DE3949C - Verfahren zur Kälteerzeugung zum Zweck der Konservirung von Fleisch, anderen Nahrungsmitteln und Getränken - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Die Erfindung bezweckt die bessere und ökonomischere Conservirung von Fleisch oder anderen Nahrungsmitteln während des Transportes zur See oder auf dem Lande oder während es auf Lager ist; indessen sind unsere Verbesserungen auch anwendbar auf Kühlung von Getränken in Brauereien oder anderswo.

Das Fleisch wird in eine Kammer gegeben, welche am vortheilhaftesten möglichst luftdicht gemacht wird, und deren Wände möglichst geringe Wärmeleitungsfähigkeit haben.

Luft, welche durch die das Fleisch enthaltende Kammer circulirt, geht durch Apparate, in welchen sie comprimirt wird; dann wird sie in diesem comprimirten Zustande durch Wasser und auf andere Weise abgekühlt und darauf wieder expandirt. Die Temperatur in der Kammer soll infolge dessen nie 10⁰C übersteigen und nie so tief sinken, dafs das Fleisch gefrieren und dadurch beschädigt werden könnte.

Eine Schwierigkeit, welche bei den meisten Anwendungen des Systems der Kälteerzeugung durch die Wiederexpansion zusammengeprefster und abgekühlter Luft sich ergiebt, ist die Bildung von Eis, wenn die Wiederexpansion eintritt und welche ein richtiges Arbeiten des Apparates verhindert. In der von uns vorgesehenen Anwendung zu Conservirungszwecken wäre es nachtheilig, gefrorene Theile durch die wiederexpandirte Luft in die Fleischkammer zu bekommen, und ein Theil unserer Erfindung betrifft speciell die Verhütung dieser Unzukömmlichkeit. Unsere Erfindung bezieht sich auch auf eine verbesserte Art der Zusammenstellung der einzelnen Theile des Apparates unter Vermeidung schwerer Schwungräder, auf Verbesserung und Gleichmäfsigkeit der allgemeinen Bewegung und auf Anwendung des Apparates für Schiffe und Eisenbahnen.

Um die Bildung von Eis in der wiederexpandirenden Luft zu verhindern, führen wir die Abkühlung der comprimirten Luft in einer wirksameren Weise aus, als bisher geschehen, indem wir die Luft von der Feuchtigkeit trennen; kurz vor ihrer Wiederexpansion wird sie durch einen langen Weg in eigens angeordneten Röhren einer Temperatur ausgesetzt, die kalt genug ist, um alle übrigbleibende Feuchtigkeit niederzuschlagen. Jedoch soll die Feuchtigkeit der Luft nicht so vollständig entzogen werden, dafs sie eine unerwünschte trocknende Wirkung auf das zu kühlende Fleisch u. dergl. ausübt; auch soll die Temperatur der Röhren nicht so niedrig sein, dafs das sich in ihnen niederschlagende Wasser gefrieren würde.

Fig. ι auf Blatt I der beiliegenden Zeichnungen stellt einen Grundrifs des Apparates dar, theilweise im Horizontalschnitt, und Fig. 2, Blatt II, ist eine Seitenansicht, theilweise im Verticalschnitt. Diese Figuren sollen nicht die verschiedenen Haupttheile des Apparates darstellen in den bezüglichen Stellungen, welche am besten oder passendsten für sie am Bord des Schiffes oder in anderen Situationen sein mögen, sondern sind angeordnet, um die Verbindungen zwischen den Theilen in einer passenden Weise zu .zeigen.

Die Figuren auf Blatt III der Zeichnungen .sind vergröfserte Ansichten von einzelnen Theilen¹.

Auf einem Gestell oder einer Fundamentplatte ι von rechteckiger Form im Gründrifs wird von drei Lagern an einem Ende quer eine horizontale Welle 2 getragen, welche zwei Paar Kurbeln 3, 4, 5, 6 auf sich hat. Die Kurbeln eines jeden Paares stehen unter rechten Winkeln zu einander. An den ä'ufseren Enden der Welle 2 befinden sich zwei leichte Schwungräder 7. Die beiden äufseren Kurbeln 3, 6 sind mittelst Stangen 8 mit den Kolbenstangen 9 zweier horizontaler doppeltwirkender Dampfcylinder 10 verbunden, welche Ventilkasten an ihren äufseren Seiten mit Ventilen haben, die durch die Stangen 11 mittelst einfacher Excenter 12 auf der Kurbelwelle 2 bewegt werden.

