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Verfahren zur unmittelbaren Verdichtung gas- oder dampfförmiger Mittel
mittels eines bereits gespannten gas.. oder dampfförmigen Mittels Verfahren zur
unmittelbaren Verdichtung gas- oder dampfförmiger Mittel mittels eines bereits gespannten
gas- oder dampfförmigen Mittels, bei welchem die bei der Verdichtung des einen Mittels
durch Entspannung des anderen Mittels über die Verdichtungsleistung hinaus frei
werdende Energie ausgenutzt wird, sind bereits vorgeschlagen worden. Bei diesem
Verfahren wurde das verdichtende Mittel, das im folgenden kurz Treibmittel genannt
werden soll, vor Einführung in den bzw. nach Ausschiebung aus dem Verdichtungsraum
durch Turbinenstufen geleitet und auf diese Weise die frei werdende Energie in mechanische
Arbeit umgesetzt und ausgenutzt.
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Vorliegende Erfindung beruht nun auf der Erkenntnis, daß in bestimmten
Fällen die Umsetzung der bei der Verdichtung frei werdenden Energie in mechanische
Arbeit nicht die vorteilhafteste Ausnutzung darstellt.. Findet beispielsweise das
zu verdichtende Mittel, das im folgenden kurz als Arbeitsmittel bezeichnet werden
soll, vorzugsweise in Form gespannter Luft in chemischen und metallurgischen Betrieben
Verwendung, so vereinigt sich sehr oft das Bedürfnis nach gespannter Luft mit dem
Bedürfnis nach heißer Luft, beispielsweise bei der Verhüttung von Erzen in Hochöfen.
In der weiteren Erkenntnis, daß die Möglichkeit besteht, die bei der Verdichtung
frei werdende Energie in einfachster Weise in Wärme umzuwandeln, wird erfindungsgemäß
vorgeschlagen, die bei der Verdichtung des Arbeitsmittels frei werdende Energie
in fühlbare Wärme umzusetzen und durch Strahlung und Berührung auf andere Stoffe,
vorzugsweise auf das Arbeitsmittel, zu übertragen.
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Bei dem Verdichtungsverfahren mit Umsetzung der bei der Verdichtung
frei werdenden Energie in mechanische Arbeit hat man sich dabei zur Erzeugung des
Treibmittels mit besonderem Vorteil des Verpuffungsverfahrens bedient. Gerade das
Verpuffungsverfahren eignet sich aber in besonderer Weise als sogenannte Wärmepumpe,
wie folgende Überlegungen zeigen.
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Betrachtet man den Entleerungsvorgang einer Verpuffungskammer, so
erkennt man, daß bei der Einströmung. der gespannten Feuergase aus der Verpuffungskammer
in einen Raum geringeren Druckes die in der Verpuffungskammer verbleibenden Gase
adiabatisch expandieren, wenn von derWärmeabgabe an die Wandungen abgesehen wird.
Die Temperatur der in der Verpuffungskammer zurückbleibenden Gase nimmt also im
Verlaufe des Entleerungsvorganges ab. Die dieser Temperaturabnahme entsprechende
Energie wird in Form von Strömungsenergie den austretenden Gasen zusätzlich zu der
ihnen selbst innewohnenden Druckenergie mitgeteilt. Wird nun die gesamte Strömungsenergie
der
aus der Verpuffungskammer ausgeströmten Gase durch Verwirbelung in fühlbare Wärme
zurückverwandelt, so muß naturgemäß die Temperatur der ausgetretenen Gase höher
sein. als ihre ursprüngliche Temperatur bei voll gefüllter Verpuffungskammer, und
zwar um dasjenige Maß an Wärmeenergie, welches den in der Verpuffungskammer zurückbleibenden
Gasen gegenüber dem Zustand bei voll gefüllter Verpuffungskammer entzogen wurde.
Der beschriebene Entleerungsvorgang einer Verpuffungskammer in eine Kammer geringeren
Druckes ist also-der einer Wärmepumpe, bei welcher ein Teil der Wärme, welche bei
voll gefüllter Verpuffungskammer den in der Kammer zurückbleibenden Gasen innegewohnt
hat, auf den Raum geringeren Druckes, in welchen ein Teil der Gase entleert worden
ist, übertragen wird. Es bilden sich also in dem Raum, in welchen die Feuergase
entleert werden, verhältnismäßig hohe Temperaturen aus, selbst wenn die Wärmeübertragung
an die Wandung berücksichtigt wird. Diese hohen Temperaturen sind zur gesteigerten
Wärmeübertragung auf geringster Wärmeübertragungsfläche besonders geeignet.
