DE102008003118A1

DE102008003118A1 - Überdruck-Erzeuger in Form eines Strahlapparats für Verdichtungsprozesse

Info

Publication number: DE102008003118A1
Application number: DE200810003118
Authority: DE
Inventors: Richard Gerhold
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-01-02
Filing date: 2008-01-02
Publication date: 2009-07-09

Abstract

Eine Strahlpumpe vermindert in einem Verdichtungsprozess die Kompressionswärme, die durch Wärmetauscher übertragen wird auf den zunächst drucklosen Treibstrahl. Durch Beimischung eines kalten Schleppstrahls erzeugt die Strahlpumpe nutzbaren Unterdruck vor dem Diffusor und nutzbaren Überdruck hinter dem Diffusor. Kompressionswärme wird abgeführt und in Druckgefälle umgesetzt, statt wie bisher dem Verdichtungsprozess zu schaden. Fig. 3 zeigt, dass die Treibdüse (2) den vom Wärmetauscher (7) erhitzten gasförmigen Treibstrahl, z. B. Luft, beschleunigt, weil dieser im Einlaufkonus (3) zusammentrifft mit dem kalten gasförmigen Schleppstrahl, z. B. ebenfalls Luft. Die von der Strahlpumpe (1) bewirkte Drucksteigerung verbessert den Verdichtungsprozess, indem der Diffusor (8) Druck abgibt mittels Druckrohr (11) an den Verdichter (5). Alternativ bewirkt der Bypass (6) mit seinem Unterdruck, dass der Verdichter (5) an seiner Druckseite unterstützt wird, indem dort der Gegendruck sinkt. Die erfindungsgemäße Strahlpumpe (1) macht den Verdichtungsprozess nahezu isotherm, entlastet aber dessen Verdichter (5) auch mittels Wandlung von Kompressionswärme in Druckgefälle. Verdichtung erfolgt künftig weitaus energiesparender als heute.

Description

Die Erfindung betrifft eine thermodynamische Maschine der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Gattung.
In herkömmlichen Verdichtungsprozessen stellt die Kompressionswärme ein Problem dar, weil sie den Wirkungsgrad des Verdichters mindert.
Das Entnehmen der Kompressionswärme aus dem Verdichtungsprozess ist oft gleichbedeutend mit deren Verlust, wenn außerhalb des Verdichtungsprozesses keine Nutzungsmöglichkeit für sie besteht.
Abhilfe schafft die vorliegende Erfindung mittels einer Strahlpumpe, auf welche die einem Verdichtungsprozess entnommene Kompressionswärme übertragen wird zur Erzeugung eines Druckgefälles, welches den Verdichtungsprozess verbessert.
Das den Verdichtungsprozess verbessernde Druckgefälle wird in der Strahlpumpe erzeugt: Kompressionswärme wird von der Druckseite des Verdichters mittels Wärmetauscher übertragen auf den Treibstrahl, bestehend aus Gas oder Dampf, zu welchem im Einlaufkonus der Strahlpumpe ein kalter Schleppstrahl beigemischt wird.
Das Problem, die Kompressionswärme nicht einfach nur fortzuschaffen, sondern sie dem Verdichtungsprozess zugute kommen zu lassen, wird gelöst durch die in Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmale der erfindungsgemäßen Strahlpumpe:

– Erwärmung des Treibstrahls mittels Kompressionswärme,
– Beimischung eines kalten Schleppstrahls zum Treibstrahl,
– Entlastung des Verdichters a) durch Abfuhr der Kompressionswärme zum Treibstrahl b) durch das in der Strahlpumpe erzeugte Druckgefälle.

Weitere wesentliche vorteilhafte Merkmale dieser Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Neu und nützlich an dieser Erfindung ist, dass erfindungsgemäße thermodynamische Maschinen

– den Gesamtwirkungsgrad eines Verdichtungsprozesses deutlich steigern mit kleinem apparativem Aufwand,
– billig sind in der Herstellung, ohne bewegte Teile auskommen, lange halten und wartungsfrei sind.

Vorteilhaft ist auch die kurze Amortisationsdauer erfindungsgemäßer Maschinen von deutlich unter fünf Jahren.
Eine erfindungsgemäße Ausführung einer Strahlpumpe wird nachfolgend anhand eines Ausführungs-Beispiels erläutert, von dem die Zeichnungen 1, 2 und 3 Prinzip-Darstellungen sind.
In 1 ist grob schematisch im Vertikalschnitt die erfindungsgemäße Strahlpumpe 1 dargestellt, angeordnet neben dem Verdichter 5 und dessen Zubehör.
Die Strahlpumpe 1 besteht aus der Treibdüse 2, dem Einlaufkonus 3, der Schleppdüse 4, dem Diffusor 8 und der Treibleitung 9. Die Bauteile der Strahlpumpe 1 bilden ein einheitliches, feststehendes, zusammenhängendes Aggregat.
Die Treibleitung 9 der Strahlpumpe 1 ist mit der Druckleitung 10 des Verdichters 5 verbunden mittels des Wärmetauschers 7, welcher Kompressionswärme von der Druckleitung 10 auf die Treibleitung 9 übertragt.
Die Strahlpumpe 1 ist mittels Bypass 6 an ihrem Einlaufkonus 3 verbunden mit der Druckleitung 10 des Verdichters 5 für den Fall, dass der Verdichter 5 auf seiner Saugseite einen möglichst geringen Druck erzeugen soll und der Unterdruck im Einlaufkonus 3 die Saug-Leistung des Verdichters 5 erhöht.
In diesem Fall wirkt die Strahlpumpe 1 als Nachverdichter nach dem Verdichter 5 in dessen Druckleitung 10. Der Druck des Diffusors 8 wird in diesem Fall nicht in die Saugleitung 12 des Verdichters 5 geleitet.
Die Wirkung der Strahlpumpe 1 kann in diesem Fall noch gesteigert werden durch Eindüsung von Kondensat-Spray, z. B. Wasser, im Einlaufkonus 3 mittels Spraydüse 13, um den Druck im Einlaufkonus 3 zusätzlich zu senken durch Abkühlung von Treib- und Schleppstrahl mittels Wärme-Kapazität des Kondensat-Sprays und darüber hinaus möglichst auch mittels Verdampfungsenthalpie verdampfenden Kondensat-Sprays zu senken.
Wie 2 zeigt, ist die Strahlpumpe 1 mittels Druckrohr 11 an ihrem Diffusor 8 verbunden mit der Saugleitung 12 des Verdichters 5 für den Fall, dass der Verdichter 5 auf seiner Druckseite einen möglichst hohen Druck erzeugen soll und der Überdruck im Diffusor 8 die Druck-Leistung des Verdichters 5 erhöht.
In diesem Fall wirkt die Strahlpumpe 1 als Vorverdichter vor dem Verdichter 5 in dessen Saugleitung 12. Der Unterdruck im Einlaufkonus 3 wird in diesem Fall nicht in die Druckleitung 10 des Verdichters 5 geleitet.

