CH315430A - Drucktransformer, insbesondere für Gasturbinenanlagen - Google Patents

Drucktransformer, insbesondere für Gasturbinenanlagen

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CH315430A
CH315430A CH315430DA CH315430A CH 315430 A CH315430 A CH 315430A CH 315430D A CH315430D A CH 315430DA CH 315430 A CH315430 A CH 315430A
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CH
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cell
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pressure
waves
cells
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English (en)
Inventor
Jose Dipl Ing Waleffe
Original Assignee
Bbc Brown Boveri & Cie
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Application filed by Bbc Brown Boveri & Cie filed Critical Bbc Brown Boveri & Cie
Publication of CH315430A publication Critical patent/CH315430A/de

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04FPUMPING OF FLUID BY DIRECT CONTACT OF ANOTHER FLUID OR BY USING INERTIA OF FLUID TO BE PUMPED; SIPHONS
    • F04F13/00Pressure exchangers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Description


  Drucktransformer, insbesondere für Gasturbinenanlagen    Als  Drucktauscher  sind Maschinen be  kannt, die ein kompressibles Betriebsmittel  auf einer untern     Druckstufe    aufnehmen, es  mit Hilfe von Verdichtungswellen verdichten  und auf einer höheren Druckstufe abgeben,  und gleichzeitig ein     anderes    solches Betriebs  mittel (oder dasselbe in verändertem Zustand  und in anderer Menge) von der obern Druck  stufe mit Hilfe von Verdünnungswellen auf  die untere entspannen. Die Verdichtungs  und Verdünnungswellen werden in mit dem  einen oder dem andern Betriebsmittel ge  füllten länglichen Zellen dadurch erzeugt, dass  an den Zellenenden     angeordnete    Steuerorgane  die Zellen nacheinander und in einer vorbe  stimmten Reihenfolge mit den Zu- bzw.

   Ab  flussleitungen für die Betriebsmittel verbin  den. Die Zellen sind entweder beweglich an  geordnet, zum Beispiel auf einem sieh dre  henden Läufer, während die Steuerorgane  stillstehen und zum Beispiel in einem den       Läufer    umgebenden Gehäuse angebracht sind,  oder aber es können umgekehrt die Zellen  stillstehen und die Steuerorgane sich bewe  gen. Auf beiden Druckstufen ist je ein Spül  abschnitt eingeschaltet, während welchem das  eine Betriebsmittel das andere aus den Zellen  verdrängt. Sowohl der obere Druck des zu  entspannenden und des verdichteten Betriebs  mittels wie auch der untere Druclzk des ent  spannten und des zu verdichtenden Betriebs  mittels     wind    also bis auf kleine, durch Spül-    verluste und dynamische Drucke bedingte  Unterschiede unter sich je gleich hoch.  



  Durch die Gleichheit der Drucke der bei  den Betriebsmittel je auf der obern und der  untern Druckstufe unterliegt die     Anwendung     des     Druektauschers    mancher Einschränkung,  die     ihn    für viele Anwendungen unbrauchbar  macht. Die Erfindung behebt diesen Nachteil,  indem sie zeigt, wie eine Zellenmaschine zu  bauen ist, bei welcher nicht nur jeder ein  zelne von vier Ein- bzw.     Auslassdrucken    zweier  Betriebsmittel innerhalb praktischer Grenzen  je ganz verschieden hoch sein kann, sondern  in welcher auch mehr als zwei Betriebsmittel  zwischen nochmals verschiedenen (oder auch  gleichen) Druckstufen verdichtet oder ent  spannt werden können.

   Eine solche allgemein  anwendbare Maschine kann im Gegensatz  zum beschränkt     verwendbaren     Drucktau  scher  als      Drucktransformer     bezeichnet  werden.  



  Die Erfindung betrifft demnach einen       Drucktransformer    zur Verdichtung minde  stens eines Betriebsmittels von tieferem  Druck auf höheren Druck mittels der Ent  spannung von mindestens einem Betriebs  mittel von höherem auf tieferen Druck; sie  ist     gekennzeichnet    durch eine Anzahl von  Zellen und durch     Steuerorgane    an deren  Enden, welche die Zellen nacheinander mit  mindestens vier Räumen in     Verbindung    set  zen, aus denen die Betriebsmittel zu- bzw.

   in      die sie abströmen, wobei die Herstellung der       Verbindung    zwischen einer Zelle, in welcher  noch ein durch die vorangegangene Verbin  dung bedingter     Druck    herrscht, mit einem  Raum, in welchem ein anderer Druck herrscht,  eine Verdiehtungs- bzw. Verdünnungsweile  entstehen lässt, die die Zelle durchläuft und  deren Inhalt in Bewegung setzt, so dass Be  triebsmittel aus dem Raum in die Zelle ein  strömt bzw. aus der Zelle in den Raum aus  strömt, und wobei ferner die Steuerorgane  die Verbindung zwischen den Zellen und den  genannten Räumen spätestens in dem Augen  blick wieder trennen, da eine nächstfolgende  am jeweils andern Zellenende     entstandene     Welle am Zellenende, an welchem eine erste  Welle entstanden ist, ankommt.  



