DE4016897C1 - Method of obtaining liq. oxygen in hypersonic flight - uses turbine which reduces pressure of entering air and cools it before liquefying and sepg. into oxygen and nitrogen - Google Patents
Method of obtaining liq. oxygen in hypersonic flight - uses turbine which reduces pressure of entering air and cools it before liquefying and sepg. into oxygen and nitrogenInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von flüssigem Sauer stoff aus aufgestauter und gekühlter Umgebungsluft in Fluggeräten, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches.The invention relates to a method for obtaining liquid acid material from pent-up and cooled ambient air in aircraft, according to the preamble of the claim.
Zukünftige Fluggeräte, welche sowohl in der Atmosphäre als auch im luft leeren Raum operieren sollen, müssen zumindest für die außeratmosphäri sche Flugphase mit Antrieb durch Raketentriebwerke abgesehen vom Brenn stoff auch einen in geeigneter Form gespeicherten Oxidator mit sich füh ren. In der Regel ist hierfür flüssiger Sauerstoff (LOX, liquid oxigen) vorgesehen, welcher in einem oder mehreren Tanks gespeichert ist. Als Brennstoff wird - u. a. wegen seiner Eignung als Kühlmittel - bevorzugt flüssiger Wasserstoff (LH2) verwendet.Future aircraft, which are to operate both in the atmosphere and in the air-free space, must also carry an oxidizer stored in a suitable form, apart from the fuel, at least for the extra-atmospheric flight phase powered by rocket engines. As a rule, this is more liquid Oxygen (LOX, liquid oxygen) is provided, which is stored in one or more tanks. Liquid hydrogen (LH 2 ) is preferably used as the fuel, inter alia because of its suitability as a coolant.
In der Atmosphäre besteht die Möglichkeit, ausschließlich luftatmende Triebwerke, wie z. B. Turboluftstrahl- und Staustrahltriebwerke, zu ver wenden, welche den Luftsauerstoff als Oxidator benutzen, so daß für die se Triebwerke nur Brennstoff mitgeführt werden muß. In diesem Zusammen hang kann es sinnvoll sein, das Fluggerät in eine luftatmende Unterstufe und eine außenluftunabhängige, raketengetriebene Oberstufe aufzuteilen (z. B. Sänger-Projekt).In the atmosphere there is the possibility of only breathing air Engines such as B. turbo air jet and ramjet engines, to ver apply, which use the atmospheric oxygen as an oxidizer, so that for the se engines only fuel must be carried. In this together it may make sense to hang the aircraft in an air-breathing lower level and to divide a rocket-driven upper stage independent of the outside air (e.g. singer project).
Unabhängig davon, ob das Fluggerät ein- oder mehrstufig ausgeführt ist, besteht der Nachteil, daß der flüssige Sauerstoff in derjenigen Flugpha se, in welcher er nicht benötigt wird, d. h. im Extremfall in der gesam ten atmosphärischen Flugphase, als "toter Ballast" mitgeführt werden muß. Dies kann sich ganz erheblich auf den Leistungsbedarf und die Masse des Fluggerätes auswirken.Regardless of whether the aircraft is designed in one or more stages, there is the disadvantage that the liquid oxygen in that Flugpha se in which it is not needed, d. H. in extreme cases in the whole th atmospheric flight phase, carried as "dead ballast" got to. This can have a significant impact on power requirements and mass of the aircraft.
Von daher ist der Wunsch naheliegend, den Sauerstoff im Flug innerhalb der Atmosphäre aus der Umgebungsluft zu gewinnen und in flüssiger Form zu speichern. Therefore, the desire is obvious, the oxygen in flight within the atmosphere from the ambient air and in liquid form save.
