DE3344033A1 - Process for the recovery of water from air moisture by a compressor with connected cooling apparatus - Google Patents

Process for the recovery of water from air moisture by a compressor with connected cooling apparatus

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DE3344033A1 DE19833344033 DE3344033A DE3344033A1 DE 3344033 A1 DE3344033 A1 DE 3344033A1 DE 19833344033 DE19833344033 DE 19833344033 DE 3344033 A DE3344033 A DE 3344033A DE 3344033 A1 DE3344033 A1 DE 3344033A1
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Abstract

A process and an apparatus are disclosed for the recovery of water by a reduction of the dew point by compression and cooling, the condensed water being conducted away, and the work of the expanding air essentially contributing with its power to the compression of the fresh air.

Description

Verfahren zur Wassergewinnung aus der Luftfeuchte durchProcess for obtaining water from the air humidity

einen Kompressor mit angeschlossener Kühlvorrichtung die bei der Kompression von Luft sowie Kühlung derselben erfolgende Wasserabscheidung ist im Kompressionsbetrieb bekannt und mehr als störender Effekt angesehen, zur Wassergewinnung dagegen nicht genutzt wegen des hohen Aufwandes und der hohen ompressionsenergie für größere Luftmengen.a compressor with a cooling device connected to it during compression The water separation that takes place from air and cooling of the same is in compression mode known and viewed more as a disruptive effect, but not for water extraction used because of the high effort and the high compression energy for larger amounts of air.

Die erfindungsmäßige Anordnung gestattet jedoch mit minimaler Restenergie eine Wassergewinnung in den Gebieten, wo die zu erwartenden Kosten getragen werden können im Hinblick auf den dortigen Wert des Wassers, das in anderer Form als Luftfeuchte dort nicht oder selten oder nicht ausreichend vorkommt.The arrangement according to the invention, however, allows with minimal residual energy water extraction in the areas where the expected costs are borne can with regard to the local value of the water, which is in a form other than air humidity does not occur there or rarely or not sufficiently.

Das Wasser wird in solchen Gebieten per Brunnen gebohrt, aus seltenem Regen gespeichert oder herantransportiert, alles Vorgänge, die relativ teuer sind, und oft wenig oder nicht ausreichend Wasser erzeugen oder überdies Raum lassen für höheren Bedarf, da weitere Gebiete dennoch nicht bewässerungsfähig sind, zumal mit süßem salzfreiem Wasser.The water is drilled from a well in such areas, from rare Rain stored or transported, all processes that are relatively expensive, and often produce little or not enough water or leave room for it higher demand, as other areas are still not irrigable, especially with sweet salt-free water.

Die Erfindung muß sich daher einstellen auf eine Vorrichtung, die große Mengen Luft durchsetzt und dabei aber geringen Energieaufwand erfordert.The invention must therefore adjust to a device which permeates large amounts of air and requires little energy.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, daß Luft zur Herabsetzung des Taupunktes komprimiert und gekühlt wird, wobei man das kondensierte Wasser abführt, und daß die von flüssigem Wasser befreite Luft unter Abgabe von nutzbarer Arbeit zur Komprimierung der Frischluft expandiert wird.To solve this problem, the invention proposes that air to Reduction of the dew point is compressed and cooled, which is condensed Removes water, and that the air freed from liquid water with the release of useful work to compress the fresh air is expanded.

Damit wird der Energiebedarf zur Komprimierung weitgehend aus der Expansionsarbeit gedeckt.This means that the energy required for compression is largely derived from the Expansion work covered.

Die Kühlung der Luft wird, alternativ, in einem Wärmepumpensystem durchgeführt, dessen Arbeitsmittel die Wärme, die aus diversen Vorgängen noch abzuführen ist, der expandierenden Luft zur weiteren Umsetzung in Arbeit zuführt, so daß die Expansionsarbeit sich einer isothermen und damit optimalen Führung annähert.Alternatively, the air is cooled in a heat pump system carried out, whose work equipment still dissipates the heat from various processes is, the expanding air supplies for further implementation in work, so that the Expansion work yourself isothermal and therefore optimal guidance approximates.

Die komprimierte Luft gibt ihre Kompressionswärme an die expandierende, abkühlende Luft ab und ermöglicht auch dadurch eine weitgehend isotherme und damit optimale Expansionsarbeit.The compressed air gives its compression heat to the expanding, cooling air and thereby also enables a largely isothermal and thus optimal expansion work.