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Die Wärmeübertragung auf andere Stoffe, vorzugsweise also das Arbeitsmittel,
kann dabei in der -verschiedensten Art und Weise durchgeführt werden. Besonders
einfach ist die Übertragung der fühlbaren Wärme des Treibmittels auf das Arbeitsmittel
durch Strahlung und Berührung unter Bespülung von Wärmetauschflächen. Ein wirksameres
Mittel steht aber in der hohen Energie zur Verfügung, welche das Treibmittel in
Form potentieller Energie durch seine mittels des Erzeugungsverfahrens erreichbare
hohe Eigenspannung besitzt; setzt man die durch Entspannung des Treibmittels zu
verwirklichenden hohen Strömungsgeschwindigkeiten in Wirbel um, so erhöht sich die
fühlbare Wärme des Treibmittels und somit das Temperaturgefälle in bezug auf das
Arbeitsmittel erheblich, womit sich die Möglichkeit zur Aufheizung des Arbeitsmittels
auf hohe Temperaturen ergibt. Auch der Zeitpunkt der Übertragung derartiger Wärmemengen
auf das Arbeitsmittel ist keiner Beschränkung unterworfen. Es kann-also das Arbeitsmittel
zunächst vor der Verdichtung durch das Treibmittel vorgewärmt werden. Es kann aber
auch weiter die Wärme auf das Arbeitsmittel während der Verdichtung, hierbei vorzugsweise
durch Berührung und Strahlung, übertragen werden. An und für sich hätte man es nämlich
in der Hand, diese Wärmeübertragung zu vermeiden, indem man beispielsweise eine
isolierende. Luftschicht zwischen Treib.- - und Arbeitsmittel .einlagert;
diese Einlagerung ist bei dem eigentlichen Verpuffungsverfahren üblich, um Vorzündungen
des Gemisches durch die Restfeuergase aus der vorhergehenden Verpuffung zu vermeiden.
Da jedoch die Aufheizung des Arbeitsmittels schon während der Verdichtung zweckmäßig
ist, andererseits keine Gefahr von Vorzündungen besteht, so kann der Wärmeübergang
durch bewußte Vermeidung der Einlagerung isolierender Zwischenschichten begünstigt
werden. Was für die Aufheizung des Arbeitsmittels durch das Treibmittel während
der Verdichtung ausgeführt worden ist, gilt auch für den Verdrängungsvorgang; denn
schon während der Verdrängung des Treibmittels aus dem Verdichtungsraum durch das
Arbeitsmittel kann für die Aufheizung des Arbeitsmittels Sorge getragen werden,
indem man die Einlagerung isolierender Zwischenschichten vermeidet. Aber auch nach
Abschluß dieser Vorgänge kann die Wärme auf das Arbeitsmittel übertragen werden.
Soweit die Wärmeübertragung durch Strahlung und Berührung bewirkt wird, erfolgt
sie stets zweckmäßig unter Vermittlung von Wärmetauschflächen, vorzugsweise solchen,
die durch die Wandungen des Verdichtungsraumes unmittelbar gegeben sind.
