DE2013482C3

DE2013482C3 - Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von Druckgas

Info

Publication number: DE2013482C3
Application number: DE2013482A
Authority: DE
Inventors: Joseph A. Harbor City Calif. Connell (V.St.A.)
Original assignee: Systems Capital Corp Phoenix Ariz (vsta)
Current assignee: Systems Capital Corp Phoenix Ariz (vsta)
Priority date: 1969-03-26
Filing date: 1970-03-20
Publication date: 1979-04-26
Also published as: IL34018A0; CH516737A; FR2039969A5; DE2013482B2; DE2013482A1; US3591962A; IL34018A; NL7003547A; GB1281613A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von Druckgas gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung diese Verfahrens.

Ein bekanntes Verfahren dieser Art und eine zu seiner Ausübung geeignete Vorrichtung sind aus der DE-AS

10 33961 bekanntgeworden. Der Speicherbehälter enthält dort Luft oder Wasser als Arbeitsmittel, das nach Entzünden einer Pulverladung mit den heißen gasförmigen Verbrennungsprodukten gemischt wird, dabei diese abkühlt und selbst erwärmt wird, worauf das s Gemisch aus Wasserdampf oder Luft mit den Verbrennungsprodukten als Druckgas der Andrehturbine zugeführt wird. Dieses bekannte Verfahren hat den Nachteil einer auf die Größe der Anlage bezogenen beschränktes Leistungsfähigkeit Damit mag es zwar gerade noch gelingen, Turbinen-Triebwerke mittlerer Größe anzulassen, nicht dagegen solche von Großraumflugzeugen der heute schon verwendeten Größe oder gar noch größere Gasturbinen-Triebwerke, wenn man fordert, daß die Vorrichtung zur Erzeugung von Druckgas für diesen Zweck genügend klein und leicht ist, um auch als fahrbare Einheit ausgeführt werden zu können.

Aus dem DE-GM 18 60 162 sowie aus eier US-PS 31 54 928 sind Vorrichtungen bekannt, bei denen eine kryogene Flüssigkeit durch Wärmezufuhr in den gasförmigen Zustand überführt wird. Die Erwärmung geschieht im kontinuierlichen Durchlauf und der so erzeugte Gasstrom dient gemäß US-PS 31 54 928 auch zum Betreiben einer Gasturbine. Auch damit ist es nicht möglich, den Luftturbinenstarter einer Gasturbine der vorhin erwähnten Größe zu betreiben, wenn die Anlage nicht die nur bei stationärer Bauweise mögliche Größe haben soll.

Aus der AT-PS 2 43 578, sowie der DE-PS 8 81 583 schließlich sind Vorrichtungen bekannt, bei denen ein Arbeitsmedium in bereits gasförmigem Zustand in Berührung mit einem vorher aufgeheizten Wärmespeicher-Material gebracht wird. Gemäß der AT-PS 2 43 578 ist ein diskontinuierlicher Ablauf der Erwärmung des Arbeitsmediums vorgesehen, wobei aber nicht dieses unmittelbar mit dem Wärmetauscher in Berührung kommende Arbeitsmittel, sondern wiederum von diesem Arbeitsmittel unter Druck gesetzte Kaltluft der Turbine zugeführt wird. Gemäß der DE-PS 8 81 588 läuft die Erwärmung des Arbeitsmittels kontinuierlich ab, indem der Wärmespeicher in Form von Schüttgut in einem quasi-kontinuierlichen Prozeß durch die Anlage gefördert wird. Die aus diesen beiden Entgegenhaltungen bekannten Vorrichtungen erfordern aufgrund ihrer Arbeitsweise äußerst große Bemessungen und sind offenbar für stationäre Kraftwerksanlagen bestimmt.

Die Erfindung hat sich demgegenüber die Aufgabe gestellt, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung von Druckgas zur Beaufschlagung von so Andrehturbinen für Flugzeug-Gasturbinentrieb%verke zu schaffen, das eine erheblich gesteigerte Leistungsfähigkeit zur raschen Abgabe sehr großer Gasmengen unter hohem Druck aufweist, ohne daß die Anlage eine für den mobilen Einsatz unzulässige Größe annehmen müßte. Die Leistungsfähigkeit soll soweit gesteigert werden, daß nicht nur das Andrehen der Triebwerke von Großraumflugzeugen oder noch größeren Triebwerken möglich ist, sondern daß auch ein kurz hintereinander erfolgender mehrmaliger Einsatz möglieh ist und der erzeugte Druck so hoch ist, daß auch längere Verbindungsleitungen geringen Querschnitts zwischen der Anlage und dem Verbraucher des Druckgases und damit ein entsprechender Druckabfall bis zum Verbraucher toleriert werden können.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe im wesentlichen durch die im Anspruch 1 angegebenen Verfahrensschritte bzw. durch die in Ansoruch 2 angegebene Ausbildung der zur Ausübung des Verfahrens geeigneten Vorrichtung.

Durch das zweistufige Verfahren, das im ersten Verfahretisschritt auch aus Wärmeirzeugern geringerer Leistung durch einen entsprechend längeren Speicherungsprozeß eine große Wärmemenge zu speichern vermag, ist es möglich, im zweiten Verfahrensschritt Druckgas in einer Menge und unter einem Druck abzugeben, wie dies bei mobilen Anlagen bisher nicht möglich war.

Zusätzlich zur aufgabengemäßen Verwendung kann der Anmeldungsgegenstand auch zur Versorgung anderer Druckluftverbraucher verwendet werden.

In der nachfolgenden Beschreibung werden Ausführungsbeispiele der Erfindung in Verbindung mit den Zeichnungen erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine stark vereinfachte, schematische Darstellung einer Anlage, welche hauptsächlich als bewegliche Bodenanlage verwendbar ist,

F i g. 2 eine ähnlich vereinfachte, schematische Darstellung einer anderen Ausführungsform, welche hauptsächlich für den Einbau an Bord bestimmt ist,

F i g. 3 eine Schrägansicht eines Druckgaserzeugers für den Bodeneinsatz, der über einen Druckschlauch mit dem pneumatischen Einlaßkanal eines Luftfahrzeugs verbunden ist,

Fig.4 eine Draufsicht auf den in Fig.3 gezeigten Druckgaserzeuger, wobei der Deckel abgenommen ist,

F i g. 5 eine Seitenansicht des Druckgaserzeugers in der Richtung 5-5 in F i g. 4,

Fig.6 einen Schnitt längs der Linie 6-6 in Fig.4, in welchem Einzelheiten eines in den in F i g. 3 gezeigten Druckgaserzeuger eingebauten Wärmespeichers dargestellt sind,

Fig.7 einen Schnitt längs der Linie 7-7 in Fig.6, in weichem die Einrichtung zum Einspritzen kryogener Flüssigkeit in den Wärmespeicher dargestellt ist,

Fig.8, welche aus den Fig.8a und 8b besteht, ein ausführliches Schaltbild des in den F i g. 3 bis 7 allgemeiner dargestellten Druckgaserzeugers und

Fig.9 eine ausführliche schematische Darstellung eines pneumatischen Steuerkreises in der in Fig.8 gezeigten Anlage.

Wie in F i g. 1 gezeigt, weist die erste Ausführungsform einer Anlage einen Speicherbehälter 11 für einen Vorrat von kryogener Flüssigkeit, einen Druckbehälter 13 zur Speicherung der zur Verdampfung der kryogenen Flüssigkeit verwendeten Wärme, eine Einrichtung 15 zum Aufheizen des im Druckbehälter 13 befindlichen Wärmespeicher-Materials durch Umwälzen von heißem Gas durch den Druckbehälter 13 und einen Druckregler 17 auf, welcher gewährleistet, daß das im Druckbehälter 13 erzeugte Gas unter einem vorbestimmten Druck abgegeben wird.

Die in F i g. 1 gezeigte Anlage hat zwei grundlegende Arbeitszyklen. Während des ersten Arbeitszyklus, welcher mit I bezeichnet ist, wird heißes Gas durch den Druckbehälter 13 umgewälzt, so daß eine große Wärmemenge in dem darin enthaltenen Wärmespeicher-Material gespeichert wird. Während des zweiten grundlegenden Arbeitszyklus der Anlage, welcher mit II bzeichnet ist, wird kryogene Flüssigkeit unter einer bestimmten Geschwindigkeit in den Druckbehälter 13 eingespritzt, wo sie verdampft und durch Wärmeübertragung vom Wärmespeicher-Material auf eine höhere Temperatur und einen höheren Druck gebracht wird. Das erhaltene heiße Gas wird durch den Druckregler 17 in einen Einlaßkanal des Luftfahrzeuss abseHeben.

dessen Triebwerke gestartet werden sollen.

Der Druckbehälter 13 besteht grundsätzlich aus einem druckfesten Behälter 12, welcher ein Gefüge von Wärmespeichermaterial 14 enthält. Die Aufheiz-Einrichtung 15 ist ein normales Gebläsegerät mit einem Wärmetauscherkanal 19 innerhalb einer Kammer 21, die außerdem einen Brenner 23 enthält. Der Brenner wird mit Brennstoff aus einem Brennstoff-Behälter 25 über ein Ventil 27 mittels einer Brennstoffpumpe 29 versorgt. Brennerluft wird durch den Wärmetauscherkanal 19 mittels des Gebläses 31 gedruckt.