Die anfallende Lagerreibungs- und Wasserkondensationswärme heizt die expandierende Luft zur Arbeitsgewinnung auf, wie bereits genannt durch Übertragung mittels eines Wärmepumpensystems oder wie gleich beschrieben mittels eines Wärmerohres.The resulting bearing friction and water condensation heat heats the expanding air to generate work, as already mentioned by transmission by means of a heat pump system or, as described above, by means of a heat pipe.

Hierbei führt eine Kühlflüssigkeit die Wärme durch Verdampfen ab und kühlt dabei die Luft bis zur Siedetemperatur der Kühlflüssigkeit herab ab, wobei die verdampfte Kühlflüssigkeit an die untere bzw mittlere Expansionszone gelangt und dort wegen der Expansionskälte kondensiert, während im oberen oder letzten Expansionsteil die Hauptkompressionswärme die expandierte Luft über Umgebungstemperatur zur hohen Turbinenarbeitsleistung aufheizt.A cooling liquid dissipates and evaporates the heat cools the air down to the boiling point of the cooling liquid, whereby the evaporated cooling liquid reaches the lower or middle expansion zone and condenses there because of the expansion cold, while in the upper or last expansion part the main heat of compression is the expanded air above ambient temperature to high Turbine work output heats up.

Damit ist einerseits die notwendige Luftkühlung ermöglicht am Punkt hohen Druckes und andererseits die dort aus mehreren Vorgängen anfallende Wärme dort hin zu transportieren, wo Wärme zur isothermen Expansionsarbeit gebraucht wird, ohne dort die wertvolle Wärme hohen Temperaturniveaus zu benutzen, so daß diese zur Expansionsarbeit im letzten Stadium des Lufttransportes mit hoher Temperatur thermodynamisch günstig umgesetzt wird.On the one hand, this enables the necessary air cooling at the point high pressure and, on the other hand, the heat generated there from several processes to be transported to wherever heat is needed for isothermal expansion work, without using the valuable heat of high temperature levels, so that this for expansion work in the last stage of air transport at high temperature is implemented thermodynamically favorable.

Die für die Kompression erforderliche Restarbeit wird durch Sonnen-oder Windenergie erbracht, wodurch die in den für die Erfindung in Frage kommenden Gebieten in hohem Maße vorkommende Sonnen- und Windenergie ausnutzbar wird und teurere und oft fehlende konventionelle Energie nicht benötigt wird.The remaining work required for the compression is provided by solar or Wind energy provided, thereby creating the areas in question for the invention Solar and wind energy that occurs to a large extent can be exploited and becomes more expensive and often the lack of conventional energy is not needed.

Für diese Erfindung kann vorzugsweise verwendet werden ein dreischaliger, stehender Expansionskompressor (Figur 1, die einen Schnitt durch eine Kompressions-Expansionsmaschine zeigt), in dem zwischen einem äußeren Kegelstumpfmantel (1), der nach unten koIli,ch zuläuft, und einem inneren Kegelstumpfmantel (2), der konisch nach unten zusammenläuft, ein in zwei Lager drehbarer Hohlzylinder (3) angebracht ist. An diesem drehbaren Hohlzylinder sind außen (4) und innen (5) Schaufeln angebracht, deren äußere zusammen mit am Außenmantel angebrachten Leitschaufeln (6) im bewegten Zustand die Kompression der angesaugten Luft bewirken und deren innere Schaufeln (Laufschaufeln) zusammen mit am konischen Innenrohr (7) fest angebrachten Leitschaufeln durch die Expansion der vorher komprimierten Luft die Expansionsarbeit aufnehmen und dem Rohr Antrieb verleihen.For this invention can preferably be used a three-shell, standing expansion compressor (Figure 1 showing a section through a compression-expansion machine shows), in which between an outer truncated cone jacket (1), the downward koIli, ch and an inner truncated cone jacket (2) which tapers conically downwards, a hollow cylinder (3) rotatable in two bearings is attached. On this rotatable Hollow cylinders are outside (4) and inside (5) blades attached, their outer together with guide vanes (6) attached to the outer jacket in the moving Condition cause the compression of the sucked air and its inner blades (Rotor blades) together with guide vanes firmly attached to the conical inner tube (7) take up the work of expansion by expanding the previously compressed air and give drive to the pipe.