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Wie bereits erwähnt, wird das Treibmittel vorteilhaft durch rhythmische
Verpuffungen eines zündfähigen Gemisches erzeugt. Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform
dieses Verfahrens ergibt sich dadurch, daß die durch Verpuffung eines zündfähigen
Gemisches erzeugten Feuergase als Treibmittel das in einen Verdichtungsraum eingeladene
Arbeitsmittel, vorzugsweise Luft, unter Auffüllung des Verdichtungsraumes verdichten
und ausschieben, wobei die frei werdende, dem aufzuwendenden Druckgefälle entsprechende
Feuergasenergie in einem zwischen Verpuffungskammer und Verdichtungsraum angeordneten
Wirbelraum in fühlbare Wärme umgesetzt wird, worauf die Feuergase aus dem Verdichtungsraum
entlassen, gegebenenfalls unter Auffüllung des Verdichtungsraumes mit neuem. Arbeitsmittel
durch dieses ausgeschoben werden, während die Feuergasenergie in dem Verdichtungsraum
im Feuergasweg nachgeschalteten Wärmetauschern zur Erhöhung des Wärmeüberganges
ausgenutzt wird. Hierbei bleibt die Verpuffungskammer vorteilhaft während des Ausschiebens
der Feuergase aus dem Verdichtungsraum von diesem abgeschlossen. Während des Ausschiebens
der Feuergase aus dem Verdichtungsraum kann dabei der Feuergasrest aus der Verpuffungskammer,zweckmäßig
über einen Wärmetauscher oder auch eine Turbinenstufe, ausgeschoben werden. Vorteilhaft
wird weiter sowohl das Arbeitsmittel 'als auch
das Spülmittel dem
Verdichtungsraum vorverdichtet zugeführt. Bei einem solchen Verfahren kann beispielsweise
die Wandungswärme von das Treibmittel entleerenden Räumen oder von den Verdichtungsräumen
aufgefangen und dazu verwendet werden, den Kreiselverdichter anzutreiben, der dem
Arbeitsmittel eine Anfangsspannung gibt, welche zum Ausschieben des Restes des Treibmittels
aus dem Verdichtungsraum ausreicht. Die Erfindung ist jedoch in keiner Weise an
eine derartige Ausnutzung der Wandungswärme gebunden.
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Ein besonders geeignetes Anwendungsgebiet für das zuletzt beschriebene
Verfahren eröffnet sich bei chemischen und metallurgischen Betrieben, z. B. bei
der Erzeugung des Windes für Hochöfen und für Thomas- und Bessemerbirnen. Zur Erzeugung
des Windes für Hochöfen ist bisher ein sehr .umständliches Verfahren im Gebrauch
gewesen, welches außerordentlich umfangreiche Anlagen-.erfordert. Hier wird zunächst
mit dem im Hochofenverfahren anfallenden Hochofengas eine Kraftmaschine betrieben,
welche einen Verdichter antreibt. Die hier verdichtete Luft wird mittels eines Wechselverfahrens
in sogenannten Cowpern dadurch erhitzt, daß in diesen Cowpern zeitweise Hochofengas
zur Verbrennung gebracht wird, worauf während einer späteren Zeitspanne der im Verdichter
erzeugte Wind zwecks Wärmeaufnahme durch die Cowper durchgeblasen wird. Das bisher
übliche Verfahren vereinfacht sich in weiterer Durchführung des Erfindungsgedankens
erheblich dadurch, daß mittels der Treibmittelenergie bereits hochaufgeheizte und
fertigverdichtete Arbeitsmittel einer weiteren Aufheizung in den Cowperöfen zur
Annahme durch das Verfahren unmittelbar nicht erreichbarer Temperaturen unterworfen
werden.
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Wird das Arbeitsmittel -dem Verdichtungsraum vorverdichtet zugeführt,
so ergibt sich die Möglichkeit, diese Vorverdichtung infolge ihrer verhältnismäßig
geringen Druckhöhe und infolge der großen zu verdichtenden Mengen in wirtschaftlich
arbeitenden Kreiselverdichtern durchzuführen. Da das Arbeitsmittel vorzugsweise
aus Luft bestehen wird, kann man die vorverdichtete Luft der Verdichtungskammer
gleichzeitig als Spülmittel zuführen. Dagegen wird die im. Verdichtungsraum durch
die Feuergase auf hohen Druck gebrachte Luft der Verpuffungskammer zweckmäßig als
Ladeluft zugeführt, wenn man es nicht vorzieht, diese Luft in besonderen Ladeluftverdichtern
mit geringerer Endtemperatur zu erzeugen.