Um die Wärmeenergie der heißen Luft von der Aufheizeinrichtung 15 auf das Wärmespeicher-Material 14 im Druckbehälter 13 zu übertragen, ist der Wärmetauscherkanal 19 in einem geschlossenen pneumatischen Kreislauf mit dem Druckbehälter 13 des Wärmespeichers über öffnungen 33 und 35 im Behälter mittels zweier Kanäle 37 und 39 verbunden. Luft oder Gas wird durch den so gebildeten geschlossenen Kreislauf mittels eines zweiten Gebläses, eines Heizgasgebläses 41, umgewälzt Diese Speicherung im Wärmespeicher-Material 14 wird fortgesetzt, bis dasselbe auf eine vorbestimmte Temperatur, normalerweise 243° C gebracht ist Wenn dies eintritt, werden die Gebläse 31 und 41 sowie die Brennstoffpumpe 29 abgeschaltet und der Wärmespeicher ist bereit, vom Speicherbehälter 11 kryogene Flüssigkeit zu empfangen. Kryogene Flüssigkeit wird vom Speicherbehälter 11 zum Druckbehälter 13 über eine Leitung 18 und über ein Regelventil 20 mittels einer kryogenen Pumpe 22 zugeleitet. Im Behälter 12 ist eine Düse 24 so angeschlossen, daß sie kryogene Flüssigkeit aus der Leitung 18 empfängt und dieselbe in das Wänrespeicher-Material 14 in einer vorbestimmten Verteilung und einer vorbestimmten Geschwindigkeit einsprüht Dies geschieht erst, wenn die Abgabe von Druckgas aus der Anlage erforderlich ist. In diesem Zeitpunkt wird das Ventil 20 geöffnet und kryogene Flüssigkeit wird mittels der Pumpe 22 zur Düse 24 zugeleitet durch die die Flüssigkeit in den Behälter 12 auf das Wärmespeicher-Material 14 mit einer bestimmten Geschwindigkeit gespritzt wird. Gleichzeitig wird ein Sperrventil 43, das an eine Auslaßöffnung 45 des Behälters 12 angeschlossen ist, geöffnet und das im Behälter 12 infolge des Einspritzen kryogener Flüssigkeit in ihm erzeugte Gas kann in einen Druckschlauch 47 eintreten, der vom Ventil 43 zum Druckregler 17 führt Am Druckregler 17 wird der Gasdruck auf eine vorbestimmten Wert eingeregelt und sodann wird das Gas unter dem eingeregelten Druck zu einer Kupplung 49 geleitet, die an ihrem anderen, nicht gezeigten Ende mit dem Einlaßkanal des Flugzeugs verbunden ist dessen Triebwerk gestartet werden soll.

Bei einer im wesentlichen in der in F i g. 1 gezeigten Weise ausgebildeten Anlage, die aufeinanderfolgende Starts von Flugzeugtriebwerken in kurzen Abständen ermöglichen soll, betrug die Geschwindigkeit mit der kryogene Flüssigkeit insbesondere flüssiger Stickstoff, durch den Druckbehälter 13 geleitet und in denselben eingespritzt verdampft erhitzt und sodann als Gas zur Kupplung 49 abgegeben wurde, zwischen 45,4 und 1083 kg in der Minute. Die Dauer eines Druckarbeitszyklus, währenddessen die kryogene Flüssigkeit in ein Gas umgewandelt und an die Kupplung 49 abgegeben wurde, betrug etwa 30 Sekunden. Während jedes solchen Arbeitszyklus wurden daher zwischen 22,7 und 54,4 kg flüssiger Stickstoff verbraucht

Das im Druckbehälter 13 verwendete Wärmespeicher-Material 14 bestand aus 363 kg Aluminiumkügel- chen mit 6,35 mm Durchmesser, die 61,2 kg je 0,305 m wogen. Um diese Aluminiurnkügelchen auf die erforder liehe Temperatur von 232°C zu bringen, wurde de: Speicherzyklus auf 15 Minuten festgesetzt. Mit dieser Zeiten und Längen wurde eine ausreichende Wärmemenge im Druckbehälter 13 gespeichert, um eine zurr Starten von sechs Flugzeugtriebwerken nacheinandei ausreichende kryogene Flüssigkeitsmenge zu verdampfen und auf den erforderlichen Druck und die erforderliche Temperatur zu bringen.

Nachfolgend werden die Grundzüge einer zweiter Ausführungsform beschrieben. Bei gegenwärtig verwendeten Flugzeugen, wie den unter den Bezeichnungen B-727, B-737 und DC-9 bekannten Flugzeugen, ist an Bord ein !!ilfsleistungsgerät vorhanden, welche· gewöhnlich als APU bezeichnet wird. Dieses Gerät isi eine kleine Gasturbine, die in F i g. 2 mit 51 bezeichnet ist und Antriebskraft für eine Welle erzeugt die durch einen Generator 53 in elektrische Energie umgewandelt wird. Die APU erzeugt auch pneumatische Leistung über eine Abzweigeinrichtung, die unter hohem Druck stehendes Gas vom Kompressorteil der Gasturbine entnimmt Die erzeugte elektrische Leistung wird füi die Hilfsbeleuchtung und andere elektrische Leistungserfordernisse im Flugzeug verwendet Die von dem Gerät erzeugte pneumatische Leistung wird zum Starten von Triebwerken am Flugzeug verwendet.

Die bisher bei Flugzeugen verwendeten Hilfsleistungsgeräte erzeugen keine ausreichende pneumatisehe Leistung zum Starten besonders großer Triebwerke, wie z. B. an Flugzeugen mit der Bezeichnung B-747 und ähnlichen größeren Flugzeugen. Gegenwärtig erfordern diese neuen Flugzeuge pneumatische Startleistung, die annähernd das Doppelte der für Triebwerke an bisher verwendeten Flugzeugen erforderlichen Startleistungen betragen. Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird die APU anstelle der Aufheiz-Einrichtung 15 in F i g. 1 dazu verwendet, Wärme zu speichern, d. h. das Wärmespeicher-Material 14 auf die erforderliche Temperatur zu bringen. Diese Ausführungsform, durch welche eine Starteinrichtung an Bord geschaffen wird, wird in der folgenden Weise ausgestattet Ein Druckbehälter 13 und ein Speicherbehälter 11, die im wesentlichen in der in Fi g. 1 gezeigten Weise miteinander verbunden sind, werden an Bord des Flugzeuges nahe neben einem kleinen APU-Gerät der bisher in Flugzeugen verwendeten Art angeordnet. Ein Umleitventil 55 wird im Auslaßkanal des APU-Geräts angebracht und ein Kanal 57 wird vorgesehen, der das durch den Druckbehälter 13 des Wärmespeichers abgeleitete Abgas aufnimmt. Ventile 59 und 61 sind am Druckbehälter 13 vorgesehen, so daß er vollständig vom Auslaßsystem des APU-Geräts abgetrennt werden kann.

Während des Speicherzyklus werden die Abgase aus der Gasturbine durch das Wärmespeicher-Material 14 des Wärmespeichers umgeleitet wodurch das Material auf eine vorbestimmte Temperatur gebracht wird. Wenn diese Temperatur erreicht ist werden das Einlaßventil 59 und das Auslaßventil 61 geschlossen und das Umlenkventil 55 im Auslaßkanal der Gasturbine wird in die geöffnete Stellung gebracht

Es ist zu bemerken, daß das Flugzeug, für das diese Ausführungsform bestimmt ist bereits einen kryogenen Speicherbehälter zur Verwendung beim Brennstoffwaschen enthält Daher ist kein besonderer Behälter für den Druckgaserzeuger gemäß der Erfindung erforderlich.

Um einen Triebwerkstart durchzuführen, wird kryogene Flüssigkeit von diesem Speicherbehälter in den das Wärmespeicher-Material 14 enthaltenden Druckbehälter 13 eingeleitet und das erhaltene heiße Gas wird durch eine Auslaßöffnung 63 im Druckbehälter in die Startkanäle des Flugzeugs geleitet.

Die oben beschriebene Anlage ermöglicht es, daß eine kleine Gasturbine an Bord eines der neuen großen Flugzeuge eingebaut wird, wobei die Gasturbine selbst hauptsächlich als elektrischer Generator verwendet ι ο wird und ihre Abgase nicht direkt zum Starten des Flugzeugs, sondern vielmehr zur Speicherung von Wärme im Druckbehälter 13 in der beschriebenen Weise verwendet werden. Die dadurch erzielte Gewichtsersparnis ist beträchtlich. Eine zur Erzeugung is einer für das Starten von Triebwerken an den neuen Flugzeug iy pen, wie der B-747, ausreichenden pneumatischen Leistung genügend große Gasturbine wiegt etwa 453,6 kg mehr als die bei heute üblichen Flugzeugen verwendeten. Dagegen würde das Gewicht des Wärmespeichers insofern viel geringer sein, als derselbe lediglich die zur Ermöglichung eines Starts ausreichende Menge an Wärmespeicher-Material enthalten muß Infolgedessen wird er viel leichter als der Wärmespeicher einer Bodenanlage, wie sie in F i g. 1 gezeigt ist.

Im folgenden wird nun das erste Ausführungsbeispiel zur Verwendung im Bodeneinsatz ausführlich beschrieben. Ein Druckgaserzeuger, welcher der allgemein in F i g. 1 gezeigten Anlage entspricht ist ausführlich in den F i g. 3 bis 8 dargestellt Die folgende Beschreibung der Anlage bezieht sich hauptsächlich auf F i g. 8, welche ein ausführliches Schaltbild der Anlage wiedergibt. Der Zweck der F i g. 3 bis 7 besteht darin, dem Leser eine Anschauung der körperlichen Abmessungen und gegenseitigen Anordnungen der die Anlage gemäß Fig.8 3^r> bildenden Teile zu geben. Diese Abmessungen und räumlichen Beziehungen sind jedoch an sich nicht kritisch und entsprechen einfach einer bestimmten Auswahl beim Aufbau der Ausführungsform.

Im folgenden Text werden zunächst die Hauptteile der Anlage gemäß F i g. 8 ausführlicher beschrieben, als es in Verbindung mit F i g. 1 der Fall war. Nach dieser Beschreibung der Hauptteile der Anlage werden die verschiedenen Betriebsarten der Anlage erläutert und sodann werden bestimmte, wahlweise Steuereinrichtungen, welche ein Arbeiten der Anlage in diesen Betriebsarten bewirken, als Teil dieser Erläuterung beschrieben.

Hauptteile der Anlage

Der Speicherbehälter für kryogene Flüssigkeit

Der Speicherbehälter 11 besteht aus einem Material, welches für die Verwendung bei kryogenen Temperat-j- .v> ren geeignet ist Wenn daher die im Speicherbehälter 11 gespeicherte Flüssigkeit flüssiger Stickstoff ist, betragen diese Temperaturen etwa —196° C Der Behälter kann aus Aluminium, rostfreiem Stahl oder einer der 9%igen Nickel-Stahllegierungen bestehen. Bei der hergestellten Ausführungsform wurde der Behälter aus rostfreiem Stahl hergestellt und mit einer dicken Schaumschicht isoliert, um ein Absieden der darin enthaltenen kryogenen Flüssigkeit möglichst gering zu machen.

