IX. Verbesserte Methode gasfoͤrmige Substanzen zu verdichten und Fluͤssigkeiten abzukuͤhlen, worauf sich Joshua Bates, Kaufmann in Bishopsgate-Street, City of London, in Folge einer von einem Fremden erhaltenen Mittheilung am 13. Januar 1834 ein Patent ertheilen ließ. Aus dem London Journal of Arts. August 1834, S. 15. Mit einer Abbildung aus Tab. I. Bates's Methode gasfoͤrmige Substanzen zu verdichten und Fluͤssigkeiten abzukuͤhlen. Die Kuͤhlmittel, welche bei dieser verbesserten Methode gasfoͤrmige Substanzen zu verdichten und Fluͤssigkeiten abzukuͤhlen, in Anwendung kommen, sind ein Strom atmosphaͤrischer Luft und warmes Wasser von einer Temperatur, welcher der Temperatur der zu behandelnden Daͤmpfe beinahe gleichkommt. Diese Methode ist sowohl auf die Verdichtung der Daͤmpfe, welche beim Versieden von Syrupen, Salzlaugen oder Destillaten emporsteigen, als auch auf den aus den Dampfmaschinen austretenden Dampf anwendbar; sie eignet sich ferner zum Abkuͤhlen der Wuͤrzen in Brauereien, und zu verschiedenen anderen Zweken, bei welchen Verdichtung und Abkuͤhlung erforderlich ist. Der Patenttraͤger schikt der Beschreibung seines Apparates die Bemerkung voraus, daß er, um dessen Principien klarer in's Licht zu sezen, vorher versuchen wolle, die physikalischen Geseze, auf denen derselbe beruht, zu erlaͤutern. Er beschreibt hierauf, ohne in die kleinlichen Details eines Apparates einzugehen, dessen Formen und Verhaͤltnisse verschieden abgeaͤndert werden koͤnnen, die allgemeinen Einrichtungen einer Vorrichtung zum Verdichten von Wasserdaͤmpfen, welche sich aus einem Destillirkolben, einem Kessel oder einer Zukerpfanne entwikeln, und zum Abkuͤhlen der Fluͤssigkeit, welche durch das Verdichten zum Vorscheine kommt. Fig. 22 ist bloß eine Skizze des allgemeinen Baues eines Apparates, der nach den fraglichen Principien erbaut ist, aus welcher Skizze die Natur der Erfindung des Patenttraͤgers hervorgehen soll. Es sey A die Quelle der Daͤmpfe oder der Dampfkessel, der Kolben oder die verschlossene Pfanne, welche die abzudaͤmpfende oder einzudikende Fluͤssigkeit enthaͤlt. Die Roͤhre B, durch welche der Dampf stroͤmt, so wie er aus dem Kessel emporsteigt, ist mit einer anderen Rohre C von groͤßerem Durchmesser, welche an beiden Enden geschlossen ist, umgeben. Eine Pumpe D zieht aus dem Behaͤlter E Wasser auf, welches dadurch, daß es vorher in Beruͤhrung mit den Dampfroͤhren durch den Apparat lief, erwaͤrmt worden. Diese Pumpe treibt das Wasser durch die Roͤhre F in den ringfoͤrmigen Raum, der sich zwischen den Roͤhren B und C befindet, und den wir eine Kammer nennen wollen; in dieser Kammer erreicht das Wasser durch die unmittelbare Beruͤhrung, in der es mit der Roͤhre B steht, die Temperatur der Daͤmpfe, welche abgekuͤhlt werden sollen. Die Roͤhre G leitet das Wasser aus der Roͤhre C in den ringfoͤrmigen Seiher oder in das Sieb H, durch dessen unteren Theil eine Menge Loͤcher gebohrt sind, und aus welchem das warme Wasser bestaͤndig in Form eines Regens herabfaͤllt. Mit dem Ende der Roͤhre B ist ein Destillirschlangenrohr I, I in Verbindung gebracht, welches in seiner ganzen Laͤnge mit Leinen- oder Baumwollzeug, der durch den aus dem Siebe herabfallenden Regen befeuchtet