Die Entwicklung der angewandten Kältetechnik seit einem Halbjahrhundert. LANDGRAEBER, Die Entwicklung der angewandten Kältetechnik seit einem Halbjahrhundert. Kältemaschinen sind durch die sogenannten offenen und geschlossenen Kaltluftmaschinen seit mehr als 50 Jahren bekannt. Die erste offene Maschine wurde in Amerika von Gorrie im Jahre 1850, und die erste geschlossene im Jahre 1862 von Kirk konstruiert. Die Wirtschaftlichkeit dieser Systeme war jedoch nicht so, daß sie sich halten konnten. Sie wurden abgelöst durch Kompressionsmaschinen, die heute unstreitig die wichtigsten Kältemaschinen sind. Sie leisten auf eine indizierte Pferdestärke etwa 3500 WE, während die offenen Kaltluftmaschinen günstigenfalls nur 400 WE, und die geschlossenen 800 WE für 1 PS. erzielten. Vor 50 Jahren begann unser Altmeister der Kälteindustrie Karl v. Linde, sich mit dem Problem der mechanischen Kälterzeugung zu befassen. Er ahnte wohl kaum die Tragweite, die seine Forschertätigkeit auf diesem Gebiete bekommen würde. v. Linde war, 25jährig, bereits Vorstand des Konstruktionsbüros der damals neugegründeten Lokomotivfabrik von Krauß in München. Von hier aus übernahm er eine Professur für theoretische Maschinenlehre am Polytechnikum München. Dort konnte er seine hohe Begabung für die Umsetzung wissenschaftlicher Erkenntnis in praktische Konstruktionen glänzend entfalten. In diese Zeit entfallen seine ersten bedeutsamen Veröffentlichungen über die Entziehung von Wärme. Ausgehend von der mechanischen Wärmetheorie führten ihn seine Studien zur Erkenntnis der mechanischen Kälterzeugung. Diese wiederum und seine Versuche behufs Vervollkommnung der bereits vorhandenen Eismaschinen führte ihn zur Erfindung der nach ihm benannten Kälteerzeugungsmaschine. Als erste Frucht erschien die Linde'sche Kältemaschine. Einige Zeit später wurde zur Auswertung seiner Erfindung mit Unterstützung des Besitzers der Spatenbrauerei, dem „alten“ Sedlmayer, und dem Chef der Krauß'schen Fabrik, Georg Krauß, die „Gesellschaft für Lindes Eismaschinen“ ins Leben gerufen. Linde übernahm im Jahre 1879, nachdem er seine Professur niedergelegt hatte, selbst die Leitung dieser Gesellschaft, die in Wiesbaden ihren Sitz hatte. Gestützt auf ein hervorragendes Organisationstalent und eine erstaunliche Sicherheit in der praktischen Erkenntnis führte er das Unternehmen in ununterbrochenem Aufstieg zu Achtung gebietender Höhe sowie zu nie geahnter Erweiterung der Anwendung künstlicher Kälte. Linde war als praktischer Geschäftsmann ebenso genial wie als Erfinder. Er verstand das klug Ersonnene mit beispiellosem Geschick zu verwirklichen. Seine Maschinen und sein System sind heute auf der ganzen Welt verbreitet. Die Erfindung der Kältemaschinen beruht auf dem Prinzip der Kompression- oder Kaltdampfentwicklung. Es wird in ihnen beim Übergang einer Flüssigkeit in den dampf- oder gasförmigen Zustand eine erhebliche Wärmemenge gebunden. Sie bestehen aus Kompressoren (Verdichter), Kondensatoren (Verflüssiger) und Generatoren (Verdampfer mit Eiserzeuger). An Stelle des Generators tritt, falls Raumkühlung in Frage kommt, ein System von Kühlrohren oder Luftkühlapparaten. In den Kompressoren wird Ammoniak oder Kohlensäure angesaugt und verdichtet. Der Druck entspricht dem, bei dem das Gas, genügend