DE1034809B

DE1034809B - Pressure exchanger

Info

Publication number: DE1034809B
Application number: DEB33582A
Authority: DE
Inventors: George Jendrassik
Original assignee: JENDRASSIK DEVELOPMENTS Ltd
Current assignee: JENDRASSIK DEVELOPMENTS Ltd
Priority date: 1953-11-30
Filing date: 1954-11-29
Publication date: 1958-07-24

Description

Druckaustauscher Die Erfindung betrifft umlaufende Druckaustauscher und bezweckt insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, die Schaffung eines Druckaustauschers zur Rufladung von Brennkraftmaschinen.Pressure exchangers The invention relates to circulating pressure exchangers and particularly, but not exclusively, seeks to provide a pressure exchanger for charging internal combustion engines.

Es ist bekannt, den Auspuffkanal einer aufzuladenden Brennkraftmaschine mit einem innerhalb der Hochdruckspülzone eines Druckaustauschers angeordneten Einlaßkanal zu verbinden und den Einlaßkanal der Brennkraftmaschine mit dem innerhalb der Hochdruckspülzone angeordneten Auslaßkanal des Druckaustauschers zu verbinden. Mit einer derartigen Anordnung ist es möglich, die innerhalb der Niederdruckzone in das Zellensystem des Druckaustauschers eingesaugte Frischluft in den Zellen des Zellensystems mittels der von der Brennkraftmaschine gelieferten heißen Auspuffgase zu verdichten. Die so verdichtete Luft gelangt aus den Zellen des Druckaustauscherzellensystems zum Maschineneinlaßkanal, während die Auspuffgase aus der Niederdruckzone des Druckaustauschers sodann in die Atmosphäre ausgestoßen werden. Um einen einwandfreien Maschinenbetrieb zu gewährleisten, muß die in die Brennkraftmaschine eingelassene Ladeluft sauber sein, d. h., sie. darf nicht mit Ruß oder anderen Fremdkörpern verunreinigt sein. Es ist außerdem wünschenswert, daß der Temperaturanstieg der Luft zwischen dem Einla.B in den Druckaustauscher und dem Einlaß in die Brennkra.ftmaschine klein ist. Um die Ladeluft so sauber und so kühl wie möglich zu halten, sollte eine Mischung derselben in den Zellen des Zellensystems, d. h. eine Mischung zwischen der in der Niederdruckzone in das Zellensystem eingelassenen Frischluft und den von der Brennkraftmaschine gelieferten, in der Hochdruckzone in den Druckausta.uscher eingelassenen heißen und schmutzigen Auspuffgasen nach Möglichkeit vermieden werden. Der Zweck der vorliegenden Erfindung ist die Vermeidung solcher unerwünschter Gasmischungen.It is known to use the exhaust duct of an internal combustion engine to be charged with an inlet channel arranged within the high pressure flushing zone of a pressure exchanger to connect and the inlet duct of the internal combustion engine with the one within the high pressure flushing zone to connect arranged outlet channel of the pressure exchanger. With such a It is possible to arrange it within the low pressure zone in the cell system the pressure exchanger sucked in fresh air in the cells of the cell system by means of to compress the hot exhaust gases supplied by the internal combustion engine. the Air compressed in this way comes to the from the cells of the pressure exchanger cell system Engine inlet duct, while the exhaust gases from the low pressure zone of the pressure exchanger then expelled into the atmosphere. To ensure perfect machine operation To ensure that the charge air admitted into the internal combustion engine must be clean be, d. h., they. must not be contaminated with soot or other foreign bodies. It is also desirable that the temperature rise of the air between the inlet B. in the pressure exchanger and the inlet in the Brennkra.ftmaschine is small. Around To keep the charge air as clean and as cool as possible should be a mixture of the same in the cells of the cell system, d. H. a mixture between that in the low pressure zone Fresh air admitted into the cell system and from the internal combustion engine supplied, embedded in the pressure exchanger in the high pressure zone and dirty exhaust gases are avoided whenever possible. The purpose of the present The invention is the avoidance of such undesirable gas mixtures.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Drucka.ustauschers zum Zweck der Lieferung von Druckgas, wobei dieses Verfahren in der Kombination des Merkmals jeweils gegensinniger Hindurchführung des Hochdruck- und I"Tiederdruckspülgases durch die Zellen der beiden Spülzonen mit dem Merkmal unvollkommener Spülung in der Hochdruckspülzone besteht.The invention relates to a method for operating a pressure exchanger for the purpose of supplying pressurized gas, this method being in combination the feature of opposing passage of the high-pressure and I "low-pressure purging gas through the cells of the two flushing zones with the characteristic of imperfect flushing in the high pressure flush zone exists.

Die Erfindung besteht also lediglich in der Kombination der beiden Merkmale, wonach einerseits das Spülgas in entgegengesetzten Richtungen strömt und andererseits in der Hochdruckspülzone eine unvollkommene Spülung durchgeführt wird, wobei bemerkt wird, daß diese beiden Einzelmerkmale für sich nicht als Erfindung beansprucht werden, da jedes dieser Merkmale für sich, wenn auch nicht in Verbindung mit Druckaustauschern zur Rufladung von Brennkraftmaschinen, bekannt ist.The invention therefore only consists in the combination of the two Features according to which on the one hand the purge gas flows in opposite directions and on the other hand, an incomplete flushing is carried out in the high-pressure flushing zone, it should be noted that these two individual features are not in themselves an invention be claimed as each of these features on their own, albeit not in conjunction with pressure exchangers for charging internal combustion engines, is known.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß beim Betrieb eines Druckaustauschers die Zellen der Niederdruckspülzone genügend lange zu dem Niederdruckspülkanälen hin geöffnet werden, um eine vollständige oder im wesentlichen vollständige Spülung zu ermöglichen.Another feature of the invention is that in operation of a pressure exchanger, the cells of the low-pressure purging zone for a long enough time Niederdruckspülkanäle be opened to a full or substantially to allow complete flushing.

