DE255177C

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Publication number: DE255177C
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KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

Es sind Vorrichtungen zum Komprimieren von Gasen oder Dämpfen niederen Druckes durch Gase oder Dämpfe höheren Druckes bekannt geworden, welche darin bestehen, daß Reihen von aufeinanderfolgenden, mit dem zu komprimierenden Mittel gefüllten Kanälen an Düsen oder daß die Düsen an den Kanälen vorbeibewegt werden. Eine von diesen Düsen (die Zuführungsdüse) führt die Gase oderThey are devices for compressing gases or vapors of low pressure become known by gases or vapors of higher pressure, which consist in that Rows of successive channels filled with the agent to be compressed Nozzles or that the nozzles are moved past the channels. One of those nozzles (the feed nozzle) feeds the gases or

ίο Dämpfe von höherem Drucke (das Treibmittel) den Kanälen zu, während die zweite (die Abführungsdüse) an den entgegengesetzten Enden der Kanäle angeordnet ist und das komprimierte Mittel aus den Kanälen aufnimmt und ableitet.ίο vapors from higher pressures (the propellant) towards the channels, while the second (the discharge nozzle) is at the opposite ends of the channels is arranged and receives the compressed agent from the channels and derives.

Eine derartige, als bekannt vorausgesetzte Einrichtung ist schematisch in Fig. 1 abgewickelt dargestellt.Such a device, assumed to be known, is shown schematically in FIG. 1 shown.

Es möge angenommen werden, daß in der Maschine atmosphärische Luft mit Hilfe von gespanntem Wasserdampf komprimiert werden soll. Der Dampf wird durch die Zuführungsdüse b eingeleitet, durchströmt die Kanäle a in der Richtung der Pfeile ζ und wird durch Düse c abgeführt. Die auf einem Rade f angeordneten Kanäle α bewegen sich mit der Geschwindigkeit ν in der Richtung der Pfeile χ an den Düsen vorbei. Sie werden hierbei, bevor sie vor die Düsen gelangen, durch die Leitvorrichtungen d₂ und ä_x mit frischer Luft gefüllt, welche in der Richtung der Pfeile y_x einströmt, während das in den Kanälen enthaltene Mittel durch die Leitschaufeln e₂ und e_x abströmen kann. Nachdem an der Stelle 6¹ die Füllung der Kanäle erfolgt ist, gelangen diese an der Stelle 2 vor die Zuführungsdüse b. Hier strömt gespannter Dampf ein, verdichtet die im Kanal enthaltene Luft und schiebt sie vor sich her. Der Kanal öffnet sich sodann an der Stelle 3 an der entgegengesetzten Seite nach der Abführungsdüse c, in welche die soeben komprimierte Luft übergeleitet wird. An den Stellen 4 und 5 erfolgt der Abschluß des Kanals gegenüber der Zuführungsdüse, während an der Stelle 7 der Abschluß nach beiden Seiten erfolgt ist. . Im Kanal ist sodann noch ein Dampfluftgemisch enthalten, welches wiederum durch die Leitvorrichtungen d₂ und ä_x durch Frischluft ersetzt wird, worauf sich der Vorgang wiederholt.Let it be assumed that atmospheric air is to be compressed in the machine with the aid of pressurized water vapor. The steam is introduced through the feed nozzle b , flows through the channels a in the direction of the arrows ζ and is discharged through nozzle c. The channels α arranged on a wheel f move at the speed ν in the direction of the arrows χ past the nozzles. Before they get in front of the nozzles, they are filled with fresh air by the guide devices d ₂ and ä _x , which flows in in the direction of the arrows y _x , while the agent contained in the channels flows out through the guide vanes e ₂ and e _x can. After the channels have been filled at point 6 ¹ , they arrive at point 2 in front of the feed nozzle b. Here, tense steam flows in, compresses the air contained in the duct and pushes it in front of you. The channel then opens at point 3 on the opposite side after the discharge nozzle c, into which the air that has just been compressed is passed. At points 4 and 5 the channel is closed off from the feed nozzle, while at point 7 it is closed on both sides. . The duct then still contains a mixture of steam and air, which in turn is replaced by fresh air through the guide devices d ₂ and a _x , whereupon the process is repeated.

