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Beschreibung
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Gaserzeugungssystem und insbesondere
ein System, das zwei verschiedene Gase durch Trennen der Gase von
einem Zufuhrgas, das Luft sein kann, erzeugt.
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Sauerstofferzeugungssystems
sind bekannt. Diese können
typischerweise ein Molekurlarsieb-Sauerstofferzeugungssystem (Molecular
Sieve Oxygen Generating System (MSOGS)) umfassen, das Druckwechseltechnologie
und ein Molekularsiebbett, z.B. ein Zeolith-Bett, zum Adsorbieren
von Stickstoff aus Luft verwendet, wodurch somit Sauerstoff von
dem Stickstoff getrennt wird. Genannte MSOGS weisen gewöhnlich zwei
oder drei Siebbetten auf, die durch On-Stream/Erzeugungs- und Off-Stream/Spülzyklen
im Kreislauf geführt
werden, um eine sequentielle Spülung
der Siebbetten bei Kontamination mit Stickstoff zu ermöglichen.
Genannte MSOGS können
Sauerstoff mit niedrigem Druck mit einer Konzentration von bis zu
95% in dem Produktgas erzeugen. Der Stickstoff, der aus den Betten
gespült
wird, ist typischerweise ein Rest- oder Abgas, das abgelassen wird.
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Es
sind Molekularsieb-Inertgaserzeugungssysteme (Molecular Sieve Inert
Gas Generating Systems (MSIGGS) vorgeschlagen worden, die nach einem ähnlichen
Prinzip wie MSOGS arbeiten, aber das Molekularsiebbett adsorbiert
Sauerstoff von dem Zufuhrgas, so daß das Produktgas mit Stickstoff
angereichert ist und das Restgas (obwohl dies bei einer Nebenanwendung
verwendet werden kann) Sauerstoff ist.
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Es
sind andere Arten von Sauerstoff/Stickstoff-Erzeugungssystemen bekannt,
z.B. Einrichtungen mit durchlässiger
Membran, die eine Gaskomponente in dem Zufuhrgas, wie Stickstoff,
durch die, typischerweise polymere Membran dringen läßt, wobei das
mit Sauerstoff oder Stickstoff angereicherte Gas das Produktgas
ist und das mit Stickstoff angereicherte oder das mit Sauerstoff
angereicherte Gas jeweils Restgas umfaßt.
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Kürzlich ist
vorgeschlagen worden, Sauerstoff an Bord eines Flugzeuges unter
Verwendung einer Sauerstofferzeugungseinrichtung mit keramischer
Membran (Ceramic Membrane Oxygene Generating Device (COG)) zu erzeugen.
Genannte Einrichtungen arbeiten nach dem Prinzip, daß gewisse keramische
Materialien, die Sauerstoffionenleiter sind, bei höheren Temperaturen
aufgrund der Beweglichkeit von Sauerstoffionen in dem Kristallgitter elektrisch
leitfähig
werden. Somit diffundiert durch Leiten eines elektrischen Stroms
durch eine Membran aus genannten keramischen Materialien, während ein
Zufuhrgas, das Sauerstoff enthält,
einer Seite der Membran zugeführt
wird, Sauerstoff in dem Zufuhrgas durch die Membran durch Ionentransport, wenn
sich die Membran auf einer erforderlichen erhöhten Temperatur befindet, und
kann zur Verwendung von der anderen Seite der Membran wiedergewonnen
werden.
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Eine
COG weist Vorteile auf, indem das Produktgas 100% Sauerstoff umfassen
kann und der Sauerstoff unter Druck erzeugt werden kann, so daß ein geringerer
Bedarf besteht, das Produktgas zum Gebrauch unter Druck zu setzen,
wie dies z.B. bei einer MSOGS der Fall sein kann.
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Einige
Beispiele für
typische COG-Konstruktionen, die zum Liefern von sauerstoffreichem
Produktgas geeignet sind, sind in GB-A-2257054 und WO-A-97/07053
offenbart.
