DE3301726A1 - Heat engines with continuous or intermittent heat supply and improvements in thermodynamic cyclical processes for heat and power generation made possible by them - Google Patents
Heat engines with continuous or intermittent heat supply and improvements in thermodynamic cyclical processes for heat and power generation made possible by themInfo
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Abstract
Description
Wärmekraftmaschinen mit kontinuierlicher oder intermittierender Wärmezuführung und durch sie mögliche Verbesserungen thermodynamischer Kreisprozesse bei Wärme- und Krafterzeugung.Heat engines with continuous or intermittent heat supply and thermodynamic improvements possible through them Circular processes in heat and power generation.
Die Erfindung bezieht sich auf Wärmekraftmaschinen mit kontinuierlicher oder intermittierender Wärmezuführung und durch sie mögliche Verbesserungen thermodynamisch er Kreisprozesse bei Wärme- und Kraft erzeugung.The invention relates to heat engines with continuous or intermittent heat supply and through it possible improvements thermodynamically he cycle processes in heat and Power generation.
Dabei wird ein kompressibles Fluid in einem oder mehreren Verdichtern verdichtet und dadurch erwärmt. Danach wird es in einen Raum gebracht, wo ihm durch Verbrennung oder über Wärmetauscher weitere Wärme zugeführt wird. In einer oder mehreren Kraftmaschinen wird das unter Druck stehende Fluid auf Atmosphärendruck entspannt.A compressible fluid is used in one or more compressors compressed and thereby heated. Then it is brought into a room, where it can be further processed through combustion or heat exchangers Heat is supplied. In one or more prime movers, the pressurized fluid is expanded to atmospheric pressure.
Kennzeichnend für die Maschinenanlagen ist, daß Maschinen zur Verdichtung
und Entspannung oder zwischen Verdichtungsmaschinen und Brennkammer oder zwischen Brennkammer und Expansionsmaschinen
verwendet werden, die nach Wunsch isochore, isobare oder gemischt isochor-und isobare Wärmezu- oder abfuhr im Idealprozeß zulassen,
und dabei so angeordnet werden können, daß in der Brennkammer ein kontinuierlicher Fluß auch bei unterschiedlichen Gasmengendurchsät zen
konstanter oder sich nur geringfügig ändernder Geschwindigkeiten entsteht.
Eine weitere Kennzeichnung ist, daß für Wärmekraftmaschinen mitIt is characteristic of the machine systems that machines for compression and relaxation or between compression machines and combustion chamber or between combustion chamber and expansion machines are used, which, if desired, allow isochoric, isobaric or mixed isochoric and isobaric heat supply or removal in the ideal process, and are arranged in this way can that in the combustion chamber a continuous flow arises even with different Gasmengendurchsät zen constant or only slightly changing speeds.
Another designation is that for heat engines with
kontinuierlicher oder intermittierender Wärmezufuhr in einem ,continuous or intermittent heat supply in one,
zwischen zwei Expansionsmaschinen geschalteten Wärmetauscher das Arbeitsmedium Wärmeenergie abgibt und die auf solche Art gewonnene Wärmeenergie zur Aufheizung eines anderen Medium? oder des Arbeitsmediums vor der Brennkammer verwendet wird.Heat exchangers connected between two expansion machines emit the working medium and the heat energy obtained in this way Thermal energy to heat up another medium? or the working medium is used in front of the combustion chamber.
Als Wärmekraftmaschinen mit innerer kontinuierlicher Wärmezufuhr
(IKV - Maschinen) und einem Gas als Arbeitsmedium sind verschiedene
Ausführungen bekannt.
Die allgemein bekannteste und weitverbreitete Ausführung stellt die Gasturbine dar. Gasturbinen haben einen kontinuierlichen Gasdurch-Various designs are known as heat engines with internal continuous heat supply (IKV machines) and a gas as the working medium.
The most well-known and widespread design is the gas turbine. Gas turbines have a continuous gas flow
fluß durch die Brennkammer, weisen aber den Nachteil auf, daß COPYflow through the combustion chamber, but have the disadvantage that COPY
zwischen zwei zwei Turbomaschinen ausschließlich isobare Wärmezufuhr möglich ist (vgl. EPA Anmeldung 82100616). Isochore oder gemischte Wärmezufuhr hat aber einen besseren thermodvnamischen Wi rkung sg rad.between two two turbo machines exclusively isobaric heat supply is possible (see EPA application 82100616). Isochore or mixed heat input, however, has a better thermodynamic effect Effectiveness.
Es sind auch andere Maschinenanordnungen bekannt bei denen theoretisch
die Wärmezufuhr beliebig gewählt werden kann (EPA - Anmeldung 82100616, EPA - Anmeldung 82103232.3, B ri talus-Maschine
aus: Osenga,Mj And now the B ri talus; Diesel Progress North American,
Jan. 1982). Ein üblicher Nachteil solcher Maschinenanlagen ist aber, daß die Zu- und/oder Abfuhr des Arbeitsgases in die bzw. aus der
Brennkammer diskontinuierlich erfolgt. Die dadurch entstehenden Druckverluste zehren die Vorteile des besseren thermodynamischen
Prozesses weitgehend auf.
Ein weiterer Nachteil von Wärmekraftmaschinen mit innerer kontinuierlicher
Verbrennung (TKV - Maschinen) ist, daß sie für wechselnde Leistungen schlecht geeignet sind. Dies liegt vor allem daran, daß am
Brenner eine nahezu konstante Gasgeschwindigkeit vorliegen muß, sodaß eine Regelung der Leistung nur schlecht über den Gasmengendurchsatz
möglich wird und daher weitgehend über die Maximaltemperatur des Prozesses zu erfolgen hat. Der thermodynamisch^ Wirkungsgrad
hängt aber stark von der Höhe der Maximaltemperatur des Prozesses ab. ^- Other machine arrangements are also known in which the heat supply can theoretically be selected as desired (EPA - Application 82100616, EPA - Application 82103232.3, Bri talus machine from: Osenga, Mj And now the Bri talus; Diesel Progress North American, Jan. 1982). A common disadvantage of such machine systems, however, is that the supply and / or discharge of the working gas into and out of the combustion chamber takes place discontinuously. The resulting pressure losses largely consume the advantages of the better thermodynamic process.
Another disadvantage of heat engines with internal continuous combustion (TKV machines) is that they are poorly suited for changing outputs. This is mainly due to the fact that there must be an almost constant gas velocity at the burner, so that the power can only be regulated poorly via the gas flow rate and therefore has to be done largely via the maximum temperature of the process. The thermodynamic efficiency depends strongly on the level of the maximum temperature of the process. ^ -
Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Die Erfindung wie sie gekennzeichnet
ist.ermöglicht nach Belieben isochore, isobare oder gemischte Wärmezufuhr und ermöglicht einen kontinuierlichen Gasfluß durch die
Brennkammer, wobei die Gasgeschwindigkeit am Brenner auch bei unterschiedlichen Gasmengendurchsätzen durch Änderung -der Verdichtung
nahezu konstant gehalten werden kann.