Aus den USA sind beispielsweise Überlegungen bekannt, mit Hilfe von flüssigem Wasserstoff, welcher als Brennstoff für eine luftatmende Un terstufe vorgesehen war, aus der Umgebungsluft im Fluge flüssigen Sauer stoff zu gewinnen und für eine Oberstufe zu sammeln (Stichwort LACE, Li quid Air Cycle Engine). Bedenkt man den hohen Stickstoffanteil der Luft (ca. 80%), welcher nach diesen Überlegungen ungenutzt bleibt, so ergibt sich als Hauptnachteil eines derartigen Verfahrens ein sehr schlechter Wirkungsgrad. Man bräuchte demzufolge unverhältnismäßig viel flüssigen Wasserstoff, um die erforderliche Menge an LOX zu gewinnen.For example, considerations are known from the USA with the help of liquid hydrogen, which is used as fuel for an air-breathing Un level was provided, liquid acid from the ambient air in flight to gain material and collect it for an upper level (keyword LACE, Li quid Air Cycle Engine). Considering the high nitrogen content in the air (approx. 80%), which remains unused after these considerations itself as the main disadvantage of such a method is a very bad one Efficiency. You would therefore need a disproportionate amount of liquid Hydrogen to get the required amount of LOX.
Aus der DE-OS 38 24 468 ist ein Verfahren zur Bereitstellung von mecha nischer Leistung und Kühlluft in Hyperschallfluggeräten bekannt, welches zwar nicht die Verflüssigung von Luftsauerstoff zum Ziel hat, welches aber trotzdem gewisse Hinweise zu geben vermag, um einer Lösung der der vorliegenden Erfindung zugrundeliegenden Problematik näherzukommen. Bei spielsweise ist in dieser Offenlegungsschrift die kombinierte Kühlung und Entspannung eines Luftstromes in einem Wärmetauscher (Kühler) und in einer Expansionsturbine dargelegt, wobei die Wellenleistung der Turbine für Antriebszwecke verfügbar ist. Weiterhin ist die kombinierte Expan sion und Verdichtung eines Luftstromes offenbart, wobei die Turbinenlei stung zum Antrieb des Verdichters verwendet wird.DE-OS 38 24 468 describes a method for providing mecha African performance and cooling air in hypersonic aircraft known does not aim at the liquefaction of atmospheric oxygen, which but can nevertheless give certain clues to a solution of the problem underlying the present invention. At combined cooling is for example in this laid-open specification and expansion of an air flow in a heat exchanger (cooler) and in an expansion turbine set out, the shaft power of the turbine is available for drive purposes. Furthermore, the combined expan Sion and compression of an air stream disclosed, the turbine lead is used to drive the compressor.
Angesichts dieses Standes der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Gewinnung von flüssigem Sauerstoff aus auf gestauter und gekühlter Umgebungsluft unter Benutzung von flüssigem Was serstoff als Kühlmittel anzugeben, welches sich bei vertretbarem techni schem Aufwand durch einen hohen Wirkungsgrad, d. h. durch ein günstiges Verhältnis der gewonnenen Sauerstoffmenge zur verbrauchten Wasserstoff menge, auszeichnet.In view of this prior art, the object of the invention based on a process for obtaining liquid oxygen from stowed and cooled ambient air using liquid what Specify hydrogen as a coolant, which is acceptable with techni chemical effort due to high efficiency, d. H. through a cheap Ratio of the amount of oxygen obtained to the amount of hydrogen consumed quantity, distinguished.
Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch gekennzeichnete Merkmals kombination gelöst. This object is characterized by the feature characterized in the claim combination solved.
Gemäß Merkmal I wird Luft in einem Einlauf auf Unterschallgeschwindig keit verzögert, in mindestens einer Turbine entspannt und in mindestens einem Kühler sowie in einem Kondensator/Separator bis zur Verflüssigung ihres Sauerstoffanteiles abgekühlt. Nach Durchlauf des ersten Kühlers und vor Eintritt in den Kondensator/Separator kann die Luft ein- oder mehrmals zwischenverdichtet und expandiert werden, wodurch sich die Kühlarbeit reduzieren läßt. Allerdings reduziert die erforderliche Ver dichterleistung auch die frei verfügbare Turbinenleistung (Turbinen treiben Verdichter an).According to feature I, air in an inlet is subsonic delayed, relaxed in at least one turbine and in at least one a cooler and in a condenser / separator until liquefaction cooled their oxygen content. After passing the first cooler and before entering the condenser / separator, the air can enter or are inter-compressed and expanded several times, which Cooling work can be reduced. However, the required ver poet output also the freely available turbine output (turbines drive compressors).