  Die Zeichnungen zeigen verschiedene Aus  führungsbeispiele des Erfindungsgegenstan  des sowie eine Anzahl von Diagrammen, die  dazu dienen, die Wirkungsweise dieser Aus  führungsformen zu erläutern; dabei stellen  die einzelnen Figuren folgendes dar:  Fig.la ist ein Schnitt in einer Ebene  senkrecht zur Achse durch das Gehäuse und  den Läufer eines Druektransformers mit  umlaufenden Zellen, und  Fig. 1b ist ein Längsschnitt durch dessen  Drehachse;  die Fig. 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 und 9 sind Aus  schnitte aus Abwicklungen je eines Zylinder  schnittes auf halber Höhe der Zellen durch  den Zellenkranz und die Steuerorgane ver  schiedenartig gemäss den Fig. 1a und 1b aus  geführter Druektransformer;

    die Fig.2a, 2b, 3a, 3b, 4a, 4b, 5a, 5b, 6a,  6b, 7a, 8a, 9a und 9b sind Diagramme, die  die Wirkungsweise der verschiedenen     Aus-          führungsformen    des     Erfindungsgegenstandes     veranschaulichen und einen bildhaften Ein  druck geben von den mit ihnen erreichbaren  Druckhöhen; und schliesslich sind  die Fig. 7b und 8b zwei schematische Dar  stellungen, die dazu dienen, die Wirkungs  weise eines Drucktransformers gemäss den  Fig.7 und 8 je mit derjenigen einer aus  einem Verdichter und einer diesen antrei-    benden Turbine bestehenden     Verdiehter-          gruppe    zu vergleichen.  



  Die Fig.1a und 1b stellen schematisch  eine Ausführungsform des Erfindungsgegen  standes dar; Fig.la ist ein Querschnitt in  der Ebene A-A der Fig.lb, und diese ist  ein Längsschnitt in der Ebene B-B der  Fig.1a. Ein um seine Längsachse sich dre  hender Läufer R trägt auf seiner     zylindri-          selhen    Oberfläche die längsgestreekten Zellen  Z mit dem mittleren Durchmesser Dm. Der  Läufer dreht sieh in den. Lagern Le und Lk,  die in die Seitenteile Fe und Fk des Gehäuses  eingesetzt sind, welches durch den Mantel M  vervollständigt wird. Die Seitenteile tragen  auch die Ansehlussstutzen für die     Zufluss-          und    Abflussleitungen für die Betriebsmittel.

    Die Räume, welche von diesen Anschluss  stutzen umschlossen werden, tragen die Be  zeichnungen 1v, 2v und 1n, 2n diesen     Be-          zeiehnimgen    bedeutet die Ziffer 1     je-vveilen     einen niedrigeren     Druck    und die Ziffer 2  einen höheren Druck, und der Buchstabe     v     weist. darauf hin, dass das jeweils im be  treffenden Raum sieh befindende Betriebs  mittel vor dem Eintritt. in die Zellen steht,  während der Buchstabe     n.    aussagt,     da.ss    das  Betriebsmittel sieh nach den Zellen befindet.

    Demgemäss bedeuten die Bezeichnungen       1v:    Einlass des zu verdichtenden Betriebs  mittels,  2v: Einlass des zu entspannenden Betriebs  mittels,       1n:        Auslass    des entspannten Betriebs  mittels,       ?r1:        Ausla.ss    des     verdichteten    Betriebs  mittels.  



  Zugleich umschreiben diese Bezeichnungen  hier, wie     auch    in allen weiter unten zu be  schreibenden     Figuren,    in allgemeiner Weise  den Zustand des im betreffenden Raum sieh  befindenden     Betriebsmittels.     



  Unmittelbar vor und nach den     Einla.ss-          und        Auslassenden    der Zellen befinden sich in  den Seitenteilen     Fe    und     F",    anschliessend an  die Räume, aus welchen die Betriebsmittel  in die Zellen einströmen, oder in welche sie  aus den Zellen ausströmen, die Steuerorgane,      welche die Zellen nacheinander mit den vor  erwähnten Räumen in Verbindung setzen,  wobei die Herstellung der Verbindung zwi  schen einer Zelle, in     welcher    noch ein durch  die vorangegangene Verbindung bedingter  Druck herrscht, mit einem Raum, in welchem  ein anderer Druck herrscht, eine     Verdieh-          tungs-    bzw.

   Verdünnungswelle entstehen lässt,  die die Zelle durchläuft und deren Inhalt  in Bewegung setzt, so cdass Betriebsmittel aus  dem Raum in die Zelle einströmt bzw. aus  der Zelle in den Raum ausströmt.  



