Ueber Neuerungen an Kälteerzeugungsmaschinen. (Patentklasse 17. Fortsetzung des Berichtes Bd. 259 S. 262.) Mit Abbildungen auf Tafel 32. Ueber Neuerungen an Kälteerzeugungsmaschinen. Die Ammoniak-Compressionsmaschine, System Linde, hat auſser der Einschaltung des bereits früher (1885 256 * 69) erwähnten selbstthätigen Rectificirapparates zum Zwecke eines stetigen Ausscheidens des in die Apparate mitgerissenen Schmieröles constructiv keine Abänderung mehr erfahren; dagegen sind hinsichtlich des Betriebes derselben zwei wichtige Neuerungen zu verzeichnen, nämlich die Anwendung von sogen. Compressoröl, einem aus Erdölrückständen gewonnenen Mineralöle, als Schmiermittel an Stelle des früher benutzten Glycerins, sowie die Einführung von geflochtener Baumwolle als Packungsmaterial für die Stopfbüchskammer anstatt der früher verwendeten Gummiringe. Das neue Schmieröl mit seinem geringen Absorptionsvermögen für Ammoniak und die durch groſse Elasticität sich auszeichnende Baumwolle sind vorzügliche Mittel, um die Stopfbüchse vollkommen dicht zu erhalten. Der Ammoniakverbrauch ist seit Anwendung dieser Mittel bei allen gut gehaltenen Maschinen dieses Systemes ein verschwindend kleiner geworden und beträgt selbst bei den gröſsten Maschinen monatlich nur wenige Kilogramm. Es muſs dies besonders hervorgehoben werden, da bis in die neueste Zeit die Ansicht verbreitet war, daſs es bei den Ammoniakcompressoren wegen der in denselben vorkommenden hohen Drücke nicht möglich sei, die Stopfbüchse für eine hin und her gehende Kolbenstange dicht zu erhalten. Unter dieser falschen Voraussetzung ist seinerzeit die erste Osenbrück'sche Ammoniakcompressionspumpe (vgl. 1882 246 * 452) entstanden, bei welcher der Kurbelmechanismus in einem geschlossenen Gehäuse lag, so daſs nur die Kurbelwelle gegen die Atmosphäre abzudichten war. Das Dichthalten ist nun zwar bei der Stopfbüchse einer rotirenden Welle leichter zu bewirken als bei einer geradlinig hin und her bewegten Kolbenstange; dagegen muſste man den Uebelstand mit in Kauf nehmen, daſs gerade die wichtigsten Theile der Maschine unzugänglich wurden. Dies mag wohl der Hauptgrund gewesen sein, warum diese erste Einrichtung bald wieder verlassen worden ist und Osenbrück zu Lindes System überging. Die gegenwärtig von der Maschinenfabrik Germania in Chemnitz und anderwärts gebauten Maschinen, sogen. System Osenbrück, sind nur als eine Nachahmung der Linde'schen Maschinen zu betrachten. Einen noch weniger gelungenen Versuch, die Stopfbüchse bei Ammoniakcompressoren zu verbessern bezieh. ganz zu umgehen, macht Rich. Asche in Paris (* D. R. P. Nr. 32061 vom 30. August 1884). Derselbe läſst die Kolbenstange ebenfalls nicht ins Freie, sondern in einen abgeschlossenen, mit einer Flüssigkeit erfüllten Raum treten, benutzt aber diese Flüssigkeit zugleich, um die bewegende Kraft auf den Kolben zu übertragen. Wie Fig. 5 Taf. 32 zeigt, besteht der Compressor aus zwei hinter einander liegenden Cylindern a und b mit auf gemeinsamer Kolbenstange sitzenden Kolben und jeder dieser Cylinder ist einfach wirkend. Der zwischen beiden Deckeln liegende, ebenfalls als Cylinder ausgebildete Raum c steht durch Kanäle in Verbindung mit einem daneben liegenden vierten Cylinder d und die beiden letzteren Cylinder sind mit einer unter Druck stehenden Flüssigkeit, etwa einem gegen das zu verdichtende Gas neutralen Oele, erfüllt. Der Antrieb erfolgt mittels Kurbel und Lenkstange zunächst auf den im Cylinder d sich bewegenden Kolben, welcher die Kraft auf den Kolben c und damit zugleich auf die eigentlichen Compressorkolben in den Cylindern a und b