DE10248763A1

DE10248763A1 - Centrifuge for compressing of free flowing medium has rotatable capsule with at least one narrow outlet opening around circumference and which with regard to circumference of capsule forms tangentially orientated thrust nozzle

Info

Publication number: DE10248763A1
Application number: DE10248763A
Authority: DE
Inventors: Leo Schlager; Walter Hohenauer
Original assignee: Hohenauer Walter Mag
Current assignee: Hohenauer Walter Mag
Priority date: 2002-10-18
Filing date: 2002-10-18
Publication date: 2004-05-06

Abstract

The centrifuge for the compressing of a free flowing medium has a rotatable capsule (15) with at least one narrow outlet opening (8) around the circumference and which, with regard to the circumference of the capsule, represents a more or less tangentially orientated thrust nozzle through which the medium escapes and expands so that in operation a torque driving the capsule is created on the circumference of the capsule. The medium escapes through the nozzle so slowly that a high pressure gradient in the medium is maintained along the radius of the compression chamber.

Description

Es gibt Zentrifugen ganz unterschiedlicher Bauart für verschiedenste Anwendungen, wie der außerordentlich umfangreiche Stand der Technik belegt. Die Kapseln in solchen Zentrifugen weisen dann, wenn sie besonders schnell rotieren müssen, in der Regel eine rotationssymmetrische Gestalt auf, um Unwuchten zu vermeiden.There are very different types of centrifuges for various Applications like that extraordinary extensive state of the art. The capsules in such centrifuges indicate when they have to rotate particularly quickly, in usually have a rotationally symmetrical shape to avoid unbalance avoid.

Die Erfindung geht an sich von einer Zentrifuge aus, die eigentlich zum TRENNEN von Gasbestandteilen dient. Die Endung geht nämlich aus von einer Zentrifuge z.B. gemäß derThe invention is based on one Centrifuge, which is actually used to SEPARATE gas components serves. The ending is namely from a centrifuge e.g. according to the

– DE 100 15 546 A1 oder auch- DE 100 15 546 A1 or
– WO 00/35 560 A2/A3 .- WO 00/35 560 A2 / A3 ,

Bei dieser bekannten Zentrifuge wird aber nebenher das zu trennende Gasgemisch zusätzlich KOMPRIMIERT, auch wenn dann nicht der Hauptzweck dieser bekannten Zentrifuge besteht. Bei der Erfindung kommt es aber besonders auf das KOMPRIMIEREN an. In diesem Sinne geht die Endung aus von einer Zentrifuge zum Komprimieren eines strömungsfähigen Mediums, mit einer rotiertähigen, einen Kompressionsraum aufweisenden Kapsel, die nahe ihrer Rotationsachse mindestens eine einzige Einleitdüse zum Einleiten des Mediums in den Kompressionsraum aufweist, wobei bei rascher Rotation der Kapsel das über die Einleitdtise durch den Kompressionsraum zum Umfang der Kapsel strömende Medium durch Zentrifugalkraft komprimiert wird und damit einen starken Druckgradienten längs des Radius der Kapsel besitzt, so daß sich im Betrieb nahe der Innenoberfläche des Umfanges der Kapsel eine mit komprimiertem Medium angefüllte Zone ausbildet.In this known centrifuge but also COMPRESSES the gas mixture to be separated, even if then the main purpose of this known centrifuge is not. at the invention is particularly important to COMPRESS. In In this sense, the ending is based on a centrifuge for compression a fluid medium, with a rotating, a capsule having compression space, which is close to its axis of rotation at least one injector for introducing the medium into the compression space, wherein with rapid rotation of the capsule, this through the introduction through the Compression space to the circumference of the capsule flowing medium by centrifugal force is compressed and thus a strong pressure gradient along the Radius of the capsule has, so that in operation close to the inner surface a zone filled with compressed medium around the circumference of the capsule formed.

In diesen bekannten, im Betrieb außerordentlich schnell rotierenden Kapseln wird zwar – wie bei der Erfindung – das in die rotierende Kapsel eingeleitete Medium durch die sehr starke Zentrifugalkraft mit hohem Druck an die Innenoberfläche der Kapsel gepreßt. Diese bekannten Zentrifugen werden aber, anders als die Erfindung, signifikant – d.h. hauptsächlich oder ausschließlich – zum Trennen von Bestandteilen des ein Gemisch darstellenden, flüssigen oder gasförmigen Mediums benutzt. Sie dienen z.B. zum Trennen von Sauerstoff und Stickstoff mit Luft als Medium, manehmal sogar zum Trennen von Isotopen in chemisch homogenen gasförmigen oder flüssigen Medien. Bei der Erfindung hat aber eine solche Trennung der Bestandteile des Mediums nicht die zentrale Bedeutung, obwohl auch bei der Erfindung ein besonders hoher radialer Druckgradient im – auch bei der Erfindung z.B. gasförmigen – Medium angestrebt wird.In these known, extraordinary in operation Fast rotating capsules - as with the invention - is the in the rotating capsule introduced medium by the very strong Centrifugal force at high pressure on the inner surface of the capsule pressed. However, unlike the invention, these known centrifuges are significant - i.e. mainly or exclusively - to separate Components of the liquid or gaseous medium forming a mixture used. They serve e.g. for separating oxygen and nitrogen with air as a medium, sometimes even for separating isotopes in chemically homogeneous gaseous or liquid Media. In the invention, however, such a separation of the components of the medium is not of central importance, although also in the case of the invention a particularly high radial pressure gradient in - also in the invention e.g. gaseous - medium is sought.

Ein ganz andersartiges Konzept zum Komprimieren eines gasförmigen Mediums mittels einer Zentrifuge ist in derA completely different concept for Compress a gaseous Medium is in the centrifuge

– DE 34 08 633 C2 - DE 34 08 633 C2

beschrieben. Hier wird das gasförmige Medium im Betrieb – anders als bei der Erfiindung – mittels einer Flüssigkeit vom Kapselumfang her zur Rotationsachse hin verdichtet. Die gemäß diesem Konzept als Kolbenersatz dienende Flüssigkeit zwischen den Spiralen im Inneren dieser Zentrifuge gestattet nur relativ niedrige Rotationsgeschwindigkeiten – schon aus diesem Grunde ist dieses Konzept für die Erfindung ungeeignet, weil bei der Erfindung besonders große Zentnfugalkräfte erzeugt werden sollen. Bei der Erfindung wird außerdem das Medium mittels der Zentrifugalkraft von der Rotationsachse zum Kapselumfang hin, also von innen nach außen hin verdichtet.described. Here is the gaseous medium in operation - different than with the invention - by means of a liquid compressed from the capsule circumference to the axis of rotation. The according to this Concept as a piston replacement liquid between the spirals inside this centrifuge only allows relatively low rotation speeds - out of it this concept is therefore unsuitable for the invention, because the invention produces particularly large centrifugal forces should be. In the invention, the medium is also by means of centrifugal force from the axis of rotation to the circumference of the capsule, i.e. from the inside to the inside Outside condensed.

Rasch rotierende Zentrifugen unterscheiden sich erheblich von nur langsam rotierenden Trommeln, die signifikant zum Mischen bzw. Homogenisieren von mitrotierenden Medien benutzt werden, statt zum Trennen von den Bestandteilen der Medien. Trommeln dienen z.B. zum Homogenisieren von pulverförmigen Gemischen oder von Betongemischen – meistens zum Vermischen von feuchten oder trockenen, unterschiedlichen, mehr oder weniger grobkörnigen oder pulverförmigen Stoffen. Solche Trommeln rotieren viel zu langsam, um sie bei der Erfindung zu verwenden.Rapidly rotating centrifuges differ significantly from slow rotating drums that are significant used to mix or homogenize co-rotating media instead of separating them from the media. drums serve e.g. for homogenizing powdery mixtures or concrete mixtures - mostly for mixing moist or dry, different, more or less coarse-grained or powdery Substances. Such drums rotate far too slowly for them to Use invention.

Es gibt motorisch bekannte Rasensprenger, die im wesentlichen aus einem waagrechten, in der Mitte drehbar gelagerten Rohr bestehen, wobei an den beiden Rohrenden jeweils mehr oder weniger senkrecht zur Rohrachse Düsen angebracht sind. Der Rückstoß des über die Düsen ausgespritzten Wassers versetzt den Rasensprenger in eine – ebenfalls nur sehr – langsame Drehung. Einen solchen Rasensprenger mag man zwar als eine besondere Art von Zentrifuge betrachten. Aber auch sie rotiert nur besonders langsam, indem hier nicht signifikant eine besonders hohe Zentrifugalkraft im Rohr erzeugt werden soll.There are motorized lawn sprinklers that essentially from a horizontal, rotatably mounted in the middle Pipe exist, with more or less perpendicular to the two pipe ends to the pipe axis nozzles are attached. The recoil of the over Water jets puts the sprinkler in a - also only very - slow Rotation. One likes such a lawn sprinkler as a special kind view from centrifuge. But it also rotates very slowly, by not having a particularly high centrifugal force to be generated in the pipe.

Daneben gibt es zum starken Komprimieren von flüssigen und gasförmigen Medien – was aus thermodynamischen Gründen von einer Erwärmung der Medien begleitet wird – Pumpen mit Kolben. Die Erfindung vermeidet aber die Dichtungs-, Schmier- und Kühlprobleme solcher, überdies mit hoher Präzision anzubringenden Kolben.There is also a strong compression of liquid and gaseous Media - what for thermodynamic reasons from a warming of the Media is accompanied - pumps with piston. The invention avoids the sealing, lubricating and cooling problems such, moreover with high precision piston to be attached.

Die Erfindung vermeidet auch die hohe Präzision, mit der insbesondere die Schaufeln von großen Turbinenverdichtern hergestellt werden müssen, um damit einen hohen Wirkungsgrad zu erreichen.The invention also avoids that high precision, with which in particular the blades of large turbine compressors are manufactured need to be to achieve a high degree of efficiency.

Die Aufgabe der Erfindung ist: The object of the invention is:

– Die Zentrifuge soll hochkompakt sein und mit besonders wenig Aufwand in besonders schnelle Rotation versetz werden können, um damit im innerhalb der rotierenden Kapsel strömenden Medium einen besonders hohen radialen Druckgradienten und eine starke Kompression des Mediums zu erzeugen- The Centrifuge should be highly compact and with very little effort can be set in particularly fast rotation so that inside the rotating capsule flowing Medium a particularly high radial pressure gradient and a strong one To generate compression of the medium
– Das Grundkonzept der Endung soll so weitergebildet werden können, daß die Zentrifuge sogar als Motor dienen kann, wenn diese Zentrifuge die Energie für ihren eigenen Antrieb aus leicht verfügbaren Energieträgern bezieht, z.B. als chemische Energie aus Brennstoffen oder z.B. aus der Abwärme von Wärmekraftmaschinen oder Wärmekraftanlagen. Das Grundkonzept soll sich dann wahlweise auch eignen, die Zentrifuge als Klimaanlage bzw. Lieferant von Wärme- und/oder Kälteleistungen oder auch zum Liefern von Sog und/oder Druck verwenden zu können. Die so weitergebildete Zentrifuge soll dann trotzdem besonders kompakt bleiben, besonders einfach handhabbar und im Prinzip auch großtechnisch einsetzbar sein, aber auch in kleinem Maßstab anwendbar sein. Vor allem soll die Verdichtung des Mediums ohne bewegliche Kolben, ohne gekühlte Zylinderwände, weitgehend ohne Schmierstoffe und weitgehend ohne Wärmeverluste bzw. Reibungsverluste sowie ohne Umsetzung einer translatorischen Schubbewegung in eine rotatorische Bewegung erfolgen.- The basic concept of the extension should be developed so that the centrifuge even can serve as a motor if this centrifuge draws the energy for its own drive from readily available energy sources, for example as chemical energy from fuels or, for example, from the waste heat from heat engines or thermal power plants. The basic concept should then also be suitable for being able to use the centrifuge as an air conditioning system or as a supplier of heating and / or cooling capacities or also for supplying suction and / or pressure. The centrifuge further developed in this way should nevertheless remain particularly compact, be particularly easy to handle and in principle also be usable on an industrial scale, but also be usable on a small scale. Above all, the compression of the medium should take place without moving pistons, without cooled cylinder walls, largely without lubricants and largely without heat or friction losses and without converting a translatory thrust movement into a rotary movement.

Diese ungewöhnliche Aufgabe der Erfindung wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.This unusual object of the invention will solved by the measures specified in claim 1.

Die in den Unteransprüchen angegebenen, zusätzlichen Maßnahmen betreffen besondere Weiterbildungen der Erfindung, die für sich jeweils zusätzliche Vorteile zu erreichen gestatten. Dabei können die verschienenen weiterbildenden Maßnahmen in der Regel auch miteinander kombiniert angewendet werden. Beispielsweise gestatten nämlich die Maßnahmen gemäß PatentanspruchThe additional specified in the subclaims activities relate to special developments of the invention, each for itself additional Allow advantages to be achieved. The various continuing education courses can be used Measures in usually also be used in combination. For example allow namely the measures according to claim

