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DE1110811B - Zellenrad-Druckaustauscher - Google Patents

Zellenrad-Druckaustauscher

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Publication number
DE1110811B
DE1110811B DEI7732A DEI0007732A DE1110811B DE 1110811 B DE1110811 B DE 1110811B DE I7732 A DEI7732 A DE I7732A DE I0007732 A DEI0007732 A DE I0007732A DE 1110811 B DE1110811 B DE 1110811B
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DE
Germany
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pressure
line
zone
gas
cell
Prior art date
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DEI7732A
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English (en)
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DE1110811C2 (de
Inventor
George Jendrassik
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JENDRASSIK DEVELOPMENTS Ltd
Original Assignee
JENDRASSIK DEVELOPMENTS Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by JENDRASSIK DEVELOPMENTS Ltd filed Critical JENDRASSIK DEVELOPMENTS Ltd
Publication of DE1110811B publication Critical patent/DE1110811B/de
Application granted granted Critical
Publication of DE1110811C2 publication Critical patent/DE1110811C2/de
Granted legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C3/00Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
    • F02C3/02Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid using exhaust-gas pressure in a pressure exchanger to compress combustion-air
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04FPUMPING OF FLUID BY DIRECT CONTACT OF ANOTHER FLUID OR BY USING INERTIA OF FLUID TO BE PUMPED; SIPHONS
    • F04F13/00Pressure exchangers

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Description

  • Zellenrad-Druckaustauscher Die Erfindung betrifft Zellenrad-Druckaustauscher mit einer Hochdruck- und einer Niederdruckspülzone, wobei die Heißgaszellen vor ihrem Eintritt in die Niederdruckspülzone einen Vorauslaß aufweisen.
  • In der Niederdruckspülzone wird das in den Zellen enthaltene heiße expandierte Gas durch kühleres Frischgas ersetzt, was z. B. durch Spülen der Zellen bewirkt wird. Das Entfernen des heißen Gases und sein Ersatz durch kühleres Gas erfordert einen Arbeitsaufwand, der vorteilhaft zum Verbessern des Druckaustauscher-Wirkungsgrades verwandt werden kann.
  • Die Aufgabe der Erfindung ist es, den Arbeitsaufwand für die Niederdruckspülung zu senken und Druckaustauscher zu erstellen, bei denen das in der Niederdruckspülzone aus den Zellen entfernte heiße expandierte Gas selbst dazu verwendet wird, seinen Ersatz durch kühles Gas zu unterstützen.
  • Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Ein- und Auslaßstutzen der Niederdruckspülzone außerhalb des Zellenrades über eine Kühlvorrichtung, die in einer Umlaufleitung angeordnet ist, miteinander verbunden sind.
  • Auf diese Weise kann die Energie, die der Maschine in der Niederdruckspülzone zugeführt werden muß, verglichen mit der bisher erforderlichen Energie, wesentlich herabgesetzt werden. Weiterhin ist es möglich, den Druck in den Zellen, welche die Niederdruckspülzone verlassen, gegenüber dem Einlaß- oder dem Umgebungsdruck zu steigern, wobei diese Druckdifferenz für verschiedene Umstände vorteilhaft sein kann.
  • Im folgenden sind Druckaustauscher beschrieben, bei denen Zellen in einem relativ zur Gasleitung drehbaren Läufer angeordnet sind. Damit soll jedoch die Erfindung keineswegs auf solche Druckaustauscher beschränkt werden, sondern sich auch auf Druckaustauscher mit feststehendem Zellenring und drehbaren Leitungen beziehen. Weiterhin ist im folgenden unter »Verbindung« einer Zelle mit einer Spülzone oder einer Leitung nicht eine rein geometrische Verbindung, sondern eine gasdynamisch wirksame Verbindung zu verstehen, bei der unter Berücksichtigung der beim Gasdurchgang durch die Zellen unvermeidlich entstehenden längenmäßigen und zeitlichen Verzögerungen Verdichtungs- und Verdünnungswellen von einer Leitung zur anderen gelangen können.