  Das in den Fig.1a und 1b dargestellte  Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegen  standes     zeigt    einen zylindrischen Läufer mit  in axialer Richtung sieh geradlinig erstrecken  den Zellenwänden, und mit, im Gehäuse der  Masehine feststehend angeordneten Steue  rungsorganen. In bekannter Weise können  aber auch, wie beim  Druekaustauscher , die  Zellen stillstehend und die Steuerungsorgane  beweglich angeordnet sein; ferner kann aber  auch der Läufer irgendeine andere Form  haben, zum     Beispiel    diejenige eines Kegels  oder eines Fliehkraftverdichters, wobei im  letztgenannten Fall die Betriebsmittel teil  weise in axialer und     teilweise    in radialer  Riclhtung in die Zellen eintreten und aus  ihnen austreten.

   Es können aber auch um  laufende Zellen schief zu den Axialebenen  oder schraubenförmig mit Bezug auf die  Drehachse des Läufers angeordnet sein. Fer  ner können auch feststehende Steuerorgane  so ausgebildet sein, dass die Betriebsmittel  entweder in axialer Richtung, oder aber in  einer davon abweichenden schiefen Richtung  aus den Zuflussräumen in die Zellen über  treten bzw. aus diesen in die Abflussräume  austreten.  



  Die Fig. 2 stellt einen Ausschnitt aus einer  Abwicklung eines Zylinderschnittes mit dem  Durchmesser Dm durch den Zellenkranz und  die Steuerorgane eines Drucktransformers  gemäss den Fig. la und 1b dar. Die parallel  zur Drehachse des Läufers     angeordneten     Zellenwände sind als gerade, zu den Steuer  öffnungen h'-d, d'-h, i'-e und e'-i und  den entsprechenden Überdeckungen d-d',    h-h', e-e' und i-i' senkrecht stehende Li  nien abgebildet. Die Zellen bewegen sich auf  ihrer mittleren Höhe mit der Geschwindig  keit uZ im Sinne des Pfeils an den Steuer  öffnungen vorbei, die entsprechend den     Ein-          und    Auslassräumen der Fig.1b mit 1v, 2v,  1n und 2n bezeichnet sind.

   Jede einzelne  Zelle Z gelangt bei der Drehung des Läufers  nacheinander     zii    den steuernden Kanten h',  <I>i', d, e, d', e',</I>     3t    und i,     womit    ein     Arheits-          spiel    abgeschlossen ist. Über den ganzen Um  fang des Läufers werden mit. Vorteil die nö  tige Anzahl von Zellen für     mehrere    Arbeits  spiele angeordnet..

   Die Herstellung der Ver  bindung zwischen einer Zelle und einem     Zu-          bzw.        Abflussraum    lässt infolge der     Druck-          unterschiede    in jeder Zelle     Vürcliehtungs-    und  Verdünnungswellen entstehen, die die Zelle  durchlaufen und deren. Inhalt. in     Beweglang     setzen, wie dies im folgenden     Abschnitt.    näher  beschrieben wird.

   Es ist. ohne weiteres ersieht  lieh, dass im Verlauf der Drehung des Läu  fers in jeder einzelnen Zelle dieselben Wellen  in Erscheinung treten, so     da.ss    es genügt, eine  derselben während ihrer Fortbewegung vor  den Steueröffnungen zu verfolgen, um die       Wirkungsweise    der Anordnung zu \erstehen.  



  Die     Fig.    2     zeigt,    eine Ausführungsform  des Erfindungsgegenstandes, die von insge  samt. sechs     Wellen    im Verlauf jedes Arbeits  spiels Gebrauch macht.. In einer Zelle Z, die  die in der Zeichnung gezeigte Lage ein  nimmt, befindet sieh der Zelleninhalt ihr  gegenüber praktisch in     Rulie    und hat einen  bestimmten Druck. Gelangt. ein Ende dieser  Zelle     infolge    der Drehung des Läufers in die  Lage     B,    so wird sie mit dem Raum 1n in Ver  bindung gesetzt, in welchem ein niedrigerer       Druck    herrscht als in der sieh in der vorher  erwähnten Lage befindenden Zelle.

   Es ent  steht deshalb an diesem Zellenende eine Ent  spannungswelle, die die Zelle durchläuft und  deren Weg zwischen den Steuerorganen durch  die gerade Linie 1 dargestellt ist.     Ferner    tritt  ein Teil des Zelleninhaltes in den Raum In       aus.    In C, im Augenblick, da die Welle. 1 das  dem ersten entgegengesetzte Zellenende er  reicht, wird dieses in Verbindung gesetzt mit      dem Raum 1v, in welchem ein niedrigerer  Druck herrscht als in der Zelle nach dem  Durchgang der Welle 1. Es entsteht deshalb  an diesem Zellenende eine weitere Entspan  nungswelle, deren Weg durch den Linienzug  2 bezeichnet wird. Ferner tritt Betriebsmittel,  das durch den Raum 1v zugeführt wird, in  die Zelle ein.