Die Kompressionswärme im Außenteil wird teils nach außen abgeeben, was durch Isolierung gesteuert werden kann, teils nach innen zum Wärmeausgleich der durch Expansion abgekühlten Luft.The compression heat in the outer part is partly released to the outside, what can be controlled by insulation, partly inwards for heat compensation the air cooled by expansion.

Die im unteren Teil (Figur 2, Wärmeübertragung durch Wärmepumpe oder WSrmerohr) voll komprimierte Luft muß zur besseren Wasserabscheidung noch tiefer gekühlt werden, wobei die Wärme der Lagerreibung und der Wasserkondensation abgeführt werden kann.The lower part (Figure 2, heat transfer by heat pump or Heat pipe) fully compressed air must be deeper for better water separation be cooled, the heat of the bearing friction and the water condensation being dissipated can be.

Diese Wärmemenge wird durch alternative Vorrichtungen abgeführt, z. B. durch die Flüssigkeit im Verdampfungsteil (8) einer Wärmepumpe (Fig. 2), die durch einen Kompressor (9) einem Kondensationsteil (10) am oberen Teil des Expansionsteiles zugeführt wird. Die Flüssigkeit wird durch ein Expansionsteil (11) abgekühlt und dem Vcrdampfungsteil (8) wieder zugeführt. Dadurch wird dem unteren Teil, wie gewünscht, Wärme abgezogen zur Kälteerzeugung und dem oberen Expansionsteil der expandierenden Luft oder expandierten Trockenluft Wärme zugeführt zur Aufnahme von Energie, die diese Luft wiederum als weitere Arbeit, d.h. adiabatische Expansionsarbeit auf die Laufschaufeln geben kann.This amount of heat is removed by alternative means, e.g. B. by the liquid in the evaporation part (8) of a heat pump (Fig. 2), the by a compressor (9) a condensation part (10) on the upper part of the expansion part is fed. The liquid is cooled by an expansion part (11) and fed back to the vaporization section (8). This will make the lower part, as desired, Heat withdrawn to generate cold and the upper expansion part of the expanding Air or expanded dry air supplied to absorb energy, the heat this air in turn as further work, i.e. adiabatic expansion work on the Can give blades.

Eine andere Art der Wärmeabfuhr erfolgt durch ein sog. Wärmerohr (Fig. 2), bei der im unteren Verdampfer (13) eine Flüssigkeit bei der Temperatur oberhalb des Siedepunktes der Flüssigkeit abdestilliert und im mittleren Teil des Expansionsteiles durch die dort durch adiabatische Expansion erzeugte Kälte kondensiert (14).Another way of dissipating heat is through a so-called heat pipe (Fig. 2), in the case of the lower evaporator (13) a liquid at the temperature above the boiling point of the liquid is distilled off and in the middle part of the expansion part condensed by the cold generated there by adiabatic expansion (14).

Die so auf die Siedetemperatur der Flüssigkeit gebrachte teilexpandierte Trockenluft kann im weiteren Verlauf Kompressionswärme aus den ersten Kompressionsstufen der komprimierten feuchten Luft aufnehmen und bei geeigneter Isolierung nach außen und geeigneter Anordnung der Kompressionsstufen über das Temperaturniveau der Außenluft aufgeheizt werden.The partially expanded which is brought to the boiling point of the liquid in this way In the further course of the process, dry air can generate heat from the first compression stages absorb the compressed moist air and with suitable insulation to the outside and suitable arrangement of the compression stages based on the temperature level of the outside air be heated up.

Die folgende Aufstellung gibt den theoretischen Arbeitsaufwand und die theoretische Arbeitsabgabe bei isothermer Führung von 100.000 m3/h Luft wieder.The following list gives the theoretical workload and the theoretical work load with isothermal flow of 100,000 m3 / h air again.