Es wurde auch Vorsorge getroffen, ein Füllen des Speicherbehälters 11 gegen einen Oberdruck zu ermöglichen, so daß man vermeidet, bereits vorhandenen kryogenen Dampf im Behälter jedesmal beim Füllen ablassen zu müssen. Das anfängliche Füllen des Behälters wird bewirkt, indem eine geeignete Kupplung an einem Kupplungsanschluß 65 befestigt wird, welcher mit dem Boden des Speicherbehälters 11 über ein Handventil 67 und die Leitung 18 verbunden ist. Wenn der Speicherbehälter 11 anfänglich gefüllt wird, befindet er sich auf Umgebungstemperatur und die in denselben eintretende kryogene Flüssigkeit wird sofort verdampft. Diese Verdampfung wird dazu benützt, die Behältertemperatur auf diejenige der Flüssigkeit herunterzudrücken. Es muß jedoch eine aus dem Speicherbehälter 11 herausführende Durchführung vorgesehen werden, damit diese Dämpfe austreten können. Zu diesem Zweck ist eine Belüftungsleitung 69 an der Oberseite des Behälters vorgesehen, und diese Leitung kann durch ein handbetätigbares Belüftungsventil 71 geschlossen werden, wenn ein Durchströmen durch die Belüftungsleitung 68 nicht mehr erwünscht ist. Die Flüssigkeitshöhe im Speicherbehälter 11 wird durch einen Standanzeiger 73 angezeigt, welcher mit Stellen an der Oberseite und Unterseite des Speicherbehälters 11 über Leitungen 75 und 77 verbunden ist Die Leitung 75 steht außerdem mit einem Druckmeßgerät 79 zur Anzeige des Dampfdruckes im Speicherbehälter 11 in Verbindung. Ein Paar von handbetätigbaren Ventilen 81 und 83 sind zwischen den Standanzeiger 73 und jeweils eine der Leitungen 75 und 77 eingeschaltet, so daß der Anzeiger abgeschaltet werden kann. Ein drittes handbetätigbares Ventil 85, das parallel zum Standanzeiger 73 angeschlossen ist, dient zur Einstellung von dessen Empfindlichkeit.

Um den Speicherbehälter bis zu einer gewünschten Höhe zu füllen, werden das Füllventil 67 und das Belüftungsventil 71 geöffnet und kryogene Flüssigkeit kann in den Behälter bis zu einer gewünschten Höhe eintreten, welche durch den Standanzeiger 73 angezeigt wird, in welchem Zeitpunkt die Ventile 67 und 71 geschlossen und der Zuleitungsschlauch von der Kupplung 65 abgenommen wird. Wie weiter unten ausführlicher erläutert, kann nach dem erstmaligen Befüllen des Behälters das Belüftungsventil 7! noch offen bleiben müssen, bis genügend kryogene Flüssigkeit im Behälter verdampft ist, damit dieser auf die Temperatur der kryogenen Flüssigkeit etwa —196° C gebracht ist Nachdem dies erreicht ist, wird das Belüftungsventil 71 ebenfalls geschlossen.

In F i g. 1 ist eine Pumpe 22 zur Zuführung von kryogener Flüssigkeit vom Speicherbehälter 11 über die Leitung 18 in den Druckbehälter 13 dargestellt Dies stellt zwar eine mögliche Ausführungsform dar, bei der in F i g. 8 dargestellten Anlage ist jedoch die Pumpe 22 weggelassen und stattdessen kann sich ein Dampfdruck im Behälter 11 ausbilden, welcher die kryogene Flüssigkeit durch die Leitung 18 drückt Insbesondere ist eine Behälterdruckerzeugerschlange 87 mit dem Speicherbehälter 11 verbunden, die kryogene Flüssigkeit aus demselben empfängt, wobei diese Schlange 87 einer etwas über der Temperatur der kryogenen Flüssigkeit liegenden Temperatur ausgesetzt ist so daß die Flüssigkeit verdampft und fiber den Speicherbehälter 11 abgeleitet wird, so daß das entstehende Gas in denselben zurückgeleitet und der Speicherbehälter 11 dadurch unter Druck gesetzt wird. Ein handbetätigbares Druckerzeugungsventil 89 ist zwischen ein Ende der Schlange 87 und den Speicherbehälter 11 eingeschaltet und ein pneumatisch betätigbares Druckregelventil 91 ist in den Rückweg der Behälterdruckerzeugerschlange 87 eingesetzt Wie das Steuerventil 91 geöffnet wird, wird weiter unten erläutert An dieser Stelle soll die

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Feststellung genügen, daß das Ventil nur während der Füllung des Speicherbehälters 11 geschlossen ist.

Um eine Druckerzeugung im Speicherbehälter 11 zu bewirken, wird das Druckerzeugungsventil 89 geöffnet, so daß kryogene Flüssigkeit durch die Schlange 87 strömen kann. Normalerweise befindet sich die Schlange auf Umgebungstemperatur und die Wärmeübertragung durch die dünnen Wände der Druckerzeugerschlange verdampft die kryogene Flüssigkeit, wodurch Gas gebildet wird, das zur Oberseite des ι ο Speicherbchälters 11 abströmt.

Bei der in Fig.8 gezeigten Ausführungsform der Anlage ist auch Vorsorge getroffen, daß die Geschwindigkeit, mit der kryogene Flüssigkeit in der Schlange 87 verdampft wird, stark erhöht ist, so daß jeglicher Abfall is des Drucks im Speicherbehälter 11, der sich aus einer Entnahme von Flüssigkeit aus dem Behälter zum Einspritzen in den Druckbehälter 13 ergeben kann, ausgeglichen wird. Insbesondere sind Einrichtungen zur Erwärmung eines Teils der Schlange 87 vorgesehen, indem dieser Teil in eine Heizkammer 93 eingeschlossen ist und ein Teil des heißen Gases, das von der Anlage während der Einspritzzeit der kryogenen Flüssigkeit in den Druckbehälter 13 erzeugt wird, durch einen Kanal 95 abgezweigt wird. Die Strömung des heißen Gases durch den Kanal 95 in die Kammer 93 wird durch ein Heizsteuerventi! 97 gesteuert, welches sich nur öffnet, wenn der Druck im Speicherbehälter 11 unter einen vorbestimmten Grenzwert abgesunken ist.

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Der Druckbehälter als Wärmespeicher

Der Druckbehälter 13 ist diejenige Einrichtung in der Anlage zum Verdampfen der aus dem Speicherbehälter 11 entnommenen kryogenen Flüssigkeit, welche zur Erhöhung der Temperatur des erhaltenen Gases auf einen vorbestimmten Wert und zum Halten des erhitzten Gases unter einem vorbestimmten Druck verwendet wird. Daher muß der Druckbehälter 13 geeignet sein, äußerste Temperaturen zwischen etwa —196° C und 232° C sowie Drücke bis zu etwa 10,55 atü «o auszuhalten. Wie am besten aus F i g. 6 ersichtlich, weist der Druckbehälter 13 zwei Strömungswege auf. Ein Weg zwischen dem Einlaß 33 und dem Auslaß 35 des Druckbehälters 13 ermöglicht, daß die heiße Luft durch das Gefüge des Wärmespeicher-Materials 14 gesogen wird, so daß dessen Temperatur steigt, und der andere Strömungsweg zwischen der Düse 24 und dem Auslaßkanal 45, 16 dient zum Einleiten der kryogenen Flüssigkeit in den Druckbehälter 13 und zum Ausstoßen des erhaltenen Gases aus ihm. Das Gefüge von so Aluminiumkügelchen füllt den Behälter 12 nahezu vollständig und ist zwischen einem Paar von Haltesieben 28 und 30 festgelegt, um zu verhindern, daß die Kügelchen durch den Einlaß 33 oder den Auslaß 35 abgeführt werden.

Einrichtung zum Aufheizen des Wärmespeicher-Materials

Die Einrichtung 15 zum Erhöhen der Temperatur des durch das Gefüge des Wärmespeicher-Materials 14 während des Speicherzyklus durchgeleiteten Gases kann von beliebiger Bauart sein, durch die die Gastemperatur in einer geschlossenen Anlage erhöht wird. Grundsätzlich weist die Einrichtung 15 einen in einer Kammer 21 untergebrachten Wärmetauscherkanal 19 und eine Heizeinrichtung 23 in Form eines Brenners zur Erhitzung der am Wärmetauscherkanal 19 vorbeigeblasenen Luft auf. Zusätzlich zu diesen Teilen weist die Einrichtung 15 ein Paar von Temperaturschaltern 101 und 103 auf. Diese Schalter fühlen die Temperatur in der Kammer 21 und im rückführenden Kanal 39 ab und werden zur Steuerung des Betriebs des Brenners in einer weiter unten im Zusammenhang mit dem Speicherzyklus der Anlage zu beschreibenden Weise verwendet.

Das Druckgas-Netzwerk

Es ist ersichtlich, daß die Gebläse 31 und 41 durch elektrisch betriebene Motoren angetrieben werden. Es ist ebenfalls ersichtlich, daß Brennstoff vom Brennstoffbehälter 25 zum Brenner der Heizeinrichtung 23 mittels einer Pumpe, wie der in Fig. 1 gezeigten Pumpe 29, zugeführt werden kann. Bei der in Fig.8 gezeigten Ausführungsform ist jedoch Vorsorge getroffen, daß die Anlage sich selbst mit Leistung versorgt. Aus diesem Grund werden Druckluftmotoren 105 und 107 zum Antrieb der Gebläse 31 bzw. 41 verwendet. Außerdem wird in ähnlicher Weise wie beim Speicherbehälter 11 beim Brennstoffbehälter 25 keine Pumpe verwendet, sondern der Brennstoffbehälter wird statt dessen unter Druck gesetzt und dadurch Brennstoff durch das Ventil 27 und die Leitung 101 zum Brenner der Heizeinrichtung 23 gedrückt. Gemäß einem Merkmal der Erfindung wird die zum Antrieb der Gebläsemotoren 105 und 107 erforderliche pneumatische Leistung sowie der zur Unterdrucksetzung des Brennstoffbehälters 25 erforderliche pneumatische Druck in der in F i g. 8 gezeigten Anlage geliefert, indem aus dem Speicherbehälter 11 entnommene kryogene Flüssigkeit verdampft wird. Insbesondere führt eine Leitung 109 vom Druckerzeugungsventil 89 zu einer pneumatischen Druckschlange 111, welche in einem Ansatz 113 der Heizkammer 21 der Aufheiz-Einrichtung 15 angeordnet ist Dadurch wird die in die Schlange 111 an einer Stelle 114 eintretende kryogene Flüssigkeit verdampft und derart erhitzt, daß das die Schlange an einer Stelle 117 verlassende, erhaltene Gas unter einem Druck von etwa 7.03 atü steht. Das so erzeugte Druckgas wird in die Gebläsemotoren 105 und 107 und in den Brennstoffbehälter 25 über ein Steuerventil 115 und eine Leitung 120 für die pneumatische Leistung eingeleitet Ein normales Druckmeßgerät 119 ist zur Überwachung des Druckes im Brennstoffbehälter vorgesehen.