Gemäß Merkmal II wird als Ausgangskühlmittel im Kondensator/Separator flüssiger Wasserstoff verwendet. Somit ersetzt der als Kältereservoir verfügbare Brennstofftank mit flüssigem Waserstoff eine andernfalls er forderliche Kältemaschine.According to feature II is used as the output coolant in the condenser / separator liquid hydrogen is used. This replaces it as a cold reservoir otherwise available he fuel tank with liquid hydrogen required chiller.
Nach Merkmal III wird der flüssige Sauerstoff in einem Tank gespeichert bzw. direkt mindestens einem Triebwerk zugeführt. Somit kann bereits in der Speicherphase, d. h. im atmosphärischen Flug, ein Triebwerk, z. B. ei ne Air-Turbo-Rocket, mit LOX als Oxidator versorgt werden (Brennkammer für Turbinenantrieb).According to feature III, the liquid oxygen is stored in a tank or fed directly to at least one engine. Thus, already in the storage phase, d. H. in atmospheric flight, an engine, e.g. B. egg ne Air Turbo Rocket, supplied with LOX as an oxidizer (combustion chamber for turbine drive).
Nach Merkmal IV werden der im Kondensator/Separator gasförmig anfallen de, tiefkalte Stickstoff und der verdampfte, ebenfalls tiefkalte Wasser stoff getrennt voneinander oder vermischt als Kühlmittel durch sämtliche Kühler für die Luft geleitet. Diese Maßnahme trägt entscheidend zum ho hen Wirkungsgrad des erfindungsgemäßen Verfahrens bei.According to feature IV, the gas in the condenser / separator will occur de, cryogenic nitrogen and the evaporated, also cryogenic water Separate from each other or mixed as a coolant by all Air cooler directed. This measure contributes significantly to the ho hen efficiency of the method according to the invention.
Die getrennte Gasführung (N2, H2) ist zwar etwas aufwendiger, ge stattet aber eine separate Verwendung des Wasserstoffs - nach Durchlau fen aller Kühler - als Brennstoff.The separate gas routing (N 2 , H 2 ) is somewhat more complex, but allows a separate use of hydrogen - after passing through all coolers - as fuel.
Insbesondere, wenn - nach Expansion - die Abkühlung der Luft bis in den Bereich ihrer Kondensationstemperatur in einem einzigen Kühler erfolgen soll, kann es erforderlich sein, zusätzlich zu gasförmigem Stickstoff und Wasserstoff noch flüssigen Wasserstoff in den Kühler einzuleiten, der durch seine Verdampfungswärme weitere Kühlkapazität zur Verfügung stellt.Especially if - after expansion - the cooling of the air into the Range of their condensation temperature in a single cooler , it may be necessary in addition to gaseous nitrogen and hydrogen still introduce liquid hydrogen into the cooler, the through its heat of vaporization provides additional cooling capacity.
Gemäß Merkmal V schließlich wird die Turbinenleistung nutzbringend für Antriebszwecke verwendet, falls Verdichter vorhanden sind natürlich pri mär zu deren Antrieb.Finally, according to feature V, the turbine power is beneficial for Drive purposes used, if compressors are of course pri mar to their drive.
Somit führt die Kombination der genannten, z. T. für sich bekannten Merk male zu einem besonders effektiven Verfahren zur Gewinnung von flüssigem Sauerstoff im Flug.Thus, the combination of the above, z. T. known per se paint a particularly effective process for extracting liquid Oxygen in flight.
Die Erfindung wird anschließend anhand der Zeichnungen noch näher erläu tert. Dabei zeigen in schematischer Darstellung:The invention will be explained in more detail with reference to the drawings tert. The following are shown in a schematic representation:
Fig. 1 die wesentlichen Elemente einer möglichst einfachen Anordnung zur Durchführung des Verfahrens, Fig. 1 shows the essential elements of the simplest possible arrangement for carrying out the method,
Fig. 2 die wesentlichen Elemente einer Anordnung zur Durchführung ei ner Verfahrensvariante mit Zwischenverdichtung. Fig. 2 shows the essential elements of an arrangement for performing egg ner process variant with intermediate compression.