Druck- Kompressions- Expansionsstufe arbeit arbeit (bar) (kWh) (kWh) 2 2 189 2 008 ; 1 280 t 175zu1 175 5 5 081 4 662 908 833 705 646 5 b J Reibungsarbeit (pro Lager ca. 1 %) 100 Arbeitsaufwand 5 181 Arbeitsgewinn 4 662 Differenz 519 Bei Ausnutzung der dem Kühlaggregat entzogenen Wärme (kWh): 1. Reibungswärme: 100 2. Abkühlung der Luft von 30 auf 50C: 870 3. Wasserkondensation 0,7 t: 439 1 409 x 0,35 (Wirkungsgrad) = 493 Arbeitsaufwand 5 181 Arbeitsgewinn 5 155 Differenz 26 kWh Die Gesamtenergiebetrachtung ergibt also eine isotherme Führung mit idealer Arbeitssumme 0 und einer adiabatischen Expansionsarbeit mit einem Wirkungsgrad >0 gemäß Carnotschem Kreisprozeß (siehe die folgenden Erläuterungen zu Figur 3).Pressure compression expansion stage work work (bar) (kWh) (kWh) 2 2 189 2 008 ; 1,280 t 175 to 175 5 5 081 4 662 908 833 705 646 5 b J Friction work (approx. 1% per bearing) 100 Labor 5 181 Labor gain 4 662 Difference 519 When using the heat extracted from the cooling unit (kWh): 1. Frictional heat: 100 2. Cooling of the air from 30 to 50C: 870 3. Water condensation 0, 7 t: 439 1 409 x 0.35 (efficiency) = 493 labor 5 181 labor gain 5 155 difference 26 kWh The total energy consideration thus results in isothermal management with an ideal working sum of 0 and adiabatic expansion work with an efficiency> 0 according to Carnot's cycle (see the following explanations for Figure 3).

Figur 3 zeigt einen Kreisprozeß mit dem Wirkungsgrad >0, da # =1 zuT3 >0 wegen T3 > T1, denn T3 stellt in der isothermen T1 Kompression eine niedrigere Temperatur dar als T1 in der Expansion.FIG. 3 shows a cycle with an efficiency> 0, since # = 1 zuT3> 0 because T3> T1, because T3 represents a compression in the isothermal T1 lower temperature than T1 in the expansion.

Denn die Temperatur, durch die oben beschriebenen alternativen Vorrichtungen erhöht, hat ein höheres Niveau als die Außentemperatur.Because the temperature, through the alternative devices described above increased, has a higher level than the outside temperature.

Mit Hilfe einer Kreisprozeßbetrachtung werden die polytropen Zustandsänderungen auf die Grenzfälle zurückgeführt: isotherme und adiabatische Zustandsänderungen im PV- und TS-Diagramm.With the help of a cycle process, the polytropic changes in state are determined traced back to the borderline cases: isothermal and adiabatic changes of state in the PV and TS diagrams.

Schritt 1: Isotherme Expansion: abgegebene Arbeit = zuzuführende Wärme V2 W = Q = m RT1 ln -V1 2: Adiabatische Expansion: Temperaturerniedrigung 3: Isotherme Kompression: aufgenommene Arbeit = abzuführende Wärme W = Q' = m RT3 ln 4: Adiabatische Kompression: Temperaturerhöhung: Thermischer Wirkungsgrad: # = w = 1- T3 Thermischer Wirkungsgrad: Q = wo N Die Arbeitsleistung, der Größe der Fläche im pV-Diagramm entsprechend, geht auf 0, wenn die adiabatischen Vorgänge = 0 werden und nur isotherm verfahren wird, d.h. bei vollständigem Wärmeübergang und ohne Wärmeverluste, wobei T1 = T3 ist.Step 1: Isothermal expansion: given work = heat to be supplied V2 W = Q = m RT1 In -V1 2: adiabatic expansion: temperature decrease 3: Isothermal compression: absorbed work = heat to be dissipated W = Q '= m RT3 ln 4: Adiabatic compression: temperature increase: Thermal efficiency: # = w = 1- T3 Thermal efficiency: Q = wo N The work output, corresponding to the size of the area in the pV diagram, goes to 0 when the adiabatic processes are = 0 and only isothermally, ie with complete Heat transfer and without heat loss, where T1 = T3.

Falls T3 weiterhin kleiner als T1, wird noch Arbeit gewonnen.If T3 is still less than T1, work is still being gained.

Da Wärme auf ein kälteres System übertragen wird, kann sie in Arbeitsleistung umgesetzt werden.Since heat is transferred to a colder system, it can turn into work performance implemented.

