DE236454C

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Publication number: DE236454C
Application number: DENDAT236454D
Authority: DE

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

■ - M 236454 KLASSE 42 n. GRUPPE

Patentiert im Deutschen Reiche vom 9. Juni 1909 ab.

Seitdem die vordem als permanent betrachteten Gase, wie Luft, Wasserstoff, Helium usw., verflüssigt werden können und die Herstellung solcher »flüssigen« Gase fabrikmäßig erfolgt, ist auch das Bedürfnis entstanden, die Stadien der Gasverflüssigung in ihrem Verlaufe anschaulich vorzuführen.

Demzufolge besteht die vorliegende Erfindung in der Darstellung eines einfachen Verflüssigungsapparates für Gase, wie er sich für Lehrzwecke eignet, und mit welchem sich während des Unterrichts, also unter Aufwand minimaler Kosten in kürzester Zeit so viel flüssige Luft erzeugen läßt, als nötig ist, um die üblichen wissenschaftlichen Experimente anzustellen.

Besonders technische Lehranstalten wie auch Schulen und Vereine sollen durch denselben in die Lage gesetzt werden, auf einfache und anschauliche Weise sich flüssige Gase herzustellen.

Der Apparat, welcher in erster Linie zur Verflüssigung der Luft bestimmt ist, obwohl er auch zur Verflüssigung anderer Gase, als Sauerstoff, Leuchtgas, Stickstoff usw., dienen kann, ist in der Zeichnung in einem Ausführungsbeispiele dargestellt.

Auf der Grundplatte α sind die Füße b und b' befestigt. Dieses Stativ trägt die Wärmeaustauschapparate. Ein Kühler c ist zur Aufnahme von Isoliermaterial doppelwandig hergestellt. Ein doppelwandiges, evakuiertes, versilbertes Glasgefäß d ist mit Rücksicht auf eine gute Beobachtung der Vorgänge im Innern des Glases mit einigen lichten Streifen versehen. Dieses Vakuumgefäß umschließt mit seinem oberen Teil einen Temperaturaustauscher e, während es außerhalb von einem zweiten Austauscher f bis zur Hälfte umgeben wird. Dieser Temperaturausgleicher wird von einem doppelwandigen und mit Isoliermaterial versehenen Gefäße m umgeben.

Das zu verflüssigende Gas, ζ. Β. Luft, kann bei etwa 120 Atmosphären Druck aus einer Stahlflasche in die Rohrschlange /"'bei g eingeführt werden.' In dieser kühlt sich die Luft durch außerhalb im Gegenstrom entlang streichende kalte Luft ,herrührend von derjenigen Luft, die oben aus dem Austauscher e entweicht) ab und gelangt in die obere Kühlschlange k, die in einer Kältemischung liegt. Nach hier erfolgter weiterer Abkühlung gelangt sie durch Rohre i und V in den Regenerator k, der sehr kurz ist und aus geflochtenen, in ihrem Verlaufe mit vielen Knickungen und Ablenkungen versehenen Rohren besteht. Am Ende des Regenerators befindet sich ein Drosselventil I, aus welchem die kalte, komprimierte Luft entspannt heraustritt, sich weiter abkühlt und verflüssigt. Der nicht verflüssigte Teil der Luft dringt durch die im Regenerator verbleibenden Zwischenräume, die in dem Rohrgeflecht herabfließenden Mengen komprimierter Luft abkühlend, empor und fließt am oberen Rand des Vakuumgefäßes an der Außenseite desselben herunter, die Rohrspirale f bespülend. Schließlich verläßt diese rückströmende Luft nach ihrer Wiedererwärmung bei χ den durch die Außenwand des Glasgefäßes und durch den doppelwandigen Zylinder m gebildeten ringförmigen Zwischenraum.

Nach Wegnahme des vorzugsweise etwas federnden Fußes 0 kann das Glasgefäß d mit

dem angesammelten verflüssigten Gas ohne weiteres herausgezogen und dieses, ohne daß ein Umschütten in ein zweites Gefäß nötig wäre, direkt weiterverwendet werden.
Kleine Apparate zur Verflüssigung der Luft für Demonstrationszwecke sind schon vorgeschlagen worden, bei welchen jedoch Luft mit 200 Atmosphären Druck eingeführt werden muß, um genügende flüssige Luft zu erhalten.

ίο Diese Preßluft. kann auch nur bis 90 Atmosphären expandiert werden, weil unter diesem Druck der Apparat anfängt, zu versagen (wegen starker Verluste).