Die zwei inneren Kurbeln 4, 5 sind mittelst Stangen 13 mit den Kolbenstangen 14 zweier horizontaler doppeltwirkender Luftexpansionscylinder 15 verbunden , welche Ventilkasten an ihren Unterseiten haben (bezeichnet bei 16 in Fig. 2 durch punktirte Linien) und mit gewöhnlichen Schieberventilen und separaten Expansionsventilen versehen sind, welche durch schaukelnde Wellen 17 und Stangen 18 von Excenterpaaren 19 auf der Kurbelwelle 2 getrieben werden. Die Kolbenstangen 9, 14 der Dampf- und Luftexpansionscylinder 10,1 5 gehen durch Stopfbüchsen an beiden Enden jener Cylinder und gehen fortgesetzt durch Stopfbüchsen in vier Luftcompressionscylinder 20, die an dem Fundamentgestell 1 befestigt sind, am entgegengesetzten Ende von dem, wo die Kurbelwelle 2 getragen wird. Einer dieser Luftcompressionscylinder 20 ist auf Blatt III der Zeichnungen vergröfsert gezeigt. Fig. 4 ist eine Endansicht und Fig. 5 ein Verticalschnitt. Die Ventile sind automatische Scheibenventile, welche durch den Druck der Luft geöffnet und durch Federn geschlossen werden, die in einer wohlbekannten Weise construirt und angeordnet sind, wie aus Fig. 5 leicht verständlich. Die Luft tritt durch Röhren 21 in die Cylinder durch die Ventile 22 ein, welche sich in den oberen Theilen der Cylinderenden befinden, und tritt aus durch Ventile 23 in den unteren Theilen der Cylinderenden und durch Röhren 24 zwischen den Cylindern. Die verschiedenen Verbindungen, die aus der Zeichnung ersichtlich, wurden gemacht, um leichter zu den inneren Theilen behufs Prüfung, Reinigung oder Reparatur gelangen zu können. An jedem Ende jedes Luftcompressionscylinders 20 befindet sich ein kleines Rohr 25 zum Wassereinspritzen, um die bei der Compression entstehende Hitze zu absorbiren, und dieses Wasser läuft in den Röhren 24 an deren tiefster Stelle durch Röhren 26 zu irgend einem passenden Klappen-Auslafsapparat. Die Luftcompressionscylinder 20 können mit einem Mantel gemacht werden, in dem kaltes Wasser circulirt,' um mitzuwirken, die. Luft, · während sie comprimirt wird, zu kühlen; wir glauben jedoch, dafs,die Einspritzung des Wassers (durch' die Röhren 25) in die'Luft selbst der wirksamste und ökonomischste Weg ist, die Luft während der Compression abzukühlen,' besonders wenn sie mit unserem verbesserten, hierin beschriebenen Apparat combinirt wird-, die Abkühlungsaction zu vervollständigen und nachher die Feuchtigkeit von der Luft zu trennen. Das Wasser, welches in die Luftcompressionscylinder 20 und in andere Theile des Apparates gespritzt wird, wird durch zwei Pumpen 27 getrieben, die sich an den Seiten des Gestelles 1 befinden und mittelst Stangen 28 von excentrischen Bolzen an den Schwungrädern 7 bewegt werden.