Die konische Anordnung des innersten Kegels, zunächst durch die notwendige Form des Kegelstumpfmantels (2) (Fig. 1) auf Grund der Luftvolumenausdehnung gegeben, erweist sich als ideal für die statische Stabilität und für die inneren Wärmetransportvorgänqe. Die Aufwärmunq der Trockenluft ist weiterhin notwendig zur schnellen Abfuhr aus dem Bereich der Frischluftzufuhr.The conical arrangement of the innermost cone, initially through the necessary The shape of the truncated cone jacket (2) (Fig. 1) is given due to the air volume expansion, proves to be ideal for static stability and for internal heat transport processes. The warming up of the dry air is still necessary for quick removal the area of the fresh air supply.

Der Gesamtaufbau ergibt letztlich eine optimale Form für den Durchgang der Frischluft. Bei Windradantrieb trägt sie zum Antrieb bei und ermöglicht so einen Teil der Energie des Turbokompressors - und soqar des Wärmepumpen-Kompressors - aufzubringen.The overall structure ultimately results in an optimal shape for the passage the fresh air. In the case of wind turbine drives, it contributes to the drive and thus enables one Part of the energy of the turbo compressor - and soqar of the heat pump compressor - to raise.

Da bei dieser stehenden Anordnung ein vertikales Windrad möglich ist, kann Wind jeder Richtung und jeder auch höheren Geschwindigkeit ausgenutzt werden.Since a vertical wind turbine is possible with this standing arrangement, Wind in any direction and any higher speed can be exploited.

Der Wind geht zumindest zum Teil hinter den Windschaufeln in den Kompressionsteil über und vermeidet daher den bekannten Rückstau eines Windrades, welcher den Wirkungsgrad beeinträchtigt.The wind goes at least partly behind the wind vanes in the compression part over and therefore avoids the well-known back pressure of a wind turbine, which the efficiency impaired.

Die komprimierte Luft qibt in der äußeren Schale ihre Wärme an die expandierende Luft in der inneren Schale ab, bei Bedarf aber auch - durch Isolierung gesteuert - an die Umgebunqsluft ab; dieses dann, wenn Expansionskälte anderweitig zur Kühlung benötigt wird.The compressed air in the outer shell transfers its warmth to the expanding air in the inner shell, but if necessary also - through insulation controlled - to the ambient air; this when expansion cold otherwise is needed for cooling.

Bei der stehenden Anordnung kann bei Windradantrieb eine Art Selbststeuerung stattfinden: bei höherer Windgeschwindigkeit wird höherer Luftdurchsatz bei höheren Umdrehungen erfolgen, die dann höhere Kompressionswärme kann (durch entsprechende Isolierung gesteuert) auch besser nach außen abgeführt werden.In the standing arrangement, a kind of self-control can be used for wind turbine propulsion take place: at higher wind speeds becomes higher air flow take place at higher revolutions, which can then higher compression heat (through appropriate insulation controlled) can also be better discharged to the outside.

Eine weitere Art Steuerung der Wärmeübergänge erfolgt konstruktiv.Another type of control of the heat transfer is constructive.

Im Kompressionsteil, d.h. zwischen äußerem Kegelstumpfmantel (1) (Fig. 1) und Hohlzylinder (3), kann die Kompressionswärme abgeführt werden an die vorbeistreichende Außenluft, an die im inneren Expansionsteil expandierende Luft bzw. bei entsprechender - tieferer -Anordnung des inneren Kegels im oberen Teil an die bereits voll expandierte Luft.In the compression part, i.e. between the outer truncated cone jacket (1) (Fig. 1) and hollow cylinder (3), the compression heat can be dissipated to the passing Outside air, to the air expanding in the inner expansion part or with the appropriate - deeper arrangement of the inner cone in the upper part of the already fully expanded Air.

Im Fall der Anwendung der Wärmepumpe zur Übertragung der Wärme gilt die Anordnung als günstig, bei der die Wärme des Kondensationsteiles von z. B. 100°C den oberen expandierenden Teil aufheizt. Daher schließt hier der innere und äußere Kegelstumpfmantel gleich hoch ab und der Hohlzylinder führt über dieses Niveau hinaus zur Aufnahme der Antriebselemente.In the case of using the heat pump to transfer the heat, the following applies the arrangement as favorable, in which the heat of the condensation part of z. B. 100 ° C heats the upper expanding part. Hence the internal and external closes here The truncated cone jacket from the same height and the hollow cylinder leads beyond this level to accommodate the drive elements.

