DE1810501A1 - Method and device for compressing a light gas - Google Patents

Description

Verfahren und Einrichtung zum Verdichten eines leichten Gases. Method and device for compressing a light gas.

Turbokompressoren sowohl der radialen als auch der axialen Bauweise eignen sich schlecht für die Verdichtung von Gasen mit niedriger Molmasse, da für ein gefordertes Verdichtungsverhältnis relativ viele Stufen benötigt werden. Kompressoren, die nach dem Verdrängerprinzip arbeiten (z.B. Hubkolbenverdichter, Vielzellenverdichter, Drehkolbenverdichter usw.) weisen diesen Nachteil zwar nicht auf, sie haben dafür jedoch andere, nicht minder schwerwiegende Nachteile, wie Schwierigkeiten bei der Schmierung und relativ kleine Förderleistung.Turbo compressors, both radial and axial, are poorly suited for compressing gases low molecular weight, since a relatively large number of stages are required for a required compression ratio. Compressors after the Working on the displacement principle (e.g. reciprocating compressors, multi-cell compressors, rotary piston compressors, etc.) have this disadvantage not, however, they have other, no less serious disadvantages, such as difficulties with lubrication and relatively small delivery rate.

Die Aufgabe, große Mengen leichter Gase zu verdichten, hat bisher also noch keine zufriedenstellende Lösung gefunden.The task of compressing large amounts of light gases has not yet found a satisfactory solution.

Der vorliegenden Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Einrichtung zum Verdichten eines leichten Gases anzugeben, die die oben geschilderten Nachteile vermeiden.The present invention is accordingly based on the object of a method and a device for compacting a indicate light gas that avoid the disadvantages described above.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß durch Einführen einer vorher beschleunigten Flüssigkeit in das Gas eine Gas-Flüssigkeits-Mischung hergestellt, diese Mischung dann verlangsamt und das Gas schließlich von der Mischung abgetrennt wird.This object is achieved according to the invention in that by introducing a previously accelerated liquid into the Gas produced a gas-liquid mixture, this mixture then slowed down and the gas finally separated from the mixture will.

Das Verfahren gemäß der Erfindung eignet sich unter Umständen auch zur Verdichtung von schweren Gasen.The method according to the invention may be suitable also for compressing heavy gases.

^098 30/1 17..I^ 098 30/1 17..I

Das durch die Erfindung angestrebte Ziel wird also mittels eines Verfahrens erreicht, bei dem mit der Strömung eines zweiphasigen Mediums gearbeitet wird, nämlich eines Mediums mit einer flüssigen Phase und einer gasförmigen Phase, die die Form von mit der flüssigen Phase inniggemischten Bläschen hat. Zur Verdichtung des Gases mischt man also das Gas mit einer Flüssigkeit, die im wesentlichen den gleichen Druck wie das Gas hat aber vorher beschleunigt wurde, anschließend verlangsamt man die Mischung in einem Diffuser, wo sie verdichtet wird, und man trennt schließlich die beiden Phasen in einem Separator.The aim aimed at by the invention is thus achieved by means of a process achieved in which with the flow of a two-phase Medium is worked, namely a medium with a liquid phase and a gaseous phase, which has the shape of the liquid phase has intimately mixed bubbles. To compress the gas, you mix the gas with a liquid that is in the essentially the same pressure as the gas but has been accelerated beforehand, then the mixture is slowed down in a diffuser, where it is compressed, and one finally separates the two phases in one separator.

Das so verdichtete Gas gelangt dann zum Verbrauch während die Flüssigkeit, die sich im. Augenblick unter einem Druck befindet, der im wesentlichen gleich dem des verdichteten Gases ist, einer Pumpe zugeführt wird, um ihr erneut die Energie zu erteilen, die sie an das Gas abgegeben hat.The gas compressed in this way is then consumed while the liquid, which is in the. Moment is under pressure, which is essentially the same as that of the compressed gas, is fed to a pump in order to give it the energy again, which she gave to the gas.

Die Pumpe kann durch einen Elektromotor, eine Dampfturbine oder irgendeine beliebige andere Antriebsmaschine, die eine mechanische Antriebsleistung abzugeben vermag, angetrieben werden.The pump can be powered by an electric motor, steam turbine, or any other prime mover that is mechanical Able to deliver drive power, be driven.

Die Flüssigkeit strömt darauf durch einen Entspannungskanal, wo sie wenigstens annähernd auf den Anfangsdruck des zu verdichtenden Gases gebracht wird, und gelangt dann wieder über die Misch vorrichtung in den Kreislauf.The liquid then flows through a relaxation channel, where it at least approximately corresponds to the initial pressure of the one to be compressed Gas is brought, and then enters the circuit again via the mixing device.

