DE102008016781B4 - Recursive centrifuge for separating the heavy component from gas mixtures - Google Patents

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Abstract

Rekursive Zentrifuge gespeist mit Gasgemischen, die eine schwere Komponente enthalten, wobei sie das Gasgemisch (1) innerhalb einer feststehenden axialen Zuführung (2), vom Außenanschluß (3) kommend, in eine untere zentrifugale Kammer (9) leitet, so dass im Laufe der Zeit unter Einwirkung der Zentrifugalkraft auf das Gasgemisch (1), in Rotation gebracht durch die radialen Rippen (13), eine Separierung der Gaskomponente mit einer höheren spezifischen Dichte als die Dichten aller anderen Komponenten des Gasgemisches (1) in Richtung der Außenwand (15) der unteren zentrifugalen Kammer (9) stattfindet, wobei durch eine Reihe von Durchbrüchen (12) in der unteren Wand diese schwerere Gaskomponente (42) nach unten fließt und das leichtere Gasgemisch (43), befindlich im darunter plazierten feststehenden ringförmigen Sammelbehälter (45) der rekursiven Zentrifuge, ersetzt und somit nach oben abgedrängt wird, wo es entlang der oberen Wand „b” der zentrifugalen Kammer (9) in Richtung der Zentralachse (55) gedrückt wird und anschließend in Richtung der feststehenden Abführung...Recursive centrifuge fed with gas mixtures containing a heavy component, with the gas mixture (1) coming from the external connection (3) within a fixed axial feed (2) into a lower centrifugal chamber (9) so that in the course of the Time under the action of centrifugal force on the gas mixture (1), set in rotation by the radial ribs (13), a separation of the gas component with a higher specific density than the densities of all other components of the gas mixture (1) in the direction of the outer wall (15) the lower centrifugal chamber (9) takes place, with this heavier gas component (42) flowing down through a series of openings (12) in the lower wall and the lighter gas mixture (43) located in the stationary annular collecting container (45) placed underneath recursive centrifuge, replaced and thus pushed upwards, where it is along the upper wall "b" of the centrifugal chamber (9) in the direction of the central axis se (55) is pressed and then in the direction of the fixed discharge ...

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Maschine und beschreibt das entsprechende Verfahren zur Separierung der schweren Komponente aus Gasen eines Gemisches aufgrund der zentrifugalen Beschleunigung, weiterhin kurz rekursive Zentrifuge genannt. Die Voraussetzung ist, dass alle anderen Gase des Gasgemisches eine kleinere Dichte als die zu separierende Komponente haben, wie etwa im Falle von Verbrennungsabgasen bei Autos, Heizungen oder Kraftwerken, wo Kohlendioxid aus den restlichen Abgasen separiert werden soll. Diese Beschreibung basiert auf der Beschreibung des Zusatzpatents 10 2008 012 158 mit dem Titel „Verbesserte Zentrifuge zur Separierung von Kohlendioxid aus Gasgemischen”. Um den Reinheitsgrad der separierten Gaskomponente bis auf etwa 100% zu steigern bzw. den Anteil dieser Gaskomponente im Restgas bis auf etwa 0% zu reduzieren und das auch bei größeren Durchsätzen und in kürzerer Zeit als im Falle der Basis-Erfindung, hat die vorliegende Erfindung einige Verbesserungen eingeführt.The invention relates to a machine and describes the corresponding method for separating the heavy component from gases of a mixture due to the centrifugal acceleration, further called short recursive centrifuge. The prerequisite is that all other gases of the gas mixture have a smaller density than the component to be separated, such as in the case of combustion exhaust gases in cars, heaters or power plants, where carbon dioxide is to be separated from the remaining exhaust gases. This description is based on the specification of the additional patent 10 2008 012 158 entitled "Improved centrifuge for separation of carbon dioxide from gas mixtures". In order to increase the purity of the separated gas component to about 100% or reduce the proportion of this gas component in the residual gas to about 0%, and also at higher throughputs and in less time than in the case of the basic invention, the present invention introduced some improvements.

Dies wird durch die Zentrifuge mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Die erste Verbesserung besteht darin, dass die erstmalig separierte Gasmenge, die einen höheren Anteil an der schweren Komponente als das ursprüngliche Gasgemisch hat, erneut der zentrifugalen Separierung zugeführt wird und zwar durch geeignete Durchbrüche in der Wand zwischen dem ringförmigen Sammelbehälter für Gas und der Zuführung für das ursprüngliche Gasgemisch, wobei das Gas durch den zentrifugal erzeugten Überdruck im ringförmigen Sammelbehälter in den primären Gasgemisch getrieben wird. Dies ermöglicht eine allmähliche Raffinierung der separierten schweren Gaskomponente durch wiederholte Zentrifugierung mittels derselben Zentrifuge, bis der beabsichtigte Konzentrationsgrad, z. B. auch 100% erreicht wird – deswegen die Bezeichnung rekursive Zentrifuge.This is achieved by the centrifuge with the features of claim 1. The first improvement is that the first-time separated gas amount, which has a higher content of the heavy component than the original gas mixture, is again supplied to the centrifugal separation by suitable openings in the wall between the annular collecting container for gas and the supply for the original gas mixture, wherein the gas is driven by the centrifugally generated pressure in the annular collecting container in the primary gas mixture. This allows a gradual refining of the separated heavy gas component by repeated centrifugation by means of the same centrifuge until the intended degree of concentration, e.g. B. 100% is achieved - therefore the name recursive centrifuge.