  • In Weiterentwicklung der Erfindung wird ein Druckaustauscher mit Erhitzen des Gases vor dem Eintritt in die Hochdruckspülzone mittels innerer Verbrennung in Vorschlag gebracht - bei dem, in der Drehrichtung des Zellenrades gesehen -, nach der die geschlossene Umlaufleitung aufweisenden Niederdruckspülzone eine weitere beiderseits zur Atmosphäre offene Spülzone angeordnet ist. Zwischen der Hochdruckspülzone und der Niederdruckspülzone kann eine Leitung zur Entnahme von Nutzdruckgas vorlianden sein.
  • Für Druckaustauscher, bei denen die Zu- und Abführleitungen der Hochdruckspülzone außerhalb des Zellenrades mit einer Umlaufleitung verbunden sind, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, zwischen der Zuleitung zu der Hochdruckspülzone und dem Zuleitungsstutzen zu der - in der Drehrichtung des Zellenrades gesehen - nach der ersten Niederdruckspülzone liegenden weiteren Spülzone eine Verbindungsleitung anzuordnen.
  • Zwischen der Entnahmeleitung und der Niederdruckumlaufleitung kann eine Verbindungsleitung angeordnet sein. Und schließlich kann in den Verbindungsleitungen eine Kraftmaschine angeordnet sein.
  • Die nachstehend beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung zeigen verschiedene Möglichkeiten für die Anordnung der stromaufwärts und stromabwärts der Zellen liegenden Wärmeabfuhrleitungen.
  • Die Erfindung soll nun an Hand von Beispielen nur einiger in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsformen beschrieben werden, und zwar zeigt Fi.l eine schaubildliche Umfangsabwicklung eines' Druckaustauschers mit einem drehbaren Zellenrad und festen Endplatten, an welche Leitungen angeschlossen sind, die eine gleichzeitige Kompression und Expansion des Gases in den Zellen bewirken, .
  • Fig.2 eine Variante des in der Fig. 1 gezeigten Druckaustauschers mit äußerer Erhitzung des Gases sowie mit Einschaltung einer Turbine in die Nutzgasentnahmeleitung, Fig. 3 eine Darstellung einer anderen Ausführungsform der Erfindung, mit Nutzgasentnahme zwischen der Hochdruck- und der Niederdruckspülzone, Fig.4 nur die Niederdruckspülzone eines Druckaustauschers, in der eine Waben- oder Rieselkühleinrichtung angeordnet ist, und Fig.5 einen Druckaustauscher mit Nutzgasentnahme und Nutzgasverwertung in einer Turbine sowie mit Rückführung des Turbinenabgases in den Kreislauf der Niederdruckspülzone.
  • Gemäß der Fig. 1 sind in einem Zellenrad 2, das in einer Umfangsabwicklung dargestellt ist, Zellen 1 vorhanden. Das Zellenrad 2 dreht sich und führt jede Zelle 1 in der Richtung des Pfeiles 3 an Zu-und Abführleitungen entlang. Die Hochdruckspülzone ist in der Fig. 1 links und die Niederdruckspülzone rechts.
  • Die Wärmezufuhr in eine Zelle 1 hinein wird durch heißes Gas bewirkt, das aus dem stromaufwärtigen Ende 4 der Heißgaszuleitung der Hochdruckspülzone in eine Zelle 1 eintritt. Auf der anderen Seite des Zellenrades 2 ist das stromabwärtige Ende 5 der Hochdruckspülzonenableitung angeordnet, und das stromaufwärtige Ende 4 ist mit dem stromabwärtigen Ende 5 über eine Zwischenleitung 6 verbunden. Die Wärmezufuhr erfolgt durch Verbrennen von Öl in einer Brennkammer 7. Die Leitungen, durch die der Hochdruckspülzone heißes Nutzdruckgas entnommen werden kann, sind mit 9 und 10 bezeichnet. Diese Leitungen vereinigen sich zu einer gemeinsamen Leitung 11, von der das Gas zu einem Nutzdruckgasverbraucher gelangen kann. Drosseln 12 und 13 in den Leitungen 9 und 10 steuern die Menge des außerhalb des Druckaustauschers verbrauchten Gases.