wird, umwunden werden muß. Da das Wasser auf seinem Durchgange durch die Roͤhre C erhizt wurde, so wird der aus dem Siebe herabfallende Regen eine hoͤhere Temperatur haben, als die atmosphaͤrische Luft, und folglich wird, indem die umgebende Luft waͤhrend des Herabfallens erhizt wird, durch die Schlangenwindungen des Rohres ein bedeutender Zug nach Oben entstehen. Wenn nun das Sieb und das Schlangenrohr in eine Art von Schlot oder in die aufrechte Roͤhre K, K, welche oben und unten offen ist, eingeschlossen sind, so wird durch den herabfallenden warmen Wasserwegen in dieser Roͤhre ein aufsteigender Luftstrom entstehen, aͤhnlich jenem, der in einem mit einem Ofen in Verbindung stehenden Rauchfange, oder in dem Brenner einer Argand'schen Lampe Statt findet. Hieraus folgt, daß in entgegengesezter Richtung mit dem herabfallenden Regen durch jenen Theil des Cylinders K, K, der sich unter dem Seiher oder unter dem Siebe befindet, ein starker Luftzug nach Aufwaͤrts Statt finden wird. Wenn die Luft bei der unteren Muͤndung der Roͤhre oder des Schlotes K, K eintritt, so besizt sie denselben Grad von Temperatur und Feuchtigkeit, wie die aͤußere atmosphaͤrische Luft; bei dem Durchgange durch diesen Schlot trifft sie jedoch mit einer waͤrmeren und feuchteren Luft zusammen, indem die Luft daselbst theils durch die Hize, welche die heiße, durch die Roͤhren stroͤmende Fluͤssigkeit bestaͤndig abgibt, theils durch den heißen Wasserregen, theils endlich auch durch den Dampf, welcher sich von den Oberflaͤchen der benezten und mit Zeug umwundenen Windungen des Schlangenrohres entwikelt, erhizt wird. Da also die atmosphaͤrische Luft in dem Schlote eine hoͤhere Temperatur hat, als die aͤußere atmosphaͤrische Luft, so wird durch die obere Oeffnung K bestaͤndig ein Luftstrom emporsteigen, welcher dadurch wieder ersezt wird, daß die aͤußere Luft dafuͤr in die untere Muͤndung des Schlotes oder der Roͤhre eindringt. Die auf diese Weise von Unten eintretende frische Luft, welche kalt und troken ist, ist ganz geeignet, innerhalb des Schlotes Waͤrme und Feuchtigkeit aufzunehmen, indem sich das Wasser in der Roͤhre in sehr fein zertheiltem Zustande befindet, viele Beruͤhrungspunkte und eine große Oberflaͤche darbietet, und eine hoͤhere Temperatur, als die atmosphaͤrische Luft besizt. Da uͤberdies die kalte trokene Luft bestaͤndig erneuert, und dem Dampfe so schnell als er sich entwikelt, durch den latenten Waͤrmestoff ein Zufluß an Waͤrme geliefert wird, so wird auf diese Weise ein Theil des herabfallenden Regens oder Wassers verdampft, und durch diese Verdampfung wird nicht bloß dem Wasser, welches durch den umwikelten Zeug mit den Windungen des Schlangenrohres in Beruͤhrung erhalten wird, sondern auch den heißen, durch das Schlangenrohr stroͤmenden Daͤmpfen Waͤrmestoff entzogen. Dieser Verdampfungsproceß besizt mithin eine kuͤhlende Kraft, welche in dem unteren Theile des Schlotes oder der Roͤhre K nur schwach ist, weil die Temperatur des Wassers und des Schlangenrohres an diesem Theile niedriger ist, welche jedoch um so mehr zunimmt, je naͤher man dem Seiher oder dem Siebe kommt, an welchem sie den hoͤchsten Grad erreicht hat. Der Luftstrom ist hienach an jedem zwischen der