Die comprimirte Luft gelangt von den Ausblaseröhren 24 der Compressionscylinder 20 durch Röhren 29, D in den Apparat zum Vervollständigen ihrer Abkühlung und Trennung der Feuchtigkeit von ihr. Dieser Apparat, welcher vergröfsert und im Verticalschnitt in Fig. 3 auf Blatt III der beiliegenden Zeichnungen gezeigt ist, umfafst zwei Verticalcylinder A B oder Kessel von beliebiger brauchbarer Form und einen Satz Röhren C. Der erste Kessel A ist mit einem Einsatz D an seinem unteren Ende versehen, um die comprimirte Luft von den Compressionscylindern eintreten zu lassen; die Luft steigt durch diesen ersten Kessel A aufwärts, geht dann durch einen Verbindungskanal E oben in den zweiten Kessel B, in welchen sie herabsteigt und von dessen unterem Theil sie in den Röhrensatz C gelangt. Oben im ersten Kessel A ist ein Rohr F angebracht, durch welches Wasser von gewöhnlicher Temperatur oder kälter, wenn dieses bequem zu erlangen, eingeführt wird; dieses Wasser wird durch eine Pumpe hineingedrückt, um die innere Spannung der comprimirten Luft zu überwinden. Dieses Wassereinspritzrohr F ist mit einem Seiher oder Sieb G oder anderer Vorrichtung, um das eintretende Wasser zu verspritzen und zu zerstreuen, versehen; dadurch wird das Wasser über die ganze Fläche des Kessels A vertheilt; dabei ist es wichtig, dafs, während die Luft aufwärts steigt und das Wasser abwärts fällt, dieselben sich innig vermischen. Um vollkommenen Contact zwischen Wasser und Luft zu sichern, so dafs das Wasser so viel als möglich die durch die Compression der Luft entstandene Wärme aufnimmt, befindet sich im Kessel A ein Material, durch welches das Wasser abtropft, während die Luft durch die Zwischenräume aufwärts steigt. Zu diesem Zwecke wenden wir eine Anzahl durchlöcherter Metalldiaphragmen H an, welche im unteren Theile des Kessels A befestigt sind, jedoch sich über dem Lufteinlafs D befinden, und es ist am besten, in den Diaphragmen die

Löcher gegenüber"; dem festen-Metall des oberen und unteren nächsten Stückes zu setzen,, damit die getheilten Luftströme ihre Richtung stets verändern und. dadurch' über die .benetzten Oberflächen der Diaphragmen streichen müssen. Gleiche Diaphragmen 7 sind im-zweiten Kessel B angebracht (oder irgend eine ähnliche; Anordnung eines Materials kann statt dessen substituirt werden). Der Zweck dieser zweiten Serie von Diaphragmen I im zweiten Kessel B ist in einem Sinne das entgegengesetzte von dem der Serie H im ersten Kessel A. Die erste Serie H dient zum Engzusammenbringen von Luft und Wasser, die zweite Serie I dient zum Trennen der Luft von der Feuchtigkeit, welche die Luft vom Kessel A in den Kessel B herüberbringt. Die Luftströme passiren durch die Löcher in jeder Platte /, streifen in der Folge die nächste Platte und streichen die herabhängende Feuchtigkeit von den Platten ab. Am Boden jedes Kessels A B befinden sich Kammern I K, welche das Wasser aufnehmen, welches dann von Zeit zu Zeit oder fortwährend durch irgend einen entsprechenden Wasserwechsel oder Ventil entfernt wird.

Da das angewendete Wasser, welches durch das Rohr F eingeführt wird, die gewöhnliche Temperatur hat, so kann es natürlich die Wärme der Luft nicht unter diese Temperatur bringen, und bei dieser Temperatur der Luft verbleibt noch einige Feuchtigkeit, welche sich niederschlagen und möglicherweise beim nachherfolgenden Expandiren und bedeutenden Sinken der Temperatur der Luft gefrieren würde. Es ist nun Zweck der Röhrenanordnung C, die Luft, ehe sie in die Expansionscylinder tritt, von jeder Feuchtigkeit, welche gefrieren und dadurch das richtige Arbeiten des Apparates stören könnte, zu befreien. Diese Röhren C befinden sich in einer Atmosphäre von niedrigerer Temperatur als die gewöhnliche, und da sie vom Kessel B ab aufwärts geneigt sind, sammelt sich die Feuchtigkeit in ihnen infolge der zunehmenden Kälte und läuft aus ihnen zurück in den Kessel B. Wir bringen die Röhren C in der Kammer M an, in welcher das Fleisch oder andere Substanzen, welche bei niedriger Temperatur conservirt werden sollen, sich befinden, und erhalten dadurch die niedrige Temperatur in praktischer Weise und ohne Gefahr des Gefrierens des in den Röhren sich sammelnden Wassers, da die Temperatur in der Kammer immer über dem Gefrierpunkt gehalten wird. Die Röhren C sollen von beträchtlicher Länge sein, die bestimmte Länge hängt in jedem Falle von der beabsichtigten Temperatur, die in der Kammer M erreicht werden soll, und von anderen Umständen ab. Wo verschiedene Kammern M durch den Kühlapparat kalt erhalten werden sollen (z. B. eine Anzahl zusammenhängender Guterwagen eines Eisenbahn-,züges oder verschiedene getrennte Räume in einem Schiffe), braucht man die Röhren C nur in" einer Abtheilung der Serie anzuordnen.