1

1: Strahlpumpe
2: Treibdüse
3: Einlaufkonus
4: Schleppdüse
5: Verdichter
6: Bypass
7: Wärmetauscher
8: Diffuser
9: Treibleitung
10: Druckleitung

2

11: Druckrohr
12: Saugleitung
13: Spraydüse (1)

Claims

Strahlpumpe für Verdichtungsprozesse, dadurch gekennzeichnet, dass 1 diese Strahlpumpe (1) eine Treibdüse (2), einen Einlaufkonus (3), eine Schleppdüse (4), einen Diffusor (8) und eine Treibleitung (9) aufweist, 2 die o. g. Bauteile der Strahlpumpe (1) zu einem einheitlichen, zusammenhängenden, feststehenden Aggregat verbunden sind, 3 diese Strahlpumpe (1) Gas oder Dampf als heißen Treibstrahl ansaugt durch ihre Treibdüse (2), als kalten Schleppstrahl ansaugt durch ihre Schleppdüse (4) und das Gemisch aus Treib- und Schleppstrahls wieder ausstößt durch ihren Diffusor (8), in welchem der Druck des Gemischs erhöht wird, 4 dieser Strahlpumpe (1) von der Druckleitung (10) des Verdichters (5) per Wärmetauscher (7) Kompressionswärme zugeleitet wird, so dass der Treibstrahl in der Treibleitung (9) mittels Kompressionswärme erwärmt wird, 5 die Druckleitung (11) des Verdichters (5) gekühlt wird durch Abfuhr der Kompressionswärme zum Treibstrahl der Strahlpumpe (1) und der Verdichter (5) auf diese Weise entlastet wird, 6 diese Strahlpumpe (1) in zweifacher Hinsicht als Energiewandler arbeitet, 6.1 indem sie zunächst die thermische Energie des Treibstrahls umwandelt in ein Druckgefälle zwischen Treibrohr (9) und Einlaufkonus (3) durch Drucksenkung im Einlaufkonus (3) mittels dortiger Beimischung des kalten Schleppstrahls zum warmen Treibstrahl und dieses Druckgefälle bei Bedarf zusätzlich verstärkt durch Beimischung von Kondensat-Spray im Einlaufkonus (3) mittels Spraydüse (13), jeweils begleitet von Beschleunigung des Treibstrahls in der Treibdüse (2) unter Zunahme der kinetischen Energie des Treibstrahls, 6.2 indem sie dann die kinetische Energie, welche der Treibstrahl in den Einlaufkonus (3) einbringt, umwandelt in Druck mittels des Diffusors (8), um das Gemisch aus Treib- und Schleppstrahl aus der Strahlpumpe (1) zu entfernen, 7 diese Strahlpumpe (1) mittels Bypass (6) an ihrem Einlaufkonus (3) verbunden ist mit der Druckleitung (10) des Verdichters (5) für den Fall, dass der Verdichter (5) auf seiner Saugseite einen möglichst geringen Druck erzeugen soll und der Unterdruck im Einlaufkonus (3) die Saug-Leistung des Verdichters (5) erhöht, damit die Strahlpumpe (1) als Nachverdichter wirkt nach dem Verdichter (5) in dessen Druckleitung (10). 8 diese Strahlpumpe (1) mittels Druckrohr (11) an ihrem Diffusor (8) verbunden ist mit der Saugleitung (12) des Verdichters (5) für den Fall, dass der Verdichter (5) auf seiner Druckseite einen möglichst hohen Druck erzeugen soll und der Überdruck im Diffusor (8) die Druck-Leistung des Verdichters (5) erhöht, damit die Strahlpumpe (1) als Vorverdichter wirkt vor dem Verdichter (5) in dessen Saugleitung (12).
Strahlpumpe für Verdichtungsprozesse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass 1 diese Strahlpumpe (1) als Treib- und Schleppstrahl flüssige Medien verwendet.
Strahlpumpe für Verdichtungsprozesse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass 1 diese Strahlpumpe (1) zur Erwärmung des Treibstrahls Wärmequellen nutzt, die von der Kompressionswärme des Verdichters (5) verschieden sind, z. B. Abwärme industrieller Prozesse, Solarthermie, Geothermie, etc.