DE2249992C2 - Device for cooling gas with pulsation tubes - Google Patents

Device for cooling gas with pulsation tubes

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Jacques Louis Paul Gif sur Yvette Simonet
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Description

dadurch gekennzeichnet, daß sich der vordere (8, 8') bzw. hintere Rand (9,9') des offenen Rohrendes (6a, 6'a) des Verteilerrohres (6) in bzw. so entgegen dessen Drehrichtung (F) nur jeweils über eine solche Bogenlänge (V", L) erstreckt, daß bei der Drehung des Verteilerrohres (6)characterized in that the front (8, 8 ') or rear edge (9, 9') of the open pipe end (6a, 6'a) of the distributor pipe (6) in or so against its direction of rotation (F) only in each case extends over such an arc length (V ", L) that upon rotation of the distributor pipe (6)

e) zunächst die Eintrittsöffnung (ia) eines Pulsa- r> tionsrohres (1, V) in freier Verbindung mit der Kammer (2) steht,e) initially the inlet opening (ia) of a pulsation tube (1, V) is in free communication with the chamber (2),

f) dann die Eintrittsöffnung (ia) durch den vorderen Rand (8) vollständig überdeckt und somit ihre freie Verbindung mit der Kammer (2) w unterbrochen wird,f) then the inlet opening (ia) is completely covered by the front edge (8) and thus its free connection with the chamber (2) w is interrupted,

g) anschließend die Eintrittsöffnung (ia) mit dem offenen Rohrende (6a^des Verteilerrohres (6) in freie Verbindung tritt,g) then the inlet opening (ia) comes into free connection with the open pipe end (6a ^ of the distributor pipe (6),

h) danach die Eintrittsöffnung (ia) durch den -t"> hinteren Rand (9) vollständig überdeckt wird,h) then the inlet opening (ia) is completely covered by the -t "> rear edge (9),

i) und endlich die Eintrittsöffnung (ia) erneut in freier Verbindung mit der Kammer (2) steht.i) and finally the inlet opening (ia) is again in free communication with the chamber (2).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bogenlänge (L) des hinteren Randes (9) größer als die Bogenlänge (I") des vorderen Randes ist.2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the arc length (L) of the rear edge (9) is greater than the arc length (I ") of the front edge.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintrittsöffnungen (lavalier Pulsationsrohre (1, V) in Bezug auf den Drehkreis des Verteilerrohres (6) im wesentlichen die gleichen Bogenlängen (I) haben, und daß die Bogenlänge (I") des vorderen Randps (8) im wesentlichen gleich der Bogenlänge feiner Eintrittsöffnung(lajist.3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the inlet openings (Lavalier pulsation tubes (1, V) with respect to the turning circle of the distributor tube (6) have essentially the same arc lengths (I) , and that the arc length (I " ) of the front edge ps (8) essentially equal to the arc length of the fine inlet opening (lajist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in Bezug auf den Drehkreis des Verteilerrohres (6) die Bogenlänge (I') des offenen Rohrendes (6a^ größer als die Bogenlänge (1) einer Eintrittsöffnung (1 a) ist.4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that with respect to the turning circle of the distributor pipe (6) the arc length (I ') of the open pipe end (6a ^ greater than the arc length (1) of an inlet opening (1 a) is.

5. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der kreisbogenförmige vordere (8,8') und hintere (9,9') durch verdickte Endteile des offenen Rohrendes (6,6'a^des Verteilerrohres (6) gebildet wird.5. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the circular arc-shaped front (8,8 ') and rear (9,9') through thickened end parts of the open pipe end (6,6'a ^ des Distribution pipe (6) is formed.

6. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der das sich diametral durch die Kammer erstreckende Verteilerrohr entgegengesetzt angeordnete, offene Rohrenden aufweist und die Zuleitung des kontinuierlichen Gasstromes zum Verteilerrohr durch ein Rohr gebildet wird, das in der Mittelachse der Kammer gelagert und fest mit dem Verteilerrohr verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß beide offenen Rohrenden (6a, 6'a^ jeweils kreisbogenförmige Ränder (8, 8', 9, 9') aufweisen, wobei in Bezug auf den Drehkreis des Verteilerrohres (6) die Ränder (8, 9) des einen Rohrendes (6a,} jeweils einen Abstand zu den Rändern (8', 9') des anderen Rohrendes (6'a) aufweisen.6. Device according to one of the preceding claims, wherein the diametrically extending through the chamber manifold has oppositely arranged, open pipe ends and the supply line of the continuous gas flow to the distributor pipe is formed by a pipe which is mounted in the central axis of the chamber and fixed to the Manifold pipe is connected, characterized in that both open pipe ends (6a, 6'a ^ each have circular arc-shaped edges (8, 8 ', 9, 9'), the edges (8, 9) of one pipe end (6a,} each have a distance from the edges (8 ', 9') of the other pipe end (6'a) .

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, bei der die Pulsationsrohre strahlenförmig entlang der kreisrunden Kammerwand angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen ihrer Eintrittsöffnungen (ia) nicht durch den Mittelpunkt der Kammer (2) verlaufen, sondern unter einem spitzen Winkel (ex.) in Drehrichtung (F) des Verteilerrohres (6) geneigt sind.7. Apparatus according to claim 6, in which the pulsation tubes are arranged radially along the circular chamber wall, characterized in that the axes of their inlet openings (ia) do not run through the center of the chamber (2), but at an acute angle (ex.) are inclined in the direction of rotation (F) of the distributor pipe (6).

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Kühlen von Gas nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Eine solche Vorrichtung ist bekannt aus der DE-OS 19 38 935, Fig. 9 und 10.The invention relates to a device for cooling gas according to the preamble of the patent claim 1. Such a device is known from DE-OS 19 38 935, FIGS. 9 and 10.

Vorrichtungen dieser Art sind mechanisch einfach konstruiert und gestatten die Abkühlung von Gasen unter Ausnutzung der im Gas enthaltenen Energie. Eine technische Anwendung liegt auf dem Gebiet der Kühlung von Erdgas zum Zwecke der Entölung durch Kondensation des zu entfernenden Öles.Devices of this type are of a simple mechanical design and allow gases to be cooled using the energy contained in the gas. One technical application is in the field of Cooling of natural gas for the purpose of oil removal by condensation of the oil to be removed.

Bei der eingangs genannten bekannten Vorrichtung ist das Verteilerrohr in einem Drehschieber enthalten, der innerhalb der Kammer drehbar ist, in der sich Eintritisöffnungen befinden, an denen das Verteilerrohr nacheinander vorbeibewegt wird. Die Eintrittsöffnungen sind auf die Pulsationsrohre ausgerichtet, wobei zwischen den Pulsationsrohren und den Eintrittsöffnungen Unterbrechungsstellen vorhanden sind. Die Lage der Eintrittsöffnungen zu den Pulsationsrohren ändert sich während des Betriebes nicht, so daß die Pulsationsrohre über die Unterbrechungsstellen dauernd mit der Kammer verbunden bleiben. Der innerhalb der Pulsationsrohre stattfindende thermodynamische Prozeß verläuft infolge der Verbindung der Pulsationsrohre mit der Kammer nicht optimal.In the known device mentioned at the beginning, the distributor pipe is contained in a rotary valve, which is rotatable within the chamber in which there are inlet openings where the manifold is located is moved past one another. The inlet openings are aligned with the pulsation tubes, with there are interruption points between the pulsation tubes and the inlet openings. The location the inlet openings to the pulsation tubes does not change during operation, so that the Pulsation tubes remain permanently connected to the chamber via the interruption points. Of the The thermodynamic process taking place within the pulsation tubes takes place as a result of the connection of the Pulsation tubes with the chamber not optimal.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß bei zeitweiser freier Verbindung mit der Kammer die Pulsationsrohre nach dem Füllen eine gewisse Zeit verschlossen bleiben.The invention is based on the object of designing a device of the type mentioned at the outset in such a way that that with a temporary free connection with the chamber, the pulsation tubes after filling for a certain time remain closed.

