucht. Die Temperatur des Kühlers sinkt infolgedessen immer ' 25 tiefer unter die Temperatur des Kondensators, bis der von ihm zu kühlende Körper ihm während der gleichen Zeit ebensoviel Wärme zuführt, als er verliert.In these circumstances the amount of heat is what is coming back from the condenser Carries liquid into the cooler, only slightly in comparison with that which uses up its evaporation. The temperature As a result, the cooler always sinks 25 lower below the temperature of the condenser, until the body to be cooled supplies him with the same amount of heat during the same time, when he loses.

Die Drücke im Kühler und Kondensator sind gleich der Spannung, welche die Dämpfe der in ihnen enthaltenen Flüssigkeit bei der Temperatur besitzen, welche in den genannten beiden Teilen herrschen. Der Druck im Kondensator ist demnach höher als im Kühler, und ist deswegen der Verdichter zur Überführung des Dampfes aus dem Kühler in den Kondensator erforderlich.The pressures in the cooler and condenser are equal to the voltage exerted by the vapors of the liquid contained in them at the temperature, which in the said both parts prevail. The pressure in the condenser is therefore higher than in the cooler, and is therefore the compressor for transferring the vapor from the cooler to the condenser necessary.

Gleichwie die Turbine die einfachste Dampfmaschine ist, ist der Ventilator der einfachste Verdichter. Man gelangt also zum möglich einfachsten Bau der Kältemaschine, wenn man, wie in Fig. 1, auf derselben Welle eine Dampfturbine ι mit einem Ventilator 2 kuppelt. Der durch die Turbine getriebene Ventilator saugt aus dem Kühler an und drückt nach dem Kondensator. Just as the turbine is the simplest steam engine, the fan is the simplest Compressor. So one arrives at the simplest possible construction of the refrigeration machine, if one, As in Fig. 1, a steam turbine ι with a fan 2 is coupled on the same shaft. Of the Fan driven by the turbine sucks in from the cooler and pushes towards the condenser.

Diese Idee ist jedoch nur dann ausführbar, wenn die Umfangsgeschwindigkeit, deren der Ventilator bedarf, praktisch ausführbar ist.However, this idea is only feasible if the peripheral speed whose the Fan needs, is practically feasible.

Man hat bereits Ventilatoren gebaut, welche mit unmittelbarem Antrieb durch Turbinen eine Umfangsgeschwindigkeit von 270 m in der Sekunde entwickeln. Man benutzte dieselben zur Verdichtung von Luft, und-es gelang", dieselbe unter einen Druck von 5 m Wassersäule zu setzen.Fans have already been built which are directly driven by turbines develop a peripheral speed of 270 m per second. They used the same for the compression of air, and - it succeeded ", the same under a pressure of 5 m To put water column.

Diese Ventilatoren, insbesondere die von R a t e a u konstruierten, arbeiten vollkommen und, mit guter Leistung. Wenn trotzdem ihre Verwendung in der Industrie keine allgemeine geworden ist, so liegt dies daran, daß der Druck von 5 m Wassersäule (auf Luft bezogen) keinem vorhandenen Bedürfnis entspricht, indem er entweder zu hoch oder zu niedrig ist.These fans, especially those designed by R a t e a u, work perfectly and, with good performance. If nevertheless their use in industry is not general has become, this is due to the fact that the pressure of 5 m water column (related to air) does not meet any existing need by being either too high or too is low.

Aber man kann annehmen, daß die Umfangs-But one can assume that the circumferential

geschwindigkeit von 270 m unter guten Umständen erhalten werden kann.speed of 270 m can be obtained under good circumstances.

Damit im vorliegenden Falle diese Geschwindigkeit genüge, müßten die Dämpfe der in der Kältemaschine benutzten Flüssigkeit, indem sie unmittelbar vom Kondensator in den Kühler strömen, eine geringere Geschwindigkeit als 270 m annehmen. Bekanntlich ist die dem Ventilator zu erteilende Umfangsgeschwindigkeit genau gleich dieser Strömungsgeschwindigkeit. In order for this speed to be sufficient in the present case, the vapors would have to be in the Chiller used liquid by moving directly from the condenser to the cooler flow, assume a speed less than 270 m. As is well known, it is dem The peripheral speed to be given to the fan is exactly the same as this flow speed.

Unter den verschiedenen Flüssigkeiten, welche die Chemie zur Verfügung stellt; genügt dieser Bedingung der Tetrachlorkohlenstoff, C Cl₁, dessen Dämpfe eine 7,5 mal größere Dichte als die Luft besitzen. Dieser Körper wurde von R e g η a u 11 entdeckt, der auch das Verhalten seiner Dämpfe vollständig erforschte.Among the various fluids that chemistry provides; This condition is satisfied by carbon tetrachloride, C Cl ₁ , whose vapors have a density 7.5 times greater than that of air. This body was discovered by R eg η au 11, who also fully researched the behavior of its vapors.

Der Tetrachlorkohlenstoff ist eine farblose, vollkommen beständige und unverbrennliche Flüssigkeit, welche Metall nicht angreift. Er läßt sich verhältnismäßig billig herstellen. Er siedet erst bei 78⁰ unter Atmosphärendruck, so daß er ebenso leicht lagerbar und versendbar ist wie Wasser. Sein Gefrierpunkt liegt äußerst tief. Zu bemerken ist, daß er Fette löst.Carbon tetrachloride is a colorless, completely stable and incombustible liquid that does not attack metal. It can be produced relatively cheaply. It boils at 78 ⁰ under atmospheric pressure, so that it is as easily storable and shippable like water. Its freezing point is extremely low. It should be noted that it dissolves fats.

In der »Mechanischen Wärmetheorie« von Zeuner sind Tabellen über die Eigenschaften dieses Körpers mitgeteilt, ähnlich denen, welche er nach den Versuchen Regnault's für Wasser und Wasserdampf aufgestellt hat.In Zeuner's "mechanical heat theory" there are tables about the properties communicated to this body, similar to those which he found after Regnault's experiments for Has placed water and steam.

Es wurde gefunden, daß ein Ventilator, der den Atmosphärendruck um ¹Z₂ Atmosphäre zu erhöhen vermag, es ermöglicht, die Dämpfe von Tetrachlorkohlenstoff aus einem Kühler in einen Kondensator zu fördern,, zwischen denen ein Temperaturgefälle von 50⁰ C. unterhalten wird, wobei die mittlere Temperatur der beiden Gefäße in der Nähe der Temperatur des schmelzenden Eises liegt.It has been found that a fan which ^{can increase the atmospheric pressure by 1} Z ₂ atmosphere makes it possible to convey the vapors of carbon tetrachloride from a cooler into a condenser, between which a temperature gradient of 50 ^° C. is maintained, with the mean temperature of the two vessels is close to the temperature of the melting ice.

Die Grundlage der vorliegenden Erfindung besteht nun in der Verbindung der Ve'rwendung von Tetrachlorkohlenstoff mit der Verwendung eines als Ventilator gebauten Kompressors zum Zwecke der Bildung einer Kältemaschine. The basis of the present invention now consists in the connection of the use carbon tetrachloride with the use of a compressor built as a fan for the purpose of forming a refrigeration machine.

Fig. ι zeigt im Schnitt den Hauptbestandteil einer Kältemaschine.Fig. Ι shows in section the main component of a refrigeration machine.

Eine Dampfturbine 1 ist mit einem Ventilator 2 auf dieselbe Welle 3 gesetzt. Der Dampf strömt durch den Stutzen 4 ein und durch den Stutzen 5 aus.A steam turbine 1 is placed on the same shaft 3 with a fan 2. Of the Steam flows in through the nozzle 4 and out through the nozzle 5.

Das beiden Maschinen gemeinsame Gestell ruht auf dem ihm als Sockel dienenden Kühler. Letzterer besteht aus einem>Kasten 6, durchzogen von Röhren 7, durch welche man mittels geeigneten Salzzusatzes schwer gefrierbar gemachtes Wasser strömen läßt. Der Kasten ist mit Tetrachlorkohlenstoff gefüllt; er ist an der Oberseite in unmittelbarer Verbindung mit dem Gehäuse 8, in welchem der A^entilator 2 arbeitet. Letzterer ist bestrebt, im Kasten 6 ein Vakuum zu erzeugen, indem er die sich daselbst enwickelnden Dämpfe absaugt und sie nach einem spiralförmig um seinen Umfang verlaufenden Ka'nal 9 drückt, an den sich ein in den oberen Teil des Kondensators 11 mündendes Rohr 10 (Fig. 2) anschließt.The frame that is common to both machines rests on the one that serves as a base Cooler. The latter consists of a> box 6, traversed by tubes 7, through which one allows water made difficult to freeze by means of a suitable addition of salt to flow. Of the Box is filled with carbon tetrachloride; it is in direct contact at the top with the housing 8 in which the A ^ ventilator 2 works. The latter endeavors to create a vacuum in the box 6 by sucking off the vapors that develop there and it presses against a channel 9 running spirally around its circumference into the upper part of the capacitor 11 opening pipe 10 (Fig. 2) connects.

Der Kondensator ist ähnlich wie der Kühler gebaut, nur daß seine Rohre von kaltem Wasser durchströmt werden, um seine Temperatur gegen Erhöhung durch die durch die Kondensation der Tetrachlörkohlenstoffdämpfe entwickelte Wärme, zu sichern.The condenser is built similarly to the cooler, except that its pipes are made of cold water flowed through to its temperature against increase due to the condensation the heat generated by the carbon tetrachloride vapors.

Der untere Teil des Kondensators 11 steht in Verbindung mit dem unteren Teil des Kühlers 6 durch eine mit Schwimmer 12 versehene Büchse. Dieser Schwimmer mäßigt die naturgemäß vom Kondensator nach dem Kühler gerichtete Flüssigkeitsströmung, so daß im Kühler die Flüssigkeit auf konstantem Spiegel verbleibt.The lower part of the capacitor 11 is at a standstill in connection with the lower part of the cooler 6 by a float 12 provided Rifle. This float moderates the liquid flow naturally directed from the condenser to the cooler, so that in the cooler the liquid remains at a constant level.

In Fig. 2 ist angenommen, daß die Kältemaschine zur Eisfabrikation dient. Die mit dem zu gefrierenden Wasser gefüllten Kästen sind in den verschiedenen Abteilungen eines Kastens 13 untergebrächt, welcher von der aus dem Kühler kommenden Salzlösung durchströmt wird, die dann wieder in den Kühler zurückfließt. Eine Pumpe 14 sichert diesen Umlauf.In Fig. 2 it is assumed that the refrigerator is used to make ice. With The boxes filled with the water to be frozen are in one of the various compartments Box 13, which of the The saline solution coming from the cooler flows through, which is then returned to the cooler flows back. A pump 14 ensures this circulation.

Eine Pumpe 15 vermittelt die Kühlwasserströmung durch den Kondensator.A pump 15 mediates the flow of cooling water through the condenser.

Da die Turbine 1 mit sehr großer Geschwindigkeit läuft, würde es unbequem sein, sie zum Betriebe der Pumpen heranzuziehen; deshalb zeigt Fig. 2 die Pumpen in Verbindung mit einer besonderen Kraftmaschine, 16. Die von letzterer zu leistende Arbeit wird im Vergleich zu der von der Turbine 1 geleisteten. Arbeit immer sehr klein sein. Andererseits müssen Turbine und Kraftmaschine 16 gleichzeitig arbeiten, jede Änderung in der Arbeit der Turbine bedingt eine im Verhältnis dazu stehende Änderung in der von der Kraftmaschine zu leistenden Arbeit. Hieraus folgt, daß, wenn man, wie in Fig. 2 gezeigt, die Kraftmaschine und die Turbine hintereinander schaltet, d. h. den Aüspuffdampf der Kraftmaschine 16 in die Turbine 1 leitet, die Druckverminderung, welche der Dampf in der Kraftmaschine 16 erfährt, in. bezug auf diejenige, welche er in der Turbine erleidet, vernachlässigt werden kann.Since the turbine 1 is running at a very high speed, it would be inconvenient to use it for To consult companies of pumps; therefore FIG. 2 shows the pumps in connection with FIG of a special engine, 16. The work to be done by the latter is compared to that provided by turbine 1. Work always be very small. On the other hand must Turbine and engine 16 work simultaneously, any change in the work of the Turbine requires one in relation to it standing change in the work to be done by the prime mover. It follows from this that when, as shown in Fig. 2, the engine and the turbine in series switches, d. H. directs the exhaust steam from the engine 16 into the turbine 1, the pressure reduction, which the steam in the engine 16 experiences, with respect to that which he suffers in the turbine can be neglected.

Diese Anordnung hat die Wirkung, daß die thermische Leistung, der Kraftmaschine 16 keine Bedeutung hat, weil die verfügbare Arbeit des Dampfes, die in der Kraftmaschine nicht ausgenutzt worden ist, Ausnutzung in der Turbine erfährt.This arrangement has the effect of reducing the thermal output of the engine 16 has no meaning because of the available work of the steam that is in the prime mover has not been exploited, is being exploited in the turbine.

