DE951874C

DE951874C - Kaltgas-Kuehlmaschine zum Kondensieren eines Gasgemisches

Info

Publication number: DE951874C
Application number: DEN10049A
Authority: DE
Inventors: Cornelius Otto Jonkers; Jacob Willem Laurens Koehler
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1954-01-15
Filing date: 1955-01-13
Publication date: 1956-11-08

Description

Kaltgas-Kühlmaschine zum Kondensieren eines Gasgemisches Die Erfindung bezieht sich auf eine Kaltgas-Kühlmascbine zum Kondensieren eines Gasgemisches, wobei die Kondensation an mindestens einer zum Gefrierer gehörenden Wand stattfindet, und weiter eine zweite Wand vorhanden ist, durch die mindestens ein sich in senkrechter Richtung erstreckender Kondensorraum gebildet wird: Eine Kaltgas-Kühlmaschine wird oft auch eine nach dem umgekehrten Heißgasmotorprinzip arbeitende Kühlmaschine genannt. Bekanntlich können diese Maschinen auf verschiedene Weise ausgebildet werden, z. B. als eine Verdrängermaschine, als eine doppelt wirkende Maschine, als eine Maschine, deren Zylinder einen Winkel miteinander einschließen oder als eine Maschine, deren Arbeitsrauen mit dem eines Heißgasmotors kombiniert ist. Mittels dieser Kühlmaschine kann in einer 'Stufe ein großer Temperaturunterschied überbrückt werden. Die Kühlmaschine kann z. B. eine Kälte bei - ioo° C und sogar bei - 200° C leisten. Die Maschinen können somit zum Kondensieren verschiedener Gase und Gasgemische verwendet werden.
Anmelderin hat bereits eine Kaltgas-Kühlmaschine mit einem Kondensorraum vorgeschlagen, in dem ein Gasgemisch kondensiert wird. Bei der vorgeschlagenen Kaltgas-Kühlmaschine wird das zu kondensierende Gasgemisch von der oberen 'Seite ab dem Kondensorraum zugeführt, so daß sowohl das . Gasgemisch als auch das erzeugte Kondensat nach unten strömen. Enthält das Gasgemisch schwierig kondensierbare Bestandteile, was oft der Fall sein wird, so sammeln. sich diese Bestandteile oben im Kondensorraum an, wodurch die Wirkung der Kühlmaschine beeinträchtigt werden kann.
Anmelderin hat nun gefunden, daß es erwünscht ist, daß gemäß der Erfindung das zu kondensierende Gasgemisch nur am unteren Ende des Kondensorraumes (der Kandensorräume) eintritt, worauf es im (in den) Kondensorraum (-räumen) höchsteigt und oben in diesem Raum (diesen Räumen) Mittel vorhanden sind, durch welche die nicht kondensierten Gase abgeführt werden.
Bei der Kaltgas-Kühlmaschine nach der Erfindung steigt also das zu kondensierende Gasgemisch während der Kondensation längs der Wand des Gefriergis hoch, während das erzeugte Kondensat gegen das hochsteigende Gasgemisch herunterfließt. Dadurch wird das Gasgemisch bereits einigermaßen in Fraktionen getrennt, während oben im Kondensorraum sich die nicht kondensierten Bestandteile sammeln. Diese Bestandteile können darauf aus dem Raum abgeführt werden. Wenn diese nicht kondensierten Gase nicht abgeführt werden, würde der Kondensorraurii auf die Dauer eine verhältnismäßig große Menge dieser Gase enthalten. Die kondensierbaren Gase würden infolgedessen nicht oder in einem .geringeren Maße in Wärmekontakt mit der Wand des Gefrierers gelangen, wodurch die Temperatur des Gefrierers bis unterhalb der Betriebstemperatur absinken würde, was die Produktion der Maschine beeinträchtigt.
Aus baulichen Gründen ist es oft erwünscht, die zu kondensierenden Gase dennoch von der oberen Seite her der Kühlmaschine zuzuführen. In diesem Falle können, bei einer Ausführungsform der Erfindung, außer dem (den) Kondensorraum (-räumen.) einer oder mehrere Räume vorgesehen sein, die sich auf der oberen 'Seite an den Zuführungskanal für das Gasgemisch und auf der unteren 'Seite an den (die) Kondensorraum (-räume) anschließen. Bei dieser Bauart ergibt sich dennoch eine aufwärts steigende Bewegung der Gase in dem (den) Kondensorraum (-räumen).
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist rings um den Kondensorraum ein unterteilter oder nicht unterteilter ringförmiger Raum vorhanden, der als Verbindung zwischen den Zuführungskanälen und dem Kondensorraum dient.