Die zweite Verbesserung besteht darin, dass das Restgas, ausgetreten aus der ersten zentrifugalen Kammer, zu einer weiteren zentrifugalen Kammer geführt wird, die höher auf der gemeinsamen Achse angeordnet ist, so dass eine weitere Menge der schweren Gaskomponente unter der Einwirkung der Zentrifugalkraft abgetrennt wird und in den gemeinsamen ringförmigen Sammelbehälter geführt wird. Je höher der Durchsatz des Gasgemisches durch die rekursive Zentrifuge ist, desto weniger Zeit bleibt für die Trennung der schweren Gaskomponente unter Einwirkung der Zentrifugalkraft. Aus dem Grund werden bei der Dimensionierung und Auslegung dieser Maschine weitere zentrifugale Kammern auf der gemeinsamen Achse hinzugefügt, bis es sicher ist, dass das aus der letzten zentrifugalen Kammer ausgetretene Restgas frei von der zu separierende schweren Gaskomponente ist. Die Anzahl der notwendigen, in Serie geschalteten zentrifugalen Kammern ist abhängig vom Durchsatz des Gasgemisches und der maximal zulässigen peripheren Geschwindigkeit der einzelnen zentrifugalen Kammern, abgeleitet von der Zugbelastung des verwendeten Baumaterials. Während die Eingänge zu den zentrifugalen Kammern in Serie geschaltet sind, sind die Ausgänge dieser parallel zum gemeinsamen ringförmigen Sammelbehälter geschaltet.The second improvement is that the residual gas leaked from the first centrifugal chamber is led to another centrifugal chamber located higher on the common axis, so that another amount of the heavy gas component is separated under the action of centrifugal force and is guided in the common annular collection container. The higher the flow rate of the gas mixture through the recentric centrifuge, the less time is left for the separation of the heavy gas component under the effect of centrifugal force. For this reason, when dimensioning and designing this machine, additional centrifugal chambers are added to the common axis until it is certain that the residual gas leaving the last centrifugal chamber is free of the heavy gas component to be separated. The number of centrifugal chambers required in series depends on the flow rate of the gas mixture and the maximum permissible peripheral velocity of the individual centrifugal chambers, derived from the tensile load of the building material used. While the inputs to the centrifugal chambers are connected in series, the outputs of these are connected in parallel with the common annular collection container.

Eine weitere Verbesserung besteht darin, dass die Durchbrüche in der Zuführungswand zwischen dem ringförmigen Sammelbehälter für Gas und die Zuführung für das ursprüngliche Gasgemisch (primäres Gasgemisch) ringförmig in dieser Wand und oberhalb der Höhenlinie, markiert durch den oberen Sensor für die schwere Gaskomponente, im ringförmigen Behälter plaziert sind. Dies ermöglicht, dass nur leichteres Gas mit weniger Anteil an der schweren Gaskomponente der rekursiven Zentrifugierung zugeführt wird und nur komplett reine schwere Gaskomponente im ringförmigen Sammelbehälter sich anhäufen kann.A further improvement is that the apertures in the feed wall between the annular collecting container for gas and the feed for the original gas mixture (primary gas mixture) annular in this wall and above the contour line, marked by the upper sensor for the heavy gas component, in the annular Containers are placed. This allows only lighter gas with less proportion of the heavy gas component to be fed to recursive centrifugation and only completely pure heavy gas component to accumulate in the annular reservoir.

Eine weitere Verbesserung besteht darin, dass das aus den einzelnen zentrifugalen Kammern ausgetretene Gas, das einen höheren Anteil an der schweren Gaskomponente hat, zum Stillstand mittels radial angeordneter Trennwände gebracht wird, die zwischen den einzelnen zentrifugalen Kammern angeordnet sind, um zu verhindern, dass die schwere Gaskomponente, befindlich im unteren Teil des ringförmigen Sammelbehälter, durch Verwirbeln verunreinigt wird.A further improvement consists in that the gas which has escaped from the individual centrifugal chambers and which has a higher proportion of the heavy gas component is brought to a standstill by means of radially arranged partition walls which are arranged between the individual centrifugal chambers in order to prevent the gas heavy gas component, located in the lower part of the annular collecting container, is contaminated by swirling.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden näher erläutert. Es zeigt:Further advantageous embodiments of the invention are characterized in the subclaims. An embodiment of the device according to the invention is shown in the drawings and will be explained in more detail below. It shows:

1 Längsschnitt durch die rekursive Zentrifuge 1 Longitudinal section through the recursive centrifuge

2 Querschnitt durch die rekursive Zentrifuge (Schnitt A-A) 2 Cross-section of the recursive centrifuge (section AA)