Im Fall des Wärmerohres ist die Kondensation der verdampften Kühlflüssigkeit im unteren bis mittleren Teil durch Expansionskälte der Expansionsturbine ermöglicht, wozu der Hohlzylinder ggfs. hier isoliert sein muß, um diese Expansionskälte nicht durch die Kompressionswärme des äußeren Kompressorteiles auszugleichen.In the case of the heat pipe, there is condensation of the evaporated cooling liquid made possible in the lower to middle part by expansion cold of the expansion turbine, for which the hollow cylinder may have to be insulated here to avoid this expansion cold to compensate for by the compression heat of the outer compressor part.

Dafür kühlt hier die vorbeiweichende Außenluft, ggfs. unterstützt von Kühlrippen, die komprimierte Luft. Außerdem kann auf der Höhe des Teiles, in dem Expansionskälte erzeugt wird, auf der äußeren Seite auf weitere Kompression verzichtet werden. Die nach Kondensation der Flüssigkeit noch relativ kühle expandierende Luft im inneren Teil soll nun die volle Kompressionswärme übertragen erhaltern. Dazu ist die Anordnung eines höheren Niveaus des Kompressorteiles vorzusehen, so daß die hohe Wärmemenge der ersten Kompressionsstufen voll der bereits expandierten Trockenluft zugute kommt und dort eine zusätzliche adiabatische Arbeitsleistung ermljglicht.In return, the passing outside air cools here, if necessary with support of cooling fins, the compressed air. In addition, at the level of the part in the expansion cold is generated, on the outer side to further compression be waived. The expanding, still relatively cool after condensation of the liquid Air in the inner part should now receive the full compression heat transferred. For this purpose, the arrangement of a higher level of the compressor part is to be provided, see above that the high amount of heat of the first compression stages fully of the already expanded Dry air benefits and there an additional adiabatic work performance made possible.

Eine Steuervorrichtung kann das Schaufelgitter am übergang zwischen Kompression und Expansion sein, dergestalt, daß dieses Gitter in der Schaufelanordnung und im Luftdurchgang verstellbar angeordnet ist, so daß die Kompression immer auf einem gewünschten Enddruck gehalten werden kann. Darüberhinaus ist die Schaufelanordnung immer dergestalt, daß sie als Laufschaufeln wirken und zum Antrieb beitragen.A control device can switch between the vane grille Compression and expansion be such that this grid in the blade arrangement and adjustable in the air passage is so that the compression can always be kept at a desired final pressure. In addition, the Blade arrangement always such that they act as moving blades and for propulsion contribute.

Die stehende Anordnung hat den Vorteil, daß das kondensierte Wasser bequem abgezogen werden kann, und es den tragenden Lagerelementen eine Flüssigkeitskühlunq ermöglicht, die wiederum den Einsatz von wärmeempfindlichen Kunststoffen in den Lagern gestattet.The standing arrangement has the advantage that the condensed water can be easily withdrawn, and there is a liquid cooling for the supporting bearing elements which in turn enables the use of heat-sensitive plastics in the Storage permitted.

Auf die geschilderte Weise ist sowohl für ein System mit konventionellem Antrieb - Elektrizitäts- oder mit fossilen Energieträgern direkt betriebenen Motoren - eine dauernde Wassergewinnung möglich etwa ab rel. Luftfeuchte von 20 % bis ca. 350C oder aber bei Verzicht auf diese Energie durch Windenergie unter obigen Bedingungen bei Windgeschwindigkeiten bis herab zu 5 bis 6 m/sec eine unvollständige, bei 8 m/sec eine weitgehende Wasserentnahme möglich, und das ohne Anwendung einer Regelvorrichtung, da die Windstärke die Kompression, Lufteintritt und äußere Kühlung selbst regelt, ggfs. noch die Lagerreibung vermindert durch entsprechend konstruierte Windräder, die einen leichten Auftrieb erhalten.The way described is both for a system with conventional Propulsion - electric or fossil fuel direct powered engines - a permanent water production possible from rel. Humidity from 20% to approx. 350C or if this energy is waived by wind energy under the above conditions at wind speeds down to 5 to 6 m / sec an incomplete, at 8 m / sec a large amount of water can be withdrawn without the use of a control device, as the wind force regulates the compression, air intake and external cooling itself, if necessary, the bearing friction is reduced by appropriately designed wind turbines, which receive a slight boost.