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Es
hat sich herausgestellt, daß mit
bekannten COG-Technologien eine COG effizienter arbeitet, wenn das
Zufuhrgas produktgasreicher ist. Somit wird z.B. eine COG relativ
ineffizient arbeiten, wenn sie zum Abtrennen von Sauerstoff bei
einer Konzentration von ungefähr
21% von Zufuhrgas, das Luft enthält,
verwendet wird, als wenn das Zufuhrgas eine höhere Sauerstoffkonzentration
als diese aufweist.
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MSOGS,
Sauerstofferzeugungseinrichtungen mit durchlässiger Membran und COGS sind
verwendet worden, um Sauerstoff an Bord eines Flugzeuges zu erzeugen,
und Einrichtungen, die entsprechend genannten Technologien arbeiten,
werden allgemein nachfolgend als OBOG-(On-Board Oxygen Generating)-Einrichtungen
bezeichnet. Damit der durch genannte OBOG-Einrichtungen erzeugte
Sauerstoff z.B. zum Atmen durch eine Flugzeugbesatzung verwendbar
ist, muß der
Sauerstoff in einem Druckzustand vorliegen. In OBOG-Einrichtungen, in denen
Sauerstoffgas nicht unter ausreichendem Druck erzeugt werden kann,
ist die Bereitstellung eines gewissen Gaskomprimierungsmittels notwendig.
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Es
ist auch in einem Flugzeug notwendig, daß ein inertes Gas, wie Stickstoff,
zu den Flugzeugtreibstofftanks geliefert wird, um Hohlräume in den Treibstofftanks
sowohl zum Aufrechterhalten eines gewünschten Drucks auf den Treibstoff
als auch zum Ersetzen von Treibstoff, wenn der Treibstoff verwendet
wird, zu füllen
sowie das Risiko eines Feuers/einer Explosion in den Treibstofftanks
zu minimieren. Herkömmlicherweise
besteht genanntes inertes Gas hauptsächlich aus Stickstoff mit einer
Sauerstoffkonzentration von 9% oder weniger. Genanntes Gas ist aus
Speichertanks mit komprimiertem Stickstoff in dem Flugzeug bereitgestellt
worden, obwohl es bekannt ist, eine On-Board Inert Gas Generator-(OBIGG)-Einrichtung von der
Art mit Molekularsiebbett oder durchlässiger Membran zum Erzeugen von
genanntem Stickstoff aus Luft vorzusehen.
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Insbesondere,
aber nicht ausschließlich,
in einem Hochleistungsflugzeug werden große Anstrengungen unternommen,
um das Gewicht auf ein Minimum zu reduzieren sowie natürlich Platz
zu sparen und Zuverlässigkeit
sicherzustellen bei einer minimalen Wartungsbelastung. Man wird
erkennen, daß das
Vorsehen von Komprimierungsanlagen und Gasspeichertanks somit nicht
erwünscht
sind.
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In
dem US Patent 4681602 wird ein System vorgeschlagen, das Molekularsiebbett-Technologie und/oder
Technologie mit durchlässiger
Membran zum Erzeugen von erstens Sauerstoff zur Verwendung zum Atmen
durch eine Flugzeugbesatzung und zweitens Stickstoff zur Verwendung
als eine inerte Umgebung in den Treibstofftanks eines Flugzeugs verwendet.
Somit wird die Notwendigkeit des Bereitstellens von Speichertanks
für komprimierten
Sauerstoff und/oder Stickstoff vermieden. Genanntes System verlangt
jedoch unverändert
das Bereitstellen von Kompressoren für sowohl den Sauerstoff, damit der
Sauerstoff mit einem geeigneten Druck zum Atmen abgegeben werden
kann, als auch für
den Stickstoff. Außerdem
ist die Sauerstoffkonzentration, die erzeugt werden kann, aufgrund
der Art der herkömmlichen
OBOG-Einrichtungstechnologie, die verwendet wird, beschränkt.
