DE2356013A1

DE2356013A1 - Verwendung von intermittierenden, umlaufenden treibstrahl-verdichtern zur gasverdichtung

Info

Publication number: DE2356013A1
Application number: DE2356013A
Authority: DE
Inventors: Abel Bedue
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1973-11-09
Filing date: 1973-11-09
Publication date: 1975-05-15

Description

verwendung von intermittierenden, umlaufenden Treibstrahl-Verdichtern zur Gasverdichtung

Es ist bereits bekennt, flüssigkeitsbetriebene Treibstrahlsysteme zur Verdichtung von Gasen und zur Erzeugung von Vakuum in einem Rezipienten zu verwenden. Derartige Treibstrahlsysteme bestehen im allgemeinen aus Rohren bzw. Röhrchen sehr kleiner Abmessungen,in die man aufeinanderfolgend Flüssigkeitstropfen und dazwischen eingeschlossen Gas- bzw. Luft-Bläschen einführt. Unter der Schwerkraftwirkung treibt jeder Flüssigkeitstropfen das vorlaufende Gasbläschen , während es gleichzeitig durch das folgende Gasbläschen getrieben wird. Der Verdichtungsgrad ist.abhängig von der Dichte bzw. dem spezifischen Gewicht der Flüssigkeit und von der Länge des Röhrchens, somit von der durch die Flüssigkeit geleisteten Arbeit. · '

Die vorliegende Erfindung bedient sich geeigneter Vorrichtungen, um die Schwerkraftwirkung durch die Fliehkraftwirkung zu ersetzen, gegebenenfalls sie durch die Fliehkraftwirkung zu überlagern. Zu diesem.Zweck kann man leicht geneigte Röhrchen rund um einen umlaufenden Drehkörper anordnen, im Sinne der Schleuderwirkung und gegebenenfalls gleichzeitiger Schwerkraftwirkung. Man beschickt jedes Röhrchen wechselweise/Gasbläschen und Flüsßigkeitströpfchen, indem man entweder umlaufende und fest mit den zu beschickenden Röhrchen verbundene Düsen oder ebenfalls Röhrchen verwendet, die die Flüssigkeit in die fest verbundenen, umlaufenden und zentral außen davor liegenden Treibröhrchen intermittierend verteilen.

Außen am Auslauf der Treibröhrchen erhält man einen Druck,der sich sowohl auf das mitgeförderte Gas als auch auf die herausgeschleuderte Flüssigkeit auswirkt. Auch erhält man eine Austrittsgeschwindigkeitjdie einen großen Teil dar auf die Antriebswelle übertragene Energie darstellt. Die beiden Medien(Flüssigkeit und Gas) werden durch die Zentrifugalwirkung getrennt und man führt die am Außenring unter hohem 'Druck stehende Flüssigkeit zwangsläufig in ifiSSst vorherige Eintrittsöffnung zurück, indem men weitgehend die Rotations! energie so auswertet, daß die kinetische Energie der außen rotierenden Flüssigkeit über eine Zentripetalturbine im Sinne der Erhaltung eines hohen statischen Druckes somit in den-Zustgüd einer Energie der Lage zurückgeführt wird.

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Man gewinnt also auf diese Weiss dia flüssigkeit in den Kanälen der Zentripetalturbine wieder zurück , und zwar durch die gegen die Drehrichtung am äußeren Flüssigkeitsring geriahteten und im weiteren Verlauf in Drehrichtung nach innen gebogenen und gegen die Zentrifugalwirkung arbeitenden Aufnehme-bzw. Rückführröhrchen oder Kanäle. Diese Röhrchen bzw. Kanäle führen die Flüssigkeit wieder in den inneren,gehäuseartigen Verteilerring, von wo bus der beschriebene Vorgang sich laufend wiederholt.