2, die Schubkraft der Schubdüsen und damit das auf die Kapsel wirkende Drehmoment zu erhöhen und dabei die Unwucht der rotierende Kapsel besonders klein zu machen2, the thrust of the thrusters and thus increasing the torque acting on the capsule and to make the imbalance of the rotating capsule particularly small
3, die Schubkraft der Schubdüsen und damit das auf die Kapsel wirkende Drehmoment weiter zu erhöhen, indem der soeben frisch in die Kapsel eingeleitete Anteil des Mediums sofort zum Mitrotieren gezwungen wird, statt zuzulassen, daß das neu zuströmende Medium zuerst längere Zeit in der Nähe der Rotationsachse kaum rotiert. Dies erzeugt im Betrieb schon in diesem Anteil des Mediums eine hohe Zentrifugalkraft, was deren Druck auf die bereits zuvor komprimierten, außen nahe dem Kapselumfang mitrotierenden Mediumanteife erhöht und damit den Druck der durch die Schubdüse entweichenden Mediumanteile steigert3, the thrust of the thrusters and thus to further increase the torque acting on the capsule by the portion of the medium that has just been introduced into the capsule is immediately forced to rotate instead of allowing that to be new incoming Medium longer first Time close the axis of rotation hardly rotates. This already creates in operation this portion of the medium has a high centrifugal force, which is its pressure to the previously compressed ones that also rotate on the outside near the capsule circumference Medium tariff increased and thus increases the pressure of the medium components escaping through the thrust nozzle
4, den Energieinhalt des Mediums und damit auch die Schubkraft der Schubdüsen zu erhöhen, und zwar insbesondere durch lokales Beeinflussen der Temperatur des Mediums. Dieser Wärmetauscher kann auch als Wärmepumpe dienen. Er kann zudem mit wenigen beweglichen Dichtungen für den Wärmeträger auskommen4, the energy content of the medium and thus also the thrust the thrusters to increase in particular by locally influencing the temperature of the medium. This heat exchanger can also be used as a heat pump serve. He can also get by with a few movable seals for the heat transfer medium
5 und 6, jeweils eine kompakte, robuste, wartungsarme Konstruktion der Kapsel zu erreichen, statt den Wärmetauscher für sich rotiertähig in der Kapsel anbnngen zu müssen. Zusätzlich werden Reibungsverluste zwischen dem Wärmetauscher und der Kapsel vermieden, wobei gerade diese Bauweise besonders einfach herzustellen ist. Dabei eignet sich der so gestaltete Wärmetauscher insbesondere zur Erhöhung des Energieinhalts des rotierenden Mediums und damit zur Erhöhung des von den Schubdüsen gelieferten Drehmomentes5 and 6, each a compact, robust, low-maintenance construction to reach the capsule instead of rotating the heat exchanger in the capsule to have to start. additionally there are friction losses between the heat exchanger and the capsule avoided, this construction is particularly easy to manufacture is. The heat exchanger designed in this way is particularly suitable for increase the energy content of the rotating medium and thus to increase the from the thrusters delivered torque
7, einen besonders guten Wärmeübergang zwischen dem Medium und dem Wärmetauscher zu erreichen, insbesondere um dadurch die Schubkraft der Düsen zu erhöhen7, a particularly good heat transfer between the medium and the heat exchanger to achieve, especially to increase the thrust of the nozzles
8 und 9, durch Ausnutzen der druck- und temperaturabhängigen Eigenschaften des Mediums die Schubkraft der Schubdüseln zu erhöhen, nämlich z.B. die Schubkraft der Schubdüse/n bei gleichzeitigem Anwenden des Wärmetauschers zu erhöhen durch Ausnutzen der Enthalpiedifferenzen bei Phasenübergängen zwischen dem mehr oder weniger flüssigen und dem mehr oder weniger gasförmigen Zustand des Mediums – insbesondere bei mehrfach hintereinander wiederholten derartigen Phasenübergängen8 and 9, by taking advantage of the pressure and temperature dependent properties of the medium to increase the thrust of the thrusters, namely e.g. the thrust of the Exhaust nozzle / n with simultaneous use of the heat exchanger Exploitation of the enthalpy differences in phase transitions between the more or less liquid and the more or less gaseous Condition of the medium - in particular with such phase transitions repeated several times in succession
10 und 11, die Schubkraft der Schubdüsen und den Wirkungsgrad der Erfindung dadurch zu erhöhen, daß der Energieinhalt des in die Kapsel eingeleiteten Mediumanteils durch Aufheizen mittels sonst häufig als Abfall betrachteter Abwärme eines Wärmelieferanten erhöht wird, also z.B. mittels der relativ niedertemperaturigen Abwärme z.B. einer Turbine, eines Verbrennungsmotors, einer Dampfmaschine, des Kompressors eines Klimaanlage usw. Im Prinzip kann damit sogar großtechnisch ein Teil des von der Erfindung komprimierten Mediums auch als Dampf an einen Verbraucher geliefert werden, was darauf hinausläuft, daß die Erfindung die ursprünglich niedertemperaturige Abwärme der Kühlflüssigkeit umsetzt in hochtemperaturige, insbesondere in als Dampf weiterverwendbare Wärme, die ihrerseits z.B. eine Turbine antreiben kann oder auch zu Heizzwecken dienen kann10 and 11, the thrust of the thrusters and the efficiency of the To increase invention by that the Energy content of the medium portion introduced into the capsule Heating up otherwise often waste heat considered as waste a heat supplier elevated e.g. by means of the relatively low temperature waste heat e.g. a turbine, an internal combustion engine, a steam engine, the Air conditioning compressor, etc. In principle, it can even be used on an industrial scale a part of the medium compressed by the invention also as steam to be delivered to a consumer, which amounts to the invention the original low-temperature waste heat the coolant converts to high-temperature ones, especially those that can be reused as steam Warmth, which in turn e.g. can drive a turbine or for heating purposes can serve
12, die Schubkraft der Schubdüsen dadurch zu erhöhen, daß der Energieinhalt des in die Kapsel eingeleiteten Mediumanteils durch Vorverdichten im inneren Verdichter erhöht wird, bevor das Medium in die Kapsel eingeleitet wird, wobei trotzdem eine besonders robuste kompakte Bauweise erreicht wird12, to increase the thrust of the thrusters in that the energy content of the medium portion introduced into the capsule by precompression in internal compressor increased is before the medium is introduced into the capsule, anyway a particularly robust compact design is achieved
13, eine besonders hohe Verdichtung mit diesem Verdichter zu erreichen, um das Medium bevorzugt in besonders energiereichem Zustand über die Einleitdüsen in den Kompressionsraum einleiten zu können, insbesondere um dadurch die Schubkraft der Schubdüsen zu erhöhen13, a particularly high compression with this compressor too reach to the medium preferably in a particularly high-energy state over the Einleitdüsen to be able to introduce into the compression space, in particular to thereby the thrust of the thrusters to increase
14, nicht nur mittels des Gehäuses einen Schutz vor Unfällen durch Berühren der rotierenden Zentrifuge zu bieten, sondern auch den Raum zwischen der Zentrifuge und dem Gehäuse als Sammelvolumen für aus den Schubdüsen austretende Abgase auszunutzen14, not only to provide protection against accidents by touching the rotating centrifuge by means of the housing, but also the space between the centrifuge and the housing as a collection volume for exhaust gases emerging from the thrusters
15, zu verhindern, daß das Gehäuse zu heiß wird – z.B. zu verhindern, daß man sich im Betrieb beim Berühren des Gehäuses von außen die Finger verbrennt. Außerdem kann damit eine oft erwünschte Abkühlung des vorbeiströmenden Mediums erreicht werden, was zudem ermöglicht, die Schubkraft der Schubdüsen durch Erniedrigen des Druckes im Expansionsraum zu erhöhen15 to prevent that casing gets too hot - e.g. to prevent one during operation when touched of the housing from the outside fingers burned. Moreover can be an often requested cooling down of the flowing past Medium can be achieved, which also enables the thrust of the thrusters by lowering the pressure in the expansion space
16, für das Medium ein in sich geschlossenes System zu bieten, wodurch als Medium gefahrlos auch ein giftiges – oder auch ein sehr teueres oder beennbares – Gas benutzt werden könnte16, for the medium to offer a self-contained system, whereby as Medium can also be a toxic - or also a very expensive medium or notable - gas could be used
17, einerseits den Zustrom des Mediums zurück in die Kapsel zu regeln, z.B. um – sogar besonders rasch – die Kapseldrehzahl oder den Mediumsdruck zu regeln, wobei das Rückschlagventil andererseits auch unerwünschte Druckwellen, die von dem zwischen dem Rückschlagventil und den Einleitdüsen liegenden Raum ausgehen können, auffangen kann17 on the one hand to regulate the inflow of the medium back into the capsule, e.g. um - even particularly quickly - the To regulate capsule speed or the medium pressure, the check valve on the other hand also unwanted Pressure waves from that between the check valve and the inlet nozzles Can run out of space, catch up can
18, die Schubkraft der Schubdüsen dadurch zu erhöhen, daß ein möglichst niedriger Druck im Expansionsraum aufrechterhalten wird, was die Schubkraft der Schubdüsen weiter erhöht, wobei der äußere Verdichter zusätzlich das Medium, bevor es in die Kapsel wieder zurückgeführt wird, vorverdichtet18, to increase the thrust of the thrusters in that a possible low pressure is maintained in the expansion space, which increases the thrust the thrusters further increased being the outer compressor additionally the medium is pre-compressed before it is returned to the capsule
19, eine besonders robuste kompakte Bauweise erreichen zu können19, to be able to achieve a particularly robust, compact design
20 und 21, den Wirkungsgrad der Erfindung durch Verschieben des Siedepunktes zu verbessern, wobei dann auch eine besonders niedertemperaturige Abwärme von Wärmekraftmaschinen und -anlagen noch nutzbringend ausgenutzt werden kann20 and 21, the efficiency of the invention by moving to improve the boiling point, with a particularly low temperature waste heat of heat engines and systems can still be used to advantage
22, eine besonders einfache Bau- und Betriebsweise vor allem hinsichtlich der Zuführung des Mediums zu erreichen22, a particularly simple construction and operation above all regarding the feed to reach the medium
23 und 24, einen werteren Weg, um die Schubkraft der Schubdüsen zu erhöhen.23 and 24, another way to increase the thrust of the thrusters.

Die Erfindung und ihre Weiterbildungen werden nun anhand der in den Figuren beispielhaft gezeigten Details weiter erläutert. Dabei zeigt die 1 einen Querschnitt durch ein als Motor benutzbares Ausführungsbeispiel senkrecht zur Rotationsachse seiner Kapsel, die für den Betrieb mit R134a als Medium bestimmt ist, und die 2 einen Querschnitt durch dasselbe Ausführungsbeispiel längs der Rotationsachse. In der 3 sind die Dampftafelwerte des unter dem Namen R134a bekannten, z.B. in Klimaanlagen verwendeten Kältemittels dargestellt.The invention and its developments will now be further explained on the basis of the details shown by way of example in the figures. The shows 1 a cross section through an embodiment usable as a motor perpendicular to the axis of rotation of its capsule, which is intended for operation with R134a as a medium, and 2 a cross section through the same embodiment along the axis of rotation. In the 3 shows the steam table values of the refrigerant known under the name R134a, used for example in air conditioning systems.

In den 1 und 2 sind zur Verbesserung ihrer Übersichtlichkeit nur die wichtigsten Details und diese i.allg. nur skizzenhaft gezeigt. Die konkrete Dimensionierung der verschiedenen Einzelheiten bzw. Komponenten der Ausführungsbeispiele hängt jeweils vor allem davon ab, ob die Zentrifuge großtechnisch, z.B. in einem Kraftwerk, angewendet werden soll oder z.B. in einem Kleinbetrieb mit viel bescheideneren Anforderungen. Mit anderen Worten: die konkreten Dimensionierungen hängen vor allem von Kenndaten ab, welche jeweils die konkreten Anforderungen an die Zentrifuge im Betrieb beschreiben – also z.B. davon, ob die Menge des in der Zentrifuge komprimierten Mediums z.B. eher in kg pro Minute oder pro Woche anzugeben ist und/oder davon, unter welchem Druck bei wieviel °C das Medium jeweils an den verschiedenen Stellen innerhalb der Zentnfuge betrieben werden soll, welche Drehzahlen erreicht werden sollen und welche Substanz als Medium und welche Materialien auch sonst für die Zentrifuge verwendet werden sollen. Die Regeln, wie dann jeweils für sich eine ordnungsgemäße Dimensionierung von einzelnen Komponenten der Erfindung erreicht wird – z.B. Wandstärken, abhängig von der Stärke der auftretenden Zentrifugalkräfte, der Drucke und Temperaturen -, sind für sich ohnehin dem Fachmann im Prinzip vertraut, insbesondere dem für den Zentrifugenbau zuständigen Fachmann.In the 1 and 2 are only the most important details to improve their clarity and these generally. only shown sketchily. The specific dimensioning of the various details or components of the exemplary embodiments depends above all on whether the centrifuge is to be used on an industrial scale, for example in a power plant, or, for example, in a small business with much more modest requirements. In other words: the specific dimensions depend above all on characteristic data, which describe the specific requirements for the centrifuge in operation - for example, whether the amount of the medium compressed in the centrifuge should be specified in kg per minute or per week, for example and / or the pressure, the temperature and the temperature at which the medium is to be operated at the various locations within the centrifuge, which speeds are to be achieved and which substance is to be used as the medium and which materials are also to be used for the centrifuge. The rules of how proper dimensioning of individual components of the invention is achieved in each case - for example wall thicknesses, depending on the strength of the centrifugal forces occurring, the pressures and temperatures - are familiar to the skilled worker in principle anyway, in particular that for the Centrifuge specialist responsible.

Die 1 und 2 zeigen demnach ein Beispiel für eine erfindungsgemäße Zentrifuge, die zum Komprimieren eines strömungsfähigen Mediums dient. Sie besitzt eine auf einer Welle 10 mittels Kugellagern 23 rotierfähig gelagerte, einen Kompressionsraum 7 aufweisende Kapsel 15. Diese Kapsel 15 weist beim gezeigten Beispiel vier Einleitdüsen 6 auf, die nahe der Rotationsachse angebracht sind – und zwar zur Vermeidung einer Umwucht rotationssymmetrisch rund um die Rotationsachse. Über diese Einleitdüsen 6 wird das Medium 14 in den Kompressionsraum 7 eingeleitet – der Kompressionsraum ist hier ebenfalls mit „7" bezeichnet, weil er im Betrieb ständig durch das – z.B. gasförmige – Medium 14 über die Einleitdüsen 6 aufgefüllt wird. Bei sehr schneller Rotation der Kapsel 15 um ihre Rotationsachse wird das Medium 14, während es von den nahe der Rotationsachse angebrachten vier Einleitdüsen 6 durch den Kompressionsraum 7 zum Umfang der Kapsel 15 hin strömt, durch die starke Zentrifugalkraft komprimiert. So entsteht im Medium 14 ein starker Druckgradient in Richtung von der Rotationsachse der Kapsel 15 hin zu deren Umfang, wobei sich im Betrieb nahe der Innenoberfläche des Umfanges der Kapsel 15 eine mit besonders stark komprimiertem Medium 14 angefüllte Zone ausbildet.The 1 and 2 accordingly show an example of a centrifuge according to the invention, which is used to compress a flowable medium. She has one on a wave 10 by means of ball bearings 23 rotatably mounted, a compression room 7 having capsule 15 , This capsule 15 has four inlet nozzles in the example shown 6 that are attached close to the axis of rotation - to avoid rotational imbalance around the axis of rotation. Via these inlet nozzles 6 becomes the medium 14 in the compression room 7 initiated - the compression space is also here with " 7 "because it is constantly in operation due to the - eg gaseous - medium 14 via the inlet nozzles 6 is replenished. When the capsule 15 rotates very quickly about its axis of rotation, the medium becomes 14 while it is from the four inlet nozzles attached near the axis of rotation 6 through the compression space 7 to the circumference of the capsule 15 flows there, compressed by the strong centrifugal force. This is how the medium arises 14 a strong pressure gradient in the direction from the axis of rotation of the capsule 15 towards their circumference, being in operation near the inner surface of the circumference of the capsule 15 one with a particularly strongly compressed medium 14 filled zone.

Durch das Komprimieren wird das Medium 14 entsprechend den thermodynamischen Gesetzen Wärme freigesetzt. Nahe der Rotationsachse bildet sich ein, relativ gesehen, unter Unterdruck stehender, normalerweise besonders kühler Bereich im Medium 14. Der Unterdruck und die Kühle des Mediums 14 in der Nähe der Rotationsachse sowie der hohe Druck und die freigesetzte Wärme des Mediums 14 nahe dem Kapselumfang unterscheiden sich aus thermodynamischen Gründen um so stärker voneinander, je stärker die Zentrifugalkraft ist, insbesondere je höher die Rotationsgeschwindigkeit der Kapsel 15 ist.By compressing the medium 14 released heat according to the thermodynamic laws. Near the axis of rotation, a relatively relatively cool area of the medium, which is under vacuum, is formed 14 , The negative pressure and the coolness of the medium 14 close to the axis of rotation as well as the high pressure and the released heat of the medium 14 For thermodynamic reasons, the stronger the centrifugal force, in particular, differ from one another near the circumference of the capsule the higher the speed of rotation of the capsule 15 is.

Erfindungsgemäß weist die Kapsel 15 an ihrem Umfang mindestens eine einzige enge Auslaßöffnung 8 auf – im gezeigten Beispiel sind es zwei einander gegenüberliegende Auslaßöftnungen 8. Diese Auslaßöffnungen 8 stellen bei der Erfindung im wesentlichen tangential orientierte Schubdüsen 8 dar, bezogen auf den Umfang der Kapsel 15. Im Betrieb expandiert das zuvor komprimierte Medium 14 durch diese Schubdüsen 8 hindurch – im gezeigten Beispiel expandiert dort das Medium 14 in den rund um die Kapsel 15 herum angeordneten Expansionsraum 9. Das in den Schubdüsen 8 expandierende Medium 14 erzeugt am Umfang der Kapsel 15 ein die Kapsel 15 antreibendes Drehmoment.According to the capsule 15 at least a single narrow outlet opening at its periphery 8th on - in the example shown there are two opposing outlet openings 8th , These outlet openings 8th represent in the invention substantially tangentially oriented thrusters 8th based on the circumference of the capsule 15 , The previously compressed medium expands during operation 14 through these thrusters 8th through - in the example shown, the medium expands there 14 in the around the capsule 15 expansion space arranged around 9 , That in the thrusters 8th expanding medium 14 created on the circumference of the capsule 15 a the capsule 15 driving torque.

Bei der Erfindung sind diese Auslaßdüsen/Schubdüsen 8 – insbesondere die Größe der Fläche ihrer Öffnung – so dimensioniert, daß das durch sie hindurch entweichende, zuvor in der Kapset 15 komprimierte Medium 14 nur so langsam nach außerhalb der Kapsel 15 expandiert – hier in den Expansionsraum 9 hinein – , daß einerseits im Inneren der rotierenden Kapsel 15 ein hoher Druckgradient im Medium 14 längs des Radius des Kompressionsraumes 7 aufrecht erhalten wird, und daß andererseits der durch die Schubdüsen 8 hindurch entweichende Anteil des Mediums 14 durch seine explosionsartige Expansion das Drehmoment erzeugen kann – trotz der Aufrechterhaltung eines erhebliches Druckgradienten im Kapselinneren. Während das Medium 14 durch die Schubdüsen 8 hindurch in den Expansionsraum 9 hinein expandiert, ist das Medium 14 in der Regel gasförmig oder stellt zumindest einen Naßdampf dar. Dabei wird dieser aus dem Kompressionsraum 7 durch die Schubdüsen 8 hindurch entwichene Anteil des Mediums 14 ersetzt durch über die Einleitdüsen 6 in den Kompressionsraum 7 nachströmendes Medium 14, wobei im Betrieb dieses nachgeströmte Medium 14 nun seinerseits im Kompressionsraum 7 durch Zentrifugalkraft komprimiert wird.In the invention, these are outlet nozzles / thrusters 8th - In particular the size of the area of its opening - dimensioned so that the escaping through it, previously in the cap set 15 compressed medium 14 just slowly outside the capsule 15 expanded - here in the expansion area 9 inside - that on the one hand inside the rotating capsule 15 a high pressure gradient in the medium 14 along the radius of the compression space 7 is maintained, and that on the other hand that through the thrusters 8th part of the medium escaping through it 14 can generate torque due to its explosive expansion - despite the maintenance of a significant pressure gradient inside the capsule. While the medium 14 through the thrusters 8th through into the expansion space 9 expanding into it is the medium 14 usually gaseous or at least represents a wet vapor. This becomes the compression space 7 through the thrusters 8th portion of the medium that has escaped through it 14 replaced by over the inlet nozzles 6 in the compression room 7 inflowing medium 14 , with this medium flowing in during operation 14 now in turn in the compression room 7 is compressed by centrifugal force.