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Gemäß einem
ersten Aspekt der Erfindung stellen wir ein Gaserzeugungssystem
zur Erzeugung einer Zufuhr von Sauerstoff oder sauerstoffreichem Gas
gemäß Anspruch
1 bereit.
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Die
vorliegende Erfindung bietet den Vorteil, daß mit Sauerstoff zumindest
hoch angereichertes Produktgas, das 100% oder im wesentlichen 100% Sauerstoff
sein kann, erzeugt werden kann, und weniger oder keine Gaskomprimierung
vor Verwendung verglichen mit z.B. mit Sauerstoff angereichertem Produktgas,
von mehr herkömmlichen
Technologien z.B. mit MSOG-Einrichtung oder durchlässiger Membran
erforderlich ist, da durch die Art einer COG-Einrichtung das Produktgas
durch die elektrische Energie unter Druck gesetzt wird, die die
Gasionen durch die keramischen Membran diffundieren läßt.
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Somit
wird Produktgas mit verbesserter Qualität bereitgestellt und kann die
Verwendung von Kompressoren zum Komprimieren des Produktgases verringern
oder vollkommen vermieden werden.
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Typischerweise
ist das Restgas, das von den ersten und zweiten Gasabtrenneinrichtungen
erzeugt wird, im allgemeinen inert, d.h., wenn das Zufuhrgas Luft
ist, wird das Restgas hauptsächlich
Stickstoff umfassen. Es können
Mittel vorgesehen sein, um Restgas aus wenigstens einer der ersten
und zweiten Gasabtrenneinrichtungen zum Gebrauch als eine inerte
Atmosphäre
zuzuführen.
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Vorzugsweise
wird das Restgas aus der Gasabtrenneinrichtung mit der keramischen
Membran zur Verwendung als eine inerte Atmosphäre zugeführt. Restgas von der ersten
Gasabtrenneinrichtung kann einfach abgelassen werden. Wenn die erste
Abtrenneinrichtung eine MSOG ist, wird der Arbeitswirkungsgrad der
MSOG-Einrichtung nicht beeinträchtigt,
wie dies auftreten kann, wenn ein Widerstand für den Ausfluß von Restgas
aus der MSOG vorhanden ist.
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Wenn
die Erfindung bei einem Flugzeug eingesetzt wird, kann das Restgas
zugeführt
werden, um eine inerte Atmosphäre
in einem Treibstofftank des Flugzeugs bereitzustellen.
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In
einer Ausführungsform
kann das System eine dritte Gasabtrenneinrichtung stromabwärts von der
ersten Gasabtrenneinrichtung und stromaufwärts von der zweiten Gasabtrenneinrichtung
enthalten, wobei die dritte Gasabtrenneinrichtung erstes mit Sauerstoff
angereichertes Gas von der ersten Gasabtrenneinrichtung erhält und weiter
Sauerstoffgas von dem ersten mit Sauerstoff angereichertem Gas abtrennt,
um eine mit Sauerstoff wenigstens hoch angereicherte Gaszufuhr zu
erzeugen, wobei die mit Sauerstoff hoch angereicherte Gaszufuhr
in eine erste Zufuhr für
ersten Gebrauch und eine zweite Zufuhr aufgeteilt wird, die der
zweiten Gasabtrenneinrichtung zugeführt wird, die von der Art mit
keramischer Membran ist.
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Der
erste Gebrauch kann zum Beispiel in dem normalen Atmen liegen, wenn
ein weniger sauerstoffreiches Gas akzeptabel ist. Das Produktgas von
der zweiten Gasabtrennung kann somit praktisch 100% Sauerstoff sein
und kann verwendet werden, wenn eine sehr reine Sauerstoffzufuhr
erforderlich ist, z.B. zum Auffüllen
einer Notsauerstoffzufuhr zur Verwendung im Falle eines Systemausfalls
oder einer anderen Funktionsstörung,
die dazu führt,
daß die
gewöhnliche
Sauerstoffatemzufuhr nicht zur Verfügung steht oder nicht ausreicht.
