DE1937331U - Vorrichtung zur gewinnung eines triebmittels fuer dampfstrahlpumpen. - Google Patents

Description

Einrichtung zur Gewinnung eines Treibmittels für Dampfstrab !pumpe η

Die vorliegende Neuerung betrifft eine Einrichtung zur Gewinnung eines Treibmittels für DampfStrahlpumpen, bei denen in kurzer Ze^Jt große Treibmitte!mengen bereitgestellt werden sollen und das Treibmittel selbst keine nicht-kondensierbaren Bestandteile aufweisen soll. Derartige DampfStrahlpumpen werden bei vielen Verfahren benötigt, wie bei Yakuuiuhetrieb, Abkühlung, Kristallisation, Verdampfung, Trocknung, Filtrieren, Mischen sowie in chemischen Verfahre:., in c"cn^A^ für kurze Dauer hocht euporio rt or Da:^vipf benötigt wird. Besonders wichtig sir.d solche Da^pfätrahlpiunpcrfür die Vortäixschung extremer T^Töhen für die Prüfung von Apparaturen füi~ die Weltraumfahrt. Derartige DampfStrahlpumpen, die etwa für Raketentriebwerke s^br große Höhen vortäuschen sollen und hierzu in kürzester Zeit große Troibmittelmeng^n ohne nichtkond^nsierhn.re Bestandteile erfordern, sind nach den Stand der Technik äußerst kostspielig und pv.f

Es ist bereits bekannt, zur schnellen Entwicklung großer Treibmittelmengen l'asscrstoffperoxyd über pir.c-n Katalysator

zu leiten und dabei in hochtemperiertcr Dai~pf nnä Sauerstoff zu zersot^cr.. Aufgabe der Erfindung i^t es nv.n,
unter Verringerung der erforderlichen Anlageiigrö^e unter
Ponutzung¹ dieser bekannten Vorfahren zur Entwicklung großer Treibmitteliiiengen pro Zeiteinheit noch größere Treibnittelucrgen zu entwri ekeln als dies bisher der PcIl i;ar und dar"!"¹' die Wirksamkeit des ÜDanpfstrah.lpfunpensyste::.s zu. erhöhen.

Die Einrichtung zur ftewinnung eines Treibmittels für Dar'pfatrahlpuinpcn dmeh leatalytische Zersetzung von "asserstoffperoxyd zu Wasserdampf und Sauerstoff nach der ÜTc-vcrung besteht aus einer Ha. .er ...it einer EinlaLöffrung zur Einführrng des Wasserstoffperoxids wnd einer Aus layoff rung für das Au==- tr^ten des Treibmittels und ist dadurch gekennzeichnet, da" die Einrichtung Vorrichtungen zur Einführung von Wasserstoff in das Gemisch von ":isoGrda...pf und Sauerstoff in der Kauter besitzt .

2Tach einer bevorzugten Ausf"hrungsfcn., enthält die Iar._..er
zwischen der Fatplysatoii^asse und der Auslassöffnung¹ eir ^cpiralrohr, das i,.it der TJas-äcrstoffzuführnugsvorrichtung in
Verbindung steh⁴" und durch die Zersetzungsproduk^e des Wasöcrstoffperoxyds in der Kar.i;.or envärnit wird. Nach einer veit"rca besonders bevorzugte" Au«führungsfor:'.: der Erfindung¹ besitzt die Kammer einen ".antel, dux^-ch den. kaltes Wasser fließt und au; de.^ dieses Was sei" in die Kauter unter zusätzlicher ^TTasserda^pfe η t v.'i eic lung elngCöpritzt i.irc¹.

Durch die Zeichnung , die o^;re AusfLIhrung3for... der Xe¹¹ erung
darstellt, vird d^^ 0-c dr^lce d^-r ileueiung ..eiter erläutert.

Tn dor Zeichnung bedeutet:

Fig· 1 einer: Längschnitt durch eine Aus führung s -To ru ein or Einrichtung zur G-evinrung eines Treibmittel·- für Da~>pf strar Ipui.ipen ^_ach der feuerung und

Fig. 2 eine scho..;atiseho Part teilung eines

strahlpfLUipensyste—d ,..it dor in Fig, 1 dargestellt ng r.ich der Dotierung.