Die Abführung der nicht kondensierten Gase kann auf verschiedene Weise, z. B. mittels einer Pumpe, vollführt werden. Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden bei einer Kaltgas-Kühlmaschine, deren Kühler mittels Kühlwasser gekühlt wird, die nicht kondensierten Gase durch eine Wasserstrahlluftpumpe abgesaugt. Diese Wasserstrahlluftpumpe kann dabei durch das Kühlwasser der Kühlmaschine betätigt werden.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erßndung befindet sich in der Leitung zwischen der Wasserstrahlluftpumpe und dem Kondensorraum ein Teil mit einem so engen Durchgang, daß die Geschwindigkeit der abgesaugten Gase derart ist, daß Eindiffundieren von Wasserdampf durch die Leitung wenigstens größtenteils verhütet wird. Bei dieser Ausführungsform kann, wenn die Kaltgas-Kühlmaschine Luft kondensiert, maximal ein Zwanzigstel der der Kühlmaschine zugeführten Gasmenge durch die Wasserstrahlluftpumpe abgeführt werden, während dennoch die Geschwindigkeit des abgeführten Gases hinreichend groß sein kann, um Eindiffundieren von Wasserdampf zu verhüten.
In bestimmten Fällen kann es erwünscht sein, die abgesaugten Gase in Gegenströmung zu dem zu kondensierenden Gasgemisch abzuführen, so daß dieses Gasgemisch bereits durch die angesaugten Gase vorgekühlt wird.
Die Kaltgas-Kühlmaschine nach der Erfindung kann mit Gefrierern verschiedener Art versehen sein. Der Gefrier-er kann z. B. als Pfeifengefrierer ausgebildet werden. Der Gefrierer kann auch als ein den Gefrierraum konzentrisch umgebender, mit Rippen versehener Wärmeaustauscher ausgebildet werden, wobei rings um diesen Gefrierer ein durch Rippen unterteilter oder nicht unterteilter ringförmiger Raum vorhanden ist, durch den das zu kondensierende Gasgemisch hochsteigen kann.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist auf der unteren 'Seite des Kondensorraumes ein Ringkanal vorhanden, durch den das in diesem Raum (diesen Räumen) erzeugte Kondensat gesammelt werden kann. Das im Ringkanal gesammelte Kondensat kann darauf aus der Anlage abgeführt werden.
Die Erfindung wird an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Die Figur zeigt eine Kaltgas-Kühlmaschine mit einem Zylinder i, in dem sich ein Verdränger 2 und ein Kolben 3 mit nahezu konstantem Phasenunterschied auf und ab bewegen können. 'Sie sind dazu durch je ein Treibstangensystem g bzw. 5 mit Kurbeln einer Kurbelwelle 6 gekuppelt. Der Raum 7 oberhalb des Verdrängers 2 ist der Raum mit niedriger Temperatur, der sogenannte Gefrierraum, während der Raum 8 zwischen dem Verdränger 2 und dem Kolben 3 der Raum mit höherer Temperatur, der sogenannte gekühlte Raum, ist. Beide Räume stehen durch einen Gefrierer 9, einen Regenerator i o und einen Kühler i i miteinander in Verbindung. Die Kühlmaschine wird durch einen Elektromotor 12 angetrieben. Der Raum, in dem die Gase kondensiert werden, wird durch den Raum 13 gebildet, der sich innerhalb einer Wand i q befindet. Infolge des Vorhandenseins der Wand i¢ wird das zu kondensierende Gasgemisch zwangsweise längs einer Wand 15 mit Rippen 16 des Gefrierers 9 hochsteigen, wobei das Gasgemisch kondensiert und das Kondensat herunterfließt. Das Gasgemisch wird durch eine Öffnung 17 der Kaltgas-Kühlmaschine zugeführt und strömt zunächst durch einen Raum 18 herunter und steigt dann in dem Raum 13 hoch. Das erzeugte Kondensat wird in einer Ringleitung i 9 gesammelt und durch eine Leitung 2o aus der Kühlmaschine abgeführt.
Oben. im Raum 13 befindet sich ein zum Abführen nicht kondensierter Gase dienendes Rohr 21, das mit Öffnungen versehen ist. Dieses Röhr schließt über eine Leitung 22 mit einer Verengung 23 an eine Wasserstrahüuftpumge 24 an, die durch das Kühlwasser für die Kühlmaschine betätigt wird, das durch eine Leitung 25 aus dem- Kühler i i fließt. Das Kühlwasser wird mittels einer Leitung 26 dem Kühler zugeführt.
In der dargestellten Ausführung ist die Kaltgas-Kühlmaschine als eine Verdrängermaschine ausgebildet. Wie vorstehend bereits bemerkt, kann die Kühlmaschine jedoch auch auf andere Weise ausgebildet werden. Außerdem kann der Gefrierer der" Kühlmaschine auf andere Weise ausgebildet werden. Infolge des Vorhandenseins der Rippen 16 auf der. Wand 15 kann der Raum 13 in eine Anzahl von Räumen. unterteilt werden, die je eine eigene Absaugevorrichtung haben können.