Um zu verhindern, daß unter hohem Druck und hoher Temperatur stehendes Gas den Druckbehälter 13 verläßt und in den Wärmetauscherkanal 19 und das Gebläse 41 eindringt wird ein Paar von Sperrventilen 121 und 123 in den Kanälen 37 bzw. 39 angeordnet Diese Ventile, die einen verhältnismäßig großen Durchmesser besitzen, werden durch ein Paar von pneumatischen Betätigungsgliedern 125 bzw. 127 pneumatisch betätigt Die pneumatische Leistung zur Betätigung der Betätigungsglieder 125 und 127 wird von der pneumatischen Druckerzeugungsschlange 111 über ein Druckregelventil 129, eine pneumatische Leitung 130, deren Druck durch das Ventil 129 geregelt wird, und über ein Paar von üblichen solenoidbetätigten Dreiweg-Steuerventilen 131 und 133 erhalten.

Die Steuerventile 131 und 133 und ihre Solenoide 132 und 134 sind so miteinander verbunden, daß die Sperrventile 121 und 123 gleichzeitig betätigt werden. Insbesondere weist jedes der Ventilbetätigungsglieder 125 und 127 eine Ventilschließkammer und eine Ventilöffnungskammer auf. Die Ventilschließkammer der Betätigungsglieder 125 und 127 sind parallel mit dem Auslaß des Steuerventils 131 verbunden. In gleicher

Weise sind die Ventilöffnungskainmern der Ventilbetätigungsglieder 125 und 127 parallel mit dem Auslaß des Steuerventils 133 verbunden. Druck aus der pneumatischen Leitung 130 wird auf einen Einlaß des Dreiweg-Steuerventils 131 gegeben, so daß ein Weg über das Steuerventil 131 zu den Betätigungsgliedern 125 und 127 nur dann freigegeben wird, wenn das Solenoid 132 des Steuerventils nicht erregt ist. Umgekehrt ist die gleiche pneumatische Leitung 130 mit dem Steuerventil 133 derart verbunden, daß Druck über da·· Ventil zu den Ventilöffnungskammern der Betätigungsglieder 125 und 127 nur dann übertragen wird, wenn das Solenoid 134 des Steuerventils 133 erregt ist. Das zugehörige Steuerventil 13t leitet den Druck aus den Ventilschließkammem der Betätigungsglieder 125 is und ii? ab. Der Druck aus den Ventilöffnungskammern dieser Betätigungsglieder wird über das Steuerventil 133 abgeleitet, wenn das zugehörige Solenoid 134 nicht erregt ist.

Un₁ die öffnung und Schließung der Sperrventile 121 und 123 gleichzeitig zu steuern, werden die Solenoide 133 und 134 gleichzeitig betätigt Um. daher die Sperrventile 121 und 123 zu öffnen, werden die Solenoide 132 und 134 beide erregt, wodurch pneumatischer Druck über das Ventil 133 in die Ventilöffnungs- kammern der Betätigungsglieder 125 und 127 eingeleitet und Druck aus deren Ventilschließkammem über das Dreiwegventil 131 abgeleitet wird. Wenn es erwünscht ist, die Sperrventile zu schließen, werden die Solenoide 132 und 134 beide entregt, wodurch der Druck aus den Jo Ventilöffnungskammern der Betätigungsglieder 125 und 127 über das Dreiweg-Steuerventil 133 entweichen kann und Druck über das Ventil 131 in die Ventiischließkammer der Betätigungsglieder eingeleitet wird.

Der Abgabedruckregler

Ein weiterer Vorteil des Verfahrens und der Vorrichtung zur Erzeugung von Druckgas gemab der Erfindung besteht darin, daß ein Druckabgabeschlauch *o mit geringem Durchmesser zwischen der Vorrichtung und dem Flugzeug verwendet werden kann. Wie oben erläutert, wird in der Vorrichtung genügend Druck erzeugt um einen merklichen Druckabfall längs des Schlauches erträglich zu machen. Um zu gewährleisten, daß der Druck innerhalb des Leitungssystems des Flugzeugs unabhängig vom Druckabfall längs des Schlauches auf einem bestimmten Wert bleibt, wird ein Druckregler 17 zwischen den Schlauch und das Leitungssystem des Flugzeugs eingeschaltet Dieser Regler soll die Gasströmung vom Druckschlauch 47 in das Leitungssystem des Flugzeugs in Abhängigkeit von einer Druckveränderung innerhalb des Leitungssystems beeinflussen können. Der Regler soll bei gegenwärtig verwendeten Flugzeugen den Leitungsdruck auf etwa 2,46 atü und bei zukünftigen Flugzeugen auf etwa 3,52 atü begrenzen.

Betriebsarten und Steuerungen

Die in den Fig.8a und 8b gezeigte Anlage hat vier Arbeitszyklen und arbeitet in jedem derselben in einer anderen Betriebsart. Während des ersten Arbeitszyklus wird die Anlage so betätigt, daB sie kryogene Flüssigkeit in ihrem Speicherbehälter 11 aufnimmt Während des zweiten sogenannten Speicherzyklus, der dem Zyklus I in Fig. 1 entspricht, wird die Anlage so betätigt, daß heißes Gas zwischen dem Wärmespeicher-Material 14 und der Aufheiz-Einrichtung 15 umgewälzt wird, wobei letztere während dieses Zyklus so betätigt wird, daß die erforderliche Wärmeenergie erzeugt wird, um das Wärmespeicher-Material 14 auf die erforderliche Temperatur zu bringen.

Während des dritten, sogenannten Bereitschaftszyklus, sind die Sperrventile 121 und 123 in den Kanälen 37 und 39 zwischen dem Druckbehälter 13 und der Aufheiz-Einrichtung 15 geschlossen und die Anlage wird in Bereitschaft gehalten, wobei während des vorangehenden Zyklus im Wärmespeicher-Material 14 Wärmeenergie gespeichert worden ist. Dieser Bereitschaftszustand dauert an, bis die Erzeugung von Druckgas erwünscht ist, beispielsweise bis ein Triebwerk gestartet werden soll. In diesem Zeitpunkt wird die Anlage in ihre vielte Betriebsart, den dem Zyklus II in F i g. 1 entspreche nden Druckerzeugungszyklus, gebracht währenddessen kryogene Flüssigkeit vom Speicherbehälter Hl in den Druckbehälter 13 eingespritzt, in demselben verdampft, erhitzt und sodann durch den Drucksehlauch 47 zur Kupplung 49 geleitet wird.

Die Einstellung der verschiedenen Ventile und die Erregung bestimmter elektrischer Steuerelemente werden durch einen Betriebsartwähler 135 gesteuert, der an einem Steuerpult 136 (Fig.3) angeordnet und mit vier Dreiweg-Steuerventilen Vl, VZ, V3 und V4 sowie mit einem normalerweise geöffneten Druckschalter PSW mechanisch gekuppelt ist Die Ventile Vl bis V4 empfangen pneumatische Leistung über eine pneumatische Leitung 137, ciie mit der pneumatischen Hauptleitung 117 über ein Druckregelventil 139 verbunden ist Die Funktion des Ventils 139 besteht darin, den in der Leitung 117 herrschenden Druck auf einen niedrigeren Wert abzusenken, der für die Verwendung bei den Ventilen Vl bis V4 geeignet ist Bei einem Ausführungsbeispiel beträgt der pneumatische Druck in der Leitung 117 etwa 7,03 atü, während der Druck in der Leitung 137 nur etwa 4,92 atü beträgt

Jedes der Ventile Vl bis V4 hat zwei Betriebsstellungen, zwischen denen es abwechselt, wenn die Einstellung des Betriebsartwählers 135 geändert wird. Wenn sich beispielsweise das Ventil Vl in seiner »Belüftungs«-Stellung befindet, ist sein Auslaß gegen den Einlaß und gegen die Leitung 137 abgesperrt und mit der Atmosphäre verbunden. Umgekehrt wenn sich das Ventil Vl in der »Offen«-Stellung befindet, ist sein Auslaß mit dem Einlaß verbunden und empfängt pneumatische Leistung aus der pneumatischen Leitung 137. Der Zustand der Ventile Vl bis V4 während der vier Arbeitszyklen der Anlage kann leicht aus der Tabelle I in F i g. 8b entnommen werden.

Die Funktion des ersten Steuerventils Vl besteht darin, das Unterdrucksetzen des Speicherbehälters 11 während des Fülizyklus zu verhindern und dieses Unterdrucksetzen während aller übrigen Zyklen der Anlage stattfinden zu lassen. Aus diesem Grund ist das Steuerventil Vl mit dem Druckregelventil 91 über einen Druckregler 141 verbunden, dessen Funktion weiter unten ausführlicher erläutert wird.

Das Steuerventil V2 dient dazu, den Druck im Druckbehälter 13 während aller Arbeitszyklen mit Ausnahme des Druckerzeugungszyklus zu entspannen und zu diesem Zweck ist der Auslaß des Ventils V2 über eine Leitung 143 mit einem normalerweise geschlossenen Druckentspannungsventil 145 verbunden. Der Einlaß des Druckentspannungsventils 145 ist mit dem zwischen dem Sperrventil 123 und dem Druckbehälter 13 gelegenen Teil des Kanals 39 verbunden. Durch

Öffnung des Druckentspannu.igsventils t45 unter der Steuerung des Steuerventils V2 kann daher der Druck aus dem Druckbehälter 13 abgelassen werden. Urn ein Reißen des Druckbehälters 13 zu verhindern, wird das Druckentspannungsventil so eingestellt, daß aus dem Druckbehälter 13 bei 9,49 atü unabhängig vom Steuerventil V 2 Druck abgelassen wird.