Die Kanäle α werden für die praktische Ausführung seitlich geschlossen ausgebildet und in radialer oder achsialer Richtung auf einem Rade angeordnet, das sich. in einem die Düsen enthaltenden Gehäuse dreht.The channels α are formed laterally closed for the practical execution and arranged in the radial or axial direction on a wheel, which. rotates in a housing containing the nozzles.

Zweckmäßig können auch mehrere Zuführungs- und Abführungsdüsen am Umfang des Rades verteilt werden, wobei sich die beschriebenen Vorgänge mehrmals wiederholen. Der Antrieb des Rades kann entweder durch besondere Vorrichtungen erfolgen, oder durch die tangentiale Geschwindigkeit des eintretenden Dampfstrahles selbst bewirkt werden.Appropriately, several feed and discharge nozzles on the circumference of the Wheel are distributed, repeating the processes described several times. The wheel can be driven either by special devices or by the tangential speed of the entering steam jet itself.

Zum Ausstoßen des verbrauchten Dampfes aus den Kanälen und zum Füllen derselben mit Frischluft wird entweder der in den Ka-To expel the used steam from the channels and to fill them with fresh air, either the

nälen noch vorhandene Überdruck des Dampfes selbst sowie die Zentrifugal- und Ventilationswirkung des Rades benutzt, man kann aber auch zweckmäßig durch einen besonderen Ventilator, eine Dampfstrahldüse o. dgl. die Ausstoßung beschleunigen. Im übrigen sind bezüglich der Ausführbarkeit und der konstruktiven Durchbildung der zu verwendenden Einzelheiten keine technischen Schwierigkeiten vorhanden. The still existing overpressure of the steam itself as well as the centrifugal and ventilation effects of the wheel are used, but one can also expedient by a special fan, a steam jet nozzle or the like. The ejection accelerate. In addition, regarding the feasibility and the constructive By training the details to be used, there are no technical difficulties.

Außer Dampf und Luft lassen sich auch andere elastische Mittel verwenden. Ferner ist die Höhe des Enddruckes der Kompression beliebig, ebenso die Höhe des Anfangsdruckes.In addition to steam and air, other elastic means can also be used. Further the level of the final pressure of the compression is arbitrary, as well as the level of the initial pressure.

Die Vorrichtung kann daher z. B. auch zum Evakuieren eines Kondensators dienen.The device can therefore, for. B. can also be used to evacuate a capacitor.

Bei der Überwindung geringer Druckunterschiede ist eine solche Anordnung wohl brauchbar, da die Elastizität der Gase oder Dämpfe hierbei keine erhebliche Rolle spielt, vielmehr vorwiegend Verschiebearbeit bei der Kompression zu leisten ist.Such an arrangement is useful when overcoming small pressure differences, since the elasticity of the gases or vapors does not play a significant role here, rather mainly shift work has to be done during compression.

Bei höheren Verdichtungsgraden würden jedoch größere Verluste infolge der unvollkommenen Ausnutzung der Expansion auftreten.However, at higher degrees of compaction greater losses occur as a result of the imperfect utilization of the expansion.

Das Wesen der Erfindung liegt nun darin,The essence of the invention now lies in

daß Vorkehrungen getroffen werden, mit deren Hilfe die Expansionsarbeit des Treibmittels in höherem Maße als bisher verwendet werden kann.that precautions are taken to reduce the expansion work of the propellant can be used to a greater extent than before.

Eine solche Anordnung zeigt Fig. 2 schematisch. Hier sind neben den Hauptdüsen b und c die miteinander durch Leitungen verbundenen Nebendüsen d_v d₂, e_v e₂ angeordnet.Such an arrangement is shown schematically in FIG. In addition to the main nozzles b and c, the auxiliary nozzles d _v d ₂ , e _v e ₂ connected to one another by lines are arranged here.