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Claims (15)

Patentansprüche 1Verfahren zum Gewinnen von Wasser aus der Luftfeuchte dadurch gekennzeichnet, daß Luft zur Herabsetzung ihres Taupunktes komprimiert und gekühlt wird, wobei man das kondensierte Wasser abführt, und daß die von flüssigem Wasser befreite Luft unter Abgabe von nutzbarer Arbeit zur Komprimierung der Frischluft cxpandiert wird. Claims 1 method for obtaining water from the air humidity characterized in that air is compressed to reduce its dew point and is cooled, discharging the condensed water, and that of liquid Water frees air while releasing useful work to compress fresh air is expanded. 2. Verfahren nach Anspruch 1., dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlung der Luft in einem Wärmepumpensystem durchgeführt wird, dessen Arbeitsmittel die Wärme der expandierenden Luft zur weiteren Umsetzung in Arbeit zuführt. 2. The method according to claim 1, characterized in that the cooling the air is carried out in a heat pump system, the working fluid of which the Adds heat to the expanding air for further conversion into work. 3. Verfahren nach Anspruch 1. oder 2., dadurch gekennzeichnet, daß die Luft ihre Kompressionswärme an die expandierende, bei der Expansion zur Abkühlung neigende Luft abgibt und damit weitgehend eine isotherme und dadurch optimale Expansionsarbeit ermöglicht. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the air its heat of compression to the expanding, during the expansion to cool down tending air gives off and thus largely an isothermal and therefore optimal expansion work enables. 4. Verfahren nach Anspruch 1., 2. oder 3., dadurch gekennzeichnet, daß die anfallende Lagerreibungs- und Wasserkondensationswärme die expandierende Luft zur Arbeitsgewinnung aufheizt. 4. The method according to claim 1, 2 or 3, characterized in that that the resulting bearing friction and water condensation heat the expanding Air heats up to generate work. 5. Verfahren nach Anspruch 4., dadurch gekennzeichnet, daß eine Kühlflüssigkeit die Wärme durch Verdampfen abführt und damit die Luft bis zur Siedetemperatur der Kühlflüssigkeit herab abkühlt, wobei die verdampfte Kühlflüssigkeit an die untere bzw. mittlere Expansionszone gelangt und dort wegen der Expansionskälte kondensiert, während im oberen Expansionsteil die Hauptkompressionswärme die expandierte Luft über Umgebungstemperatur zur hohen Turbinenarbeitsleistung aufheizt. 5. The method according to claim 4, characterized in that a cooling liquid the heat dissipates through evaporation and thus the air up to the boiling point of the Cooling liquid cools down, whereby the evaporated cooling liquid to the lower or the middle expansion zone and condenses there due to the expansion cold, while in the upper expansion part the main compression heat is the expanded air heats up above ambient temperature to high turbine performance. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1. bis 5., dadurch gekennzeichnet, daß die für die Kompression erforderliche Restarbeit durch Sonnen- bzw. Windenergie erbracht wird.6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in, that the remaining work required for the compression by solar or wind energy is provided. 7. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1. bis 6., dadurch gekennzeichnet, daß (s. Bild 1) ein stehender, drehbarer Hohlzylinder (1) vorgesehen ist, der zunächst außen mit Laufschaufeln (3) versehen ist, die in Wechselwirkung mit einem äußeren, nach unten konisch verjüngten stationären Kegelstumpfmantel (4) und daran innen befestigten Leitschaufeln (5) stehen, wodurch dieses System einen axialen Turbokompressor darstellt; daß dieser Kompressor zur Hauptsache angetrieben wird durch an dem Hohlzylinder (1) innen entsprechend angebrachte Laufschaufeln (6), die in Zusammenarbeit mit Leitschaufeln (7), die an dem einen inneren konisch nach oben verjüngten stationären Kegelstumpfmantel (8) angebracht sind, eine Turbine bilden, in der die komprimierte Luft wegen der Anordnung des inneren Kegelstumpfmantels als Düse expandieren muß, wobei am unteren Teil der Vorrichtung ein Wasserabzug und eine Kühleinrichtung angeordnet sind.7. Device for performing the method according to one of the claims 1. to 6., characterized in that (see Fig. 1) a standing, rotatable hollow cylinder (1) is provided, which is initially provided on the outside with rotor blades (3), which in Interaction with an