unteren Muͤndung des Schlotes und dem Seiher oder Siebe gelegenen Punkte immer etwas kuͤhler, als die Atmosphaͤre der Region, durch welche er geht; und seine Temperatur wird, indem er durch diese waͤrmere Region geht, nicht nur in's Gleichgewicht gebracht, sondern er nimmt zugleich auch eine neue Menge Wasserdampf auf, wodurch die neue Temperatur, die er erlangt, mit seiner Saͤttigungscapacitaͤt ausgeglichen wird. Die durch die Verduͤnstung bedingte Abkuͤhlung wirkt von der unteren Muͤndung des Schlotes bis zur unteren Seite des Seihers oder des Siebes ununterbrochen und progressiv; und dieser Kuͤhlproceß wirkt nicht bloß als Verduͤnstungsmittel, sondern er kuͤhlt auch ab, indem der Luftstrom dadurch, daß er den durch das Schlangenrohr stroͤmenden Fluͤssigkeiten oder Daͤmpfen Waͤrmestoff entzieht, erwaͤrmt wird. Es findet mithin auch die Abkuͤhlung vom unteren Theile der Roͤhre oder des Schlotes bis zum Siebe oder Seiher ununterbrochen und in progressivem Maaße Statt. Am Schluͤsse dieser etwas unpraktisch klingenden Einleitung sagt der Patenttraͤger, daß die Geschwindigkeit oder die Kraft des durch die Roͤhre oder den Schlot K ziehenden Luftstromes durch kuͤnstliche Mittel beschleunigt werden kann; sey es, daß man die aus der oberen Muͤndung austretende Luft oder den Dampf in den Rauchfang oder Feuerzug eines Ofens leite, oder daß man einen sich umdrehenden Windfang oder Ventilator, oder irgend eine andere Vorrichtung, durch welche der Luftzug verstaͤrkt werden kann, anbringt. Ich brauche mich jedoch, faͤhrt er fort, hieruͤber nicht weiter einzulassen, indem ich hier bloß die Principien meines Apparates in ganz einfachem Zustande erlaͤutern will; bemerken muß ich jedoch, daß der Flaͤchenraum der unteren Muͤndung, durch welche die Luft in den Schlot K eindringt, und der Flaͤchenraͤum der oberen Muͤndung, bei der dieselbe wieder austritt, je nach der Wirkung, die man erzielen will, im Verhaͤltnisse zu einander stehen muͤssen. Es ist ferner zu bemerken, daß wenn dieser Apparat die beste Wirkung aͤußern soll, die Geschwindigkeit des Luftstromes selbst sich auf dem Maximum befinden muß. Da die Geschwindigkeit des Luftstromes von dem Ueberschusse der Temperatur des herabfallenden Wassers und der Windungen des Schlangenrohres uͤber die Temperatur der aͤußeren atmosphaͤrischen Luft bedingt ist, so folgt hieraus, daß sich das herabfallende Wasser auf dem Maximum der Temperatur befinden muß. Das Maximum dieses Ueberschusses der Temperatur ist jedoch nur vorhanden, wenn das Wasser, welches den Regen unterhaͤlt, dieselbe Temperatur hat, wie die Daͤmpfe, welche verdichtet werden sollen; waͤre seine Waͤrme geringer, so wuͤrde es weniger Luft herbeiziehen, und waͤre sie groͤßer, so wuͤrde dadurch die Temperatur der Daͤmpfe, welche verdichtet werden sollen, erhoͤht werden. Der in der Roͤhre K angebrachte Wasserregen aͤußert demnach das Maximum seiner Wirkung als Kuͤhlmittel, wenn er eben so warm ist, als die zu verdichtenden Daͤmpfe; ich kann demnach die Behauptung aufstellen: „daß wenn man Wasser als Kuͤhlmittel anwendet, eine geringere Quantitaͤt davon noͤthig ist, wenn man es warm anstatt kalt anwendet; und daß die geringste Quantitaͤt Wasser verduͤnstet wird, wenn dasselbe eben so warm ist, als die waͤsserigen oder geistigen Daͤmpfe, auf die es einzuwirken hat.