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In
einer weiteren Ausführungsform
wird das erste mit Sauerstoff angereicherte Gas von der ersten Gasabtrenneinrichtung
in eine erste Zufuhr, die einer dritten Gasabtrenneinrichtung zugeführt wird, die
Restgas von dem ersten mit Sauerstoff angereicherten Gas abtrennt,
und eine zweite Zufuhr aufgeteilt, die der zweiten Gasabtrenneinrichtung
zugeführt
wird.
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In
diesem Fall kann das Restgas von der dritten Gasabtrenneinrichtung
allgemein inert sein und zur Verwendung als eine inerte Atmosphäre zugeführt werden.
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Wenn
eine dritte Gasabtrenneinrichtung vorgesehen ist, kann diese je
nach Wunsch von der Art eines Druckwechselmolekularsiebs und/oder
von der Art einer gasdurchlässigen
Membran und/oder von der Art einer keramischen Membran sein.
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Man
wird erkennen, daß in
einem System gemäß dem ersten
Aspekt der Erfindung ein minimaler Bedarf an der Bereitstellung
eines Mittels zum Unterdrucksetzen entweder des sauerstoffreichen
oder inerten Gases für
den Gebrauch aufgrund der Verwendung der COG-Einrichtung besteht.
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Gemäß einem
sechsten Aspekt der Erfindung stellen wir ein Flugzeug mit einem
Gaserzeugungssystem gemäß dem ersten
Aspekt der Erfindung bereit.
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Die
Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben werden, in denen:
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1 eine
reinweg schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform
einer Gaserzeugungseinrichtung gemäß der Erfindung zeigt;
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2 eine
reinweg schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform
einer Gaserzeugungseinrichtung gemäß der Erfindung zeigt;
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3 eine
reinweg schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform
einer Gaserzeugungseinrichtung gemäß der Erfindung zeigt;
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4 eine
reinweg schematische Darstellung einer vierten Ausführungsform
einer Gaserzeugungseinrichtung gemäß der Erfindung zeigt;
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5 eine
reinweg schematische Darstellung einer fünften Ausführungsform einer Gaserzeugungseinrichtung
gemäß der Erfindung
zeigt.
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Unter
Bezugnahme auf 1 der Zeichnungen ist dort ein
Gaserzeugungssystem 10 gemäß der vorliegenden Erfindung
zur Verwendung in einem Flugzeug gezeigt, wobei das System 10 eine
erste Gasabtrenneinrichtung 11 aufweist, die Zufuhrgas von
einem Einlaß 12 erhält. Das
Zufuhrgas kann Umgebungsluft von einem nicht komprimierten Raum
eines Flugzeugs oder zum Beispiel Triebwerkabzweigluft sein, aber
in jedem Fall wird das Zufuhrgas ein Gemisch aus Gasen sein, Sauerstoff,
und wenn das Zufuhrgas Luft ist, auch Stickstoff enthaltend.
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Die
Luft oder ein anderes Zufuhrgas kann unter Druck stehen, aber wenn
dies nicht der Fall ist, kann ein Lüfter oder dergleichen erforderlich
sein, um das Zufuhrgas aus dem Einlaß 12 in die erste
Gasabtrenneinrichtung 11 zu treiben.
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Die
erste Gasabtrenneinrichtung 11 kann in diesem Beispiel
eine OBOG-Einrichtung sein, die eine Molekularsiebbett-Einrichtung
mit gewöhnlich einer
Vielzahl von Molekularsiebbetten sein kann, die zyklisch betrieben
werden, wodurch, in Abhängigkeit von
dem Druck in den Betten, hauptsächlich
Stickstoff in dem Zufuhrgas durch z.B. Zeolith oder ein anderes
Molekularsiebbettmaterial absorbiert wird, so daß ein erstes Produktgas, das
mit Sauerstoff angereichertes Gas ist, erzeugt wird, oder Stickstoff
aus dem Bettmaterial als ein Restgas gespült wird.