Winkel- bzw. geschränktachsige Drehkolbenmaschinen sind bekannt (z.B. deutsche Patentoffenlegungsschrift Nr. 26 55 649, EPA- Anmeldung
82 103 232 .3). Fig.2 zeigt die perspektivische Ansicht zweier winkelachsiger Drehkolben. Dabei sind zwei Drehkolben (10a,10b) mit
Sektoren mit großem Radius (11a,11b)und mit Sektoren mit kleinem Radius (12a, 12b) so zueinander angeordnet, daß sich die Sektoren
großen Radius (11a) des einen Kolbens (10a) durch die Sektoren kleinen
Radius (12b) des anderen Kolbens (10b) bewegen und umgekehrt.The invention aims to provide a remedy here. The invention as it is characterized enables isochoric, isobaric or mixed heat supply at will and enables a continuous gas flow through the combustion chamber, whereby the gas velocity at the burner can be kept almost constant even with different gas throughputs by changing the compression.
Rotary piston machines with angular or offset axes are known (for example German patent laid-open specification No. 26 55 649, EPA application 82 103 232.3). 2 shows the perspective view of two angular-axis rotary pistons. Two rotary pistons (10a, 10b) with sectors with a large radius (11a, 11b) and with sectors with a small radius (12a, 12b) are arranged in relation to one another in such a way that the sectors with a large radius (11a) of one piston (10a) pass through move the sectors of small radius (12b) of the other piston (10b) and vice versa.
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Figur 3 zeigt die Bewegung der großen Kolbensektoren (11a,11b) als
Projektion von einer bzw.zwei Radlauf Fläch en in eine Ebene. Die Drehkolben
sind von einem Gehäuse (20) umgeben, sodaß sich die Sektoren großen Radius (11a,11b) in einem von Gehäuse und Kolben gebildeten
Kanal (13a, 13b) bewegen und die Kanäle der beiden Kolben sich schneiden.
Vor der Kreuzung (14) der beiden Kanäle entstehen dadurch Räume
(=Druckräume) (15a, 15b), die verkleinert werden, hinter der Kreuzung
Räume (=SaugräumeX 16a,16b), die vergrößert werden. Die Front (17a,17b)
und die Endwirkflächen ^1Ca,18b) der Kolben sind abge- r
schrägt, sodaß die Kolbensektoren sich ohne gegenseitige Behinderung bewegen lassen (gleiche Kolbengeschwindigkeit), die Kanal kreuzung
aber dennoch bis auf einen schmalen Spalt abgeschlossen bleibt.
Wie man sieht, ist die Summe der Zunahmen der Flächen hinter der Kreuzung in einer Zeiteinheit konstant (= Bewegen beider Kolbensektoren
(11a, 11b) in Bewegungsrichtung um die Länge I). Gleiches gilt
Für die Flächen vor der Kreuzung. Sind die Räume hinter der Kreuzung über Kanäle (22a,22b) permanent zum gleichen Raum offen und
sind die Räume (15a, 15b) vor der Kreuzung über Kanäle (21a,21b)
permanent zum gleichen Raum offen, so entsteht im einen Raum einFigure 3 shows the movement of the large piston sectors (11a, 11b) as a projection of one or two wheel arch surfaces in a plane. The rotary pistons are surrounded by a housing (20) so that the large radius sectors (11a, 11b) move in a channel (13a, 13b) formed by the housing and piston and the channels of the two pistons intersect. In front of the intersection (14) of the two channels, spaces (= pressure spaces) (15a, 15b) are created that are made smaller, and behind the intersection spaces (= suction spaces 16a, 16b) that are enlarged. The front (17a, 17b) and the end effective surfaces (1Ca, 18b) of the pistons are bevelled so that the piston sectors can be moved without mutual hindrance (same piston speed), but the channel crossing remains closed except for a narrow gap.
As can be seen, the sum of the increases in the areas behind the intersection in a unit of time is constant (= moving both piston sectors (11a, 11b) in the direction of movement by the length I). The same applies to the areas in front of the intersection. If the rooms behind the intersection are permanently open to the same room via channels (22a, 22b) and if the rooms (15a, 15b) in front of the intersection are permanently open to the same room via channels (21a, 21b), a room is created in one room
ununterbrochener Sog, im anderen Raum ein ununterbrochener Druck. /uninterrupted suction, in the other room uninterrupted pressure. /
In Patentanspruch 1 wird Schutz dafür begehrt, daß die Saugräume (16a, 16b) einer derartig wirkenden Maschine hinter der Brennkammer einer IKV-Maschine, <=odaß zur Brennkammer ein kontinuierlicher Sog wirkt und durch das Verhältnis Zuführvolumen proZeiteinheit/ Abführvolumen pro Zeiteinheit nach Belieben in der Brennkammer • isochore, isobare oder gemischt isochor-isobare Wärmezufuhr erreicht werden kann; gelegt werden.In claim 1 protection is sought for the fact that the suction chambers (16a, 16b) of a machine acting in this way is behind the combustion chamber an IKV machine, <= odass a continuous one to the combustion chamber Suction acts as required in the combustion chamber through the ratio of supply volume per unit of time / discharge volume per unit of time • Isochoric, isobaric or mixed isochoric-isobaric heat supply achieved can be; be placed.
In Patentanspruch 2 wird Schutz dafür begehrt, daß die Druckräume (ICa, 15b) einer derartig wirkenden Maschine vor der Brennkammer
einer I KV-Maschine, sodaß zur Brennkammer ein kontinuierlicher
Druck wirkt, gelegt werden.
Fig.1 zeigt eine dem globalen Patentgedanken zugrunde liegende An-In claim 2 protection is sought for the fact that the pressure chambers (ICa, 15b) of such an acting machine are placed in front of the combustion chamber of an I KV machine, so that a continuous pressure acts on the combustion chamber.