Aufgrund der Figuren wird die Funktion näher erläutert. Die Erfindung bezieht sich auf eine rekursive Zentrifuge, die das Gasgemisch 1 innerhalb einer feststehenden axialen Zuführung 2, vom Außenanschluß 3 kommend, in die untere zentrifugale Kammer 9, gelagert durch die untere Aufnahme 5 des Kugellagers in abgedichteter Ausführung 6 solidarisch bzw. in Verbindung mit dem unterem Teil „a” der unteren zentrifugalen Kammer 9 in der unteren Aufnahme 7 der axialen Zuführung 2 und weiterhin gelagert durch die obere Aufnahme 27 des Kugellagers in abgedichteter Ausführung 26 solidarisch mit dem oberen Teil „b” der obersten zentrifugalen Kammer 19 in der oberen Aufnahme 25 solidarisch bzw. verbunden mit der oberen feststehenden Abführung 28 leitet, wobei das Gasgemisch 1 durch das Vorhandensein eines mit der Zentralachse 55 solidarischen Disks bzw. 1 Scheibenkörpers 10 mit dem Hohlraum 11 seitlich in Bereiche mit immer größerem Durchmesser abgelenkt wird, so dass im Laufe der Zeit unter Einwirkung der Zentrifugalkraft auf das Gasgemisch 1, in Rotation gebracht durch die radialen Rippen 13, die sich ausdehnen bzw., erstrecken vom Disk 10 solidarisch mit der Zentralachse 55 bis zur Peripherie der unteren zentrifugalen Kammer 9, eine Separierung der schweren Gaskomponente mit einer höheren spezifischen Dichte als die Dichten aller anderen Komponenten des Gasgemisches 1 in Richtung der Außenwand 15 der unteren zentrifugalen Kammer 9 und zwar durch Fließen entlang der Außenwand 15 der unteren zentrifugalen Kammer 9 stattfindet, wobei durch eine Reihe von Durchbrüchen 12 in der unteren Wand „a” der unteren zentrifugalen Kammer 9 diese schwerere Gas-Komponente 42 durch die Einwirkung der Gravitation, nach unten fließt und das leichtere Gasgemisch 43 befindlich im darunter plazierten feststehenden ringförmigen Sammelbehälter 45 der rekursiven Zentrifuge ersetzt und somit nach oben abgedrängt wird, wo es entlang der oberen Wand b der zentrifugalen Kammer 9 in Richtung seiner Zentralachse 55 gedrückt wird und anschließend durch den Verbindungsstutzen 40 in Richtung der Abführung 28 des Gasgemisches gelangt. Das Gasgemisch 1 gelangt weiterhin durch den Verbindungsstutzen 40 in die mittlere zentrifugale Kammer 14, wobei das Gasgemisch 1 durch das Vorhandensein eines mit der Zentralachse 55 solidarischen Disks 16 mit dem Hohlraum 35 seitlich in Bereiche mit immer größerem Durchmesser abgelenkt wird, so dass im Laufe der Zeit unter Einwirkung der Zentrifugalkraft auf das Gasgemisch 1, in Rotation gebracht durch die mittleren radialen Rippen 17, die sich ausdehnen vom mittleren Disk 16 solidarisch mit der Zentralachse 55 bis zur Peripherie der mittleren zentrifugalen Kammer 14, eine Separierung der schweren Gaskomponente mit einer höheren spezifischen Dichte als die Dichten aller anderen Komponenten des Gasgemisches 1 in Richtung der Außenwand 20 der mittleren zentrifugalen Kammer 14 und zwar durch Fließen entlang der Außenwand 20 der mittleren zentrifugalen Kammer 14 stattfindet, wobei durch eine Reihe von Durchbrüchen 18 in der unteren Wand „a” der mittleren zentrifugalen Kammer 14 diese schwerere Gas-Komponente 46 durch die Einwirkung der Gravitation nach unten fließt und das leichtere Gasgemisch 38 befindlich im darunter plazierten feststehenden ringförmigen Sammelbehälter 45 der rekursiven Zentrifuge ersetzt und somit nach oben abgedrängt wird, wo es entlang der oberen Ward „b” der mittleren zentrifugalen Kammer 14 in Richtung seiner Zentralachse 55 gedrückt wird und anschließend durch den Verbindungsstutzen 33 in die oberste zentrifugale Kammer 19 gelangt. Das Gasgemisch 1, angekommen in der obersten zentrifugalen Kammer 19, die prinzipiell baugleich mit der unteren zentrifugalen Kammer 9 ist, und den oberen Disk 21 solidarisch mit der Zentralachse 55, radiale Rippen 23 bis zur oberen Außenwand 24 und Durchbrüche 22 aufweist, wird unter Einwirkung der Zentrifugalkraft seitlich in Bereiche mit immer größerem Durchmesser abgelenkt, so dass im Laufe der Zeit unter Einwirkung der Zentrifugalkraft auf das Gasgemisch 1, in Rotation gebracht durch die oberen radialen Rippen 23, die sich ausdehnen vom oberen Disk 21 solidarisch mit der Zentralachse 55 bis zur Peripherie der obersten zentrifugalen Kammer 19, eine Separierung der schweren Gaskomponente mit einer höheren spezifischen Dichte als die Dichten aller anderen Komponenten des Gasgemisches 1 in Richtung der Außenwand 24 der obersten zentrifugalen Kammer 19 und zwar durch Fließen entlang der Außenwand 24 der obersten zentrifugalen Kammer 19 stattfindet, wobei durch eine Reihe von Durchbrüchen 22 in der unteren Wand „a” der obersten zentrifugalen Kammer 19, diese schwerere Gas-Komponente 30 durch die Einwirkung der Gravitation, nach unten fließt und das leichtere Gasgemisch 31, befindlich im darunter plazierten feststehenden ringförmigen Sammelbehälter 45 der rekursiven Zentrifuge, ersetzt und somit nach oben abgedrängt wird, wo es durch die obere feststehende Abführung 28 durch den Ausstoßstutzen 29 nach außen gelangt, wobei die schwere Gaskomponente nach und nach den ringförmigen Sammelbehälter 45 von unten nach oben füllt, wobei der obere Sensor 46 für die schwere Gaskomponente das Erreichen des oberen Pegels signalisiert und gleichzeitig die Einschaltung der Hochdruckpumpe 52 bewirkt, so dass die schwere Gaskomponente durch den Kanal 51 in der Wand des unteren Teils des ringförmigen Sammelbehälters 45 in die angeschlossene Hochdruckflasche 53 eingefüllt wird, wobei während des Pumpvorgangs der Pegel der schweren Gaskomponente im ringförmigen Sammelbehälter sinkt, bis später das Niveau des unteren Sensors 49 erreicht wird, wobei dieser das Signal zur Ausschaltung der Hochdruckpumpe 52 abgibt, wobei während des Pumpvorgangs durch die Reihe der Durchbrüche 12, 18 und 22 das native Gasgemisch vom Außenanschluß 3 herein gelangt und die abgepumpte schwere Gaskomponente ersetzt, wobei