Bei einer Abwandlung des beschriebenen Verfahrens wird die Mischung außerdem einem Druckgradienten ausgesetzt, der durch ein Zentrifugalkraftfeld erzeugt wird, und die Flüssigkeit wird in diesem Kraftfeld verdichtet.In a modification of the method described, the mixture is also exposed to a pressure gradient created by a Centrifugal force field is generated, and the liquid is compressed in this force field.

In allen Fällen wird die durch die Verdichtung entstehende Wärme mittels einer Kühlvorrichtung abgeführt. Die Kühlvorrichtung kann sich im Flüssigkeitskreislauf selbst befinden oder man kann an einer gewünschten Stelle aus dem Hauptflüssigkeitskreislauf Flüssigkeit abzweigen, durch die Kühlvorrichtung leiten und sie dann an einem anderen Punkt des Kreislaufes, bei dem ein niedrigerer Druck als an der Entnahmestelle herrscht, dem Hauptflüssigkeitskreislauf wieder zuführenj die Druckdifferenz dient dabei zur Kompensation von Verlusten durch den Strömungswiderstand der Kühl vorrichtung.In all cases, the compression created by the compression Heat dissipated by means of a cooling device. The cooler can be in the liquid circuit itself or you can take it out of the main liquid circuit at a desired point Divert liquid, pass it through the cooling device and then transfer it to another point in the circuit at which the pressure is lower than at the point of extraction, the main liquid circuit supply againj the pressure difference is used to compensate for losses due to the flow resistance of the cooling contraption.

9 098 30/11789 098 30/1178

^Ηΐ||1[Ι|ΐ!!Τ ^Η ΐ || 1 [Ι | ΐ !! Τ

Als Pumpe, die bewegliche Laufschaufeln und feststehende Leitschaufeln enthält, wird vorzugsweise eine Spezialausführung verwendet, die den Druck der Flüssigkeit nicht nennenswert erhöht, ihre kinetische Energie jedoch vergrößert, was mit sehr gutem Wirkungsgrad geschehen kann. Gemäß einer Abwandlung ist vorgesehen, diese Maschine ganz oder teilweise mit dem folgenden Entspannungskanal zu kombinieren; bei dieser Anordnung verringert sich der Druck also in der Maschine ohne daß die Maschine dabei aufhört, mechanische Energie aufzunehmen: Die Entspannung in dem folgenden Teil des Strömungskanals wird dann geringer oder ganz zu null.A special design is preferred for the pump, which contains moving blades and fixed guide blades used, which does not significantly increase the pressure of the liquid, However, their kinetic energy increases, which can be done with very good efficiency. According to a modification intended to combine this machine in whole or in part with the following relaxation channel; reduced with this arrangement the pressure in the machine without the machine stopping to absorb mechanical energy: the relaxation in the The following part of the flow channel is then less or completely to zero.

Die Flüssigkeit, die in einem geschlossenen Kreislauf umläuft, kann beliebiger Art sein, selbstverständlich muß sie physikalisch und chemisch mit dem zu verdichtenden Gas verträglich sein. Man kann daher um die Geschwindigkeitsänderungen der Flüssigkeit klein zu halten, eine Flüssigkeit relativ hoher Dichte verwenden, wobei dann flüssige Metalle interessant werden, unter Umständen genügt jedoch auch gewöhnliches Wasser.The liquid that circulates in a closed circuit, can be of any type, of course it must be physically and chemically compatible with the gas to be compressed be. A liquid of relatively high density can therefore be used in order to keep the speed changes of the liquid small use, in which case liquid metals become interesting, but under certain circumstances ordinary water is also sufficient.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung näher erläutert, es zeigen:The invention is explained in more detail below with reference to the drawings, which show:

Fig. 1 eine Schnittansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der ErfindungjFig. 1 is a sectional view of a first embodiment of the inventionj

Fig. 2 einen Axialschnitt eines Teiles eines Axialverdichters, der bei einer Einrichtung der vorliegenden Art verwendet werden kann;Figure 2 is an axial section of part of an axial compressor used in a device of the present type can be;

Fig. ~? eine abgewickelte Darstellung von Leit- und Laufschaufeln; Fig. ~? a developed representation of guide vanes and rotor blades;

Fig. 4 eine graphische Darstellung der Geschwindigkeiten des strömenden Mediums in der Verdichterbeschaufelung;Fig. 4 is a graph of the speeds of the flowing medium in the compressor blades;

Fig. 5 eine Schnittansicht einer Hälfte eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung, undFig. 5 is a sectional view of one half of a second embodiment of the invention, and

Fig. 6 eine Schnittansicht eines etwas abgewandelten dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung.6 shows a sectional view of a somewhat modified third exemplary embodiment of the invention.

Die in Fig. 1 als Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellte Einrichtung enthält eine Mischvorrichtung 1In Fig. 1 as an embodiment of the invention schematically The device shown contains a mixing device 1

909830/117S909830 / 117S

mit einer Anzahl von gelochten Röhren, die parallel zueinander durch eine Speiseleitung 2 mit dem zu verdichtenden Gas gespeist werden, das auf diese Weise in eine vorher beschleunigte Flüssigkeit eingeführt wird, Am Ausgang der Mischvorrichtung wird die Flüssigkeits-Gas-Mischung in einem gebogenen Diffuserkanal verlangsamt, wobei eine Verdichtung stattfindet. Anschließend gelangt die Mischung in einen Separator 3, wo die Blasen des verdichteten Gases durch eine gestrichelt gezeichnete freie Fläche entweichen. Das abgetrennte verdichtete Gas strömt dann durch eine senkrecht zur Zeichenebene verlaufende Leitung5 ab.with a number of perforated tubes, which are fed in parallel to one another through a feed line 2 with the gas to be compressed be that in this way into a previously accelerated liquid is introduced, At the outlet of the mixing device, the liquid-gas mixture is slowed down in a curved diffuser channel, whereby compression takes place. The mixture then passes into a separator 3, where the bubbles of the compressed Gas escape through a free area shown in dashed lines. The separated compressed gas then flows through a line 5 running perpendicular to the plane of the drawing.

Die in Fig. 1 dargestellte Einrichtung enthält einen Zentrifugalseparator, in der die Mischung etwa zwei Drittel eines Kreisbogens durchläuft, selbstverständlich können auch andere bekannte Abtrennvorrichtungen und auch andere Mischvorrichtungen verwendet werden.The device shown in Fig. 1 contains a centrifugal separator, in which the mixture is about two-thirds of an arc goes through, of course, other known separation devices and also other mixing devices can be used will.

Die Flüssigkeit strömt dann zu einer Pumpe 6, die von einem Motor 7 angetrieben wird und der Flüssigkeit wieder die für die Verdichtung des Gases verbrauchte Energie zuführt. Ein Teil der Fluss;gkeitsströmung kann eine Kühlvorrichtung 9 durchlaufen, deren Eingang mit einer Abzweigleitung 8 und deren Ausgang mit einer Rückleitung 10 verbunden sind.The liquid then flows to a pump 6, which is of a Motor 7 is driven and the liquid again for the Compression of the gas supplies consumed energy. Part of the flow can pass through a cooling device 9, the input of which is connected to a branch line 8 and the output of which is connected to a return line 10.

Selbstverständlich könnten die Wärmetauscherflächen der Kühlvorrichtung unmittelbar in der Hauptflüssigkeitsleitung angeordnet sein. Of course, the heat exchanger surfaces of the cooling device could be arranged directly in the main liquid line.

Die in der Pumpe 6 komprimierte Flüssigkeit beschleunigt . sich während ihrer Entspannung in einem Kanal 11 bevor sie wieder in die Mischvorrichtung 1 eintritt.The liquid compressed in the pump 6 accelerates. during their relaxation in a channel 11 before returning enters the mixing device 1.

Gemäß einer Abwandlung des dargestellten Ausführungsbeispieles kann der Entspannungskanal 11 verkleinert werden oder entfallen, wenn die Beschleunigung bereits in der Maschine 6 stattfindet, wie noch näher erläutert werden wird.According to a modification of the illustrated embodiment, the relaxation channel 11 can be reduced in size or do not apply if the acceleration is already in machine 6 takes place, as will be explained in more detail.

Für die Maschine 6 kann man eine Pumpe bekannten Typs verwenden, da jedoch der Druck der Flüssigkeit, den diese nach ihrer Abtrennung von dem komprimierten Gas hat, vor der erneuten Mischungsbildung in kinetische Energie umgesetzt werden soll; verwendet man vorzugsweise eine Maschine, bei der die mechanischeA known type of pump can be used for the machine 6, however, because the pressure of the liquid, which it has after its separation from the compressed gas, before the renewed mixing formation should be converted into kinetic energy; used it is preferable to use a machine with mechanical

9098 30/11799098 30/1179

■'»ι,¹»¹!¹ ,St!!'! "'!¹W KW" ■ '»ι, ¹ » ¹ ! ¹ , St !! '! "'! ¹ W KW"

- 5 - ■- 5 - ■

Energie unmittelbar in kinetische Energie der Flüssigkeit und nicht in Druck umgesetzt wird. Die Flüssigkeit verläßt die Maschine dann mit dem am Einlaß herrschenden Druck, jedoch mit höherer Geschwindigkeit.Energy is converted directly into kinetic energy of the liquid and not into pressure. The liquid leaves the machine then with the pressure prevailing at the inlet, but at a higher speed.