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Überhaupt sind die Vorrichtungen zur Durchführung der Erfindung in
der mannigfachsten Art und Weise ausbildbar. Sie kennzeichnen sich vorzugsweise
dadurch, daß an Verpuffungskammern langgestreckte Verdichtungsräume angeschlossen
sind, welche konisch verjüngte Stirnkörper aufweisen, um zwischen gespanntem Treib-
und Arbeitsmittel eine ebene Trennschicht zu erzeugen und zu erhalten. Zweckmä3ig
bilden hierbei die konischen Verjüngungen der Verdichtungskammern Diffusoren von
Venturidüsen, wobei die Verdichtungskammern mit Vorrichtungen zur Ladung derselben
mit einem zweckmäßig vorverdichteten Arheitsmittel zur Einführung und Anstauung
gespannter Feuergase sov,2e zur Abziehung des verdichteten Arbeitsmittels und der
Feuergase versehen sind. Vor allem aber sind in weiterer Durchführung des Erfindungsgedankens
zwischen Verpufungs- und Verdichtungskammern Wirbelräume angeordnet, in denen die
Strömungsenergie des Treibmittels vor Eintritt in die Verdichtungskammern in fühlbare
Wärme umgesetzt wird. Aus der Wirbelkammer wird das Treibmittel mit möglichst wieder
beruhigter Strömung durch den engsten Querschnitt des venturiartig ausgebildeten
Stirnkörpers der Verdichtungskammer in diese eingeführt, so daß sich eine etwa ebene
Trennschicht zwischen Treib- und Arbeitsmittel einstellt. Damit dabei der Wärmeaustausch
zwischen Treib- und Arbeitsmittel möglichst ausgiebig ist, werden zweckmäßig die
Wandungen der Verdichtungskammer, welche im Verlaufe des rhythmischen Hinundherwanderns
der Trennschicht abwechselnd von beiden Mitteln bespült werden, gar nicht oder wenig
gekühlt und mit hitzebeständigen Stoffen ausgekleidet. Die Wandungen nehmen dann
eine hohe mittlere Temperatur an und übertragen, auf das Arbeitsmittel eine eine
große Wärmemenge. Dieser Wärmetausch wird vorteilhaft durch Wärmetauscher unterstützt,
in welchen das Arbeits- und Treibmittel vor der Verdichtung des ersteren zum Wärmetausch
gebracht werden; ebenso jedoch kann dieser Wärmetausch stattfinden, wenn das Arbeitsmittel
fertigverdichtet ist oder während der Verdichtung selbst.
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Es liegt im Wesen der Erfindung, daß sie nicht auf den einheitlichen
Zustand des Arbeite- oder Treibmittels beschränkt ist. Selbstverständlich können
auch Gasmischungen, Dampfmischungen und Gasdampfmischungen sowohl als Treib- wie
als Arbeitsmittel Anwendung finden.
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Die Zeichnungen zeigen beispielsweise einige Ausführungen des Erfindungsgedankens,
und zwar gibt-Abb. i in schematischer Darstellung die Gesamtanordnung einer zur
Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung unter erhöhter
Wärmeübertragung
dienenden Anlage mit senkrechten Längsschnitten durch die Verpuffungs- und Verdichtungskammer
sowie durch den Wärmetauscher wieder.
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Abb. 2 zeigt eine gegenüber Abb. = etwas abgeänderte Anordnung. Ebenso
zeigt Abb. 3 eine Anordnung, die in besonderen Einzelheiten Abweichungen gegenüber
den Ausführungsformen der Abb. i und 2 aufweist. Die Abb. 4 und 5 stellen im senkrechten
Längs-und Querschnitt (nach LinieV-V der Abb.4) eine besondere Ausbildung der Verdichtungskammer
dar.
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In Abb. i ist eine Verpuffungskammer mit i, eine Verdichtungskammer
mit 2, ein Verdichter für die Nachladeluft mit 3, für die Spülluft mit 4 und eine
zum Antrieb der Verdichter 3 und. 4 dienende Dampfturbine mit 5 bezeichnet. Die
Kühlung der durch die Feuergase erhitzten Teile erfolgt durch im Kreislauf mittels
der Pumpe 6 umgewälztes Druckwasser. Diese Pumpe saugt das Wasser aus dem Dampfkessel
7 an und drückt es über die Leitung 8, die Vorwärmschlange 9, die Leitung io, das
Ventilgehäuse i i, den Kühlraum 12 der Verdichtungskammer 2, den Ventilraum 13 zwischen
Verpuffungskaminer i und Verdichtungskammer`2, den Kühlraum 14 der Verpuffungskammer
i und schließlich über die Leitung 15 und ein Drosselorgan 16 in den Kessel 7 zurück.
Während dieses Kreislaufes erhitzt sich das umgepumpte Druckwasser und gibt unter
Entspannung im Drosselorgan 16 an den Kessel ? einen Teil seiner Wärme unter Dampfbildung
ab. Die im Kessel ? verdampfte Wassermenge wird mittels der Pumpe 17 ersetzt, die
das Zusatzwasser aus dem Vorratsbehälter 18 über die Leitung i9 der Leitung 8 zuführt.