outer, downwardly conically tapered, stationary truncated cone jacket (4) and guide vanes (5) attached to it on the inside, making this system Figure 3 illustrates an axial turbo compressor; that this compressor is driven mainly is made by means of rotor blades appropriately attached to the inside of the hollow cylinder (1) (6), which in cooperation with guide vanes (7), which are conical on the inner one upwardly tapered stationary truncated cone jacket (8) are attached to a turbine form in which the compressed air because of the arrangement of the inner truncated cone jacket must expand as a nozzle, with a water outlet at the lower part of the device and a cooling device are arranged. 8. Vorrichtung nach Anspruch 7., dadurch gekennzeichnet, daß die Kühleinrichtung als Wärmepumpe (Bild 2) ausgebildet ist, deren Verdampfer (1) den unteren Teil der Vorrichtung umgibt und deren Kondensator (2) in optimaler Höhe oberhalb des Verdampfers an den inneren Kegelstumpfmantel angeschlossen ist.8. Apparatus according to claim 7, characterized in that the cooling device is designed as a heat pump (Fig. 2), the evaporator (1) of which the lower part of the Surrounds the device and its condenser (2) at the optimum height above the evaporator is connected to the inner truncated cone jacket. 9. Vorrichtung nach Anspruch 7., dadurch gekennzeichnet, daß die Kühleinrichtung (Bild 2) als Wärmerohr (3) ausgebildet ist, dessen unterer Teil (3 a) die Verdampfungs-und damit Kühlzone darstellt und dessen oberer Teil (3 b) die durch adiabatische Expansion mögliche Kondensationszone darstellt.9. Apparatus according to claim 7, characterized in that the cooling device (Figure 2) is designed as a heat pipe (3), the lower part (3a) of which the evaporation and thus represents the cooling zone and its upper part (3 b) which is caused by adiabatic expansion represents possible condensation zone. 10. Vorrichtung nach den Ansprüchen 7. bis 9., dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlzylinder (1) im unteren Teil der Vorrichtung gelagert ist.10. Device according to claims 7 to 9, characterized in that that the hollow cylinder (1) is mounted in the lower part of the device. 11. Vorrichtung nach Anspruch 7., dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlvorrichtung ein Kühlbad ist.11. The device according to claim 7, characterized in that the Cooling device is a cooling bath. 12 Vorrichtungen nach den Ansprüchen 7. bis i1., dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlzylinder (1) nach oben über den Rand des äußeren Kegelstumpfmantels (4) hinausgeführt ist und/oder der innere Kegelstumpfmantel (8) tiefer als der äußere (4) liegt.12 devices according to claims 7 to i1., Characterized in that that the hollow cylinder (1) upwards over the edge of the outer truncated cone jacket (4) is led out and / or the inner truncated cone jacket (8) is deeper than the outer (4) lies. 13 Vorrichtungen nach den Ansprüchen 7. bis 12., dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlzylinder (1) mit einem vertikalen Windrad verbunden ist, das gegenüber herkömmlichen Windrädern bessere Windenergieausnutzung erbringt, indem es einen Teil des zu seinem Antrieb benötigten Windes ohne einen Rückstau zu bewirken, in den Kompressionsteil umlenkt.13 devices according to claims 7 to 12, characterized in that that the hollow cylinder (1) is connected to a vertical wind turbine, the opposite conventional wind turbines yields better wind energy utilization by providing a Part of the wind required to propel it without causing a backwater, in deflects the compression part. 14 Vorrichtungen nach den Ansprüchen 7. bis 13., dadurch gekennzeichnet, daß der untere Teil des Hohlzylinders (1) eine vorzugsweise verstellbare Drossel für den Übertritt der Luft aus dem Kompressor in die Turbine bildet.14 devices according to claims 7 to 13, characterized in that that the lower part of the hollow cylinder (1) is a preferably adjustable throttle forms for the passage of the air from the compressor into the turbine. 15 Vorrichtung nach Anspruch 14., dadurch gekennzeichnet, daß der untere Teil des Hohlzylinders (1) als vorzugsweise verstellbares, zum Antrieb beitragendes Schaufelgitter ausgebildet ist.15 Apparatus according to claim 14, characterized in that the lower part of the hollow cylinder (1) as preferably adjustable, contributing to the drive Shovel grille is formed.
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