“ Diese Behauptung ist, so sonderbar sie auch klingen mag, ganz den Gesezen der Natur gemaͤß; sie kommt uns nur deßwegen fremdartig vor, weil bisher noch nie warmes Wasser mit Luftstroͤmen zum Abkuͤhlen verwendet wurde. Das Wasser in dem Seiher oder in dem Siebe muß demnach diesen Principien gemaͤß bis auf die Temperatur der abzukuͤhlenden Daͤmpfe erhizt werden; und um dieß zu bewirken, lasse ich das lauwarme, aus dem Behaͤlter E empor gepumpte Wasser in der Kammer C circuliren. Es beginnt bei dieser Circulation zugleich auch als Kuͤhlmittel zu wirken; denn es nimmt einen Theil der Waͤrme der durch die Roͤhre B stroͤmenden Daͤmpfe auf, und wirkt dann ferner in dem Schlote oder in dem Cylinder auf die beschriebene Weise als Verdichter. Jener Theil des Wassers, welcher sich noch in fluͤssigem Zustande befindet, nachdem er von einer Windung des Schlangenrohres zur anderen herabgefallen, gelangt lauwarm auf die schiefe Flaͤche L, die ihn wieder in den Behaͤlter E zuruͤkfuͤhrt, aus welchem es dann neuerdings wieder in die Kammer C emporgepumpt wird. Die Roͤhre oder der Schlot K kann eine groͤßere oder geringere Hoͤhe haben; je hoͤher er ist, um so staͤrker wird der Luftstrom dadurch werden. Die Staͤrke oder Geschwindigkeit des Luftstromes kann uͤbrigens durch den Flaͤchenraum der Eintritts- und der Austrittsmuͤndung bemessen werden. Wenn der Schlot bloß bis zur Hoͤhe des Siebes oder des Seihers emporsteigt, so ist seine Wirkung viel geringer, als sie ist, wenn er uͤber denselben hinaussteigt. Ich bemerke hier nur noch, daß wenn der Schlot oder der Cylinder entfernt wird, auch dadurch ein geringerer Grad von Wirkung hervorgebracht werden kann, daß in dem cylindrischen, von den Schlangenwindungen gebildeten Raume auf die angegebene Weise ein Luftzug erzeugt wird; uͤbrigens kann man auch an einem irgend anders geformten Apparate durch die Mitte desselben einen aͤhnlichen Luftzug hervorbringen; ich habe das Schlangenrohr bloß zur Erlaͤuterung der Principien dieser Verdichtungs- und Abkuͤhlungsmethode gewaͤhlt. Die geringe Quantitaͤt Wasser, welche bei diesem Verdichtungsprocesse verloren geht, d.h. jene Quantitaͤt, welche an der oberen Muͤndung des Schlotes in Dampfform entweicht, kann durch einen kleinen Strom kalten Wassers, welcher in den Behaͤlter E oder zwischen den Roͤhren B und C in die Kammer geleitet wird, ersezt werden. Arbeitet man mit Wasserdaͤmpfen, so betraͤgt der Verbrauch an Wasser dem Gewichte nach jederzeit weniger, als das Gewicht der in tropfbare Fluͤssigkeit verwandelten Daͤmpfe. Soll der Apparat zum Destilliren verwendet werden, so muß sich das Schlangenrohr in ein Gefaͤß M endigen, welches zur Aufnahme des Productes der Destillation bestimmt ist. Es wird von selbst erhellen, daß das verbesserte Verfahren zu verschiedenen Zweken, bei welchen Verdichtung und Abkuͤhlung erfordert wird, benuzt werden kann, wie z.B. zum Eindiken und Versieden von Zuker, zum Verdichten und Abkuͤhlen von destillirten Daͤmpfen, Salzlaugen etc. im luftleeren Raume oder nach gewoͤhnlichem Verfahren, zum Abkuͤhlen der Wuͤrzen der Brauer und zum Abkuͤhlen anderer Fluͤssigkeiten.