  • Übertragungskanäle 14 und 15 verbinden die Zellen für heißes Hochdruckgas mit den Zellen für nicht komprimiertes Gas. Es sind nur zwei übertragungskanäle dargestellt. Es kann aber auch eine größere Anzahl vorhanden sein. Mit 16 und 17 sind die vorderen Steuerkanten der Zu- und Ableitungen 4 und 5 der Hochdruckspülzone bezeichnet. Diese Kanten sind so angeordnet, daß jede Zelle 1 bei der Drehbewegung des Zellenrades 2 die Kante 16 zeitlich vor der Kante 17 erreicht. Daher fließt das Gas in der Hochdruckspülzone in der Richtung des Pfeils 18 in die Zelle. Bei dieser Ausführung wird demnach jede Zelle 1, welche die Hochdruckspülzone erreicht, zuerst an der stromaufwärtigen Seite der Heißgaszuleitung 4 geöffnet und ebenfalls am gleichen Ende auch zuerst geschlossen.
  • Die Niederdruckspülzone des Druckaustauschers ist in der Fig. 1, rechts, dargestellt, wobei die Zuleitung 19 und die Ableitung 20 der Niederdruckspülzone über eine Zwischenleitung 21 miteinander verbunden sind. In diesem geschlossenen Leitungssystem 19, 20, 21 ist eine Kühleinrichtung 22 angeordnet. Das Gas in diesem geschlossenen System gibt Wärme an einen Kühler 22 ab, und von dort wird sie durch ein in der Richtung der Pfeile 23 durch den Kühler 22 strömendes Kühlmittel weggeführt. Die Steuerkanten 24 und 25 der Zu- und der Ableitung 19 und 20 der Niederdruckspülzone sind so angeordnet, daß eine Zelle 1, welche die Niederdruckspülzone erreicht, zunächst beim Passieren der Kante 25 an ihrem Ausströmende geöffnet wird. Erst danach wird sie durch Passieren der Kante 24 an ihrem Einströmende zur Zuleitung hin geöffnet. Das Schließen einer jeden Zelle erfolgt umgekehrt, d. h. zunächst zur Zuleitung 19 hin und erst später am Abströmende zur Ableitung 20 hin. Dichtungssektoren 26 und 26' trennen die Hochdruckspülzone von der Niederdruckspülzone.
  • Ein weiterer Endplatten-Dichtungssektor 27 trennt die Zuleitung 19 der Niederdruckspülzone von einer weiteren Zuleitung 28, die, in der Drehrichtung des Zellenrades 2 gesehen, hinter der Niederdruckspülzone angeordnet ist und als Einlaßleitung zum Einführen kalten Gases, z. B. atmosphärischer Luft, in die Zellen 1 dient. Die Steuerkanten 29 und 30 der Frischluftzuleitung 28 sind so angeordnet, daß eine beim Passieren der Kante 29 entstehende Verdichtungswelle sich zum anderen Ende der Zelle fortpflanzen kann, bevor die Zelle nach einem der Frischluftzuleitung 28 gegenüber angeordneten Spülauslaßstutzen 40 geöffnet wird. In gleicher Weise ist die Stufung oder Staffelung der Steuerkanten 24 und 25 vorzugsweise solcherart, daß eine durch Passieren der Kante 25 bewirkte Verdünnungswelle das entgegengesetzte Ende der Zelle erreicht, wenn die Zelle die Kante 24 erreicht, so daß dort der Druck bereits vermindert wurde.
  • Dieses Öffnen oder Schließen einer Zelle 1 durch die Kanten einer Leitung ist nicht genau bestimmbar. Für praktische Zwecke kann jedoch eine Zelle 1 gegen eine Leitung als offen angenommen werden, wenn wenigstens ein Viertel bis zur Hälfte der Zellenendfläche von der Leitungskante geöffnet ist, und als geschlossen, wenn höchstens ein Viertel bis ein Drittel ihrer Endfläche frei ist.