Fig. 1 shows an approach on which the global patent concept is based
35 Ordnung mehrerer solcher Maschinen.35 order of several such machines.
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Man ordnet mehrere winkelachsige Drehkolbenmaschinen so an, daß eine Maschine (51) von außen (50) Luft ansaugt und verdichtet oder auch nur in einen Raum (52) transportiert, der nicht zur Atmosphäre geöffnet ist ( = keine Verwendung von Turbomaschinen). Dieser Raum (52) kann ein Wärmetauscher sein oder aber nur ein kurzer Rohrleitungsabschnitt. Eine zweite Maschine (53) (die dem Patentanspruch 2 genügt oder aber auch nur eine Turbomaschine ist) saugt die Luft aus diesem Raum (52)und fördert sie absolut kontinuierlich in dip Brennkammer (54). Von dort strömt das unter Druck stehende Rauchgas ebenfalls kontinuierlich in eine (dem Patentanspruch .1 genügende) dritte Maschine (55)und gelangt in einen weiteren Raum (56). Aus diesem Raum (56) fließt das unter Druck stehende Rauchgas in zwei Expansionsmaschinen (57,58), von denen eine(57) die erste Verdichtermaschine (51 ) treibt, die andere (58) einen Generator (59) treibt oder eine andere Arbeitsmaschine oder ein Fahrzeug.Several angular-axis rotary piston machines are arranged in such a way that a machine (51) draws in and compresses air from outside (50) or also only transported into a room (52) that is not open to the atmosphere (= no use of turbo machines). This room (52) can be a heat exchanger or just a short pipe section. A second machine (53) (which satisfies claim 2 or is just a turbo machine) sucks the air from this space (52) and conveys it absolutely continuously into dip combustion chamber (54). The pressurized flue gas flows from there likewise continuously in a third machine (55) (which satisfies claim 1) and arrives in a further room (56). the end In this space (56) the pressurized flue gas flows into two expansion machines (57, 58), one of which (57) is the first compressor machine (51) drives, the other (58) drives a generator (59) or another work machine or a vehicle.
Die Maschinen (53) und (55) (Maschinenkombination A) sind z.B. durch eine Welle (60) so verbunden, daß sich ein konstantes Drehzahlverhältnis und somit ein konstantes Verhältnis des Vjiumendurchsatzes ergibt (= spez.Volumen in (55)/ spez .Volumen in(53)). Ebenso haben die Maschinen (51) und (57) (= Maschinenkombination B) ein konstantes Drehzahlverhältnis.The machines (53) and (55) (machine combination A) are through, for example a shaft (60) connected so that there is a constant speed ratio and thus a constant ratio of the flow rate results in (= specific volume in (55) / specific volume in (53)). Likewise have the machines (51) and (57) (= machine combination B) have a constant speed ratio.
Die Maschinenkombination A soll konstante Drehzahl haben. Dies kann z.B. durch Ventile (61 ,62) geregelt werden. Wenn die Drehzahl zu klein wird, öffnet Ventil (61 ). Dadurch sinkt der Druck hinter der MaschineThe machine combination A should have a constant speed. This can e.g. controlled by valves (61, 62). If the speed becomes too low, valve (61) opens. This reduces the pressure behind the machine
(55) und steigt vor (53). Das gleiche Ergebnis ist mit einem Ventil zu
erreichen, welches den Raum vor und hinter Maschine (55) verbindet. Wird die Drehzahl zu groß, öffnet Ventil (62). Dann sinkt der Druck
vor (55) und steigt hinter (53).
Natürlich kann die Maschinenkombination A auch durch eine konstant laufende Maschine gedreht werden oder die Drehzahl anderweitig konstant
gehalten werden.(55) and rises in front of (53). The same result can be achieved with a valve which connects the space in front of and behind the machine (55). If the speed becomes too high, valve (62) opens. Then the pressure falls in front of (55) and rises behind (53).
Of course, the machine combination A can also be rotated by a constantly running machine or the speed can be kept constant in some other way.
Die Drehzahl der Maschinenkombination B hängt vom Druck in Raum (56) ab. Sie kann aber nicht unbegrenzt beschleunigt wenden, da sonst der Druck im Raum (52) zu stark ansteigt und bremst.The speed of machine combination B depends on the pressure in room (56). However, it cannot turn with unlimited speed, otherwise the pressure in space (52) rises too much and brakes.
Diese Anordnung ermöglicht zum einen einen kontinuierlichen Gasstrom durch die Brennkammer (wie oben gezeigt), sie ermöglichtOn the one hand, this arrangement enables a continuous gas flow through the combustion chamber (as shown above), it allows
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aber auch eine konstante Gasgeschwindigkeit am Brenner, wie kurz gezeigt werden soll. Ähnliche Wirkungen werden bei KPz- Gasturbinen beobachtet, wo sinkende Verdichtung bei geringen Leistungen ebenfalls die Gasgeschwindigkeit am Brenner nahezu konstant hält.but also a constant gas velocity at the burner, as will be shown briefly. Similar effects are obtained with MBT gas turbines observed where decreasing compression at low power also keeps the gas velocity at the burner almost constant.
Sei U1 = Drehzahl von Maschinenkombination BLet U 1 = speed of machine combination B
U_ = Drehzahl von Maschinenkombination A V1= Durchsatzvolumen der Maschine (51 ) p.UmdrehungU_ = speed of machine combination AV 1 = throughput volume of the machine (51) per revolution
V« = Durchsatzvolumen der Maschine (53) p.Umdrehung 10V «= throughput volume of the machine (53) per revolution 10
Im Raum (52) wird Gas des Volumens U1-V1 zugeführt und Gas des Volumens Up· V2 abgeführt. Für die Verdichtung £ gilt also:In space (52) gas of volume U 1 -V 1 is supplied and gas of volume Up · V 2 is discharged. The following applies to the compression £:
β = (U1- V1V(U2- V2) = U1 · Konstante Die einfließende Gasmenge ist': m =?· U1-V1 kg Beim Brennerquerschnitt gilt die Kontinuitätsgleichung: m.v = A«c mit m = durchströmende Gasmasse in kg/secβ = (U 1 - V 1 V (U 2 - V 2 ) = U 1 · constant The amount of gas flowing in is': m =? · U 1 -V 1 kg The continuity equation applies to the burner cross-section: mv = A «c with m = flowing gas mass in kg / sec
v = 1/($·£) m /kg = spezifisches Volumen am Brenner A = Querschnittsfläche am Brenner in kg c = Gasgeschwindigkeit am Brenner in m/sec g = spezifisches Gewicht der Ansaugluft in kg/m Dann istv = 1 / ($ £) m / kg = specific volume at the burner A = cross-sectional area on the burner in kg c = gas velocity on the burner in m / sec g = specific weight of the intake air in kg / m Then
c ^'(m.v)/A= (^U1-V1-U2-V2V(J-U1-V1-A)= (U3V3)/A Da U2,V2.und A konstant sind, ist auch c konstant.c ^ '(mv) / A = (^ U 1 -V 1 -U 2 -V 2 V (JU 1 -V 1 -A) = (U 3 V 3 ) / A Da U 2 , V 2. and A are constant, c is also constant.
Man kann auch das Verhältnis der Wärmezufuhr in der Brennkammer beliebig wählen. Da der isobare VergrößerungsfaktorYou can also choose the ratio of the heat supply in the combustion chamber as desired. Because the isobaric magnification factor
W = (spez.Vol.hinter der Brennk. )/(spez.Vol.vor der Brennk), kann durch das Durchsatzvolumen p.Umdrehung V der Maschine (53) und V4 der Maschine (55) das ψ festgelegt werden (^= V4A^o)-W = (spez.Vol.hinter the Brennk.) / (Spez.Vol.vor the Brennk) can be prepared by the throughput volume p.Umdrehung V of the machine (53) and V 4 of the machine (55) which are set ψ (^ = V 4 A ^ o) -
Winkelachsige Rotationskolbenmaschinen sind für solche Anlagen besonders geeignet, da bei ihnen auch drehzahlunabhängig der Volumendurchsatz und die Höhe der Verdichtung bzw. der Entspannung variiert werden kann.Angle-axis rotary piston machines are special for such systems suitable because the volume throughput and the level of compression or relaxation vary regardless of the speed can be.
Fig.4 und Fig.5 zeigen ein Ausführungsbeispiel solcher Einrichtungen. Fig.5 ist wieder eine Abbildung der auf zwei Ringflächen liegendenFig.4 and Fig.5 show an embodiment of such devices. Fig.5 is again an illustration of the lying on two annular surfaces
OOU I / ΔΌ OOU I / ΔΌ
Teile in eine Ebene, Fig.4 stellt den Schnitt entlang der Linie O-O in Fig.5 dar.Parts in one plane, Fig. 4 represents the section along the line O-O in Fig. 5.
Die Einrichtung hinter der Kreuzung (30,36,38) dient dazu, das Volumen
eines aus einem Raum (56) abgeführten Fluids durch Verschieben des Sciebers (36) zu regulieren. Ist eine Gasmengenzuführ in den Raum
(56) konstant und ist der Kanal (38) einzige Abführmöglichkeit aus dem Raum (56), so kann über den Schieber (36) der Druck im Raum (56 )
reguliert werden. Bestehen mehrere AbFJhrungsmöglichkeiten au =
dem Raum (56), dann kann mit dem Schieber (36) von der gesamten aus dem Raum (56) abströmenden Gasmenge der Anteil variiert werden,
der durch den Kanal (39) abfließt. Es kann aber auch indirekt durch
Druckveränderung in (56) die Gasmengenzuführ in (56) verändert werden.
Die Regulierung kann z.B. so geschehen: An den Kolbenaußenflächen
befinden sich in Höhe der inneren Segmentaußenfläche Bänder (30), die in Höhe der Kolbenfrontfläche (1 7b) Öffnungen aufweisen. Schiebt
sich die vordere Kante (31 ) dieser Öffnung über den Kanal (38), so wird der Saugraum (16a) zum Raum (56) geöffnet. Zwischen Band (30)
und Kanal (38) liegt ein Schieber (36), der den Kanal ebenfalls gegen den Saugraum abdichtet. Damit bleibt der Raum (56) so lange zum
Saugraum offen, bis sich die hintere Bandöffnungskante (32) über die
vordere Schieberkante (40) schiebt. Damit wird der Kanal wieder vom Saugradm abgeschlossen. Durch Verschieben der Schieberkante (40)
kann damit festgelegt werden, bei welchem Saugraumvolumen die Abtrennung von Saugraum (16a) und Raum (56) stattfindet.The device behind the intersection (30,36,38) is used to regulate the volume of a fluid discharged from a space (56) by moving the slide (36). If the amount of gas being fed into the space (56) is constant and if the channel (38) is the only discharge option from the space (56), the pressure in the space (56) can be regulated via the slide (36). If there are several discharge options from the space (56), the slide (36) can be used to vary the proportion of the total amount of gas flowing out of the space (56) that flows out through the channel (39). However, the amount of gas supplied in (56) can also be changed indirectly by changing the pressure in (56).
The regulation can be done as follows, for example: At the level of the inner segment outer surface there are straps (30) which have openings at the level of the piston front surface (17b). If the front edge (31) of this opening slides over the channel (38), the suction space (16a) is opened to space (56). Between the belt (30) and the channel (38) there is a slide (36) which also seals the channel against the suction chamber. The space (56) thus remains open to the suction space until the rear belt opening edge (32) slides over the front slide edge (40). This closes the channel off again from the suction wheel. By moving the slide edge (40) it can be determined at which suction space volume the separation of suction space (16a) and space (56) takes place.
Ebenso kann mit Schiebern (42) beeinflußt werden, wie stärk das kompressible Fluid in der Maschine expandiert wird. Der Saugraum (16a) öffnet zum Raum (64) genau dann, wenn sich die hintere Kante (44) der Kolbenr'Jckfläche (13a) an der Schieberkante (43) vorbeibewegt. Auch hier kann durch Verschieben der Kante (43) das Saugraumvolumen bei Öffnung zum Raum (64) variiert werden.It is also possible to use slides (42) to influence the extent to which the compressible material is compressible Fluid in the machine is expanded. The suction space (16a) opens to space (64) exactly when the rear edge (44) of the Piston back surface (13a) moved past the slide edge (43). Even here, by moving the edge (43), the suction space volume can be varied when opening to space (64).
Ebenso kann durch eine Einrichtung (33,37,39) vor der Kreuzung die
Höhe der Verdichtung variiert werden.
Auch hier ist ein Band (33) mit Öffnungen an der Kolbenseite. Zwischen Band(33)und Kanalöffnung (^) liegt wieder ein Schieber (37). Der Druck
raum (15a) wird erst dann zum Raum (52) geöffnet, wenn sich die vor-Likewise, the level of compaction can be varied by a device (33, 37, 39) in front of the intersection.
Here, too, is a band (33) with openings on the piston side. A slide (37) is again located between the band (33) and the channel opening (^). The pressure space (15a) is only opened to space (52) when the front
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dere Bandkante (34) an der Schieberkante (41) vorbeibewegt. Auch hier kann durch Verschieben der Schieberkante (41) das Öffhungsvolumen des Druckraums (15a) zum Raum (52) verändert werden.whose belt edge (34) moves past the slide edge (41). Even here the opening volume can be adjusted by moving the slide edge (41) of the pressure space (15a) to space (52) can be changed.
Anstatt der Schieberlösung kann eine Öffnung des Druckraums (15a) zum Raum (52) auch mit Hilfe eines Ventils (39) erfolgen. Das Ventil öffnet dann, wenn der Druck im Druckraum (15a) größer als im Raum (52) ist.Instead of the slide solution, the pressure space (15a) can also be opened to space (52) with the aid of a valve (39). The valve opens when the pressure in the pressure space (15a) is greater than that in the space (52) is.
Ebenso kann anstatt der Schieberlösung (42) ein Ventil (45) den Saugraum (16a) zum Raum (64) öffnen, wenn der Druck in (64) größer als im Saug raum ist.Likewise, instead of the slide solution (42), a valve (45) can be used in the suction chamber (16a) open to space (64) when the pressure in (64) is greater than is in the suction chamber.
Eine weitere Maßnahme bei winkel ach si gen Drehkolbenmaschinen Fir die Schutz begehrt wird (Patentanspruch 11) dient der Verringerung der Spaltverluste.Another measure for angular rotary piston machines Fir the protection is sought (claim 11) serves to reduce the gap losses.
Die beschriebenen Anlagen sind vor allem für größere Leistungen vorgesehen. Um die Anlagen dennoch klein zu halten, müssen für großen Luftdurchsatz hohe Drehzahlen möglich sein, für die gleitende Dichtungen z.T. nicht verwendet werden können. Neben Labyrinthdichtungen ermöglichen folgende Maßnahmen eine Senkung der Spaltverluste. The systems described are primarily intended for larger capacities. In order to keep the plants small, for large air flow high speeds be possible for the sliding Some seals cannot be used. In addition to labyrinth seals, the following measures enable the gap losses to be reduced.
Sind eine oder mehrere Verdichtungs- oder Expansionsmaschinen mit gleicher Drehzahl vorgesehen und mit gleichem Durchsatzvolumen (vgl. Fig.1 Maschinenkombination (53)-(5S)) oder mit verschiedenem Durchsatzvolumen (vgl. Fig.1 Maschinenkombination (51 )-(57)), dann können die zwei oder mehr Kreuzungen mit drei oder mehr Drehkolben so gestaltet werden (Fig.6 und Fig.7), daß mindestens ein Kolben (80) zwei oder mehr Kanäle (83,84) anderer Kolben (81 ,82) schneidet. Bei der Maschinenkombination B müssen die unterschiedlichen Durchsatzvolumina mit Schiebern oder Ventilen, wie oben gezeigt wurde, geregelt werden.Are one or more compression or expansion machines with the same speed and with the same throughput volume (see Fig. 1 machine combination (53) - (5S)) or with different Throughput volume (see. Fig. 1 machine combination (51) - (57)), then the two or more intersections with three or more rotary lobes designed so (Fig.6 and Fig.7) that at least one piston (80) two or more channels (83, 84) of other pistons (81, 82) intersects. With machine combination B, the different throughput volumes must be adjusted with slide valves or valves, as shown above, be managed.
Die Besonderheit der Erfindung ist es nun, daß man die Kanäle zu den verschiedenen Räumen so legt, daß an einer Kreuzung möglichst viele (im Optimum alle vier) Öffnungen zu Räumen gleichen oder ähnlichen Drucks führen.The special feature of the invention is that you can connect the channels to the different rooms in such a way that at an intersection as many as possible (ideally all four) openings to rooms are the same or similar Pressure.
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-I2- .-I 2 -.
Fig. 7 zeigt eine mögliche Lösung Für die Maschinenkombination A (B in Klammern).Fig. 7 shows a possible solution for the machine combination A (B in brackets).
obere Kreuzung Saugraum Druckraumupper intersection suction chamber pressure chamber
Senkr.Kanal von 52 (50) zu 56 (64)Vertical channel from 52 (50) to 56 (64)
Waagr.Kanal von 52 (50) zu 54 (52)Horizontal channel from 52 (50) to 54 (52)
untere Kreuzunglower intersection
Senkr. Kanal von 54 (56) zu 54 (52)Senkr. Channel from 54 (56) to 54 (52)
Waagr.Kanal von 54 (56) zu 56 (64)Horizontal channel from 54 (56) to 56 (64)
Um eine noch bessere Anordnung zu Finden, bei der ausschließlich Räume hohen Drucks oder Räume niedrigen Drucks an einer Kreuzung anliegen und ?o die Spaltverluste vernachlässigbar klein werden, ist in Fig.B eine abgeänderte winkelachsige Drehkolbenmaschine vorgesehen, bei der die beiden äußeren Kolben (81 ,82) ausschließlich als Absperrteile Fungieren.To find an even better arrangement, in which only Rooms with high pressure or rooms with low pressure are in contact with an intersection and? O the gap losses are negligibly small in Fig. B a modified angular-axis rotary piston machine is provided, in which the two outer pistons (81, 82) function exclusively as shut-off parts.
Fig.8 zeigt deren Kanalbild in der Ebene. Wie man sieht , ist bei der oberen Kreuzung der Saugraum (16o) und der Druckraum (15 o) nur zur Atmosphäre (50,64) geöFfhet, daher entstehen dort keine Spaltverluste. An der unteren Kreuzung ist der Saugraum (16 u)zum Raum (56) geöFfhet, in dem hoher Druck herrscht, der Druckraum (15u) ist zum Raum (52) geöFFnet, in dem Verdichtungsenddruck herrscht. Die einzigen Spaltverluste, die an der Kreuzung entstehen können, bestehen darin, daß aus dem Raum (56) Gas in den Raum (52) strömt und nochmals die Brennkammer durchfließt. Damit geht aber die aufgewandte Verdichtungs- und Wärmeenergie nur zu einem Bruchteil verloren. Um einen einigermaßen gleichmäßigen Fluß zu ermöglichen/nüssen mindestens zwei solcher Anordnungen versetzt zueinander arbeiten.Fig. 8 shows their channel image in the plane. As you can see, the The upper intersection of the suction chamber (16o) and the pressure chamber (15o) are only open to the atmosphere (50,64), so there are no gap losses there. At the lower intersection, the suction space (16 u) is opened to space (56), in which there is high pressure, which is the pressure space (15 u) Opened to space (52) in which the final compression pressure prevails. The only gap losses that can arise at the intersection exist in that from the space (56) gas flows into the space (52) and flows through the combustion chamber again. But that goes with the expended Only a fraction of the compression and heat energy is lost. To allow a reasonably steady flow / nuts at least two such arrangements work offset from one another.
Will man Für sehr große Lu Ftdurch satzmeng en eine günstige Anordnung erreichen, so ist die auch mit Kolbenanordnungen der Fig.8*und Fig.9 möglich.If you want a favorable arrangement for very large air flow rates reach, this is also the case with the piston arrangements of Fig. 8 * and Fig. 9 possible.
Fig.3ozeigt das Prinzip der Anordnung. Jeder Kolben transportiert ein Fluid in zwei Richtungen (oben - unten/unten .- oben oder recht?-link=/ links - recht?). Dadurch entstehen bei der gezeigten Anordnung zveiFig. 30 shows the principle of the arrangement. Each piston transports a Fluid in two directions (up - down / down - up or right? -Link = / left right?). This creates two in the arrangement shown
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geschlossene ,entgegengesetzt durchlaufene Kreisläufe, die immer in den Kolbenkreuzungen zusammenstoßen. Da immer ein Transport von einem Raum hohenDrucks zu einem Raum niedrigen Drucks geht (Expansion) oder von einem Raum niedrigen Drucks in einen Raum .5 hohen Drucks (Kompression), besteht ein Kreislauf aus den Einzelschritten niedrig - hoch, hoch - niedrig, niedrig-hoch, hoch closed, oppositely traversed cycles that always collide in the piston intersections. Since there is always a transport from a high-pressure room to a low-pressure room (Expansion) or from a room of low pressure to a room of high pressure (compression), a cycle consists of the individual steps low - high, high - low, low-high, high
Legt man die beiden Kreisläufe so, daß die Berührpunkte immer hoch oder immer niedrig sind, hat man ebenfalls sehr geringe Spaltverluste.If you place the two circuits so that the points of contact are always high or are always low, there are also very little gap losses.
Fig.9 zeigt die beiden Kreisläufe, die aus Einzelschritten hoch (h) niedrig (n) und niedrig (n) - hoch (h) bestehen. Die acht Kreuzungen (K1 - K8) werden z.B. so angeordnet, daß an den ungeraden Kreuzungen ausschließlich Hochdruck-Druck- und Saugräume und anden geraden Kreuzungen ausschließlich Niedrigdruck- Druck- und Saugräume zusammentreffen.Fig. 9 shows the two cycles, which consist of individual steps high (h) low (n) and low (n) - high (h) exist. The eight intersections (K1 - K8) are arranged, for example, so that at the odd intersections Exclusively high pressure pressure and suction spaces and at the straight intersections only low pressure pressure and suction spaces meet.
Mit den gezeigten Maschinen sind alle thermo dynamisch en Kreisprozesse möglich, die auch mit Gasturbinenanlagen erreicht werden und darüber hinaus noch alle Variationen, die anstatt rein isobarer Wärmezu- oder -abfuhr im Prozess auch isochore oder in einem beliebigen Verhältnis gemischt isochor- und isobare Wärmezu- und abfuhr aufweisen. With the machines shown, all are thermodynamic cycle processes possible, which can also be achieved with gas turbine systems and, in addition, all variations that instead of purely isobaric heat supply or removal in the process also have isochoric or mixed isochoric and isobaric heat supply and removal in any ratio.
Daneben ist aber auch ein Kreisprozess bzw. Variationen dieses
Kreisprozesses realisierbar für den bzw.die ebenfalls Schutz begehrt
wird. Diese Kreisprozesse sind mit isobarer Wärmezufuhr auch mit Gasturbinenanlagen realisierbar. Die oben beschriebenen Anlagen
eignen sich aber besonders, da sie für verschiedene Wärmezufuhr und für kleine Leistungen geeignet sind.
Fig. 10 zeigt eine I KV-Maschine für deren Schaltung ebenfalls Schutz
begehrt wird.In addition , however, a cycle or variations of this cycle can also be implemented for which protection is also sought. These cycle processes can also be implemented with gas turbine systems with isobaric heat supply. The systems described above are particularly suitable because they are suitable for different heat supplies and for small outputs.
Fig. 10 shows an I KV machine for whose circuit protection is also sought.
Wie bei herkömmlichen IKV-Maschinen mit Wärmetauscher hinter der Turbine wird Luft angesaugt, in einem oder mehreren Verdichtern (150) komprimiert, in einem Wärmetauscher (151 ) (nur. in Altern. I.u.LII'. ~) der Brennkammer (152) auf die Maximaltemperatur aufgeheizt, evtl.As in conventional IKV machines with a heat exchanger behind the turbine, air is sucked in, compressed in one or more compressors (150), in a heat exchanger (151) (only in Altern. IuLII '. ~) Of the combustion chamber (152) to the maximum temperature heated up, possibly
bereits in einem ersten Wärmetauscher (153) hinter der Brennkammer auf eine vor der Expansionsmaschine zulässige Temperatur herunter-already in a first heat exchanger (153) behind the combustion chamber down to a temperature permissible in front of the expansion machine
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gekühlt ,wobei ein aufzuheizendes Medium geheizt wird (z.B. der Dampferzeuger eines Dampfkraftwerks) (Alternative III u.IV) und dann in mindestens zwei Expansionsstufen (154,155) wieder auf den Ansaugdruck expandiert.cooled, whereby a medium to be heated is heated (e.g. the Steam generator of a steam power plant) (alternative III and IV) and then in at least two expansion stages (154,155) back to the Intake pressure expands.
Der Unterschied zu herkömmlichen I KV-Maschinen mit Wärmetauscher ist, daß das Rauchgas nicht erst als auf den Ansaugdruck expandiert seine Restwärme an das komprimierte Gas abgibt (Alternative I u. III),sondern bereits zwischen zwei Expansionsmaschinen, wenn es selber noch unter Druck steht.The difference to conventional I KV machines with heat exchangers is that the flue gas does not expand until it reaches the suction pressure gives off its residual heat to the compressed gas (alternative I and III), but already between two expansion machines when it himself is still under pressure.
Der andere Weg ist {Alternative II u.IV), daß der Wärmetauscher (151 )
zwischen den beiden Expansionsstufen (154,155) ein anderes Medium
aufheizt und eine solche IKV-Maschine ausschließlich oder teilweise
als Heizung verwendet wird.
Der Vorteil dieser Prozeßgestaltung liegt vor allem darin, daß die Wärmetauscher kleiner und damit wesentUchbiUiger gehalten werden
können, bei mindestens gleichem thermischen Wirkungsgrad. Dies liegt zum einen daran, daß der Wärmeübergangskoeffizient eines komprimierten
Gases höher ist als der eines entspannten (vgl. Dietzel, F. ; Gasturbinen; Vogelr Verlag, Würzburg 1974; S.108 Kap.5.3.3), zum
anderen aber auch daran, daß ein wesentlich geringeres Temperatui—
gefälle Im Wärmetauscher zu verarbeiten ist ( vgl. Fig. 12). Fig. 11 und Fig. 12 zeigen die p,V - und T,? - Diagramme zum Idealprozeß
bei Krafterzeugung ( Alternative I u. III) bei ausschließlich isobarer Wärmezu- oder - abfuhr. Dabei bedeuten:The other way is {alternative II and IV) that the heat exchanger (151) heats another medium between the two expansion stages (154, 155) and such an IKV machine is used exclusively or partially as a heater.