Das besonders stark komprimierte Medium 14 soll mittels der Schubdüsen 8 ein möglichst kräftiges Drehmoment auf die eigene Kapsel 15 ausüben, u.a. um den radialen Druckgradienten in der Kapsel 15 zusätzlich zu verstärken. Sieht man von vielen Details ab, die zusätzlich in den 1 und 2 gezeigt sind, erkennt man, daß das Grundkonzept der Erfindung an sich besonders einfach und damit genial ist. Es besteht eben vor allem darin, daß das in der sehr Kapsel 15 komprimierte Medium 14 durch die Schubdüsen 8 hindurch so expandiert, daß ein Drehmoment an der Kapsel 15 entsteht. Je stärker das Medium 14 komprimiert wird, um so kräftiger ist das an der Kapsel 15 erzeugbare Drehmoment. Überdies unterstützt diese Schubkraft die eigene Rotationsgeschwindigkeit der Kapsel 15 und damit den Druck im Kompressionsraum 7. Der Erfindung, und besonders ihren Weiterbildungen, liegt daher u.a. das Ziel zugrunde, eine möglichst große Schubkraft in den Schubdüsen zu erzeugen. Wie gezeigt werden wird, kann man zur Maximierung der in der Kapsel 15 wirkenden Zentrifugalkräfte und des damit erzeugten Druckes im Kompressionsraum 7 nicht nur die Drehzahl der Kapsel besonders groß wählen – übrigens kann diese Drehzahl, insbesondere abhängig vom Durchmesser der Kapsel 15, z.B. weit mehr als 1000 upm, selbst erheblich mehr als 10000 upm betragen. Ein hoher Wirkungsgrad der Schubdüse 8 kann für sich durch die für konventionelle Schubdüsen bekannten Maßnahmen erreicht werden.The particularly strongly compressed medium 14 by means of the thrusters 8th the strongest possible torque on your own capsule 15 exert, among other things, around the radial pressure gradient in the capsule 15 additionally reinforce. Apart from many details, which are also in the 1 and 2 are shown, it can be seen that the basic concept of the invention itself is particularly simple and therefore ingenious. The main thing is that this is in the very capsule 15 compressed medium 14 through the thrusters 8th through it so that a torque on the capsule 15 arises. The stronger the medium 14 is compressed, the stronger it is on the capsule 15 generate torque. In addition, this thrust supports the capsule's own rotational speed 15 and thus the pressure in the compression space 7 , The invention, and especially its further developments, are therefore based, among other things, on the aim of generating the greatest possible thrust in the thrusters. As will be shown, one can maximize that in the capsule 15 acting centrifugal forces and the pressure generated in the compression chamber 7 not only select the speed of the capsule particularly large - by the way, this speed can, in particular depending on the diameter of the capsule 15 , for example far more than 1000 rpm, even considerably more than 10000 rpm. A high efficiency of the thruster 8th can be achieved by the measures known for conventional thrusters.

l.allg. werden bei der Erfindung bewegliche Dichtungen höchstens in der Nähe der Rotationsachse der Zentrifuge benötigt. Das erfindungsgemäße Grundkonzept gestattet darüber hinaus prinzipiell einen kompakten Aufbau der Zentrifuge. Die Verdichtung des Mediums erfolgt ohne bewegliche Kolben, ohne gekühlte Zylinderwände, ohne Umsetzung einer translatorischen Schubbewegung mittels Getriebe in eine rotatorische Bewegung, weitgehend ohne Schmierstoffe und Ventile, ohne Kessel und Kondensatoren sowie weitgehend ohne Wärmeverluste bzw. Reibungsverluste. Die Zentrifuge ist auch besonders einfach handhabbar und bedienbar. Das Konzept der Erfindung ist, wie unten gezeigt werden wird, auch großtechnisch einsetzbar, daneben aber auch in kleinem Maßstab anwendbar.l.allg. are in the invention moving seals at most nearby the axis of rotation of the centrifuge. The basic concept according to the invention allowed about it in principle, a compact design of the centrifuge. The compression of the medium takes place without moving pistons, without cooled cylinder walls, without Implementation of a translatory thrust movement using a gear in a rotary motion, largely without lubricants and Valves, without boiler and condensers and largely without heat loss or friction losses. The centrifuge is also particularly simple manageable and usable. The concept of the invention is as below will be shown, also on an industrial scale applicable, but also applicable on a small scale.

Im Prinzip kann man die erfindungsgemäße Zentrifuge zunächst von außen, z.B. über ihre Welle 10 antreiben, um das Medium im Kompressionsraum 7 zu komprimieren. Das mittels der Schubdüsen 8 erzeugte Drehmoment kann man auch dann dafür benutzen, um die Kapsel 15 trotz vergleichsweise geringer, über die Welle 10 zugeführter rotatorischer Leistung noch schneller rotieren zu lassen als ohne Schubdüsen 8. Diese Schubdüsen 8 ermöglichen, die zur Erzeugung der Zentrifugalkraft nötige – dann zunächst von außen über die Welle 10 zugeführte – Drehkraft verringern zu können bzw. um den radialen Druckgradienten in der Kapsel 15 zu verstärken. Das Rotieren der Kapsel 15 kann beim Starten des Betriebes übrigens stets über die Welle 10 erzwungen werden, wozu auch ein Anlasser dienen kann.In principle, the centrifuge according to the invention can be started from the outside, for example via its shaft 10 drive to the medium in the compression space 7 to compress. With the thrusters 8th Torque generated can also be used to remove the capsule 15 despite being comparatively less, over the wave 10 supplied rotating power to rotate even faster than without thrusters 8th , These thrusters 8th enable the necessary to generate the centrifugal force - then initially from the outside via the shaft 10 supplied - to be able to reduce the torque or the radial pressure gradient in the capsule 15 to reinforce. Rotating the capsule 15 can always on the shaft when starting the operation 10 be enforced, which can also serve a starter.

Ein erheblicher Teil der Anstrengungen bei der Entwicklung der Erfindung war darauf gerichtet, die Schubkraft der Schubdüsen so zu verstärken, daß die Zentrifuge auch als Motor verwendet werden kann, der beliebige Energieverbraucher mit Drehmomenten antreiben kann. Überdies wurde angestrebt, die Schubkraft der Schubdüsen 8 selbst dann erheblich erhöhen zu können, wenn zur eigenen Energieversorgung der als Antriebsmotor arbeitenden Zentrifuge nur die scheinbar nutzlose Energie von Abwärme zur Verfügung steht, z.B. die Abwärme von Wärmekraftmaschinen und -anlagen. Unten wird insbesondere anhand der 1 und 2 ein gelungenes Beispiel für den Betrieb einer erfindungsgemäßen Zentrifuge als Antriebmotor erläutert, wobei dieses Beispiel sogar mit der Abwäre von Kraftwerken als eigene Antriebsenergie auskommt. Damit eröffnet aber die Erfindung einen neuen Weg zum Herstellen und Betreiben von Motoren ohne Kolben, die starke Drehleistungen abgeben und für ihren eigenen Antrieb sogar scheinbar völlig unbrauchbare Energieträger benutzen.A significant part of the effort in the development of the invention has been directed to increasing the thrust of the thrusters so that the centrifuge can also be used as a motor that can drive any energy consumer with torque. In addition, the thrust of the thrusters was sought 8th to be able to increase considerably even if only the apparently useless energy of waste heat is available for the own energy supply of the centrifuge working as the drive motor, for example the waste heat from heat engines and systems. Below, in particular, is based on the 1 and 2 a successful example of the operation of a centrifuge according to the invention as a drive motor explained, this example even manages with the waste heat from power plants as their own drive energy. But that opens the invention a new way to manufacture and operate engines without pistons, which give strong rotational power and even seemingly completely useless energy sources for their own drive.

Die Erfindung ist zudem nicht nur zum Erzeugen von Drehmomenten geeignet. Je nachdem, an welcher Stelle der Zentrifuge die thermodynamisch im Medium erzeugten Verhältnisse nach außen übertragen werden – sei es z.B. durch Wärmetauscher oder durch Entnahme oder Zuführen des Mediums an einer jeweils passenden Stelle -, kann die Erfindung bei Bedarf auch als Lieferant von Unter- und Überdruck verwendet werden. Die Erfindung eignet sich daher sogar als Klimaanlage bzw. als Lieferant von Wärme- und/oder Kälteleistungen. Der Sog im rotationsachsennahen Bereich des Kompressionsraumes gestattet, über jene Zufuhröffnung, über die das Medium in die Kapsel fließt, diesen Sog nach außen wirken zu lassen. Zudem ist dieser nach außen wirkende Sog mehr oder weniger mit einer Abkühlung des so angesaugten Mediums verbunden, ganz besonders wenn das Medium gasförmig ist. Dieser Sog und diese Abkühlung kann also z.B. auch zur Entleerung und/oder Kühlung von diesem Sog ausgesetzten Objekten benutzt werden.The invention is not only suitable for generating torques. Depending on where the centrifuge the thermodynamically generated conditions in the medium transmitted to the outside be - be it e.g. by heat exchanger or by removal or feeding of the medium at a suitable location - the invention can can also be used as a supplier of negative and positive pressure if required. The invention is therefore even suitable as an air conditioning system or as a supplier of Warmth- and / or cooling capacities. The suction in the area of the compression space close to the axis of rotation permits, above that Feed opening through which the Medium flows into the capsule, this pull to the outside let it work. In addition, this outward pull is more or less less with a cooling of the medium so sucked in, especially if the medium gaseous is. This pull and this cooling can e.g. also exposed to emptying and / or cooling from this suction Objects.

Im folgenden wird auf verschiedene zusätzlichen Maßnahmen eingegangen, die, wenn sie zusätzlich bei der Erfindung berücksichtigt werden, zusätzliche Vorteile zu erreichen gestatten. Auf Weiterbildungen, die gleichzeitig mehrere dieser weiterbildenden Merkmale besitzen, wird erst später anhand der Figuren genauer eingegangen.The following is different additional activities received that if they additionally considered in the invention be, additional Allow advantages to be achieved. On advanced training that takes place at the same time have more of these advanced features, will only later on the basis of Figures in more detail.

Wenn die Schubdüse 8 über den Umfang der Kapsel 15 verteilt mehrfach angebracht ist, wobei sie alle am Umfang der Kapsel 15 so tangential orientiert sind, daß im Betrieb ihr Schub die Kapsel 15 jeweils in jeweils derselben Drehrichtung 20 antreibt, kann man erreichen, daß die Schubkraft der Schubdüsen 8 und damit das auf die Kapsel 15 wirkende Drehmoment besonders hoch ist und daß die Unwucht der rotierende Kapsel 15 besonders klein ist.If the thruster 8th about the circumference of the capsule 15 distributed multiple times, all of them on the circumference of the capsule 15 are so tangentially oriented that in operation their thrust capsule 15 each in the same direction of rotation 20 drives, you can achieve that the thrust of the thrusters 8th and with that on the capsule 15 acting torque is particularly high and that the unbalance of the rotating capsule 15 is particularly small.

Wenn im Kompressionsraum 7 radiale und/oder spiralförmige starre Mitnahmewände 21 angebracht sind, wird beim schnellen Rotieren der Kapsel 15 das frisch über die Einleitdüsen 6 eingeleitete Medium 14 bereits nahe der Einleitdüse 6 mitgerissen. Die Mitnahmewände 21 zwingen das soeben erst in den Kompressionsraum 7 einströmende Medium 14 schon nahe der Rotationsachse zum Mitrotieren – und das vergleichsweise sogar sanfter und damit mit weniger Turbulenzentwicklung, als wenn nur kleine Mitnahmewände an der Innenoberfläche der Kapsel 15 angebracht wären -, statt also im Betrieb dem soeben erst einströmenden Medium 14 zu gestatten, erst näher am Innenumfang der Kapsel 15 zu beginnen, mit voller Rotationsgeschwindigkeit mitzurotieren. Im zunächst noch druckarmen rotationsachsennahen Medium 14 wird daher mittels der Mitnahmewände 21 lokal sofort eine starke Zentrifugalkraft erzeugt. Ein Hauptvorteil dieser Weiterbildung ist demnach, daß die rotationsachsennahen Mediumsschichten dann massiv auf die bereits kapselinnenoberflächennahen Mediumsschichten pressen, wodurch die starke Zentrifugalkraft im rotationsachsennahen Medium 14 zusätzlich den Druck (und im Prinzip auch die Temperatur) des kapselinnenoberflächennahen Mediums 14 deutlich erhöht. Dieser erhöhte Druck im kapselinnenoberflächennahen Medium 14 erhöht damit die Schubkraft und damit das Drehmoment der Schubdüsen 8.If in the compression room 7 radial and / or spiral rigid driving walls 21 are attached when the capsule rotates quickly 15 that fresh over the inlet nozzles 6 introduced medium 14 already close to the inlet nozzle 6 carried away. The takeaway walls 21 are just forcing that into the compression space 7 inflowing medium 14 Already close to the axis of rotation for co-rotation - and that even comparatively gently and thus with less turbulence development than if only small drive walls on the inner surface of the capsule 15 would be appropriate instead of the medium just flowing in during operation 14 allow closer to the inner circumference of the capsule 15 to start rotating at full rotation speed. In the medium, which is initially still low-pressure, near the axis of rotation 14 is therefore by means of the driving walls 21 immediately generates a strong centrifugal force locally. A main advantage of this development is accordingly that the medium layers near the axis of rotation then press massively onto the medium layers already near the capsule inner surface, as a result of which the strong centrifugal force in the medium near the axis of rotation 14 additionally the pressure (and in principle also the temperature) of the medium near the capsule surface 14 clearly increased. This increased pressure in the medium near the capsule surface 14 this increases the thrust and thus the torque of the thrusters 8th ,

Wenn die Kapsel 15 einen – insbesondere druckdichten, insbesondere einen niedrigen Durchflußwiderstand besitzenden – Wärmetauscher 18, 19, 21, 24, 25 mit eigenem Leitungssystem 24, 25, 21 und eigenem Zuleitungsanschluß 18 und Wegleitungsanschluß 19 für einen durch den Wärmetauscher 18, 19, 21, 24, 25 fließenden Wärmeträger 13 enthäh, kann im Betrieb der Wärmeträger 13, je nach dem lokalen Temperaturniveau, Wärmeenergie aufnehmen oder abgeben. Bisher gelten noch häufig Temperaturen unter 130 °C als wirtschaftlich wenig nutzbar, wobei aber riesige derartige Energiemengen als Abwärme in Abwässern – insbesondere von Kraftwerken – zur Verfügung stehen. Hohe Mengen von Abwärme sind aber auch in den Abgasen z.B. von Kraftwerken und Wärmekraftmaschinen enthalten. Eines der Ziele der einen solchen Wärmetauscher 18, 19, 21, 24, 25 enthaltenden Weiterbildung kann dann insbesondere darin liegen, solche in riesigen Mengen vorhandenen Abwärme-„Abfälle" mittels einer möglichst kompakten, einfach handhabbaren Zentrifuge wieder nutzbar zu machen.If the capsule 15 a - especially pressure-tight, especially low flow resistance - heat exchanger 18 . 19 . 21 . 24 . 25 with its own pipe system 24 . 25 . 21 and own supply connection 18 and guidance connection 19 for one through the heat exchanger 18 . 19 . 21 . 24 . 25 flowing heat transfer medium 13 This means that the heat transfer medium can operate 13 , depending on the local temperature level, absorb or release thermal energy. So far, temperatures below 130 ° C have often been considered economically unusable, but huge amounts of such energy are available as waste heat in waste water - especially from power plants. However, high amounts of waste heat are also contained in the exhaust gases, for example from power plants and heat engines. One of the goals of such a heat exchanger 18 . 19 . 21 . 24 . 25 Further training can then be, in particular, to make such waste heat "waste" present in huge quantities usable again by means of a centrifuge which is as compact as possible and easy to handle.

Man kann den Wärmetauscher 18, 19, 21, 24, 25 an der Kapsel 15 befestigen, daß ein Teil seines Leitungssystems 21 – das insbesondere in die Mitnahmewände 21 integriert sein kann – im Betrieb gemeinsam mit der Kapsel 15 rotiert, statt den ganzen Wärmetauscher 18, 19, 21, 24, 25 für sich rotierfähig in der Kapsel 15 anzubringen. Damit kann nicht nur eine besonders kompakte, robuste, wartungsarme, vergleichsweise leicht herstellbare Konstruktion der Kapsel 15 erreicht und Reibungsverluste zwischen dem Wärmetauscher 18, 19, 21, 24, 25 und der Kapsel 15 weitgehend vermieden werden. Gerade diese Weiterbildung ist geeignet, nach außen als Motor rotatorische Leistung an beliebige Verbraucher zu liefern, wie unten noch erläutert wird. Vor allem dann, wenn mindestens ein Abschnitt des Leitungssystems des Wärmetauschers 18, 19, 21, 24, 25 durch mindestens einen Abschnitt der oben genannten Mitnahmewände 21 gebildet wird, kann man gleichzeitig durch Wärmetausch einen Temperaturausgleich – insbesondere eine Abkühlung und damit eine Druckerhöhung – in jenem Bereich des mitrotierenden Mediums 14 erreichen, der sich zwischen diesem vom Wärmeträger 13 durchflossenen Abschnitt der Mitnahmewände 21 befindet.You can use the heat exchanger 18 . 19 . 21 . 24 . 25 on the capsule 15 attach that part of its piping system 21 - especially in the takeaway walls 21 can be integrated - in operation together with the capsule 15 rotates instead of the entire heat exchanger 18 . 19 . 21 . 24 . 25 rotatable in the capsule 15 to install. This means that it is not only a particularly compact, robust, low-maintenance, comparatively easy to manufacture capsule construction 15 reached and friction losses between the heat exchanger 18 . 19 . 21 . 24 . 25 and the capsule 15 largely avoided. This further development is particularly suitable for supplying external power as a motor to any consumer, as will be explained below. Especially if at least a section of the pipe system of the heat exchanger 18 . 19 . 21 . 24 . 25 through at least a section of the above-mentioned driving walls 21 a temperature compensation - in particular a cooling and thus an increase in pressure - in that area of the co-rotating medium can be achieved at the same time by heat exchange 14 reach between the heat transfer medium 13 flowed through section of the driving walls 21 located.

Zwischen diesen vom Wärmeträger 13 durchflossenen Abschnitten der Mitnahmewände 21 besitzt nämlich der Wärmeträger 13 – wegen dessen Abkühlung im Bereich 24 vor den rotationsachsennahen Einleitdüsen 6 – zunächst eine etwas niedrigere Temperatur als im Zuleitungsanschluß 18. Diese Abschnitte 21 können aber so dimensioniert werden, daß dort die Temperatur des Wärmeträgers 13 noch weitgehend der Temperatur am Zuleitungsanschluß 18 entspricht. Die Aufheizung des Mediums 14 zwischen den so mit dem Wärmeträger 13 durchflossenen Abschnitten der Mitnahmewände 21 erhöht letztendlich den Energieinhalt, den Druck und die Temperatur des dortigen Mediums 14, was seinerseits das von den Schubdüsen 8 abgegebene Drehmoment erhöht – wobei dann aber der Wärmeträger 13 den Wegleitungsanschluß 19 mit geringerem Energieinhalt (Temperatur) verläßt, als dieser Wärmeträger 13 in seinem Zuleitungsanschluß 18 aufweist. Demnach eignet sich der so gestaltete Wärmetauscher 18, 19, 21, 24, 25 sowohl zur Erhöhung des Energieinhaltes des Mediums 14 durch dessen Aufwärmung lokal im Bereich 14 nahe der Rotationsachse als auch zur Abkühlung und Erhöhung des Druckes des mitrotierenden Mediums 14 lokal zwischen den gekühlten Abschnitten der Mitnahmewände 21.Between these from the heat transfer medium 13 flowed through sections of the driving walls 21 namely has the heat transfer medium 13 - because of its cooling in the area 24 in front of the inlet nozzles close to the axis of rotation 6 - First a slightly lower temperature than in the supply connection 18 , These sections 21 but can be dimensioned so that there the temperature of the heat transfer medium 13 still largely the temperature at the supply connection 18 equivalent. The heating of the medium 14 between those with the heat transfer medium 13 flowed through sections of the driving walls 21 ultimately increases the energy content, the pressure and the temperature of the medium there 14 which in turn is what the thrusters do 8th The torque output increases - but then the heat transfer medium 13 the guidance connection 19 with less energy content (temperature) than this heat transfer medium 13 in its supply connection 18 having. The heat exchanger designed in this way is therefore suitable 18 . 19 . 21 . 24 . 25 both to increase the energy content of the medium 14 by warming it up locally in the area 14 close to the axis of rotation as well as for cooling and increasing the pressure of the rotating medium 14 locally between the chilled sections of the driving walls 21 ,

Die restlichen Abschnitte der Mitnahmewände 21, die sich zwischen den mittels des Wärmeträgers 13 gekühlten Abschnitten der Mitnahmewände 21 und der Innenoberfläche der rotierenden Kapsel 15 befinden, brauchen weder gekühlt noch erwärmt zu werden, um einen hohen Druck im an der Innenoberfläche des Kapselumfanges rotierenden Medium 14 zu gewährleisten – je nachdem, ob die Zentrifuge zur Abgabe von nur wenigen kW als rotatorische Leistung dimensioniert wird oder zur Abgabe von noch ganz erheblich größeren Leistungen, würde dort der Wärmeträger 13, insbesondere bei Motoren mit sehr hoher Leistung, oft zu stark mit Wärme belastet, so daß dann letztendlich der Wirkungsgrad dieser als Motor dienenden Weiterbildung zurückgehen könnte, bezogen auf die Differenz des Energieinhaltes des Wärmeträgers 13 zwischen dem Zuleitungsanschluß 18 und dem Wegleitungsanschluß 19.The remaining sections of the takeaway walls 21 which is between the means of the heat transfer medium 13 refrigerated sections of the driving walls 21 and the inner surface of the rotating capsule 15 need not be cooled or heated to a high pressure in the rotating medium on the inner surface of the capsule circumference 14 To guarantee - depending on whether the centrifuge is dimensioned to deliver only a few kW as a rotational output or to deliver even considerably larger outputs, the heat transfer medium would be there 13 , especially in engines with very high power, often too heavily loaded with heat, so that the efficiency of this training serving as a motor could then ultimately decrease, based on the difference in the energy content of the heat transfer medium 13 between the supply connection 18 and the guidance connection 19 ,

Zur Verbesserung des Wärmeüberganges zwischen dem Medium 14 und dem Wärmetauscher 18, 19, 21, 24, 25 kann die Außenoberfläche des Leitungssystems 13 den Wärmeaustausch fördernde Rippen aufweisen.To improve the heat transfer between the medium 14 and the heat exchanger 18 . 19 . 21 . 24 . 25 can the outer surface of the pipe system 13 have fins that promote heat exchange.

Um genauer den in den 1 und 2 gezeigten Wärmetauscher 18, 19, 21, 24, 25 zu beschreiben : Bei diesem Ausführungsbeispiel wird der Wärmeträger 13 über den Zuleitungsanschluß 18 dem druckdicht gestalteten Wärmetauscher 18, 19, 21, 24, 25 zugeleitet und über den Wegleitungsanschluß 19 wieder aus dem Wärmetauscher 18, 19, 21, 24, 25 entfernt. Vom Zuleitungsanschluß 18 fließt der Wärmeträger 13 über das im nicht mitrotierenden Zentralrohr 4 angebrachte Leitungssystem 24, wobei der Wärmeträger 13 dieses zusammen mit der Kapsel 15 rotierende Leitungssystem 24 umströmt. Daher findet hier ein Wärmeaustausch zwischen dem Wärmeträger 13 und dem Medium 14 entsprechend dem lokal herrschenden Temperaturniveau statt.To be more precise in the 1 and 2 shown heat exchanger 18 . 19 . 21 . 24 . 25 to describe: In this embodiment, the heat transfer medium 13 via the supply connection 18 the pressure-tight heat exchanger 18 . 19 . 21 . 24 . 25 forwarded and via the guide connection 19 again from the heat exchanger 18 . 19 . 21 . 24 . 25 away. From the supply line connection 18 the heat transfer medium flows 13 over the in the non-rotating central tube 4 attached pipe system 24 , the heat transfer medium 13 this together with the capsule 15 rotating pipe system 24 flows around. Therefore, there is a heat exchange between the heat transfer medium 13 and the medium 14 according to the local temperature level.

Der durch diesen Wärmetausch abgekühlte Wärmeträger 13 strömt anschließend direkt zu einem rotationsachsenfernen Bereich jenes Leitungssystemabschnittes, der innerhalb der hier spiralförmigen Mitnahmewände 21 angebracht ist. Der Wärmeträger 13 strömt von dort außen im Inneren der Mitnahmewände 21 wieder in Richtung zur Rotationsachse hin, wobei noch ein – unten in einem Beispiel noch genauer beschriebenen – Wärmetausch zwischen dem noch immer ziemlich heißen Wärmeträger 13 und dem rotationsachsennahen Medium 14 stattfindet. Spiralförmige Miotnahmewände 21 haben dabei einen zusätzlichen Vorteil: Der dortige Wärmeaustausch ist nämlich umso intensiver, je größer die Oberfläche der vom Wärmetrager 13 durchströmten Abschnitte der Mitnahmewände 21 ist, je geringer demnach die Steigung der Spiralarme 21 ist – vgl. die eine besonders geringe Steigung aufweisenden Spiralen der Mitnahmewände 21 in der 1.The heat carrier cooled by this heat exchange 13 then flows directly to a region of the line system section which is remote from the axis of rotation and which is within the spiral-shaped entrainment walls 21 is appropriate. The heat transfer medium 13 flows from there outside inside the entraining walls 21 again in the direction of the axis of rotation, with another heat exchange - described in more detail below in an example - between the still quite hot heat transfer medium 13 and the medium close to the rotational axis 14 takes place. Spiral shaped walls 21 have an additional advantage: the heat exchange there is more intensive, the larger the surface of the heat transfer medium 13 flowed through sections of the driving walls 21 the lower the slope of the spiral arms 21 is - cf. the spirals of the driving walls, which have a particularly slight slope 21 in the 1 ,

Das Medium 14 weist dort – u.a. wegen der Zentrifugalkraft, aber auch wegen Verdampfungen im Bereich der Einleitdüsen 6, wie unten an einem Beispiel noch erläutert wird – die Neigung auf, nahe der Rotationsachse äußerst kühl und in Richtung zum Umfang der Kapsel 15 zunehmend heiß zu sein. Der Wärmeträger 13 wird daher, während er von außen in Richtung zur Rotationsachse hin im Inneren der Mitnahmewände 21 fließt, im rotationsachsennahen Bereich des Kompressionsraumes 7 das Medium 14 erneut sehr stark aufheizen, wobei im dortigen Bereich des Kompressionsraumes 7 die Temperatur des Mediums 14 mehr oder weniger homogenisiert wird und angenähert z.B. die dort lokal erreichte Temperatur des Wärmeträgers 13 erreicht.The medium 14 points there - among other things because of the centrifugal force, but also because of evaporation in the area of the inlet nozzles 6 , as will be explained below using an example - the inclination, extremely cool near the axis of rotation and towards the circumference of the capsule 15 to be increasingly hot. The heat transfer medium 13 is therefore, as it moves from the outside towards the axis of rotation towards the inside of the driving walls 21 flows in the area of the compression space close to the axis of rotation 7 the medium 14 heat up again very strongly, whereby in the area of the compression space 7 the temperature of the medium 14 is more or less homogenized and approximates, for example, the temperature of the heat transfer medium locally reached there 13 reached.

Der Wärmeträger 13 gleicht aber mittels Wärmeaustausch nur die Temperatur im inneren Bereich des Kompressionsraumes 7 mehr oder weniger aus, z.B. nur bis zu 70 % des Radius der Kapsel 15. Weil nämlich der Wärmeträger 13 nur durch die rotationsachsennahen Abschnitte der Mitnahmewände 21 fließt, findet in den rotationsachsenfernen Abschnitten der Mitnahmewände 21 kein Wärmeaustausch mehr mit dem Wärmeträger 13 statt. Daher steigt die Temperatur des Mediums 14 nahe der Innenoberfläche des rotieren den Kapselumfanges stark an, bezogen auf jene Bereiche des Kompressionsraumes 7, in denen mittels des Wärmeträgers 13 über die Mitnahmewände 21 die Temperaturhomogenisierung stattfindet.The heat transfer medium 13 however, by means of heat exchange only the temperature in the inner area of the compression space is equal 7 more or less, for example only up to 70% of the radius of the capsule 15 , Because the heat transfer medium 13 only through the sections of the driving walls close to the axis of rotation 21 flows, takes place in the sections of the driving walls remote from the axis of rotation 21 no more heat exchange with the heat transfer medium 13 instead of. Therefore the temperature of the medium rises 14 near the inner surface of the capsule revolve strongly in relation to those areas of the compression space 7 in which by means of the heat transfer medium 13 about the takeaway walls 21 the temperature homogenization takes place.

Der Wärmeträger 13 verläßt die Mitnahmewände 21 wieder über den Leitungssystemabschnitt 25 des Wärmetauschers 18, 19, 21, 24, 25. Dieser Leitungssystemabschnitt 25 ist konstruktiv eng an den Leitungssystemabschnitt 24 angeschmiegt, so daß zwischen diesen beiden Abschnitten 24, 25 untereinander wenig Raum bleibt sowie daß zwischen einerseits den Leitungssystemabschnitten 24, 25 und andererseits dem Medium 14 im Bereich des Zentralrohres 4 insgesamt ein intensiver Wärmetausch stattfindet – mit dem Ergebnis, daß das Medium 14 dort aufgeheizt wird und daß aber der Wärmeträger 13 schließlich – z.B. bis auf 30 °C herunter – gekühlt die Zentrifuge über den Wegleitungsanschluß 19 verläßt. Der Wärmeträger 13 weist in seinem Wegleitungsanschluß 19 also deutlich weniger Temperatur auf als in seinem Zuleitungsanschluß 18 – dort waren es z.B. 80 °C. Dank dieser Temperaturdifferenz von dann z.B. 50 °C zwischen dem Zuleitungsanschluß 18 und dem Wegleitungsanschluß 19 übernimmt das Medium 14 im Ergebnis erhebliche Mengen an Wärmeenergie vom Wärmeträger 13 auf – im Ergebnis z.B. aus dem Abwasser 13 eines Kraftwerkes, und zwar z.B. nach folgendem Schema:
Es wird davon ausgegangen, daß hier der – i.allg. flüssige, aber an sich möglicherweise auch gasförmige – Wärmeträger 13 ein Abwärme aufweisender Wärmeträger 13 ist, der bisher für eine Wärmekraftanlage oder Wärrnekraftmaschine bereits Abfall darstellte. Eine solche Aufwärmung des erst danach in den Kompressionsraum 7 einzuleitenden Mediums 14 erhöht den Energieinhalt des Mediums 14 bereits beträchtlich. Durch eine solche Aufwärmung des Mediums 14 kann die Leistung der Schubdüsen 8 und damit das von ihnen erzeugte Drehmoment erhöht werden, was daher auf ein Ziel dieser Weiterbildung ist. Der Wärmetauscher 18, 19, 21, 24, 25 kann dabei übrigens mit wenigen beweglichen Dichtungen für den Wärmeträger 13 auskommen. – Im Prinzip könnte übrigens ohne weiteres dem Wärmetauscher 18, 19, 21, 24, 25 auch ein Wärmeträger 13 zugeleitet werden, der z.B. ein noch höheres Temperaturniveau besitzt. So könnte das – z.B. zunächst noch relativ kalte – Medium 14 insbesondere auch mittels Energie aufgewärmt werden, die aus beliebigen anderen Wärmequellen stammen, z.B. aus Abgasen von Turbinen oder Verbrennungsmotoren, oder auch Wärmeenergie, die direkt aus fossilen Brennstoffen gewonnen wird.The heat transfer medium 13 leaves the takeaway walls 21 again over the pipe system section 25 of the heat exchanger 18 . 19 . 21 . 24 . 25 , This line system section 25 is structurally close to the pipe system section 24 nestled so that between these two sections 24 . 25 little space remains between each other and that between the pipe system sections on the one hand 24 . 25 and on the other hand the medium 14 in the central area pipe 4 overall an intensive heat exchange takes place - with the result that the medium 14 there is heated and that the heat transfer medium 13 finally - for example down to 30 ° C - the centrifuge is cooled via the guide connection 19 leaves. The heat transfer medium 13 points in his guide connection 19 So significantly less temperature than in its supply connection 18 - There it was, for example, 80 ° C. Thanks to this temperature difference of, for example, 50 ° C between the supply connection 18 and the guidance connection 19 As a result, the medium 14 takes over considerable amounts of thermal energy from the heat transfer medium 13 on - as a result, for example from wastewater 13 a power plant, for example according to the following scheme:
It is assumed that the - i.allg. liquid, but possibly also gaseous - heat transfer medium 13 a heat carrier having waste heat 13 is that previously represented waste for a thermal power plant or heat engine. Such a warming up of the only afterwards in the compression room 7 medium to be introduced 14 increases the energy content of the medium 14 already considerable. By heating the medium like this 14 can affect the performance of the thrusters 8th and thus the torque generated by them is increased, which is therefore a goal of this training. The heat exchanger 18 . 19 . 21 . 24 . 25 can, by the way, with few movable seals for the heat transfer medium 13 get along. - In principle, by the way, the heat exchanger could easily do so 18 . 19 . 21 . 24 . 25 also a heat transfer medium 13 can be supplied, for example, which has an even higher temperature level. This could be the medium - for example, still relatively cold at first 14 are also warmed up in particular by means of energy which originate from any other heat sources, for example from exhaust gases from turbines or internal combustion engines, or else heat energy which is obtained directly from fossil fuels.

Es zeigte sich, daß die Endung besonders dann als Motor dienen kann, wenn das Medium 14 ein leicht verdampfbares und verflüssigbares Kältemittel 14 ist oder zumindest ein solches Kältemittel 14 enthält – und zwar besonders dann, wenn dieses Medium 14 bei seinem Durchgang durch die Zentrifuge mindestens einen einzigen Phasenübergang durchmacht, insbesondere Übergänge zwischen einerseits dem gasförmigen bzw. dampfförmigen und andererseits dem flüssigen oder gelösten Zustand. Besonders wenn man dann gleichzeitig den Wärmetauscher geschickt anbringt, kann man insbesondere die Enthalpiedifferenz des Mediums des im Kompressionsraum lokal wechselnd als Gas, Dampf und Flüssigkeit vorliegenden Mediums 14 besonders gut dazu ausnutzen, um die Schubkraft der Schubdüsen 8 zu erhöhen. Als derartiges Kältemittel eignet sich z.B. das unter der Bezeichnung R134a bekannte Kältemittel.It was shown that the extension can serve as a motor, especially when the medium 14 an easily evaporable and liquefiable refrigerant 14 is or at least one such refrigerant 14 contains - especially if this medium 14 undergoes at least one single phase transition during its passage through the centrifuge, in particular transitions between the gaseous or vaporous state on the one hand and the liquid or dissolved state on the other. Especially if you then cleverly attach the heat exchanger at the same time, you can in particular determine the enthalpy difference of the medium in the medium in the compression space, which is locally changing as gas, steam and liquid 14 take particular advantage of the thrust of the thrusters 8th to increase. The refrigerant known as R134a is suitable as such a refrigerant.

In den 1 und 2 ist ein spezielles solches Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt, das die Enthalpiedifferenzen ausnutzt, so daß dann die Zentrifuge als Motor dient, der die Drehrichtung 20 besitzt und mit R134a als Medium 14 betrieben wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist Wert darauf gelegt, möglichst viel von jener Energie, die im Wärmeträger 13 – z.B. in der Abwärme eines Kraftwerkes – enthalten ist und von außen über den Zuleitungsanschluß 18 dem Wärmetauscher 18, 19, 21, 24, 25 zugeführt wird, in das in der Zentrifuge umlaufende Medium 14 hinein zu übertragen, um die Schubleistung der beiden Schubdüsen 8 der Kapsel 15 möglichst groß zu machen. Bei diesem Ausführungsbeispiel, von dem manche Details erst später genauer beschrieben werden, wird dazu mitausgenutzt, daß das Medium 14 im Betrieb angenähert nach dem folgendem Schema Phasenübergänge sowie Druck- und Temperaturänderungen durchläuft: Zunächst herrschen beim Stillstand der Kapsel 15 im durch R134a gebildeten Medium 14 z.B. ca. 6 bar Druck bei ca. 20 °C.In the 1 and 2 a special such embodiment of the invention is shown, which takes advantage of the enthalpy differences, so that then the centrifuge serves as a motor that determines the direction of rotation 20 owns and with R134a as medium 14 is operated. In this embodiment, emphasis is placed on as much of that energy as possible in the heat transfer medium 13 - For example, contained in the waste heat of a power plant - and from the outside via the supply connection 18 to the heat exchanger 18 . 19 . 21 . 24 . 25 is fed into the medium circulating in the centrifuge 14 transfer to the thrust of the two thrusters 8th the capsule 15 to make it as big as possible. In this exemplary embodiment, of which some details will only be described in more detail later, the fact that the medium 14 undergoes phase transitions as well as pressure and temperature changes approximately during operation according to the following scheme is used: First, when the capsule 15 is at a standstill in the medium formed by R134a 14 eg approx. 6 bar pressure at approx. 20 ° C.

Im Betrieb saugt der „innere Verdichter" 5 das zu diesem Zeitpunkt z.B. flüssige Medium 14 von dem in die Rückführleitung 22 eingefügten Rückschlagventil 3 an. Das Medium 14 kommt dann mit z.B. ca. 20 °C und ca. 6 bar bei dem Leitungssystemabschnitt 24 des Wärmetauschers 18, 19, 21, 24, 25 an, vgl. die Dampftafel in der 3. Dieser zusammen mit der Kapsel 15 rotierende Leitungssystemabschnitt 24 ist im nicht-mitrotierenden Zentralrohr 4 angebracht. Dieser Leitungssystemabschnitt 24 besteht z.B. aus mehreren, einander sehr nahen, untereinander parallel vom Medium 14 durchflossenen Einzelleitungen 24.The "internal compressor" sucks in operation 5 the liquid medium at this time, for example 14 from which to the return line 22 inserted check valve 3 on. The medium 14 then comes with approx. 20 ° C and approx. 6 bar for the pipe system section 24 of the heat exchanger 18 . 19 . 21 . 24 . 25 on, cf. the steam table in the 3 , This together with the capsule 15 rotating pipe system section 24 is in the non-co-rotating central tube 4 appropriate. This line system section 24 consists for example of several, very close to each other, parallel to each other from the medium 14 flowed through individual lines 24 ,

Der innere Verdichter 5 kann z.B. ein mit der Kapsel 15 starr verbundenes, mitrotierendes Radialgebläse 5 mit vorwärts gekrümmten Schaufeln sein. Ein solches Radialgebläse 5 kann besonders hohe Pumpleistungen aufbringen und ist daher vor allem zu zweierlei fähig: nämlich 1. den Unterdruck im Medium 14 Im Leitungssystemabschnitt 14 zwischen den Einleitdüsen 6 und der Rückführleitung 22 besonders niedrig zu machen, als auch 2. die dortige Temperatur des Mediums 14 besonders niedrig zu machen und damit die Wärmeenergiezufuhr vom im Zentralrohr 4 fließenden Wärmeträger 13 zum im dortigen Leitungssystemabschnitt 24 fließenden Medium 14 zu verstärken. Solche Radialgebläse sind z.B. imThe inner compressor 5 can for example one with the capsule 15 rigidly connected, rotating rotary fan 5 with forward curved blades. Such a radial fan 5 can apply particularly high pump outputs and is therefore capable of two main things: namely 1 , the negative pressure in the medium 14 In the pipe system section 14 between the inlet nozzles 6 and the return line 22 to make it particularly low, as well 2 , the temperature of the medium there 14 to make particularly low and thus the heat energy supply from the central tube 4 flowing heat transfer medium 13 to the line system section there 24 flowing medium 14 to reinforce. Such radial fans are for example in

– Taschenbuch für Heizung und Klimatechnik, 2001/2002, Seiten 1124 ff, ISBN 3-486-26450-8- Paperback for heating und Klimatechnik, 2001/2002, pages 1124 ff, ISBN 3-486-26450-8

beschrieben. Ein solches Gebläse ist im Prinzip sogar fähig, das Medium 14 über die eigene Umfangsgeschwindigkeit dieses Gebläses hinaus zu beschleunigen – dies ist insbesondere aus zwei Gründen günstig: 1. wegen des kleinen Radius eines solchen, starr mit der Kapsel verbundenen, mitrotierenden Vorverdichters 5 und 2. wegen des Mitrotierens des – unten noch näher beschriebenen – Abgrenzungsringes 17. Wegen dieses Mitrotierens des Abgrenzungsringes 17 muß nämlich – anders als sonst oft bei Radialgebläsen – das Medium 14 am Ausgang eines derartigen Vorverdichters 5 nicht abgebremst werden, um dort die dynamische Energie des Mediums 14 in Druck umzuwandeln. Zusätzlich gestattet der mitrotierende Abgrenzungsring 17, an diesem Ausgang des Vorverdichters 5 Turbulenzen weitgehend zu vermeiden.described. In principle, such a blower is even capable of handling the medium 14 to accelerate beyond the own peripheral speed of this blower - this is particularly advantageous for two reasons: 1. because of the small radius of such a co-rotating precompressor rigidly connected to the capsule 5 and 2 , because of the co-rotation of the delimitation ring - described in more detail below 17 , Because of this co-rotation of the demarcation ring 17 This is because - contrary to what is often the case with radial blowers - the medium 14 at the outlet of such a pre-compressor 5 not be slowed down to the dynamic energy of the medium there 14 convert to pressure. The rotating boundary ring also allows 17 , at this outlet of the pre-compressor 5 Avoid turbulence as much as possible.

Der durch den Wärmetauscher 18, 19, 21, 24, 25 – insbesondere mit niedrigem Druckabfall – fließende Wärmeträger 13 wird der Zentrifuge über den Zuleitungsanschluß 18 zugeleitet, wobei dieser Wärmeträger 13 z.B. ein abwärmehaltiges Abwasser 13 eines Kraftwerkes mit ca. 80 °C ist. Dieses Wasser 13 wurde also z.B. aus dem Kühlwasser eines Kraftwerkes abgezweigt. Weil der Zuleitungsanschluß 18 und der zugehörende Wegleitungsanschluß 19 des Wärmetauschers 18, 19, 21, 24, 25 selber nicht mitrotieren, vollführt der Wärmeträger 13, bezogen auf das mit der Kapsel 15 mitrotierende Leitungssystem 24, in Zentralrohr 4 eine Drallbewegung, welche den Wärmeaustausch zwischen dem Wärmeträger 13 und dem Medium 14 begünstigt. Das Medium 14 wird bis zum Austritt aus diesem Leitungssystem 24 z.B. auf ca. 40 °C aufgeheizt. Das Medium 14 hat demnach schon bis bisher eine erhebliche Wärmeenergiemenge aus dem Wärmeträger 13 – insbesondere aus dem abwärmehaltigen Abwasser 13 – aufgenommen.The one through the heat exchanger 18 . 19 . 21 . 24 . 25 - especially with low pressure drop - flowing heat transfer medium 13 the centrifuge is connected to the supply line 18 fed, this heat transfer medium 13 eg waste water containing waste heat 13 a power plant with approx. 80 ° C. That water 13 was branched off, for example, from the cooling water of a power plant. Because the supply connection 18 and the associated routing connection 19 of the heat exchanger 18 . 19 . 21 . 24 . 25 the heat transfer medium does not rotate itself 13 related to the one with the capsule 15 co-rotating pipe system 24 , in central tube 4 a swirl movement, which is the heat exchange between the heat transfer medium 13 and the medium 14 favored. The medium 14 will exit this pipeline system 24 eg heated to approx. 40 ° C. The medium 14 has thus far a considerable amount of heat energy from the heat transfer medium 13 - In particular from waste water containing waste heat 13 - added.

Das Medium 14 wird anschließend – immer noch durch den inneren Verdichter 5 – durch die düsenartigen Zufuhröffnungen 16 hindurch angesaugt. Das Medium 14 besitzt dabei noch vor dem Durchgang durch die düsenartigen Zufuhröffnungen 16 eben jene ca. 40 °C, auf die es zuvor über das Leitungssystem 24 aufgeheizt wurde. Nach dem Durchgang durch diese Zufuhröffnungen 16, also beim Eintritt in den einen starken Unterdruck erzeu genden inneren Verdichter 5, weist das Medium 14 z.B. nur noch ca. 20 °C auf, wobei das Medium 14 aber teilweise wegen des höheren Energiegehaltes dampfförmig bleibt. Das Medium 14 wird aber auch dort noch während des Durchganges von den vom Wärmeträger 13 geheizten Zufuhröffnungen 16 etwas aufgewärmt.The medium 14 is then - still through the inner compressor 5 - through the nozzle-like feed openings 16 sucked through. The medium 14 has before the passage through the nozzle-like feed openings 16 exactly that approx. 40 ° C, to which it was previously via the pipe system 24 was heated up. After passing through these feed openings 16 , that is, when entering the inner compressor generating a strong negative pressure 5 , points out the medium 14 For example, only about 20 ° C, the medium 14 but remains vaporous in part because of the higher energy content. The medium 14 but is still there during the passage of the heat transfer 13 heated feed ports 16 warmed up a bit.

Rund um den äußeren Umfang des inneren Verdichters 5 ist, wie bereits erwähnt, ein – an der Kapsel 15 starr befestigter mitrotierender – Abgrenzungsring 17 angebracht, und zwar so, daß dieser Abgrenzungsring 17 den inneren Verdichter 5 nahezu völlig dicht einschließt. Dieser Abgrenzungsring 17 weist nämlich nur wenige enge Einleitdüsen 6 auf, durch die hindurch im Betrieb das am Außenumfang des inneren Verdichter 5 wieder stark verdichtete Medium 14 unter Druck in den Kompressionsraum 7 strömt. Am Ausgang des inneren Verdichters 5, also noch vor dem Fließen durch die engen Einleitdüsen 6, kann der innere Verdichter 5 – gerade wegen seines Einschließens in den Abgrenzungsring 17 – einen erheblichen Staudruck im Medium 14 erzeugen. Auch die Zentrifugalkraft ist am Rande des Abgrenzungsringes 17 bei sehr hohen Drehzahlen – z.B. bei 10000 upm – bereits beträchtlich, so daß der Druck des hier flüssigen Mediums 14 vor dem Durchfließen der Einleitdüsen 6 z.B. ca. 15 bar bei ca. 55 °C beträgt, so daß das Medium 14 hier am Abgrenzungsring 17 – zumindest weitgehend – wieder verflüssigt ist, vgl. die flüssige Mediumschicht 26. Das Medium 14 hat also auch über den inneren Verdichter 5 viel Energie aufgenommen, welche seinerseits letztendlich ebenfalls den Schub der Schubdüsen 8 verstärkt.All around the outer circumference of the inner compressor 5 is, as already mentioned, a - on the capsule 15 rigidly attached co-rotating - demarcation ring 17 attached, so that this demarcation ring 17 the inner compressor 5 almost completely encloses. This demarcation ring 17 namely has only a few narrow inlet nozzles 6 on, through which in operation the on the outer circumference of the inner compressor 5 again strongly compressed medium 14 under pressure in the compression space 7 flows. At the outlet of the inner compressor 5 , even before flowing through the narrow inlet nozzles 6 , the inner compressor 5 - precisely because of its inclusion in the demarcation ring 17 - a significant back pressure in the medium 14 produce. The centrifugal force is also on the edge of the delimitation ring 17 at very high speeds - for example at 10,000 rpm - already considerable, so that the pressure of the liquid medium here 14 before flowing through the inlet nozzles 6 For example, about 15 bar at about 55 ° C, so that the medium 14 here on the demarcation ring 17 - at least largely - is liquefied again, cf. the liquid medium layer 26 , The medium 14 also has about the inner compressor 5 absorbed a lot of energy, which in turn ultimately also boosts the thrusters 8th strengthened.

Das nun bereits erheblich mit Wärmeenergie beladene Medium 14 wird durch die dünnen Einleitdüsen 6 hindurch in den Kompressionsraum 7 teils geschleudert, teils hindurchgesaugt, weil nahe den Einleitdüsen 6 im Kompressionsraum 7 wegen der hohen Zentrifugalkräfte ein vergleichsweise besonders niedriger Druck herrscht und weil der äußere Verdichier" 11 durch die Schubdüsen 8 hindurch das Medium 14 ansaugt. Das Medium 14 verdampft und expandiert nach den Einleitdüsen 6 sofort, wobei diese Verdampfung enorme Energiemengen verbraucht. Das dort wieder stark abgekühlte Medium 14 übernimmt nun sehr große Energiemengen aus dem Wärmetauscher 18, 19, 21, 24, 25, nämlich aus dem die Mitnahmewände 21 durchströmenden Wärmeträger 13, wobei diese Energiemengen letztendlich wieder z.B. aus dem abwärmehaltigen Abwasser eines Kraftwerkes aufgebracht werden. Das Medium 14 wird hier im Kompressionsraum 7 also noch energiereicher und damit der Schub der Schubdüsen 8 noch größer.The medium, which is already heavily loaded with thermal energy 14 is through the thin inlet nozzles 6 through into the compression space 7 partly spun, partly sucked through, because near the inlet nozzles 6 in the compression room 7 because of the high centrifugal forces there is a comparatively particularly low pressure and because the outer compression " 11 through the thrusters 8th through the medium 14 sucks. The medium 14 evaporates and expands after the inlet nozzles 6 immediately, this evaporation consuming enormous amounts of energy. The medium that has cooled down there again 14 now takes over very large amounts of energy from the heat exchanger 18 . 19 . 21 . 24 . 25 , namely from which the takeaway walls 21 flowing heat transfer medium 13 , these amounts of energy ultimately being applied again, for example, from the waste water from a power plant containing waste heat. The medium 14 is here in the compression room 7 So even more energetic and thus the thrust of the thrusters 8th even bigger.

Gleichzeitig wird das Medium 14 von der Zentrifugalkraft und von den hier spiralförmigen Mitnahmewänden 21 relativ sanft, nämlich ohne stärkere Verwirbelungen mitgenommen. Der Druck im Medium 14 wird wegen der Zentrifugalkraft immer größer, je größer der Radius wird. Das zusammen mit der Kapsel 15 extrem schnell rotierende Medium 14 verharrt dabei, bezogen auf die Rotation der Kapsel 15, relativ ruhig innerhalb der Kapsel 15. Verwirbelungen im Kompressionsraum 7 werden auch dadurch weitgehend vermieden, daß die Schubdüsen 8 nur einen recht kleinen Querschnitt besitzen und damit nur sehr schwache Strömungen des Mediums 14 im Inneren der Kapsel 15 auslösen.At the same time, the medium 14 of the centrifugal force and of the spiral driving walls 21 relatively gentle, namely carried along without strong turbulence. The pressure in the medium 14 gets bigger because of the centrifugal force, the bigger the radius. The medium, which rotates extremely quickly together with the capsule 15 14 remains in relation to the rotation of the capsule 15 , relatively quiet inside the capsule 15 , Turbulence in the compression space 7 are largely avoided by the fact that the thrusters 8th only have a very small cross-section and therefore only very weak flows of the medium 14 inside the capsule 15 trigger.

Weil das Medium 14 etwa nach z.B. 70 % des Radius des Kompressionsraumes 7 rund 80 °C bei 26 bar erreicht, wird bei diesem Ausführungsbeispiel bewußt unterlassen, den Wärmeträger 13 auch noch im noch rotationsferneren Bereich des Kompressionsraumes 7 durch das Innere der Mitnahmewände 21 hindurchzuleiten – die Aufheizung des Mediums 14 in diesem rotationsachsenfernen Bereich des Kompressionsraumes 7 hätte nur dann Sinn, wenn der über den Zuleitungsanschluß 18 zugeleitete Wärmeträger 13 ursprünglich weit mehr als die hier angenommenen 80 °C besitzen würde. In diesem rotationsachsenfernen Bereich wird also bei diesem Beispiel das Medium 14 nur noch mittels der Zentrifugalkraft aufgeheizt, unterstützt durch die hier ungeheizten Mitnahmewände 21.Because the medium 14 for example after about 70% of the radius of the compression space 7 reached around 80 ° C at 26 bar, is deliberately omitted in this embodiment, the heat transfer medium 13 also in the area of the compression space that is still far from rotation 7 through the inside of the takeaway walls 21 to pass through - the heating of the medium 14 in this area of the compression space remote from the axis of rotation 7 would only make sense if it is connected to the supply line 18 supplied heat transfer medium 13 would originally have far more than the 80 ° C assumed here. In this example, the medium is in this area remote from the axis of rotation 14 only by means of the centri Fugalkraft heated, supported by the unheated drive walls here 21 ,

Das komprimierte Medium 15 erreicht die Schubdüsen 8 z.B. als fast flüssiger Naßdampf mit mehr als 30 bar Druck und z.B. ca. 90 °C. Die für diese letzte Druck- und Temperatursteigerung erforderliche Energie wird teilweise aus der Schubleitung der Schubdüsen 8 bezogen. In den Schubdüsen 8 verdampft das Medium 15 explosionsartig und expandiert heftig in den Expansionsraum 9 hinein unter sofortiger innerer Abkühlung auf z.B. ca. 20 °C und einem Druck von 6 bar. In der Schubdüse 8 verliert das komprimierte Medium 14 dann also z.B. rund 25 bar als in Schubleistung umgesetzte Druckdifferenz, selbst wenn das Medium 14 dort nur auf z.B. ca. 20 °C bei 6 bar abkühlt. Falls hingegen der Expansionsraum 9 ganz besonders groß gemacht wird, dann kann das Medium 14 dort noch stärker expandieren und selbst Temperaturen unterhalb 0 °C mit entsprechend niedrigem Druck annehmen – wobei dann die Schubdüsen 8 ein noch größeres Drehmoment erzeugen.The compressed medium 15 reaches the thrusters 8th eg as an almost liquid wet steam with a pressure of more than 30 bar and eg approx. 90 ° C. The energy required for this last pressure and temperature increase is partly from the thrust line of the thrusters 8th based. In the thrusters 8th evaporates the medium 15 explosive and expands violently into the expansion space 9 with immediate internal cooling to, for example, approx. 20 ° C and a pressure of 6 bar. In the thruster 8th loses the compressed medium 14 then, for example, around 25 bar as the pressure difference converted into thrust, even if the medium 14 only cools down to, for example, approx. 20 ° C at 6 bar. If, on the other hand, the expansion space 9 is made particularly large, then the medium 14 expand there even more and even assume temperatures below 0 ° C with correspondingly low pressure - with the thrusters then 8th generate an even greater torque.