nach Stoppen der Hochdruckpumpe 52 der beschriebene Zyklus der Sammlung der schweren Gaskomponente in dem ringförmigen Sammelbehälter 45 erneut stattfindet, wobei diese Zyklen so oft wiederholt werden, bis die Hochdruckflasche 53 voll ist und durch eine neue ersetzt wird. Der ringförmige Sammelbehälter 45 hat einige feststehende radiale Rippen 6, die sich von der Außenwand bis zur Innenwand erstrecken, so dass sie eine Rotation des Gases im feststehenden ringförmigen Sammelbehälter 45 verhindern. Diese radialen Rippen 6 sind befestigt in einem Zylinder 46 angebracht im unteren Teil des ringförmigen Sammelbehälters 45. Die Rotation und Verwirbelung der Gase im ringförmigen Sammelbehälter 45 wird dadurch wirksam verhindert. Die radialen Rippen 6 sind mit Löchern versehen, um eine höhere Homogenität des Gases zu bewirken. Alle feststehenden Teile wie der ringförmige Sammelbehälter 45 und der untere Gehäuseteil 54 werden durch Passungen und Schrauben 50 zusammengehalten. Die einzelnen zentrifugalen Kammern 9, 14, 19 sowie deren Verbindungsstutzen 40, 33 oder die Disks 10, 16, 21 und die radialen Rippen 13, 17, 23 werden aus Montagegründen durch Schrauben oder Schweißnähte zusammen gehalten, die in der Zeichnungen nicht dargestellt sind. Zwischen den einzelnen zentrifugalen Kammern 9, 14, 19 sind radial angeordnete Trennwände 39, 34 mittels den Ringen 37, 32 an dem ringförmigen Sammelbehälter 45 befestigt. Die mit der Zentralachse 55 solidarischen Disks 10, 16, 21 sind stromlinienförmig abgerundet, um das wirbelfreie Fliessen der Gase zu ermöglichen. Die Zentralachse 55 ist abgedichtet durch den Simmerring 57 am unteren Gehäuseende gebildet durch die frontale Wand der Zuführung 2, um ein unkontrolliertes Entweichen des Gases in die Umgebung zu verhindern. Der Motor 56 ist befestigt an der frontalen Wand der Zuführung 2 und gekoppelt an die Zentralachse 55 und treibt die rekursive Zentrifuge, indem er alle zentrifugalen Kammern 9, 14, 19 gleichzeitig dreht. Die Zuführung 2 weist auf der Linie 8 oberhalb des oberen Sensors für die schwere Gaskomponente 46 einige radial angeordnete Durchbrüche 4 auf, wodurch ein Teil des bereits einmal separierten Gasgemisches in den primären Gasstrom des Gasgemisches 1 eingeleitet wird, um ihn einer erneuten Separierung (Raffinieren) zu unterziehen. Diese erneute Raffinierung führt allmählich zur Vergrößerung der Konzentration der schweren Gaskomponente im ringförmigen Sammelbehälter 45, die 100% erreichen kann. Dieser Gastransport erfolgt basierend auf dem zentrifugal erzeugten Überdruck im ringförmigen Sammelbehälter 45 und ist in seinem Durchsatz abhängig von der Größe dieser Durchbrüche; dieser Durchsatz wird bei der Dimensionierung der rekursiven Zentrifuge normalerweise kleiner als der Durchsatz des Gasgemisches 1 gewählt.Due to the figures, the function is explained in detail. The invention relates to a recursive centrifuge containing the gas mixture 1 within a fixed axial feed 2 , from the outside connection 3 coming into the lower centrifugal chamber 9 , stored by the lower holder 5 the ball bearing in sealed version 6 in solidarity or in conjunction with the lower part "a" of the lower centrifugal chamber 9 in the lower picture 7 the axial feed 2 and further supported by the upper receptacle 27 the ball bearing in sealed version 26 solidaric with the upper part "b" of the uppermost centrifugal chamber 19 in the upper picture 25 in solidarity or connected to the upper fixed discharge 28 conducts, the gas mixture 1 by the presence of one with the central axis 55 solidary discs or 1 disk body 10 with the cavity 11 laterally diverted into areas of ever larger diameter, so that over time under the action of centrifugal force on the gas mixture 1 , rotated by the radial ribs 13 that expand or extend from the disc 10 in solidarity with the central axis 55 to the periphery of the lower centrifugal chamber 9 , a separation of the heavy gas component with a higher specific gravity than the densities of all other components of the gas mixture 1 in the direction of the outer wall 15 the lower centrifugal chamber 9 by flowing along the outer wall 15 the lower centrifugal chamber 9 takes place, passing through a series of breakthroughs 12 in the lower wall "a" of the lower centrifugal chamber 9 this heavier gas component 42 by the action of gravity, flows down and the lighter gas mixture 43 located in the stationary annular collecting container placed underneath 45 the recursive centrifuge is replaced and thus pushed upwards, where it passes along the upper wall b of the centrifugal chamber 9 in the direction of its central axis 55 is pressed and then through the connecting piece 40 in the direction of the exhaustion 28 the gas mixture passes. The gas mixture 1 continues to pass through the connecting piece 40 in the middle centrifugal chamber 14 , wherein the gas mixture 1 by the presence of one with the central axis 55 solidary discs 16 with the cavity 35 laterally diverted into areas of ever larger diameter, so that over time under the action of centrifugal force on the gas mixture 1 , rotated by the middle radial ribs 17 that stretch from the middle disk 16 in solidarity with the central axis 55 to the periphery of the middle centrifugal chamber 14 , a separation of the heavy gas component with a higher specific gravity than the densities of all other components of the gas mixture 1 in the direction of the outer wall 20 the middle centrifugal chamber 14 by flowing along the outer wall 20 the middle centrifugal chamber 14 takes place, passing through a series of breakthroughs 18 in the bottom wall "a" of the central centrifugal chamber 14 this heavier gas component 46 by the action of gravity flows down and the lighter gas mixture 38 located in the stationary annular collecting container placed underneath 45 the recursive centrifuge is replaced and thus pushed upwards, where it passes along the upper ward "b" of the central centrifugal chamber 14 in the direction of its central axis 55 is pressed and then through the connecting piece 33 in the uppermost centrifugal chamber 19 arrives. The gas mixture 1 , arrived in the topmost centrifugal chamber 19 , which are basically identical to the lower centrifugal chamber 9 is, and the upper disk 21 in solidarity with the central axis 55 , radial ribs 23 to the upper outer wall 24 and breakthroughs 22 is deflected under the influence of centrifugal force laterally into areas of ever larger diameter, so that over time under the action of centrifugal force on the gas mixture 1 , brought into rotation by the upper radial ribs 23 that extend from the upper disk 21 in solidarity with the central axis 55 to the periphery of the uppermost centrifugal chamber 19 , a separation of the heavy gas component with a higher specific gravity than the densities of all other components of the gas mixture 1 in the direction of the outer wall 24 the uppermost centrifugal chamber 19 by flowing along the outer wall 24 the uppermost centrifugal chamber 19 takes place, passing through a series of breakthroughs 22 in the lower wall "a" of the uppermost centrifugal chamber 19 , this heavier gas component 30 by the action of gravity, flows down and the lighter gas mixture 31 , located in the stationary annular collecting container placed underneath 45 the recursive centrifuge, replaced and thus pushed upwards, where it passes through the upper fixed discharge 28 through the discharge nozzle 29 reaches the outside, the heavy gas component gradually the annular collecting container 45 from bottom to top, with the top sensor 46 for the heavy gas component, the reaching of the upper level signals and at the same time the activation of the high-pressure pump 52 causes, so that the heavy gas component through the channel 51 in the wall of the lower part of the annular collecting container 45 into the connected high-pressure bottle 53 is filled, during the pumping operation, the level of the heavy gas component in the annular collecting container decreases, until later the level of the lower sensor 49 is achieved, this being the signal for switching off the high-pressure pump 52 while pumping through the series of breakthroughs 12 . 18 and 22 the native gas mixture from the external connection 3 comes in and replaced the pumped heavy gas component, wherein after stopping the high-pressure pump 52 the described cycle of heavy gas component collection in the annular sump 45 takes place again, these cycles being repeated until the high pressure bottle 53 is full and is replaced by a new one. The annular collection container 45 has some fixed radial ribs 6 extending from the outer wall to the inner wall so as to cause a rotation of the gas in the fixed annular collecting container 45 prevent. These radial ribs 6 are attached in a cylinder 46 mounted in the lower part of the annular collecting container 45 , The rotation and turbulence of the gases in the annular collecting tank 45 is thereby effectively prevented. The radial ribs 6 are provided with holes to cause a higher homogeneity of the gas. All fixed parts such as the annular collection container 45 and the lower housing part 54 be through fits and screws 50 held together. The individual centrifugal chambers 9 . 14 . 19 as well as their connecting piece 40 . 33 or the discs 10 . 16 . 21 and the radial ribs 13 . 17 . 23 are held together for assembly reasons by screws or welds, which are not shown in the drawings. Between the individual centrifugal chambers 9 . 14 . 19 are radially arranged dividing walls 39 . 34 by means of rings 37 . 32 at the annular collecting container 45 attached. The with the central axis 55 solidary discs 10 . 16 . 21 are streamlined rounded to allow the vortex free flow of the gases. The central axis 55 is sealed by the Simmerring 57 at the lower end of the housing formed by the frontal wall of the feeder 2 to prevent uncontrolled escape of the gas into the environment. The motor 56 is attached to the frontal wall of the feeder 2 and coupled to the central axis 55 and drives the recursive centrifuge by removing all the centrifugal chambers 9 . 14 . 19 simultaneously turns. The feeder 2 points to the line 8th above the upper sensor for the heavy gas component 46 some radially arranged openings 4 on, whereby a part of the once separated gas mixture in the primary gas flow of the gas mixture 1 is introduced to subject it to a re-separation (refining). This refining gradually results in increasing the concentration of the heavy gas component in the annular sump 45 that can reach 100%. This gas transport takes place based on the centrifugally generated overpressure in the annular collecting container 45 and its throughput depends on the size of these breakthroughs; this throughput usually becomes smaller than the flow rate of the gas mixture when sizing the recursive centrifuge 1 selected.