Die Erfindung umfaßt außerdem einen Druckaustauscher, der in Übereinstimmung mit den erfindungsgemäßen Verfahren betrieben wird.The invention also includes a pressure exchanger in accordance with is operated with the method according to the invention.

Die Erfindung wird nunmehr mit Bezug auf die Zeichnung beispielsweise beschrieben, in welcher Fig. 1 die teilweise Abwicklung eines erfindungsgemäßen Druckaustauschers zeigt, wobei hier beispielsweise ein Drucka.usta.uscher dargestellt ist, der zur Rufladung einer Brennkraftmaschine benutzt wird, Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung eines Teiles der Fig. 1 zeigt, wobei das auf Druck ansprechende Umgehungsventil zu sehen ist.The invention will now be described with reference to the drawing, for example described in which Fig. 1 the partial processing of an inventive Pressure exchanger shows, here for example a Drucka.usta.uscher shown is used for charging an internal combustion engine, Fig. 2 is an enlarged Representation of part of Fig. 1 shows the pressure-responsive bypass valve you can see.

Fig.3 einen Axialschnitt durch den erfindungsgemäßen Druckaustauscher zeigt.3 shows an axial section through the pressure exchanger according to the invention shows.

In Fig. 1 ist mit der Bezugsziffer 1 ein Zellenring bezeichnet, der sich relativ zu einem Kanalsystem in der Richtung des Pfeiles 2 bewegt. Die einzelnen Zellen sind mit Bezugsziffer 3 bezeichnet und besitzen Stirnöffnungen 3' und 3", die während des Betriebes des Druckaustauschers in Verbindung mit Kanälen kommen, die von Stirnplatten 4' und 4" gehalten werden. In der Stirnplatte 4' ist ein Kanal 5 angeordnet, durch welchen die ankommende Frischluft strömt. Dieser Kanal bildet den sogenannten Niederdruckzuführungskanal für das unter niedrigem Druck stehende Spülgas. Außerdem ist ein Kanal 6 für komprimierte Luft vorgesehen, welche den Zellenring verläßt. Der Kanal 6 bildet den vorgenannten Nutzgasabzugska.nal. Die Stirnplatte 4" weist einen Kanal 7 auf, der für die abströmenden Niederdruckgase dient. Der Kanal 7 bildet den vorgenannten Niederdruckabzugskanal für die unter niedrigem Druck stehenden gespülten Gase. Außerdem weist die Stirnplatte 4" einen Kanal 8 auf, dar für das unter hohem Druck stehende Gas vorgesehen ist, welches in die Zellen eintritt. Der Kanal 8 bildet den vorerwähnten Hochdruckzugangskanal für die unter hohem Druck stehenden Gase. Der Kanal für die komprimierte Luft ist mit einem Verbraucher 9 verbunden, welcher beim vorliegenden Beispiel eine aufzuladende Brennkraftmaschine sein kann. Der Verbindungskanal 6' ist mit dem Ansaugstutzen der Maschine verbunden. Ein weiterer Kanal 8' verbindet den Abgasstutzen der Maschine mit dem Hochdruckeingangskanal 8 des Druckaustauschers.In Fig. 1, the reference numeral 1 denotes a cell ring, the moves in the direction of arrow 2 relative to a canal system. The single ones Cells are denoted by reference number 3 and have front openings 3 'and 3 ", that come into contact with ducts during operation of the pressure exchanger, which are held by end plates 4 'and 4 ". In the end plate 4' is a channel 5 arranged through which the incoming fresh air flows. This channel forms the so-called low pressure feed channel for that under low Pressurized purge gas. In addition, a channel 6 is provided for compressed air, which leaves the cell ring. The channel 6 forms the aforementioned Nutzgasabzugska.nal. The end plate 4 ″ has a channel 7 for the low-pressure gases flowing out serves. The channel 7 forms the aforementioned low pressure drainage channel for the below low pressure purged gases. In addition, the face plate 4 ″ has a Channel 8, which is provided for the high pressure gas, which enters the cells. The channel 8 forms the aforementioned high pressure access channel for the gases under high pressure. The channel for the compressed air is connected to a consumer 9, which in the present example is to be charged Internal combustion engine can be. The connecting channel 6 'is with the intake manifold connected to the machine. Another channel 8 'connects the exhaust pipe of the machine with the high pressure inlet channel 8 of the pressure exchanger.