Das dritte Steuerventil V3 wird verwendet, um ;ine Einströmung von kryogener Flüssigkeit aus dem Speicherbehälter 11 in den Druckbehälter 13 während tu aller Zyklen mit Ausnahme des Druckerzeugungszyklus zu verhindern. Dies wird erreicht, indem der Auslaß des Ventils V3 mit einem Druckregler 147 verbunden wird, dessen Auslaß wiederum mit einem normalerweise geschlossenen Steuerventil 149 verbunden ist, das in die Leitung 18 zwischen dem handbetätigbaren Sperrventil 20 und der Einspritzvorrichtung 24 eingesetzt ist

Schließlich dient das Ventil V 4 dazu, eine Strömung des heißen Druckgases vom Druckbehälter 13 zur Behälterdruckschlangen-Heizkammer 93 während aller Arbeitszyklen mit Ausnahme des Druckerzeugungszyklus zu verhindern. Zu diesem Zweck ist der Auslaß des Ventils V 4 mit dem normalerweise geschlossenen Steuerventil 97 verbunden, das in den Kanal 95 zwischen der Heizkammer 93 und dem Druckbehälter 13 2·> eingesetzt ist

Ebenfalls durch den Betriebsartwähler 135 wird der Druckschalter PSW gesteuert Seine weiter unten im Zusammenhang mit dem Speicherzyklus näher erläuterte Funktion besteht darin, einen Stromkreis von einer 3" elektrischen Spannungsquelle, die als Batterie 153 dargestellt ist zu einem Satz von Relais zu schließen, deren Betätigung erforderlich ist um den Speicherzyklus der Anlage auszulösen und aufrechtzuerhalten.

Der Füllzyklus

Die Anlage wird in die Füll-Betriebsart durch anfängliche Einstellung des Betriebsartwählers 135 gebracht. Dadurch werden alle vier Steuerventile Vl bis V 4 in ihre Belüftungsstellung gebracht. Daher ■"' verhindert das Ventil Vl eine Dampfzirkulation durch die Behälterdruckerzeugungsschlange 87 und das Steuerventil V3 bewirkt, daß das normalerweise geschlossene Ventil 149 den zwischen der Einspritzvorrichtung 24 und dem handbetätigbaren Behälter-Füll- Steuerventil 67 gelegenen Teil der Leitung 18 absperrt. Wenn das Ventil 20 geschlossen ist, kann das Ventil 67 geöffnet werden und die Füllung des Speicherbehälters 11 kann beginnen. Beim anfänglichen Füllen de* Speicherbehälters 11 befinden sich dieser und seine Isolierung und Zubehörteile auf Umgebungstemperatur. Um die kryogene Flüssigkeit in flüssigem Zustand zu halten, ist es notwendig, die Temperatur des Speicherbehälters 11 auf etwa -196° C abzusenken. Während dieser anfänglichen Füllung oder jeder weiteren ^⁵ Füllung, nachdem der Speicherbehälter Ii trocken gelaufen ist, wird die erste in ihn eingespritzte Flüssigkeitsmenge sofort schlagartig verdampfen. Aus diesem Grund muß das handbetätigbare Behälterabströmventil 71 während dieser anfänglichen Füllperiode ^b0 geöffnet bleiben. Das schlagartige Verdampfen der kryogenen Flüssigkeit wirkt als Kühlmittel und bringt den Speicherbehälter 11 sowie seine Isolierung und Zubehörteile auf die Temperatur der eingespritzten Flüssigkeit herunter. Wenn diese Temperatur erreicht <>' ist, vermindert sich das Absieden oder Verdampfen der kryogenen Flüssigkeit und das Behälterabströmventil 71 kann geschlossen werden, wobei man sich auf das Behälterdruckregelvenlil 72 verläßt das parallel zum Behäherabströmventil 71 angeschlossen ist Eine Druckscheibe oder Druckplatte 74, die ebenfalls parallel zum Ventil 71 angeschloss«n ist, ergibt einen weiteren Schutz für den Fall, daß das Behälterdruck-Regelventil 72 ausfallen sollte.

Wenn sich der kryogene Speicherbehälter 11 nicht vollständig entleeren konnte, so daß seine Temperatur nicht abgesenkt werden muß, so wird der Füllvorgang vereinfacht In diesem Fall muß das Behälterabströmventil 71 nicht geöffnet werden und kryogene Flüssigkeit kann direkt durch die Kupplung 65 und das handbetätigbare Füllsteuerventil 67 in den Speicherbehälter 11 eingeleitet werden.

Der Speicherzyklus

Nach dem Füllen des Speicherbehälters 11 besteht die nächste Betriebsart der Anlage in der Speicherung von Wärme im Druckbehälter 13, wodurch das Einspritzen von kryogener Flüssigkeit in denselben vorbereitet wird. Der Speicherzyklus wird durch die zweite Einstellung des Betriebsartwählers 135 ausgelöst, wodurch die Steuerventile Vl bis V4 in die in Tabelle I in Fig.8b wbdergegebenen Einstellungen gebracht werden. Die Steuerventile V3 und V4 bleiben in der Belüftungsstellung, in der sie sich während des Füllzyklus befanden. Das Ventil Vl wird jedoch beim Speicherzyklus geöffnet so daß die Behälterdruckerzeugerschlange 87 in Tätigkeit tritt, indem das normalerweise geschlossene Druckregelventil 91 geöffnet wird. Das Steuerventil V2 wird ebenfalls geöffnet, so daß pneumatische Leistung über die Leitung 143 zum Belüftungsventil 145 zugeführt wird. Dadurch wird bezweckt, daß während des Speicherzyklus eine Druckerzeugung in dem geschlossenen pneumatischen Kreis, der aus dem Druckbehälter 13, dem Wärmetauscherkanal 19 und den dieselben verbindenden Kanälen 37 und 39 besteht verhindert wird.

Die durch die Steuerventile Vl bis V4 gesteuerten Ventilstellungen sind nur einige der Voreinstellungen, die vor der Auslösung der Speicherzyklus durchgeführt werden. Die meisten Einstellungen werden durch den Druckschalter PSW gesteuert, der geschlossen wird, wenn der Betriebsartwähler 135 auf die Speicherbetriebsart eingestellt ist Zur Auslösung des Druckerzeugungszyklus wird nach richtiger Einstellung des Betriebsartwählers 135 auf Speicherung ein in den geschlossenen Zustand zu drückender Startschalter 155 gedrückt. Dadurch wird ein Kreis von der Batterie 153 über einen druckempfindlichen Schalter 157, den Startschalter 155, die Spule eines Relais 161 und die Ruhekontakte 103a eines temperaturempfindlichen Schalters 103 zur Erde geschlossen. Der druckempfindliche Schalter 157 ist normalerweise geschlossen und wird durch einen Druck im Kanal 39 in dem Zeitpunkt betätigt, in dem Druck aus diesem Kanal durch das Druckentspannungsventil 145 abgeleitet werden soll. Infolgedessen stellt der druckempfindliche Schalter 157 eine Sicherheitseinrichtung dar, die dazu dient, die: Auslösung des Speicherzyklus solange zu verhindern, als ein Druck im Druckbehälter 13 vorhanden ist. Der Temperaturschalter 103 wird verwendet, um den Speicherzyklus zu beenden, und wird nachfolgend näher erläutert. Wenn man annimmt, daß das Druckentspannungsventil 145 durch das Steuerventil V2 geöffnet worden ist, wird durch das Schließen des Startschalters 155 das Relais 161 erregt so daß sich seine Kontakte !& und 161 έ/schließen. D25 Schließen der Kontskte

ieidlegt das Relais 161 über den Stopschalter 159 fest, so daß das Relais auch nach dem Loslassen des Startschalters 155 angezogen bleibt Ausserdem wird durch die geschlossenen Kontakte 161 </des Relais 161 Batteriespannung auf ein »Speichera-Anzeigelicht 166 gegeben, das am Steuerpult 1J6 der Anlage angeordnet ist (Fig.3). Schließlich wird durch die Relaiskontakte 1616 Batteriespannung über eine Leitung 163 und Leitungen 165 und 167 zu den Solenoiden 1312 bzw. 134 gegeben. Infolgedessen wird in der oben beschriebenen Weise pneumatische Leistung von der pneumatischen Leitung 130 über das Ventil 133 zu den Sperrventil-Öffnungskammern der Betätigungsglieder 125 und 127 gegeben. Gleichzeitig wird infolge der Erregung des Solenoids 132 aus den Ventilschließkammern der Betätigungsglieder 125 und 127 Druck zur Atmosphäre abgeleitet Daher öffnen die Betätigungsglieder 125 und 127 unter Druck die entsprechenden Sperrventile 121 bzw. 123, wodurch die Kanäle 37 und 39 geöffnet und der erforderliche geschlossene pneumatische Kreis zwischen dem Druckbehälter 13 und der Heizkammer 21 hergestellt wird. Wenn die Sperrventile 121 und 123 voll geöffnet sind, betätigen sie ein Paar von Mikroschaltern 169 bzw. 171. Über ihre Arbeitskontakte 169a und 171a, die bei Betätigung der Mikroschalter geschlossen sind, schließen die Mikroschalter 169 und 171 einen Kreis von der erregten Leitung 163 zu einer Leitung 173, die zum Solenoid 175 eines solenoidbetätigten Dreiweg-Sieuerventils 177 führt Der Einlaß des Ventils 177 ist mit der pneumatischen Leitung 137 verbunden und die Auslaßleistung des Ventils 177 betätigt das Druckventil 115, das seinerseits den Durchgang pneumatischer Leistung von der pneumatischen Hauptleitung 117 zur pneumatischen Hilfsleitung 120 steuert wobei diese letztere Leitung pneumatische Leistung zum Brennstoffbehälter 25 und zu den Gebläsemotoren 105 und 107 liefert. Die Druckkammer des Druckregelventils 115, das bei der in Fig.8 dargestellten Ausführungsform verwendet wird, arbeitet bei einem niedrigeren Druck, als er in der pneumatischen Leitung 137 aufrechterhalten wird. Aus diesem Grund ist ein Steuerorgan 179 für das Druckregelventil zwischen dem Ventil 177 und dem Druckregelventil 115 angeordnet Eine ausführliche Erläuterung der Wirkungsweise des Steuerorgans 179 ist an dieser Stelle nicht erforderlich. Sie wird weiter unten in Verbindung mit F i g. 9 gegeben. Es genügt hier die Feststellung, daß das Steuerorgan 179 für das Druckregelventil in Abhängigkeit von dem in der Leitung 137 herrschenden Druck arbeitet wenn das Dreiweg-Steuerventil 177 durch das zugehörige Solenoid 175 geöffnet wird, und daß das Steuerorgan 179, wenn es arbeitet einen niedrigeren Druck in die Kammer des Ventils 115 liefert als er auf das Steuerorgan gegeben wird. Tatsächlich arbeitet das Steuerorgan 179 ähnlich wie ein Abwärtstransformator, der eine verhältnismäßig niedrige Spannung an seiner Ausgangswicklung in Abhängigkeit von der Aufgabe einer hohen Spannung auf seine Eingangswicklung erzeugt.