Fig. 2 demons tri'rt sc^v ^;,:atiscli die verschiedener Teil", dir benötigt wer d ei-, u... das Treibmittel für einen Sirc.hl 10 zu liefern, das von den aus einer: katalytisch en Ba'-"-pf generator 12 au^citrö.:.^pi;-den Produkten gebiloet rird, um den Druck der ""aketenauspuffgase, die bei 11 eintreten, zu vermindern. Tin Speichertank l'i- für Tasserstoffperoxyd (IT₀O₀) v.-ird durch eine Röhre 16 mittels einer St ickstof fgasquelle j die durch ein Regelventil 18 reguliert vix'd₃ belüftet und führt das Treibmittel zu dem Dampfgenerator 12 durch eine Leitung 20, die mit einer·-: Sicherheitsventil 21 und einem Kontroll- oder Drosselventil 22 ausgestattet ist.

Yer.n er^viinschtj kann die regulierung' der Ströiuungsgescb-v.-indigkeit durcb drei Methoden erfolgen: durch den belüfteten Behälter· 1Ί ii.it Treibmittel, das durch das Hegelvertil 22 fliegt, oder indp-v. di^ Ausflußöffnung "η Λ^.^ Oarpfgenerator 12, vie gezeigt , verkleinert wird; durcb den gleichen belüfteten PehMlter, der ⁿinc-; Prernfkopf für das ^Ώιι.\-Γ^ yste ■■ (gestrichelte Linien) bildet, -.ro die G-eschvindigkeit r"-guliei-t .rixd, u::. die richtige StrÖ^ung ^¹-¹-doH Generator zu beko;;i.:.en; und durcb ein br-lüft et ·τ ö Ρ'άιΛΙϊ ^rsystem ohne Regulierung a... ¹⁰I::!- Hab s chnit t zu de.,; X)a.:.pf generator

12 j jedoch i.;it eine- oberhalb liegenden ^poirhcrs/stc-(nicht gezeigt), 1I₁₁. eine, rr-^vliert? "enge an Produkten ^u d~„. Da.-\pf»"nerator 12 vor do,^ Rinti-itt in die· rtrahlp^po 10 abzuleiten.

Das H₀O₀- Treibmittel , mit dorv Darapf generator 12 hcscliirtt wird, zerfällt durch einer geeigneten Ilatalysat ^ r ir Dampf und Sauerstoff bei einer Temperatur von annähernd 600 C₅ mc¹ dieses Gemisch kann mit seiner nicht "kondensierearen Komponenten dix'ekt zu der ^σ trahlpiLup^ 10 durch L°itiini 23 geführt ',.orden. "enn notwendig, kann dieses Gemisch mittels Wassereinspritzung et ν a bei 2-¹! gekühlt werden, ui^ di^ Terperatur der Zei-üetzungsproduk'- e mit den Schmelzpunkten der in der ^tx^alildüse verwandter ^r-1alle verträglich zu machen. In d^ . Fl.11, daß überschüssiges "asser eingeführt wird und die !"ischung etwas Feuchtigkeit besitzt, ^T.;ird ein Scheider 2^ά in die Leitung 23 des Systen^ zwischen der Strahldüse 10 und der Yassereinsr>rltzsteile L-I eingebaut.

Ein Tfas serstof fbrenner 25 befindet sich in der Leitung 23 und wird 11:it Wasserstoff durch Leitung 2^ aus eine::: Vorratsbehälter 27 gespeist, der unter Druck durch eine Wasserstoffquelle oder eine Quelle eines anderen passenden inerten Gases steht, das durch Leitung 2?· unter Regulierung durch ein Regelventil 2p dorthin befördert wird. Pie Leitung 26 enthält ein Sicherheitsventil jO sowie ein Regulier- oder Drosselventil 31· Di^s^r Wasserstoff wird für die Reaktion mit der: Sauerstoff benötigt, der durch katalytische Reaktion aus de;:; Wasserstof fpez ox> d erhalten wird. Auf diese ^^re^;^e wird aller nicht kondensierbarer Sauerstoff au« de"! Petriebsuiittel entfernt und somit die für

die Strahlpumpe erforderliche Größe infolge Verwendung pas— smder ZwischenstufCükond^nsatoron verhindert. Die Einführung von Yasser etwa bei 2^;'l kühlt das heiße Zersetzungsgemisch auf eine angemessene Temperatur und steigert gleichzeitig die !'enge d<"s als Treibmittel für die Dampfstrahlpumpe zur Verfügung stehenden Dampfes.