   In D, im Augenblick, da die  Welle 2 das Zellenende erreicht. an welchem  die Welle 1 entstanden ist, wird dieses ge  schlossen von der Überdeckung d-d'. Hier  entsteht nun eine Verdichtungswelle 3, hinter  welcher der Zelleninhalt praktisch bei einem  höheren Druck als vorher zur Ruhe kommt.  Erreicht die Zelle die Lage E, im Augen  blick, da die Welle 3 das mit Bezug auf  die Zeiehnung diesseitige Zellenende erreicht,  so wird sie durch die Überdeckung e-e' ge  schlossen; aber es entsteht nun hier keine  neue Welle, weil hinter der Welle 3 der  Zelleninhalt praktisch in Ruhe ist, was ja  gerade durch die Schliessung der Zelle be  wirkt wird.  



  In der Lage F wird die Zelle mit dem  Raum 2v in Verbindung gesetzt; in diesem  herrscht ein höherer Druck als der, der in  der Zelle hinter der Welle 3 erreicht wurde.  Hier entsteht nun eine Verdichtungswelle 4,  und es tritt Betriebsmittel aus dem Raum 2v  in die Zelle ein. Bei G, im Augenblick, da  die Welle 4 das diesseitige Zellenende er  reicht, wird die Zelle mit dem Raum     2n    in       Verbindung    gesetzt, in welchem ein höherer  Druck herrscht als in der Zelle nach  dem Durchgang der Welle 4. Es entsteht  hier eine Verdichtungswelle 5, die einen Teil  des Zelleninhaltes in den Raum 2n ausstösst.

    Bei H, im Augenblick, da die Welle 5 das  jenseitige Zellenende erreicht, wird die Zelle  von der Überdeckung h-h' geschlossen, und  es entsteht eine Entspannungswelle 6, hinter  welcher der Zelleninhalt praktisch bei niedri  gerem Druck als vorher zur Ruhe kommt. Bei  I, wenn diese Welle das diesseitige Zellen  ende erreicht, wird die Zelle von der Über  deckung i-i' geschlossen, aber es entsteht  keine neue Welle aus dem gleichen Grund wie  bei E. Der Zustand des Zelleninhaltes ist    wieder derselbe wie zu Beginn des Arbeits  spiels und dieses beginnt von neuem.  



  Die beschriebene Anordnung der Steuer  organe in bezug auf die Zellen bewirkt, dass  die Steuerorgane die Verbindung zwischen  jeder einzelnen Zelle und den Zu- und Ab  flussräumen spätestens in dem     Augenblick     trennen, da eine nächstfolgende am jeweils  andern Zellenende entstandene Welle (zum  Beispiel Welle 2) am Zellenende, an welchem  eine erste Welle (zum Beispiel Welle 1) ent  standen ist, ankommt. Dieser Umstand be  wirkt,     da.ss    ein Betriebsstoff, der bei einem  gewissen im.

   Raum     1,t,    herrschenden Druck  in die Zellen eintritt und bei einem andern  im Raum     2.n    herrschenden     Druck    aus diesen  austritt, verdichtet. wird, während gleichzeitig  ein Betriebsstoff, der beim Druck des Raumes  2v eintritt     Lund    bei demjenigen des Raumes       1n    austritt, entspannt wird,     wobei    alle Drücke  unter sieh verschieden sein können.

   Die Be  triebsstoffe werden im Sinne der gestrichelt       eingezeichneten    Linienzüge aus dem Raume       1v    in den Raum 211 bzw. aus dem Raume     2c     in den Raum     1v,    übergeführt., wobei sie ge  mäss der vorstehenden Beschreibung zuerst  ein Stück weit. in die Zellen eintreten, dann  zur Ruhe gebracht werden und schliesslich  wieder aus den Zellen austreten.  



  Damit ein Arbeitsspiel geschlossen sei,  müssen die Wellen 2 und :5     Drucksprünge    in  entgegengesetztem Sinne herbeiführen; ist  also die Welle \     eine    Entspannungswelle, wie  im zuvor beschriebenen Beispiel, so muss  Welle<B>ä</B> eine Verdichtungswelle sein. Wäre  umgekehrt Welle 2 eine Verdichtungswelle, so  müsste Welle 5 eine Entspannungswelle sein.  



  Der Unterschied zwischen dem Druck im  Raum 1v und demjenigen im Raum     1n.        hängt     nicht allein von den     dynamischen    Drücken  und den     Druckverlusten    in den Zellen und  den Zu- und     Abflussräumen    ab, sondern auch  von der Amplitude der Welle '2. In gleicher       Weise    hängt. der Unterschied zwischen dem       Druck    im Raum     2,t,    und demjenigen im Raum       2rz        nicht    allein von den     dynamischen    Drücken  und den Druckverlusten ab, sondern auch  von der Amplitude der Welle 5.

        Die Länge der Überdeckungen d-d', e-e',  h-h' und i-i' ist vorteilhafterweise minde  stens gleich einer Zellenbreite, damit die  Dichtheit zwischen zwei sich folgenden     Zu-          und    Abflussräumen bestmöglich gewährleistet  ist. - Der  Augenblick , in welchem eine  Welle ein Zellenende erreicht, ist zu verstehen  als die kurze Zeitdauer, die verstreicht, wäh  renddem eine Zelle sich an einer steuernden  Kante vorbeibewegt.  