Der im Kessel 7 abgeschiedene Dampf tritt über die Leitung 2o durch die 1_Tberhitzerschlange
21 in die Leitung 22 ein und speist die Dampfturbine 5, welche die Verdichter 3
und 4 antreibt. Nach Arbeitsleistung wird der Dampf im Kondensator 23 niedergeschlagen,
und das Kondensat läuft in den Behälter 18 ab. Das Betriebsverfahren der so in den
wesentlichen Teilen gekennzeichneten Anlage ist folgendes: Die Verpuffungskammer
i wird zunächst durch die Ladeventile 24 mit Ladeluft aus dem Verdichter 3 aufgeladen,
während die Brennstoffeinführung über die Brennstoffventile 25 erfolgt. Es befindet
sich somit bei beendeter Ladung in der Verpuffungskammer ein zündfähiges Gemisch,
das über die Zündkerze 26. zur Entzündung gebracht wird. Nach beendeter Verpuffung
öffnet sich das Ventil 27 der Verpuffungskammer und entläßt die hochgespannten;
hocherhitzten Verbrennungsgase in den Wirbelraum 28; die im Wirbelraum 28 teilweise
entspannten Verbrennungsgase, welche unter Vernichtung der ihnen innewohnenden Strömungsenergie
eine stark erhöhte Temperatur angenommen haben, strömen hierauf über das nach Art
einer Venturidüse ausgebildete Eintrittsende 29 in die langgestreckte Verdichtungskammer
2 ein und erfahren durch den konischen Übergang zu den langgestreckten Wandungen
derselben eine stetige Ausbreitung über den gesamten Kammerquerschnitt, so daß sie
die in der Kammer befindliche, bereits etwas vorverdichtete und vorgewärmte Luft
kolbenartig zusammendrücken. In dem Zeitpunkt, in dem die hierdurch bewirkte Weiterverdichtung
der Luft in der Verdichtungskammer :2 eine vorgeschriebene Endverdichtung erreicht
hat, öffnet sich das Ventil 3o, so daß die verdichtete Luft unter Wirkung der nachdrängenden
Verbrennungsgase -der nicht gezeichneten Verbrauchsstelle zugedrückt wird. Bei diesem
Verdichtungs- und Ausschubvorgang werden die mit einem hitzebeständigen Futter 31
ausgekleideten Wandungen der Verdichtungskammer 2 von den heißen Feuergasen bespült
und aufgeheizt, so daß sie beim nächsten Arbeitsspiel die eingeführte und- zu verdichtende
Luft wirksam durch Strahlung und Berührung erhitzen. Gleichzeitig findet infolge
der durch Wirbelung stark erhöhten Temperatur der Feuergase eine wirksame Wärmeübertragung
von den: Feuergasen auf die Luft mittels Strahlung und Berührung an der kolbenartigen
Trennschicht zwischen den beiden Mitteln statt. Auf diese Weise kann die Luft auf
eine Temperatur erhitzt werden, wie sie beispielsweise in den bekannten Cowpern
für Hochöfen erzielt wird.
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Während des oben beschriebenen Vorganges ist das Ventil
32- geschlossen gehalten worden. Sobald die Luft durch die Verbrennungsgase
aus der Verdichtungskammer 2 verdrängt und über das geöffnete Ventil 30
gänzlich
nach der Verbrauchsstelle hin ausgeschoben worden ist, schließt sich Ventil 30,
während sich Ventil 32 öffnet. Die die Verdichtungskammer erfüllenden, mindestens
unter dem Verdichtungsenddruck der der Verbrauchsstelle zugedrückten Luft stehenden
Verbrennungsgase strömen nunmehr über die Leitung 33 dem Wärmeaustauscher 34 zu,
welchen sie über das Auspuffrohr 35 verlassen. Sobald der Druck der in der Verdichtungskammer
2 noch enthaltenen Verbrennungsgase auf etwa den Spülluftdruck des Verdichters 4
in der Leitung 36 gesunken ist, schließt sich das Ventil27 der Verpuffungskammer
i, während sich gleichzeitig .das Ventil 37 öffnet. Die Feuergase aus
der
Verpuffungskammer strömen jetzt über die Verbindungsleitung 38 ebenfalls zu dem
Wärmeaustauscher 34, welchen sie gleichfalls durch die Auspuffleitung 3.5 verlassen.
