DE934763C

DE934763C - Verfahren zur Trennung von Gasgemischen, vorzugsweise von Luft zur Erzeugung von sauerstoffangereicherter Luft durch Anwendung des Ranque-Effektes im Wirbelrohr

Info

Publication number: DE934763C
Application number: DET4442A
Authority: DE
Inventors: Hans Dr Phil Tollert
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1951-06-15
Filing date: 1951-06-15
Publication date: 1955-11-03

Description

Wohl als erster beschrieb G. R.an'que 1933 eine einfache Vorrichtung, um die adiahatische Expansion eines Gases ohne äußere Arbeitsleistung zur Erzielung einer Temperaturerniedrigung zu verwenden. Durch eine tangentiale Düse tritt die Druckluft in einen Wälzbehälter ein, der aus einem beiderseitig offenen Rohr von I2 mm Durchmesser besteht. Aus den offenen Rohrenden entweicht dann eine schraubenförmige Strömung. Im Rohrinnern wird durch die Drehströmung an der Wand ein Gebiet des Überdruckes, in Achsennähe Unterdruck erzeugt. Wird an einem Rohrende nun der Luftaustritt nur aus der zentralen Öffnung einer angebrachten Ringblende erlaubt und am anderen Rohrende der Luftaustritt geeignet gedrosselt, so strömt die eintretende Luft aus der Blende mit verringerter, aus dem anderen Rohrende mit erhöhter Temperatur aus. Mit Druckluft von 6 atü und 200 C wird eine maximale Temperaturdifferenz von 700 zwischen beiden Strömen erzielt. Als tiefste Temperatur wird bei geeignetem Anteil des Kaltluftstromes 120 C beobachtet. R. H i Is ch (Zeitschrift für Naturforschung 1. [I946] 208) hat die Konstruktion des Wirbelrohres in Abhängigkeit der in Frage kommenden Variabeln untersucht. Vom Erfinder wurde nun festgestellt, daß sich d;ie Zusammensetzung der Kaltlufflomponente und der Warmluftkomponente durch die adiabasische Expansion; und die Wfrblbewegung ändert, d.;h. daß d;ie Sauerst;offkon;zen.tralt;ion sich merklich in diesen beiden Komponenten unterscheidet.
Die Sauerstoffanreicherung der Luft kann erfindungsgemäß auf die Weise erzielt werden, daß Luft mit einem Druck von 6 bis 10 atü und einem Sauerstoffgehalt von 20,95 Volumenprozent im Kaltgasanteil auf 2I,5 und im Warmgasanteil auf I9,6 Volumenprozent Sauerstoff zerlegt wird. Entsprechend wird der Stickstoffanteil im Kaltgasanteil erniedrigt und im Warmgasanteil erhöht.
In jedem Gasgemisch läßt sich somit die spezifisch schwerere und die spezifisch leichtere Komponente anreiirn.
Um für technische Zwecke die Sauerstoffanreicherung im Kaltgasanteil zu erhöhen, lassen sich mehrere Wirbelrohre in zweckmäßiger Reihenfolge hintereinanderschalten. Dabei würde der sauefstoffangereicherte Kaltgasanteil des ersten Wirbelrohres dem nächstfolgenden und dessen sauerstoffaingereicherter Kalitiluiftanteil dem dritten Wirbelrohr zugeführt werden, während der stickstoffangereicherte Warmluftanteil dem vorangehenden Wirbelrohr zugeführt wird, nachdem die entsprechenden Anteile wieder auf den notwendigen Druck verdichtet würden.
Um für technische Zwecke den sauerstoffreichen Kaltgasanteil zum verbesserten Heizen zu verwenden, muß er vorgewärmt werden. Hierzu kann der für Heizzwecke wertlosere Warmluftanteil verwendet werden.
In der Fig. I ist eine Vorrichtung dargestellt, und zwar bedeutet a den Wäizbehälter mit Blende, b die Druckluftleitung, c die Austrittsöffnung mit -Stellschraube für den sauerstoffreicheren Kaltluftanteil; d ist das ursprüngliche Ende des Wirbelrohres für den Austritt des sauerstoffärmeren Warmiuftanteils, an das sich unmiftelbar eine Rohrleitung zum Heizbehälter e anschließt.
Der Heizbehälter für die Kaltluftleitung des Wirbelrohres ist mit We bezeichnet, während f die Austrittsöffnung der abgekühlten Warmluft darstellt.
In Fig. 2 ist die Hintereinanderschaltung von drei Wirbeirohren dargestellt, und zwar bedeutet g den Eintritt der Frischluft in das erste Wirbelrohr, h den Austritt des sauerstoffangereicherten Kaltluftanteils aus dem dritten Wirbelrohr, i den Austritt des stickstoffangereicherten Warmluftanteils aus dem ersten Wirbelrohr, nachdem er seine Wärme in der Vorrichtung k an die Kaltluftleitung abgegeben hat, L1, L2, L3 die Kompressoren zur Verdichtung der eingeführten Luftanteile für die Wirbelrohre.

Claims

PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Trennung von Gasgemischen, vorzugsweise von Luft zur Erzeugung von sauerstoffangereicherter Luft durch Anwendung des Ranque-Effektes im Wirbelrohr, dadurch gekennzeichnet, daß man das Gasgemisch unter Druck durch eine Düse in das beiderseits offene Wirbelrohr eintreten läßt und durch geeignete Blendenanordnung am Ende des Wirbelrohres den Innenteil des Wirbels, in dem sich die spezifisch schwerere Komponente des Gasgemisches angereichert hat, abtrennt, während man die spezifisch leichtere Komponente des Gasgemisches, die sich im Außenteil des Wirbels angereichert hat, durch die zweite Austrittsöffnung des Wirbelrohres abtrennt.