Trockene atmosphärische Luft besteht i. w. aus Stickstoff (ca. 78 Volu men-%) und aus Sauerstoff (ca. 21 Volumen-%). Der geringe Anteil an Restgasen (ca. 1 Volumen-%) wird bei den folgenden Betrachtungen ver nachlässigt. In den Figuren wird anstelle des Ausdruckes "Luft" deshalb die Formel "N2 + O2" verwendet.Dry atmospheric air mainly consists of nitrogen (approx. 78% by volume) and oxygen (approx. 21% by volume). The low proportion of residual gases (approx. 1% by volume) is neglected in the following considerations. In the figures, the formula "N 2 + O 2 " is therefore used instead of the expression "air".
Zum besseren Verständnis sei an dieser Stelle auf die Siedepunkte der für das erfindungsgemäße Verfahren relevanten Gase Sauerstoff, Stick stoff und Wasserstoff hingewiesen:For a better understanding, the boiling points of the gases relevant to the process according to the invention, oxygen, stick substance and hydrogen noted:
O2 : ca. 90 K,
N2 : ca. 77 K,
H2 : ca. 20 K.O 2 : approx. 90 K,
N 2 : approx. 77 K,
H 2 : approx. 20 K.
Für die Verflüssigung von Luft bedeutet dies, daß zuerst der Sauerstoff, danach dar Stickstoff kondensiert. Beim Verdampfen ist es entsprechend umgekehrt.For the liquefaction of air, this means that first the oxygen, then the nitrogen condenses. It is the same with evaporation vice versa.
Die Anordnung nach Fig. 1 umfaßt eine Turbine 1, einen Kühler 11, einen Kondensator/Separator 15 sowie einen Verbraucher 7. Der Verbraucher 7 kann beispielsweise eine Pumpe oder ein elektrischer Generator sein und wird über die Welle 4 von der Turbine 1 angetrieben.The arrangement of FIG. 1 includes a turbine 1, a cooler 11, a condenser / separator 15, and a consumer. 7 The consumer 7 can be a pump or an electrical generator, for example, and is driven by the turbine 1 via the shaft 4 .
Die in einem - nicht dargestellten - Einlauf des betreffenden Fluggerä tes auf Unterschallgeschwindigkeit verzögerte und dabei verdichtete Luft (N2 + O2) wird in der Turbine 1 unter Abgabe mechanischer Leistung entspannt und abgekühlt. Anschließend gelangt die Luft in den Kühler 11, wo sie auf eine Temperatur im Bereich ihres Siedepunktes (ca. 80 K) ab gekühlt wird. Hierbei kann bereits die Kondensation ihres Sauerstoffan teiles einsetzen. Der Kühler 11 kann sektioniert, d. h. in mehrere Ab schnitte für unterschiedliche Temperaturbereiche aufgeteilt sein.The air (N 2 + O 2 ) decelerated to subsonic speed in a - not shown - inlet of the aircraft in question and thereby compressed is relaxed and cooled in the turbine 1 while delivering mechanical power. The air then enters the cooler 11 , where it is cooled to a temperature in the region of its boiling point (approx. 80 K). Here, the condensation of your part of oxygen can begin. The cooler 11 can be sectioned, ie divided into several sections for different temperature ranges.
Im Kondensator/Separator 15 wird der Sauerstoffanteil vollständig ver flüssigt und vom Stickstoffanteil getrennt. Der flüssige Sauerstoff (LOX) wird in einem Tank gespeichert und/oder mindestens einer Brennkam mer als Oxidator zugeführt.In the condenser / separator 15 , the oxygen portion is completely liquefied and separated from the nitrogen portion. The liquid oxygen (LOX) is stored in a tank and / or supplied to at least one combustion chamber as an oxidizer.