Gemäß einer Abwandlung kann man auch die Flüssigkeit auf den relativ niedrigen Druck, der am Einlaß der Mischvorrichtung herrscht, ganz innerhalb der gleichen Maschine entspannen, die Auslaßgeschwindigkeit ist dann entsprechend höher. Es handelt sich dann also um eine Maschine, die Energie verbraucht, wie eine Pumpe, aber den Druck herabsetzt, wie eine Turbine. Eine solche Maschine kann einen sehr guten Wirkungsgrad haben, da Maschinen, die mit Entspannung arbeiten, einen besseren Wirkungsgrad haben als Maschinen, die mit Verdichtung arbeiten. In der Maschine entspannt sich die Flüssigkeit also von einem Druck P₁ auf einen Druck Pp, sie nimmt jedoch außerdem noch Energie auf und hat daher am Auslaß eine höhere Geschwindigkeit als wenn sie nur in einer einfachen Rohrleitung von dem einen auf den anderen Druck entspannt worden wäre. Eine solche mit Entspannung arbeitende Maschine ersetzt also mit Vorteil die in Fig. 1 dargestellte klassische Pumpe und mindestens einen Teil des Entspannungskanales 11.According to a modification, the liquid can also be expanded entirely within the same machine to the relatively low pressure that prevails at the inlet of the mixing device, the outlet speed is then correspondingly higher. So it is a machine that consumes energy, like a pump, but reduces the pressure, like a turbine. Such a machine can have a very good degree of efficiency, since machines that work with relaxation have a better degree of efficiency than machines that work with compression. In the machine, the fluid relaxes from a pressure P ₁ to a pressure Pp, but it also absorbs energy and therefore has a higher speed at the outlet than if it were only released from one pressure to the other in a simple pipeline were. Such a machine operating with relaxation therefore advantageously replaces the classic pump shown in FIG. 1 and at least part of the relaxation channel 11.

Man kann daher zu diesem Zweck eine Axialpumpe verwenden, wie sie schematisch in den Fig. 2 und 3 dargestellt ist. Eine solche Pumpe enthält einen Rotor 12, einen Stator 13, Laufschaufeln 14 und Leitschaufeln 15. Die Achse der Maschine ist durch eine strichpunktierte Linie 16 dargestellt.One can therefore use an axial pump for this purpose, as shown schematically in FIGS. One such a pump includes a rotor 12, a stator 13, blades 14 and guide vanes 15. The axis of the machine is shown by a dot-dash line 16.

In Fig. 3 und Fig. 4 bedeuten V₁ den Vektor der Absolutgeschwindigkeit, mit der die Flüssigkeit in die Laufschaufeln 14 eintritt und V, den Vektor der Geschwindigkeit, mit der die Flüssigkeit aus den Leitschaufeln 15 austritt. Diese Geschwindigkeitsvektoren verlaufen im wesentlichen parallel zur Achse der Maschine. Wenn U die Umfangsgeschwindigkeit ist,· mit der die Laufschaufeln angetrieben werden, ergibt die Vektorgleichung "VT*-~ü*= W,*die Richtung und den Betrag der relativen Eintrittsgeschwindigkeit ~w7*an den Laufschaufeln 14. Die Laufschaufeln ■lenken die Strömung in dem relativen Bezugssystem gemäß W₂ ab, wobei eine tangentiale Ablenkung in Umfangsrichtung U, durch dieIn FIGS. 3 and 4, V ₁ denotes the vector of the absolute velocity with which the liquid enters the rotor blades 14 and V denotes the vector of the velocity with which the liquid emerges from the guide vanes 15. These velocity vectors run essentially parallel to the axis of the machine. If U is the peripheral speed with which the rotor blades are driven, the vector equation "VT * - ~ ü * = W, * gives the direction and the amount of the relative entry speed ~ w7 * at the rotor blades 14. The rotor blades ■ direct the flow in the relative reference system according to W ₂ , with a tangential deflection in the circumferential direction U, through the

909830/1179909830/1179

Arbeit aufgenommen wird, sowie gleichzeitig eine Vergrößerung des. Betrages der Geschwindigkeit (Entspannung) infolge einer erheblichen Vergrößerung der Axialkomponente auftreten. Dies wird durch Verringerung des Querschnittes des axialen Strömungskanales in Durchsatzrichtung infolge einer geeigneten Konizität des Kanales, wie in Fig. 2 dargestellt ist, erreicht.Work is started, as well as an enlargement of the. Amount of speed (relaxation) as a result of a significant Increase in the axial component occur. This is done by reducing the cross-section of the axial flow channel in the direction of throughput due to a suitable conicity of the channel, as shown in Fig. 2 is achieved.

Die Flüssigkeit erreicht also die Leitschaufeln 15 mit der Geschwindigkeit V_ entsprechend der Vektorgleichung V_ = VL· + U.'The liquid thus reaches the guide vanes 15 with the Velocity V_ according to the vector equation V_ = VL + U. '

Die Leitschaufeln 15 lenken die Strömung wieder in umgekehrter Richtung längs des Vektors V^ um, wobei durch eine geeignete _; Konizität des Strömüngskanals (siehe Fig. 2) der Betrag der Ge- ; schwindigkeit durch eine wesentliche Vergrößerung der Axialge- : schwindigkeit zunimmt. ^! The guide vanes 15 deflect the flow again in the opposite direction along the vector V ^, whereby by a suitable _; Conicity of the flow channel (see Fig. 2) the amount of the Ge; speed increases through a substantial increase in the axial speed. ^!

Die beschriebene Anordnung ist nur ein Ausführungsbeispiel jThe arrangement described is only an exemplary embodiment

und man kann, ohne den Rahmen der Erfindung zu überschreiten, jand one can, without going beyond the scope of the invention, j

mehrere Stufen der dargestellten Art verwenden, oder die -Reihen- jUse several stages of the type shown, or the -Rows- j

folge von Laufschaufeln und Leitschaufeln umkehren, oder zwei ^! Leitschaufelkränze verwenden zwischen denen sich die Laufschaufel befinden, um die erforderliche tangentiale Ablenkung aufzuteilenreverse sequence of blades and vanes, or two ^! Use vane rings between which the blades are located in order to split up the required tangential deflection

Die beiden Fälle, nämlich das Arbeiten mit einem im wesent- ■ liehen konstanten Druck beim Durchsatz der Flüssigkeit durch die Maschine und bei einer vollständigen Entspannung, unterscheiden sich nicht grundsätzlich und lösen beide die Anordnung gemäß Fig. 2, 3 und 4 ab, denn in beiden Fällen ist die Austrittsgeschwindigkeit größer als die Eintrittsgeschwindigkeit, es bestehen lediglich Unterschiede im Betrag der Geschwindigkeitserhöhung.The two cases, namely, working with a constant pressure in the essential ■ borrowed in throughput of liquid through the machine and in a full relaxation, do not differ in principle and solve both the arrangement of FIG. 2, 3 and 4 starting, because in In both cases the exit speed is greater than the entry speed, there are only differences in the amount of the increase in speed.

In Fig. 2 ist eine Pumpe vom axialen oder Wendeltyp dargestellt, das gleiche Ergebnis, nämlich die Auslaßkomponente der Geschwindigkeit zu erhöhen, könnte man jedoch auch mit einer Zentrifugalpumpe oder Zentripetalpumpe erreichen, ohne den Rahmer der Erfindung zu überschreiten.In Fig. 2 there is shown an axial or helical type pump, the same result, namely the outlet component of the However, increasing speed could also be achieved with a centrifugal pump or centripetal pump without the creamer of the invention to exceed.

Die oben beschriebene Anordnung kann in der verschiedensten Form realisiert werden.The arrangement described above can be implemented in the most varied of forms.

Fig. 5 zeigt eine Anordnung mit torusförmiger Geometrie, bei der die verschiedenen Teile, die den Strömungskreis bilden, ring»Fig. 5 shows an arrangement with a toroidal geometry, at ringing the various parts that make up the flow circle »

909830/ 1 1 70909830/1 1 70

förmig um eine Achse 16 angeordnet sind, die gleichzeitig die Achse der antreibenden Turbomaschine ist.are arranged in the shape of an axis 16, which is at the same time the axis of the driving turbomachine.

Fig. 5 enthält eine Anzahl von bereits erwähnten Teilen, die Kühlvorrichtung und ihre Anschlüsse an den Hauptkreislauf sind jedoch nicht dargestellt.Fig. 5 contains a number of parts already mentioned, the cooling device and its connections to the main circuit but not shown.

Die Mischvorrichtung 1 hat die Form eines zur Achse 16 konzentrischen Ringes und wird durch einen torusförmigen Kanal 18 gespeist, in den die Speiseleitung 10 für das zu verdichtende Gas mündet. Die Mischvorrichtung ist beispielsweise mit einer Anzahl von Röhren, die. von Löchern durchsetzt werden und quer zur Strömung verlaufen, dargestellt.The mixing device 1 has the shape of a concentric to the axis 16 Ring and is fed through a toroidal channel 18 into which the feed line 10 for the gas to be compressed flows out. The mixing device is for example with a number of tubes that. be penetrated by holes and across the flow run, shown.

Der Diffuserkanal 17* in dem die Verringerung der Geschwindigkeit der Mischung und die Verdichtung stattfinden, hat die Form eines ringförmigen Raumes. Die Verringerung der Geschwindigkeit wird durch die zentrifugenartige Strömung gefördert, der im wesent Hohen halbmondförmige Querschnitte dargeboten werden.The diffuser channel 17 * in which the reduction in speed the mixing and compression take place is in the form of an annular space. Reducing the speed is promoted by the centrifuge-like flow, which is presented in the essential crescent-shaped cross-sections.

Der Separator j5 hat die Form eines torusartigen Wirbelabscheiders mit einer freien Fläche 4, die ebenfalls torusförmig ist. .The separator j5 has the shape of a toroidal vortex separator with a free surface 4, which is also toroidal. .

Das verdichtete Gas wird durch die Leitungen 5 einem torusförmigen Sammelkanal 19 und einer Auslaßleitung 20 zugeführt, während die von den Gasblasen befreite Flüssigkeit durch einen ringförmigen Raum 21 zurückgeführt wird, wo sie eine erste Beschleunigung in Richtung auf eine Beschleunigungszone 22 erfährt. Diese Zone ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel mit in einem Ring angeordneten Leitschaufeln versehen, die der Flüssigkeit außer einer Erhöhung der Ausströmungsgeschwindigkeit auch gewünschtenfalls eine gewisse Tangentialablenkung erteilen können.The compressed gas is through the lines 5 a toroidal Collecting channel 19 and an outlet line 20 supplied, while the liquid freed from the gas bubbles through a annular space 21 is returned, where it experiences a first acceleration in the direction of an acceleration zone 22. In the embodiment shown, this zone is provided with guide vanes which are arranged in a ring and which carry the liquid in addition to increasing the outflow velocity, they can also, if desired, give a certain tangential deflection.

Die Flüssigkeit durchströmt dann den Rotor 12 der Pumpe, der mit Laufschaufeln Ik bestückt ist, anschließend Leitschaufeln 15, die wieder zur Beschleunigung dienen und schließlich gelangt sie wieder in die Mischvorrichtung 1.The liquid then flows through the rotor 12 of the pump, which is equipped with rotor blades Ik , then guide blades 15, which again serve to accelerate, and finally it reaches the mixing device 1 again.

Bei Fig. 5 ist der Läufer der Pumpe in dem Bereich des Strömungskreislaufes angeordnet, der sich am nächsten bei der'Symmetrieachse der Einrichtung befindet. Selbstverständlich könnte dieIn Fig. 5, the rotor of the pump is in the area of the flow circuit which is closest to the axis of symmetry the facility is located. Of course it could

909830/1179909830/1179

1 ft 1 π R η 11 ft 1 π R η 1

Maschine auch an einem anderen Ort der Strömung, der weiter von der Achse entfernt ist, angeordnet sein und der Rotor der Maschine kann dann die Form eines Zentripetalrotors annehmen.Machine also at another point of the flow, which is farther from the axis is removed, be arranged and the rotor of the machine can then take the form of a centripetal rotor.

Im Hinblick auf die Antriebsmaschine spielt es im übrigen keine Rolle, ob man die beweglichen und die festen Teile vertauscht. Man kann also die als ruhend beschriebenen Teile umlaufen lassen und die als umlaufend beschriebenen Teile ruhen lassen. In diesem Falle tritt in den umlaufenden Teilen des Strömungskreislaufes ein Zentrifugalkraftfeld auf, das einerseits zum Verdichten der Mischung und andererseits zum Abtrennen der Gasbläschen aus der Flüssigkeit nutzbar gemacht werden kann. In diesem Falle ist es vorteilhaft, die Mischung im Bereich des Druckminimums zu bilden, d.h. in dem Bereich, der sich am nächsten bei der Drehachse befindet. Die Leitschaufeln können ihrerseits an irgendeinem Ort in der zur Mischvorrichtung zurückströmenden Flüssigkeit angeordnet sein. With regard to the prime mover, it makes no difference whether the moving and fixed parts are interchanged. So you can let the parts described as stationary and let the parts described as rotating rest. In In this case, a centrifugal force field occurs in the circulating parts of the flow circuit, which on the one hand is used for compression the mixture and, on the other hand, can be used to separate the gas bubbles from the liquid. In this case it is It is advantageous to form the mixture in the area of the pressure minimum, i.e. in the area which is closest to the axis of rotation is located. The guide vanes for their part can be arranged at any point in the liquid flowing back to the mixing device.

Man gelangt auf diese Weise zu einer Anordnung., wie sie in Fig. 6 dargestellt ist. In dieser Figur sind nur die mit der die Achse 16 aufweisenden Welle umlaufenden Teile schraffiert. Die Mischvorrichtung 1 besteht wieder aus gelochten Röhren und läuft mit um, sie wird durch einen ebenfalls umlaufenden Kanal 18 über die feste Speiseleitung 2 gespeist. In dem.umlaufenden ringförmigen Diffuserkanal- 17, der mit vorzugsweise radialen Schaufeln bestückt ist, findet eine Kompression durch die Zentrifugalkraft und die Verlangsamung der Strömung statt. Die Abtrennung des Gases erfolgt in einem umlaufenden Separator 5, in dem sich eine freie Oberfläche 4 bildet, die die Form eines etwas konischen Zylinders hat. Das verdichtete Gas wird durch die Leitungen 5 zu einem umlaufenden, torusförmigen Sammelraum 25 geleitet und gelangt dann zu dem Sammelkanal 19 und der Auslaßleitung 20, die beide feststehen. In this way one arrives at an arrangement as shown in Fig. 6 is shown. In this figure there are only those with the the Axis 16 having shaft revolving parts hatched. The mixing device 1 again consists of perforated tubes and runs with um, it is fed through a likewise circumferential channel 18 via the fixed feed line 2. In the circumferential ring-shaped Diffuser channel 17, which is equipped with preferably radial blades there is compression by centrifugal force and the slowing down of the flow. The separation of the gas takes place in a circulating separator 5, in which there is a free Forms surface 4, which has the shape of a somewhat conical cylinder. The compressed gas is through the lines 5 to a circulating, toroidal collecting space 25 passed and then arrives to the collecting channel 19 and the outlet line 20, both of which are fixed.

Die von den Gasbläschen befreite Flüssigkeit wird durch einen ringförmigen Raum 21, wo sie eine gewisse Beschleunigung erfährt, zur Achse zurückgeleitet. Dieser Raum enthält vorzugsweise Leitbleche, die vorzugsweise radial verlaufen.The liquid freed from the gas bubbles is passed through an annular space 21, where it experiences a certain acceleration, returned to the axis. This space preferably contains baffles, which preferably run radially.

■ Anschließend tritt die Flüssigkeit in Leitschaufeln 24 ein, wo sie weiter beschleunigt, wird und ihr Druck sich verringert.■ The liquid then enters the guide vanes 24, where it continues to accelerate and its pressure to decrease.

909830/1179909830/1179

Die Leitschaufeln haben den Zweck, auf die feststehenden Teile ein Moment zu übertragen, welches dasjenige kompensiert, welches auf die Welle übertragen werden muß, um die umlaufende Anordnung in Drehung zu versetzen. Selbstverständlich können diese Schaufeln auch an einem anderen Teil des Rückführungskreises für die Flüssigkeit (z.B. Wasser) angeordnet sein, z.B. weiter stromaufwärts und weiter entfernt von der Achse, ohne den Rahmen der Erfindung zu überschreiten.The purpose of the guide vanes is on the stationary ones To transmit parts of a moment, which compensates that which has to be transmitted to the shaft in order to make the rotating one To put arrangement in rotation. Of course they can Paddles can also be arranged at another part of the recirculation circuit for the liquid (e.g. water), e.g. further upstream and further from the axis without going beyond the scope of the invention.

Die Flüssigkeit tritt dann erneut in umlaufende Schaufeln 25 ein, wo sie vollends beschleunigt wird und dabei eine geeignete Tangentialgeschwindigkeit erhält, bevor sie wieder in die umlaufende Mischvorrichtung 1 und den Kreislauf eintritt.The liquid then enters revolving blades 25 again, where it is accelerated completely and in the process a suitable one Tangential velocity receives before it re-enters the rotating mixing device 1 and the circuit.

Die Geschwindigkeitsverhältnisse bei den Schaufeln 24 und 25 sind nicht dargestellt, eine solche Darstellung läßt sich jedoch entsprechend dem Vektordiagramm der Fig. 2, das anhand der Schaufeln 14 und 15 beschrieben wurde, herstellen, also bezüglich entsprechend gerichteter tangentialer Ablenkungen, bei denen Energie von der Welle aufgenommen wird einerseits und bezüglich einer Erhöhung der Durchsatzkomponente der Geschwindigkeit der Flüssigkeit andererseits.The speed ratios for blades 24 and 25 are not shown, but such a representation can be made in accordance with the vector diagram of FIG. 2, which is based on the blades 14 and 15 was described, so with respect to accordingly directed tangential deflections in which energy is absorbed by the shaft on the one hand and in terms of an increase the flow component of the velocity of the liquid, on the other hand.

Man könnte selbstverständlich in der Mischvorrichtung auch feststehende Röhren verwenden, ohne den Rahmen der Erfindung zu überschreiten, dabei besteht jedoch die Gefahr von erhöhten Verlusten auf Seiten der Flüssigkeit, da die Relativgeschwindigkeit verhältnismäßig groß ist.One could of course also use fixed tubes in the mixing device without going beyond the scope of the invention exceed, but there is a risk of increased losses on the part of the liquid, since the relative speed is relatively large.

Bei der in Fig. 6 dargestellten Einrichtung sind die Relatives chwindigke it en bezüglich der Wände sehr gering und es läßt sich daher ein sehr guter Wirkungsgrad erreichen.In the device shown in Fig. 6, the relatives Speed with respect to the walls is very low and it can be therefore achieve a very good level of efficiency.