überträgt. Die Räume zwischen den Kolben a und b und den Stopfbüchsen stehen in Verbindung mit der Saugleitung, so daſs alle bei der Compression zwischen Kolben und Cylinderwand durchgehenden Gase abgesaugt werden, wobei auf der einen Seite der Stopfbüchsen stets Verdampferdruck herrscht. Da die andere Seite unter dem Drucke der Flüssigkeit steht, welcher Druck bei passend gewählten Verhältnissen stets höher sein wird als der im Verdampfer, so kann kein Gas durch die Stopfbüchsen nach auſsen entweichen, höchstens Flüssigkeit in das Innere der Cylinder dringen, von wo dieselbe durch geeignete Vorrichtungen leicht wieder entfernt werden kann. Im Grunde genommen, spielt die zur Kraftübertragung benutzte Flüssigkeit hier dieselbe Rolle wie die Sperrflüssigkeit in der Linde'schen Stopfbüchse, nur mit dem Unterschiede, daſs die gleiche Wirkung durch Anwendung von 4 Cylindern, 4 Kolben und ebenso viel Stopfbüchsen erzielt werden soll. Eduard Fixary in Paris (* D. R. P. Nr. 33111 vom 24. Februar 1885) will bei Ammoniakcompressoren eine bessere Abdichtung der Stopfbüchse dadurch erreichen, daſs das zur Schmierung dienende Oel in der Stopfbüchskammer zum Gefrieren gebracht wird. Fig. 2 Taf. 32 veranschaulicht die getroffene Einrichtung der Stopfbüchse. Der Hohlraum a der Stopfbüchsbrille ist einerseits durch das Rohr b mit einem unter Condensatordruck stehenden Oelsammeltopfe m (vgl. Fig. 9 Taf. 32), andererseits durch das Rohr d mit der Saugleitung der Pumpe verbunden. Ein leichtes Oeffnen des Hahnes e bewirkt, daſs das Oel tropfenweise der Kammer a zuflieſst, von wo es durch feine Bohrungen f nach der Schmierkammer g gelangt; letztere ist mittels lederner Dichtungsringe l gegen die Kolbenstange abgedichtet und von einem cylindrischen Hohlraume h umgeben, in welchem durch Verdampfen von flüssigem Ammoniak die zum Gefrieren des Oeles nöthige Kälte erzeugt wird; das flüssige Ammoniak strömt in dem Rohre t zu, während die sich bildenden Ammoniakdämpfe durch Rohr k nach der Saugleitung entweichen. Wenn das Schmieröl in der Stopfbüchskammer zum Gefrieren gebracht werden soll, dann muſs ein Schmiermittel benutzt werden, welches bei den in der Maschine vorkommenden niedrigen Temperaturen bereits vollständig erstarrt; es ist aber klar, daſs dann auch das in die Spiralen des Verdampfers mitgerissene Oel erstarren und Störungen veranlassen wird. Das Oel muſs jederzeit von den Dämpfen aus den Spiralen leicht wieder mitgerissen und den Abscheidungsapparaten zugeführt werden können; gerade mit Rücksicht darauf wird man also stets Schmiermittel verwenden müssen, welche auch bei sehr niedrigen Temperaturen flüssig bleiben. Ueberdies ist es fraglich, ob gefrorenes Oel wirklich besser abdichtet als flüssiges. Die wirksamsten Theile an der vorliegenden Stopfbüchse sind ohne Zweifel die Lederringe l, welche durch den Druck des Oeles fest an die Kolbenstange gepreſst werden und dadurch einen dichten Abschluſs sichern. Zur Abscheidung des von den Ammoniakdämpfen mitgerissenen Schmieröles verwendet Fixary den Condensator, wie er in Fig. 9 Taf. 32 dargestellt ist. In demselben liegen drei Spiralen, welche mit zwei von einander getrennten Behältern derart verbunden sind, daſs die in der äuſsersten Spirale von oben nach unten strömende Mischung von Oel und Dampf zunächst in den Behälter m gelangt, wo sich das Oel absetzt, während das Ammoniak in der innersten Spirale wieder nach oben steigt, um sich erst beim abermaligen Niedergange in der mittleren Spirale zu verdichten und im Behälter n als Flüssigkeit zu sammeln. In der Patentschrift Nr. 33111 findet sich noch die Beschreibung