  Die Wirkungsweise des Drucktransfor  mers lässt sich besonders anschaulich darstel  len in einem vereinfachten U-A-Diagramm  gemäss den Fig. 2a und 2ib, das heisst in einer  Koordinatendarstellung mit den dimensions  losen Grössen U und A, die wie folgt defi  niert sind: Es sei p der Druck eines Betriebs  mittels in irgendeinem Zeitpunkt während  der Vorgänge im Drucktransformner, a die  zugehörige Schallgeschwindigkeit und nu die  zugehörige     Strömungsgeschwindigkeit    des Be  triebsmittels in dieser oder jener Richtung  einer Zellenachse; ferner sei po ein frei wähl  barer Bezugsdruck und ao die Bezugsschall  geschwindigkeit beim Drucke po;

   dann sind  P = plpo, A = a/ao und U = u/ao dimen  sionslose Grössen, die sich bei wechselnden  Zustandswerten der Betriebsmittel zur     Auf-          tragtung    in einer U-A-Ebene eignen. Werden  die Massstäbe zweckmässig gewählt, so ergeben  sich für die Verdichtungen und Verdünnun  gen der Betriebsmittel 45 -Geraden, die sich  entsprechend der Folge der Zustandsänderun  gen aneinander reihen. Dabei kann die     A-          Achse    auch als P-Achse aufgefasst werden.  



  Die an Hand von Fig. 2 vorstehend ge  schilderten Zustandsänderungen eines Be  triebsmittels in einer der Zellen stellen sich  nun im U-A-Diagramm nach Fig.2a. wie  folgt dar: Das vor Beginn des Arbeitsspiels  in der Zelle A sich befindende Arbeitsmittel  ist bei einem gewissen Druck in Ruhe; dieser  Arbeitsmittelzustand wird abgebildet in dem  auf der Al-Achse liegenden Punkt Al.

   Nach  dem die Verdünnungswelle 1 (die sowohl in  der Fig.2. wie auch in der Fig.2a mit der  selben     Hinweisziffer    bezeichnet ist) die Zelle  durchlaufen hat, befindet sieh das Betriebs-    mittel im Zustand 1n entsprechend dem  Druck im Raume 1n, das heisst es hat einen  Druck entsprechend dem A (= P)-Wert der  Ordinate im Endpunkt der Geraden 1, die  die Verdünnungswelle darstellt, lund eine ge  wisse Strömungsgeschwindigkeit entsprechend  dem Wert und dem Richtungssinn der Ab  szisse im selben Endpunkt. Die anschliessende  Verdünnungswelle 2 bringt das     Betriebsmittel     in den Zustand 1v, und es tritt Betriebs  mittel aus dem Raume 1v in die Zelle ein.

    Im Endpunkt A4 der Verdichtungswelle 3,  der mit dem Anfangspunkt der nächstfolgen  den Verdichtungswelle 4 zusammenfällt, ist  der Zelleninhalt wieder in Ruhe. Im End  punkt der Welle 4 ist der Zustand 2v er  reicht, und es tritt Betriebsmittel aus dem  Raume 2v in die Zelle ein. Die weitere Ver  dichtungswelle 5 lässt Betriebsmittel vom Zu  stand 27n in den Raum 2n austreten. Die ab  schliessende Verdünnungswelle 6 versetzt den  Zelleninhalt wieder in den Zustand     entspre-          ehend    Punkt A, der     A-Achse,    und das Ar  beitsspiel beginnt von neuem.  



  Es leuchtet nun ein, dass die gemäss       F'ig.2a    im Endpunkt der Welle 1 entste  hende Welle 2 nicht- notgedrungen eine Ent  spannungswelle sein muss, sondern nach       Fig.2b    eine Verdichtungswelle sein kann, je  nachdem der     Diaeck    des     Betriebsmittels    ent  sprechend dem Zustand     1v    tiefer oder höher       ist.    als derjenige entsprechend dem Zustand       1n.    Ist dies der Fall,

   so arbeitet der     Druck-          transformer    bei genau gleichen gegenseitigen  Abständen der steuernden Kanten der Steuer  öffnungen wie im Falle der     Fig.        2a    nach dem  Diagramm der     Fig.2b,    aber die Drücke der  Betriebsmittel sind in den beiden Fällen ver  schieden hoch.

   Ein Vergleich der beiden  Diagramme lässt erkennen, dass im Falle der       F'ig.2a    der     Druckanstieg    zwischen dem zu       verdichtenden    Betriebsmittel     1-i,    und     dein    ver  dichteten Betriebsmittel     27z    grösser ist als der  Druckfall zwischen dem zu entspannenden  Betriebsmittel     2v    und dem entspannten     Be-          triebsmitt.el    l n, währenddem im Falle der       Fig.        n.b    die Verhältnisse umgekehrt sind.