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Da
die erste Gasabtrenneinrichtung 11 eine Vielzahl von zyklisch
betriebenen Betten umfaßt,
wird eine Zufuhr von erstem mit Sauerstoff angereichertem Gas und
ein konstanter Strom von Restgas erzeugt.
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Das
erste mit Sauerstoff angereicherte Gas wird entlang einer ersten
Zuleitung 14 von der ersten Gasabtrenneinrichtung 11 zugeführt und
das Restgas wird einer zweiten Zuleitung 15 zugeführt, von wo
das Restgas abgelassen oder – wie
nachfolgend beschrieben – einer
Verwendung zugeführt
werden kann.
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Das
erste mit Sauerstoff angereicherte Gas wird entlang der ersten Zuleitung 14 einer
zweiten Gasabtrenneinrichtung 18 zugeführt, die eine Sauerstoffabtrenneinrichtung
von der Art mit einer keramischen Membran umfaßt. Falls notwendig, kann zur Sicherstellung
einer adäquaten
Zufuhr des ersten sauerstoffreichen Gases zur zweiten Gasabtrenneinrichtung 18,
wenn die erste Gasabtrenneinrichtung 11 in Betrieb ist,
ein Reservoir R in der ersten Zuleitung 14 vorgesehen sein.
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Die
Konstruktion und der Betrieb der zweiten Gasabtrenneinrichtung 18 von
der Art mit einer keramischen Membran kann in Abhängigkeit
von den Anforderungen des Systems 10 variieren. Eine ausführliche
Beschreibung der Konstruktion und des Betriebs der Gasabtrenneinrichtung 18 von
der Art mit einer keramischen Membran ist für die Realisierung der Erfindung
nicht wesentlich. Es reicht aus zu sagen, daß genannte Sauerstofferzeugungseinrichtung 18 mit
keramischer Membran (COG) nach dem Prinzip arbeitet, daß bestimmte
keramische Materialien (z.B. Cergadoliniumoxid (Cerium Gadolinium
Oxide (CGO)), das auf beiden Seiten mit einer Elektrode aus Lanthanstrontiumkobaltferrit
(Lanthanum Strontium Cobalt Ferrite (LSCF) zur Bildung einer Membran beschichtet
ist), die Sauerstoffionenleiter sind, bei erhöhten Temperaturen aufgrund
der Sauerstoffionenbeweglichkeit in dem Kristallgitter elektrisch
leitfähig werden.
Somit diffundiert durch Leiten eines elektrischen Stroms durch eine
Membran aus genannten keramischen Materialien, während ein Sauerstoff enthaltendes
Zufuhrgas einer Seite der Membran zugeführt wird, Sauerstoff in dem
Zufuhrgas durch die Membran durch Ionentransport, wenn sich die
Membran auf einer erforderlichen erhöhten Temperatur befindet, und
kann zur Verwendung von der anderen Seite der Membran rückgewonnen
werden.
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Eine
Einrichtung von der Art mit keramischer Membran, die eine Membran
aufweist, durch die andere Gasionen diffundieren, kann in ähnlicher
Weise konstruiert werden, aber verwendet andere keramische Materialien.
Somit kann eine Einrichtung mit einem keramischen Inertgasgenerator
(Ceramic Inert Gas Generator (CIGG)) in ähnlicher Weise bereitgestellt
werden.
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Eine
umfassendere Beschreibung eines Beispiels für eine Gasabtrenneinrichtung
von der Art mit keramischer Membran wird zum Beispiel in unserer früheren internationalen
Patentanmeldung geliefert, die am 2. Februar 1997 unter der Veröffentlichungsnummer
WO97/07053 veröffentlicht
wurde und auf die Bezug genommen wird.
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Unter
nochmaliger Zuwendung der 1 der Zeichnungen
der vorliegenden Anmeldung wird in dem gezeigten Beispiel auf diese
Art durch die zweite Gasabtrenneinrichtung 18 erzeugter
Sauerstoff, der 100% reiner Sauerstoff sein kann, einer Produktgasleitung 20 zugeführt, von
der er zum Atmen durch eine Flugzeugbesatzung verwendet werden kann.