Diese Aufgabe wird mit den im Kennzeichnungsteil des Patentanspruches 1 angegebenen Mitteln gelöst.This object is achieved with the means specified in the characterizing part of claim 1.

Beim Betrieb einer solchen Vorrichtung ist jedes Pulsationsrohr während seiner Füllung und eine gewisse Zeit danach von der Kammer abgeschlossen. Erst nach Ablauf des erwünschten thermodynamischen Vorganges innerhalb des Pulsationsrohr, der zu einer Schichtung innerhalb der Gassäule führt, indem im Pulsationsrohr Zonen relativ niedrigen und ZonenWhen operating such a device, each pulsation tube is during its filling and some Time afterwards locked by the chamber. Only after the desired thermodynamic process has elapsed inside the pulsation tube, which leads to stratification within the gas column by im Pulsation tube zones and relatively low zones

relativ hohen Druckes entstehen, und der eine gewisse Zeit erfordert wird die Verbindung mit der Kammer hergestellt Der Vorgang des Füllens und Entleerens eines Pulsationsrohres läßt sich in vier Phasen einteilen. In einer ersten Phase schließt der voniere Rand das Pulsationsrohr von der Kammer ab. In der zweiten Phase kommt das Verteilerrohr mit dem Pulsationsrohr zur Deckung. In der dritten Phase wird das Pulsationsrohr gegenüber der Kammer durch den hinteren Rand abgeschlossen. In der vierten Phase steht das Pulsationsrohr mit d?r Kammer in Verbindung.Relatively high pressure arise, and the connection with the chamber will require a certain amount of time manufactured The process of filling and emptying a pulsation tube can be divided into four phases. In a first phase, the front edge closes off the pulsation tube from the chamber. In the second During the phase, the distributor pipe and the pulsation pipe coincide. In the third phase the pulsation tube is used closed off from the chamber by the rear edge. The pulsation tube is in the fourth phase in communication with the chamber.

Die Erfindung bringt eine wesentliche Verbesserung der Schichtung mit sich, so daß für eine gewünschte Abkühlung des Gas«s weniger Stufen benötigt werden als bei der bekannten Vorrichtung. Bei technischen Anwendungsfällen werden in der Regel mehrere Vorrichtungen gemäß der Erfindung hintereinander geschaltet da die Gasabkühlung innerhalb einer Vorrichtung relativ gering ist.The invention brings a substantial improvement in the stratification with it, so that for a desired Cooling of the gas «s fewer stages are required than with the known device. With technical Applications are usually several devices according to the invention one after the other switched because the gas cooling within a device is relatively low.

Besonders vorteilhaft ist es, gemäß Anspruch 2 die Bogenlänge des hinteren Randes größer auszubilden als die Bogenlänge des vorderen Randes. Dadurch erreicht man bei gleichförmiger Drehgeschwindigkeit des Verteilerrohres die gewünschte Abschlußzeit für die Pulsationsrohre. Es ist auch zweckmäßig, gemäß Anspruch 3 die Bogenlänge des vorderen Randes nur so breit auszubilden wie die Bogenlänge der Eintrittsöffnungen. Man vermeidet dadurch das vorzeitige Verschließen des Pulsationsrohres, das dem zu füllenden Pulsationsrohr vorgelagert ist. Wenn gemäß Anspruch 4 die Bogenlänge des offenen Endes des Verteilerrohres größer ist als die Bogenlänge der Eintrittsöffnungen der Pulsationsrohre, wird eine längere Kommunikation 7wischen dem Verteilerrohr und den Pulsationsrohren erreicht, was in der Regel erwünscht ist.It is particularly advantageous to make the arc length of the rear edge greater than the arc length of the front edge. As a result, the desired termination time for the pulsation tubes is achieved with a uniform rotational speed of the distributor tube. It is also expedient, according to claim 3, to make the arc length of the front edge only as wide as the arc length of the inlet openings. This avoids premature closure of the pulsation tube, which is located in front of the pulsation tube to be filled. If, according to claim 4, the arc length of the open end of the distributor tube is greater than the arc length of the inlet openings of the pulsation tubes, a longer communication between the distributor tube and the pulsation tubes is achieved, which is generally desirable.