  • Die prinzipielle Arbeitsweise des dynamischen Druckaustauschers wird als bekannt vorausgesetzt. Im Betrieb bewegt sich eine Zelle 1 in der Richtung des Pfeils 3. Anfangs ist sie mit kaltem Gas niederen Drucks gefüllt. Die Zelle 1 bewegt sich nun an den linken Enden der Übertragungskanäle 15 und 14 vorbei bis schließlich zur Kante 16 der Hochdruckspü]zone, wobei der Druck in der Zelle 1 dadurch gesteigert wird, daß das Innere der Zelle mit den Leitungen 14 und 15 in Verbindung gebracht wird. Wenn die Zelle 1 dann die Kante 16 passiert, kommt das Zelleninnere mit der Zu- und mit der Ableitung der Hochdruckspülzone in Verbindung. Das beim Passieren der Kante 16 relativ kalte und vorverdichtete Gas der Zelle 1 wird durch in der Brennkammer 7 erhitztes Gas noch höher komprimiert, verdrängt und ausgespült. Wie bereits zuvor erläutert, kann mittels der Leitungen 9, 10 und 11 Nutzdruckgas für anderweitige Verwendung aus der Hochdruckspülzone abgenommen werden.
  • Die Zellen 1 treten demnach durch die Hochdruckspülzone hindurch und verlassen diesen Bereich angefüllt mit heißem komprimiertem Gas. Darauf kommen sie mit den Übertragungskanälen 14 und 15 in Verbindung, so daß der Zellendruck steil abfällt. Bei der weiteren Bewegung in der gleichen Richtung erreicht die Zelle 1 die Steuerkante 25 der Niederdruckspülzonenableitung 20. Der dort herrschende Druck ist niedriger als der einer in dieser Zone ankommenden Zelle 1, so daß in der Zelle 1 eine Verdünnungswelle entsteht, die das andere Ende der Zelle 1. erreicht, wenn dieses Ende die Kante 24 passiert. Das Gas fließt in der Pfeilrichtung aus der Zelle 1 in die Leitung 20. Bei der weiteren Bewegung der Zelle 1 an der Leitung 19 vorbei steigert dieser Gasstrom durch die Zelle 1 seine Geschwindigkeit, so daß die Zelle 1 diese Zone angefüllt mit kaltem Gas niederen Druckes verläßt. Dieser Spülstrom durch die Zelle 1 hindurch bewirkt einen Gasstrom durch die Leitung 21 und den Kühler 22. Damit ergibt sich ein Absenken der Gastemperatur in der Zelle 1. Der Gasdruck in der Zelle 1 ist vor und nach dem Verlassen der Wärmeabfuhrzone unterschiedlich, während das Volumen des Gases in der Zelle 1 in beiden Fällen im wesentlichen gleich ist. Wenn die Zelle 1 die Leitung 28 erreicht, ist der Zellendruck weitaus niedriger als im ganzen Kreislauf zuvor. Die Leitung 28 steht mit einer Gasquelle in Verbindung, die höheren Druck aufweist, als in der Zelle 1 herrscht. Diese Gasquelle kann z. B. die .Atmosphäre sein. Demgemäß strömt Gas in die Zelle ein, die dadurch dynamisch aufgeladen und vielleicht sogar überladen wird, d. h. einen höheren Druck erhält, als in der Leitung 28 herrscht.
  • Gleichzeitig wird der auf Unterdruck expandierte Zelleninhalt, der aus dem aus der Brennkammer 7 stammenden Gas besteht, auf Atmosphärendruck verdichtet und durch die Leitung 40 ins Freie ausgeschoben.
  • In der Fig. 2 ist eine Alternativanordnung dargestellt. Heißes Gas wird von der Hochdruckspülzone 4, 5, 18 durch die Leitungen 11 und 32 zu einer Kraftmaschine 31 geführt und dort expandiert. Die Kraftmaschine 31 kann eine Turbine sein. Das Abgas der Turbine 31 wird über die Leitung 33 durch eine Kühleinrichtung 34 der Leitung 28 zugeführt. Da hier ein vollständig geschlossener Kreislauf vorhanden ist, wird die Wärme durch indirekte Beheizung zugeführt, und die Heizvorrichtung 8 ersetzt in diesem Fall die in der Fig. 1 gezeigte Brennkammer 7. Durch die Wärmezufuhr mittels der Heizvorrichtung 8 wird das bei 18 zugeführte Gas isochor verdichtet und über die Leitung 9, die hinter der Heizvorrichtung 8 von der Leitung 4 abzweigt, zu Nutzzwecken entnommen.
  • In der Fig. 3 ist wiederum ein Zellenrad 2 gezeigt, das sich in der Richtung des Pfeils 3 an Endplatten vorbei dreht. Die Zu- und Ableitungen 4 und 5 der Hochdruckspülzone sind außerhalb des Druckaustauschers durch eine Leitung 6 verbunden, in der eine Brennkammer 7 angeordnet ist, so daß sich ein geschlossener Hochdruckspülkreis 7, 4, 5, 6, 7 mit Erhitzung des Hochdruckgases ergibt. Durch Erhitzung, die sich praktisch bei konstantem Volumen abspielt, wird der Druck des Gases erhöht. Heißes Gas zur Verwendung außerhalb des Druckaustauschers wird über eine Leitung 35 entnommen und einer gestrichelt gezeichneten Expansionsturbine zugeführt.
  • Die Niederdruckspülzone weist eine Zuleitung 19 und eine Ableitung 20 auf, die durch eine Leitung 21 miteinander verbunden sind. In der Leitung 21 ist ein Kühler 36 angeordnet.
  • Die Steuerkanten derLeitungen in dieserAusführung der Erfindung sind in der gleichen Weise wie bei der Ausführung nach der Fig. 1 angeordnet. Die hinteren Kanten 37 und 38 sind aber bei diesem Beispiel so gegeneinander versetzt, daß das Ausströmende der Zelle 1 vor dem Einströmende schließt. Die Versetzung der Kanten 37 und 38 entspricht nahezu der Strecke, die das Zellenrad 2 bei normaler Drehgeschwindigkeit zurücklegt, wenn eine an der Kante 38 ausgelöste Verdichtungswelle nach dem Durchqueren der Zelle 1 deren anderes Ende erreicht.
  • Eine Zufuhrleitung 28, z. B. für frische Luft, ist durch einen Dichtungsendplattensektor 39 von der Leitung 19 getrennt. Gegenüber dieser Leitung 28 ist auf der anderen Seite des Zellenrades 2 eine Leitunga0 angeordnet, durch die das aus Brennkammergas bestehende expandierte Restgas aus der Zelle 1 ausgespült wird. Die Leitung 40 ist durch den Endplattensektor 39' von der Leitung 20 der Niederdruckspülzone getrennt. Die Versetzung der vorderen Steuerkanten 29 und 29' und der hinteren Kanten 30 und 30' der Leitungen 28 und 40 der zusätzlichen weiteren Spülzone ist so groß, daß das Abströmende einer Zelle 1 durch die Kante 29' geöffnet wird, wenn die Verdichtungswelle, die sich beim Öffnen des Einströmendes der Zelle 1 durch die Kante 29 bildet, das Zellenende nahe der Kante 29' erreicht. Ähnlich erreicht die Verdichtungswelle, die von der Kante 30' ausgelöst wird, das Einströmende der Zelle 1, wenn dieses die Kante 30 passiert.
  • Im Betrieb werden die Zellen 1 in der Hochdruckspützone mit Hochdruckgas gefüllt. Alsdann wird der Zelle hinter der Hochdruckspülzone Nutzgas durch die Leitung 35 entnommen. Dadurch sinkt der Zellendruck, bleibt aber noch auf einem Wert, der höher als der Druck in der Leitung 20 ist. Wenn eine Zelle die Kante 25 passiert, entsteht eine Verdünnungswelle, die sich durch die Zelle 1 hindurchbewegt und in der Zelle einen Gasstrom auslöst, so daß in die Leitung 20 Gas austritt. Dieser Gasstrom setzt sich auch nach dem Passieren der Kante 24 der Leitung 19 fort, und das heiße Gas in den Zellen 1 wird daher durch vom Kühler 36 gekühltes Gas ersetzt. Die von der Kante 38 ausgehende Verdichtungswelle verhindert weitere Gasbewegungen in der Zelle 1, und der Zellendruck wird etwas erhöht. Nach diesem Spülprozeß ist der Zellendruck niedriger als vor dem Erreichen der Niederdruckspülzone. Da dieser Druck niedriger ist als der Druck in der Leitung 28, d. h. als der atmosphärische Druck, strömt Gas, z. B. frische Luft, in die Zelle 1, wenn sie die Kante 29 passiert. Für einen kurzen Zeitraum ist die Zelle 1 an beiden Enden geöffnet, und eine weitere Spülung findet statt, so daß das expandierte Restgas durch die Leitung 40 ins Freie abströmt, bis die durch die Kante 30' verursachte Verdichtungswelle in der Zelle eine weitere Gasbewegung abstoppt. Die Zelle 1 kann dabei sogar im Vergleich zu dem Druck in der Leitung 28 überladen werden.
  • In der Fig. 4 ist nur die Niederdruckspülzone eines Druckaustauschers dargestellt. Auch hier ist die Zuleitung 19 mit der Ableitung 20 der Niederdruckspülzone zu einem geschlossenen Kreislauf mittels der Leitung 21 verbunden, in der eine Kühleinrichtung 41 aus einer Waben-, Filter- oder Rieselbauart angeordnet ist. Das Kühlmittel wird über ein Rohr 42 zugeführt und über einen Ablauf 43 abgeführt. Es kann eine Rieseleinrichtung beliebiger Bauart verwandt werden, z. B. ein Tafelblechriesler oder eine mit Kiesel oder einer anderen geeigneten Masse, z. B. einer porösen Masse angefüllte Einrichtung. Diese Rieselanlage kann aber auch ganz weggelassen werden, wobei dann das Kühlmittel einfach im Gegenstrom durch das Gas rieselt. Ähnlich wie in der Fig. 1 hat auch diese Anordnung eine Kühlgasleitung 28. Diese Einrichtungen unterscheiden sich jedoch dadurch, daß hier eine Gasentnahmeleitung 44 vorhanden ist, deren vordere und hintere Kanten 45 und 46 derart einander zugeordnet sind, daß bei normaler Geschwindigkeit oder Drehung des Zellenrades 2 und beim Öffnen einer Zelle 1 an der vorderen Kante 45 eine Verdünnungswelle sich vom Abströmende der Zelle zu ihrem Einströmende und wieder zurück bewegen kann, bevor die Zelle 1 durch die hintere Kante 46 wieder geschlossen wird. Bei einem Alternativvorschlag kann auf der entgegengesetzten Fläche des Zellenrades 2, also gegenüber der Leitung 44, eine weitere Leitung 44' vorhanden sein, wie dies in der Fig. 4 gestrichelt angedeutet ist.
  • Beim Erreichen der Leitung 44 passiert demnach die Zelle 1 bei dieser Ausführungsform zunächst die Kante 45, worauf sich eine Verdünnungswelle vor und zurück über die Länge der Zelle 1 hinweg bewegt und einen Strom heißen expandierten Gases in die Leitung 44 hinein verursacht. Das Entnahmegas kann mit verschiedenem Druck abgeführt werden, und zwar je nach der Auslegung des Druckaustauschers und nach der Lage der Entnahmeleitung. Der Entnahmedruck kann gleich dem Druck in der Zuleitung 28, z. B. gleich dem Atmosphärendruck sein. Das Gas kann aber auch mit Überdruck entnommen und einer Kraftmaschine zugeführt werden. Da das Gas aus der Zelle 1 ausgeströmt ist, hat die Zelle nach dem Passieren der Kante 46 einen beträchtlich niedrigeren Druck, so daß bei diesem Beispiel in der Niederdruckspülzone nur wenig Gas gekühlt werden kann. Der Druck ist niedriger als bei den zuvor beschriebenen Ausführungsformen, so daß ein höheres Druckgefälle erreicht werden kann. Auch bei dieser Ausführung kann dadurch ein geschlossener Kreislauf erzielt werden, daß die Leitung 44 oder die Austrittsleitung der Expansionsmaschine mit der Leitung 28 über eine Kühleinrichtung verbunden wird.
  • Desgleichen kann bei der Ausführung nach Fig. 3 das aus der Leitung 35 über eine Turbine geführte Entnahmegas zur Zuleitung 28 rückgeführt werden.