Im folgenden wird die Wirkung der öffnung der Sperrventile 121 und 123 zusammengefaßt. Wenn die Ventile voll geöffnet sind, schließen ihre zugehörigen Mikroschalter 169 und 171 einen Stromkreis zu dem solenoidbetätigten Ventil 177, wodurch pneumatischer Druck über die Druckleitung 120 zum Brennstoffbehälter 25 und zu den Gebläsemotoren 105 und 107 geleitet wird. In Abhängigkeit von der öffnung der Sperrventile 121 und 123 wird daher Luft in die Heizkammer 21 durch das Gebläse 31 eingeleitet und es wird Gas durch den nunmehr geschlossenen pneumatischen Kreis zwischen dem Druckbehälter 13 und der Heizkammer 21 umgewälzt

Wenn das Gebläse 31 den Luftdruck innerhalb der Heizkammer 21 auf einen ausreichend hohen Wert angehoben hat, wird dieser Zustand durch einen normalerweise geöffneten druckempfindlichen Schalter

ίο 181 abgefühlt, der mit der Heizkammer 21 über eine pneumatische Leitung 183 verbunden ist Ober seine Kontakte 181a schließt der Schalter 181 einen Stromkreis von der nunmehr erregten Leitung 173 und über eine Leitung 184 zu der Brennstoffzündeinrichtung

is 99. Gleichzeitig wird über die Ruhekontakte 101a des Temperaturschalters 101 ein Stromkreis zu dem Solenoid 185 eines Solenoidventils 187 in der Leitung 100 geschlossen, die von dem unter Druck gesetzten Brennstoffbehälter 25 zum Brenner der Heizeinrichtung 23 führt Wenn daher ein ausreichender Luftdruck in der Heizkammer 21 herrscht, wird Brennstoff zum Brenner der Heizeinrichtung 23 zugeführt und der Brennstoff wird durch die Zündeinrichtung 99 gezündet Im wesentlichen ist der Heizzyklus daher in Abhängigkeit

von der öffnung der Sperrventile 121 und 123 ausgelöst worden.

Durch das Schließen der Druckschalterkontakte 181a in Abhängigkeit von einem ausreichenden Druck in der Heizkammer 21« wird außerdem ein geschlossener Stromkreis zwischen der erregten Leitung 173 und einer Leitung 186 geschlossen, die über eine Diode 188 zur Spule eines Relais 190 führt die mit Erde verbunden ist Daher wird das Relais 190 erregt und zieht seine Kontakte an. Ober ihre Kontakte 190t/ wird die Relaisspule an die Batterie 153 über einen anderen Weg 192 angeschlossen, so daß bei Abschaltung der Spannung an der Leitung 186 das Relais 190 erregt bleibt Der Grund für die Festlegung des Relais 190 in diesem Zeitpunkt wird weiter unten erläutert

Aufgrund der geschilderten Vorgänge ist der Speicherzyklus ausgelöst worden. Gas wird weiterhin durch den geschlossenen pneumatischen Kreis zwischen dem Druckbehälter 13 und der Aufheizeinrichtung 15 umgewälzt und heiße Luft wird weiterhin am Wärme tauscherkanal 19 vorbeigeblasen, so daß Wärmeenergie an das Wärmespeicher-Material 14 abgegeben wird, bis die Temperatur dieses Materials auf eine vorbestimmte Höhe gebracht ist Dies wird durch den Temperaturfühler 103 abgefühlt, dessen Fühler sich in dem vom

so Druckbehälter 13 ausgehenden Rückstromkanal 39 befindet

Wenn das Material 14 die gewünschte Temperatur erreicht hat wird der Speicherzyklus durch den Temperaturschalter 103 automatisch beendet Dies wird durch die Ruhekontakte des Temperaturschalters 103a bewirkt die in Reihe mit der Spule des Relais 161 liegen, das, wie bereits erwähnt am Beginn des Speicherzyklus durch Drücken des Startschalters 155 erregt worden ist. Das entregete Relais 161 läßt seine Kontakte abfallen.

Durch die öffnung der Relaiskontakte 1616 wird der Stromkreis über die Leitung 163, die Mikroschalterkontakte 169a und 171a und die Leitung 173 zum Solenoid 175 des Dreiweg-Ventils 177 unterbrochen. Infolgedessen wird über das Steuerorgan 179 für das Druckregel- ventil der Druck vom Druckregelventil 115 abgesperrt und die pneumatische Leitung 120 wird von der pneumatischen Leistungsquelle abgetrennt. Daher wird pneumatischer Druck nicht mehr zum Brennstoffbehäl-

ter 25 zugeführt und die pneumatische Leistung wird auch von den Gebläsemotoren 105 und 107 abgesperrt Durch die Entregung der elektrischen Leitung 163 infolge der öffnung der Relaiskontakte 16Id wird auch die Spannungszuführung zu den Solenoiden 132 und 134 ^s unterbrochen, die die Aufgabe pneumatischer Leistung auf die Betätigungsglieder 125 und 127 der Sperrventile steuern. Daher wird pneumatische Leistung in die Schließkammern der Betätigungsglieder 125 und 127 fiber das Steuerventil 131 eingeleitet und Druck wind von den Öffnungskammern der Betätigungsglieder Ober das Steuerventil 133 abgeführt Infolgedessen schließen sich die Sperrventile 121 und 123, so daß die zum Einlaß 33 bzw. Ausiaß 35 des Druckbehälters 13 führenden Leitungsabschnitte gesperrt werden. Das Schließen der Sperrventile 121 und 123 bringt die zugehörigen Mikroschalter 559 und 171 in ihre Ausgangsstellungen zurück, in welchen ihre entsprechenden Kontakte 1696 und 1716 geschlossen sind. Diese Kontakte schließen einen Stromkreis von Erde über eine Leitung 194, ein ^M »Zyklusendew-Anzeigelicht 196, die Kontakte 190</dcs Relais 190, die Leitung 192, die Schalter 157 und PSW zur Batterie 153, wodurch das Zyklusende-Anzeigelicht 196 entzündet wird. Um den Anzeigestromkreis vorzubereiten, daß er in Abhängigkeit vom Schließern der Sperrventile 121 und 123 in Tätigkeit tritt, wurde das Relais 164 beim Einschalten der Aufheizeinrichtung 115 erregt

Zusammenfassend kann folgendes festgestellt werden: Wenn das Wärmespeicher-Material 14 eine ^x vorbestimmte Temperatur erreicht hat, ist die Aufheizeinrichtung IS abgeschaltet worden, der geschlossene pneumatische Kreis zwischen dein Druckbehälter 13 und dem Wärmetauscherkanal 19 ist unterbrochen worden und die für die Speicherung in dem Wärmespei · cher-Material 14 verwendeten Gebläse 31 und 41 sind abgeschaltet worden.

Wenn nicht unmittelbar Druckgas von der in F i g. 8 gezeigten Anlage angefordert wird, besteht der nächste Schritt darin, die Anlage in ihren Bereitschaftszustand ^w zu bringen, in dem sie für den nächsten Druckerzeugungszyklus bereit ist

Der Bereitschaftszustand

Im Bereitschaftszustand bleiben, wie aus Tabelle I in Fig.8 ersichtlich, die Steuerventile Vl, V3 und V 4 in den gleichen Stellungen, die sie während des Speicherzyklus inne hatten. Die Stellung des Steuerventils Vl wird jedoch vom Öffnungszustand in den Belüftungszustand geändert, so daß das Druckentspannungsventil 145 geschlossen wird. Durch das Schließen des Druckentspannungsventils 145 wird die letzte Öffnung im Druckbehälter 13 geschlossen, so daß er die während des Speicherzyklus in demselben gespeicherte Wärme über eine beträchtliche Zeitspanne beibehält Der Druckschalter PSW ist ebenfalls geöffnet, da es nicht erwünscht ist, das Wärmespeicher-Material 14 noch weiter zu erhitzen. Die Anlage verbleibt in diesem Bereitschaftszustand, bis sie aufgerufen wird, Druckgas zu erzeugen.