Die Arbeitsweise des Druckaustauschers vollzieht sich wie folgt: Die Zellen, welche den Bereich der Hochdruckspülkanäle 6 und 8 verlassen, enthalten teilweise erhitzte bzw. verunreinigte Gase, d. h. Auspuffgase der Brennkraftmaschine, die unter einem Druck stehen, der größer ist als der in den Kanälen 5 oder 7. Bei Ankunft der Zellen am Kanal 7 tritt das Gas durch die Stirnöffnungen 3" in den Kanal 7 aus. Der Druck ist inzwischen in dem Zellen in ausreichendem Maße gefallen, da die Stirnöffnungen 3' sich zum Kanal 5 zu infolge der Vorwärtsbewegung des Zellenringes in Richtung des Pfeiles 2 bereits geöffnet haben. Es tritt dann Frischluft in die Zellen ein und, wenn die Stirnöffnungen 3' der Zellen den zwischen den Kanälen 7 und 8 gelegenen Teil der Stirnplatte 4" erreichen, dann werden die Zellen gegen den Kanal 7 zu geschlossen. Die Stirnöffnungen 3' der Zellen werden etwas später geschlossen als die Stirnöffnungen 3", so daß in den Zellen Druckimpulse hervorgerufen werden, wodurch eine Verdichtung der in den Zellen befindlichen Luft eintritt. Die Zellen wandern dann weiter in der Richtung des Pfeiles 2, und wenn sie an dem Stirnöffnungen des Kanals 8 ankommen, dann werden die. Stirnöffnungen 3" in Richtung auf diesen Kanal zu geöffnet. Da das darin befindliche Gas einen höheren Druck hat, als in den Zellen herrscht, so tritt ein Einströmen heißen Gases vom Kanal 8 her in die Zellen durch die Stirnseiten 3" hindurch ein. Der in den Zellen herrschende Druck wird dadurch erhöht, und das darin befindliche Gas wird in Bewegung gesetzt. Dies hat zur Folge, daß vom Kanal 8 her in Richtung zu den geschlossenen Stirnöffnungen 3' der Zellen hin ein Druckimpuls durch die Zellen hindurchwandert. Wenn die Stirnseiten 3' um einen bestimmten Betrag geöffnet sind, dann verläßt die verdichtete Luft die Zellen und strömt durch den Kanal 6 zur Brennkraftmaschine 9. Die heißen Abgase der Brennkraftmaschine gelangen durch einen Kanal 8' zurück zum Kanal B. Anstatt einen Druckimpuls in den mit dem Kanal 8 sich durchleckendem Zellen hervorzurufen, kann das Durchströmen durch den Kanal auch durch andere Wirkungen hervorgerufen werden, beispielsweise durch die Tätigkeit eines Propellers, welcher in dem Kanal angeordnet ist, oder durch eine Pumpwirkung, die von der aufgeladenen Brennkraftmaschine dann ausgeübt wird, wenn die Stirnöffnungen 3' der Zellen offen sind. Die Kanäle 8 und 6 werden dann von den Zellen entweder gleichzeitig oder nacheinander getrennt, und die Zellen, welche Gas von höherem Druck enthalten, bewegen sich vorwärts in Richtung des Pfeiles 2 in die Niederdruckzone hinein. Die Nied.erdruckspülung findet unter der Wirkung des Stoßes statt, welcher von dem Ausströmen aus den Zellen in den Kanal 7 hinein erzeugt wird, wobei dieselbe noch durch die Saugwirkung im Kanal ? oder durch andere Mittel, beispielsweise durch einen Propeller, der in einem geeigneten Teil des von den Kanälen gebildeten Kanalsystems untergebracht ist, unterstützt werden kann. Die Niederdruck- und Hochdruckspülgase strömen erfindungsgemäß in entgegengesetzten Richtungen, wie dies aus der Figur ersichtlich ist. Die reine Frischluft tritt in äie Zellen durch den Kanal 5 an derselben Seite des Zellenringes ein, an welcher die komprimierte Luft durch den Kanal 6 abströmt, und das heiße bzw. verunreinigte Gas tritt in die Zellen durch den Kanal 8 auf derselben Seite des Zellenringes ein, an welcher das Niederdruckspülgas durch den Kanal 7 aus demselben austritt. Dadurch erfolgt die Spülung in der Niederdruckzone vollständig oder mindestens so vollständig wie möglich, während die Spülung sich in der Hochdruckzone unvollständig vollzieht. Der Druckaustauscher soll in der Weise betrieben werden, daß der Weg der Frontseite des durch die Kanäle 5 in die Zellen eintretenden Luftvolumens während jeder Spülung das äußerste Ende der Zellen erreicht, wie dies durch die bei 11 angedeutete punktierte Linie angezeigt ist. In Wirklichkeit wird eine gewisse Mischung stattfinden, so daß es wünschenswert ist, daß der Weg der Luftvolumenfront über die Zellen hinaus wandert, wie dies durch die punktierte Linie 12 angedeutet ist. Es ist auch möglich, den Druckaustauscher in der Niederdruckzone mit unvollständiger Spülung zu betreiben. Dabei muß jedoch darauf geachtet werden, daß das verunreinigte Gas nicht zu weit in die Zellen eindringt und dadurch die am Kanal 5 gelieferte Frischluft verunreinigen kann. Das wäre der Fall, wenn die Abgassäule bis zur gestrichelten Linie 13f1 vordringen würde. Aber das soll vermieden werden. Vielmehr sollte in der Hochdruckzone der Weg der durch den Kanal 8 eintretenden Gasfront durch die Zellen nicht das äußerste Ende der Zellen erreichen, so daß nur eine teilweise Spülung stattfinden kann. Die Gassäule soll nur bis zur punktierten Linie 13 vordringen. Es ist von Vorteil, nicht mehr als die Hälfte des vor der Verbindung mit dem Kanal 8 in den Zellern. enthaltenen Gases in, dem Kanal 6 eintreten zu lassen. Dadurch wird verunreinigtes Gas aus dem Kanal 8 nicht durch den Kanal 6 austreten und statt dessen das durch den Kanal 6 strömende Druckgas nur aus Luft bestehen, die durch den Kanal s eingelassen und in den Zellen zwischen den Stirnöffnungen 3' der Zellen und den Linie 11 bzw. 12 und 13 komprimiert wurde. Damit, daß man veranlaßt, daß bis zur Erreichung des Kanals 6 mindestens die Hälfte der Frischluftzufuhr in den Zellen verbleibt, wird eine eine Pufferschicht sauberer Luft in den Zellen geschaffen, welche die verunreinigten Gase von der kühlen Frischluft trennt, die bei 5 eingelassen und nach unmittelbar darauf erfolgter Kompression durch den Kanal 6 wieder ausgestoßen wird.The pressure exchanger works as follows: The Contain cells which leave the area of the high pressure flushing channels 6 and 8 partially heated or contaminated gases, d. H. Exhaust gases from the internal combustion engine, which are under a pressure that is greater than that in channels 5 or 7. At When the cells arrive at the channel 7, the gas enters the channel through the front openings 3 ″ 7 off. The pressure in the cell has since dropped sufficiently since the front openings 3 'towards the channel 5 as a result of the forward movement of the cell ring have already opened in the direction of arrow 2. It then enters the fresh air Cells and, if the frontal openings 3 'of the cells between the channels 7 and 8 located part of the face plate 4 "reach, then the cells are against channel 7 is closed. The frontal openings 3 'of the cells become a little later closed than the forehead openings 3 ", so that pressure pulses are produced in the cells whereby a compression of the air in the cells occurs. the Cells then migrate further in the direction of arrow 2 and when they reach the forehead orifices of channel 8 arrive, then the. Front openings 3 "in the direction of this Channel too open. Since the gas inside has a higher pressure than in prevails in the cells, then there is an influx of hot gas from the channel 8 into the Cells through the end faces 3 ″. The pressure prevailing in the cells is thereby increased, and the gas in it is set in motion. this has the consequence that from the channel 8 in the direction of the closed forehead openings 3 'of the cells a pressure pulse travels through the cells. When the front sides 3 'are opened by a certain amount, then the compressed air leaves the Cells and flows through the duct 6 to the internal combustion engine 9. The hot exhaust gases the internal combustion engine pass through a channel 8 'back to channel B. Instead of to cause a pressure pulse in the cells leaking through with the channel 8, the flow through the channel can also be caused by other effects be, for example, by the action of a propeller, which in the channel is arranged, or by a pumping action by the supercharged internal combustion engine is exercised when the frontal openings 3 'of the cells are open. The channels 8 and 6 are then separated from the cells either simultaneously or one after the other, and the cells, which contain gas of higher pressure, move forward in Direction of arrow 2 into the low pressure zone. The low pressure flush takes place under the action of the shock resulting from the efflux from the cells in the channel 7 is generated into it, the same still by the suction in the channel ? or by other means, for example by a propeller in a suitable Part of the channel system formed by the channels is housed, supported can be. According to the invention, the low-pressure and high-pressure purging gases flow in opposite directions Directions as can be seen from the figure. The pure fresh air comes in The cells enter through the channel 5 on the same side of the cell ring as on which the compressed air flows out through the channel 6, and the hot or contaminated Gas enters the cells through channel 8 on the same side of the cell ring, at which the low-pressure purging gas exits through the channel 7 from the same. Through this flushing takes place completely or at least as completely in the low-pressure zone as possible, while the flushing is incomplete in the high pressure zone. The pressure exchanger should be operated in such a way that the path of the front the volume of air entering the cells through the channels 5 during each flush reaches the extreme end of the cells as indicated by the dotted line at 11 Line is displayed. In reality there will be some mixing, like that that it is desirable that the path of the air volume front beyond the cells migrates, as indicated by the dotted line 12. It is also possible, to operate the pressure exchanger in the low pressure zone with incomplete flushing. However, care must be taken that the contaminated gas does not go too far penetrates the cells and thereby contaminates the fresh air supplied to duct 5 can. That would be the case if the exhaust column penetrated to the dashed line 13f1 would. But that should be avoided. Rather, the Path of the gas front entering through channel 8 through the cells is not the utmost Reach the end of the cells so that only partial flushing can take place. the The gas column should only penetrate as far as the dotted line 13. It's beneficial not more than half of that before connection with channel 8 in the cells. contained Gas in, the channel 6 to enter. This removes contaminated gas from the Channel 8 does not exit through channel 6 and instead through channel 6 flowing pressurized gas consist only of air admitted through the channel s and in the cells between the frontal openings 3 'of the cells and the lines 11 and 12, respectively and 13 was compressed. So that one causes that to reach the canal 6 at least half of the fresh air supply remains in the cells, becomes a created a buffer layer of clean air in the cells which contaminated the cells Separates gases from the cool fresh air that admitted at 5 and after immediately is then expelled through the channel 6 compression again.