   Zu  gleich ist. im Falle der     Fig.2cc    der Druck      des Betriebsmittels entsprechend dem Zustand  1v niedriger als derjenige des Betriebsmittels  vom Zustand 1n, und der Druck des Be  triebsmittels vom Zustand 2n höher als der  jenige des Betriebsmittels vom Zustand 2u,  währenddem im Falle der Fig. 2b auch diese  Verhältnisse umgekehrt sind. - Schon diese  Darlegungen zeigen, dass der Drucktransfor  mer für verschiedene Druckverhältnisse an  gewendet werden kann; in weiteren Ausfüh  rungen wird später beschrieben, wie er für  andere unterschiedliche Drucksprünge     gebaut     sein russ.  



  Die Fig3 und die zugehörigen     U-A-          Diagramme    Fig.3a und 3b zeigen zunächst  noch Ausführungsformen des Erfindungs  gegenstandes, bei welchen die Überdeckungen  d-d', e-e', h-h' und i-i' der Steuerorgane  verlängert sind, zum Beispiel um die richtige  Wellenbildung sicherzustellen, wenn die Dreh  zahl der Maschine sich ändert. Ein solcher  Drucktransformer macht Gebrauch von ins  gesamt acht Wellen innerhalb eines Arbeits  spiels. Die Welle 2 der Fig.2 wird ersetzt  durch die Wellen 2' und 2" der Fig.3, die  auch in den Fig. 3a und 3b mit den gleichen  Hinweisziffern dargestellt sind. Die Welle 2'  ist wiederum eine Entspannungswelle und die  Welle 2" eine Verdichtungswelle.

   Ebenso wird  die Welle 5 der Fig. 2 ersetzt durch die  Wellen 5' und 5", wobei die Welle 5' eine  Verdichtungswelle und 5" eine Verdünnungs  welle ist. Vor Beginn der Wellen 1, 2", 4  und 5" entsprechend den. Punkten A1, A2,,  A4 und A5,, der Fig.3a und 3b ist der  Zelleninhalt jeweilen in Rulhe. Diese vier  Wellen werden jeweils am jenseitigen Zellen  ende reflektiert, während die Zelle noch durclh  eine Überdeckung geschlossen, ist.  



  Nach Fig.4 können die Überdeckungen  auch so verkürzt werden, dass ihre Länge  praktisch dem Wert Null gleichkommt, zum  Beispiel um die Ausmasse der Maschine zu  verkleinern. Diese Ausführungsform macht.  Gebrauch von vier Wellen. innerhalb eines A     r-          beitsspiels.    Die Steueröffnungen der Steuer  organe sind so angeordnet, dlass im Verlauf  eines Arbeitsspiels jede dieser vier Wellen    das jenseitige Zellenende in dem Augenblick  erreicht, da dieses mit einem Zufluss- bzw.  Abflussraum in Verbindung gesetzt wird.  Nach Fig. 4a ist. 11 eine Entspannungswelle  und 13 eine Verdichtungswelle. Wenn, ge  mäss derselben Figur, 12 eine Entspan  nungswelle ist, russ l4 eine Verdichtungs  welle sein; umgekehrt ist, wenn 12 nach  Fig. 4b eine Verdichtungswelle ist, 14 eine  Entspannungswelle.  



  Ein Drucktransformer nach Fig. 5 und  den zugehörigen Fig. 5a und 5b unterscheidet.  sich von einem solchen nach Fig. 2 insofern,  als die Welle 4 hier eine Entspannungswelle  und 6 eine Verdiclhtungswelle ist. Die Ent  spannungswelle 4 bewirkt den Austritt von  Betriebsmittel aus     der    Zelle. Bis zu einem  gewissen Wergt der Amplitude dieser Welle  hat das Betriebsmittel, das in den Raum 2n  austritt, einen höheren Druck als denjenigen,  bei dem es aus demn Raum 1 v in die Zelle  eingetreten ist; es ist also verdichtet worden.  Das Betriebsmittel, das bei 2v in die Zellen  eintritt und bei ln sie verlässt, ist entspannt  worden. Wie ein Vergleich mit Fig. 2 zeigt,  entsteht die Welle 4 am andern Zellenende.  Wie nach Fig. 2 müssen die Wellen 2 und 5  Drucksprünge in entgegengesetztem Sinn be  wirken.

   Die Überdeckungen a-a' und b-b'  können wie nach Fig. 3 verlängert oder wie  nach Fig. 4 verkürzt werden, hingegen sind  die Überdeckungen c-c' und d-d' je fest  gelegt durch die Überdeckungen a-a' und  b-b' sowie durch den Weg gegenüber den  Steuerorganen der Wellen 3 und 4 für c-c'  und 6 und 1 für d-d'. - Im Gegensatz zu  den     Druekti@ansforniern    nach den Fig. ' bis -1  lässt ein solcher nach     Fig.5    das verdichtete       Betriebsmittel    bei     ''1t    austreten,     bevor    der  Eintritt des     zii    entspannenden     Betriebsmittels     bei     2-v        bewirkt    wird.  