Fig. Ij? erläutext einu For... eines Da¹ -pfgenerators 33 für ^^a in Figo 2 dargestellte Da^-"pfatrahlpuii^pensyster:₅ in de:·. Pairpf aus 9Of-.-igem ¥asserstoffperovyd , gasförmigen ^rT?is?-rstoff 0^T _o ) und Yasser (H₀O) gewonnen wird»

Der Dampf generator 33 i"?t ^ In Zylinder, der eine Zersetzivgskiu^iOr 3'= und eine Verbrennung ska·", .er 35 i"it eine::: ^Trassermant el 36 und einer Vielzahl auf de Krei.sumfaug in Abständen befind¹ icL.·: Bohrlöcher oder Öffnungen 31 für das Einspritzen von Yasser in die Verbrennungskaui.^ftr besitzt. Ein passender Katalysator -J-O, wie etwa ein Silberdrahtnetz, ist vor der Zerset zungskar>mer 3'-angebracht, die durch ein Kopfstück -12 abgeschlossen ist, in welchem eine H_o0_o-Eiuspi"it zplatt e k-3 befestigt ist» Der Wasserstoff wird am Anfang der Verbrennungskammer 35 mittels einer Vorwärmspirale -¹I-! eingeführt, die im hinteren Teil der Zersetzung skanimer j~\ angebracht ist. Die Spirale besitzt eine Vielzahl von Einspritzöffnungen₉ wie durch die Pfeile angedeutet ist.

Beim Arbeiten des Dainpfgenerators 33 wird QOfL-ige s Yasserstoffpero:;yd durch das Kopfstück 'i2 zu der Einspr' tzjilatt e Ί-3 eingeführt, wo es in den Katalysator ·'-! 0 eingespritzt wird. Die dabei erhaltene katalyti«ehe Zersetzung des H₀O₀ entwickelt ^T*ass?r-

dampf, Sauerstoff und Vance, wobei die T?nd temperatur des Gases etwa 718 C beträgt. ?Tun wird gasförmiger Wasserstoff zu der Vorwärmspirale -Vi geleitet, in dieser vorgewärmt und, '.vie durch die Pfeile angedeutet ist, in den heißen Gasstrom eingespritzt«

Es erfolgt eine sofortige Verbrennung des Wasserstoffs mit öon Sauerstoff in der Y; rbrenruins s'ka;'-ae r 35, verbunden r.iit ein^: schnellen Anstieg der Temperatur und des Druckes. Die Verbrennungskammer wird :-± ': Wase ^r gekühlt , das sich in de^ Mantel 'J^ be findet _ und am .Ibstroi.iend^ der Farmer durch die Öffnungen 37 in den heißen Gasstrom eingespritzt wird, u:r. die Gesa:ttenrera~ tür zu erniedrigen und einen großen Anstieg der Gasentwicklung zu bewirken.

Die nähe rung swe is on Gewichtsverhältnisse von H₀O₀, H₀ und ^τΐ_ο0 zur Gewinnung von Da-pf ni"¹" 322°C (600°p) sind folgende:

31_S3 fo H₀O₂ + I₅ Ί f. H₂ + 67₃3 ?'· H₀O = 100 f. Dampf.