Durch die Art der Sauerstofferzeugungseinrichtung 18 mit
keramischer Membran befindet sich der erzeugte Sauerstoff unter
Druck und besteht somit kein Bedarf, den Sauerstoff vor Gebrauch
unter Druck zu setzen oder zumindest keine Notwendigkeit, den Sauerstoff
in einem Maß unter
Druck zu setzen, das im Falle von mit Sauerstoff angereichertem Gas
erforderlich wäre,
das von einer herkömmlichen Einrichtung
mit Druckwechselmolekularsiebbett oder gasdurchlässiger Membran erzeugt wird.
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Das
Restgas aus der ersten Gasabtrenneinrichtung 11 ist hauptsächlich Stickstoff
und wird entlang der zweiten Zuleitung 15 zugeführt. Zumindest ein
Teil des Restgases aus der Leitung 15 kann als eine inerte
Atmosphäre
in Treibstofftanks 19 des Flugzeugs verwendet werden. In
Punktlinien in der Zeichnung ist eine Zuleitung 22 von
der Leitung 15 zu den Treibstofftanks 19 gezeigt.
Wenn aber die erste Gasabtrenneinrichtung 11 eine MSOG-Einrichtung ist,
wird vorzugsweise das Restgas abgelassen, um der Restgasströmung von
der Einrichtung keinen Widerstand aufzuerlegen, was die Effizienz
und den Betrieb der MSOG-Einrichtung 11 beeinflussen könnte.
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Restgas,
das von der zweiten Gasabtrenneinrichtung 18 kontinuierlich
erzeugt und allgemein auf dem Druck der ersten sauerstoffreichen
Gaskomponente stehen wird, die von der ersten Sauerstofferzeugungseinrichtung 11 entlang
der Leitung 14 bereitgestellt wird, steht jedoch zum Ersetzen
von Treibstoff, der aus den Tanks 19 verbraucht wird, leicht
zur Verfügung
und wird den Tanks 19 durch eine Zuleitung 21 zugeführt. Falls
erforderlich, kann das Restgas aus der COG-Einrichtung 18 unter Druck
gesetzt werden, so daß der
Treibstoff in den Tanks 19 auf einem konstanten Druck gehalten
wird.
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Obwohl,
wie beschrieben, die erste Gasabtrenneinrichtung 11 eine
OBOG-Einrichtung ist, wird man erkennen, daß die Einrichtung 11 alternativ
eine OBIGG-Einrichtung sein könnte.
In beiden Fällen wird
das Zufuhrgas von dem Einlaß 12 in
sauerstoffreiche und sauerstoffarme Gaskomponenten aufgeteilt, aber
in dem beschriebenen Beispiel wird die sauerstoffreiche Gaskomponente
an die zweite Gasabtrenneinrichtung 18 geliefert.
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Obwohl
die OBOG- oder OBIGG-Einrichtung vorzugsweise eine MSOG- oder MSIGG-Einrichtung ist,
kann ferner alternativ die erste Einrichtung 11 eine Einrichtung
mit durchlässiger
Membran oder sogar eine Einrichtung mit keramischer Membran (COG oder
CIGG-Einrichtung – Ceramic
Inert Gas Generator-Einrichtung) sein.
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Obwohl
bevorzugt wird, daß die
zweite Gasabtrenneinrichtung 18 eine COG- oder CIGG-Einrichtung ist,
könnte
dies eine MSOG-Einrichtung oder eine Einrichtung von der Art mit
durchlässiger
Membran und die erste Gasabtrenneinrichtung 11 eine COG-
oder CIGG-Einrichtung
sein, obwohl die beschriebene Anordnung bevorzugt wird.
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3 zeigt
eine Variante der Ausführungsform
von 1, wobei ähnliche
Teile mit denselben Bezugszahlen versehen sind.
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In
dieser Modifikation wird das erste mit Sauerstoff angereicherte
Gas von der ersten Gasabtrenneinrichtung 11 entlang der
Leitung 14 in eine Zufuhr 25 zur Atmung und eine
Zufuhr zur zweiten Gasabtrenneinrichtung 18 aufgeteilt.