Das beschriebene Gegenstromverfahren für die Spülung, wodurch die Niederdruck- und die Hochdruckspülung in entgegengesetzten Richtungen stattfinden, vermindert außerdem die Aufheizung der kalten Luftladung durch die Zellenteilwände, da die Zellenstirnseiten, durch welche die Kaltluft eintritt, selbst kühl sind und nicht in Verbindung mit den Hochdruckgasen kommen. Die von der Atmosphäre her eintretende Spülluft kann Staub od. dgl. mit sich führen. Infolgedessen kann in dem Hochdruckkanal 6 ein Luftreiniger oder ein Luftfilter angeordnet sein, durch welches das verdichtete Gas der Brennkraftmaschine oder dem Verbraucher 9 zugeführt wird. Durch diese Anordnung wird nur das Nutzgas, welches dem Verbraucher zuströmt, durch den Reiniger hindurchgeführt. Es ist also besser, den Reiniger im Kanal 6 anzuordnen als im Kanal 5, da durch den Kanal 5 wesentlich mehr Luft durchströmt als durch den. Kanal 6.The countercurrent process described for purging, whereby the low-pressure and high-pressure purging take place in opposite directions, also reduces the heating of the cold air charge through the cell part walls, since the cell fronts through which the cold air enters are themselves cool and not in contact with the high-pressure gases come. The purge air entering from the atmosphere can carry dust or the like with it. As a result, an air cleaner or an air filter, through which the compressed gas is fed to the internal combustion engine or to the consumer 9, can be arranged in the high-pressure duct 6. With this arrangement, only the useful gas that flows to the consumer is passed through the cleaner. So it is better to arrange the cleaner in channel 6 than in channel 5, since much more air flows through channel 5 than through. Channel 6.

