DE1428207A1 - Pressure exchanger - Google Patents
Pressure exchangerInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04F—PUMPING OF FLUID BY DIRECT CONTACT OF ANOTHER FLUID OR BY USING INERTIA OF FLUID TO BE PUMPED; SIPHONS
- F04F13/00—Pressure exchangers
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- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Description
DruckaustauscherPressure exchanger
(Zusatz zu Patent (Patentanmeldung amtliches(Addition to patent (patent application amtliches
Aktenzeichen P 29 269 Ic/27c))File number P 29 269 Ic / 27c))
Druckaustauscher weisen Zellen, in welchen jeweils eine Menge eines elastischen Strömungsmittels expandiert und dabei eine Menge eines anderen, mit ihm in unmittelbarer Berührung stehenden elastischen Strömungsmittels komprimiert, ferner ein Kanalsystem zur im wesentlichen stetigen Zuführung und Abführung der unter verschiedenen Drücken stehenden Strömungsmittel in die Zellen hinein bzw. aus diesen heraus und Einrichtungen zur Herbeiführung einer Relativbewegung zwischen den Zellen und diesem Kanalsystem auf.Pressure exchangers have cells, in each of which a quantity of an elastic fluid expands and thereby compressing a quantity of another elastic fluid that is in direct contact with it, furthermore a channel system for an essentially continuous supply and discharging the fluids under different pressures into and out of the cells and Means for bringing about a relative movement between the cells and this channel system.
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Im Hauptpatentr (Patentanmeldung amtlichesIn the main patent (patent application official
Aktenzeichen P 29 269 Ic/27c) ist ein Druckaustauscher unter benutz gestellt, dessen mit stirnseitig offenen Zellen versehenes Zellenrad mit diese Zellen zeitweilig stirnseitig abschließenden Endplatten zusammenwirkt-, die ihrerseits Durchtrittsöffnungen zum Einlaß bzw. zum Auslaß von Strömungsmitteln in die Zellenradzellen hinein bzw. aus diesen heraus aufweisen, welch letztere wiederum ein veränderliches Volumen haben, das mittels entsprechender Einrichtungen bei Relativdrehung zwischen dem Zellenrad und der Endplattenkonstruktion verändert wird.File number P 29 269 Ic / 27c) is a pressure exchanger under used, whose cell wheel, which is provided with open cells at the front, with these cells temporarily at the front final end plates cooperating, which in turn have through openings for the inlet and outlet of fluids have in and out of the cellular wheel cells, the latter in turn having a variable volume have that by means of appropriate devices with relative rotation is changed between the bucket wheel and the end plate construction.
Die vorliegende Erfindung stellt eine Verbesserung und weitere Ausbildung der im Hauptpatent (Patentanmeldung amtliches Aktenzeichen P 29 269 Ic/27c) unter Schutz gestellten Druckaustauscherkonstruktion dar.The present invention represents an improvement and further development of the main patent (patent application official file number P 29 269 Ic / 27c) is a protected pressure exchanger construction.
Die Erfindung geht demgemäß von einem Druckaustauscher, dessen mit stirnseitig offenen Zellen versehenes Zellenrad mit diese Zellen zeitweilig stirnseitig abschließenden Endplatten zusammenwirkt, die ihrerseits -üurchtrittsöffnungen zum Einlaß bzw. zum Auslaß von strömungsmitteln in die Zellenradzellen hinein bzw. aus diesen heraus aufweisen, welch letztere wiederum ein veränderliches Volumen haben, das mittels entsprechender Einrichtungen uei Relativdrehung zwischen demThe invention is accordingly based on a pressure exchanger whose cell wheel is provided with cells which are open at the ends interacts with these cells temporarily closing the end plates, which in turn -üurchtrittsöffnungen for inlet or outlet of fluid in the cellular wheel cells have in or out of these, the latter in turn having a variable volume, which by means of corresponding facilities uei relative rotation between the
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Zellenrad und der Endplattenkonstruktion verändert wird, nach Hauptpatent ........... (Patentanmeldung amtliches Aktenzeichen P 29 269 Ic/27c), aus und ist dadurch gekennzeichnet, daß diese Einrichtungen das Volumen der Zellenradzellen je Relativumdrehung mindestens zweimal derart zwischen einem Höchstwert und einem Mindestwert ändern, daß je Relativumdrehung mindestens zwei Arbeitsspiele des Druckaustauschers ausgeführt werden.Cell wheel and the end plate construction is changed, according to main patent ........... (patent application, official file number P 29 269 Ic / 27c), and is characterized by that these facilities reduce the volume of the bucket wheel cells change between a maximum value and a minimum value at least twice per relative rotation, that at least two working cycles of the pressure exchanger are carried out per relative rotation.