The main advantage of this process design lies in the fact that the heat exchangers can be kept smaller and thus considerably larger, with at least the same thermal efficiency. This is due, on the one hand, to the fact that the heat transfer coefficient of a compressed gas is higher than that of a relaxed one (see Dietzel, F .; Gasturbinen; Vogelr Verlag, Würzburg 1974; p.108, chapter 5.3.3), and on the other hand, it is also because that a significantly lower temperature gradient has to be processed in the heat exchanger (cf. Fig. 12). Fig. 11 and Fig. 12 show the p, V - and T,? - Diagrams of the ideal process for power generation (alternative I and III) with exclusively isobaric heat supply or removal. Mean:
1 - 2 adiabatische Verdichtung1 - 2 adiabatic compression
2-3 isobare Wärmezufuhr im Wärmetauscher (151 ) 3-4 isobare Wärmezufuhr in der Brennkammer(152) (Alt.III) 4-5 isobare Wärmeabfuhr im Wärmetauscher (153)2-3 isobaric heat supply in the heat exchanger (151) 3-4 isobaric heat supply in the combustion chamber (152) (Alt.III) 4-5 isobaric heat dissipation in the heat exchanger (153)
4-64-6
p. ^jfradiabatische Entspannung inExpansionsmaschine(154)p. ^ Fradiabatic relaxation in expansion machine (154)
ο — οο - ο
fi 7fi 7
6*~ -isobare Wärmeabfuhr im Wärmetauscher (151 ) 6 * ~ -isobaric heat dissipation in the heat exchanger (151)
7-8 adiabatische Entspannung in Expansionsmaschine (155) 8 - Ί isobare Wärmeabfuhr in der Atmosphäre Der im T,s - Diagramm gestrichelt gezeichnete Kreisprozeß 1 -2"-3"-4-5'-6'-1 entspricht einem herkömmUchen Idealprozeß mit Wärmetau-7-8 adiabatic relaxation in expansion machine (155) 8 - Ί isobaric heat dissipation in the atmosphere The circular process 1 -2 "-3"-4-5'-6'-1 shown in dashed lines in the T, s diagram corresponds to a conventional ideal process Heat exchange
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scher hinter den Expansionsmaschinen.shear behind the expansion machines.
Im gezeigten Beispiel ist das Arbeitsvermögen und der Wirkungsgrad beider Idealprozesse gleich. Wie man aber sieht, muß im herkömm - -!· liehen Prozeß das Wärmegefälle 5X- G' über den Wärmetauscher abgeführt werden, im neuen Prozeß aber nur das Wärmegefälle 6-7 bzw. 6*- 7.In the example shown, the work capacity and the efficiency of both ideal processes are the same. As you can see, however, in the conventional process the heat gradient 5 X - G ' has to be removed via the heat exchanger, in the new process only the heat gradient 6-7 or 6 * - 7.
Beim herkömmlichen Jouleprozeß ergibt sich mit Wärmetauscher ein Wirkungsgrad vonIn the conventional Joule process, the heat exchanger has an efficiency of
7th - 1 K '1/1V7th - 1 K ' 1/1 V
Ώ".. = Ansaugtemperatur
T4;= Maximaltemperatur
JC = Druckverhältnis
K = Isentropenexponent
(vgl.Cietzel, F.; Gasturbinen;. . .. S.24 Kap.1.5.1)
Für den neuen Idealprozeß mit idealem Wärmetauscher güt(Altern.I>
(T. = Temperatur im Punkt i)Ώ ".. = suction temperature
T 4 ; = maximum temperature
JC = pressure ratio
K = isentropic exponent
(See Cietzel, F .; gas turbines; ... p.24, chapter 1.5.1) For the new ideal process with an ideal heat exchanger, good (Altern. I> (T. = temperature at point i)
T7ZT8 T 7 ZT 8
Wegen (T2 = T7): T4-JTTgZT1).Tq = CBecause (T 2 = T 7 ): T 4 -JTTgZT 1 ) .Tq = C
Die zugeführte Wärmeenergie ist Q. = c ( T4 - T3) , die abgeführte
Wärmeenergie ist Q = c ( T53 -T1).
Damit gilt für den Wirkungsgrad:The heat energy supplied is Q. = c (T 4 - T 3 ), the heat energy removed is Q = c (T 53 -T 1 ).
The following applies to the efficiency:
7th = CQ1n - Qausy Qin =7th = CQ 1n - Q from y Q in =
= C Cp (T4 - T3) -.cp (T8 - T1)V (Cp(T4- T3)) = = 1 -CT8-T1)Z(T4-T3) == C Cp (T 4 - T 3 ) -.c p (T 8 - T 1 ) V (Cp (T 4 - T 3 )) = = 1 -CT 8 -T 1 ) Z (T 4 -T 3 ) =
= 1 - T1 ( T8ZT1 - 1 )Z ( T3 T8ZT1 - T3) == 1 - T 1 (T 8 ZT 1 - 1) Z (T 3 T 8 ZT 1 - T 3 ) =
Somit kann der Wirkungsgrad des Prozesses bei beliebiger Verdichtung sehr hoch gehalten werden. Wie man auch sieht, geht allerdings ein guter Wirkungsgrad zu Lasten des Arbeitsvermögens. Mit der Anordnung des Wärmetauschers für die Schutz begehrt wird, läßt sich aber viel günstiger als mit bisherigen Anordnungen ein Prozeß gestalten mit - preiswerten Wärmetauschern,This means that the efficiency of the process can be increased with any compression be kept very high. As you can see, however, a good degree of efficiency is at the expense of work capacity. With the arrangement of the heat exchanger for which protection is desired, a process can, however, be much cheaper than with previous arrangements design with - inexpensive heat exchangers,
- hohem Wirkungsgrad,- high efficiency,
- noch günstigem Arbeitsvermögen, insbesondere auch dann, wenn anstatt ausschließlich isobarer gemischte oder isochore Wärmezufuhr realisiert wird.- still favorable work ability, especially when mixed instead of exclusively isobaric or isochoric heat supply is realized.
Eine weitere Möglichkeit, diesen Prozeß mit einer IHV- Maschine einzusetzen, für die ebenfalls Schutz begehrt wird, ist die Aufheizung eines Mediums, dessen Temperatur erheblich über der Ansaugtemperatur T1 der Luft liegen soll.Another possibility to use this process with an IHV machine, for which protection is also desired, is the heating of a medium, the temperature of which should be considerably higher than the intake temperature T 1 of the air.
Dies ist z.B. in Heizungen der Fall, wo das Wasser aus den Heizkörpern von der hohen Rücklauftemperatur auf die noch höhere Vorlau ftemperatür aufgeheizt werden soll und dabei die Außentemperatur sehr viel niedriger liegt. Ebenso besteht die Möglichkeit eines sinnvollen Einsatzes bei Dampfkraftwerken oder bei Schmelzprozessen.This is the case, for example, in heating systems, where the water comes from the radiators should be heated from the high return temperature to the even higher flow temperature and the outside temperature is much lower. There is also the possibility of a sensible use in steam power plants or in melting processes.