Es ist von Vorteil, kein komprimiertes Gas dem Hochdruckkanal zu entnehmen, d. h. von den Kanälen 8', 8, 6 bzw. 6', da dadurch höhere Drücke erzielt werden. Sollten jedoch die Bedingungen so sein, daß die Entnahme von Gas zulässig ist, dann kann dies über einen durch ein Ventil absperrbaren Kanal 14 geschehen. Eine solche Gasentnahme wäre zulässig, wenn beispielsweise der Druck im Kanal 6 und im Kanal 6' zu hoch werden würde. Erfindungsgemäß kann jedoch der in dem Hochdruckkanal herrschende Druck auch durch ein. in der Fig. 2 gezeigtes Ventil 15 abgelassen werden. Dieses Ventil besteht aus dem bei 16 gelenkig angeordneten eigentlichen Ventilkörper 15, der durch eine Feder 18 in Schließstellung gedrückt wird, die einen Ring 19 bzw. einen Hebelarm 20 berührt, der mit dem Ventilkörper 15 ein Stück bildet. Der Ventilkörper 15 liegt in geschlossenem Zustand über einem Umgehungskanal 17 in einer Wandung 10, die zwischen dem Kanal 8 und dem Kanal 7 liegt. Wenn der Druck in dem Kanal 8 einen bestimmten Wert, der durch die Stärke der Feder 18 festgelegt ist, übersteigt, dann wird das Ventilglied 15 von seiner Schließstellung weggedrückt, und das unter hohem Druck stehende Gas strömt durch den Umgehungskanal 17 in den Kanal 7. Der Ventilkörper 15 ist an der Wandung des Kanals 7 stromabwärts von der überstromöffnung 17 gelenkig angeschlossen, so- daß das unter hohem Druck stehende Gas, welches durch diesen Kanal hindurchströmt, in den. Kanal 7 in der Strömungsrichtung des unter niedrigem Druck stehenden gespülten, darin strömenden Gases gedrückt wird, wodurch die Niederdruckspülung weiter unterstützt wird. Der Umgehungskanal und das Umgehungsventil brauchen nicht notwendigerweise in der Wandung 10 angeordnet zu sein, sondern können beispielsweise auch zwischen den Kanälen 6 und 5 angeordnet sein.It is advantageous not to take any compressed gas from the high pressure channel, ie from the channels 8 ', 8, 6 or 6', since higher pressures are achieved in this way. However, if the conditions are such that the withdrawal of gas is permitted, then this can be done via a channel 14 that can be shut off by a valve. Such a gas extraction would be permissible if, for example, the pressure in channel 6 and channel 6 'became too high. According to the invention, however, the pressure prevailing in the high-pressure channel can also be caused by a. Valve 15 shown in Fig. 2 can be drained. This valve consists of the actual valve body 15, which is articulated at 16 and which is pressed into the closed position by a spring 18 which contacts a ring 19 or a lever arm 20 which forms one piece with the valve body 15. In the closed state, the valve body 15 lies above a bypass channel 17 in a wall 10 which lies between the channel 8 and the channel 7. If the pressure in the channel 8 exceeds a certain value, which is determined by the strength of the spring 18, then the valve member 15 is pushed away from its closed position and the gas under high pressure flows through the bypass channel 17 into the channel 7. The valve body 15 is connected in an articulated manner to the wall of the channel 7 downstream of the overflow opening 17, so that the gas under high pressure which flows through this channel into the. Channel 7 is pressed in the flow direction of the low-pressure scavenged gas flowing therein, whereby the low-pressure scavenging is further supported. The bypass channel and the bypass valve do not necessarily have to be arranged in the wall 10, but can, for example, also be arranged between the channels 6 and 5.

Der in den Fig. 1 und 2 dargestellte Druckaustauscher hat eine einfache Konstruktion. Die Erfindung kann jedoch auch auf Druckaustauscher angewendet werden, die einen verwickelteren Aufbau haben. So können z. B. Überführungskanäle vorgesehen sein, durch welche Gas aus den die Hochdruckzone verlassenden Zellen in dieser Zone sich nähernde Zellen übergeführt wird. Der Zellenring kann umlaufend angeordnet sein, und das Kanalsystem kann feststehend angeordnet sein oder umgekehrt. Außerdem kann die geometrische Form der Zellen anders sein. Sie können beispielsweise schraubenlinienartig angeordnet oder auf der Oberfläche eines Kegels angeordnet sein, und ihre Öffnungen können sich in einer anderen Ebene befinden als derjenigen Ebene, welche zur Ringachse senkrecht steht.The pressure exchanger shown in FIGS. 1 and 2 has a simple one Construction. However, the invention can also be applied to pressure exchangers, which have a more intricate structure. So z. B. transfer channels provided through which gas from the cells leaving the high pressure zone in this zone approaching cells is transferred. The cell ring can be arranged circumferentially be, and the channel system can be fixed or vice versa. aside from that the geometric shape of the cells can be different. For example, they can be helical arranged or arranged on the surface of a cone, and their openings can be in a different plane than the plane that is to the ring axis stands vertically.

Bei dem in Fig.3 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Zellenring 1 gegen die Stirnplatten 4' und 4" um Wellenzapfen 21' und 22' drehbar, die in Lagern 21 und 22 innerhalb der Stirnplatten gehalten werden. Die Stirnplatte 4' weist einen Kanal 6 auf, in welchem verhältnismäßig kühle und saubere, unter hohem Druck stehende Luft zur Rufladung der Brennkraftmaschine strömt, die in der Figur nicht dargestellt ist. Ein Kanal 5 dient zum Ansaugen der unter niedrigem Druck stehenden Luft aus der Atmosphäre. Die Stirnplatte 4" weist einen Kanal 8 für das iheiße Auspuffgas aus der Maschine auf, welches möglicherweise Ruß od. dgl. andere Verunreinigungen enthalten kann. Ein Kanal 7 ist für das unter niedrigem Druck stehende, in die Atmosphäre auszustoßende Gas vorgesehen. Das Auspuffgas soll nicht in die Zwischenräume zwischen den Zellenringen gelangen, die Stirnplatten oder andere bestimmte Teile des Druckaustauschers nicht berühren und sich nicht mit dem sauberen, unter niedrigerem Druck stehenden Gas mischen. Die Stirnplatte 4' weist einen zylindrischen Ansatz 23 auf, der den Rotor 1 umfaßt, während die Stirnplatte 4" einen zylindrischen Ansatz 24 aufweist, welcher den Ansatz 23 der Stirnplatte 4' umfaßt. Die Ansätze 23 und 24 sind teleskopartig zueinander mit Abstand angeordnet, so daß zwei ringförmige Zwischenräume zwischen dem Zellenrotor 1 und dem inneren Ansatz 23 bzw. zwischen dem inneren Ansatz 23 und dem äußeren Ansatz 24 verbleiben. Der Zwischenraum zwischen dem inneren und dem äußeren Ansatz wird nach außen durch Dichtringe 28 abgedichtet und steht mittels einer Öffnung 37 mit dem Zwischenraum zwischen dem inneren Ansatz 23 und dem Rotor 1 in Verbindung. Der innere Ringraum wird an den axialen Enden der Zylinderfläche von Labyrinbhdidhtungen 26 und 26" begrenzt. Die Stirnplatten 4' und 4" liegen um geringe Zwischenräume in Abständen von den Stirnseiten des Rotors 1, wobei die axiale Breite dieser Zwischenräume durch die Lager 21 und 22 und durch die teleskopartig angeordneten Ansätze 23 und 24 bestimmt ist. Labyrinth diahtungen 25 und 25" sind an den Stirnflächen des Rotors 1 angeordnet. Die Stirnplatte 4" ist mittels inneren Kühlkammern 27 wassergekühlt. Durch Kanäle 35 und 36, die nachgiebig teleskopartig miteinander verbunden sind, strömt Druckgas aus dem Hochdruckkanal 6 in die Ringräume, dient dort als Dichtgas und gelangt über die Labyrinthdiohtungen in die Zwischenräume zwischen den Stirnplatten und dem Rotor. Die Stirnplatte 4' weist an der dem Rotor 1 zugewandten Fläche eine ringartige Nut 29 auf, die in Richtung auf das Labyrinth 25 !hin offen ist. Die Nut 29 ist über einen Kanal 30 mit dem Kanal 6 und über Kanäle 31 mit dem Innenraum des Rotors 1 verbunden. In gleicher Weise ist in der der anderen Stirnseite des Zellenrotors zugewandten Stirnfläche der Stirnplatte 4" eine Ringnut 32 vorgesehen, welche in Richtung auf das Labyrinth 25" hin offen ist und mit dem Innenraum des Zellenrotors 1 durch Kanäle 31' verbunden ist. Die Ringnut 32 ist infolgedessen über den Kanal 31', den Innenraum und die Kanäle 31 und 30 mit dem Kanal 6 verbunden. Es kann also ein Teil der in dem Kanal 6 unter Druck stehenden Luft durch den Kanal 30 als Dichtgas entnommen und zu den Ringnuten 29 und 32 geleitet werden. Das Dichtgas verläßt die Zwischenräume zwischen Rotor und Stirnplatten durch ringförmige Zwischenräume 33, 33', die um die Wellenzapfenansätze herum angeordnet sind und strömt dann durch Kanäle 34, 34' in die Niederdruckkanäle 5 und 7. Verbindungsrohre 46, 47 verbinden die Kanäle in den Stirnplatten mit dem Ansaug- und Auspuffstutzen der Brennkraftmaschine.In the embodiment of the invention shown in FIG. 3, the cell ring 1 can be rotated relative to the end plates 4 'and 4 "about shaft journals 21' and 22 ', which are held in bearings 21 and 22 within the end plates. The end plate 4' has a channel 6, in which relatively cool and clean, high-pressure air flows to the charge of the internal combustion engine, which is not shown in the figure. A duct 5 is used to suck in the low-pressure air from the atmosphere a duct 8 for the hot exhaust gas from the engine, which may contain soot or the like. Other impurities. A channel 7 is provided for the low pressure gas to be discharged into the atmosphere. The exhaust gas should not get into the spaces between the cell rings, should not touch the face plates or other specific parts of the pressure exchanger, and should not mix with the clean, lower pressure gas. The end plate 4 'has a cylindrical extension 23 which surrounds the rotor 1, while the end plate 4 "has a cylindrical extension 24 which comprises the extension 23 of the end plate 4'. The extensions 23 and 24 are arranged telescopically with one another, so that two annular spaces remain between the cell rotor 1 and the inner extension 23 or between the inner extension 23 and the outer extension 24. The space between the inner and the outer extension is sealed to the outside by sealing rings 28 and is open by means of an opening 37 with the space between the inner extension 23 and the rotor 1. The inner annular space is delimited at the axial ends of the cylinder surface by labyrin belts 26 and 26 ". The end plates 4 'and 4 "are spaced from the end faces of the rotor 1 by small gaps, the axial width of these gaps being determined by the bearings 21 and 22 and the telescopically arranged lugs 23 and 24. Labyrinth diahtungen 25 and 25" are arranged on the end faces of the rotor 1. The face plate 4 ″ is water-cooled by means of inner cooling chambers 27. Through channels 35 and 36, which are flexibly connected telescopically with one another, pressurized gas flows from the high pressure channel 6 into the annular spaces, where it serves as sealing gas and reaches the spaces between the face plates and via the labyrinth diaphragms The face plate 4 'has on the surface facing the rotor 1 an annular groove 29 which is open in the direction of the labyrinth 25. The groove 29 communicates with the channel 6 via a channel 30 and with the channel 31 via channels 31 the interior of the rotor 1. In the same way, an annular groove 32 is provided in the end face of the end plate 4 ″ facing the other end of the cell rotor, which is open in the direction of the labyrinth 25 ″ and communicates with the interior of the cell rotor 1 through channels 31 The annular groove 32 is consequently connected to the channel 6 via the channel 31 ', the interior space and the channels 31 and 30. It can therefore be a part the pressurized air in the channel 6 can be removed through the channel 30 as sealing gas and passed to the annular grooves 29 and 32. The sealing gas leaves the spaces between the rotor and the end plates through annular spaces 33, 33 'which are arranged around the shaft journal lugs and then flows through channels 34, 34' into the low-pressure channels 5 and 7. Connecting pipes 46, 47 connect the channels in the end plates with the intake and exhaust ports of the internal combustion engine.

Während des Betriebes des Druckaustauschers ist der im Kanal 6 herrschende Druck .höher als der im Kanal 8 herrschende Druck und infolgedessen strömt das Dichtgas in die Ringräume zwischen den Ansätzen 23 und 24 und zwischen dem Ansatz 23 und dem Rotor 1 und außerdem durch die ringförmigen Nuten 29 und 32 in die stirnseitigen Zwischenräume, von wo es durch die Kanäle 34 und 34' abströmt. Der Gasdruck in dem Zwischenraum in der Nähe des Kanals 8 ist infolgedessen höher als derjenige in dem Kanal selbst, und infolgedessen wird im wesentlichen kein heißes verunreinigtes Auspuffgas von der Maschine aus dem Kanal 8 heraus in diesen Zwischenraum hineinlecken. In Wirklichkeit wird jedoch ein bißchen Luft von dem Zwischenraum in Richtung des Kanals 8 strömen. Es ist wünschenswert, daß der Druck des Dichtgases in der Nachbarschaft des Kanals 8 nur um ein Geringes größer ist als der Druck in dem Kanal selbst. Der an Hand der Fig.3 beschriebene Druckaustauscher kann infolgedessen die Brennkraftmaschine nur mit Luft laden, die wenig oder im wesentlichen wenig mit Auspuffgas verunreinigt ist, da, wie oben beschrieben, zwei entgegengesetzt gerichtete Spülströme vorgesehen sind und da die Dichtwirkung der von dem Druckkanal ? abgezapften Luft vorhanden ist.During the operation of the pressure exchanger, that prevailing in channel 6 is Pressure .Higher than the pressure prevailing in channel 8 and as a result the sealing gas flows in the annular spaces between the approaches 23 and 24 and between the Lug 23 and the rotor 1 and also through the annular grooves 29 and 32 in the end-face gaps from where it flows off through the channels 34 and 34 '. The gas pressure in the space in the vicinity of the channel 8 is consequently higher than that in the channel itself, and as a result essentially none becomes hot contaminated exhaust gas from the engine out of the channel 8 into this space lick into it. In reality, however, some air is released from the space flow in the direction of the channel 8. It is desirable that the pressure of the sealing gas in the vicinity of the channel 8 is only slightly greater than the pressure in the channel itself. The pressure exchanger described with reference to FIG. 3 can as a result load the internal combustion engine only with air that is little or essentially little is contaminated with exhaust gas because, as described above, two opposite directed flushing flows are provided and since the sealing effect of the pressure channel ? tapped air is present.

Wenn die Axialbewegung zwischen den Stirnseiten und dem Rotor, d. h. die durch die thermische Expansion bzw. thermische Schrumpfung bewirkte Axialbewegung, nicht ausgeglichen zu werden braucht, dann kann anstatt der teleskopförmigen Ansätze 23 und 24 um den Rotor 1 herum ein einfaches Gehäuse vorgesehen sein. Die Stirnplatten wären in diesem Fall mit dem Gehäuse fest verbunden und das Dichtgas würde von dem Kanal 6 in das Gehäuse durch einen entsprechenden Verbindungskanal geleitet. Der Kanal kann teleskopartig ausgeführt sein wie die Kanäle 35, 36 oder kann die Form einer gewöhnlichen Röhre haben. Die ringförmigen Nuten 29 und 32 können am Rotor angeordnet sein, anstatt, wie oben beschrieben, an den Stirnplatten angeordnet zu sein. In Abwandlung davon können sie auch um die Wellenansätze 21' und 22' herum angeordnet sein, wenn außerdem darauf Labyrinthdichtungen vorgesehen sind.When the axial movement between the end faces and the rotor, i. H. the axial movement caused by thermal expansion or thermal shrinkage, does not need to be compensated, then the telescopic lugs can be used instead 23 and 24 a simple housing can be provided around the rotor 1. The face plates would in this case be firmly connected to the housing and the sealing gas would be of the Channel 6 passed into the housing through a corresponding connection channel. Of the Channel can be designed telescopically like the channels 35, 36 or the shape an ordinary tube. The annular grooves 29 and 32 can be on the rotor instead of being arranged on the end plates as described above be. As a modification of this, they can also be arranged around the shaft extensions 21 'and 22' be arranged if labyrinth seals are also provided thereon.

Die hier beschriebenen Verkörperungen der Erfindung können anstatt Labyrinthdichtungen auch andere Dichtungen aufweisen.The embodiments of the invention described herein can instead Labyrinth seals also have other seals.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Process for generating useful pressure gas by means of a cellular wheel pressure exchanger with a high pressure rinsing zone in which the sucked in Low pressure gas is compressed to useful gas pressure by means of a high pressure gas, and with a low-pressure purging zone in which the residual expansion of the to low-pressure purging gas pressure relaxed high-pressure gas and discharge the cells from the low-pressure purge gas with low-pressure suction gas are loaded, 'characterized by the combination of the feature in opposite directions Passage of the high pressure and the low pressure purge gas through the cells of the both rinsing zones with the feature of imperfect rinsing in the high pressure rinsing zone.

2. The method according to claim 1, characterized in that the cells of the low-pressure flushing zone be opened long enough to the low-pressure flushing channels to a complete or to allow essentially complete flushing.

3. Pressure exchanger for Execution of the method according to claim 1 or 2, wherein the gas flow through the cell ring through between two opposite end walls this cell ring takes place and in which the flushing channel system on an end wall of the cell ring of a high pressure inlet channel for the high pressure gas and a Low pressure outlet channel for the low pressure purge gas and on the other end wall of the Cell ring from a low pressure inlet channel for low pressure suction gas and one High-pressure outlet channel (6) is formed for the useful gas, characterized in that that the high pressure outlet channel (6) for the useful pressure gas with the inlet nozzle (6 ') a supercharged internal combustion engine (9) and the high pressure inlet duct (8) for the high pressure gas is connected to the outlet port (8 ') of the internal combustion engine, while the low-pressure flushing channels (5, 7) are open to the atmosphere.

4. Pressure exchanger according to claim 3, characterized in that between the high pressure inlet channel (8) and a pressure-responsive valve (15) is arranged in the low-pressure outlet duct (7) is. by which the high pressure purge gas directly from the high pressure zone into the Can reach low pressure zone.

5. Pressure exchanger according to claim 3, characterized in that that between the high pressure outlet channel (6) and the low pressure inlet channel (5) pressure-responsive valve (15) is arranged through which the useful pressure gas can pass directly from the high pressure zone to the low pressure zone.

6. Pressure exchanger according to claim 4 and 5, characterized in that the pressure-responsive valve (15) arranged between the flushing channels on that end wall (4 'or 4 ") on which there is a high pressure channel (6or8).

7. Pressure exchanger according to one of claims 4 to 6 characterized. that the responsive to pressure Valve (15) is designed as a check valve, which only allows gas to pass through from high to low pressure zone and blocks in the opposite direction. B. pressure exchanger according to one of claims 4 to 7, characterized in that the pressure-responsive Valve (15) has a spring (18) which presses it into the closed position. Into consideration printed publications: German Patent No. 724 998; French patent specification No. 935 362.