Die zweite Gasabtrenneinrichtung 18 kann eine relativ geringe
Kapazität aufweisen,
aber hoch angereichertes Produktgas oder Produktgas mit praktisch
100% Sauerstoff erzeugen, das entlang der Produktgasleitung 20 zur Verwendung
beim Füllen
und Auffüllen
einer Not- oder Puffer-Sauerstoffversorgung 26 zugeführt wird.
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Unter
Bezugnahme auf 4 wird dort eine weitere Variante
des Systems 10 von 1 gezeigt und
sind somit wiederum ähnliche
Teile mit denselben Bezugszahlen gekennzeichnet.
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In
dieser Modifikation ist eine dritte Gasabtrenneinrichtung 30 zwischen
der ersten Gasabtrenneinrichtung 11, die in diesem Beispiel
eine OBIGG-Einrichtung ist, und der zweiten Gasabtrenneinrichtung 18 vorgesehen,
die in diesem Beispiel eine COG-Einrichtung mit relativ geringer
Kapazität ist.
Da die erste Gasabtrenneinrichtung 11 eine OBIGG- Einrichtung ist,
erzeugt sie hauptsächlich Stickstoffgas,
das entlang einer Leitung 15 zum Bereitstellen einer inerten
Atmosphäre
in den Flugzeugtreibstofftanks 19 zugeführt wird.
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Die
sauerstoffreiche Gaskomponente von der OBIGG-Einrichtung 11 kann
zur Atmung nicht ausreichend rein sein und dementsprechend ist die dritte
Gasabtrenneinrichtung 30 erforderlich, um weiter Sauerstoff
aus dem ersten sauerstoffreichen Gas von der OBIGG-Einrichtung 11 abzutrennen.
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Die
resultierende mit Sauerstoff höher
angereicherte Gaszufuhr von der dritten Gasabtrenneinrichtung 30 wird
danach aufgeteilt, wie bei dem ersten Produktgas in der Leitung 14 der
Modifikation von 3, um eine Zufuhr von normal
atembarem sauerstoffreichen Gas entlang einer Zuleitung 25 und
eine Zufuhr von sauerstoffreichem Gas an die zweite Gasabtrenneinrichtung 18 zu
liefern, die in dieser Anordnung eine COG-Einrichtung mit geringer Kapazität ist, die
Produktgas entlang einer Leitung 20 zur Verwendung zum
Beispiel zum Füllen
und/oder Auffüllen einer
Not- oder Puffer-Sauerstoffversorgung 26 abgibt.
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Restliches
stickstoffreiches Gas von der dritten Gasabtrenneinrichtung 30 kann
davon entlang einer Leitung 33 zum Ablassen und/oder zur
Verwendung z.B. beim Bereitstellen einer inerten Atmosphäre in den
Tanks 19 zusätzlich
zu oder an Stelle der Inertgaszufuhr entlang der Leitung 15 von
der OBIGG-Einrichtung 11 gefördert werden.
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Restgas
von der zweiten Gasabtrenneinrichtung 18 kann entlang der
Leitung 21 abgelassen und/oder in Behältern 19 zugeführt oder
einer anderen Verwendung nach Wunsch zugeführt werden.
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Die
Anordnung von 5 verwendet auch eine dritte
Gasabtrenneinrichtung 30, die in dem gezeigten Beispiel
eine OBIGG-Einrichtung sein kann, während die erste Gasabtrenneinrichtung 11 in
diesem Beispiel eine OBOG-Einrichtung, z. B. eine MSOG-Einrichtung ist.
Da im allgemeinen eine MSOG-Einrichtung bei effizienter Erzeugung
von sauerstoffreichem Gas mit bis zu 95% Sauerstoff Restgas erzeugt,
das, obwohl es vornehmlich Stickstoff ist, mehr als ungefähr 9% Sauerstoff
enthalten kann, ist das Restgas nicht als eine inerte Atmosphäre leicht
verwendbar. Somit wird in dieser Anordnung das Restgas von der ersten
Gasabtrenneinrichtung 11 einfach entlang der Leitung 15 abgelassen.