Die Schaltung i.«=t In Fig. 10 gezeigt in der Alternative, daß die komprimierte Luft nicht durch den Wärmetauscher (151 ) strömt, sondern direkt vom Verdichter (150) in die Brennkammer (152). Hinter der Brennkammer kann ein Wärmetauscher (153) ein Medium aufheizen und dadurch die Rauchgase auf eine niedrigere Temperatur vor der 1 .Expansionsmaschine herunterkühlen (Alternative IV). In Alternative II strömt das Rauchgas direkt aus der Brennkammer (152) in die 1 .Expansionsmaschine (154), wo es auf einen Druck Ij erheblich über dem Atmosphären druck entspannt wird. Mit der im 2. Wärmetausch er (151 ) abgeführten Wärme wird ein aufzuheizendes Medium z.B. das Heizungswasser oder der Dampferzeuger oder Speisewasservorwärrner einer Dampfturbine oder die eingeblasene Luft bei Schmelzprozessen aufgeheizt. Fig. 13 und Fig. 14 zeigen die p,V - und T,s - Diagramme von Wärmekraftmaschinen mit isobarer Wärmezu- bzw. -abfuhr, die ausschließlieh zur Wärmeerzeugung genutzt werden.The circuit i. «= T is shown in FIG. 10 in the alternative that the compressed air does not flow through the heat exchanger (151), but directly from the compressor (150) into the combustion chamber (152). Behind the combustion chamber, a heat exchanger (153) can heat up a medium and thereby cool the flue gases to a lower temperature in front of the 1st expansion machine (alternative IV). In alternative II, the flue gas flows directly from the combustion chamber (152) into the 1 .Expansionsmaschine (154), where it is expanded to a pressure Ij significantly above atmospheric pressure. The heat dissipated in the 2nd heat exchanger (151) is used to heat a medium to be heated, for example the heating water or the steam generator or feed water preheater of a steam turbine or the air blown in during melting processes. 13 and 14 show the p, V and T, s diagrams of heat engines with isobaric heat supply and removal, which are used exclusively for heat generation.
Der Kreisprozeß läuft analog zu dem in Fig. 11 und Fig.12 gezeigten, nur daß hier das unter Druck stehende Rauchgas im 2.WärmetauscherThe cycle runs analogously to that shown in Fig. 11 and Fig. 12, only that here the pressurized flue gas in the 2nd heat exchanger
* ")PV* ") PV
unter die Verdichtungsendtemperatur gekühlt und dann entspannt wird. Damit ist bei Entspannung auf den Ansaugdruck ( ρ =is cooled below the compression end temperature and then relaxed. This means that when the pressure is released to the suction pressure (ρ =
ansans
Linie ? - 2'im T,s - Diagramm) die Temperatur am Ende des Prozesses geringer als die zu Beginn.Line? - 2 'in the T, s diagram) is the temperature at the end of the process less than that at the beginning.
Der neue Kreisprozess zu Heizzwecken läuft genau dann von alleine d.h. ohne äußere Zuführung von Arbeit ab, wenn die rechts umlaufene Fläche 2-3-4-5-2 gleich der links umlaufenen 1 -5-6-7-1 ist.The new cycle for heating purposes runs automatically, i.e. without any external input of work, when the one on the right Area 2-3-4-5-2 is equal to 1 -5-6-7-1 on the left.
Zum Vergleich ist der "Kreisprozess" des herkömmlichen Heizpro zesses gestrichelt eingezeichnet, bei dem Luft mehr oder weniger isobar zum Brenner gebracht, dort isobar erwärmt (1 "- 2')» dann an Wärmetauscherflächen vorbeigeführt (2' - 3" ) und zum Schluß durch den Kamin abgeführt wird.For comparison, the "cyclic process" of the conventional Heizpro process is shown in dashed lines, in which air is brought to the burner in a more or less isobaric manner, where it is heated isobarically (1 "- 2 ')» then passed to heat exchanger surfaces (2' - 3 " ) and finally is discharged through the chimney.
Bei gleicher Heizleistung (( 4 - 6 )= (2' - 3")) wird beim alten Prozess die Wärme (1 - 2' ) zugeführt, beim neuen aber nur die Wärme C 2 - 3 ).With the same heating output ((4 - 6) = (2 '- 3 ")), the old process the heat (1 - 2 ') is supplied, but with the new one only the heat C 2 - 3).
Daneben werden wesentlich kleinere und damit billigere Wärmetauscherflächen benötigt, daIn addition, there are significantly smaller and therefore cheaper heat exchanger surfaces needed because
- die Wärmeübergangskoeffizienten von verdichteten Gasen höher sind als die von unverdichteten (vgl. oben)- the heat transfer coefficients of compressed gases are higher than those of uncompressed (see above)
- die Geschwindigkeiten, mit denen die heißen Gase an den Wärmetauscherflächen vorbeistreichen, durch die Maschinenkonstruktionen festgelegt werden können, die Wärmeübergangskoeffizienten aber nahezu linear mit den Gasgeschwindigkeiten zunehmen (vgl.z.B. Kuchling,H.j- the speeds at which the hot gases sweep past the heat exchanger surfaces through the machine construction can be set, but the heat transfer coefficient is almost linear with the Gas velocities increase (see e.g. Kuchling, H.j
Taschenb. d.Physik; Verl. H.Deutsch: Thun/Ffm 1970 S.615) Fig. 15 zeigt,daß die Durchsatzmenge einer Maschine (51), die von außen Luft ansaugt bei konstanter Drehzahl ebenfalls geändert werden kann, indem sich ein Schieber( 48) in der Kanalseite befindet. Der Druckraum (15a) ist dann von der Atmosphäre abgeschlossen, wenn sich die Frontflächenkante (47) an der Schieberkante (49) vorbeibewegt. Durch Verschieben dieser Kante (49) kann man das Druckraumvolumen bei Abschluß von der Athmosphäre und damit die in Raum (52) gebrachte Luftmenge ändern.Pocket b. d.Physics; Verl. H. Deutsch: Thun / Ffm 1970 p.615) Fig. 15 shows that the throughput of a machine (51) from the outside Air sucked in at constant speed can also be changed by placing a slide (48) in the duct side. The printing room (15a) is closed from the atmosphere when the front surface edge is (47) moved past the slide edge (49). By moving this edge (49) you can see the pressure space volume at the end change from the atmosphere and thus the amount of air brought into space (52).
Es können also auch Luftdurchsatz und Leistung bei hoher Maximaltemperatur und gleichmäßigem Gasfluß konstanter Geschwindigkeit variiert werden bei konstanter Drehzahl der vier Maschinen (51 ,53, 55,57).This means that air throughput and performance can also be achieved at a high maximum temperature and steady gas flow at constant speed are varied at a constant speed of the four machines (51, 53, 55.57).
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Claims (1)
2. Eine unter Patentanspruch 1 gekennzeichnete Maschinenanlage, zusätzlich dadurch gekennzeichnet,I.
2. A machine system characterized under claim 1, additionally characterized in that
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daß eine oder mehrere der Maschinen, die unter einem oder mehreren der Patentansprüche 1-11 gekennzeichnet sind, verwendet werden.13.A machine characterized under claim 12, additionally characterized in that
that one or more of the machines which are characterized under one or more of claims 1-11 are used.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |