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Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Kühlen gasförmiger Mittel, gemäss welchem das Gas in zwei Stufen, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung einer Kühleinrichtung, verdichtet wird, worauf das verdichtete Gas über eine Kühleinrichtung einer Entspannungsmaschine zuströmt.
Gemäss der Erfindung wird das Gas in der Entspannungsmaschine so weit unter den Eintrittsdruck der zweiten Verdichtungsstufe entspannt, dass durch diese Entspannung eine für den Betrieb des Verdichters der zweiten Stufe ausreichende mechanische Leistung gewonnen wird.
Die Zeichnung zeigt schematisch eine Anlage zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens.
Mit 1 ist der Hauptverdichter der Anlage bezeichnet, der selbst wieder mehrere Verdichtungstufen umfassen kann, von einem Elektromotor 2 angetrieben wird und Gas von niederem Druck (z. B. Luft von Atmosphärendruck) ansaugt und verdichtet. Aus dem Hauptverdichter 1 gelangt das verdichtete Gas über eine in der Zeichnung nicht dargestellte Kühleinrichtung in den Verdichter der zweiten Stufe, der beispielsweise als doppeltwirkender Verdichter dargestellt ist und seinen Antrieb von der Entspannungsmaschine 4 erhält. Dieser Entspannungsmaschine strömt das vom Verdichter 3 gelieferte verdichtete Gas über die Kühleinrichtung 5 zu.
Gemäss der Erfindung wird das aus der zweiten Verdichtungsstufe kommende, hoch verdichtete und gekühlte Gas in der Entspannungsmaschine so tief unter den Druck entspannt, mit dem es in den Verdichter 3 einströmt, dass die mechanische Leistung der Entspannungsmaschine für den Antrieb des Verdichters 3 ausreicht. Auf der Auspuffseite des Entspannungsmotors erreicht das Gas die niedrigste Temperatur im ganzen System und kann für irgendwelche Kühlzweeke verwendet werden.
Bei Anwendung des neuen Verfahrens zur Verflüssigung von Luft hat z. B. die Luft beim Verlassen des Hauptverdichters einen Druck von 140 at, der im zweiten Verdichter auf 210 at erhöht wird. Aus der Entspannungsmaschine entweicht die Luft mit einem Druck von 5 at.
Die Kupplung zwischen dem Verdichter 3 der zweiten Stufe und der Entspannungsmaschine ist eine mechanische Kupplung, die so ausgestaltet ist, dass zwischen der Arbeitsgeschwindigkeit des Entspannungsmotors und der Arbeitsgeschwindigkeit des von ihm angetriebenen Verdichters ein konstantes Verhältnis aufrechterhalten bleibt. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist diese mechanische Kupplung eine Kurbelscheibe S, an der die Schubstangen beider Maschinen angreifen.
Während der Verdichter der zweiten Stufe seinen Antrieb ausschliesslich von der Entspannungsmaschine erhält, wird der Verdichter 1 der ersten Stufe von einer Kraftquelle angetrieben, die ausserhalb des Kühlsystems liegt und daher unabhängig von der Gangart der Anlage regelbar ist.
Der höchste Druck im System tritt zwischen dem Verdichter 3 und der Entspannungsmaschine 4 auf und es ist für ein richtiges Arbeiten der Anlage von Bedeutung, dass dieser Druck richtig gewählt und tunliehst konstant gehalten wird.
Versuche haben gezeigt, dass bei richtiger Bemessung des Verdichters und der Entspannungmaschine nicht nur dieser Druck, sondern auch alle ändern Drücke und Geschwindigkeiten im System nur geringen Schwankungen unterworfen sind,
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The invention relates to a method for cooling gaseous media, according to which the gas is compressed in two stages, optionally with the interposition of a cooling device, whereupon the compressed gas flows to an expansion machine via a cooling device.
According to the invention, the gas in the expansion machine is expanded so far below the inlet pressure of the second compression stage that this expansion achieves sufficient mechanical power for the operation of the compressor of the second stage.
The drawing shows schematically a system for carrying out the method according to the invention.
The main compressor of the system is denoted by 1, which itself can again comprise several compression stages, is driven by an electric motor 2 and sucks in and compresses gas at low pressure (for example air at atmospheric pressure). The compressed gas passes from the main compressor 1 via a cooling device (not shown in the drawing) into the compressor of the second stage, which is shown, for example, as a double-acting compressor and receives its drive from the expansion machine 4. The compressed gas supplied by the compressor 3 flows to this expansion machine via the cooling device 5.
According to the invention, the highly compressed and cooled gas coming from the second compression stage is expanded in the expansion machine so deeply under the pressure with which it flows into the compressor 3 that the mechanical power of the expansion machine is sufficient to drive the compressor 3. On the exhaust side of the expansion engine the gas reaches the lowest temperature in the whole system and can be used for any cooling purposes.
When using the new process for liquefying air, z. B. the air when leaving the main compressor a pressure of 140 at, which is increased in the second compressor to 210 at. The air escapes from the expansion machine at a pressure of 5 at.
The coupling between the compressor 3 of the second stage and the expansion machine is a mechanical coupling which is designed such that a constant ratio is maintained between the operating speed of the expansion motor and the operating speed of the compressor driven by it. In the exemplary embodiment shown, this mechanical coupling is a crank disk S on which the push rods of both machines engage.
While the compressor of the second stage receives its drive exclusively from the expansion machine, the compressor 1 of the first stage is driven by a power source which is outside the cooling system and can therefore be regulated independently of the pace of the system.
The highest pressure in the system occurs between the compressor 3 and the expansion machine 4 and it is important for the system to work properly that this pressure is selected correctly and, if possible, kept constant.
Tests have shown that if the compressor and the expansion machine are correctly dimensioned, not only this pressure, but also all other pressures and speeds in the system are subject to only minor fluctuations,