Die bei diesem Verdampfen freiwerdende Energie steht vor altem als rotatorische Antriebsleistung zur Verfügung. Diese Energie kann z.B. zur Beschleunigung der Kapseldrehzahl in die Drehrichtung 20 und mittels der so erzeugten Zentrifugalkraft zur Beschleunigung der Strömung des Mediums 14 vom Zentralrohr 4 bis zu den Schubdüsen 8 benutzt werden. Die von den Schubdüsen 8 erzeugte Antriebsleistung kann aber auch zumindest zum Teil über die Welle 10 nach außen als rotatorische Leistung an einen im Prinzip beliebigen Verbraucher geliefert werden.The energy released during this evaporation was previously available as rotary drive power. This energy can be used, for example, to accelerate the capsule speed in the direction of rotation 20 and by means of the centrifugal force thus generated to accelerate the flow of the medium 14 from the central tube 4 up to the thrusters 8th to be used. The thrusters 8th generated drive power can also at least partially via the shaft 10 can be delivered to the outside as a rotary power to any consumer, in principle.

Die so abgegebene Motorenergie wurde demnach zuvor vor allem über den Wärmetauscher 18, 19, 21, 24, 25 übertragen, und zwar längs der ganzen Strecke, in der dieser Wärmetauscher 18, 19, 21, 24, 25 auf das Medium 14 einwirkt. Unmittelbar vor dem Durchströmen der Schubdüsen 8 ist auf diese Weise das Medium 14 möglicherweise bereits über den kritischen Punkt hinaus überhitzt. So kann ein – i.allg. selbst der überwiegende – Teil der mittels des Wärmeträgers 13 über dessen Anschlüsse 18, 19 in die Zentnfuge eingebrachten Energie über die Welle 10 als rotatorische Energie zum äußeren Verbraucher geliefert werden. Demnach wird bei dieser Weiterbildung besonders geschickt das hier angestrebte Sonderziel erreicht, den Energieinhalt (die Enthalpie) des durch die Schubdüsen 8 strömenden Mediums 14, und damit die Schubkraft der Schubdüsen 8, mittels des Wärmetauschers 18, 19, 21, 24, 25 besonders hoch zu machen. Dieses Erhöhen des Energieinhaltes des Mediums 14 gelingt vor allem mit Hilfe des mehrfach hintereinander wiederholten Wechselns des Phasenüberganges des Mediums 14 zwischen dessen mehr oder weniger flüssigen und mehr oder weniger gasförmigen Zustand. Ein ganz besonderer Vorteil dieser Weiterbildung ist, daß das besonders hohe Drehmoment der Schubdüsen 8 trotz der hier besonders niedrigen Temperaturniveaus des über die Anschlüsse 18, 19 zugeleiteten Wärmeträgers 13 erreicht wird, und zwar überdies trotz der relativ niedrigen Betriebstemperaturen und Betriebsdrucke im Medium 14 innerhalb der Zentrifuge und trotz des außerordentlich kompakten Konstruktionsprinzip dieser Weiterbildung. Insbesondere diese niedrigen Betriebstemperaturen gestatten, besonders leicht eine hohe mechanische Festigkeit der Kapsel 15 trotz deren hoher Drehzahl zu erreichen.The engine energy thus released was previously primarily via the heat exchanger 18 . 19 . 21 . 24 . 25 transmitted, along the entire route in which this heat exchanger 18 . 19 . 21 . 24 . 25 on the medium 14 acts. Immediately before flowing through the thrusters 8th is the medium in this way 14 possibly already overheated beyond the critical point. So a - i. even the predominant part of that by means of the heat transfer medium 13 through its connections 18 . 19 energy brought into the centerline via the shaft 10 are supplied to the external consumer as rotational energy. Accordingly, in this further training, the special goal sought here is achieved particularly skillfully, the energy content (the enthalpy) of the thrust nozzles 8th flowing medium 14 , and thus the thrust of the thrusters 8th , by means of the heat exchanger 18 . 19 . 21 . 24 . 25 to make it particularly high. This increase in the energy content of the medium 14 succeeds above all with the help of repeatedly changing the phase transition of the medium 14 between its more or less liquid and more or less gaseous state. A very special advantage of this development is that the particularly high torque of the thrusters 8th despite the particularly low temperature level here via the connections 18 . 19 supplied heat transfer medium 13 is achieved, moreover, despite the relatively low operating temperatures and operating pressures in the medium 14 within the centrifuge and despite the extremely compact design principle of this training. In particular, these low operating temperatures allow a particularly high mechanical strength of the capsule 15 despite their high speed.

Das tangential aus den Schubdüsen 8 austretende Medium 14 strömt, bezogen auf die Kapseldrehung 20, rückwärts. Bezogen auf das stillstehende Gehäuse 2 mag das aus den Schubdüsen 8 austretende Medium 8 zwar vielleicht noch dieselbe Drehrichtung 20 wie die Kapsel 15 besitzen, also z.B. halb so schnell wie die Kapsel 15 um die Rotationsachse umlaufen. Jedenfalls besteht eine erheblicher Drehzahlunterschied zwischen den Schubdüsen 8 und dem die Schubdüsen 8 verlassenden Medium 14, so daß der gemeinsam mit der Kapsel 15 rotierende äußere Verdichter 11 das in den Expansionsraum 9 hinein expandierte Medium 14 erfassen und wegschleudern bzw. mehr oder weniger komprimieren kann. Der äußere Verdichter 11 preßt das erfaßte Medium 14 im gezeigten Beispiel zwischen den – z.B. auf 20 °C herabgekühlten – Kühlrohren 12 hindurch als abgekühlte Flüssigkeit in Richtung zur Rückführungsleitung 22.That tangentially from the thrusters 8th escaping medium 14 flows based on the capsule rotation 20 , backwards. Related to the stationary housing 2 likes that from the thrusters 8th escaping medium 8th maybe the same direction of rotation 20 like the capsule 15 own, for example half as fast as the capsule 15 revolve around the axis of rotation. In any case, there is a significant speed difference between the thrusters 8th and the thrusters 8th leaving medium 14 , so that together with the capsule 15 rotating outer compressor 11 that into the expansion space 9 medium expanded into it 14 can capture and fling away or compress more or less. The outer compressor 11 presses the detected medium 14 in the example shown between the cooling tubes - cooled down to 20 ° C., for example 12 through as cooled liquid towards the return line 22 ,

Dieser äußere Verdichter 11 ist im gezeigten Beispiel am äußeren Umfang der Kapsel 15 angebracht und mit der Kapsel 15 starr zu einer gemeinsamen Baueinheit 1 verbunden. Dieser äußere Verdichter 11 kann z.B. eine mitrotierende Scheibenläuferturbine 11 sein. Eine Scheibenläuferturbine 11 als äußerer Verdichter 11 hat u.a. den Vorteil, das Medium 14 zuverlässig und „sanft" zu komprimieren, nämlich weitgehend unabhängig von even tuellen lokalen unregelmäßig auftretenden Impulsen im Medium 14 und weitgehend unabhängig von dem momentanen lokalen Parametern des Mediums 14 wie dessen Einströmwinkel und Druck. Der äußere Verdichter 11 sollte im gezeigten Ausführungsbeispiel z.B. so dimensioniert werden, daß er im Betrieb einen Mindestdruck von 10 bar bei einer Maximaltemperatur von 30 °C im Bereich des Rückschlagventils 3 aufrechterhalten kann. Am Rückschlagventil 3 steht dann das Medium 14 wieder zum Weiterleiten zurück in die Kapsel 15 zur Verfügung. Dann läuft das Medium 14 innerhalb der Zentrifuge in einem in sich geschlossenen Kreislauf verlustlos um, so daß als Medium 14 im Prinzip sogar ein teures umweltschädliches giftiges oder brennbares Produkt verwendet werden könnte.This outer compressor 11 is in the example shown on the outer periphery of the capsule 15 attached and with the capsule 15 rigid to a common structural unit 1 connected. This outer compressor 11 can, for example, a rotating disc rotor turbine 11 his. A disc rotor turbine 11 as an external compressor 11 has the advantage, among other things, of the medium 14 to compress reliably and "gently", namely largely independently of any local irregular pulses in the medium 14 and largely independent of the current local parameters of the medium 14 like its inflow angle and pressure. The outer compressor 11 should, for example, be dimensioned in the exemplary embodiment shown such that it has a minimum pressure of 10 bar during operation and a maximum temperature of 30 ° C. in the area of the check valve 3 can maintain. At the check valve 3 then the medium stands 14 back to the capsule for forwarding 15 to disposal. Then the medium runs 14 within the centrifuge in a closed loop without loss, so that in principle even an expensive environmentally harmful toxic or flammable product could be used as the medium 14.

Die Kühlrohre 12 können u.a. auch zur Kühlung des Gehäuses 2 dienen, indem die Kühlrohre die mitunter erhebliche Kondensationswärme des kondensierenden Mediums 14 abführen kann. Weil das expandierte Medium 14 z.B. das 35-fache Volumen des in die Schubdüsen 8 hineinströmenden komprimierten Mediums 14 besitzt, muß die Leistung des äußeren Verdichters 11 entsprechend groß ausgelegt sein. Der äußere Verdichter 11 hält so den niedrigen Druck im Expansionsraum 9 aufrecht, um den zuverlässigen Betrieb der Schubdüsen 8 weiterhin zu gewährleisten.The cooling pipes 12 can also be used to cool the housing 2 serve by the cooling pipes the sometimes considerable heat of condensation of the condensing medium 14 can dissipate. Because the expanded medium 14 For example, 35 times the volume of the injectors 8th into flowing compressed medium 14 has the performance of the outer compressor 11 be designed accordingly large. The outer compressor 11 keeps the low pressure in the expansion space 9 upright to ensure reliable operation of the thrusters 8th continue to ensure.

Das Gehäuse 2 kann, wie bei vielen Zentrifugen üblich, z.B. auch eine schneckenförmige äußere Form besitzen, um das Medium 14 aus dem äußeren Verdichter 11 strömungsgünstig in die Rückführleitung 22 einzubringen, wobei auch auf eine ausreichende Druckfestigkeit des Gehäuses 2 auch bei höheren Temperaturen geachtet werden kann. Man kann z.B. das Gehäuse 2 des gezeigten Ausführungsbeispieles so dimensionieren, daß es leicht einem 10 bar hohen – oder noch höheren – Innendruck und zusätzlich höheren Temperaturen standhält.The housing 2 can, as is common with many centrifuges, also have, for example, a helical outer shape around the medium 14 from the outer compressor 11 streamlined into the return line 22 bring in, while also ensuring sufficient pressure resistance of the housing 2 can also be observed at higher temperatures. You can, for example, the housing 2 Dimension the embodiment shown so that it easily withstands a 10 bar high - or even higher - internal pressure and additionally higher temperatures.

Bei Weiterbildungen, die besonders große kg-Mengen von Medium 14 in kurzer Zeit in der Kapsel 15 auf einen besonders hohen Druck zu komprimieren gestatten, können dann die Schubdüsen 8 bereits relativ große Düsenquerschnitte aufweisen, ohne die Existenz des Druckgradienten in der Kapsel oder die Schubleistung der Schubdüsen 8 zu stark zu gefährden. Gerade bei so starke Motoren darstellenden Weiterbildungen erweist es sich als ein Vorteil, daß die Erfindung, im Vergleich zu bekannten großen Kraftwerken o. dgl., nur wenige oder gar keine Ventile, Kessel, Kondensatoren, Turbinen oder Hubkolbenmaschinen mit ihren verschiedensten Strömungs-, Reibungs- und Wärmeverlusten aufweist. Die Erfindung gestattet überdies, selbst niedertemperaturige Abwärme verlustarm zum Antrieb von erfindungsgemäß aufgebauten und betriebenen Motoren zu verwerten.For further training, the particularly large kg quantities of medium 14 in a short time in the capsule 15 Allow the thrusters to compress to a particularly high pressure 8th already have relatively large nozzle cross sections without the existence of the pressure gradient in the capsule or the thrust performance of the thrusters 8th too endangered. Particularly in the case of further developments representing such powerful engines, it proves to be an advantage that the invention, in comparison to known large power plants or the like, has only a few or no valves, boilers, condensers, turbines or reciprocating piston machines with their various flow, friction - and heat loss. The invention furthermore allows even low-temperature waste heat to be used with low losses for driving motors constructed and operated according to the invention.

Die Leistung des erfindungsgemäßen Motors kann insbesondere durch die Regelung der Zufuhr des Wärmeträgers 13 über die Anschlüsse 18 und 19 gesteuert werden, aber- und zwar besonders rasch – auch durch Steuern des Rückschlagventils 3. Dieser Motor kann insbesondere mittels eines Anlassers, mittels Preßluft und/oder mitunter auch durch Anwerfen von Hand gestartet werden. Im Prinzip können die Schubdüsen 8 dann – insbesondere zur Regelung der Rotationsgeschwindigkeit – entweder kontinuierlich oder auch entsprechend dem Bedarf eher impulsweise betrieben werden.The performance of the motor according to the invention can be controlled in particular by regulating the supply of the heat transfer medium 13 over the connections 18 and 19 can be controlled, but particularly quickly - also by controlling the check valve 3 , This engine can be started in particular by means of a starter, by means of compressed air and / or sometimes by starting by hand. In principle, the thrusters can 8th then - especially for regulating the speed of rotation - either continuously or also in a pulsed manner according to the need.

Statt R134a kann man auch andere ähnliche Medien 14 verwenden, insbesondere indem man dem Medium 14 – oder auch dem Wärmeträger 13 – ein oder mehrere, den Siedepunkt verschiebende Zusatzstoffe beimengt. Z.B. eignet sich mit Ammoniak versetztes Wasser als Medium 14, ähnlich wie es bei dem bekannten Kalina-Zyklus der Fall ist. Solche Gase wie Ammoniak dienen dann dazu, den Siedepunkt bzw. die Temperatur, bei der das gelöste Gas freigesetzt wird, gegenüber dem Siedepunkt der reinen Flüssigkeit – hier Wasser – erheblich zu verschieben, wodurch sich auch solche Lösungen – nicht nur, wie beschrieben, R134a – sehr gut zum Betreiben der erfindungsgemäßen Zentrifuge unter gezielter Ausnutzung der Enthalpiedifferenzen bei Phasenübergängen zwischen gelöstem und gasförmigen Zustand des Mediums 14 eignet. Die Wahl des Materials für das Medium 14 beeinflußt dabei erheblich den Wirkungsgrad der Erfindung, und zwar insbesondere durch Verschieben des Siedepunktes des Mediums 14, wobei auch dann die besonders niedertemperaturige Abwärme des Kühlmittels 13 eines Wärmelieferanten noch nutzbringend zur Versorgung der erfindungsgemäßen Zentrifuge mit deren eigenen Antriebsenergie benutzt werden kann.Instead of R134a you can also use other similar media 14 use, especially by using the medium 14 - or the heat transfer medium 13 - One or more additives which shift the boiling point are added. For example, water mixed with ammonia is suitable as a medium 14 , similar to the well-known Kalina cycle. Such gases as ammonia then serve to significantly shift the boiling point or the temperature at which the dissolved gas is released compared to the boiling point of the pure liquid - here water - which also causes such solutions - not only, as described, R134a - Very good for operating the centrifuge according to the invention with targeted use of the enthalpy differences in phase transitions between the dissolved and gaseous state of the medium 14 suitable. The choice of material for the medium 14 significantly affects the efficiency of the invention, in particular by shifting the boiling point of the medium 14 , the particularly low-temperature waste heat of the coolant 13 a heat supplier can still be used to supply the centrifuge according to the invention with its own drive energy.