eines Verfahrens, um gleichzeitig kalte Luft und kaltes Süſswasser zu erzeugen, letzteres durch Ausscheiden des in der Luft enthaltenen Wasserdampfes, ein Verfahren, das mit Vortheil auf SchiffenVgl. Pearce's Wasserdestillirapparat 1886 259 * 314. angewendet werden kann, welche in den Tropen verkehren. Die zu kühlende Luft wird einfach über Röhren geleitet, in denen Ammoniak verdunstet. Von Zeit zu Zeit wird die Verdunstung unterbrochen, um den an den Röhren niedergeschlagenen Reif abthauen zu lassen. Damit die Maschine hierbei ununterbrochen fortarbeiten kann, ist der Vorgang auf zwei gleiche Apparate vertheilt, welche durch Mehrwegehähne so mit einander verbunden sind, daſs abwechselnd in dem einen Luft gekühlt wird, während in dem anderen Reif abthaut. Die der Revue industrielle, 1886 * S. 2 entnommene Figur 3 Taf. 32 gibt ein Bild von der Wirkungsweise des Apparates. Bei der gezeichneten Stellung der Klappen a und b und der Hähne c und d ist die Verdampfung des Ammoniaks in der Spirale der Kammer e unterbrochen; es findet also dort Vorkühlung der Luft unter Abschmelzen des Reifes, in der Kammer f dagegen Kühlung der Luft unter Bildung von Reif statt. Werden die Klappen a und b um 90° gedreht, was von der Maschine aus unter gleichzeitiger Verstellung der Hähne c und d selbstthätig besorgt wird, so tritt das verdampfende Ammoniak in die Spirale der Kammer e und die umgekehrt von f nach e strömende Luft schmilzt den Reif der Spirale der Kammer f und kühlt sich an der Spirale e. In neuerer Zeit mehren sich die Versuche, die Kohlensäure zur Eiserzeugung heranzuziehen. Was die Verwendung dieses Gases vortheilhaft erscheinen läſst, ist der tief liegende Condensationspunkt desselben. Die Kohlensäure weist bei 0° bereits eine Spannung von 35at,5 auf, während beispielsweise Ammoniak bei der gleichen Temperatur eine Spannung von nur 4at,33 besitzt; dem entsprechend fallen auch bei Anwendung von Kohlensäure die Abmessungen des Compressionscylinders kleiner aus als bei Ammoniak. Selbstredend beschränkt sich diese Verminderung der Abmessungen nur auf den Cylinder; die übrigen Apparate, wie Condensator, Verdampfer und Generator, bleiben in allen Fällen gleich groſs, wohl aber müssen sie bei Verwendung von Kohlensäure wegen der hohen Drücke stärker gebaut werden. Eine Maschine dieser Art ist die Kohlensäure-Dampfmaschine von W. Raydt in Hannover (* D. R. P. Nr. 33168 vom 25. November 1884). Der Compressor ist, wie aus Fig. 7 Taf. 32 ersichtlich, als einfach wirkende Pumpe mit Taucherkolben ausgeführt. Wegen der beim Verdichten auftretenden hohen Temperaturen muſs der Cylindermantel von auſsen und der hohle Taucherkolben von innen durch Wasser gekühlt werden. Das Abdichten der Stopfbüchskammer a bewirkt Raydt dadurch, daſs er den Druck in derselben stets nahezu auf dem der Atmosphäre erhält, indem er die Stopfbüchse mit einem unter diesem Drucke stehenden Gasometer E (vgl. Fig. 1 Taf. 32) verbindet, in welchem die entweichende Kohlensäure sich ansammeln kann und woraus diese entweder mit Hilfe einer Pumpe, oder mittels eines Kohlensäure-Dampfstrahlgebläses wieder in den Saugraum der Maschine zurückgeschafft wird. Als Sperrflüssigkeit für den Gasometer wird Oel oder Glycerin benutzt. Fig. 1 Taf. 32 gibt die Gesammtanordnung der einzelnen Apparate. Das Gas wird von der Compressionspumpe A nach dem Condensator B gedrückt, dort durch Abkühlen verflüssigt und nach dem Kühlapparate C und dem Refrigerator D geleitet, in welch letzterem das verflüssigte Gas in der bekannten Weise zur Erzeugung von Kälte benutzt wird. Was die Anordnung von anderen Anlagen unterscheidet, ist