Man kann, wenn nötig, einen Teil der Flüssigkeit zwecks Kühlung in ein^ Kühlsystem ableiten, bevor er wieder in den Kreislauf eingeschleust wird. Zusätzlich kann im Rahmen dieser Ableitung und dieser Wiedereinführung ein Regelvorgang vorgesehen werden, gegebenenfalls ein Einstellvorgang.

Die Vorrichtungen,Vorteile und Eigenschaften der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung von Beispielen hervor, die durch, die beigefügten Abbildungen dargestellt sind.

I"ig. 1 stellt schematisch einen Axialschnitt dar.

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt X-Y der Fig.1.

Fig.3 ist eine Abwandlung von Fig.1 , wodurch einige Vorgänge durch die andere Gestalung gegebenenfalls günstiger werden.

Zur Erreichung des Grundprinzips können auch, andere konstruktive Gestaltungen dienen.

Die Vorrichtung besteht-aus einer Welle 1, die durch einen nicht gezeichneten Motor angetrieben wird und mit einer Scheibe 2 verbunden ist. Auf der Scheibe 2 sind die Treibröhrchen 3

4· u. 5 zwischen den Befestigungsorgsnen bzw. Spsnnorgsnen/befestigt.

Man ksnn auch zweckmäßigerweise die Teile 4- und 5 mit Fräsnuten versehen, die nach Vorspannung Kanäle entsprechend den Treibröhrchen aufweisendes Teil 4· ist fest mit einer kronenartigen und nach einer Stirnseite verlaufenden Überdeckung 8 verbunden, deren Durc-hmesser größer ist als der Außendurchmesser der Röhrchenmündungen.An der Scheibe 2 ist ferner beispielsweise ein verstärkter zylindrischer ±χκ±-χχ£χ& Ansatz 6 befestigt, in dem Düsen bzw. Einspritzröhrchen 7 angeordnet sind,die somit während der Drehbewegung immer fest relativ zu den Treibröhrchen 3 verbleiben.

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BAD ORIGINAL

Ein Flansch bzw. eine Scheibe 9, mit einem zylindrischen

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axialen Rohreüslauf/im Zentrum vsrbundon,ist durch rippenartige bzw. flügelartige Teile 10 mit der Scheibe 2 verbunden. Der mit dem ganzen System sich mitdrehende Rohransatz 11 wird von einem fest stehenden Rohr 13 konzentrisch überlagert, durch das das verdichtete Gas austritt. Zwischen den Rohren 11 und sind Dichtungselemente 12 auf bekannte Weise angeordnet.

Innerhalb des Rohransatzes 6, der die Düsen 7 trägt, befindet sich ein ringförmiges und sowohl außen als auch innen zylindrisch ausgeführtes Gehäuse 18. Dieses Gehäuse steht still und wird mit Flüssigkeit unter Druck aus den zentripetal wirkenden (in Dre.hrichtung nach innen ge krümmt en) Le it röhre hen bzw. Schälkanälen 19 gespeist. Diese Leitröhrchen bzw. Schälkanäle tauchen gegen Drehrichtung etwa tangential außen in den Flüssigkeitsring, der sich durch das Verfahren innerhalb der Zentripetalturbine während des Drehens bildet und durch den Mundungskegel" 16, die Flügel 15 und die Gehäusewand 14 und relativ fest verbunden mit der Scheibe 4, die durch die Flügel 15 mit dem ganzen drehbaren System verbunden ist,seine kinetische Energie der Drehbewegung mit hoher ±HßsHgKSJs:ins± Umfangsgeschwindigkeit erhält.

Die Gehäusewand 14 ist durch den zylindrischen Mantel 23 niit dem Flansch bzw. der Scheibe 9 fest verbunden. Der unter Flüssigkeitsdruck stehende Raum 24 des ringförmigen Gehäuses 18 ist beispielsweise durch ein Rohr 20 mit einem Behälter 22 verbunden, von dem aus Eohre über einen Wärmetauscher E und eine- Pumpe P einen Kühlvorgang ergeben. Im Ablaufrohr 20 ein Einstellventil bzw. Regelventil R^.