Der vordere und der hintere Rand lassen sich konstruktiv besonders einfach durch Verdickungen gemäß Anspruch 5 erzielen. Im Prinzip kann das Verteilerrohr nur ein offenes Rohrende aufweisen. Besonders vorteilhaft jedoch sind diametral einander gegenüberliegende Ausströmungsöffnungen gemäß Anspruch 6. Mit einer Abweichung der Achsen der Pulsationsrohre von der radialen Richtung gemäß Anspruch 7 wird der Drehgeschwindigkeit des Verteilerrohres Rechnung getragen, die dem Gasstrom auch eine Bewegungskomponente in Umfangsrichtung erteilt.The front and the rear edge can be constructed in a particularly simple manner by means of thickenings according to claim 5 achieve. In principle, the distributor pipe can only have one open pipe end. Particularly advantageous, however, are diametrically opposed outflow openings according to claim 6. With a deviation of the axes of the pulsation tubes from the radial direction according to Claim 7, the rotational speed of the manifold is taken into account, the gas flow also granted a component of movement in the circumferential direction.

Im folgenden wird anhand der Zeichnung ein Ausführungsbe.spiel der Erfindung beschrieben. Es zeigtIn the following, a Ausführungsbe.spiel the invention will be described with reference to the drawing. It shows

Fig. 1 einen Querschnitt nach Linie I-l in Fig.2 durch eine Vorrichtung gemäß der Erfindung,Fig. 1 is a cross section along line I-l in Fig.2 by a device according to the invention,

Fig.2 einen Axialschnitt nach Linie II-II in Fig. 1 undFIG. 2 shows an axial section along line II-II in FIG. 1 and

F i g. 3 einen schematischen Querschnitt der ein Konstruktionsdetail darstellt.F i g. 3 is a schematic cross section showing a construction detail.

Die Vorrichtung hat, wie dies aus dem Stand der Technik bekannt ist, von einer zylindrischen Kammer 2 strahlenförmig ausgehende Pulsationsrohre 1, Γ, von denen in Fig. 1 aus Vereinfachungsgründen nur zwei dargestellt sind. Die Kammer 2 hat ein oder mehrere Entnahmerohre 3,3' für kaltes Gas und ist mit Lagern 4, 4' sowie Dichtungen 5, 5' ausgerüstet, die gegenüber einem rotierenden Gasverteiler abdichten können. Der Gasverteiler besteht bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel aus einem Verteilerrohr 6, das mit einem axialen Speisungsrohr 7 kommuniziert und zwei diametral angeordnete offene Rohrenden 6a, 6'a aufweist Der Gasverteiler wird ia Richtung des Pfeiles F z. B. durch einen geeigneten, in der Zeichnung nicht dargestellten. Motor oder durch den Rückstoßeffekt der austretenden Gasstrahlen angetrieben. Bei dem letztgenannten Antrieb ist die Achse des Verteilerrohres 60 gegenüber der Rotationsachse verschoben, wie dies in F i g. 3 dargestellt ist, damit der aus seinen Öffnungen austretende Gasstrahl aufgrund seiner Bewegungsgröße ein Drehmoment um die letztgenannte AchseAs is known from the prior art, the device has a cylindrical chamber 2 Radial pulsation tubes 1, Γ, from which in Fig. 1 only two are shown for the sake of simplicity. The chamber 2 has one or more Sampling pipes 3,3 'for cold gas and is equipped with bearings 4, 4' and seals 5, 5 ', which are opposite seal with a rotating gas distributor. The gas distributor exists in the illustrated embodiment from a manifold 6 communicating with an axial feed pipe 7 and two has diametrically arranged open pipe ends 6a, 6'a. The gas distributor is generally in the direction of the arrow F z. B. by a suitable, not shown in the drawing. Engine or by the recoil effect of the exiting gas jets driven. In the latter drive, the axis of the manifold is 60 shifted relative to the axis of rotation, as shown in FIG. 3 is shown so that the out of its openings exiting gas jet a torque about the latter axis due to its movement size

"< erzeugt"<generated

Gemäß der vorliegenden Erfindung hat das rotierende Verteilerrohr 6 beiderseits seiner offenen Enden 6a, 6'a dicke Ränder 8/9 bzw. 8'/9\ die bezüglich der Drehrichtung F gesehen vor und hinter den öffnungenAccording to the present invention, the rotating manifold 6 has on both sides of its open ends 6a, 6'a thick edges 8/9 or 8 '/ 9 \ those seen with respect to the direction of rotation F in front of and behind the openings

ii angeordnet sind. Der vordere Rand 8, 8' hat eine Bogenlänge /", die im wesentlichen gleich ist wie die Bogenlänge /der Eintrittsöffnungen la der Pulsationsrohre 1, während der hintere Rand 9,9' eine Bogenlänge L hat, die größer ist als /, wobei das Rohrende 6a eine Bogenlänge /' hat die gleich oder größer ist als / und auch 2,5 /erreichen kann.ii are arranged. The front edge 8, 8 'has an arc length / "which is essentially the same as the arc length / of the inlet openings la of the pulsation tubes 1, while the rear edge 9,9' has an arc length L which is greater than /, where the Pipe end 6a has an arc length / 'which is equal to or greater than / and can also reach 2.5 /.

Aufgrund dieser Bemessungen ergibt sich, daß der vordere Rand 8, 8' die Eintrittsöffnungen la des Pulsationsrohres, vor dem das Verteilerrohr 6 passierenOn the basis of these measurements it follows that the front edge 8, 8 'the inlet openings la des Pulsation tube, in front of which the manifold 6 pass

-r> wird, abdeckt, und daß er diese Eintrittsöffnung nur in dem Maße freigibt, in dem sich das Verteilerrohr 6 vor der Eintrittsöffnung vorbeibewegt, wobei die Eintrittsöffnung la vollständig freigegeben ist, wenn das Rohrende 6a des Verteilerrohres 6 vollständig auf die - r > , covers, and that it only exposes this inlet opening to the extent that the manifold 6 moves past the inlet opening, the inlet opening la is fully released when the pipe end 6a of the manifold 6 completely on the

J" Eintrittsöffnung la ausgerichtet ist Der hintere Rand 9, 9' seinerseits wird die Eintrittsöffnung la zunehmend in dem Maße verschließen, in dem das Rohrende 6a die Stellung, in der volle Übereinstimmung mit der Eintrittsöffnung la besteht, verläßt, und sich aus dieserJ "inlet opening la is aligned The rear edge 9, 9 'in turn, the inlet opening la will increasingly close to the extent to which the pipe end 6a the Position in which there is full correspondence with the inlet opening la, leaves, and out of this

i") Stellung entfernt, bis schließlich ein vollständiger Abschluß hergestellt ist. Die dicken Ränder 8 und 9 haben also den Effekt, daß sie im Verlaufe der Füllungsphase eines Pulsationsrohres 1 verhindern, daß das Gas aus diesem Pulsationsrohr entweicht, bevor es dort gearbeitet hat.i ") position removed until finally a complete one Completion is established. The thick edges 8 and 9 so have the effect that they in the course of Filling phase of a pulsation tube 1 prevent the gas from escaping from this pulsation tube before it worked there.

Da die Bogenlänge L des hinteren Randes 9,9' größer ist als die Bogenlänge /der Eintrittsöffnung la, wird das Pulsationsrohr 1, Γ während einer gewissen Zeit vollständig abgeschlossen bleiben, wobei die Abschlie-Since the arc length L of the rear edge 9.9 'is greater than the arc length / of the inlet opening la, the pulsation tube 1, Γ will remain completely closed for a certain time, with the closure

4> ßungszeit davon abhängt, um wieviel L größer ist als /. Dieser Verschluß besteht, bevor die Eintrittsöffnungen la des Pulsationsrohres freigegeben und dadurch mit der Kammer 2 verbunden wird, aus der über die Entnahmerohre 3 Gas mit einer Temperatur entnom-4> ßungszeit depends on how much L is greater than /. This closure exists before the inlet openings la of the pulsation tube is released and thereby connected to the chamber 2, from which gas at a temperature is withdrawn via the extraction tubes 3.