Der Druckgaserzeugungszyklus

Es werde angenommen, daß der Druckgaserzeuger gemäß der Erfindung einige Zeit im Bereitschaftszustand war und sodann aufgerufen wird, Druckgas in den Luftturbinenstarter eines Gasturbinentriebwerks zu liefern. Dazu wird die in Fig.3 gezeigte Anlage angewendet. Zuerst wird der von der Anlage ausgehende Druckschlauch 47 über eine übliche Kupplung 49 mit dem Einlaßkanal des pneumatischen Systems des Flugzeugs verbunden. Vorzugsweise wird ein Druckregler 17 zwischen den Druckschlauch 47 und die Kupplung 49 eingesetzt, um den Leitungsdruck auf einem vorbestimmten Wert zu halten. Sodann wird das handbetätigbare Ventil 43, das während aller drei vorangehenden Betriebszustände der Anlage in geschlossenem Zustand gehalten wurde, geöffnet und die Anlage wird durch den Betriebsartwähler 135 in ihren Druckerzeugungszustand oder -Zyklus gebracht Durch diese Einstellung beläßt der Betriebsartwähler 135 das' Steuerventil Vi in seiner Öffnungsstellung und das Steuerventil VI in seiner Belüftungsstellung. Dementsprechend bleibt das mit der Behälterdruckerzeugerschlange 87 für den Speicherbehälter 11 verbundene Druckregelventil 91 geöffnet, so daß der Druck im Behälter beibehalten wird, und das mit dem Druckbehälter 12 verbundene Druckentspannungsventil 145 bleibt geschlossen, um in diesem Zeitpunkt die Druckerzeugung im Behälter zu ermöglichen. In der ersten Zeit werden jedoch die Ventile V 3 und V4, die sich bis jetzt in ihrem Belüftungszustand befanden, geöffnet Wenn sich das Ventil V3 öffnet, leitet es Druck von der pneumatischen Leitung 137 über den Druckregler 147 zu und öffnet das Strömungsregelventil 1-19 für die kryogene Flüssigkeit, wodurch Flüssigkeit aus dem Speicherbehälter U über die Leitung 18 in die Einspritzvorrichtung 24 und durch diese auf das Wärmespeicher-Material 14 im Druckbehälter 13 gedrückt wird. In der oben erläuterten Weise wird die eingespritzte kryogene Flüssigkeit verdampft und das erhaltene Gas wird im Druckbehälter 13 erhitzt so daß in demselben Druck bis zu einer Höhe erzeugt wird, die durch das Strömungssteuerventil 149 für die kryogene Flüssigkeit im Zusammenhang mit dem Steuerorgan 147 geregelt wird. Insbesondere arbeitet das Steuerorgan 147, das eine bekannte, im Handel erhältliche pneumatische Einrichtung ist, derart daß es den Druck verändert der von der pneumatischen Druckleitung 137 und über das Steuerventil V3 zum 'Betätigungsorgan des Strömungsventils V3 zum Betätigungsorgan des Strömungsventils 149 für die kryogene Flüssigkeit gegeben wird. Eine vereinfachte schematische Darstellung des Steuerorgans 147 und des Ventils 149 ist in Fig.9 wiedergegeben.

Das Ventil 149 besteht aus einem Gehäuse 187, das eine Kammer 189 mit einer Auslaßöffnung 195 und einer Einlaßöffnung 191 aufweist die in einem Ventilsitz 193 endet Die Einlaßöffnung 191 ist über das handbetätigbare Ventil 20 mit der Leitung 18 verbunden, die vom kryogenen Speicherbehälter 11 ausgeht Die Auslaßöffnung 195 des Regelventils 149 ist über einen weiteren Abschnitt der Leitung 18 mit der Einspritzvorrichtung 24 verbunden. Auf dem Ventilsitz 193 sitzt ein Ventilkörper 197, der von einem Ventilschaft 199 getragen wird, welcher an der Membran 201 eines Ventilbetätigungsorgans 203 angebracht ist Das Betätigungsorgan 203 weist außerdem eine Kammer 205, in der die Membran 201 angebracht ist und eine Belastungsfeder 207 auf, die zwischen der Kammer 205 und der Membran 201 zusammengedrückt ist und den Ventilkörper 197 gegen den Ventilsitz 193 drückt so daß das Ventil in einer normalerweise geschlossenen Stellung gehalten wird. Um das Ventil zu öffnen, wird Gas oder Luft in die Öffnungskammer 209 über einen Einlaß 211 eingeleitet wobei das Gas aus der Kammer durch einen Auslaß 213 entweichen kann.

Das Ventil öffnet sich unter zwei Bedingungen. Zunächst, wenn ein übergroßer Druck zwischen dem handbetätigbaren Ventil 20 und dem Regelventil 149 herrscht, wird der Ventilkörper 197 von jeinem Sitz abgehoben und es kann Druck durch die öffnungen der Einspritzvorrichtung 24 entweichen. Auf diese Weise dient das Regelventil 149 als Sicherheitsventil. Tatsächlich erfüllen alle normalerweise geschlossenen Ventile in der Anlage diese Funktion, so daß die Entstehung von übergroßen Drücken in den verschiedenen Leitungen '° der Anlage verhindert wird. Die normale Art der öffnung des Regelventils 149 besteht darin, daß Druckgas in seinen EinlaB 211 eingeleitet wird. Dieser Druck wirkt der Kraft der Belastungsfeder 207 entgegen und hebt den Ventilkörper 197 von seinem Sitz um einen Betrag ab, der proportional zum Druck in der Öffnungskammer 209 des Betätigungsorgans 203 ist Dieser Druck kann wiederum durch Änderung des zur Betätigung des Regelventils 149 eingeleiteten pneumatischen Drucks gesteuert werden. Darin besteht die Funktion des Steuerorgans 147.

Wie aus F i g. 9 ersichtlich, besteht das Steuerorgan

147 aus einem Gehäuse 215, das eine Kammer 217 mit einer in eine Seite der Kammer mündenden Einlaßöffnung 219 und einer aus der entgegengesetzten Seite der Kammer koaxial zur Einlaßöffnung 219 herausführenden Auslaßöffnung 221 enthält Ein Modulationsorgan 223 ist in der Kammer 217 gleitbar gelagert und unterteilt dieselbe in eine Unterkammer 217a, die zwischen den öffnungen 219 und 221 liegt, sowie eine zweite Unterkammer 217&. In der Unterkammer 217a ist eine Belastungsfeder 225 angeordnet, die das Modulationsorgan 223 von den öffnungen 219 und 221 wegzuschieben sucht Um der Kraft der Belastungsfeder 225 in Abhängigkeit von dem Druck, der abzufiihlen und ·» zu regeln ist, entgegenzuwirken, führt ein Druckfühlereinlaß 227 in die Unterkammer 217b. Wenn daher der am Einlaß 227 abgefühlte Druck steigt, wird die Kraft der Belastungsfeder 225 allmählich überwunden und die öffnungen 219 und 221, die normalerweise über die Unterkammer 217a vollständig verbunden sind, werden allmählich verschlossen, wobei die pneumatische Leistungsströmung durch das Steuerorgan 147 verringert wird. Bei der in Fig.8a gezeigten Anlage ist die Einlaßöffnung 218 über eine Leitung 146 mit dem «5 Auslaß des Steuerventils V3 verbunden und die Auslaßöffnung 221 ist über eine pneumatische Leitung

148 mit dem Betätigungseinlaß 211 des Regelventils 149 verbunden.

Der vom Steuerorgan 147 abzutastende Druck ist derjenige, welcher im Druckbehälter 13 herrscht und daher ist der Fühlereinlaß 227 des Steuerorgans 147 mit dem Druckbehälter 13 über eine Leitung 229 verbunden. Durch geeignete Wahl der Federkonstanten de.- Feder 227 im Steuerorgan 147 kann dieses so eingestellt werden, daß, wenn der im Druck im Druckbehälter 13 einen vorbestimmten Wert, normalerweise 7,03 atü, erreicht hat, das Modulationsorgan 223 die öffnungen 219 und 221 ausreichend verschließt, um ein Schließen des Ventils 149 infolge einer unzureichenden Druckzuleitung über die Leitung 148 in die Öffnungskammer 209 zu ermöglichen. Dadurch wird eine weitere Zuströmung von kryogener Flüssigkeit in den Druckbehälter 13 gesperrt, bis der Druck in demselben auf einen annehmbaren Wert absinkt Dieser Druck wird auch durch ein mit der Leitung 229 verbundenes Druckanzeigegerät 231 angezeigt

Wenn der Druckbehälter 13 bis auf 7.03 atü unter

Druck gesetzt ist, wird die Steuerung der Druckgasströmung vom Druckbehälter 13 der Anlage auf den Führersitz des Flugzeugs übertragen. Wenn der Pilot oder der Flugingenieur entscheidet daß eines der Flugzeugtriebwerke gestartet wird, drückt er einen Startschalter. Dadurch wird ein Startsteuerventil im Leitungssystem des Flugzeugs geöffnet und das unter hohem Druck und hoher Temperatur stehende Gas im Leitungssystem des Flugzeugs kann durch einen der Luftturbinenstarter abströmen. Wenn dies eintritt, sinkt der Druck im Leitungssystem des Flugzeugs. Wenn dieser Druckabfall durch den Druckregler 17 abgefühlt wird, öffnet sich dieser, so daß unter ausreichend hohem Druck und hoher Temperatur stehendes Gas in das Leitungssystem des Flugzeugs aus dem Druckschlauch 47 eintreten kann und er gewünschte und vorgewählte Druckwert im Leitungssystem, normalerweise 2,46 atü für heutige Flugzeuge und 3,52 atü für die zukünftige Generation größerer Flugzeuge, aufrechterhalten wird. Die Strömung von Druckgas vom Druckbehälter 13 zum Leitungssystem des Flugzeugs dauert so lange an, wie das vom Piloten betätigte Startsteuerventil geöffnet bleibt Der Druck im Behälter 13 beginnt zu sinken, wenn dies vor sich geht, und dieser Druckabfall wird vom Steuerorgan 147 abgefühlt, wodurch kryogene Flüssigkeit in den Druckbehälter 13 eingeleitet wird, so daß in diesem ein Druck von etwa 7,03 atü aufrechterhalten wird.

Die Geschwindigkeit mit der kryogene Flüssigkeit in den Druckbehälter 13 eingeleitet wird, wird durch die Geschwindigkeit bestimmt, mit der Druckgas vom Druckbehälter 13 zum Flugzeug zugeleitet werden soll. Diese Geschwindigkeit ist ziemlich hoch, normalerweise zwischen 45,4 und 108,9 kg in der Minute. Infolge dieser hohen Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit vom kryogenen Speicherbehälter 11 beginnt der Druck in diesem während des Druckerzeugungszyklus der Anlage zu sinken. Es sind daher Hilfseinrichtungen zur Unterdrucksetzung des Speicherbehälters 11 vorgesehen, um den erforderlichen Behälterdruck während des Druckerzeugungszyklus aufrechtzuerhalten. Die Einrichtungen zur Aufrechterhaltung des Behälterdrucks während des Druckerzeugungszyklus bestehen im wesentlichen aus dem Steuerventil VA, dem Druckregler 141, dem normalerweise geschlossenen Regelventil 97 und der Heizkammer 93, die einen Teil der Behälterdruckerzeugerschlange 87 enthält Das Drucksteuerorgan 141 kann im wesentlichen gleich ausgebildet sein wie das Drucksteuerorgan 147, das oben in Verbindung mit Fig.9 ausführlich erläutert wurde. Pneumatischer Druck wird auf die Einlaßöffnung des Steuerorgans 141 über das Steuerventil Vl gegeben, das während des Druckerzeugungszustandes geöffnet ist Der auf diese Weise vom Steuerorgan 141 empfangene pneumatische Druck wird durch dasselbe über seine Auslaßöffnung in die Öffnungskammer des Regelventils 91 eingeleitet Schließlich ist der Abfühleinlaß des Steuerorgans 141 über eine Leitung 235 mit der Oberseite des kryogenen Speicherbehälters 11 verbunden.

