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Verfahren zum Kühlen mittels fester Kohlensäure Die Erfindung betrifft
ein Verfahren und eine Einrichtung zum Kühlen mittels fester Kohlensäure.
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Beim Kühlen mittels vergasenden Kohlesäureeises ergeben sich aus der
schlechten Wärmeleitfähigkeit des Kohlensäuregases Schwierigkeiten nach zwei Richtungen.
Zunächst zeigt die feste Kohlensäure, die von der ebenfalls schlecht wärmeleitenden
Luft bestrichen wird, eine gewisse Trägheit in der Vergasung, so daß eine erhebliche
Kälteleistung in der Zeiteinheit, die vielfach, z. B. bei Rieselkühlern, notwendig
ist, mit eine kleine bestrichene Oberfläche darbietenden festen Kohlensäureblöcken
nicht erzielbar ist, und dabei ist auch eine empfindliche Regelung der Kälteleistung
gerade mit Rücksicht auf die schlechte Wärmeleitfähigkeit der das Kohlensäureeis
bestreichenden Luft unmöglich. Anderseits ergeben sich aus der schlechten Wärmeleitfähigkeit
des Kohlensäuregases Schwierigkeiten nach der Richtung, daß das Kohlensäuregas auch
in der Abgabe seiner Kälte Trägheit zeigt. Die Folge davon ist einerseits, daß die
Kühlanlage mit schlechtem Wirkungsgrade arbeitet, weil das Gas mit verhältnismäßig
tiefer Temperatur, also zum großen Teil unausgenutzt entweicht, und anderseits,
daß die Kälteverteilung auf die nutzbaren Kühlflächen ungleichmäßig ist.
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Gerade mit Rücksicht auf die schlechte Wärmeleitfähigkeit des Kohlensäuregases
ist bereits vorgeschlagen worden, zwischen dem die vergasende feste Kohlensäure
enthaltenden, von der Luft bestrichenen Behälter mit durchbrochenen Wänden und dem
abzukühlenden Raume als Übertragungsglied in einem besonderen metallenen Behälter
eine ruhende Flüssigkeitsmasse einzuschalten. Dadurch wird wohl der Nachteil der
ungleichmäßigen Kältestrahlung auf den abzukühlenden Raum vermieden, sämtliche sonstigen
Nachteile des Kühlens mit fester Kohlensäure, namentlich die Trägheit in der Vergasung
sowie die mangelhafte Kälteübertragung vom Kohlensäuregas. auf die Metallwand des
dazwischengeschalteten Flüssigkeitsbehälters, bleiben jedoch dabei vollkommen unverändert
bestehen.
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Im Sinne der Erfindung wird die angegebene technische Aufgabe dadurch
restlos gelöst, daß eine an die Oberfläche der vergasenden festen Kohlensäure nicht
anfrierende und von dieser chemisch abweichende Flüssigkeit im geschlossenen Kreislauf
unmittelbar über die feste Kohlensäure selbst und hierauf an den Kühlflächen entlanggeführt
wird, so daß die feste Kohlensäure in der das Bad bildenden Flüssigkeit selbst vergast
und die Kühlflächen von einem mit Kohlensäuregasen mehr oder weniger angereicherten
Flüssigkeitsstrome bespült werden. Dadurch
werden die aus der schlechten
Wärmeleitfähigkeit des Kohlensäuregases sich ergebenden Übelstände nicht nur, wie
bei der erwähnten bekannten Ausführung, an der Stelle, wo die Kälte nutzbar abzugeben
ist, sondern auch an jener Stelle, wo die Flüssigkeit die Kälte des Kohlensäuregases
zu übernehmen hat, grundsätzlich beseitigt. Von der das Kohlensäureeis unmittelbar
umspülenden Flüssigkeit wird nämlich das Gas sofort an seiner Entstehungsstelle
erfaßt und unter inniger Vermischung aufgenommen, so daß der Wärmeaustausch zwischen
Kohlensäuregas und Flüssigkeit unter den denkbar günstigsten Bedingungen vor sich
geht, und dabei ist, da das Gas mit der Flüssigkeit in gemeinsamer Strömung zu den
Kühlflächen geleitet wird, auch die zum Vollzuge dieses Wärmeaustausches notwendige
Zeitdauer stets vorhanden. Da ferner das Kohlensäureeis gemäß der Erfindung nicht
von dem schlechten Wärmeleiter Luft, sondern vori einer Flüssigkeit umspült wird,
kann die Vergasungsgeschwindigkeit, also die Kälteleistung durch Änderung der Strömungsgeschwindigkeit
der Flüssigkeit ganz erheblich gesteigert und auch mit der erforderlichen Empfindlichkeit
geregelt werden.
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Es ist wohl bekannt, das Kohlensäuregas längs der Kühlflächen in Strömung
zu halten. Dabei wird aber über das Kohlensäureeis Luft geleitet, um .dann zusammen
mit dem entstehenden Kohlensäuregas zu den Kühlflächen gefördert zu werden. Da die
Luft geradeso wie das Kohlensäuregas einen schlechten Wärmeleiter darstellt, ist
diese bekannte Ausführung, bei der der Strom durch Vermengung von Medien des gleichen
Aggregatzustandes gebildet wird, zur Lösung der die Grundlage der vorliegenden Erfindung
bildenden technischen Aufgabe, nämlich Beseitigung der sich aus der schlechten Wärmeleitfähigkeit
ergebenden Nachteile, grundsätzlich ungeeignet.
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Es ist ferner bei Verwendung von Wassereis als Kältequelle bekannt,
die kälteübertragende Flüssigkeit unmittelbar über das Wassereis zu leiten. Da die
Schmelze von Wassereis eine Flüssigkeit, also ein Medium von guter Wärmeleitfähigkeit
ist, hat die erwähnte technische Aufgabe, deren Lösung die Erfindung darstellt,
in Zusammenhang mit Wassereis gar keinen Sinn. Abgesehen hiervon ist aber bei der
Erfindung gerade der Gedanke eigenartig, daß zwei Medien von verschiedenemAggregatzustand,
nämlich Kohlensäuregas und eine Flüssigkeit, zu einem gemeinsamen Strome vereinigt
werden, während in dem Falle von Wassereis der Strom aus der Vermengung zweier Flüssigkeiten
entsteht. Die Erfindung soll ausführlicher an Hand der Zeichnung erläutert werden,
die als Ausführungsbeispiel in zwei aufeinander senkrechten Ansichten eine Einrichtung
z. B. zum Kühlen von Milch veranschaulicht, bei welcher die zu kühlende Flüssigkeit
auf die Kühlflächen herabrieselt und als Medium zur Weiterbeförderung der Kälte
eine Flüssigkeit Verwendung findet.
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Gemäß der Zeichnung wird die zu kühlende Flüssigkeit in einen Behälter
a gegossen, und sie rieselt aus demselben durch kleine Öffnungen hindurch auf eine
Kühlschlange b, an deren unterem Ende ein Behälter c angeschlossen ist, der zur
Aufnahme eines z. B. stabförmigen Blockes la aus fester Kohlensäure dient. Der Behälter
c ist unter der Kühlschlange b derart angeordnet, daß die auf die Kühlschlange b
herabries.elnde, zu kühlende Flüssigkeit auch die Außenfläche des Behälters c umspült,
so daß der Behäl= ter c mit seiner Außenfläche mit einen Teil der gesamten Kühlfläche
bildet. Die gekühlte Flüssigkeit wird unterhalb der Kühlschlange b bzw. dem Kohlensäurebehälter
c in einem Gefäß x gesammelt, der zwischen den die Einrichtung tragenden Füßeng
untergebracht ist.
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Die durch Vergasung der festen Kohlensäure erzeugte Kälte wird auf
die Kühlschlange b dadurch verteilt, daß durch diese Kühlschlange künstlich ein
Strom eines flüssigen Mediums, z. B. von Salzwasser, Alkohol., Benzin, Äther o.
dgl. oder bei niedriger Temperatur frierendem öl, hindurahbewegt wird, welche Flüssigkeit
bei den in Betracht kommenden Temperaturen ihren flüssigen Zustand noch beibehält.
Die Flüssigkeitsströmung wird durch eine Pumpe f aufrechterhalten, deren Antrieb
entweder von Hand oder maschinell erfolgen kann, und die Flüssigkeit vollführt einen
geschlossenen Kreislauf, wobei die durch die Kühlschlange b hindurch von unten aufwärts
strömende und daraus oben austretende Flüssigkeit in einen Behälter d und aus demselben
wieder in die Pumpe f gelangt, die die Flüssigkeit von neuem in den Kohlensäurebehälter
c drückt. Das flüssige Medium strömt auch durch den Kohlensäurebehälter c hindurch,
und sie reißt hierbei das sich entwickelnde Kohlensäuregas mit sich, so daß dieses
Gas die Kühlschlange b auch unmittelbar kühlt.
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Wird das die Kälte verteilende flüssige Medium, wie auch beim zeichnerisch
dargestellten Ausführungsbeispiel, in Form eines kontinuierlichen Stromes an den
Kühlflächen entlang von unten nach aufwärts bewegt und wird der Kohlensäurebehälter
c an die Rohrschlange b unten angeschlossen, so erreicht man den Vorteil, daß die
Flüssigkeitsströmung
durch die in der Flüssigkeit aufsteigenden
Gase nach Art einer Mammutwirkung unterstützt wird.
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Die während des Arbeitsvorganges sich ansammelnden Gase können an
einer geeigneten Stelle, z. B. durch ein am Behälter d oben angebrachtes Sicherheitsventil
e, entweichen, wobei der Behälter d in im übrigen an sich bekannter Weise als ein
die Gase von der Flüssigkeit trennender Abscheideapparat ausgeführt sein kann. Dadurch
wird nicht nur die Gefahr des Zerberstens der Apparatur beseitigt, sondern es wird
auch gesichert, daß sich der Arbeitsgang bei einem zur Erreichung der erforderlichen
niedrigen Temperatur notwendigen geringen Druck abspielt.
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Der Kohlensäureblock h kann durch eine am Behälter c angebrachte,
abschließbare Öffnung i hindurch eingesetzt bzw. ersetzt werden, wobei in dem Falle,
daß das flüssige Kältemedium auch den Behälter c durchströmt, die Flüssigkeit aus
dem Behälter c nach Abschließen eines Hahnes p durch einen Hahn v hindurch abgelassen
werden muß. Die Nachfüllung der Flüssigkeit kann durch einen Trichter r mit Hahn
erfolgen.
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Innerhalb des Bereiches der Erfindung kann die auf der Zeichnung nur
schematisch angedeutete Einrichtung mit einer Reihe von Abweichungen ausgeführt
werden. So kann z. B. die Rohrschlange b durch ein doppelwandiges
Gefäß ersetzt werden, der Kohlensäurebehälter e kann statt unterhalb neben oder
über der Kühlfläche d angeordnet werden, oder aber es kann die ganze Einrichtung
an Stelle eines Rieselkühlers nach Art eines sogenannten Eisschrankes ausgeführt
sein.