Ein Teil des gebrauchten Dampfes (oder der etwa noch vorhandenen Luft oder eines Gemisches beider von höherem Drucke) wird unter gleichzeitiger Expansion hinter der Abführungsdüse c aus den Kanälen in die Nebendüse ä_x abgeleitet und geht von hier aus in die vor der Zuführungsdüse b liegende Nebendüse d₂, durch welche er den Kanälen wieder zugeführt wird. Ein weiterer Teil des nach Passieren der Nebendüse d_x in dem einzelnen Kanal noch vorhandenen, teilweise expandierten Dampfes strömt unter weiterer Expansion in die Nebendüse β_Λ und wird von hier aus durch die vor der Düse d₂ liegende Nebendüse e_% abermals den Kanälen zugeführt. Das elastische Mittel tritt also mit geringerer Spannung durch die Düse ß₂ in die Kanäle ein und verstärkt seine Spannung durch Zufuhr aus der Düse d₂, während erst dann durch die Haupt düse b das Treibmittel mit voller Spannung eingeführt wird und das zu komprimierende Mittel in die Düse c hinausschiebt. A portion of the spent steam (or of the approximately remaining air or a mixture of both of higher pressures) with simultaneous expansion behind the Abführungsdüse c from the channels in the sub-nozzle ä _x derived and goes from there into the b before the feed nozzle lying subnozzle d ₂ , through which it is fed back to the channels. Another part of the after passing through the subnozzle d _x in the single channel still present, partially expanded steam flows with further expansion in the sub-nozzle _β Λ and is again supplied to the channels from here lying by the d before the nozzle ₂ Idle _e%. The elastic agent thus enters the channels with lower tension through the nozzle ß ₂ and increases its tension by being supplied from the nozzle d ₂ , while only then through the main nozzle b the propellant is introduced with full tension and the agent to be compressed in the nozzle c pushes out.

Durch eine derartige Anordnung von Nebendüsen wird erreicht, daß eine stufenförmige Expansion des Dampfes unter stufenförmiger Kompression der Luft stattfindet, wobei es unerheblich ist, ob das elastische Mittel an dem einen oder dem anderen Ende des einzelnen Kanales zu- bzw. abgeleitet wird. Die oben beschriebene Anordnung der Nebendüsen ergibt eine günstigere, der Vermischung der' beiden Mittel hinderliche Schichtenlagerung in den Kanälen. Die nebeneinander liegenden Düsen können auch in solcher Entfernung voneinander angeordnet werden, daß das Überströmen des Dampfes von b nach d₂ und e₂ bzw. der Luft von c nach d₁ und e_x auf ein geringes Maß zurückgeführt wird.Such an arrangement of auxiliary nozzles ensures that a step-like expansion of the steam takes place with step-like compression of the air, it being irrelevant whether the elastic means is supplied or discharged at one or the other end of the individual channel. The arrangement of the auxiliary nozzles described above results in a more favorable layer storage in the channels, which hinders the mixing of the two agents. The nozzles lying next to one another can also be arranged at such a distance from one another that the overflow of the steam from b to d ₂ and e ₂ or of the air from c to d ₁ and e _{x is} reduced to a small extent.