Als Kühlmittel für den Kondensator/Separator 15 wird flüssiger Wasser stoff (LH2) verwendet, welcher durch Aufnahme der Kondensationswärme des Sauerstoffs verdampft. Sowohl der im Kondensator/Separator 15 gas förmig anfallende, tiefkalte Stickstoff (N2) als auch der gasförmige, tiefkalte Wasserstoff (H2) werden getrennt voneinander oder miteinan der vermischt dem Kühler 11 als Kühlmittel zugeführt. Die konstruktiv etwas aufwendigere, getrennnte Gasführung erleichtert die nachträgliche Verwendung des Wasserstoffs als Brennstoff. Falls die Kühlkapazität die ser gasförmigen Kühlmedien nicht ausreicht, um die gewünschte Lufttempe ratur am Kühlerausgang zu erzielen, kann dem Kühler 11 zusätzlich flüs siger Wasserstoff (LH2) zugeführt werden, welcher beispielsweise vom Zustrom zum Kondensator/Separator 15 abgezweigt werden kann. In Fig. 1 ist dieser zusätzliche Kühlmittelstrom durch den Kühler 11 in Form von gestrichelten Linien mit Pfeilen angedeutet.Liquid coolant (LH 2 ) is used as a coolant for the condenser / separator 15 , which evaporates by absorbing the heat of condensation of the oxygen. Both in the condenser / separator 15 gaseous, extremely cold nitrogen (N 2 ) as well as the gaseous, very cold hydrogen (H 2 ) are fed separately or mixed together to the cooler 11 as a coolant. The structurally somewhat more complex, separate gas routing facilitates the subsequent use of hydrogen as a fuel. If the cooling capacity of the gaseous cooling media is not sufficient to achieve the desired air temperature at the cooler outlet, the cooler 11 can also be supplied with liquid hydrogen (LH 2 ), which can be branched off, for example, from the inflow to the condenser / separator 15 . In Fig. 1, this additional coolant flow through the radiator 11 is indicated in the form of dashed lines with arrows.
Die Anordnung nach Fig. 2 ermöglicht die Durchführung einer Verfahrens variante mit Zwischenverdichtung und Zwischenexpansion.The arrangement according to FIG. 2 enables a method variant with intermediate compression and intermediate expansion to be carried out.
In Relation zu Fig. 1 sind an entsprechenden Bauteilen die Turbine 2, der Verbraucher 8, der Kühler 12 und der Kondensator/Separator 16 vor handen. Zusätzlich erforderlich sind der Verdichter 10, die Turbine 3 sowie die Kühler 13 und 14.In relation to FIG. 1, the turbine 2 , the consumer 8 , the cooler 12 and the condenser / separator 16 are present on corresponding components. The compressor 10 , the turbine 3 and the coolers 13 and 14 are additionally required.
Die Turbine 2 treibt über die Welle 5 sowohl den Verbraucher 8 als auch den Verdichter 10 an, mit der Turbine 3 ist über die Welle 6 ein Ver braucher 9 antriebsmäßig gekoppelt. Es versteht sich, daß in den An triebssträngen weitere Elemente wie Getriebe, Kupplungen etc. vorhanden sein können.The turbine 2 drives both the consumer 8 and the compressor 10 via the shaft 5 , with the turbine 3 a consumer 9 is coupled to the drive via the shaft 6 . It is understood that further elements such as gears, clutches etc. may be present in the drive trains.
Wie nach Fig. 1 wird die in einem Einlauf verzögerte und verdichtete Luft in der Turbine 2 entspannt und abgekühlt. Die Temperaturabsenkung im Kühler 12 ist deutlich geringer als diejenige im Kühler 11 nach Fig. 1, da gemäß Fig. 2 die Kühlung mehrstufig durchgeführt wird.As in FIG. 1, the air delayed and compressed in an inlet in the turbine 2 is expanded and cooled. The temperature drop in the cooler 12 is significantly less than that in the cooler 11 according to FIG. 1, since the cooling is carried out in several stages according to FIG. 2.