Damit sinkt auch in der Verpuffungskammer i der Druck der Feuergase auf den vom
Kreiselverdichter 4 in den Leitungen 36 und 39 erzeugten Spülluftdruck. Nunmehr
öffnen sich die Ventile 4o und 41. Die unter dem Spülluftdruck der Leitung 39 in
die Verpuffungskammer i und die über die Leitung 36, den Wärmeaustauscher 34 und
die Leitung 42 in die Verdichtungskammer 2 eintretende Spülluft treibt nun die ReStverbrerinungsgase
dieser Kammern vor sich her und schiebt sie über die zugeordneten Ventile 37 und
32 durch die Leitungen 38 und 33 dem Wärmeaustauscher 34 zu. Nach beendeter Ausspülung,
d. h. nach Ausschiebung sämtlicher Feuergase aus den Kammern, schließen sich die
Ventile 37 und 32 sowie die Spiilluftventile 4o und 41. Sowohl die Verpuffungskammer
i wie die Verdichtungskammer 2 ist mit reiner, vorverdichteter Luft gefüllt, so
daß in der Verpuffungskammer durch Einführung der höher gespannten Ladeluft des
Verdichters 3 und durch Einführung des Brennstoffes das zur nächsten Verpuffung
erforderliche zündfähige Gemisch gebildet werden kann. Die periodische Brennstoffzufuhr
zu den Brennstoffeinspritzventilen 25 erfolgt über die Leitungen 43 von der Brennstoffpumpe
44 aus, welche zugleich mit .dem die Steuerung der Ventile betätigenden Ölverteiler
45 .von dem Motor 46 angetrieben wird. Die Steuerung der Ventile erfolgt in bekannter
Weise mittels Drucköl, welches in der Ölpumpe 47 erzeugt wird, über die Leitung
48 dem Ölverteiler 45 zuströmt und von hier aus auf die verschiedenenDruckölleitungen46
bis 52 verteilt wird, die zu den entsprechenden Steuerkolben 53 bis 59 der Ventile
24, 27, 37, 32, 44 30 und 4o führen. Der Oldruck bewegt diese Steuerkolben in bekannter
Weise entgegen dem Federdruck.
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Die in Abb.2 veranschaulichte Ausführungsform entspricht bis auf die
noch zu beschreibenden Abweichungen der Anordnung nach Abb. i ; demgemäß bezeichnen
die gleichen Bezugsziffern hier die gleichen Teile wie in Abb. i. Der Kühlmittelumlauf
weist jedoch gegenüber demKühlmittelumlauf nach Abb. i den Unterschied auf, daß
das in der Rohrschlange 9 vorgewärmte Kühlmittel nicht unmittelbar in die Kühlräume
11, 12 der Verdichtungskammer :2 strömt, sondern zunächst in die Kühlräume 14 der
Verpuffungskammer i geleitet wird; erst das in den Kühlräumen 14 der Verpuffungskammer
i aufgeheizte Kühlmittel strömt in die Kühlräume i i, 12 und 13 der Verdichtungskammer
2 ein und verläßt diese aufgeheizt durch die Rohrleitung 15. Über diese strömt es
in der üblichen Weise dem Druckminderungsventil 16 zu.
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Weiter wird die Verpuffungskammer i nicht wie bei dem Ausführungsbeispiel
nach Abb. i mit flüssigem Brennstoff, sondern mit gasförmigem Brennstoff gespeist.
Das Brenngas wird dabei in einem Verdichter 41a verdichtet, der an die Stelle der
Brennstoffpumpe 44 nach Abb. i tritt, worauf das verdichtete Gas durch die Rohrleitungsanschlüsse
43 und besondere Kanäle 25a der Ladelufteinlaßorgane 24, die an die Stelle der Einspritzdüse
25 nach Abb. i treten, in die Verpuffungskammer i eingespeist wird.
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Der Hauptunterschied ist jedoch vor allem durch die Anordnung des
zusätzlichen Wärmetauschers 34 gegeben. Während nämlich bei dem Ausführungsbeispiel
nach Abb. i die fertigverdichtete Luft über das geöffnete Ventil 30 weggeleitet
wird, ohne eine weitere Aufheizung zu erfahren, wird bei dem Ausführungsbeispiel
nach Abb.2 die fertigverdichtete Luft nach Öffnung des Ventils 30 über Leitung 6o
in den Wärmetauscher 34 geleitet, den sie nach Aufheizung über die Leitung 61 verläßt.