Claims

PATENTANSPRÜCI'IE: i. Kaltgas-Kühlmaschine zum Kondensieren eines Gasgemisches, wobei die Kondensation an mindestens einer zum Gefrierer gehörenden Wand stattfindet und weiter eine zweite Wand vorhanden ist, durch die mindestens ein sich in senkrechter Richtung erstreckender Kondensorraum gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das zu kondensierende Gasgemisch nur am unteren Ende in den (die) Kondensorraum (-räum) eintreten kann, worauf es in dem (den) Kondensorraum (-räumen) hochsteigt und oben in diesem Raum (diesen Räumen) Mittel vorhanden sind, durch die nicht kondensierte Gase abgeführt werden können.
2. Kaltgas-Kühlmaschine nach Anspruch i, bei der das zu kondensierende Gasgemisch am oberen Ende der Kaltgas-Kühlmaschine zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß außer dem (den) Kondensorraum (-räumen) mindestens ein Raum vorhanden ist, der am oberen Ende an den Zuführungskanal des Gasgemisches und am unteren Ende an den Kondensorraum anschließt.
3. Kaltgas-Kühlmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß rings um den (die) Kondensorraum (-räume) ein unterteilter oder nicht unterteilter ringförmiger Raum vorhanden ist, der als Verbindung zwischen dem Zuführungskanal und dem (den) Kondensorraum (-räumen) dient.
4. Kaltgas-Kühlmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welcher der Kühler mittels Kühlwasser gekühlt wird, dadurch gekennzeichnet -, daß die nicht kondensierten Gase mittels einer Wasserstrahlluftpumpe abgesaugt werden.
5. Kaltgas-Kühlmaschine nach Anspruch 4 mit einer Leitung zwischen der Wasserstrahlluftpumpe und dem (den) Kondensorraum (-räumen), dadurch gekennzeichnet, daß diese Leitung einen Teil mit einem derart engen Durchgang besitzt, daß die Geschwindigkeit der abgesaugten. Gase derart ist, daß Eindiffundierung von Wasserdampf durch die Leitung wenigstens größtenteils verhütet wird.
6. Kaltgas-Kühlmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am unteren Ende des Kondensorraumes ein Ringkanal vorhanden ist, durch den das in dem (den) Raum (Räumen) erzeugte Kondensat gesammelt wird.