909830/ 1 179909830/1 179

Claims (14)

18111501 - 10 Patentansprüche18111501-10 claims 1.) Verfahren zum Verdichten eines leichten Gases, dad u r cn gekennzeichnet, daß eine Gas-Flüssigkeits-Mischung durch Einführen des Gases in eine vorher beschleunigte Flüssigkeit hergestellt wird, diese Mischung dann verlangsamt, und das Gas schließlich von der Mischung abgetrennt wird.1.) Method for compressing a light gas, because u r cn characterized in that a gas-liquid mixture by introducing the gas into a previously accelerated liquid this mixture is then slowed down, and the gas is finally separated from the mixture. 2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Flüssigkeit zeitweilig abgezweigt und gekühlt wird.2.) The method according to claim 1, characterized in that part of the liquid is temporarily branched off and is cooled. 3.) Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Maschine durch die der Flüssigkeit "die erforderliche Energie wieder zugeführt wird.3.) Device for performing the method according to claim 1 or 2, characterized by a machine through which the liquid "supplies the required energy again will. 4.) Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Maschine eine Pumpe (6) bekannter Bauart ist, auf die ein Kanal (11) folgt, in dem die Flüssigkeit vor der Bildung der Mischung beschleunigt wird.4.) Device according to claim 3, characterized in that that the machine is a pump (6) of known type, followed by a channel (11) in which the liquid is before the formation of the mixture is accelerated. 5.) Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Maschine so angeordnete Schaufeln aufweist, daß die kinetische Energie der Flüssigkeit ohne wesentliche Erhöhung des Druckes der Flüssigkeit direkt erhöht wird,5.) Device according to claim 3, characterized in that that the machine has so arranged blades that the kinetic energy of the liquid without substantial Increasing the pressure of the liquid is directly increased, 6.) Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Maschine so ausgebildet ist, daß sie die kinetische Energie der Flüssigkeit erhöht und gleichzeitig deren Druck erniedrigt, gegebenenfalls bis auf den Druck am Einlaß der Mischvorrichtung.6.) Device according to claim 3, characterized in that that the machine is designed so that it increases the kinetic energy of the liquid and at the same time the pressure thereof is reduced, optionally down to the pressure at the inlet of the mixing device. 7.) Einrichtung nach Anspruch 3, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Maschine die Durchsatzkomponente der Geschwindigkeit zwischen Einlaß und Auslaß wesentlich vergrößert.7.) Device according to claim 3, 5 or 6, characterized in that that the engine is the throughput component of the speed between inlet and outlet enlarged. 8.) Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß die feststehenden Teile rotationssymmetrisch um die Achse (16) der Pumpe angeordnet sind und daß die verschiedenen Elemente des Kreislaufs ring- oder torus-8.) Device according to one of claims 3 to 7, characterized characterized in that the fixed parts are arranged rotationally symmetrical about the axis (16) of the pump and that the various elements of the circuit are ring or toroidal 909830/1179909830/1179 1'rilllllliFHIpiüPflillliill" IHP ι- 1'1I ■ :■■■ ■1'rilllllliFHIpiüPflillliill "IHP ι- 1'1I ■: ■■■ ■ 1 a 1 ης η11 a 1 ης η1 - 11 -- 11 - förmig sind.are shaped. 9.) Einrichtung nach einem der Ansprüche j5 bis S, dadurch gekennzeichnet, daß der Separator (j5) die Form eines Torus mit kreisförmigem Meridianschnitt hat und daß die freie Oberfläche der Flüssigkeit die gleiche Form aufweist.9.) Device according to one of claims j5 to S, characterized characterized in that the separator (j5) has the shape has a torus with a circular meridional section and that the free surface of the liquid has the same shape. 10.) Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Raum (17) in dem die Verdichtung der Flüssigkeit stattfindet, umläuft und wie ein Zentrifugalverdichter mit vorzugsweise radialen Schaufeln versehen ist, derart, daß die. Zentrifugalkraft für die Verdichtung nutzbar gemacht wird.10.) Device according to claim 8, characterized in that the annular space (17) in which the compression the liquid takes place, circulates and like a centrifugal compressor is provided with preferably radial blades, such that the. Centrifugal force made available for compression will. 11.) Einrichtung nach einem der Ansprüche ^ bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Separator (3) zylindrisch ist und daß die freie Oberfläche eine zylindrisch-konische, nicht torusförmige Form aufweist.11.) Device according to one of claims ^ to 8, characterized characterized in that the separator (3) is cylindrical and that the free surface has a cylindrical-conical, non-toroidal shape. 12.) Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der ebenfalls umlaufende Rückleitungskanal für die Flüssigkeit eine zur Achse hinstrebende Form hat und vorzugsweise mit Leitblechen oder .Schaufeln versehen ist, die vorzugsweise radial verlaufen.12.) Device according to claim 10, characterized in that the also circumferential return duct for the liquid has a shape tending towards the axis and preferably is provided with baffles or .Schaufeln, which are preferably run radially. 13.) Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennze i ohne t , daß im Rückweg der Flüssigkeit zur Mischvorrichtung (l) feste Schaufeln (24) vorgesehen sind.13.) Device according to claim 12, characterized i without t that fixed blades (24) are provided in the return path of the liquid to the mixing device (l). 14.) Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis Ij5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischvorrichtung mit den anderen beweglichen Teilen des Kreises beweglich ist.14.) Device according to one of claims 5 to Ij5, characterized characterized in that the mixing device is movable with the other moving parts of the circle. 909830/1179909830/1179 leerseiteblank page