Die einzelnen Kanäle des Druckaustauschers haben über die in den Endplatten angeordneten Durchtrittsöffnungen, die nur einen kleinen Abstand von den stirnseitigen Enden der Zellenradzeilen haben, Verbindung mit diesen Zellen.The individual channels of the pressure exchanger have through openings arranged in the end plates only have a small distance from the front ends of the cellular wheel rows, connection with these cells.
Jedes Kanalsystem zur Ausführung des Arbeitsspiels des Druckaustauschers kann jeweils zwei Einlaßkanäle und einen Auslaßkanpl aufweisen, wobei jeweils der eine Einlaßkanal unter hohem Druck stehendes !strömungsmittel führt und der andere riinlaßkanal unter einem niedrigeren Druck stehendes Strömungsmittel führt und wobei der Auslaßkanal ein Strömungsmittel führt, dessen Druck zwischen dem genannten hohen Druck und dem genannten niedrigeren Druck liegt.Each channel system for carrying out the working cycle of the pressure exchanger can each have two inlet channels and one Having outlet ducts, one inlet duct leading under high pressure fluid and the one other inlet port is under a lower pressure Fluid carries and wherein the outlet channel carries a fluid, the pressure of which is between said high pressure and said lower pressure.
Eine Ausführungsform eines Druckaustauschers mit veränderlichem Zellenvolumen nach der Erfindung wird nunmehrAn embodiment of a pressure exchanger with variable cell volume according to the invention will now be described
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unter Bezug auf die anliegende Zeichnung im einzelnen beispielsweise beschrieben, in welcherwith reference to the accompanying drawing in detail, for example described in which
Figur 1 eine Stirnansicht eines Botors einesFigure 1 is an end view of a bot
Druckaustauscher^ nach der Erfindung zeigt undPressure exchanger ^ according to the invention shows and
Figur 2 eine Abwicklung eines Druckaustauscher,FIG. 2 a development of a pressure exchanger,
nach der Erfindung zeigt, bei welcher im Sinne einer einfacheren Darstellung der Volumenänderungen der Zellenradzellen diese Änderungen als Änderungen der axialen Zellenlänge dargestellt sind.shows according to the invention in which in the sense of a simpler representation of the Volume changes of the bucket wheel cells these changes are shown as changes in the axial cell length.
Die Volumenänderung der Zellen des Druckaustauscher nach der Erfindung ist in Figur 1 der Zeichnung schematisch dargestellt. Eine Vielzahl radial verlaufender Zellenwandungen 1 ist um eine Zellenradnabe 2 herum angeordnet, welch letztere in der Zeichnung nicht dargestellte öchlitze aufweist, innerhalb welcher die Zellenwandungen verschiebbar angeordnet sind und durch Druckfedern nachgiebig nach außen gedruckt werden. Die Zellenradnabe weist eine Drehachse auf, die in Figur 1 der Zeichnungen schematiech durch ein Kreuz 3 angedeutet ist. Die Außenkanten der Zellenwandungen 1 können über die Innen- .The change in volume of the cells of the pressure exchanger according to the invention is shown schematically in Figure 1 of the drawing. A multiplicity of radially extending cell walls 1 is arranged around a cellular wheel hub 2, the latter having hole not shown in the drawing, within which the cell walls are arranged displaceably and are resiliently pressed outwards by compression springs. The cellular wheel hub has an axis of rotation which is indicated schematically in FIG. 1 of the drawings by a cross 3. The outer edges of the cell walls 1 can over the inner.
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fläche eines Gehäuses 4 von elliptischer Querschnittsform hinweggleiten, dessen Gehäuseachse mit der Drehachse 3 der Zellenradnabe 2 zusammenfällt. Die Drehrichtung der Zellenradnabe 2 ist durch einen Pfeil 5 angedeutet.area of a housing 4 of elliptical cross-sectional shape slide away, the housing axis of which coincides with the axis of rotation 3 of the cellular wheel hub 2. The direction of rotation of the star wheel hub 2 is indicated by an arrow 5.