Claims (5)

Rekursive Zentrifuge gespeist mit Gasgemischen, die eine schwere Komponente enthalten, wobei sie das Gasgemisch (1) innerhalb einer feststehenden axialen Zuführung (2), vom Außenanschluß (3) kommend, in eine untere zentrifugale Kammer (9) leitet, so dass im Laufe der Zeit unter Einwirkung der Zentrifugalkraft auf das Gasgemisch (1), in Rotation gebracht durch die radialen Rippen (13), eine Separierung der Gaskomponente mit einer höheren spezifischen Dichte als die Dichten aller anderen Komponenten des Gasgemisches (1) in Richtung der Außenwand (15) der unteren zentrifugalen Kammer (9) stattfindet, wobei durch eine Reihe von Durchbrüchen (12) in der unteren Wand diese schwerere Gaskomponente (42) nach unten fließt und das leichtere Gasgemisch (43), befindlich im darunter plazierten feststehenden ringförmigen Sammelbehälter (45) der rekursiven Zentrifuge, ersetzt und somit nach oben abgedrängt wird, wo es entlang der oberen Wand „b” der zentrifugalen Kammer (9) in Richtung der Zentralachse (55) gedrückt wird und anschließend in Richtung der feststehenden Abführung (28) durch den Ausstoßstutzen (29) nach außen gelangt, wobei die schwere Gaskomponente (42) nach und nach den ringförmigen Sammelbehälter (45) von unten nach oben füllt, wobei der obere Sensor (46) für die schwere Gaskomponente (42) das Erreichen des oberen Pegels signalisiert und gleichzeitig die Einschaltung der Hochdruckpumpe (52) bewirkt, so dass die schwere Gaskomponente (42) in die angeschlossene Hochdruckflasche (53) eingefüllt wird, wobei während des Pumpvorgangs der Pegel der schweren Gaskomponente (42) im ringförmigen Sammelbehälter (45) sinkt, bis später das Niveau des unteren Sensors (49) für die schwere Gaskomponente (42) erreicht wird, wobei dieser das Signal zur Ausschaltung der Hochdruckpumpe (52) abgibt, wobei während des Pumpvorgangs durch die Reihe der Durchbrüche (12) das native Gasgemisch (1) vom Außenanschluß (3) herein gelangt und das abgepumpte Gas ersetzt, wobei nach Stoppen der Hochdruckpumpe (52) der beschriebene Zyklus der Sammlung der schweren Gaskomponente (42) im ringförmigen Sammelbehälter (45) erneut stattfindet, wobei diese Zyklen so oft wiederholt werden, bis die Hochdruckflasche (53) voll ist und durch eine neue ersetzt wird, wobei das in die zentrifugale Kammer (9) eintretende Gasgemisch (1) gezwungen wird, sich bis in den peripheren Bereich dieser zu bewegen, bevor es in Richtung Abfluss gelangen kann, indem es einen mit der Zentralachse (55) verbundenen Disk (10) umrundet, wobei die unteren radialen Rippen (13) in regelmäßigen Abständen den Disk (10) mit der oberen Wand „b”, unteren Wand „a” und seitlichen Wand (15) der zentrifugalen Kammer (9) verbinden, wobei die untere zentrifugale Kammer (9) durch die untere Aufnahme (5) des unteren Kugellagers in abgedichteter Ausführung (6) gelagert ist, welche verbunden ist mit dem unteren Teil „a” der unteren zentrifugalen Kammer (9), während der feststehende Teil des unteren Kugellagers in abgedichteter Ausführung (6) in der unteren Aufnahme (7) der axialen Zuführung (2) angeordnet ist und weiterhin durch die obere Aufnahme (27) des oberen Kugellagers in abgedichteter Ausführung (26) gelagert ist, welche verbunden ist mit dem oberen Teil „b” der obersten zentrifugalen Kammer (19), während der feststehende Teil des oberen Kugellagers in abgedichteter Ausführung (26) in der oberen Aufnahme (25) verbunden ist mit der oberen feststehenden Abführung (28), um eine gasdichte Trennung zwischen dem Gasgemisch (1) und dem Bereich mit dem separierten Gas im ringförmigen Sammelbehälter (45) zu ermöglichen, gemäß Patent 10 2008 012 158, dadurch gekennzeichnet, dass die erstmalig separierte Gasmenge aus diesem Sammelbehälter (45), die einen höheren Anteil an der schweren Gaskomponente als das Gasgemisch (1) hat, durch die Durchbrüche (4) in der Zuführung (2) dem primären Gasgemisch (1) durch den zentrifugal erzeugten Überdruck im ringförmigen Sammelbehälter (45) hinzugefügt wird, erneut in die zentrifugale Kammer (9) gelangt um sich einer neuen Separierung zu unterziehen, bis seine Konzentration den gewünschten Konzentrationsgrad erreicht, und dass das an der schweren Gaskomponente verarmte Gasgemisch (41) durch einen Verbindungsstutzen (40) zu einer weiteren darüberliegenden zentrifugalen Kammer (14) gelangt, die baugleich ist mit der unteren zentrifugalen Kammer (9), um das Gasgemisch erneut zu zentrifugieren, wobei es einen mit der Zentralachse (55) verbundenen darüberliegenden Disk (16) umrundet, wobei die mittleren radialen Rippen (17) in regelmäßigen Abständen den darüberliegenden Disk (16) mit der oberen Wand „b”, unteren Wand „a” und seitlichen Wand (55) der darüberliegenden zentrifugalen Kammer (14) verbinden, wobei durch eine Reihe von Durchbrüchen (18) in der unteren Wand „a” die schwerere Gaskomponente (36) nach unten fließt und das leichtere Gasgemisch (38) befindlich im darunter angeordneten ringförmigen Sammelbehälter (45) ersetzt und somit nach oben abgedrängt wird, wobei es entlang der oberen Wand „b” der