Um einen Druck von etwa 7,03 atü im Speicherbehälter 11 aufrechtzuerhalten, werden das Steuerorgan 141 und das Regelventil 91 so gewählt, daß bei Abfallen des Drucks im Speicherbehälter U unterhalb die gewünschte Höhe von 7,03 atü ein ausreichender pneumatischer Druck über das Steuerorgan 141 in die öffnungskammer des Regelventils 91 eingeleitet wird, so daß das Ventil geöffnet und dadurch die Umwälzung kryogener

Flüssigkeit in der Behälterdruckerzeugerschlange 87 bewirkt wird, um den Druck im Speicherbehälter 11 auf die gewünschte Höhe zurückzubringen. Das Ventil V1 wird im Speicher- und Bereitschaftszustand sowie beim Druckerzeugungszustand der Anlage geöffnet gehalten, so daß das Regelventil 91 den gewünschten Druck im Speichel behälter 11 während dieser Betriebsarten der Anlage ebenfalls aufrechterhält.

Infolge der raschen Entleerung der kryogenen Flüssigkeit aus dem Speicherbehälter 11 während des Dnickerzeugungszustandes kann es sein, daß die Verdampfungsgeschwindigkeit der kryogenen Flüssigkeit in der Behälterdruckerzeugerschlange 87 nicht ausreicht Daher kann der Behälterdruck weiter abfallen, auch wenn das Regelventil 91 geöffnet worden ist Um diese Möglichkeit zu berücksichtigen, wird das Regelventil 97 in der Leitung 95, die zur Heizkammer 93 der Behälterdruckerzeugerschlange 87 führt, so gewählt, daß es sich nur dann öffnet, wenn der Druck im Speicherbehälter 11 um einen vorbestimmten Betrag unterhalb den Druck absinkt, bei dem das Regelventil 91 sich öffnet Um diese Wirkungsweise zu erzielen, ist die Auslaßöffnung des Steuerorgans 141 nicht nur mit dem Regelventil 91, sondern auch über das Steuerventil V4, das während des Druckerzeugungszustands geöffnet ist mit der Öffnungskammer des Regelventils 97 verbunden. Dieses Regelventil ist wie das Regelventil 91 ausgebildet, jedoch so gewählt daß es sich bei einem höheren Druck als das Regelventil 91 öffnet indem der Auslaß aus seiner Öffnungskammer größer gemacht wird als der entsprechende Auslaß des Ventils 91. Wenn daher der Druck im Speicherbehälter 11 ausreichend weit unter den Wert abfällt bei dem das Ventil 91 sich öffnet, wird das Modulationsorgan des Steuerorgans 141 um einen ausreichenden zusätzlichen Betrag verschoben, so daß eine öffnung des Ventils 97 bewirkt und die Strömung einer gewissen Menge heißen, unter Druck stehenden Gases vom Druckbehälter 13 durch die Leitung 95 in die Heizkammer 93 ermöglicht wird, Dadurch wird eine schnelle Verdampfung der kryogenen Flüssigkeit in der Behälterdruckerzeugerschlange

ίο 87 und eine entsprechend rasche Druckerzeugung in dem Speicherbehälter 11 bewirkt

Wenn das Flugzeugtriebwerk die Drehzahl erreicht hat bei der der Starter abgeschaltet wird, wird das entsprechende Startsteuerventil im Leitungssystem des

is Flugzeugs automatisch geschlossen. Wenn die Strömung durch das Leitungssystem des Flugzeugs unterbrochen wird, beginnt der Druck im Leitungssystem zu steigen. Dieser erhöhte Druck wird durch den Druckregler 17 abgefohlt und bewirkt die Unterbre chung einer weiteren Gasströmung in das Leitungssy stem des Flugzeugs, so daß ein Überschreiten der gewünschten Druckhöhe in den Leitungen verhindert wird. Wenn der Startvorgang des Flugzeugs beendet ist wird die Kupplung 49 vom Einlaßkanal des Flugzeugs abgenommen und die in Fig.8 gezeigte Druckgaserzeugeranlage wird in den Bereitschaftszustand zurückgebracht

Aufgrund der Erfindung können mehrere Druckerzeugungszyklen durchgeführt werden, bevor es notwen- dig wird, die Anlage in ihren Speicherzyklus zurückzubringen.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Erzeugung von Druckgas zur Beaufschlagung von Andrehturbinen für Flugzeug-Gasturbinentriebwerke, bei dem ein aus einem Speicherbehälter strömendes Arbeitsmittel erhitzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß in einem ersten Verfahrensschritt einem zur Speicherung erheblicher Wärmemengen geeigneten Wärmespeicher-Material Wärme zugeführt wird und in einem zweiten Verfahrensschritt kryogene Flüssigkeit in direkten Wärmekontakt mit dem Wärmespeicher-Material gebracht und das dabei unter Druck zur Entstehung gebrachte Druckgas an die Andrehturbine abgegeben wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, insbesondere zur Abgabe von Druckgas in den Einlaßkanal des pneumatischen Systems eines Luftfahrzeugs, gekennzeichnet durch einen ein Wärmespeicher-Material (14) enthaltenden Druckbehälter (13), eine Einrichtung (15) zum Aufheizen des Wärmespeicher-Materials, eine Einspritzvorrichtung (22, 24) zum Einspritzen der kryogenen Flüssigkeit in das aufgeheizte Wärmespeicher-Material (14) und durch eine Einrichtung (43,47,17,49) zur Abgabe des erhaltenen erhitzten Druckgases.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmespeicher-Material in Form von Schüttkörpern (14) vorliegt und daß die kryogene Flüssigkeit direkt auf die Schüttkörper aufsprühbar ist

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckbehälter (13) mit einem Einlaß (33) und einem Auslaß (35) versehen is t, so daß heißes Gas durch das Wärmespeicher-Material (14) gedrückt werden kann und daß die Einrichtung zur Speicherung von Wärme in dein Wärmespeicher-Material eine mit dem Einlaß verbundene Heißgasquelle (15) ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Heißgasquelle (15) eine Gasturbine ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, gekennzeichnet durch steuerbare Ventilvorrichtungen (121, « 123,125,127) zum öffnen des Einlasses (33) und des Auslasses (35) am Druckbehälter (13) vor dem Einspritzen der kryogenen Flüssigkeit und durch ein Heißgas-Gebläse (41) zur Förderung von Heißgas in den Einlaß (33) und zum Auslaß (35) während der so Aufheizphase für das Wärmespeicher-Materia! (14).

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine nur bei Abwesenheit von Druck im Druckbehälter (13) auslösbare Steuervorrichtung (125, 127, 131 bis 134) zur Betätigung der Ventile (121,123) für Einlaß und Auslaß, eine Steuervorrichtung (107) für das Heißgasgebläse (41) zum Ein- und Ausblasen des heißen Gases in Abhängigkeit von der Betätigung der Ventile (121, 123) für Ein- und Auslaß sowie eine Temperaturüberwachungseinrichtung für Einlaß und Auslaß in Abhängigkeit vom Erreichen einer bestimmten Temperatur in Wärmespeicher-Material und eine Einrichtung zum Abschalten einer Heizeinrichtung (23) in Abhängigkeit vom Erreichen der bestimmten Temperatur im Wärmespeicher-Material (14).

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Aufheizen des Gases mit einer Heizkammer (21), die einen Wärmetauscherkanal (19) enthält, mit dem Wärmetauscherkanal (19) an Einlaß und Auslaß des Druckbehälters (13) zur Bildung eines geschlossenen pneumatischen Kreises bei geöffnetem Einlaß und Auslaß anschließenden Kanälen (37, 39), mit einer Einrichtung zum Leiten von heißer Luft durch die Heizkammer um den Wärmetauscherkanal sowie mit einer Gasumwälzeinrichtung für den geschlossenen pneumatischen Kreis, während die heiße Luft durch die Heizkammer geleitet wird.

9. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilvorrichtungen, die Einrichtung zum Leiten heißer Luft durch die Heizkammer und die Umwälzeinrichtung für den geschlossenen pneumatischen Kreis pneumatisch betätigbar sind.

10. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Einspritzen kryogener Flüssigkeit in den Druckbehälter (13) einen die kryogene Flüssigkeit unter Druck enthaltenden Speicherbehälter (11) aufweist und daß ein in sich abgeschlossener pneumatischer Leistungskreis vorgesehen ist, der eine Leistung für die pneumatische Leistung mit einem mit dem Behälter unterhalb des Flüssigkeitsspiegels 'η demselben verbundenen Einlaß (65) und einem mit den pneumatisch betätigbaren Einrichtungen verbundenen Auslaß sowie eine Einrichtung (93) zum Erhitzen eines Teils der Leitung für die pneumatische Leistung einschließt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Erhitzen eines Teils der Leitung für die pneumatische Leistung mit einem Teil der Heizkammer verbunden ist, der den betreffenden Teil der Leitung für die pneumatische Leistung umschließt.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Abgabe des erhitzten und unter Druck stehenden Treibgases einen Druckschlauch (47) und einen zwischen den Druckbehälter (13) und den Einlaßkanal des Treibgasverbrauchers eingesetzten Druckregler (17) zur Aufrechterhaltung eines unter dem Druck im Druckbehälter gelegenen Druckpegels im Einlaßkanal aufweist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Speicherbehälter (11) für die kryogene Flüssigkeit eine Behälterdruckerzeugerschlange (87) verbunden ist, die einer über der Temperatur der kryogenen Flüssigkeit gelegenen Temperatur ausgesetzt ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 13, gekennzeichnet durch durch eine Einrichtung zur Erhöhung der Einspritzgeschwindigkeit der kryogenen Flüssigkeit in Abhängigkeit von einem Abfall des Gasdrucks im Druckbehälter unter einen vorbestimmten Wert.