Von diesen bekannten Apparaten unterscheidet sich der vorstehend erläuterte durch eine viel vollkommenere Isolierung und sehr konzentrierte Kältewirkung, so daß die Wirkung der Entspannung schon genügt, wenn das Gas (Luft) auf 100 Atmosphären komprimiert ist, und wobei selbst bei der Entspannung von Druckluft von 50 Atmosphären erfahrungsmäßig immer noch eine große Leistung zu verzeichnen ist. Dieser Umstand ist um so mehr von Wichtigkeit, als z. B. in Deutschland komprimiertes Gas nur bis 125 Atmosphären im Handel und Verkehr abgegeben zu werden pflegt.

Die vornehmlichen Gründe, daß der Apparat bei den niedrigen Drucken noch eine gute Nutzleistung gibt, liegen in der Bauart des im Austauscher e enthaltenen besonderen Regenerators k, gebildet aus einem Geflecht von Rohren, die ineinandergeschlungen sind, wodurch das die komprimierte Luft führende Rohr viel stärkere Biegungen erhält als sonst, infolge wovon die komprimierte Luft beständig bei ihrer Strömung nach dem Entspannungsventil im Regenerator hin und her geworfen wird. Dadurch findet ein so guter und vollkommener Temperaturausgleich statt, daß der Regenerator sehr kurz und schmal sein kann und infolgedessen keine großen Materialmengen durchzukühlen sind, weshalb der Ertrag an flüssigem Gas naturgemäß ein höherer, als seither möglich schien, wird. Der Erfolg der Anordnung der Regeneratorrohre zeigt sich besonders auch in dem fast momentanen Einsetzen der Verflüssigung, trotzdem man es nicht nötig hat, hohe, bis etwa 200 Atmosphären liegende Drucke anzuwenden.

Infolge der dargestellten Anordnung des Vakuumgefäßes d ist ein besonderes Abzapfen des flüssigen * Gases nicht nötig, wodurch der Nachteil eines Zerspringens von Glasgefäßen vermieden wird und zudem der Vorteil eines' höheren Ertrages flüssigen Gases insofern hinzutritt, als Verluste beim Abzapfen überhaupt in Wegfall kommen.

Die gewählte Anordnung des zweiten Austauschers f außerhalb des Vakuumgefäßes begründet den Vorteil, daß der obere Teil dieses bei Beginn des Prozesses sich langsam durchkühlt und dann stets kalt bleibt, während weiter nach außen eine langsame Abstufung der Temperatur bis zur gewöhnlichen Außentemperatur eintritt. Auf diese Weise herrschen an der gefährlichsten Stelle des Glases, da, wo äußerer und innerer Zylinder zusammengeschmolzen sind, keine so großen Temperaturunterschiede, daß gefährliche Spannungsdifferenzen zu befürchten wären.

Der Apparat kann auch für Gasverflüssigung ohne Kältegemisch eingerichtet sein. In diesem Falle wird der Austauscher ein wenig länger gehalten.

Claims

Patent-Ansprüche:

1. Gasverflüssigungsapparat für Demonstrationszwecke mit oder ohne Vorkühlung für das benutzte Preßgas (z. B. atmosphärische Luft), dadurch gekennzeichnet, daß behufs anschaulicher Darstellung des Vorganges bei einer Verflüssigung zwei im Kühleffekt sich verstärkende Wärmeaustauscher (f, Ji) und ein hinsichtlich der Verflüssigung besonders wirksamer Regenerator (k), welche das unter hohem Druck stehende Gas nacheinander durchströmt, sowie ein Drosselventil (I) angeordnet sind, durch welches das Gas entspannt wird, um g₀ dann verflüssigt auszuströmen.

2. Gasverflüssigungsapparat nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der an sich kurze Regenerator (k) aus einem Geflecht von Rohren besteht, die vielfach mit- und umeinander, hin- und herwärts, auf- und abwärts verschlungen sind, so daß das Preßgas den häufigen Knickungen und Ablenkungen in den Rohren zufolge eine derartige Beeinflussung seines Zustandes erfährt, daß ein intensiver Temperaturaustausch mit schneller Verflüssigung stattfindet.

3. Gasverflüssigungsapparat nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das _l0^ die verflüssigten Gase aufnehmende Vakuumgefäß (d) an seinem oberen Teil innerlich und äußerlich von den Temperaturaustauschern (k, f) eingeschlossen ist, deren innerer (k) von nach unten zunächst kühler werdenden Gasen und deren äußerer (f) von im Gegenstrom entlang streichender kalter Luft bespült wird, um die Doppelwandung des Gefäßes (d) zweckdienlich langsam abzukühlen und schädliche Span- ng nungsunterschiede zu vermeiden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.