auſser dem oben erwähnten Gasometer E der Kühlapparat C. Um den Druck in der Maschine, welcher bei den gewöhnlichen Kühlwassertemperaturen zwischen 50 und 60at betragen würde, zu vermindern, ist eine noch weiter getriebene Abkühlung der flüssigen Kohlensäure geboten und dies geschieht unter Benutzung des Umstandes, daſs die aus dem Refrigerator kommende Kohlensäure noch einen bedeutenden Ueberschuſs an Kälte mit sich führt. Der Kühlapparat besteht aus einem mit Salzlösung gefüllten Behälter A (Fig. 8 Taf. 32), in welchem auſser dem zur Ansammlung einer gröſseren Menge flüssiger Kohlensäure dienenden Gefäſse B zwei Rohrspiralen sich befinden. Die aus dem Refrigerator kommende, noch sehr kalte Kohlensäure gibt einen Theil ihrer Kälte an die Salzlösung ab, indem sie die innere Spirale durchströmt, und wird von da nach dem Saugraume der Pumpe geführt, während die vorn Condensator kommende flüssige Kohlensäure durch die äuſsere Spirale geleitet, dabei abgekühlt und in dem Gefäſse B gesammelt wird, um von hier aus dem Refrigerator zuzuflieſsen. Es wird also auf diese Weise ein Theil der von der Pumpe aufgewendeten und in Kälte umgesetzten Arbeit dazu verwendet, den Druck in der Maschine zu vermindern. Neben den Ammoniak-Eismaschinen haben die mit Schwefligsäure arbeitenden Compressoren von Raoul Pictet in Genf (vgl. * D. R. P. Nr. 3499 vom 27. September 1877) besonders in Frankreich Verbreitung gefunden. Als Vorzug wurde diesen Maschinen seinerzeit nachgerühmt, daſs der Betriebsdruck in denselben geringer sei als in den mit Ammoniak arbeitenden, daſs also die Stopfbüchse leichter dicht zu halten wäre. Schweflige Säure zeigt bei 20° einen Druck von 3at,24, wogegen Ammoniak bei dieser Temperatur bereits eine Spannung von 8at,8 besitzt. Dieser Unterschied spielt nun bei dem heutigen Stande der Technik durchaus keine Rolle mehr, soweit es sich um die Dichtungen handelt, wohl aber der Umstand, daſs Pictet'sche Maschinen wegen der geringen Dichte der Dämpfe von schwefliger Säure gröſsere Cylinder erfordern und deshalb eine geringere Kälteleistung aufweisen als Ammoniakcompressoren; auch spricht es nicht zu Gunsten dieser Maschinen, daſs die Dämpfe der schwefligen Säure sich bei der Compression stark überhitzen, der Cylinder heiſs läuft und gekühlt werden muſs. Ein neuerer Vorschlag von Raoul Pictet (* D. R. P. Nr. 33239 vom 31. December 1884) betrifft Verbesserungen des Condensators und des Verdampfers, indem an Stelle der früheren, nach Art der Röhrendampfkessel aus parallelen Röhrenbündeln bestehenden Apparate aus einem Stücke geschweiſste Schlangenrohre (Fig. 6 Taf. 32) gesetzt worden sind, welche eine bessere Ausnutzung des Kühlwassers bezieh. der Salzlösung gestatten und es ermöglichen, die Maschine mit einer weit geringeren Menge flüchtiger Flüssigkeit arbeiten zu lassen, als bei den Maschinen älteren Systemes. In neuester Zeit ist Pictet mit einem Mittel vor die Oeffentlichkeit getreten, welches bezweckt, die bisherige mangelhafte Leistungsfähigkeit der Schwefligsäure-Maschinen zu erhöhen; dasselbe besteht darin, daſs er an Stelle der reinen schwefligen Säure zur Füllung der Maschine ein Gemisch zweier Flüssigkeiten setzt, wie es in ähnlicher Weise schon seit Jahren in Amerika in den Binary'schen Maschinen versucht worden ist. Während man aber dort Mischungen von Schwefligsäure mit Schwefeläther oder von Ammoniak mit Glycerin benutzt, empfiehlt Pictet ein Gemisch von Schwefligsäure mit Kohlensäure. Diese Mischung, von ihrem Erfinder „Liquide Pictet“ genannt, ist Gegenstand des Patentes * Nr. 33733 vom 3. Januar 1885 und wurde auſserdem in