gekühlt, in den flüssigen Zustand übergeht. Die Verflüssigung tritt in den Kondensatoren ein. Der Kälteerzeuger macht einen ununterbrochenen Kreislauf zwischen den vorbenannten Zubehörteilen der Kühlanlage. Auf dem Wege vom Kondensator zum Generator mit seinen Verdampferschlangen muß er ein sogenanntes Reduzier- oder Expansionsventil passieren, wodurch er bei starker Druckminderung wieder in gasförmigen Zustand übergeht. Dabei muß er die zur Verdampfung erforderliche Wärmemenge seiner Umgebung entziehen. Als eine der größten Eisfabriken der Welt dürfte wohl die der Stadt Wien gelten. Sie ist 300 m lang und über 50 m breit. In zwei Kesselhäusern mit acht Kesseln wird die für die Kompressoren, Pumpen und Maschinen benötigte Energie erzeugt. Der tägliche Wasserverbrauch zur Eiserzeugung beträgt 1000000 Liter. Die Kältetechnik spielt heute in der Weltindustrie eine hervorragende Rolle. Kältemaschinen und Kühlhäuser sind Einrichtungen im Wirtschaftsleben geworden, die nicht mehr zu missen sind. Beruht doch die Frischhaltung der wertvollsten Nahrungsmittel und die Konservierungstechnik größtenteils auf der Anwendung künstlicher Kälte. Der modernen Kältetechnik ist es gelungen, einen solchen Höhepunkt an Wirtschaftlichkeit und Sicherheit des Kühlbetriebes zu erklettern, daß frühere Bedenken gegenstandslos geworden sind. Der Kühlvorgang vermag die Ware in ihrer ursprünglichen Beschaffenheit und Güte zu erhalten. Die Kühlanlagen der Brauereien, Schlachthöfe, Markthallen, Fischlager, Molkereien, Schokoladenfabriken, Weinkeltereien usw. sind alle Erzeugnisse der Lindeschen Erfindung. Von ebenso großer Bedeutung dürfte die Versorgung mit überseeischem Gefrierfleisch sein. In den Vereinigten Staaten von Amerika werden jährlich 15 Millionen t Eis im Werte von 25 Millionen Mark für Kühltransporte verwendet. England, das sich früher gegen das argentinische Gefrierfleisch ausgesprochen hat, ist jetzt dessen Hauptabnehmer. Seit Langem bildet das Gefrierfleisch nahezu die einzige Fleischnahrung der großen Massen in dem gutlebenden, verwöhnten England mit seinem wie bekannt gesündesten Menschenschlag. Gefrierfleisch ist heute nahezu um die Hälfte billiger als anderes Fleisch und dank der Höhe der Schlachthausindustrie nach Ansicht hervorragender Autoritäten ihm ebenbürtig. Der deutsche Gefrierfleischkonsum beträgt z. Z. mehr als 100000000 kg, während vor dem Kriege kaum etwas zu uns kam. Mit dem bisher Erwähnten ist aber die Reihe der Erfolge, die v. Linde mit seiner Erfindung erzielte, noch nicht vollzählig. Erwähnenswert ist die Anwendung der Kältetechnik im Bergbau insonderheit auf dem Gebiete des Schachtbaues unter schwierigen Verhältnissen. Um einige Zahlenbeispiele anzuführen, sei erwähnt, daß ehevor, als man die Gefriermethode noch nicht kannte, etwa 20 Jahre an Zeit und riesige Kapitalien aufgewandt werden mußten, um einen Schacht (Rheinpreußen) von etwa 80 m Tiefe durch lose und wasserreiche Tertiärschichten niederzubringen. Mittels Gefrierverfahrens würde man heute dazu höchstens ein halbes Jahr benötigen. Im vergangenen Jahre waren 40 Jahre vergangen, seit erstmalig dieses Verfahren im Bergbau durchgeführt wurde. Der erste Schacht hatte nur eine Tiefe von 38,5 m. Es hat fast 15 Jahre gedauert, bis man sich an Teufen über 100 m heranwagte. Der erste tiefere Gefrierschacht in Deutschland wurde im Jahre 1899 von 62 bis 115 m auf dem Kalibergwerk Hansa-Silberberg fertiggestellt. Mehr als 20 Jahre vergingen, bis erstmalig in 300 m Tiefe vorgegangen wurde. Ein 400 m tiefer Gefrierschacht wurde um 1910 niedergebracht. Im Jahre 1913 wurden die Wallachschächte der Solvay-Werke bis 540 m begonnen und kürzlich ist eine Spitzenleistung auf diesem Gebiete durch die Vollendung eines Schachtes in der Campine mit 560 m vollbracht. Von dem Umfang der Eismaschinenanlagen, die hierzu notwendig sind, bekommt man einen Begriff, wenn man bedenkt, daß für mittlere Brauereien Kühlanlagen etwa 10- bis 20000 WE benötigt werden, während für die tieferen Gefrierschächte solche von etwa 3000000 Frigorien stündlich in Frage kommen. Hier wird die Salzlösung in den Eisgeneratoren nicht nur bis auf minus 8 Grad, sondern bis auf minus 28 Grad C und beim Tiefkälteverfahren sogar bis auf minus 50 und minus 55 Grad C abgekühlt. Anfänglich nahm man zur Kälteerzeugung Schweflichsäure, während heute, wo sie alle nach dem Linde'schen Verfahren arbeiten, entweder Kohlensäure oder Ammoniak Verwendung findet. Statt Salzwasser als Kälteträger nimmt man Chlorkalcium oder Chlormagnesiumlauge. Ein Gefrierschacht von 550 m kommt auf etwa 7 Millionen Mark und dauert bis zur Fertigstellung vier bis fünf Jahre. Das geniale Verfahren besteht darin, das Erdreich des abzuteufenden Schachtes wegen seiner mangelnden Standfestigkeit oder starken Wasserführung vorübergehend in einen für das Abteufen geeigneten festen Aggregatzustand zu versetzen. Man erzeugt zu diesem Zwecke durch Entnahme latenter Wärme und Überführung des Wassers in den festen Aggregatzustand einen gefrorenen Gebirgsklotz unter dem Schachtansatzpunkt. In dem gefrorenem Erdreich teuft man den Schacht ab und sichert die Schachtwände durch Auskleidung in Eisen (Tübbings) oder Eisenbeton; Überall, wo andere Kunstverfahren versagen, wendet man das Gefrierverfahren an. Mit ihm ist man imstande, aller Schwierigkeiten bis in jede für die Praxis in Frage kommende Tiefe Herr zu werden. In der industriellen Erzeugung von sogenannter Tiefkälte ist man neuzeitlich so weit fortgeschritten, daß selbst gesättigte Laugen in tieferen Erdschichten ausgefroren werden können. Derartige Gefriermaschinenanlagen unterscheiden sich von den allgemein üblichen dadurch, daß der Kälteerzeuger (Kohlensäure) mittels Stufenkompression in Nieder- und Hochdruckkompressoren verdichtet wird. In den ersten findet eine Pressung auf 25–30 at und in den letzteren eine solche bis auf 80 at statt. Außer der ersten eingangs erwähnten „Gesellschaft für Lindes Eismaschinen“ werden Kühlanlagen von einer großen Anzahl derartiger Fabriken hergestellt. Ein Holländer, van Kamerbeel, hat eine neuartige Erfindung auf den Markt gebracht, die im wesentlichen darin besteht, Kühlvorrichtungen ohne Kompression und andere bewegliche Armaturen zu betreiben. Ferner soll dieser Kühlprozeß den Vorteil bieten, die drei Hauptbestandteile voneinander getrennt an verschiedenen Stellen unterzubringen. Zwei Amerikaner, Josephson und Shade haben eine neue Gefriermethode erfunden, die vornehmlich für Warentransporte infolge geringerer Raumbeanspruchung in Frage kommt. Hierbei wird zu Eis gefrorene feste Kohlensäure in Blockform und mit einer Temperatur von mehr als – 80° C in Gefäße (Tuben) mit einer regulierbaren Austrittsöffnung verpackt. Derartige Tuben mit Kohlensäure werden z.B. in Kühlwagen untergebracht. Das entweichende kalte Kohlensäuregas preßt die vorhandene Luft nach Bedarf heraus, wodurch eine bakterientötende Atmosphäre in dem betreffenden Raum erzeugt wird. Die Temperatur kann auf jede erforderliche Höhe bis zu – 80° C reguliert und auf weite Strecken unverändert beibehalten werden. Dieser Kohlensäureschnee hat gegenüber dem gewöhnlichen Eis infolge der langsamen Verdunstung eine zehnmal stärkere Wirkung. Seine Herstellung erfolgt auf mechanischem Wege. Außer den bisher üblichen örtlichen Kühlanlagen geht man neuzeitlich dazu über, sog. Fernkühlanlagen zu bauen. Unter Ausnutzung aller technischen Neuerungen auf diesem Gebiete hat die Fernkühlung in Amerika bereits eine hohe wirtschaftliche Bedeutung bekommen. Dem Fernkühlwerk des Geschäftsviertels von New-York sind bereits über 400 Kühlräume durch Rohrleitungen, die zwei Meter unter der Erde liegen und durch Haarfilz isoliert sind, angeschlossen. Mittels Zentrifugalpumpen wird die auf minus 18 Grad gekühlte Lauge bei einer Leistung von 190 l/sek und einer Geschwindigkeit von 1,25 m/sek durch ein Straßenrohrsystem in die angeschlossenen Kühlräume gedrückt. Auf dem Gebiete der Verflüssigung von Gasen, die neuerdings für die Herstellung von Elektronenröhren in der Funktechnik sowie von Röntgenröhren benötigt werden, ist es gelungen, nach dem Verfahren des Müncheners v. Linde nicht nur Luft, Wasserstoff u.a. Gase zu verflüssigen, sondern auch das hartnäckigste aller Gase, das Helium, in den flüssigen Zustand zu versetzen. Es ist noch nicht allzulange her, da glaubte man mit der Erforschung von minus 200 Grad C sei das technisch Mögliche erreicht. Neuerdings ist man infolge Verflüssigung von Wasserstoff und Helium nicht nur bis zu Temperaturen von – 269° C, sondern sogar durch die Arbeiten von Kamerlingh Onnes mit minus 272,5 Grad bis fast an den bei –273,2 Grad liegenden absoluten Nullpunkt gelangt. Die Bedeutung dieser Forschungsarbeiten sind von ungeheurer Wichtigkeit. Bei derartigen extrem tiefen Temperaturen ändert sich z.B. der Zustand der Stoffe so, daß sie ganz merkwürdige Eigenschaften annehmen. Selbst die geheimnisvolle Kraft der Elektrizität zeigt ein ganz fremdes Wesen. Die elektrische Leitfähigkeit verschiedener Metalle verschwindet in der Nähe des absoluten Nullpunktes. Das grundlegende Ohmsche Gesetz verliert seine Gültigkeit vollkommen. Andererseits behalten Legierungen ihren normalen Widerstand. Auch die Lebensbedingungen von Organismen äußern sich ganz anders. Bei Getreidekörnern hört die Lebensfähigkeit in flüssiger Luft (–191 Grad C) gänzlich auf. Sie werden glashart. Taut man sie auf, so verhalten sie sich, als wenn nichts geschehen wäre, als hätten sie nur geschlummert. Frösche erstarren ebenfalls zu glasharten Gebilden, leben aber nach dem Kältezustand wieder weiter, wenn sie aus diesem künstlichen Winterschlaf erweckt werden. Eine Erklärung für diese wunderbaren Vorgänge ist bislang noch nicht möglich. Neue Probleme der angewandten Chemie stehen bevor für weitere nutzbringende praktische Ergebnisse auf diesem noch wenig erforschten Betätigungsfeld. Landgräber.