An ihren höheren Enden stehen die Röhren C mit einem Rohr N in Verbindung, Fig. ι und 2, welches die Luft zu den Luftexpansionscylindern ι 5 führt. Nachdem die Luft in diesen Cylindern expandirt wurde, gelangt sie durch das Rohr P in die Kammer oder in die Kammern M, in welche sie in ihrem expandirten und kalten Zustand entleert wird, indem sie durch Röhren vertheilt wird, die mit adjustirbaren Ventilen versehen sind, so dafs eine möglichst gleichmäfsige Temperatur in der Kammer oder in den Kammern gesichert wird. Die Luft, die in die Compressionscylinder 20 durch Röhren 21 gezogen wird, wird gewöhnlich zu diesen durch andere Röhren geführt (hier nicht in den Zeichnungen gezeigt), welche mit der Kammer M zusammenhängen, so dafs dieselbe Luft stets durch den ganzen Apparat circulirt und nur von der Wärme befreit zu werden braucht, welche sie jedesmal absorbirt, um durch die Kammer oder Kammern M zu passiren.

Auf Schiffen dürfte es am praktischsten sein, die Kühl - und Feuchtigkeit absondernden Cylinder A B in die Kammern M oder in eine Serie solcher Kammern zu stellen, während die Compressionsmaschinerie besser auf die Kammer oder Kammern M gesetzt werden kann; in diesem Falle können die verschiedenen Rohrverbindungen 29. DFNP, vereinfacht werden.

Wenn die ganze Kraft der Maschine nicht immer gebraucht wird, so kann ein Theil ausgelöst und in Ruhe verbleiben. Es kann z. B. die Welle 2 aus zwei Theilen gemacht und in der Mitte doppelt gekuppelt werden, so dafs, wenn ausgekuppelt wird, die eine Hälfte der Maschine ohne die andere arbeiten kann. Wenn beide Kurbelpaare 3, 4, 5, 6 und die verbundenen Theile arbeiten, wird die allgemeine Wirkung gleichförmiger werden, sobald ein Paar Kurbeln unter Winkeln von 45 ° gegenüber dem anderen Paare steht. Es ist ein wichtiger Vortheil unserer Maschinerie, dafs, im Falle ein Cylinder in Unordnung kommt, der betreffende Theil ausgelöst werden kann, während die übrige Maschinerie fort arbeiten kann.

Im Falle Butter, Früchte oder andere feste Nahrungsmittel oder Getränke conservirt werden sollen, wird es nicht nothwendig oder wUnschenswerth sein, dieselben Grenzen der Temperatur, ,wie die hier für Fleisch angegebenen, innezuhalten. Unser Apparat kann zu dem Zweck verschieden arbeiten oder regulirt werden, um den verschiedenen Anforderungen zu genügen.