Figur 2 der Zeichnung stellt ein reines Funktionsschema dar, da in der Praxis die Änderung des Zellenvolumens der Zellenradzellen nicht durch periodische Änderung der Zellenlänge, sondern durch Änderung der radialen Zellenhöhe in der in Figur 1 der Zeichnung angegebenen Weise vorgenommen wird. Die in Figur 2 der Zeichnung als dem Stirnkantenverlauf des Zellenrades 1 folgend dargestellte Form der Endplatten 6 und ist in Wirklichkeit eben, wobei zwischen den Endplatten-Innenflächen und den Stirnseiten des Zellenrades nur ein ganz geringes Spiel vorgesehen ist. Die Darstellungsform der Figur der Zeichnung dient also nur der einfacheren Erläuterung des Arbeitsspiels des Druckaustauschers nach der Erfindung. Gas niedrigeren Druckes kann über einen Einlaßkanal 8 über eine Durchtrittsöffnung 9 eier Endplatte 6 in die Zellen des Zellenrades einströmen, während über einen üiinlaßkanal 12 und eine .Durchtrittsöffnung 13 Gas niedrigeren Druckes in die Zellenradzellen gelangt und ein Einlaßkanal 14 für unter höherem Druck stehendes Gas über eine Durchtrittsöffnung 15 Verbindung mit den Zellenradzellen hat. Der Einlaßkanal 8 und die Durch-Figure 2 of the drawing shows a pure functional diagram, since in practice the change in the cell volume of the Cell wheel cells not by periodically changing the cell length, but by changing the radial cell height in the indicated in Figure 1 of the drawing manner. The in Figure 2 of the drawing as the front edge course of the Cell wheel 1 following illustrated shape of the end plates 6 and is actually flat, with between the end plate inner surfaces and only a very small amount of play is provided at the end faces of the cellular wheel. The form of representation of the figure the drawing therefore only serves to simplify the explanation of the working cycle of the pressure exchanger according to the invention. gas Lower pressure can eier end plate 6 in the cells of the cellular wheel via an inlet channel 8 via a passage opening 9 flow in, while a üiinlaßkanal 12 and a .Passage opening 13 lower pressure gas into the cellular wheel cells arrives and an inlet channel 14 for gas under higher pressure via a passage opening 15 connection with the bucket wheel cells. The inlet channel 8 and the through
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trittsöffnung 9 sind in Figur 2 der Zeichnung zweimal dargestellt, um das sich, wiederholende Arbeitsspiel des Druckaustauschers zu symbolisieren. Die Endplatte 7 weist eine Durchtrittsöffnung 16 für unter einem mittleren Druck stehendes Gas auf, die mit einem Auslaßkanal 17 Verbindung hat. Eine· weitere Durchtrittsöffnung 18 für unter mittlerem Druc±c stehendes Gas hat Verbindung mit einem Auslaßkanal 1y.opening 9 are shown twice in Figure 2 of the drawing, to symbolize the repetitive work cycle of the pressure exchanger. The end plate 7 has a passage opening 16 for gas under a medium pressure, which is connected to an outlet channel 17. One· further passage opening 18 for under medium pressure ± c stagnant gas communicates with an exhaust port 1y.
Zum Zwecke der Erläuterung der wirkungsweise des Druckaustauschers nach der Erfindung wird eine Zelle betrachtet, die sich zunächst an einer S-celle X befinde. Es sei angenommen, daß sich die Zellen des Zellenrades in der durch einen Pfeil angedeuteten Richtung bewegen. Die betrachtete Zelle enthält zunächst Gas, dessen Druck unterhalb des Druckes liegt, der im Niederdruckeinlaßkanal 8 herrscht, üowie die Zelle die Öffnungskante der Durchtrittsöffnung 9 erreicht, kann unter niedrigem Druck stehendes Gas in die Zelle eintreten und dadurch wird eine Druckwelle 21 ausgelöst, die ihren Ausgang an der erwähnten Öffnungskante der Durchtrittsöffnung 9 nimmt, durch die Zelle hindurchwandert, an der Innenfläche der Endplatte 7 reflektiert wird, durch die Zelle zurückwandert und an der ochließkante der Durchtrittsöffnung 9 endigt. Diese Druckwelle bewirkt eine Kompression des Niederdruckgases.For the purpose of explaining how the pressure exchanger works According to the invention, a cell is considered which is initially located on an S-cell X. Suppose that the cells of the cell wheel are indicated by an arrow move indicated direction. The cell under consideration initially contains gas, the pressure of which is below the pressure of prevails in the low pressure inlet channel 8, as well as the cell Reached the opening edge of the passage opening 9, gas under low pressure can enter the cell and thereby a pressure wave 21 is triggered, which takes its exit at the mentioned opening edge of the passage opening 9, migrates through the cell, is reflected on the inner surface of the end plate 7, migrates back through the cell and at the closing edge of the passage opening 9 ends. This pressure wave causes compression of the low-pressure gas.
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Die Zelle setzt sodann ihre Bewegung fort und da im weiteren Verlauf dieser Bewegung das Zellenvolumen kleiner wird, wird das in der Zelle befindliche Gas weiter zusammengedrückt. Es trifft sodann auf die öffhungskante der Einlaßöffnung 11, über welche unter höherem Druck stehendes Gas in die 'Zelle eintritt. Das einströmende Hochdruckgas löst eine Stoßwelle 22 aus, welche wiederum die Zelle durchwandert, an der Innenfläche der Endplatte 7 reflektiert wird, durch die Zelle zurückwandert und an der Schließkante der Durchtrittsöffnung 11 endigt. Diese Stoßwelle 22 bewirkt eine weitere Kompression des ursprünglich unter niedrigem Druck durch den Kanal 8 und die Durchtrittsöffnung 9 in die Zelle eingeströmten Gases.The cell then continues its movement and there in As this movement continues, the cell volume becomes smaller, the gas in the cell is further compressed. It then hits the opening edge of the inlet opening 11, via which gas under higher pressure enters the 'cell. The inflowing high pressure gas triggers a shock wave 22, which in turn travels through the cell the inner surface of the end plate 7 is reflected, migrates back through the cell and at the closing edge of the passage opening 11 ends. This shock wave 22 causes a further compression of the originally under low pressure by the Channel 8 and the passage opening 9 flowed into the cell Gas.
Das Volumen der sich vorwärtsbewegenden Zelle, deren Vorwärtslauf am Punkt X seinen Anfang genommen hatte, beginnt sich nunmehr zu vergrößern, wodurch sich der Druck des in der Zelle befindlichen Strömungsmittels so lange erniedrigt, bis die Zelle die Öffnungskante der Auslaßöffnung 16 erreicht, an welchem Punkt der Druck des in der Zelle befindlichen Gases noch etwas höher als der Druck des im Auslaßkanal 17 befindlichen, unter mittlerem Druck stehenden Gases ist. Sofort nach Erreichung der Öffnungskante der Austrittsöffnung 16 beginnt das in der Zelle befindliche Gas aus dieser durch die Austritts-The volume of the advancing cell that began to travel forward at point X begins now to increase, whereby the pressure of the fluid in the cell is lowered until the cell reaches the opening edge of the outlet port 16, at which point the pressure of the gas in the cell is still slightly higher than the pressure of the medium-pressure gas in the outlet channel 17. Immediately after When the opening edge of the outlet opening 16 is reached, the gas in the cell begins to flow out of it through the outlet
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öffnung hindurch auszuströmen, wodurch ein Expansionswellenfächer erregt wird, welcher der Einfachheit halber in Figur der Zeichnung durch eine gestrichelte Linie 23 angedeutet ist. Dieser Wellenfächer 23 durchwandert die Zelle, wird an der Innenfläche der Endplatte 6 reflektiert, durchwandert die Zelle sodann in entgegengesetzter Richtung und endigt im Bereich der Schließkante der Durchtrittsöffnung 16. Der Exjpansionswellenfächer bewirkt eine weitere Erniedrigung des Druckes des in der Zelle befindlichen Gases, die so lange anhält, bis der in der Zelle herrschende Druck den als Auslaßdruck geforderten, zwischen dem niedrigen Druck und dem hohen Druck gelegenen Mitteldruck erreicht. Nachdem die Zelle an der Schließkante der Durchtrittsöffnung 16 vorbeigelaufen ist, befindet sie sich wieder an der Stelle X, an welcher sie Gas enthält, dessen Druck nur wenig über dem Ausgangsdruck liegt. Das Zellenvolumen vergrößert sich so lange weiter, bis die Zelle eine Stelle I erreicht, an welcher das Zellenvolumen wieder gleich demjenigen an der Stelle X ist. Das bisher beschriebene Arbeitsspiel wiederholt sich nunmehr. Eine Kompressionswelle hat bezüglich der Durchtrittsöffnung 13 dieselbe Wirkung wie die Kompressionswelle 21, eine weitere Kompressionswelle 25 hat bezüglich der Durchtrittsöffnung 15 die gleiche wirkung wie die Kompressionswelle 22 und eine Expansionswelle 26 hat bezüglich der Durchtrittsöffnung 18 die gleiche Wirkung wie die Expansionswelle 23· Nach Vollendung der beiden soeben beschrie-opening out through it, creating an expansion wave fan is excited, which is indicated by a dashed line 23 in the figure of the drawing for the sake of simplicity. This wave fan 23 wanders through the cell, is at the Reflected inner surface of the end plate 6, the cell then migrates in the opposite direction and ends in the area the closing edge of the passage opening 16. The expansion wave fan causes a further decrease in the pressure of the gas in the cell, which lasts until the pressure prevailing in the cell is the required outlet pressure, located between the low pressure and the high pressure Medium pressure reached. After the cell has passed the closing edge of the passage opening 16 is located it is again at the point X, at which it contains gas, the pressure of which is only slightly above the initial pressure. That Cell volume continues to increase until the cell reaches a point I at which the cell volume again is equal to that at point X. The work cycle described so far is now repeated. A compression wave has the same effect with respect to the passage opening 13 as the compression wave 21, another compression wave 25 has the same effect with respect to the passage opening 15 as the compression shaft 22 and an expansion shaft 26 has the same effect as that with respect to the passage opening 18 Expansion wave 23 After completing the two just described
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"benen Arbeitsspiele befindet sich die Zelle wiederum an der Stelle X und beginnt nunmehr entsprechend dem kontinuierlichen Betrieb des Druckaustauscher wiederum von neuem das geschilderte Arbeitsspiel zu durchlaufen."beneath work cycles, the cell is in turn at the Point X and now begins all over again according to the continuous operation of the pressure exchanger Work cycle to go through.
Es wird bemerkt, daß die einander entsprechenden Durchtrittsöffnungen 9, 13, 11, 15 und 16, 18 bei tatsächlich ausgeführten Druckaustauschern nach der Erfindung Jeweils diametral einander gegenüberliegend angeordnet sind. Durch eine derartige Anordnung der Durchtrittsöffnungen ergibt sich ein weicher und ausgeglichener Druckaustauscherbetrieb. Wenn die in den beiden Kanalsystemen bzw. Durchtrittsöffnungssätzen angegebenen Druckverhältnisse sich bis zu einem gewissen Grade ändern, wird nicht mehr der volle, durch die Erfindung angestrebte Vorteil erzielt, doch ergibt sich immer noch eine begrenzte günstige Wirkung.It is noted that the corresponding through openings 9, 13, 11, 15 and 16, 18 for those actually executed Pressure exchangers according to the invention are each arranged diametrically opposite one another. By Such an arrangement of the passage openings results in a soft and balanced pressure exchanger operation. if those in the two duct systems or passage opening sets specified pressure ratios change to a certain extent, is no longer the full, aimed at by the invention Benefit obtained but still limited beneficial effect.
Bei dem oben beschriebenen Druckaustauscher nach der iirfindung mit veränderlichem Zellenvolumen sind jeweils pro üatz Durchtrittsöffnungen und Kanäle je zwei Einlasse und ein Auslaß vorgesehen. Die Erfindung kann selbstverständlich auch auf andere Bauarten von Druckaustauschern mit veränderlichem Zellenvolumen angewandt werden, wie sie beispielsweise im Hauptpatent (Patentanmeldung amtliches Akten-In the above-described pressure exchanger according to the invention with variable cell volumes, pro üatz passage openings and channels each two inlets and one Outlet provided. The invention can of course also be applied to other types of pressure exchangers with variable Cell volumes are used, as they are, for example, in the main patent (patent application, official file
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zeichen P 29 269 Ic/27c) beschrieben sind.sign P 29 269 Ic / 27c).
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Claims (3)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB1915362A GB957244A (en) | 1962-05-17 | 1962-05-17 | Improvements in or relating to pressure exchangers |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE1428207A1 true DE1428207A1 (en) | 1969-07-03 |
Family
ID=10124628
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19631428207 Pending DE1428207A1 (en) | 1962-05-17 | 1963-05-10 | Pressure exchanger |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| CH (1) | CH420733A (en) |
| DE (1) | DE1428207A1 (en) |
| GB (1) | GB957244A (en) |
-
1962
- 1962-05-17 GB GB1915362A patent/GB957244A/en not_active Expired
-
1963
- 1963-05-10 DE DE19631428207 patent/DE1428207A1/en active Pending
- 1963-05-16 CH CH614863A patent/CH420733A/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB957244A (en) | 1964-05-06 |
| CH420733A (en) | 1966-09-15 |
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