Nach Austritt aus dem Kühler 12 wird die Luft im Verdichter 10 kompri miert, wodurch sich ihr Druck, ihre Temperatur und ihre Dichte erhöhen. Aufgrund der Dichteerhöhung und des größeren Temperaturgefälles Luft/ Kühlmittel kann insbesondere der nachfolgende Kühler 13 besonders kom pakt und leicht ausgeführt werden.After exiting the cooler 12 , the air in the compressor 10 is compressed, thereby increasing its pressure, temperature and density. Due to the increase in density and the greater temperature gradient air / coolant, the following cooler 13 in particular can be made particularly compact and light.
Nach Austritt aus dem Verdichter 10 wird die Luft im Kühler 13 gekühlt, in der Turbine 3 expandiert und gekühlt, im Kühler 14 gekühlt und an schließend mit einer Temperatur von etwa 80 K in den Kondensator/Separa tor 16 geleitet. After exiting the compressor 10 , the air is cooled in the cooler 13 , expanded and cooled in the turbine 3 , cooled in the cooler 14 and then passed to the condenser / separator 16 at a temperature of approximately 80 K.
Hinsichtlich der Verwendung des dort gewonnenen, flüssigen Sauerstoffs wird auf die Ausführungen zu Fig. 1 verwiesen.With regard to the use of the liquid oxygen obtained there, reference is made to the comments on FIG. 1.
Die im Kondensator/Separator ebenfalls anfallenden, tiefkalten Gase N2 und H2 werden getrennt voneinander oder miteinander gemischt als Kühl mittel der Reihe nach durch die Kühler 14, 13 und 12 geleitet.The resulting in the condenser / separator, cryogenic gases N 2 and H 2 are separated from each other or mixed together as a cooling medium in turn through the cooler 14 , 13 and 12 .
Der Hauptvorteil der Verfahrensweise mit Zwischenverdichtung (Fig. 2) liegt in der Reduzierung der aufzuwendenden Kühlarbeit in Relation zur erzielten Kühlwirkung. Dadurch können relativ voluminöse und schwere Bauteile, wie insbesondere die Kühler, kleiner und leichter ausgeführt werden.The main advantage of the procedure with intermediate compression ( Fig. 2) lies in the reduction of the cooling work to be done in relation to the cooling effect achieved. As a result, relatively voluminous and heavy components, such as the cooler in particular, can be made smaller and lighter.
Nachteilig dabei sind die größere Komplexität der Anordnung sowie der durch den Verdichterantrieb bedingte Verlust an Nutzleistung (Wellenlei stung) .Disadvantages are the greater complexity of the arrangement and the loss of useful power caused by the compressor drive ( stung).
Somit kann nur anhand konkreter Berechnungen im Einzelfall entschieden werden, ob dem einfachen Verfahren - ohne Zwischenverdichtung - oder der Variante mit Zwischenverdichtung der Vorzug zu geben ist. Über die in Fig. 2 gezeigte Anordnung hinaus können selbstverständlich noch mehr Verdichter, Turbinen und Kühler vorgesehen werden, um eine mehrfache Kompression und Expansion zu verwirklichen.Thus, it can only be decided on the basis of concrete calculations in individual cases whether the simple procedure - without intermediate compression - or the variant with intermediate compression should be preferred. In addition to the arrangement shown in FIG. 2, of course, even more compressors, turbines and coolers can be provided in order to achieve multiple compression and expansion.
Allen diesen Varianten gemeinsam ist die Nutzung der im Kondensator/Se parator verfügbaren Gase N2 und H2 als Kühlmittel für sämtliche Küh ler.Common to all these variants is the use of the gases N 2 and H 2 available in the condenser / separator as a coolant for all coolers.
Claims (1)
- I. Luft aus der Zellenumströmung wird in einem Einlauf des Fluggerätes auf Unterschallgeschwindigkeit verzögert, in mindestens einer Tur bine (1, 2, 3) unter Bereitstellung mechanischer Leistung (Verbrau cher 7, 8, 9) entspannt und in einem oder mehreren Kühlern (11, 12, 13, 14) sowie in einem Kondensator/Separator (15, 16) bis zur Ver flüssigung ihres Sauerstoffanteiles abgekühlt, wobei nach dem Ab kühlen im ersten Kühler (12) und vor dem Verflüssigen im Kondensa tor/Separator (16) ein ein- oder mehrmaliges Komprimieren der Luft in einem oder mehreren Verdichtern (10) sowie ein ein- oder mehrma liges Entspannen in einer oder mehreren Turbinen (3) zwischenge schaltet werden kann.