Vorn Behälter 22 aus führt ein Rohr 21 zurück in den- Mündungs- · auslauf der beschriebenen Zentripetalturbine, mit einem Regelorgan R2, durch das die abgeleitete Flüssigkeitsmenge nach Bedarf durch Einstellung oder Regelung wieder zugeführt werden kann.

Innerhalb der zylindrischen Außenwand des unten? Druck stehenden ringförmigen Gehäuses 18 und in der Ebene der Düsen 7'befinden sich Austrittsöffnungen 25? die jeweils beim Vorbeilaufen der Düsen 7 einen Flüssigkeit'sstoß nach außen ermöglichen, der erfindungsgemäß durch nachfolgende schieberartige Abdeckung der jeweiligen Düse die Bildung einer Gasblase in dem zugehörigen Treibröhrchen 3 im Sinne der Gaskompression zur Folge hat.

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Es wird ganz besonders derguf hingewiesen, daß eine solche sehieberartige wechselweise Öffnung und Wiederabdeckung der vorbeilaufenden Düsen in Abhängigkeit von der gewählten Treibflüssigkeit, nur ein ganz schematisches Beispiel darstellt, zumal man gegebenenfalls Interesse daran hätte, die Abdeckung besser dicht zu gestalten, um eine exaktere Abgrenzung zwischen Flüssigkeitsstoß und eingeschlossenen Gasbläschen zu erhalten und der Wirkungsgrad zu erhöhen.

Insofern kann auch ein System vorgesehen werden, wonach jedesmal beim Vorbeileufen einer Düse 7 ein sm Außenzylinder des Gehäuses 18 befindliches geeignetes Ventil geöffnet und gleich wieder geschlossen wird. Somit würde die beispielsweise gezeigte Öffnung 25 durch ein Ventil ersetzt, das etwa durch einen vorbeilaufenden Nocken auf einfachste Weise geöffnet und geschlossen wird. Dadurch würde die unangenehme Abdichtung zwischen den bisherigen Zylinderwänden fortfallen. Auch würde die Fertigung wesentlich vereinfacht und der Wirkungsgrad unverhältnismäßig verbessert. Die einfachste Form eines solchen Ventiles wäre etwa ein gut abschließendes Kugelventil, wobei einfach die aus der äußeren Gehäusewsnd des Ringgehäuses 18 herausragende Kugelkalotte blitzartig von einem am Rohransatz 6 befestigten ιΐκ± Nocken geöffnet und gleich wieder geschlossen wird. Der Nocken kam auch aus einem Teil der Düsenöffnung 7 bestehen, ^m besten als Zentrum einer geeigneten Ringdüse, die dann gleichzeitig einen ringförmigen Flüssigkeitsstrahl über die Ventilklappe oder die Kugel erhält.

Die Funktion des Systems: Beim Anlaufen versieht man die Maschine über das Rohr 21 mit Flüssigkeit, wobei sich beim Drehen der beschriebene Flüssigkeitsring bildet. Sobald sich der/Spiegel W^ des Flüssigkeitsringes innerhalb der Einlaufdurchmessers der Rohre bzw. Schälkanäle 19 befindet(innerhalb des Einlaufmündungskegels 16), wird die umlaufende Flüssigkeit infolge seiner kinetischen Energie in die Rohre bzw. Schälkanäle 19 gedrückt, wodurch die kinetische Energie in Lageenergie(Gschwindigkeit O ) mit hohem statischen Druck verwandelt wird und die Kammer 24-mit unter Druck stehender Flüssigkeit gefüllt wird.