darüberliegenden zentrifugalen Kammer (14) in Richtung der Zentralachse (55) und anschließend in Richtung der feststehenden Abführung (28) gedrückt wird.Recursive centrifuge fed with gas mixtures containing a heavy component, whereby the gas mixture ( 1 ) within a fixed axial feed ( 2 ), from the external connection ( 3 ), into a lower centrifugal chamber ( 9 ), so that over time under the action of centrifugal force on the gas mixture ( 1 ), rotated by the radial ribs ( 13 ), a separation of the gas component with a higher specific gravity than the densities of all other components of the gas mixture ( 1 ) in the direction of the outer wall ( 15 ) of the lower centrifugal chamber ( 9 ), whereby a series of breakthroughs ( 12 ) in the lower wall this heavier gas component ( 42 ) flows down and the lighter gas mixture ( 43 ), located in the stationary annular collecting container ( 45 ) recursive centrifuge, is replaced and thus pushed upwards, where it along the upper wall "b" of the centrifugal chamber ( 9 ) in the direction of the central axis ( 55 ) and then in the direction of the fixed discharge ( 28 ) through the discharge nozzle ( 29 ), the heavy gas component ( 42 ) gradually the annular collecting container ( 45 ) from bottom to top, with the top sensor ( 46 ) for the heavy gas component ( 42 ) signals the reaching of the upper level and at the same time the activation of the high-pressure pump ( 52 ), so that the heavy gas component ( 42 ) into the connected high pressure bottle ( 53 ), wherein during the pumping process the level of the heavy gas component ( 42 ) in the annular collecting container ( 45 ), until later, the level of the lower sensor ( 49 ) for the heavy gas component ( 42 ) is reached, wherein this the signal for switching off the high-pressure pump ( 52 ), wherein during the pumping process through the series of breakthroughs ( 12 ) the native gas mixture ( 1 ) from the external connection ( 3 ) and the pumped gas is replaced, after stopping the high-pressure pump ( 52 ) the described cycle of heavy gas component collection ( 42 ) in the annular collecting container ( 45 ) is repeated, these cycles being repeated until the high pressure bottle ( 53 ) is full and is replaced by a new, with the in the centrifugal chamber ( 9 ) entering gas mixture ( 1 ) is forced to move into the peripheral region of the latter before it can flow in the direction of the outflow, by moving one with the central axis ( 55 ) connected disk ( 10 ), wherein the lower radial ribs ( 13 ) at regular intervals the disk ( 10 ) with the upper wall "b", lower wall "a" and side wall ( 15 ) of the centrifugal chamber ( 9 ), the lower centrifugal chamber ( 9 ) through the lower receptacle ( 5 ) of the lower ball bearing in sealed execution ( 6 ) which is connected to the lower part "a" of the lower centrifugal chamber ( 9 ), while the fixed part of the lower ball bearing in sealed design ( 6 ) in the lower picture ( 7 ) of the axial feed ( 2 ) and further through the upper receptacle ( 27 ) of the upper ball bearing in sealed execution ( 26 ) which is connected to the upper part "b" of the uppermost centrifugal chamber ( 19 ), while the fixed part of the upper ball bearing in sealed design ( 26 ) in the upper receptacle ( 25 ) is connected to the upper fixed discharge ( 28 ) to provide a gas-tight separation between the gas mixture ( 1 ) and the area with the separated gas in the annular collecting container ( 45 ) to allow according to patent 10 2008 012 158, characterized in that the first time separated amount of gas from this reservoir ( 45 ) containing a higher proportion of the heavy gas component than the gas mixture ( 1 ), through the breakthroughs ( 4 ) in the feeder ( 2 ) the primary gas mixture ( 1 ) by the centrifugally generated overpressure in the annular collecting container ( 45 ) is added again to the centrifugal chamber ( 9 ) is subjected to a new separation until its concentration reaches the desired degree of concentration, and that the gas mixture depleted in the heavy gas component ( 41 ) through a connecting piece ( 40 ) to another overlying centrifugal chamber ( 14 ), which is identical to the lower centrifugal chamber ( 9 ) to centrifuge the gas mixture again, with one with the central axis ( 55 ) associated disc ( 16 ), the middle radial ribs ( 17 ) at regular intervals the overlying disk ( 16 ) with the upper wall "b", lower wall "a" and side wall ( 55 ) of the overlying centrifugal chamber ( 14 ), with a series of breakthroughs ( 18 ) in the lower wall "a" the heavier gas component ( 36 ) flows down and the lighter gas mixture ( 38 ) located in the underlying annular collecting container ( 45 ) and thus displaced upward, along the upper wall "b" of the overlying centrifugal chamber (FIG. 14 ) in the direction of the central axis ( 55 ) and then in the direction of the fixed discharge ( 28 ) is pressed. Zentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie das aus der darüberliegenden zentrifugalen Kammer (14) austretende Gasgemisch