  In einem     Drucktransformer    nach     Fig.6     und den zugehörigen     Fig,.6a    und 6b ist     e5     das von     1v    herkommende,     ztt    verdichtende  Betriebsmittel, das in die Zellen eintritt  bevor bei     17i,    der     Austritt    des entspannten  Betriebsmittels bewirkt      -orden    ist. Die Welle  1 ist eine Verdichtungswelle und 3 eine Ver-      dünnungswelle, Die Welle 1 bewirkt den Ein  tritt des Betriebsmittels in die Zellen.

   Bis  zu einem gewissen Wert der Amplitude dieser  Welle hat das bei 1v in die Zellen eintretende  Betriebsmittel einen niedrigeren Druck als  denjenigen, bei welchem es bei 2n diese ver  lässt; es ist also verdichtet worden. Das Be  triebsmittel, das bei     2v    in die Zellen eintritt  und bei 1n sie verlässt, ist entspannt worden.  Für die in gleicher Weise wie in Fig. 5 be  zeichneten Überdeckungen gelten die gleichen  Überlegungen wie dort.  



  Werden nun die zu den Fig. 2, 5 und 6  gehörenden U-A-Diagramme (Fig.2a, 2b,  5a, 5b und Eau, 6b) miteinander verglichen, so  ist ohne weiteres ersichtlich, dass der Druck  transformer verschiedenartigsten Druckver  hältnissen gerecht zu werden vermag. Diesem  vorteilhaften Umstand ist es zu verdanken,  dass er viel allgemeiner verwendbar ist als  der bekannte  Drucktauscher .  



  Der Drucktransformer gewährt jedoch       noch    mehr Anwendungsmöglichkeiten, als bis  her beschrieben wurden, indem er dazu ver  wendet werden kann, ein oder mehrere Be  triebsmittel zu verdichten, während gleich  zeitig in derselben Maschine ein oder mehrere  Betriebsmittel entspannt werden. Hierfür  werden zusätzliche Druckstufen in jeder     Aus-          fülhrungsform    nach den Fig.2 bis 6 vorge  sehen. Die Fig. 7 und 7a zeigen beispiels  weise, wie ein Betriebsmittel, das aus dem  Raum 1va kommt, und dasselbe Betriebsmittel,  das bei höherem Druck aus dem Raum 1v'  kommt, auf den Druck im Raum 2n verdich  tet wird, wobei gleichzeitig ein anderes Be  triebsmittel vom Zustand im Raum 2v auf  denjenigen im Raum ln entspannt wird.

   In  einer gewöhnlichen, nach Fig. 7b aus einem  Verdielhter V und einer Turbine T bestehen  den V erdichtergruppe würde diese Aufgabe  mit einem Hilfseinlass am Verdiehter für das  Betriebsmittel vom Zustand 1v' gelöst.  



  In gewissen ähnlichen Fällen ist es nicht  notwendig, weitere Druckstufen vorzusehen.  Sollen zum Beispiel die beiden Betriebsmittel  vom Druck p1v und p1v' auf den Druck p2n  verdichtet werden, wobei dieser gleich ist dem    Druck p1n, bei welchem das entspannte Be  triebsmittel austritt, so geschieht dies mittels  eines Drucktransformers gemäss den Fig. 8  und 8a. Die beiden Betriebsmittel mit den  gleichen Enddrücken p2n = p1n treten bei  einer     und    derselben Steueröffnung, die nur  durch eine Leitwand L unterteilt ist, aus den  Zellen aus. In Fig. 8b ist wieder angedeutet,  wie die Aufgabe in einer gewöhnlichen, tur  binenangetriebenen     Verdichtergruppe    gelöst  würde.  



  In     Drucktransformeri    nach den     Fig.    2 bis  7 treten die zu     verdichtenden    Betriebsmittel  an einem und demselben Ende in die Zellen  ein und aus, und die entspannten Betriebs  mittel am entgegengesetzten Ende. Sollen die  Betriebsmittel je an entgegengesetzten Zellen  enden ein-     bzw,    austreten, zum Beispiel um  die     Verlegtmg    der Rohrleitungen in     einer     Anlage- zu vereinfachen, so wird beispiels  weise ein     Druektransformer    nach     Fig.2    in  einen solchen nach     Fig.    9 und den zugehöri  gen Diagrammen     (Fig.9a    oder 9b) abgeän  dert.