Durch die Öffnungen 25 bzw. die beschriebenen Ventile mit Nockensteuerung(etwa Kugelventile) wird die unter Druck stehende Flüssigkeit durch die Düsen 7 in die Treibröhrchen 5 gespritzt. Da diese Einspritzung erfindungsgemäß intermittierend erfolgt, erreicht man insofern die Förderung von zwischen Flüssigkeitsmengen eingeschlossenen Gasbläschen, also ein Flüssigkeit-iiuUM.

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Gemisch.

Unter dem Einfluß der Zentrifugalkraft tritt das Flüssigkeit-Gas-Gemisch aus den Ire ibrö tire hen 3 heraus in den anschließenden Ringraum. Offensichtlich müssen die iatfi Gasbläschen sich hier infolge der Zentrifugalwirkung von der Flüssigkeit tremnen und nach innen gedrückt werden, wogegen die Flüssigkeitsteile nach oben abgeführt werden und den Flüssigkeitsring zwischen den Wänden 14,23 und 9 .bilden. Das Gas wird zwischen den Wänden 2 und 9 nach innen geführt und verläßt das System unter Druck über das Rohr 11 und das fest stehende Rohr 13 in. Verbrauchsrichtung.
Die Flüssigkeit nimmt den Weg des größeren Durchmessers und tritt unter dem Differenzdruck zwischen dem Außen-und Innen-

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raum in die Austrittsmündung/der Zentripetalturbine. Die während der Drehbewegung des Systems, wobei die Flüssigkeit ihre Kinetische Energie an die Flügel 15 überträgt, sich bildenden inneren Ringspiegel N-] und N2 nehmen eine der sonstigen Höhendifferenz entsprechendeiRadiendifferenz bzw» Durchmesserdifferenz in Abhängigkeit von dem Gasdruck gegenüber dem unter dem Flüssigkeitsspiegel der Austrittsseite befindlichen Außendruck.

Wenn man über das Ventil R^ einen Teil der Flüssigkeit ableitet, so daß der äußere Schäleinlauf der Rohre bzw. Schälkanäle 19 nicht mehr in den Flüssigkeitsring eintaucht, höfct zwar die Förderung des Gases auf, aber der Gasdruck bleibt erhalten,

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wobei sich die weiter außen liegenden Spiegelndes unter der gleichen Drucdifferenz stehenden Flüssigkeitsringes einstellen. Sobald man dann wieder über das Ventil H2 Flüssigkeit nachfüllt, setzt auch die Gasförderung wieder ein.

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Claims

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Patentansprüche

1,)Gasverdichter mit umlaufendem Gehäuse und Flüssigkeits-Strahlverdichtung, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasdruck durch intermittierend eingespritzte Flüssigkeits-Tropfen oder Teilchen unter dem Einfluß bzw. der Verstärkung durch. Zentrifugalwirkung erzeugt wird.

Gasverdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daßzwei Scheiben bzw. OrgEine (l4 u. 2), die die Treibröhr chen (3) umgeben, einen geschlossenen Ringraum bilden, um einen Trennungsvorgang von Gas und Flüssigkeit in deren Umlauf zu erreichen.

3· Gasverdichter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Sinne einer Zentripetalturbine die kine tische Energie des Gas-Flüssigkeits-Gemisches als Lageenergie zurückgewonnen und nach erfolgter Trennung zwischen Gas und Flüssigkeit in den Kreislauf* des Verfahrens laufend wieder eingeleitet wird.

4. Gasverdichter nach Anspruch 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß zur Wiedergewinnung der Energie des Flüssigkeitsringes Schälrohre bzw. Schälkanäle (19) verwendet werden, um die Verteilerkammer (24) mit unter Druck stehender Flüssigkeit . zu füllen«,

Gasverdichter nach Anspruch 1 bis k, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachung, die Einstellung bzw. Regelung sowie Ein-und Abstellen der Gasförderung durch eine einfache Ableitung,und Wiedereinführung von Flüssigkeit (20,21,22,R ,R₂) erfolgt, ergänzt durch Wärmetauscher E und Pumpe P.

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