einer Reihe von weiteren zentrifugalen Kammern zuführt, die so viele an der Zahl vorhanden sein können, dass der Separierungsprozeß der schweren Gaskomponente zu einer kompletten Befreiung des Restgases von dieser Gaskomponente führt, wobei letztendlich durch den letzten Verbindungstutzen (33) das Gasgemisch zu einer letzten obersten zentrifugalen Kammer (19) geführt wird, die baugleich ist mit den anderen zentrifugalen Kammern (9), (14) und das eintretende Gasgemisch erneut zentrifugiert, wobei es einen mit der Zentralachse (55) verbundenen oberen Disk (21) umrundet, wobei die oberen radialen Rippen (23) in regelmäßigen Abständen den oberen Disk (21) mit der oberen Wand „b”, unteren Wand „a” und seitlichen Wand (24) der oberen zentrifugalen Kammer (19) verbinden, wobei durch eine Reihe von Durchbrüchen (22) in der unteren Wand „a” die schwerere Gaskomponente (30) nach unten fließt und das leichtere Gasgemisch (31) befindlich im darunter angeordneten ringförmigen Sammelbehälter (45) der rekursiven Zentrifuge ersetzt und somit nach oben abgedrängt wird, wo es entlang der oberen Wand „b” der obersten zentrifugalen Kammer (19) in Richtung der Zentralachse (55) und anschließend in Richtung der feststehenden Abführung (28) gedrückt wird, um durch den Ausstoßstutzen (29) ins Freie zu gelangen.Centrifuge according to claim 1, characterized in that it comprises the centrifugal chamber ( 14 ) discharges gas mixture to a series of further centrifugal chambers, which may be so many in number that the separation process of the heavy gas component leads to a complete liberation of the residual gas from this gas component, ultimately passing through the last connection port ( 33 ) the gas mixture to a last uppermost centrifugal chamber ( 19 ), which is identical to the other centrifugal chambers ( 9 ) 14 ) and the incoming gas mixture again centrifuged, with one with the central axis ( 55 ) connected upper disk ( 21 ), wherein the upper radial ribs ( 23 ) at regular intervals the upper disk ( 21 ) with the upper wall "b", lower wall "a" and side wall ( 24 ) of the upper centrifugal chamber ( 19 ), with a series of breakthroughs ( 22 ) in the lower wall "a" the heavier gas component ( 30 ) flows down and the lighter gas mixture ( 31 ) located in the underlying annular collecting container ( 45 ) of the recursive centrifuge is thus displaced upwards where it is located along the upper wall "b" of the uppermost centrifugal chamber ( 19 ) in the direction of the central axis ( 55 ) and then in the direction of the fixed discharge ( 28 ) is pushed through the discharge nozzle ( 29 ) to get outside. Zentrifuge nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie feststehende radiale Trennwände (39), (34) aufweist, die über die Ringe (37), (32) an dem ringförmigen Sammelbehälter (45) befestigt sind, um das Gas kommend durch die Durchbrüche (18) und (22) der mittleren und obersten zentrifugalen Kammern (14) und (19) am Rotieren zu hindern und so die Verwirbelung des Gases im ringförmigen Sammelbehälter (45) zu vermeiden.Centrifuge according to claim 1 and 2, characterized in that it has fixed radial partitions ( 39 ) 34 ) which passes over the rings ( 37 ) 32 ) on the annular collecting container ( 45 ) are attached to the gas coming through the breakthroughs ( 18 ) and ( 22 ) of the middle and uppermost centrifugal chambers ( 14 ) and ( 19 ) to prevent rotation and thus the turbulence of the gas in the annular collecting container ( 45 ) to avoid. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchbrüche (4), die ringförmig auf einer Linie (8) in der Zuführung (2) angeordnet sind, sich oberhalb des oberen Sensors (46) für die schwere Gaskomponente befinden, um sicherzustellen, dass nur leichteres Gas (48), also mit weniger Anteil an der schweren Gaskomponente, dem primären Gasgemisch (1) hinzugefügt wird und so der rekursiven Zentrifugierung unterzogen wird, während im ringförmigen Sammelbehälter die Konzentration der schweren Gaskomponente stattfinden kann.Centrifuge according to one of claims 1 to 3, characterized in that the openings ( 4 ), which are ring-shaped on a line ( 8th ) in the feeder ( 2 ) are located above the upper sensor ( 46 ) for the heavy gas component to ensure that only lighter gas ( 48 ), ie with less proportion of the heavy gas component, the primary gas mixture ( 1 ) and so undergoes the recursive centrifugation, while in the annular collection container, the concentration of the heavy gas component can take place. Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor (50) alle zentrifugalen Kammern (9), (14), (19) der rekursiven Zentrifuge antreibt, indem er an die zentralen Achse (55) gekoppelt ist, an der diese Kammern (9), (14), (19) befestigt sind.Centrifuge according to one of claims 1 to 4, characterized in that the engine ( 50 ) all centrifugal chambers ( 9 ) 14 ) 19 ) drives the recursive centrifuge by moving it to the central axis ( 55 ) at which these chambers ( 9 ) 14 ) 19 ) are attached.
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