- II. Als Kühlmittel zur Aufnahme der Kondensationswärme des Sauerstoff anteils der Luft wird flüssiger Wasserstoff in den Kondensator/Se parator (15, 16) eingeleitet.
- III. Der im Kondensator/Separator (15, 16) verflüssigte und vom Stick stoff getrennte Sauerstoff wird in einem Tank gespeichert und/oder direkt mindestens einem Triebwerk als Oxidator zugeführt.
- IV. Der im Kondensator/Separator (15, 16) gasförmig anfallende Stick stoff und der im Kondensator/Separator (15, 16) verdampfte, gasför mige Wasserstoff werden entweder getrennt voneinander oder mitein ander vermischt als Kühlmittel durch den oder die Kühler (11, 12, 13, 14) für die Luft geleitet, wobei zusätzlich flüssiger Wasser stoff als separates Kühlmittel in einen oder mehrere der Kühler (11) eingeleitet werden kann.
- V. Die an der Welle oder den Wellen (4, 5, 6) der luftgetriebenen Tur bine(n) (1, 2, 3) verfügbare mechanische Leistung wird für Antriebs zwecke (Verbraucher 7, 8, 9) verwendet, bei einer Verfahrensweise mit zwischengeschaltetem Komprimieren der Luft u.a. zum Antrieb des Verdichters (10) oder der Verdichter.
- I. Air from the cell flow is decelerated to subsonic speed in an intake of the aircraft, expanded in at least one turbine ( 1 , 2 , 3 ) while providing mechanical power (consumers 7, 8, 9) and in one or more coolers ( 11 , 12 , 13 , 14 ) and in a condenser / separator ( 15 , 16 ) cooled to Ver liquefying their oxygen content, after cooling in the first cooler ( 12 ) and before liquefaction in the capacitor / separator ( 16 ) one or more compresses of the air in one or more compressors ( 10 ) and a one or more times relaxing in one or more turbines ( 3 ) can be switched between.
- II. Liquid hydrogen is introduced into the condenser / separator ( 15 , 16 ) as a coolant for absorbing the heat of condensation of the oxygen portion of the air.
- III. The oxygen liquefied in the condenser / separator ( 15 , 16 ) and separated from the nitrogen is stored in a tank and / or fed directly to at least one engine as an oxidizer.
- IV. The material in the condenser / separator (15, 16) gaseous resulting stick and the vaporized in the condenser / separator (15, 16), gasför-shaped hydrogen are either separately or mitein other mixed as a coolant through the cooler or coolers (11, 12 , 13 , 14 ) passed for the air, wherein liquid hydrogen can also be introduced as a separate coolant into one or more of the coolers ( 11 ).
- V. The mechanical power available on the shaft or shafts ( 4 , 5 , 6 ) of the air-driven turbine (s) ( 1 , 2 , 3 ) is used for drive purposes (consumers 7, 8, 9 ), in one procedure with intermediate compression of the air, among other things, to drive the compressor ( 10 ) or the compressors.
Priority Applications (3)
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| DE4114303A DE4114303C1 (en) | 1990-05-25 | 1991-05-02 | Recovery of liq. oxygen@ from air surrounding air-borne device e.g. aircraft - includes cooling air compressing, expanding, sepg. oxygen@ for cooling purposes, passing liq. nitrogen@ |
| DE4117923A DE4117923C1 (en) | 1990-05-25 | 1991-05-31 | Device for liquefaction of air to obtain oxygen@, for aircraft - comprises cooling air in prim. cooler, compressing, expanding and liquefying air, sepg. nitrogen@ and storing oxygen@ |
Applications Claiming Priority (1)
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| DE4016897A DE4016897C1 (en) | 1990-05-25 | 1990-05-25 | Method of obtaining liq. oxygen in hypersonic flight - uses turbine which reduces pressure of entering air and cools it before liquefying and sepg. into oxygen and nitrogen |
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-
1990
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