Hierdurch ist die Verwendung einer umlaufenden Kraftmaschine nach Art der B eh r en s'sehen ermöglicht. Bekanntlich sind die Kraftmaschinen dieser Art sehr einfach, enthalten keine Steuerung, arbeiten sehr gut und sind sehr billig. Sie laufen jedoch mit .voller Einströmung, was Vorteile im vorliegenden Falle bietet, wenn auch, diese Betriebsart im allgemeinen nur eine sehr schlechte Leistung bedingt.This makes the use of a rotating engine of the type Seeing is made possible. It is well known that power machines of this type are very simple, do not contain any controls, work very well and are very cheap. They run, however with full inflow, which offers advantages in the present case, albeit this operating mode generally very poor performance.

Es wurde die fettlösende Eigenschaft des Tetrachlorkohlenstoffes erwähnt. Man muß also der Lagerschmierung große Sorgfalt widmen. Die einfachste Weise, jede Schwierigkeit auszuschließen, ist jedenfalls die in Fig. 1 angezeigte: die Zapfen der Welle 3 laufen in Graphitlagern 17, 17 und 18, 18, welche von Buchsen aus Bronze umschlossen sind. Diese Lager bedürfen keiner Schmierung.The fat-dissolving property of carbon tetrachloride was mentioned. One must So pay great attention to the lubrication of the bearings. The easiest way, any difficulty to be excluded is in any case the one in FIG. 1 indicated: the journals of the shaft 3 run in graphite bearings 17, 17 and 18, 18, which of Bushes made of bronze are enclosed. These bearings do not require lubrication.

Bekanntlich können dergleichen Lager benützt werden, wenn sie nur schwachen Drücken ausgesetzt sind, was hier der Fall ist, wo die beweglichen Teile sehr leicht sind und die Welle keine Rückwirkung auf ihre Lager ausübt. Schließlich bilden diese Lager auch Teile einer Kältemaschine, sie werden also naturgemäß beständig gekühlt.As is known, the same bearings can be used when exposed to only weak pressures, which is the case here where the moving parts are very light and the shaft has no effect on its bearings. After all, these bearings also form parts of a refrigeration machine, so they are natural constantly chilled.

Damit der Tetrachlorkohlenstoff im Kühler zum 'Sieden komme, muß letzterer luftleer sein, und es wird der Druck im Kühler und auch im .Kondensator nur sehr gering sein mit Bezug auf den atmosphärischen Druck. Man braucht also keine Vorsorge gegen Entweichen zu treffen, es muß im Gegenteil dem Eindringen von Luft vorgebeugt werden. Zu letzterem Zweck ist folgende, aus Fig. 1 ersichtliche Anordnung getroffen:In order for the carbon tetrachloride to boil in the cooler, the latter must be evacuated and the pressure in the cooler and also in the condenser will be very low with reference to atmospheric pressure. So you don't need to take precautions against escape on the contrary, the ingress of air must be prevented. For the latter purpose, the following can be seen from FIG. 1 Arrangement made:

Das Eindringen von Luft in das Gehäuse des Ventilators wie in dasjenige der Turbine (wo das gleiche Vakuum wie im Kondensator herrschen muß) kann an den Lagern 18,18 stattfinden. Letztere werden an ihrer Oberfläche mit Rinnen versehen, um die Luftbewegung an ihnen entlang möglichst zu verlangsamen. Die wesentlichste Vorkehrung besteht jedoch darin, zwischen den beiden Lagern 18 einen Raum 19 vorzusehen und in demselben vermittels einer Pumpe einen Druck zu unterhalten, der unter demjenigen verbleibt, der im Kühler herrscht, wenn er vollständig luftleer ist. Mit dieser Anordnung ist kein Nachdringen von Luft in den Kühler zu befürchten, es kann nur ein Eindringen durch das das Ventilatorgehäuse schließende Lager 18 stattfinden ; man wird also das Lager so dicht als möglich herzustellen bestrebt sein müssen.The ingress of air into the housing of the fan as in that of the turbine (where the same vacuum as in the condenser must prevail) can take place at Camps 18:18. The latter are on their surface provided with gutters to slow down the air movement along them as possible. The most important precaution, however, is to place between the two bearings 18 to provide a space 19 and to maintain a pressure in it by means of a pump, which remains below that which prevails in the radiator when it is completely evacuated is. With this arrangement there is no risk of air getting into the cooler, penetration can only take place through the bearing 18 which closes the fan housing ; one will therefore have to strive to make the camp as close as possible.

Claims

Patent claim:

Refrigeration machine in which the heat extraction in the cooler is brought about by the evaporation of a volatile substance from low freezing point, which takes place in the absence of air, characterized by the use of carbon tetrachloride (C ClJ as a volatile substance for the purpose of sucking in the vapors from the cooler and compressing to be able to effect the same in the condenser by a rotating fan.

1 sheet of drawings.