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Die
sauerstoffreiche Gaskomponente, die von der ersten Gasabtrenneinrichtung 11 erzeugt wird,
wird in eine erste Zufuhr aufgeteilt, die der dritten Gasabtrenneinrichtung 30 entlang
einer Leitung 14a zugeführt
wird, und der von der dritten Gasabtrenneinrichtung 30 erzeugte
Stickstoff wird entlang der Leitung 21 zur Verwendung als
eine inerte Atmosphäre
gefördert,
während
die sauerstoffreiche Gaskomponente von der dritten Gasabtrenneinrichtung 30 vorzugsweise
einfach entlang einer Leitung 35 abgelassen wird, aber
einer weiteren Gasabtrenneinrichtung 36 zugeführt werden
könnte,
die vorzugsweise eine COG-Einrichtung ist, um die Sauerstoffgaskomponente
z. B. für
die Puffer- oder Notversorgung 26 zu reinigen.
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Die
zweite der aufgeteilten Zufuhren von der ersten Gasabtrenneinrichtung 11 wird
entlang einer Leitung 14 der zweiten Gasabtrenneinrichtung 18 zugeführt, die
in diesem Beispiel eine COG-Einrichtung zur Erzeugung eines mit
Sauerstoff hoch angereicherten Produktgases oder eines Produktgases
mit praktisch 100% reinem Sauerstoff zum Fördern entlang der Leitung 20 zum
Atmen und/oder Füllen und/oder
Auffüllen
einer Not- oder Puffer-Versorgung 26 ist.
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In
der Anordnung von 5, bei der eine Gasabtrenneinrichtung
vorgesehen ist, die bei 36 in Punktlinien gezeigt ist,
könnte
diese eine zweite Gasabtrenneinrichtung des Systems der Erfindung
umfassen, wobei in dem Fall die bei 18 gezeigte Gasabtrenneinrichtung,
die die zweite der aufgeteilten Zufuhr von mit Sauerstoff angereichertem
Gas von der ersten Gasabtrenneinrichtung 11 erhält, weggelassen
werden könnte.
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2 zeigt
eine Anordnung, die im wesentlichen derjenigen von 1 ähnelt, aber
die erste Gasabtrenneinrichtung 11 ist eine OBOG-Einrichtung und
die zweite Gasabtrenneinrichtung 18 ist eine OBIGG, wobei
die OBOG 11 und/oder die OBIGG 18 eine sauerstoffreiche
Gaskomponente z. B. zum Atmen bereitstellen und die OBIGG 18 eine
Stickstoffzufuhr entlang der Leitung 21 für eine inerte
Atmosphäre
in Treibstofftanks 19 des Flugzeugs bereitstellt. Wenigstens
eine der OBOG 11- und OBIGG 18-Einrichtungen ist
eine COG-/CIGG-Einrichtung mit keramischer Membran.
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In
jeder der beschriebenen Ausführungsformen
ist eine Einrichtung vom Typ mit keramischer Membran vorgesehen,
die ermöglicht,
daß der
Bedarf an einem Kompressor oder einer anderen Gasdruckbeaufschlagungseinrichtung
insbesondere für Produktgas
gemindert oder vollkommen vermieden wird.
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Obwohl
die Erfindung insbesondere im Zusammenhang mit einem Gaserzeugungssystem 10 zur
Verwendung an Bord eines Flugzeugs beschrieben worden ist, kann
die Erfindung bei anderen Anwendungen benutzt werden, aber in jedem
Fall kann Restgas von der ersten 11 und/oder zweiten Gasabtrenneinrichtung 18 nicht
zur Verwendung als eine inerte Atmosphäre für Treibstofftanks 19 verwendet werden,
sondern auf andere Weise verwendet werden oder einfach abgelassen
werden.