   In diesen Fällen sind die Steueröffnun  gen der Steuerorgane so angeordnet, dass im  Verlauf eines oder mehrerer Arbeitsspiele  mindestens eines der Betriebsmittel die Zel  len ihrer ganzen Länge nach durchläuft,  derart, dass es dem     Drucktransformer    an  einem Zellenende zugeführt und am     andern     entnommen wird. Bei einem     Drucktransfor-          mer    nach     Fig.8    tritt nur das zu entspan  nende     Betriebsmittel    auf derselben Seite in  die Zellen ein und aus diesen aus.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH Drucktransformer zur Verdichtung min destens eines Betriebsmittels von tieferem Druck auf höheren Druck mittels der Ent spannung von mindestens einem Betriebsmit tel von höherem auf tieferen Druck, gekenn zeichnet durch eine Anzahl von Zellen und durch Steuerorgane an deren Enden, welche die Zellen nacheinander mit mindestens vier Räumen in Verbindung setzen, aus denen die Betriebsmittel zu- bzw.
    in die sie abströmen, wobei die Herstellung der Verbindung zwi- sehen einer Zelle, in welcher noch ein durch die vorangegangene Verbindung bedingter Druclk herrscht, mit einem Raum, in wel chem ein anderer Druck herrscht, eine Ver- dichtungs- bzw. Verdünnungswelle entstehen IM, die die Zelle durchläuft und deren In halt in Bewegurng setzt, so dass Betriebsmittel aus dem Raum in die Zelle einströmt bzw.
    aus der Zelle in den Raum ausströmt, und wobei ferner die Steuerorgane die Verbin dung zwischen den Zellen und den genannten Räumen spätestens in dem Augenblick wieder trennen, da eine nächstfolgende am jeweils andern Zellenende entstandene Welle am Zellenende, an welchem eine erste Welle ent standen ist, ankommt. U N TERANSPRÜ CHE 1.
    Druektransformer gemäss Patentan- sp ruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Steueröffnungen der Steuerorgane so ange ordnet sind, dass im Verlauf eines Arbeits spiels insgesamt sechs Wellen jede Zelle durchlaufen, und zwar derart, dass zwei der an einem Zellenende entstandenen Wellen (1 und 4) das andere Zellenende in dem Augen blick erreichen, da. dieses mit einem Raum, aus dem ein Betriebsmittel zu- bzw. in wel chen es abströmt, in Verbindung gesetzt wird (Fig. 2, 5, 6, 9). 2. Drucktransformer gemäss Patentan spruch und Unteranspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, dass die Wellen 1 und 2 Ent spannungswellen, die Wellen 3, 4 und 5 Ver dichtungswellen und die Welle 6 eine Ent spannungswelle sind (Fig.2). 3.
    Druektransformer gemäss Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Steueröffnungen der Steuerorgane so ange ordnet sind, dass im Verlauf eines Arbeits spiels insgesamt acht Wellen die Zelle durch laufen, und zwar derart, dass vier dieser Wellen (1, 2'', 5") am jenseitigen Zellen ende reflektiert werden, während die Zelle noch geschlossen ist (Fig. 3). Drucktransformer gemäss Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Steueröffnungen der Steuerorgane so ange ordnet sind, dass im Verlauf eines Arbeits spiels insgesamt vier Wellen die Zelle durch laufen, und zwar derart, dass jede Welle das jenseitige Zellenende in dem Augenblick er reicht, da dieses mit einem Zufluss- bzw. Abflussraum in Verbindung gesetzt wird (Fig. 4). 5.
    Drucktransformer gemäss Patentan spruch und Unteranspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, dass die Wellen 1 und 2, Ent spannungswellen, 3 eine Verdichtungswelle, 4 eine Entspannungswelle, 5 und 6 Verdich tungswellen sind (Fig.5). 6. Druecktransformer gemäss Patentan spruch und Unteranspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, dass die Wellen 1 und 2 Ver dichtungswellen, 3 eine Entspannungswelle, 4 eine Verdichtungswelle, 5 und 6 Entspan nungswellen sind (Fig.6). 7.
    Druektransformer gemäss Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass minde stens eines der Steuerorgane mit mindestens einer zusätzlichen Steueröffnung (1v') -ver sehen ist, durch welche zusätzliches Betriebs mittel dem Arbeitsprozess zugeführt bzw. ihm entnommen wird (Fig.7 und 8).
    B. Druektransformer gemäss Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, da.ss die Steueröffnungen der Steuerorgane so ange-, ordnet sind, dass im Verlauf eines Arbeits spiels mindestens eines der Betriebsmittel die Zellen ihrer ganzen Länge nach durchläuft, derart, dass es dem Druektransformer an einem Zellenende zugeführt und am andern entnommen wird (Fig.8 und 9).
CH315430D 1953-07-29 1953-07-29 Drucktransformer, insbesondere für Gasturbinenanlagen CH315430A (de)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2367915A1 (fr) * 1976-10-15 1978-05-12 Bbc Brown Boveri & Cie Procede et dispositif pour le refroidissement de la charge d'air d'un moteur a combustion suralimente
EP0028035A1 (de) * 1979-10-25 1981-05-06 BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie. Mittels einer gasdynamischen Druckwellenmaschine aufgeladene Brennkraftmaschine
EP0179233A1 (de) * 1984-09-28 1986-04-30 BBC Brown Boveri AG Als Drucktauscher arbeitende Druckwellenmaschine, insbesondere zur Verwendung als Hochdruckverdichter für Gasturbinen

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