Der gesättigte trockene oder übei^hitzte Dampf gelangt dann weiter und wird als Treibmittel für eine Dampfstrahlvakuumpumpe verwendet j die durch -': β scheinatisch dargestellt ist* ^ATach Verwendung¹ in der Pumpe kann d^r· T)a-'pf durch pine^ Kondc-tator '? kondensiert und durch eine Purvpe -Ί8 zu dem "^rassermä:iUl 3^ ziirückgebracht werden»

Zusätzlich zu den oben genannten Anwendungs;:iöglichkeitⁿn kann die Erfindung an Pord von Fi~i^pgs schiff en für die JTa^dhnhung von Kielraum— oder 'Reservopu:.ipsyote_liien bei Kasipfbeschädigung verwendet werden, unter- Pedingungeu also, unter denen der Abzug der Ilesseldanpfr.at chinen nicht ohne Gefährdung d^r Kessel er-

Claims (3)

höht verden lean1.» In ähnlicher Treise kann diö rrfincHir^ nuch :fÜT" industrielle· T^.-eck" vervaiidt werden, T.-ro große 5ien^e:i a~L Pa:..pf für relativ kui':<e Zeiträume erforderlich ^ind , oder :~o eine transportable Pauipf-tänlnge mit oiner 9tra.hlptM.pe eis-"oservepuLipo zur Yern.rhcitiing ext ro..! großer Plus sigkeit sponger, benutzt v;erdon könnte. Bei. all diesen .i-ni-.'opdiipgen besitzt die Erfin^upr den Vorteil er geringer/Ko ^t en für die Einrichtung der Anlage, die rur eine11 geringen Prozentsatz herkon^..Iieher Pa.Lipfkess elanlag^n ptl? — .lachen, Lieferung großer "engen überhitzten Da'-pfes in einer kurzen Zeitspanne soi.'ie YariationsLiöglichkeiteii der T^berhit iimg und des Pru cke a des nt "ν. i el; e 11 e η T.Ta s s e rö ar:p fes . ^ils 1W^iSs Οι«** Unternqt (ßeschrwöuno ono Scnut2on<p? .1 <s* ök iulei?.) ein^eraiciite, -sis *■:£'<* '"' d*· t2 ·*" -:s .·■'■-- ·-« ü-irri'ffigl'ch rnociihlen U.'l^'/v; ·>η ·:ί Ο-· - - -- > ~:-'-'j'um c'-r '..-α-. ..■' ■■■ .■■.' ~ '■". y~ '*"· '-«. <..<·',·...*"> »τι·:'.-'»·- i'*n Unlcrio-'jen ':-:■!!■ ;-;"> · Ί ■■ .· " . .,-j-ifi S1J VOrirt.r ,'^s-."'' *' · l-·»*· -■ "- >, _» -««-:.-:"■» nr~— «s· 'ir.-.uhrenfroi jii-t;esehen \6ιό<:ιϊ Vo' in.roo .v-vdoo tt'efTC Ov.:^. r'-.-tr* >«»■■»-: ... · * ü,'"- P c hut ζ a:i s ρrüche

1. Einrichtung zur Gewinnung ?in?s Treibmittels für Dampfstrahlpumpe n durch katalytisch j Zersetzung von Wasserstoffperoxyd zu 'Wasserdampf und Sauerstoff, bestehend aus einer Earner mit einer Einlaßöffnung zur Einführung de_ö "nsserstoffperoxyds und. ein?r Auslaiöffnung für das Austreten des Treibmittels, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (12, 33) Vorrichtungen (26 _s '■'. Ί ) zur Einführung von Wasserstoff in das Gemisch von Wasserdampf und Sauerstoff in der Ka^.v^r (35) besitzt .

2. Einrichtung· nach Anspruch i, dadurch, gekonnzeichnet, da" ein Spiralrohr (-:*'i) in der I;a^..er (3'0 zwischen der Kataly— s"tor.:;assc (i;0) und der Au■? 1 a'*öffnung¹ (37) angebracht ist, das durch, die Zerset..:Tingsproduktc des Wasserstoffpⁿro:;yds in der Kammer {35) er^T.;är,::t vrir d und in Verbindung n.it der Wasser stoff zuführungsvorrichtung (26J steht.

3. Einrichtung naeli. Anspruch i und 2₃ dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (35) einen Hantel (36) besitzt, durch den kaltes Wasser fließt und aus dem dieses Wasser in die Kaiumer {35) unter zusätzlicher i'Jasserdampfbildung eingespritzt wird.