Dadurch, daß bei der Ausführungsform nach Abb. i die zu verdichtende Luft bereits
vor der Verdichtung aufgeheizt wird, nimmt sie im Gegensatz zu dem Ausführungsbeispiel
nach Abb.2 bei Verdichtung in der Verdichtungskammer :2 unter Wirkung der unmittelbaren
Berührung mit dem verdichtenden Mittel und den aufgeheizten Wandungen der Verdichtungskammer
so hohe Temperaturen an, daß sie einem in üblicher Weise ausgebildeten Wärmetatt'-scher
34 ohne die Gefahr vorzeitiger Zerstörung desselben nicht mehr zugeführt werden
kann. Demgemäß eignet sich die Ausführungsform nach Abb. 2 mit ihrer vereinfachten
Ausbildung besser für geringere Luftendtemperaturen, während die Ausführungsform
nach Abb. i dann vorzuziehen ist, wenn die Luft auf höhere Temperaturen zu erhitzen
ist.
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Für andere Fälle eignet sich die Ausführungsform nach Abb.3. Die Bezugsziffern
entsprechen wieder denen der Abb. i und 2. Ein zusätzlicher Wärmetauscher 34 fehlt
vollständig, so daß die Abgase der Verpuffungskammer i und der Verdichtungskammer
2 durch besondere Rohrleitungen 38 und 33 über eine Rohrleitung 62 in eint Gasturbine
63 eingeleitet werden, in der sie den Rest ihres Arbeitsvermögens abgeben; die Gasturbine
63 bestreitet dabei zusammen mit der Arbeit der Dampfturbine 5 die erforderliche
Antriebsleistung für die Verdichter 41a, 3
und 4. Die fertigverdichtete
Luft wird über das geöffnete Ventil 30 und Rohrleitung 6o in einen Wärmetauscher
64 geführt, der nach Art der bekannten Cowperöfen ausgebildet ist. In derartigen
Öfen wird bekanntlich absatzweise Brennstoff und Luft, die bei 66 und 67 eingeleitet
werden, verbrannt, so daß sich die feuerfesten Steine, aus denen derartige Cowperöfen
bestehen, stark erhitzen; die Verbrennungsprodukte werden dabei bei 68 abgezogen.
Wird jetzt über Leitung 6o und Anschluß 65 die verdichtete Luft eingeführt, so heizt
sie sich hoch an den feuerfesten Führungskanälen des Cowperofens 64 auf und kann
in diesem hochaufgeheizten Zustand bei 61 abgezogen werden.
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Bei allen in den Zeichnungen dargestellten Anordnungen aber erscheint
es erforderlich, den Wärmeübergang zwischen der zu verdichtenden Luft und den Verbrennungsgasen
innerhalb der Verdichtungskammer auf ein Höchstmaß zu treiben. Die bb.4 und 5 zeigen
eine Ausführungsform' der Verdichtungskammer, welche diese Möglichkeit gewährt.
Der zylindrische Teil 66 der wieder mit zwei konischen Ein- und Auslaßenden
versehenen Verdichtungskammer :2 ist dabei verkürzt gezeichnet worden, um einen
größeren Maßstab der Zeichnung zuzulassen. Die Verdichtungskammer ist wieder mit
einem hochhitzebeständigen und wärmeisolierenden Material 31 ausgekleidet und mit
Kühlräumen i2 an ihrem Umfang versehen. Vorzugsweise in den zylindrischen Teil der
Verdichtungskammer sind nun konzentrisch ineinandergeschachtelte Ringe 67 aus hochhitzebeständigen
Stoffen, wie Sonderstählen oder besondere Legierungen, eingebaut, die einerseits
die Wärmetauschflächen in einem sehr hohen Ausmaß vervielfältigen, ohne daß sie
andererseits den Fluß der Gase, insbesondere der kolbenartig vorwärts bewegten,
zu verdichtenden Mittel bzw. des gespannten, zum Verdichten dienenden Mittels stören.
Statt der ringförmig, konzentrisch ineinandergeschachtelten Anordnung der Einbauten
67 kann jede andere Formgebung gewählt werden, welche den Fluß der Gase und Dämpfe
nicht stört. Rippen 68 und 69 halten die einzelnen Einbauten in dem erforderlichen
Abstand zueinander.