Das oben und in den 1 und 2 beschriebene spezielle Ausführungsbeispiel zum Betreiben der Erfindung als Motor weist zum Teil spezielle zusätzliche weiterbildende Eigenschaften auf, die erst im folgenden eingehender beschrieben werden:
Es wurde bereits gezeigt, daß der Wärmeträger 13 eine über den Zuleitungsanschluß 18 zugeleitete Kühlflüssigkeit 13 sein kann, welche die Wärmeenergie eines Abwärme liefernden Wärmelieferanten enthält. Lieferant der Abwärme kann aber z.B. auch ein anderer konventioneller Energieerzeuger bzw. eine Abwärme liefernde Wärmekraftmaschine sein. Es wurde auch oben bereits angegeben, daß – zwischen dem Zuleitungsanschluß 18 und dem im Kompressionsraum 7 angebrachten Teil 21 des Leitungssystems des Wärmetauschers 18, 19, 21, 24, 25 – ein das eingeleitete Medium 14 mittels Wärmetausch aufheizende Leitungssystem 24 angebracht sein kann. Auch hier geht Wärme von der Kühlflüssigkeit 13 auf das Medium 14 über. Dadurch wird, wie oben beschrieben ist, die Schubkraft der Schubdüsen 8 und der Wirkungsgrad der Erfindung dadurch erhöht, daß der Energieinhalt des in die Kapsel 15 eingeleiteten Mediums 14 durch Aufheizen erhöht werden kann. Diese Weiterbildung gestattet, unter Schonung der Umwelt auch relativ niedertemperaturige energiearme Abfallwärme zum Antreiben des erfindungsgemäßen Motors auszunutzen. Diese Weiterbildung gestattet sogar, diese Abwärme z.B. einer Turbine, eines Verbrennungsmotors, einer Dampfmaschine, des Kompressors eines Klimaanlage usw. – sogar großtechnisch und überdies umweltschonend – zu verwerten. Im Prinzip kann das von der Erfindung komprimierte Medium 14 – insbesondere mittels eines Wärmetauschers – sogar auch Dampf, sogar überhitzten Dampf, an einen Verbraucher liefern. Dies läuft dann darauf hinaus, daß diese Weiterbildung die ursprünglich niedertemperaturige Abwärme der Kühlflüssigkeit 13 in hochtemperaturige, konventionell weiterverwendbare Wärme in Form von Dampf umwandeln kann, wobei dieser Dampf seinerseits dann z.B. auch wieder eine konventionelle Turbine antreiben kann. Im Prinzip kann die mit diesem Wärmetauscher 18, 19, 24, 24, 25 aus der Weiterbildung herausgeleitete Wärme aber auch zu beliebigen Heizzwecken – z.B. auf besonders hohem Temperaturniveau – dienen.The above and in the 1 and 2 The specific exemplary embodiment described for operating the invention as a motor has, in part, special additional further-developing properties which are only described in more detail below:
It has already been shown that the heat transfer medium 13 one via the supply connection 18 supplied coolant 13 can be, which contains the thermal energy of a waste heat supplier. The supplier of the waste heat can, for example, also be another conventional energy generator or a heat engine supplying waste heat. It was also stated above that - between the supply connection 18 and that in the compression room 7 attached part 21 the pipe system of the heat exchanger 18 . 19 . 21 . 24 . 25 - a the medium introduced 14 pipe system that heats up by means of heat exchange 24 may be appropriate. Here too, heat comes from the coolant 13 on the medium 14 about. As described above, this causes the thrust of the thrusters 8th and increases the efficiency of the invention in that the energy content of the in the capsule 15 introduced medium 14 can be increased by heating. This further development allows to use relatively low-temperature, low-energy waste heat to drive the motor according to the invention while protecting the environment. This further development even allows this waste heat, for example from a turbine, an internal combustion engine, a steam engine, the compressor of an air conditioning system, to be used — even on an industrial scale and moreover in an environmentally friendly manner. In principle, the medium compressed by the invention 14 - In particular by means of a heat exchanger - even steam, even superheated steam, to deliver to a consumer. This then boils down to the fact that this further development is the originally low-temperature waste heat of the coolant 13 can convert into high-temperature, conventionally reusable heat in the form of steam, which in turn can then drive a conventional turbine, for example. In principle you can use this heat exchanger 18 . 19 . 24 . 24 . 25 heat derived from further training can also be used for any heating purposes - for example at a particularly high temperature level.

Oben wurde bereits beschrieben, daß ein innerer Verdichter 5 zwischen einerseits der Einleitdüse 6 bzw. den Einleitdüsen 6 und andererseits einem der Kapsel 15 das Medium 14 liefernden Mediumanschluß 3 so angebracht werden kann, daß dieser innere Verdichter 5 im Betrieb das Medium 14 noch vor dem Einleiten in den Kompressionsraum 7 komprimiert, also noch bevor das Medium 14 durch die Einleitdüsen 6 hindurchtritt. Mittels dieses inneren Verdichters 5, wobei dieser Verdichter 5 im Betrieb zusammen mit der Kapsel 15 um die Rotationsachse der Kapsel 15 rotieren kann. Mittels eines solchen inneren Verdichters 5 kann man die Schubkraft der Schubdüsen 8 dadurch erhöhen, daß man den Energieinhalt des Mediums 14 durch Vorverdichten erhöht, noch bevor das Medium 14 in den Kompressionsraum 7 strömt. Ein derartiges Integrieren des inneren Verdichters 5 in die Kapsel 15 gestattet zudem eine besonders robuste kompakte pflegeleichte Bauweise. Dieser innere Verdichter 5 kann dabei, wie erwähnt, z.B. ein in die Kapsel 15 starr eingefügtes und damit in die Kapsel 15 integriertes Radialgebläse 5 bilden.It has already been described above that an in other compressor 5 between the inlet nozzle on the one hand 6 or the inlet nozzles 6 and on the other hand one of the capsule 15 the medium 14 delivering medium connection 3 can be attached so that this internal compressor 5 in operation the medium 14 even before entering the compression space 7 compressed, even before the medium 14 through the inlet nozzles 6 passes. By means of this internal compressor 5 , this compressor 5 in operation together with the capsule 15 about the axis of rotation of the capsule 15 can rotate. By means of such an internal compressor 5 you can see the thrust of the thrusters 8th by increasing the energy content of the medium 14 increased by pre-compression even before the medium 14 in the compression room 7 flows. Such an integration of the inner compressor 5 in the capsule 15 also allows a particularly robust, compact, easy-care design. This inner compressor 5 can, as mentioned, for example, in the capsule 15 rigidly inserted and thus in the capsule 15 Integrated radial fan 5 form.

Der den inneren Verdichter 5 einschließende Abgrenzungsring 17 gestattet, wie oben gezeigt wurde, das Medium 14 vor dessen Einleiten in den Kompressionsraum 7 stark zu verdichten, insbesondere zu verflüssigen, wodurch – insbesondere durch Ausnutzung der Enthalpiedifferenz bei der Phasenänderung des Mediums 14, wenn dieses in den insbesondere mittels des Wärmeträgers 13 geheizten Kompressionsraum 7 hinein expandiert – der Abgrenzungsring 17 erheblich zum Verstärken der Schubkraft der Schubdüsen 8 beiträgt.The inner compressor 5 including delimitation ring 17 allows the medium as shown above 14 before it is introduced into the compression space 7 strongly compress, in particular liquefy, thereby - in particular by utilizing the enthalpy difference in the phase change of the medium 14 if this in particular by means of the heat transfer medium 13 heated compression room 7 expanding into it - the demarcation ring 17 significantly to increase the thrust of the thrusters 8th contributes.

In der Regel wird man die erfindungsgemäße Zentrifuge in einem die Kapsel 15 enthaltenden druckdichten Gehäuse 2 anbringen, wobei dann auch ein großer Expansionsraum 9 rund um die Kapsel 15 angebracht werden kann. Ein solches Gehäuse schützt nicht nur vor Unfällen durch Berühren der rotierenden Zentrifuge. Zudem kann dann gezielt der Raum zwischen der Zentrifuge und dem Gehäuse 2 als Sammelvolumen bzw. Expansionsraum 11 für das aus den Schubdüsen 8 austretenden Medium 14 dienen – wie oben ebenfalls bereits belegt wurde. Dabei kann das Gehäuse 2 zusätzlich eine eigene Kühlanordnung, z.B. mit Kühlrohren 12, aufweisen, z.B. um die Kondensationswärme des vom äußeren Verdichter 11 erfaßten Mediums 14 abzuführen, undloder um zu verhindern, daß das Gehäuse 2 zu heiß wird – z.B. wenn das Medium 14 bei einem viel höheren Temperaturniveau eingesetzt wird als oben im speziellen Ausführungsbeispiel beschrieben wurde.As a rule, the centrifuge according to the invention is placed in a capsule 15 containing pressure-tight housing 2 attach, with a large expansion space 9 all around the capsule 15 can be attached. Such a housing not only protects against accidents by touching the rotating centrifuge. In addition, the space between the centrifuge and the housing can then be targeted 2 as a collective volume or expansion space 11 for that from the thrusters 8th emerging medium 14 serve - as already demonstrated above. The housing can 2 additionally its own cooling arrangement, for example with cooling pipes 12 , have, for example, the heat of condensation from the outer compressor 11 recorded medium 14 dissipate, and / or to prevent the housing 2 gets too hot - for example if the medium 14 is used at a much higher temperature level than that described above in the specific embodiment.

Oben wurde am speziellen Ausführungsbeispiel bereits belegt, daß es nützlich ist, einen geschlossenen Kreislauf für das Medium 14 einzurichten. Dann ist beispielsweise gemäß den 1 und 2 zwischen einerseits dem Expansionsraum 9 und andererseits der Zufuhröffnung 16 bzw. dem Leitungssystem 24 eine das Medium 14 in die Kapsel 15 zurückführende Rückführleitung 22 angebracht. Ein geschlossenes System für das Medium 14 gestattet vor allem, selbst Gifte oder brennbares Material als Medium 14 zu benutzen.The specific embodiment has already shown above that it is useful to have a closed circuit for the medium 14 to set up. Then, for example, according to the 1 and 2 between the expansion space on the one hand 9 and on the other hand the feed opening 16 or the pipe system 24 one the medium 14 in the capsule 15 returning return line 22 appropriate. A closed system for the medium 14 above all, even poisons or flammable material as a medium 14 to use.

Wenn in der Rückführleitung 22 ein Rückschlagventil 3 angebracht ist, kann man dort einerseits den Zustrom des Mediums 14 zurück in die Kapsel 15 gezielt steuern, z.B. um die Kapseldrehzahl oder den Druck im Medium 14 zu regeln. Man kann so am Rückschlagventil 3 die Drehzahl der Kapsel 15 nahezu beliebig und rasch steuern. Das Rückschlagventil 3 unterdrückt dann aber auch unerwünschte Druckwellen, die von dem zwischen dem Rückschlagventil 3 und den Einleitdüsen 6 liegenden Raum 14/16/5 ausgehen können.If in the return line 22 a check valve 3 is appropriate, you can on the one hand the inflow of the medium 14 back into the capsule 15 Controlling precisely, for example around the capsule speed or the pressure in the medium 14 to regulate. You can use the check valve 3 the speed of the capsule 15 control almost any and quickly. The check valve 3 then also suppresses unwanted pressure waves from the between the check valve 3 and the inlet nozzles 6 lying room 14 / 16 / 5 can go out.

Am speziellen Ausführungsbeispiel oben wurde bereits dargelegt, daß auch ein äußerer Verdichter 11 zwischen dem Expansionsraum 9 und dem Gehäuse 2 angebracht werden kann. Dieser äußere Verdichter 5 komprimiert im Betrieb die aus den Schubdüsen 8 heraus expandierenden Anteile des Mediums 14. Dieser äußere Verdichter 11 erhöht die Schubkraft der Schubdüsen 8 dadurch, daß er im Expansionsraum 9 einen möglichst niedrigen Druck im expandierenden Medium erzeugt. Zusätzlich verdichtet dieser äußere Verdichter 11 das Medium 14, bevor es über die Rückführleitung 22 entsprechend hoch verdichtet wieder in die Kapsel 15 zurückgeführt wird. Der äußere Verdichter 11, der z.B. ebenfalls eine Scheibenläuferturbine 11 darstellen kann, trägt damit auch dazu bei, daß der Druck des in die Kapsel 15 zurückgeführten Mediums 14 – und damit auch wieder die Schubkraft der Schubdüsen 8 – weiter erhöht wird. Eine besonders robuste kompakte pflegeleichte Bauweise kann insbesondere dadurch erreicht werden, daß der äußere Verdichter 11 rund um die Kapsel 15 angebracht und starr mit der Kapsel 15 verbunden wird.The special embodiment above has already shown that an external compressor 11 between the expansion space 9 and the housing 2 can be attached. This outer compressor 5 compresses those from the thrusters during operation 8th expanding parts of the medium 14 , This outer compressor 11 increases the thrust of the thrusters 8th by being in the expansion space 9 generates the lowest possible pressure in the expanding medium. This outer compressor also compresses 11 the medium 14 before it goes through the return line 22 accordingly compressed again into the capsule 15 is returned. The outer compressor 11 which, for example, also has a disc rotor turbine 11 can also contribute to the pressure of the capsule 15 returned medium 14 - and thus again the thrust of the thrusters 8th - is further increased. A particularly robust, compact, easy-care design can be achieved in particular by the fact that the outer compressor 11 all around the capsule 15 attached and rigid with the capsule 15 is connected.

Abweichend von den oben beschriebenen Beispielen kann aber bei der Endung auch Luft 14 als Medium 14 benutzt werden. Dann wird nicht nur eine besonders einfache Bau- und Betriebsweise erreicht, vor allem hinsichtlich der Zuführung des Mediums 14 zur Kapsel 15. Luft eignet sich besonders dann als Medium, wenn mit dem Sog, der in der Nähe der Rotationsachse der Kapsel 15 entsteht, außen angeschlossene Objekte gekühlt oder mit einem Luftstrom durchlüftet werden sollen. Die Schubdüsen 8 verringern dann die Leistung, mit der die Zentrifuge von außen anzutreiben ist. Wahlweise kann aber auch die in der engem Kapsel 15 im Medium 14 nahe dem Umfang der rotierenden Kapsel 15 erzugte Hitze – bzw. auch der dort herrschende besonders hohe Druck des Mediums 14 – unmittelbar mit wenig Aufwand einer Verbrauchereinheit, angepaßt an deren speziellem Bedarf, geliefert werden – selbst wenn dann die Zentrifuge keinen Energie über die Welle 10 abgebenden Motor darstellt.Deviating from the examples described above, the ending can also be air 14 as a medium 14 to be used. Then not only a particularly simple construction and operation is achieved, especially with regard to the supply of the medium 14 to the capsule 15 , Air is particularly suitable as a medium when the suction is near the axis of rotation of the capsule 15 arises, objects connected to the outside are to be cooled or ventilated with an air stream. The thrusters 8th then reduce the power with which the centrifuge can be driven from the outside. Alternatively, however, that in the narrow capsule 15 in the medium 14 near the circumference of the rotating capsule 15 heat generated - or the particularly high pressure of the medium prevailing there 14 - Can be delivered immediately with little effort to a consumer unit, adapted to their special needs - even if the centrifuge does not generate energy via the shaft 10 represents emitting engine.

Insbesondere bei einer mit Luft 14 als Medium 14 betriebenen, Wärme und/oder Kälte an äußere Verbraucher liefernde Weiterbildung kann ein besonders kompakter und einfacher Aufbau dieser Weiterbildung auch dadurch erreicht werden, daß auch bei ihr ein Wärmetauscher, vgl. 18, 19, 21, 24, 25, angebracht ist, der von einem Wärmeträger 13 durchströmtes Leitungssystem 21 enthält, das seinerseits starr an der Kapsel 15 befestigt ist, so daß das Leitungssystem im Betrieb gemeinsam mit der Kapsel 15 rotiert. Dann kann der Wärmeträger 13 die Wärme oder Kälte an den äußeren Verbraucher liefern. Auch in diesem Fall verringern die Schubdüsen 8 die Leistung, mit der die Zentrifuge von außen anzutreiben ist – selbst wenn die betreffende Zentrifuge keine Leistung als Motor über die Welle 10 liefern kann.Especially one with air 14 as a medium 14 operated, heat and / or cold supply to external consumers, a special ders compact and simple structure of this training can also be achieved in that a heat exchanger, see. 18 . 19 . 21 . 24 . 25 , is attached by a heat transfer medium 13 flowed through pipe system 21 contains, which in turn rigid on the capsule 15 is attached so that the line system in operation together with the capsule 15 rotates. Then the heat transfer medium 13 which supply heat or cold to the external consumer. In this case, too, the thrusters decrease 8th the power with which the centrifuge is to be driven from the outside - even if the centrifuge in question has no power as a motor via the shaft 10 can deliver.

Diese mit Luft als Medium 14 betriebene Weiterbildung eignet sich aber auch für einen Betrieb als Motor, besonders wenn von einem Bereich nahe der Rotationsachse der Kapsel 15 bis zu einem in der Schubdüse 8 angebrachten Einspritzorgan eine eigene Versorgungsleitung zum Versorgen des Einspritzorgans mit brennbarem Treibstoff verlegt ist. Nach dem Entzünden des Treibstoffes treibt die Schubdüse die Kapsel 15 an, wodurch dann die Kapsel 15 bzw. deren Welle 10 nach außen an einen Verbraucher Drehleistung abliefern kann. Diese Weiterbildung kann übrigens auch dadurch modifiziert werden, daß das der Kapsel 15 zugeführte Medium 14 selber einen gasförmigen und/oder flüssigen Treibstaff 14 darstellt oder enthält, wobei dann von einem Bereich nahe der Rotationsachse bis zu einem in der Schubdüse 8 angebrachten Mischorgan eine Versorgungsleitung verlegt ist, die Verbrennungsluft oder auch Sauerstoff an das Mischorgan liefert. Im Vergleich au einem Verbrennungsmotor weist auch diese Weiterbildung der Erfindung keine Schmierstoffe und keine gekühlte Zylinderbohrung auf, auch keine Pleuelstange und keinen Kolben, dessen translatorische Bewegung unter Reibungsverlusten erst in eine rotatorische Bewegung umgesetzt werden müßte.This with air as the medium 14 Continued training is also suitable for operation as a motor, especially if from an area close to the axis of rotation of the capsule 15 up to one in the thruster 8th attached injector is a separate supply line for supplying the injector with combustible fuel. After the fuel has ignited, the pusher nozzle drives the capsule 15 which then causes the capsule 15 or their wave 10 can deliver rotary power externally to a consumer. This development can also be modified by the way that the capsule 15 supplied medium 14 itself a gaseous and / or liquid propellant 14 represents or contains, then from a region near the axis of rotation to one in the thrust nozzle 8th attached mixing element a supply line is laid, which delivers combustion air or oxygen to the mixing element. In comparison to an internal combustion engine, this development of the invention also has no lubricants and no cooled cylinder bore, also no connecting rod and no piston, the translational movement of which would have to be converted into a rotational movement with frictional losses.

11: Baueinheit (Kapsel + Verdichter)unit (Capsule + compressor)
22: Gehäusecasing
33: Mediumanschluß, RückschlagventilMedium connection, check valve
44: Zentralrohrcentral tube
55: innerer Verdichter, Radialgebläseinternal Compressors, radial blowers
66: Einleitdüse (zwischen innerem Verdichter und Kompressionsraum)Inlet nozzle (between internal compressor and compression space)
77: Kompressionsraumcompression chamber
88th: Schubdüseexhaust nozzle
99: Expansionsraumexpansion space
1010: Wellewave
1111: äußerer Verdichter, Scheibenläuferturbineouter compressor, Pancake turbine
1212: Kühlrohre, Kühlanordnung (zur Gehäusekühlung)Cooling pipes, cooling arrangement (for cooling the case)
1313: Wärmeträgerheat transfer
1414: Mediummedium
1515: Kapselcapsule
1616: Zufuhröffnungsupply port
1717: Abgrenzungsringdemarcation ring
1818: Zuleitungsanschluß (des Wärmetauschers)Inlet connection (of the heat exchanger)
1919: Wegleitungsanschluß (des Wärmetauschers)Guide connection (of the heat exchanger)
2020: Drehrichtungdirection of rotation
2121: Mitnahmewände, WärmetauscherDriving walls, heat exchangers
2222: RückführleitungReturn line
2323: Kugellagerball-bearing
2424: LeitungssystemabschnittPiping section
2525: LeitungssystemabschnittPiping section
2626: (flüssige) Mediumschicht(liquid) medium layer

Claims

Zentrifuge zum Komprimieren eines strömungsfähigen Mediums (14), mit einer rotierfähigen, einen Kompressionsraum (7) aufweisenden Kapsel (15), die nahe ihrer Rotationsachse mindestens eine einzige Einleitdüse (6) zum Einleiten des Mediums (14) in den Kompressionsraum (7) aufweist, wobei bei rascher Rotation der Kapsel (15) das über die Einleitdüse (6) durch den Kompressionsraum (7) zum Umfang der Kapsel (15) strömende Medium (14) durch Zentrifugalkraft komprimiert wird und damit einen starken Druckgradienten längs des Radius der Kapsel (15) besitzt, so daß sich im Betrieb nahe der Innenoberfläche des Umfanges der Kapsel (15) eine mit komprimiertem Medium (14) angefüllte Zone ausbildet, dadurch gekennzeichnet, – daß die Kapsel (15) an ihrem Umfang mindestens eine einzige enge Auslaßöffnung (8) aufweist, die (8), bezogen auf den Umfang der Kapsel (15), eine mehr oder weniger tangential orientierte Schubdüse (8) darstellt, durch die hindurch im Betrieb nach und nach das in der Kapsel komprimierte Mediums (14) entweicht und dabei expandiert, so daß im Betrieb am Umfang der Kapsel (15) ein die Kapsel (15) antreibendes Drehmoment entsteht, – daß im Betrieb das komprimierte Medium (14) durch die Schubdüse (8) so langsam nach außerhalb (Expansionsraum 9) der Kapsel (15) entweicht, a) daß einerseits weiterhin ein hoher Druckgradient im Medium (14) längs des Radius des Kompressionsraumes (7) aufrechterhalten wird, b) und daß andererseits der durch die Auslaßöffnung (8) entweichende expandierende Teil des Mediums (14) trotzdem noch das Drehmoment erzeugt, – und daß der aus dem Kompressionsraum (7) durch die Schubdüse (8) hindurch entwichene Teil des Mediums (14) im Betrieb ersetzt wird durch über die Einleitdüse (6) in die Kapsel (15) hinein nachströmendes, nunmehr dort zu komprimierendes Medium (14).Centrifuge for compressing a fluid medium ( 14 ), with a rotatable, a compression space ( 7 ) capsule ( 15 ) that have at least one inlet nozzle near their axis of rotation ( 6 ) for introducing the medium ( 14 ) in the compression space ( 7 ), with rapid rotation of the capsule ( 15 ) through the inlet nozzle ( 6 ) through the compression space ( 7 ) to the size of the capsule ( 15 ) flowing medium ( 14 ) is compressed by centrifugal force and thus a strong pressure gradient along the radius of the capsule ( 15 ), so that during operation close to the inner surface of the circumference of the capsule ( 15 ) one with compressed medium ( 14 ) forms the filled zone, characterized in that - the capsule ( 15 ) at least one narrow outlet opening at its circumference ( 8th ) which ( 8th ), based on the circumference of the capsule ( 15 ), a more or less tangentially oriented thrust nozzle ( 8th ) through which, during operation, the medium compressed in the capsule gradually ( 14 ) escapes and thereby expands, so that in operation the circumference of the capsule ( 15 ) the capsule ( 15 ) driving torque arises - that the compressed medium ( 14 ) through the nozzle ( 8th ) so slowly outside (expansion space 9 ) the capsule ( 15 ) escapes, a) that on the one hand a high pressure gradient in the medium ( 14 ) along the radius of the compression space ( 7 ) is maintained, b) and that, on the other hand, that through the outlet opening ( 8th ) escaping expanding part of the medium ( 14 ) still generates the torque - and that it comes from the compression space ( 7 ) through the nozzle ( 8th ) part of the medium that has escaped ( 14 ) is replaced in operation by using the inlet nozzle ( 6 ) in the capsule ( 15 ) flowing medium, now to be compressed there ( 14 ).

Zentrifuge nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schubdüse (8), über den Umfang der Kapsel (15) verteilt, mehrfach angebracht ist, wobei sie (8) am Umfang der Kapsel (15) so tangential orientiert sind, daß im Betrieb ihr (8) Schub die Kapsel (15) jeweils in gleicher Drehrichtung antreibt.Centrifuge according to claim 1, characterized in that the thrust nozzle ( 8th ), about the size of the capsule ( 15 ) is distributed several times, whereby it (8) on the circumference of the capsule ( 15 ) are so tangentially oriented that during operation their (8) thrust the capsule ( 15 ) drives in the same direction of rotation.

Zentrifuge nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Kompressionsraum (7) radiale und/oder spiralfärmige starre Mitnahmewände (21) angebracht sind, welche beim schnellen Rotieren der Kapsel (15) das Medium (14) bereits jeweils nahe der Einleitdüse (6) mitreißt, so daß das in die rotierende Kapset (15) strömende Medium (14) nicht erst nahe dem Kapselumfang mitrotiert.Centrifuge according to claim 1 or 2, characterized in that in the compression space ( 7 ) radial and / or spiral-shaped rigid driving walls ( 21 ) which are attached when the capsule rotates quickly ( 15 ) the medium ( 14 ) already close to the inlet nozzle ( 6 ) entrains so that the rotating cap set ( 15 ) flowing medium ( 14 ) does not rotate with the capsule circumference.

Zentrifuge nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapsel (15) einen Wärmetauscher (18, 19, 21, 24, 25) mit eigenem Leitungssystem (13, 21) und eigenem Zuleitungsanschluß (18) und Wegleitungsanschluß (19) für einen durch den Wärmetauscher (18, 19, 21, 24, 25) fließenden Wärmeträger (13) enthält, so daß im Betrieb der Wärmeträger (13), je nach dem lokalen Temperaturniveau, Wärmeenergie aufnehmen und abgeben kann.Centrifuge according to one of the preceding claims, characterized in that the capsule ( 15 ) a heat exchanger ( 18 . 19 . 21 . 24 . 25 ) with its own pipe system ( 13 . 21 ) and own supply line connection ( 18 ) and guidance connection ( 19 ) for one through the heat exchanger ( 18 . 19 . 21 . 24 . 25 ) flowing heat transfer medium ( 13 ) contains, so that during operation the heat transfer medium ( 13 ), depending on the local temperature level, can absorb and release thermal energy.

Zentrifuge nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (18, 19, 21, 24, 25) an der Kapsel (15) befestigt ist, so daß ein Teil seines Leitungssystems (21) im Betrieb gemeinsam mit der Kapsel (15) rotiert.Centrifuge according to claim 4, characterized in that the heat exchanger ( 18 . 19 . 21 . 24 . 25 ) on the capsule ( 15 ) is attached so that part of its pipe system ( 21 ) in operation together with the capsule ( 15 ) rotates.

Zentrifuge nach Patentanspruch 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Abschnitt (21) des Leitungssystems des Wärmetauschers (18, 19, 21, 24, 25) durch mindestens einen Teil der Mitnahmewände (21) gebildet wird.Centrifuge according to claims 3 and 5, characterized in that at least one section ( 21 ) the pipe system of the heat exchanger ( 18 . 19 . 21 . 24 . 25 ) by at least part of the takeaway walls ( 21 ) is formed.

Zentrifuge nach Patentanspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenoberfläche des Abschnittes des Leitungssystems (13) den Wärmeaustausch fördernde Rippen aufweist.Centrifuge according to claim 5 or 6, characterized in that the outer surface of the section of the line system ( 13 ) has fins that promote heat exchange.

Zentrifuge nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Medium (14) ein leicht verdampfbares und verflüssigbares Kältemittel (7) ist oder enthält.Centrifuge according to one of the preceding claims, characterized in that the medium ( 14 ) an easily evaporable and liquefiable refrigerant ( 7 ) is or contains.

Zentnfuge nach Patentanspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Kältemittel (7) R134a ist.Center joint according to claim 8, characterized in that the refrigerant ( 7 ) R134a is.

Zentrifuge nach Patentanspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeträger (13) eine über den Zuleitungsanschluß (18) zugeleitete Kühlflüssigkeit (13) ist, welche die Wärmeenergie eines Wärmelieferanten enthalt, und daß zwischen dem Zuleitungsanschluß (18) und dem im Kompressionsraum (7) angebrachten Teil (21) des Leitungssystems des Wärmetauschers eine das eingeleitete Medium (14) aufheizende Wärmeaustauschereinheit angebracht ist.Centrifuge according to claim 8 or 9, characterized in that the heat transfer medium ( 13 ) one via the supply connection ( 18 ) supplied coolant ( 13 ), which contains the thermal energy of a heat supplier, and that between the supply connection ( 18 ) and the one in the compression room ( 7 ) attached part ( 21 ) the pipe system of the heat exchanger and the medium introduced ( 14 ) heating heat exchanger unit is attached.

Zentrifuge nach Patentanspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmelieferant ein Abwärme liefernder Energieerzeuger bzw. eine Abwärme liefernde Wärmekraftmaschine ist.Centrifuge according to claim 10, characterized in that the heat supplier a waste heat supplying energy generator or a heat engine supplying waste heat is.

Zentriuge nach einem der Patentansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein innerer Verdichter (5) zwischen der Einleitdüse (6)/den Einleitdüsen (6) und einem der Kapsel (15) das Medium (14) liefernden Mediumanschluß (3) so ange bracht ist, daß dieser innere Verdichter (5) im Betrieb das Medium (14) vor dem Einleiten in den Kompressionsraum (7) komprimiert, und daß der innere Verdichter (5) eine in der Kapsel (15) angebrachte, starr mit der Kapsel verbundene Verdichterturbine (5) ist, und daß diese Verdichterturbine (5) im Betrieb zusammen mit der Kapsel (15) um die Rotationsachse der Kapsel (15) rotiert.Centrifuge according to one of the claims 8th to 11 , characterized in that an internal compressor ( 5 ) between the inlet nozzle ( 6 ) / the inlet nozzles ( 6 ) and one of the capsules ( 15 ) the medium ( 14 ) supplying medium connection ( 3 ) is mounted so that this inner compressor ( 5 ) the medium in operation ( 14 ) before entering the compression space ( 7 ) compressed and that the inner compressor ( 5 ) one in the capsule ( 15 ) attached compressor turbine rigidly connected to the capsule ( 5 ) and that this compressor turbine ( 5 ) in operation together with the capsule ( 15 ) around the axis of rotation of the capsule ( 15 ) rotates.

Zentrifuge nach Patentanspruch 12, dadurch gekennzeichnet, der innere Verdichter (5) außen ringförmig von einem starr mit der Kapsel (15) verbundenen Abgrenzungsring (17) dicht umschlossen ist, wobei aber dieser Abgrenzungsring (17) Einleitdüsen (6) aufweist, durch die (6) hindurch im Betrieb das im inneren Verdichter (17) zunächst verdichtete Medium (14) in den Kompressionsraum (7) fließt.Centrifuge according to claim 12, characterized in that the inner compressor ( 5 ) ring-shaped on the outside rigidly with the capsule ( 15 ) associated demarcation ring ( 17 ) is tightly enclosed, but this delimitation ring ( 17 ) Inlet nozzles ( 6 ) through which ( 6 ) in operation that in the inner compressor ( 17 ) initially compressed medium ( 14 ) in the compression space ( 7 ) flows.

Zentrifuge nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in einem die Kapsel (15) enthaltenden dichten Gehäuse (2) ein Expansionsraum (9) rund um die Kapsel (15) angebracht ist.Centrifuge according to one of the preceding claims, characterized in that the capsule ( 15 ) containing sealed housing ( 2 ) an expansion space ( 9 ) around the capsule ( 15 ) is attached.

Zentrifuge nach Patentanspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2) eine Kühlanordnung (12) aufweist.Centrifuge according to claim 14, characterized in that the housing ( 2 ) a cooling arrangement ( 12 ) having.

Zentrifuge nach Patentanspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einerseits dem Expansionsraum (9) und andererseits der Zufuhröffnung (16) bzw. einem Leitungssystemabschnitt (24) des Wärmetauschers (18, 19, 21, 24, 25) eine das Medium (14) in die Kapsel zurückführende Rückführleitung (22) angebracht ist.Centrifuge according to claim 14 or 15, characterized in that between the expansion space ( 9 ) and on the other hand the feed opening ( 16 ) or a line system section ( 24 ) of the heat exchanger ( 18 . 19 . 21 . 24 . 25 ) the medium ( 14 ) return to the capsule de return line ( 22 ) is attached.

Zentrifuge nach Patentanspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß in die Rückführleitung (22) ein Rückschlagventil (3) angebracht ist.Centrifuge according to claim 16, characterized in that in the return line ( 22 ) a check valve ( 3 ) is attached.

Zentrifuge nach einem der Patentansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß ein äußerer Verdichter (11) zwischen dem Expansionsraum (9) und dem Gehäuse (2) so angebracht ist, daß dieser äußere Verdichter (5) im Betrieb die von der Schubdüse (8)/den Schubdüsen (8) abgegebenen Teile des Mediums (14) komprimiert.Centrifuge according to one of the claims 14 to 17 , characterized in that an external compressor ( 11 ) between the expansion space ( 9 ) and the housing ( 2 ) is mounted so that this outer compressor ( 5 ) in operation by the thrust nozzle ( 8th ) / the thrusters ( 8th ) dispensed parts of the medium ( 14 ) compressed.

Zentrifuge nach Patentanspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Verdichter (11) eine rund um die Kapsel (15) angebrachte, starr mit der Kapsel (15) verbundene Verdichterturbine (11) ist.Centrifuge according to claim 18, characterized in that the outer compressor ( 11 ) around the capsule ( 15 ) attached, rigid with the capsule ( 15 ) connected compressor turbine ( 11 ) is.

Zentrifuge nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Wärmeträger (13) und/oder dem Medium (14) ein oder mehrere, den Siedepunkt verschiebende Zusatzstoffe beigemengt sind.Centrifuge according to one of the preceding claims, characterized in that the heat transfer medium ( 13 ) and / or the medium ( 14 ) one or more additives which shift the boiling point are added.

Zentrifuge nach Patentanspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeträger (5) und/oder das Medium (14) Wasser ist oder Wasser enthält, und daß der Zusatzstoff Ammoniakgas ist.Centrifuge according to claim 20, characterized in that the heat transfer medium ( 5 ) and / or the medium ( 14 ) Is water or contains water and that the additive is ammonia gas.

Zentrifuge nach einem der Patentansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Medium (14) im wesentlichen Luft ist.Centrifuge according to one of the claims 1 to 19 , characterized in that the medium ( 14 ) is essentially air.

Zentrifuge nach Patentanspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß von einem Bereich nahe der Rotationsachse bis zu einem in der Schubdüse (6) angebrachten Einspritzorgan eine Versorgungsleitung zum Versorgen des Einspntzorgans mit brennbarem Treibstoff verlegt ist.Centrifuge according to claim 22, characterized in that from a region near the axis of rotation to one in the thrust nozzle ( 6 ) attached injection member a supply line for supplying the Einspntzorgans with combustible fuel is laid.

Zentrifuge nach Patentanspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß das der Kapsel (15) zugeführte Medium (14) selber einen gasförmigen und/oder flüssigen Treibstoff (7) darstellt oder enthält, und daß von einem Bereich nahe der Rotationsachse bis zu einem in der Schubdüse (6) angebrachten Mischorgan eine Versorgungsleitung zum Versorgen des Mischorgans mit Luft verlegt ist.Centrifuge according to claim 22, characterized in that the capsule ( 15 ) supplied medium ( 14 ) a gaseous and / or liquid fuel ( 7 ) represents or contains, and that from an area near the axis of rotation to one in the thrust nozzle ( 6 ) attached mixing element, a supply line for supplying the mixing element with air is laid.