><> men wird, die niedriger ist als die Temperatur des Gases am Eintritt 7.> <> men, which is lower than the temperature of the gas at entry 7.

Die Achsen der Rohrenden 6a, 6'a des rotierenden Verteilerrohres 6 stehen unter einem Winkel λ relativ zu den Achsen der Eintrittsöffnungen la der Pulsationsrohre 1, wobei der Winkel α so gewählt ist, daß sich die Ausstoßgeschwindigkeit Vdes Gases mit der Umfangsgeschwindigkeit iVdes Verteilerrohres 6 so zusammenfügt, daß der absolute Geschwindigkeitsvektor W des Gases, das aus dem Verteilerrohr austritt, mit denThe axes of the pipe ends 6a, 6'a of the rotating distributor pipe 6 are at an angle λ relative to the axes of the inlet openings la of the pulsation tubes 1, the angle α being chosen so that the discharge speed V of the gas corresponds to the circumferential speed iV of the distributor pipe 6 combines that the absolute velocity vector W of the gas emerging from the manifold with the

bl) Achsen der Eintrittsöffnungen la übereinstimmt. bl) axes of the inlet openings la coincide.

Das Spiel zwischen dem rotierenden Verteilerrohr 6 und dem auffangenden Bereich der Kammer 2 muß möglichst klein sein, um ein Entweichen von heißen Ga.,en zu den kalten tntnahmerohren 3 hin so weil wieThe play between the rotating manifold 6 and the collecting area of the chamber 2 must be as small as possible in order to prevent hot gas from escaping to the cold extraction tubes 3 because of how

ri möglich zu vermeiden. Zu diesem Zweck können Labyrinthdichtungen 10,10' angeordnet sein. ri possible to avoid. For this purpose, labyrinth seals 10, 10 'can be arranged.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (1)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Vorrichtung zum Kühlen von Gas mit Pulsationsrohren, in der ein Gas intermittierend unter Temperaturzunahme komprimiert und unter > Temperaturabnahme entspannt wird,1. Device for cooling gas with pulsation tubes in which a gas is intermittent is compressed under temperature increase and relaxed under> temperature decrease, a) mit einer Vielzahl von Pulsationsrohren, die hintereinander auf einem Kreisbogen angeordnet sind und jeweils eine Eintrittsöffnung aufweisen,a) with a large number of pulsation tubes, which are arranged one behind the other on an arc of a circle and each have an inlet opening, b) mit einer kreisförmigen Kammer, in die die Eintrittsöffnungen münden,b) with a circular chamber into which the inlet openings open, c) mit einem sich in der Kammer senkrecht zu seiner Längsachse drehenden Verteilerrohr, das mit seinem offenen Rohrende während der Drehung nacheinander jede der Eintrittsöffnungen der Pulsationsrohre passiert und diese dabei zunehmend überdeckt und wieder freigibt, c) with a distributor pipe rotating in the chamber perpendicular to its longitudinal axis, the with its open pipe end each of the inlet openings one after the other during the rotation passes the pulsation tubes and increasingly covers them and releases them again, d) und mit einer Zugführung für einen kontinuierlichen Strom eines unter Druck stehenden Gases in das Verteilerrohr, das infolge des Vorbeigleitens seines offenen Rohrendes vor den Eintrittsöffnungen der Pulsationsrohre diese mit dem Druckgas intermittierend beaufschlagt,d) and with a train guide for a continuous flow of a pressurized gas into the distributor pipe, which as a result of its open pipe end sliding past in front of the inlet openings of the pulsation pipes with the Pressurized gas applied intermittently,
DE2249992A 1971-10-15 1972-10-12 Device for cooling gas with pulsation tubes Expired DE2249992C2 (en)

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