Die Anzahl der Nebendüsenpaare kann von ι bis zu einer großen Zahl wechseln. Die Düsen werden hierbei in Richtung der Radbewegung ν in umgekehrter Reihenfolge miteinander verbunden. Es bedeutet dies die Anwendung des Regenerationsverfahrens auf die vorliegende Anordnung. Nach diesem Verfahren ist es möglich, die Wärme oder andere Eigenschaften eines Stoffes auf einen anderen zu übertragen. In dem vorliegenden Falle dient das Verfahren dazu, den nach Abschluß der Düsen in den Kanälen noch vorhandenen höheren Druck auf die vor den Düsen befindlichen Kanäle zu übertragen. Der einzelne Kanal, welcher mit dem zu komprimierenden Mittel von Anfangsdruck gefüllt ist, erhält also zunächst von der äußersten Düse unter Zufuhr von elastischem Mittel eine geringe Drucksteigerung, welche sich jedoch bei seiner Fortbewegung immer mehr vergrößert, bis der Höchstdruck erreicht ist, worauf das Treibmittel durch die Zuführungsdüse eintritt und das komprimierte Mittel in die Abführungsdüse schafft. Nachdem der Kanal an den Hauptdüsen vorbeigegangen ist, gibt er allmählich seinen Druck an die nachfolgenden Kanäle wieder ab, worauf er von neuem gefüllt wird. Die Massenkräfte der Gase können in geeigneter Weise zur Unterstützung des Vorganges geltend gemacht werden. Würde die Anzahl der Nebendüsen und damit die Anzahl der Stufen außerordentlich vergrößert werden, so würde theoretisch eine vollständige Übertragung des Druckes möglich sein. Die Elastizität der Gase würde dadurch sozusagen ausgeschaltet werden. Eine solche Anordnung hat freilich zur Voraussetzung, daß der seitliehe Spalt hinreichend abgedichtet ist. Es ergeben sich hierbei thermodynamische Verhältnisse, welche denjenigen eines mit Dampf. betriebenen Kolbenkompressors mit Kurbelbetrieb und Schwungrad ähnlich sind, so daß theoretisch das gesamte Druckgefälle des Treibmittels, also auch die Expansion, zur Kompression verwendet wird.The number of pairs of auxiliary nozzles can change from ι to a large number. The nozzles are connected to one another in the reverse order in the direction of the wheel movement ν. It means applying the regeneration method to the present arrangement. With this method it is possible to transfer the heat or other properties of one substance to another. In the present case, the method is used to transmit the higher pressure still present in the channels after the nozzles have been closed to the channels in front of the nozzles. The individual channel, which is filled with the medium to be compressed from the initial pressure, initially receives a slight increase in pressure from the outermost nozzle with the supply of elastic medium, which, however, increases more and more as it moves, until the maximum pressure is reached, whereupon the propellant enters through the supply nozzle and creates the compressed agent into the discharge nozzle. After the channel has passed the main nozzles, it gradually releases its pressure to the subsequent channels, whereupon it is filled again. The inertial forces of the gases can be used in a suitable manner to support the process. If the number of auxiliary nozzles and thus the number of stages were to be increased extraordinarily, a complete transfer of the pressure would theoretically be possible. The elasticity of the gases would be switched off, so to speak. Such an arrangement is of course a prerequisite that the lateral gap is adequately sealed. This results in thermodynamic conditions similar to those with steam. operated piston compressor with crank operation and flywheel are similar, so that theoretically the entire pressure gradient of the propellant, including the expansion, is used for compression.

Die vorliegende Anordnung erhält also durch die Nebendüsen die Wirkung eines Transfermators, d. h. es wird ohne die Zwischenform der mechanischen Arbeit die Energie des Treib-The present arrangement thus has the effect of a transfermator through the auxiliary nozzles, d. H. without the intermediate form of mechanical work, the energy of the driving

mittels auf das zu komprimierende Mittel übertragen. Es erfolgt daher im allgemeinen kein erheblicher Energieaustausch mit dem Rade, so daß die Anordnung ein in sich abgeschlossenes Aggregat darstellt. Andererseits ist es jedoch auch bis zu einem gewissen Grade möglich, sowohl mechanische Arbeit von dem Rade in den Prozeß überzuleiten, als auch umgekehrt Energie des Treibmittels als mechanische Arbeit an das Rad abzugeben.by means of transferred to the agent to be compressed. It is therefore done in general no significant exchange of energy with the wheel, so that the arrangement is a self-contained one Represents aggregate. On the other hand, however, it is also possible to a certain extent, both mechanical work of the Rade to transfer into the process, as well as, conversely, energy of the propellant as mechanical Hand over work to the bike.

Claims

Patent Claims:

i. Device for compressing gases or vapors at low pressure due to the expansion of gases or vapors of higher pressure in channels relatively moving past inlet and outlet nozzles, characterized in that, in terms of the direction of movement of the channels, in front of and behind the supply and discharge nozzle (i.e. in front of and behind them Channels in which the highest pressure occurs) secondary nozzles are arranged and connected to one another in such a way that the in the channels behind the supply and discharge nozzle still contained higher pressure on the front of the Supply and discharge nozzle located channels is transferred to the Exploit expansion work of the gases of higher pressure for compression.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that before the feed and one or more auxiliary nozzles are arranged behind the discharge nozzle and are interconnected in such a way that the one behind the discharge nozzle Secondary nozzle with the auxiliary nozzle located in front of the feed nozzle, the second auxiliary nozzle located behind the discharge nozzle with connected to the second auxiliary nozzle in front of the feed nozzle, etc.

For this purpose ι sheet of drawings.