  • Nach der Fig. 5 wird das heiße Niederdruckgas für äußere Verwendung, z. B. in einer Kraftmaschine 31' dem Zellenrad 2 über die Leitung 35 entnommen, wogegen in der Fig. 1 Nutzdruckgas der Hochdruckspülzone 4, 5, 6 bei 11 entnommen wird. Auch in der Fig. 5 ist die Einrichtung zum Ausnutzen des heißen Gases wiederum als Turbine 31' dargestellt, der das heiße Gas durch die Leitung 32' zugeführt wird. Das Abgas der Turbine 31' gelangt über eine Leitung 33' und einen Kühler 34 zu einem Rohr 47, das in den Kreislauf der Niederdruckspülzone führt. Anderes Gas wird von einer Zwischendruckstufe der Turbine 31' über eine Leitung 49 zum Einlaß 28 der zusätzlichen weiteren Spülzone geführt, mit dem die Zellen 1 verbunden sind, wenn sie die Niederdruckspülzone 19, 20 passiert haben. Die Niederdruckspülzone 19, 20 enthält die Kühleinrichtung 36, die mit Kühlmittel aus Rohren 50 über Ventile 51 versorgt wird, wobei die Rohre 50 und die Ventile 51 auch den Kühler 34 für das Gas in der Leitung 47 und einen Kühler 52 für das Gas in der Leitung 49 versorgen. Bei dieser Ausbildung kann die Hochdruckspülzone von außen her indirekt beheizt werden. Der niedrigste Druck liegt tiefer als bei dem Ausführungsbeispiel nach der Fig. 1, so daß sich ein größeres nutzbares Druckgefälle ergibt.

Claims (6)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Zellenrad-Druckaustauscher mit einer Hochdruck- und einer Niederdruckspülzone, wobei die Heißgaszellen vor ihrem Eintritt in die Niederdruckspülzone einen Vorauslaß aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Ein- und Auslaßleitungen (19, 20) der Niederdruckspülzone außerhalb des Zellenrades über eine Kühlvorrichtung (22), die in einer Umlaufleitung (21) angeordnet ist, miteinander verbunden sind.
  2. 2. Druckaustauscher nach Anspruch 1 mit Erhitzung des Gases vor dem Eintritt in die Hochdruckspülzone mittels innerer Verbrennung, dadurch gekennzeichnet, daß - in der Drehrichtung des Zellenrades gesehen - nach der die geschlossene Umlaufleitung (19, 20, 21) aufweisenden Niederdruckspülzone eine beiderseits zur Atmosphäre offene weitere Spülzone (28, 40) angeordnet ist.
  3. 3. Druckaustauscher nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch Anordnung einer Leitung (35 in Fig. 3) zur Entnahme von Nutzdruckgas zwischen der Hochdruckspülzone und der Niederdruckspülzone.
  4. 4. Druckaustauscher nach Anspruch 2, bei dem die Zu- und Abführleitungen der Hochdruckspülzone außerhalb des Zellenrades mit einer Umlaufleitung verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Zuleitung (18) zu der Hochdruckspülzone (4, 5) und dem Zuleitungsstutzen (28) der - in Drehrichtung des Zellenrades gesehen - hinter der Niederdruckspülzone liegenden weiteren Spülzone (28, 40) eine Verbindungsleitung (9, 10, il, 32, 33 in Fig. 2) angeordnet ist.
  5. 5. Druckaustauscher nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Entnahmeleitung (35 in Fig. 5) und der Niederdruckumlaufleitung (21 in Fig. 5) eine Verbindungsleitung (32', 33', 47 in Fig. 5) angeordnet ist.
  6. 6. Druckaustauscher nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß in den Verbindungsleitungen (9, 10, 11, 32, 33 in Fig. 2 und 32', 33', 47 in Fig. 5) eine Kraftmaschine (31,31') angeordnet ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 724 998; französische Patentschrift Nr. 935 362.
DEI7732A 1952-09-26 1953-09-24 Zellenrad-Druckaustauscher Granted DE1110811B (de)

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