einer besonderen SchriftNeue Kälteerzeugungsmaschinen auf Grundlage der Anwendung physikalisch-chemischer Erscheinungen. Von Raoul Pictet, Professor an der Universität Genf, deutsch von Konrad Schollmayer. (Verlag von Quandt und Händel in Leipzig.) zur allgemeinen Kenntniſs gebracht. Die Flüssigkeit entspricht der chemischen Formel CO4S, siedet unter atmosphärischem Drucke bei einer Temperatur von – 19° und hält als Kälteerzeugungsmittel etwa die Mitte zwischen der Schwefligsäure und dem Ammoniak; sie entsteht durch einfache mechanische Mischung der entsprechenden Mengen von Kohlensäure und Schwefligsäure, gleichgültig, ob in flüssigem oder gasförmigem Zustande zusammengebracht, und wird im Groſsen gewonnen durch Einwirkung von Kohlenstoff auf Schwefelsäure bei hoher Temperatur. Hierbei bildet sich zunächst ein Gemisch von 1 Mol. CO2 und 2 Mol. SO2, welches sich durch weiteren Zusatz von 1 Mol. CO2 schlieſslich in eine Mischung von der Zusammensetzung CO4S verwandelt. Der von Pictet vorgeschlagene Apparat zur Herstellung dieser Flüssigkeit ist in Fig. 4 Taf. 32 dargestellt. In einem guſseisernen Kessel a wird eine bestimmte Menge Kohlen durch eine unter dem Kessel a befindliche Feuerung unter gleichzeitigem Einträufeln von Schwefelsäure erhitzt, wodurch die Mischung von CO2 mit SO2 sich bildet; daneben wird in einem Gefäſse b durch Zusammenbringen von Marmor mit Schwefelsäure Kohlensäure erzeugt und diese bei c mit dem ersteren Gemische zusammengeführt. Das hierbei sich bildende neue Gemenge streicht nun zunächst durch einen mit Blei ausgefütterten guſseisernen Reinigungskasten d und tritt von da aus in den Kühlapparat e, welcher aus einer doppelwandigen, von auſsen durch die verdampfende Kälteflüssigkeit gekühlten Trommel besteht. Nachdem die Dämpfe hier abgekühlt sind, gelangen dieselben in den Gasometer g, aus welchem sie durch eine Pumpe abgesaugt und in die Kühlschlange f gedrückt werden, um sich dort zur Flüssigkeit zu verdichten. Pictet bespricht in seiner oben erwähnten Schrift einen Versuch, den er mit der neuen Flüssigkeit in einer Brauerei in Lutterbach im Elsaſs gemacht hat, indem er eine ältere Maschine seines Systemes mit der neuen Flüssigkeit füllte und dabei fand, daſs die Kälteerzeugung der Maschine um 50 Proc. zugenommen hatte. Leider ist der Versuch so oberflächlich ausgeführt, daſs die daraus gezogenen Schluſsfolgerungen unmöglich als richtig angesehen werden können. Es fehlen in erster Linie Angaben über den Kraftverbrauch der Maschine und gerade diese wären sehr werthvoll, da ohne sie der Schein erweckt wird, als ob die 50 Proc. Mehrleistung an Kälte ohne jeden Mehraufwand an Arbeit erzielt worden wären. Pictet behauptet übrigens geradezu, daſs durch die innere chemisch-physikalische Arbeit der Flüssigkeit sich die beim Zusammenpressen aufzuwendende Arbeit vermindere, welche Behauptung mit den Lehren der mechanischen Wärmetheorie in schroffem Widerspruche steht, wonach die Betriebsarbeit einer vollkommenen, d.h. einer ohne constructive Unvollkommenheiten und schädliche Widerstände gedachten, Kältemaschine stets die gleiche ist, gleichgültig, mit welcher Kälteflüssigkeit gearbeitet wird. Daſs bei Anwendung der neuen Kälteflüssigkeit in einer für schweflige Säure eingerichteten Maschine entsprechend der höheren Spannung und der gröſseren Dichtigkeit des arbeitenden Mittels eine Erhöhung der Kälteerzeugung eintreten muſste, ist ganz natürlich; ebenso klar ist es aber auch, daſs in gleichem Maſse der Kraftverbrauch der Maschine zugenommen haben muſs, was durch einen genauen Versuch unzweifelhaft hätte festgestellt werden können.