Die kühlende Wirkung der Maschine hängt natürlich von der durch die Dampfcylinder 10

erzeugten Kraft ab, und die Temperatur in der Kammer M kann demnach regulirt wenden durch Verstellung der Dampfdrosselklappe. Diese Verstellung kann automatisch geschehen mittelst eines Apparates von der Art, wie er erfolgreich von Joseph James Coleman zur Compression von Gasen und Dämpfen angewendet wurde, zum Zweck, flüchtige Kohlenwasserstoffverbindungen zu trennen. Derselbe enthält ein glockenförmiges Gefäfs, welches mit dem Drosselklappenhebel verbunden ist und in eine Flüssigkeit taucht, so dafs es bei verschiedenem Druck im Innern steigt und sinkt. Das Innere communicirt durch ein Rohr. mit dem Gefäfse, welches die zu comprimirenden Gase enthält. Um diesen Regulirapparat . für unseren Kühlapparat anzuwenden, bringen wir in die Kammer M ein geschlossenes Gefäfs oder mehrere Gefäfse, communicirend durch ein Rohr oder Röhren mit der Glocke des Regulators. Die Luft in diesem Gefäfse dehnt sich aus oder zieht sich zusammen mit dem Temperaturwechsel und bewirkt ein Steigen oder Fallen der Glocke und dadurch die Regulirung der Dampfdrosselklappe.

Die automatische Regulirung kann auch durch elektrische Schliefsungsströme, welche Elektromagneten controliren, erreicht werden. Diese sind so angeordnet, dafs sie auf die Dampfdrosselklappe wirken. Die elektrischen Ströme werden geöffnet oder geschlossen mittelst Quecksilber , welches wie in einem gewöhnlichen Thermometer wirkt; oder das Quecksilber wird, wie wir vorziehen, mit einem nicht leitenden OeI oder anderer Flüssigkeit combinirt. In diesem Apparat befindet sich das OeI oder die nichtleitende Flüssigkeit in einer Glaskugel, welche mit einem Schenkel eines U-förmig gebogenen Rohres communicirt, dessen anderer Schenkel dem Zutritt der Atmosphäre offen ist. Das U-förmige Rohr enthält Quecksilber, welches das OeI abschliefst. Ein Schliefsungsdraht wird ins Rohr geführt, so dafs er immer mit dem Quecksilber in Contact bleibt, und von zwei anderen Schliefsungsdrähten befindet sich der eine im inneren--Sckerikel, 'welcher, das OeI enthält, und. der andere ".im ;äufseren Schenkel' über. , dem , Quecksilber.' V .Dieses- elektrische. Thermometer befindet sich, in' der Kammer M,' deren Temperatur regulirt' werden soll, und· wenn die Temperatur dieser Kammer zwischen gewissen Grenzen, für weiche das Thermometer construirt ist, bleibt, berührt das Quecksilber nicht jeden der zwei oberen Schliefsungsdrähte. Wenn die Temperatur ihre obere Grenze überschreitet, so zwingt die Expansion des Oeles das Quecksilber, den äufseren Schliefsungsdraht zu berühren, und ein dadurch hervorgebrachter Strom verursacht, dafs ein Elektromagnet auf die Dampfdrosselklappe so wirkt, dafs der Dampfzutritt vergröfsert wird. Es ist zu verhüten, dafs in einer Kammer, in welcher sich Fleisch befindet, die Temperatur so tief sinkt, dafs sie das Frieren verursacht, und dementsprechend ist die untere Grenze des thermometrischen Apparates auf einen Punkt gestellt, der etwas höher als der Gefrierpunkt liegt, so dafs, wenn die Temperatur diese Grenze erreicht, die Zusammenziehung des Oeles das Quecksilber steigen läfst, wodurch dieses mit dem inneren Schliefsungsdraht in Berührung kommt und dadurch ein Strom entsteht, welcher durch den Elektromagneten auf die Dampfdrosselklappe einwirkt, die nun den Dampfzulafs verringert. Die elektrische Leitung kann mittelst elektrischer Glocken Signale geben.

Claims (2)

Patent-Ansprüche:

1. Die Anordnung oder Combination von Dampfmaschinen, Luftcompressions- und Luftexpansionsapparat in der verbesserten Art, wie wesentlich oben beschrieben wurde.

2. Die Anwendung von Röhren C zum Durchpassiren der comprimirten Luft zu den Expansionscylindern und die Kammer durchlaufend, in welcher das Fleisch ist oder andere Nahrungsmittel oder Getränke sich befinden, die der erkältenden conservirenden Wirkung unterliegen, wie wesentlich oben beschrieben wurde.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen.