"Drucktransformationseinrichtung"

Die Erfindung bezieht sich auf eine neuartige Druck- transformationseinrichtung.

Die erfindungsgemäße Drucktransformationseinrichtung gehört an sich zu der Gattung der Kompressoren. Bekannte Kompressoren vermögen den Druck eines konti¬ nuierlichen Gasmengenstroms nur durch den Einsatz von Fremdenergie auf ein höheres Druckniveau zu pumpen. Sie müssen dazu sogenannte Kompressionsarbeit lei¬ sten, welche sich in der Zunahme der thermischen Energie des erzeugten Druckgases wiederfindet. Aller¬ dings bedürfen diese Kompressoren des ständigen Ein¬ satzes von Energie, um ein Arbeitsgas auf ein höheres Druckniveau zu bringen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung zu schaffen, welche das Arbeitsgas mit möglichst gerin¬ ger Fremdenergie von einem geringeren auf ein höheres Druckniveau bringt.

Diese Aufgabe wird mit Hilfe der erfindungsgemäßen Drucktransformationseinrichtung im wesentlichen gelöst. Die neuartige erfindungsgemäße Drucktransfor¬ mationseinrichtung ist mit einem Strömungskanal ver¬ sehen, an welchen sich eine sich periodisch öffnende und verschließende Verschlußeinrichtung oder eine die Strömung periodisch zum Erliegen bringende Einrich-

tung anschließt. Mit Hilfe dieser völlig neuartigen Drucktransformationseinrichtung kann zum einen ein weiter unten beschriebener Induktionsstoß erzeugt werden, welcher eine Druckerhöhung in der Drucktransformationseinrichtung ohne Zuführung von Kompressionsenergie bewirkt, zum anderen wird eine Verdünnungswelle hervorgerufen, welche den Induk¬ tionsstoß reversierbar macht und den Ausgangszustand des durchströmenden Mediums im Strömungskanal wieder herstellt. Bei der erfindungsgemäßen Drucktransforma¬ tionseinrichtung ist lediglich die Zuführung von Energie zum Betreiben der Verschlußeinrichtung bzw. der die Strömung periodisch zum Erliegen bringende Einrichtung erforderlich.

Insgesamt bietet die Erfindung damit den Vorteil, daß Wärmeenergie direkt und verlustlos in andere Energie¬ formen umgewandelt werden kann und Druckdif erenzen allein durch die periodische Funktion der Drucktrans¬ formationseinrichtung ohne Zuführung von Kompressi¬ onsenergie erzielt werden können.

In besonderer Ausgestaltung des Erfindüngsgedankens ist gemäß Anspruch 2 vorgesehen, daß die Drucktrans- formationseinrichtung eine Düse aufweist, an welche sich der Strömungskanal anschließt. Mit Hilfe dieser Düse kann das gasförmige Medium auf einer kurzen Strecke beschleunigt werden, ohne daß lange Rohrlei¬ tungen, welche eine entsprechende Rohrreibung bedin¬ gen, erforderlich sind.

In weiterer Ausbildung dieses Erfindüngsgedankens ist die Düse als Lavaldüse ausgebildet, so daß hierdurch Strömungsgeschwindigkeiten im Überschallbereich erreicht werden können.

Zur Vermeidung von unnötigen Strömungsverlusten sieht ein weiterer erfindungsgemäßer Gedanke vor, daß der Strömungskanal einen konstanten Querschnitt aufweist.

Bei Versuchen hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn sich an den Strömungskanal im Anschluß an die Verschlußeinrichtung bzw. die die Strömung pe¬ riodisch zum Erliegen bringende Einrichtung ein wei¬ terer Strömungskanal anschließt. Hierbei kann die Resonanzfrequenz so eingestellt werden, daß das Druckminimum sich zeitgleich mit dem Öffnen der Ver¬ schlußeinrichtung bzw. Einrichtung einstellt.

Wenn die erfindungsgemäße Drucktransformationεein- richtung in einen Kreislauf mit einem Druckluftmotor als Energiewandlungseinrichtung integriert ist, ist vorgesehen, daß sich an die Verschlußeinrichtung bzw. den weiteren Strömungskanal ein Diffusor anschließt, so daß eine Umwandlung von Strömungs- in Druckenergie stattfinden kann.

Die erfindungsgemäße Drucktransformationseinrichtung kann bei einem Verfahren zur Wandlung von Energie verwendet werden, bei dem ein strömendes gasförmiges Medium von einem Ausgangsdruck auf ein höheres Druck¬ niveau gebracht wird und das höhere Druckniveau zum Betreiben einer Energiewandlungseinrichtung verwendet wird. Bekannte Verfahren dieser Art haben den Nach¬ teil, daß ihr Wirkungsgrad relativ gering ist.

Zur Vermeidung dieses Nachteils ist vorgesehen, daß das Medium zunächst der Drucktransformationseinrich- tung zugeführt wird. In der Drucktransformationsein¬ richtung wird das Medium auf eine Geschwindigkeit von wenigstens 100 m/s, vorzugsweise auf eine Geschwin¬ digkeit zwischen 300 und 360 m/s beschleunigt. Nach der Beschleunigung wird der Strömungskanal der

Drucktransformationseinrichtung mittels der Ver¬ schlußeinrichtung oder Einrichtung periodisch ver¬ schlossen und geöffnet. Nach dem Verschließen des Strömungskanals der Drucktransformationseinrichtung staut sich das Medium zunächst an der Verschlußein¬ richtung unter Druckerhöhung an und es bewegt sich eine Stoßfront bzw. Stoßwelle entgegen der eigent¬ lichen Strömungsrichtung in den Strömungskanal hin¬ ein. Nach anschließendem Öffnen des Durchgangs durch den Strömungskanal bildet sich eine Verdünnungswelle, welche die Stoßfront einholt und anschließend aus dem Strömungskanal abströmt, so daß der Ausgangszustand wieder hergestellt ist.

Der gesamte Vorgang geschieht unter Druckerhöhung ohne Zuführung von Fremdenergie beim Komprimieren. Das nunmehr stärker komprimierte Medium wird unter Wärmeabgabe einer Energieewandlungseinrichtung zuge¬ führt, wobei durch die Energiewandlung und -abgäbe die Temperatur des Mediums abfällt. Da dieser Vorgang nicht unendlich oft, sondern theoretisch lediglich bis zur Verflüssigung des strömenden Arbeitsgases durchgeführt werden kann, wird dem Medium anschließend direkt wieder Wärme zugeführt, was über eine Wärmequelle erfolgt. Auf diese Weise kann dem Medium ohne große Wärmeverluste direkt Energie zuge¬ führt werden, so daß der Wirkungsgrad des gesamten Verfahrens im Vergleich zu bekannten Energiewand¬ lungsverfahren relativ hoch ist.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann Wärmeenergie direkt und annähernd verlustlos in andere Energiefor¬ men umgewandelt und Druckdifferenzen allein durch die periodische Funktion der Drucktransformationseinrich¬ tung erzielt werden.

Weiter kann vorgesehen sein, daß das Medium zum Anlaufen bzw. zu Beginn des Verfahrens mit einem Überdruck der Drucktransformationseinrichtung zuge¬ führt wird. Gleichzeitig ist hierbei erforderlich, daß der Druck im Anschluß an die Drucktransformati¬ onseinrichtung geringer als der Überdruck ist. Dies ist deshalb erforderlich, damit sich beim Startvor¬ gang eine entsprechend beschleunigte Strömung in der Drucktransformationseinrichtung ausbilden kann.

Zur Schaffung einer Energiewandlungsvorrichtung, die mit einem druckbeaufschlagten strömenden gasförmigen Medium arbeitet, mit hohem Wirkungsgrad bezüglich zugeführter und gewandelter Energie ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß die Vorrichtung eine ledig¬ lich zum Anfahren erforderliche, das druckbeauf¬ schlagte Medium aufweisende Einspeiseeinrichtung auf¬ weist. Die Einspeiseeinrichtung ist hierbei aus¬ schließlich zum Anfahren der erfindungsgemäßen Vor¬ richtung vorgesehen. Ist die Vorrichtung einmal in Betrieb gesetzt, ist die Einspeisevorrichtung nicht mehr erforderlich. Des weiteren ist die Vorrichtung mit der periodisch arbeitenden

Drucktransformationseinrichtung zur Erhöhung des Druckes des Mediums ohne Einsatz von Kompressions- energie versehen, an welche sich in Strömungsrichtung des Mediums die Energiewandlungseinrichtung, wie bei¬ spielsweise ein Druckluftmotor mit Generator anschließt. Schließlich weist die erfindungsgemäße Vorrichtung wenigstens eine sich in Stromungsrichtung des Mediums an die Energiewandlungseinrichtung anschließende Wärmequelle zur Wärmebeaufschlagung des Mediums auf. Die Drucktransformationseinrichtung, die Energiewandlungseinrichtung und die Wärmequelle sind in einem Strömungskreislauf des Mediums angeordnet, während die Einspeiseeinrichtung lediglich mit der Drucktransformationseinrichtung verbunden ist. Zur

Steuerung der Einspeiseeinrichtung sind in der Vor¬ richtung entsprechende Ventile vorgesehen.

Da durch die periodisch arbeitende Drucktransforma- tionseinrichtung periodische Druckstöße erzielt wer¬ den, ist weiterhin vorgesehen, daß sich eine Druck- glattungseinrichtung in Strömungsrichtung des Mediums an die Drucktransformationseinrichtung anschließt. Durch sie wird ein im wesentlichen gleichmäßiger Druck unabhängig davon, ob die Drucktransformations- einrichtung geöffnet oder geschlossen ist, erzielt.

Hierbei bietet es sich besonders an, wenn die Ener- giewandlungseinrichtung in der Druckglattungsein- richtung aufgenommen ist, was zum einen platzsparend ist und wodurch zum anderen Reibungsverluste des strömenden Mediums an zusätzlichen Kanälen vermieden werden.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglich- keiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbei- spielen anhand der Zeichnung und der Zeichnung selbst.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Energie¬ erzeugungsvorrichtung,

Fig. 2 einen Schnitt durch eine Drucktransfor¬ mationseinrichtung,

Fig. 3 eine Querschnittsdarstellung der Verschlu߬ einrichtung einer Drucktransformations- einrichtung,

ERSATZBLATT

Fig. 4 eine Lochscheibe der Verschlußeinrichtung nach Fig. 3,

Fig. 5 eine schematische Darstellung eines Strö¬ mungskreislaufs nach der vorliegenden Erfindung,

Fig. 6 eine Drucktransformationseinrichtung mit geöffneter Verschlußeinrichtung,

Fig. 7 die Drucktransformationseinrichtung nach

Fig. 6 mit geschlossener Verschlußeinrich¬ tung,

Fig. 8 die Drucktransformationseinrichtung nach den Fig. 6 und 7 mit gerade geöffneter Verschlu߬ einrichtung und

Fig. 9 die Drucktransformationseinrichtung nach den Fig. 6 bis 8 mit geöffneter Verschlußeinrich¬ tung.

In Fig. 1 ist schematisch eine Energiewandlungsvor¬ richtung 1 dargestellt. Die Vorrichtung 1 weist eine nur mit 2 angedeutete Einspeiseeinrichtung für ein gasförmiges Medium auf. Insbesondere bietet sich die Verwendung von Gasen an, die keine Korrosion aus¬ lösen. Bei der Einspeiseeinrichtung 2 kann es sich um einen Kessel oder ein Rohrsystem handeln. Des weite¬ ren ist die Energiewandlungssvorrichtung 1 mit einer Drucktransformationseinrichtung 3 versehen, an welche sich in Strömungsrichtung S eine

Energiewandlungseinrichtung 4 anschließt. Die Ener¬ gieerzeugungseinrichtung 4 ist in einer Druck- glättungseinrichtung 5 aufgenommen, an welche sich in Strömungsrichtung S gesehen ein Kanal 6 anschließt, der mit einer Wärmequelle 7 in Verbindung steht.

Das gasförmige Medium wird über einen Kanal 8 aus der Einspeiseeinrichtung 2 dem Kreislauf, der durch die Drucktransformationseinrichtung 3, die Druckglät- tungseinrichtung 5 mit Energiewandlungseinrichtung 4 und die Wärmequelle 7 gebildet wird, zugeführt. Im Kanal 8 befindet sich ein Ventil 9, das in Pfeilrich¬ tung x bewegbar ist und den Kanal 8 gasdicht ver¬ schließen kann. Der Kanal 8 mündet zwischen der Wär¬ mequelle 7 und der Drucktransformationseinrichtung 3 in den Kanal 6. Die Drucktransformationseinrichtung 3 ist mit einer Düse 10, einem Strömungskanal 11 und einer Verschlußeinrichtung 12 versehen. Bei der Düse 10 handelt es sich im Ausführungsbeispiel um eine Lavaldüse.

Bei der Druckglättungseinrichtung 5, die sich an die Drucktransformationseinrichtung 3 anschließt, handelt es sich an sich um einen Druckbehälter mit wesentlich größerem Querschnitt als der Querschnitt des Strö¬ mungskanals 11. Die in der Druckglättungseinrichtung 5 aufgenommene Energiewandlungseinrichtung 4 weist in diesem Ausführungsbeispiel einen Generator 13 auf, welcher mit Windflügeln 14 versehen ist. Vom Genera¬ tor 13 ist über einen entsprechenden Anschluß 15 elektrische Energie abzweigbar.

Bei der mit 7 bezeichneten Wärmequelle handelt es sich im dargestellten Ausführungsbeispiel um zwei Wärmetauscher 16, 17, die Wärme aus der Umgebung auf¬ nehmen und an das durch den Kanal 6 strömende Medium abgeben. Zwischen den Wärmetauschern 16, 17 befindet sich ein Ventil 18, welches in Pfeilrichtung Y beweg¬ bar ist und den Kanal 6 gasdicht verschließen kann.

In Fig. 2 ist eine erfindungsgemäße Drucktransforma¬ tionseinrichtung 3 im Querschnitt dargestellt. Die

Drucktransformationseinrichtung 3 weist in der Dar¬ stellung an ihrem linken Ende eine Verengung bzw. Düse 19 auf, an welche sich der Strömungskanal 11 anschließt. Ersichtlich ist der Querschnitt des Strö¬ mungskanals 11 im wesentlichen konstant. Die Ver¬ schlußeinrichtung 12 besteht in diesem Ausführungs¬ beispiel aus einem in Pfeilrichtung Z, d. h. in den Strömungskanal 11 hinein bewegbaren Körper 20, der den Strömungskanal 11 gasdicht verschließen kann. Der Körper 20 ist über einen mit 21 angedeuteten Antrieb bewegbar. Im Anschluß an die Verschlußeinrichtung 12 befindet sich ein Diffusor 22.

Fig. 3 zeigt eine Ausführung einer anderen Ver¬ schlußeinrichtung. Die Verschlußeinrichtung 12 ist hierbei statt eines Schiebers oder Körpers 20 mit einer Lochscheibe 23 versehen, die koaxial zum Strö¬ mungskanal 11 auf einer Welle 24 gelagert ist. Der äußere Teil 25 der Lochscheibe 23 durchbricht etwa senkrecht den Strömungskanal. An den äußeren Teil 25 schließt sich etwa im rechten Winkel ein umlaufender Ringteil 26 an, der parallel zum Strömungskanal 11 verläuft. Der Ringteil 26 ist in Lagern 27, 28 dreh¬ bar gelagert. Eine entsprechende Lagerung mit Lagern 29, 30 und 31, 32 ist für den inneren Teil der Loch¬ scheibe 23 und die Welle 24 vorgesehen. Die Loch¬ scheibe 23, die Welle 24, die Lager 27 bis 32 und der unterbrochene Strömungskanal 11 sind in einem Lager¬ block 34 aufgenommen, der aus zwei Teilen 35 und 36 besteht, die über entsprechende Verschraubungen 37, 38 zusammengehalten werden. Die beiden Teile 35, 36 sind über eine O-Ringdichtung 39 gegeneinander abge¬ dichtet. Am äußeren Ende der Welle 24 befindet sich ein entsprechender Anschluß für einen Drehantrieb, der lediglich mit 40 angedeutet ist.

Statt der soeben beschriebenen Verschlußeinrichtung kann auch eine nicht dargestellte Verschlußeinrich¬ tung durch Ventile anderer Bauart vorgesehen werden. So können __ . B. Ventile vorgesehen sein, deren Antrieb durch die im Strömungskanal erzeugten Druck¬ stöße erfolgt (sogenannte Flatterventile). Ein anderes Beispiel sieht Ventile vor, wie sie in Otto¬ oder Dieselmotoren Anwendung finden. Eine weitere Möglichkeit besteht in Ventilen, die aus sich schließenden und öffnenden Lamellen bestehen. Ventile sehr kleiner Bauweise, deren Verschluß durch Kri¬ stalle entsprechender Folgengebung erfolgt, die sich unter dem Einfluß eines elektrischen Feldes deformie¬ ren und so den Verschluß bewirken, können ebenso vor¬ gesehen sein, wie Ventile, die den Verschluß durch elektromagnetisch ausgelenkte Ringe, Klappen oder Schieber bewirken.

Fig. 4 zeigt eine Ansicht der Lochscheibe 23 in Draufsicht unter Weglassung verschiedener Teile. Die Lochscheibe 23 ist mit zwei kreisbogenartigen Ausneh¬ mungen 41, 42 versehen, welche durch Bereiche, die nicht durchbrochen sind, voneinander getrennt sind. Die radiale Breite B der Ausnehmungen 41, 42 ent¬ spricht mindestens dem Durchmesser des Strö- mungskanals 11.

In Fig. 5 ist das Strömungsschema der erfindungs¬ gemäßen Vorrichtung 1 schematisch dargestellt. Aus diesem Schema ist der Kreislauf der Drucktransforma¬ tionseinrichtung 3, der Druckglättungseinrichtung 5, der Energiewandlungseinrichtung 4 und der Wärmequelle 7 ersichtlich. Hierbei laufen die Vorgänge Druckerhö¬ hung, Druckglättung, Energiewandlung und Wärmeauf¬ nahme nacheinander ab. Ersichtlich ist auch, daß die lediglich zum Starten der erfindungsgemäßen Vorrich¬ tung 1 erforderliche Einspeiseeinrichtung 2 nicht in

den Kreislauf der genannten Einrichtungen an sich eingeschaltet ist, sondern lediglich das Medium der Drucktransformationseinrichtung 3 zuführt. Die Energiewandlungseinrichtung 4 besteht in dem darge¬ stellten schematischen Ausführungsbeispiel aus einem Druckluftmotor und einem sich daran anschließenden Generator zur Energiewandlung. Bei der Wärmequelle 7 kann es sich um wie bereits beschriebene Wärmetau¬ scher 16, 17 oder auf jegliche andere Art von Wärmezuführeinrichtungen handeln. Denkbar ist hierbei u. a. an nicht nutzbare Industriewärme, welche bei industriellen Produktionsprozessen anfällt.

Aus den Fig. 6 bis 9 ist der Ablauf des erfindungs- gemäßen Verfahrens ersichtlich und wird im folgenden beschrieben. Im Unterschied zur Drucktransformations¬ einrichtung aus Fig. 1 weist die in den Fig. 6 bis 9 dargestellte Einrichtung 3 einen sich in Stromungs¬ richtung S gesehen an die Verschlußeinrichtung 12 anschließenden weiteren Strömungskanal 11' auf.

Zum Anfahren der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 befindet sich ein gasförmiges Medium mit den Zustandsvariablen P _Q , V _Q , W _Q , T _Q in der Einspeise¬ einrichtung 2, bei der es sich auch um einen Druck¬ behälter handeln kann. Die Ventile 9 und 18 sind zunächst geschlossen. Nach Öffnen des Ventils 9 bei geschlossenem Ventil 18 strömt das Medium aus der Einspeiseeinrichtung 2 mit den oben genannten Zustandsvariablen zur Drucktransformationseinrichtung 3. Das geschlossene Ventil 18 verhindert ein Strömen des Mediums über ^* den Kanal 6 in die Druck¬ glättungseinrichtung 5 entgegen der eigentlichen Strömungsrichtung S.

Zum Anlaufen der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 ist zu Beginn das Verfahrens der Druck im Druckglättungs-

behälter 5 relativ gering, jedenfalls geringer als der Ausgangsdruck p _Q in der Einspeiseeinrichtung 2. Nach Druchtritt des Mediums durch die Düse 19 wird das Medium auf eine Geschwindigkeit V- _j _ im Bereich etwa der Schallgeschwindigkeit beschleunigt. Es hat dann die Zustandsvariablen P- _j _, V- _| _, W^ und T- _j _. Im Beispielsfalle der Fig. 6 bis 9 wird das Medium auf eine Geschwindigkeit von etwa 300 m/s beschleunigt. Die Beschleunigung wird durch die Düse 19 erreicht. Nach dem Beschleunigen strömt das Medium mit den genannten Zustandsvariablen Geschwindigkeit W- _j _, Druck p-^, Volumen V und Temperatur T durch die Strö¬ mungskanäle 11 und 11 ' . Damit sich beim Startvorgang eine entsprechende Beschleunigung des Mediums in den Strömungskanälen 11 und 11' ausbilden kann, muß der Druck in der Druckglättungseinrichtung bzw. nach Ver¬ lassen des Strömungskanals 11', wie bereits erwähnt, entsprechend klein sein. Wie aus Fig. 6 ersichtlich, erreicht das Medium nach Verlassen des Strömungs¬ kanals 11' über den Diffusor 22 abzüglich der Reibungsverluste wieder seine Ausgangs- zustandsvariablen P , V _Q , W _Q und T _Q .

Der Strömungskanal 11 wird nun schlagartig über die Verschlußeinrichtung 12 gasdicht verschlossen (Fig. 7 ) . Die Geschwindigkeit des Mediumstromes ist dann direkt vor dem Körper 20 gleich Null. Das Medium hat die Zustandsvariablen P2, V2, 2 und T2. Es bildet sich nunmehr eine Stoßfront durch eine Verdichtungs- welle oder einen Verdichtungsstoß. In der Zeichung gesehen links der Stoßfront F- _j _ befindet sich ein Zustandsfeld m, in welchem das Medium die genannten Zustandsvariablen - _j _, Pη_, V- _| _ und -^ hat. Im Zustands¬ feld N, rechts von F- _| _, hat das Medium die Zustands¬ variablen 2, P2 V2 und T2- Der Gasmengenstrom des Mediums tritt aus dem Zustandsfeld m an der Stoßfront F-, in das Zustandsfeld N mit den genannten Zustands-

ERSATZBL TT

variablen in Form eines geraden Verdichtungsstoßes oder einer Verdichtungswelle über. Da bei diesem, als Induktionsstoß bezeichneten Vorgang das Volumen V2 nicht unendlich klein werden kann, wandert die Stoßfront F _j entgegen der eigentlichen Stromungsrich¬ tung S in den Strömungskanal 12 hinein. Die Geschwin¬ digkeit dieser Strömungswelle wird mit W'2 bezeich¬ net. Bei dem Induktionsstoß erhöht sich der Druck im Strömungskanal relativ zum Ausgangsdruck P _Q .

Daraufhin wird der Strömungskanal 11 schlagartig geöffnet, was aus Fig. 8 ersichtlich ist. Da der Druck P^ am Ende der Einrichtung kleiner als der Druck P2 ist, findet ein sogenannter Entladungsstoß statt, bei dem eine mit F2 bezeichnete Verdünnungs¬ welle in Richtung der Stoßfront F^ und das zuvor angeregte Zustandsfeld vordringt. Die Geschwindigkeit der Verdünnungswelle F2 ist größer als die Fortpflan¬ zungsgeschwindigkeit der Stoßfront F- _j _ . In der Verdün¬ nungswelle strömt dann das gasförmige Medium mit der Geschwindigkeit W3, dem Druck P3, dem spezifischen Volumen V3 und der Temperatur T3 nach rechts über den Diffusor 22 in die Druckglättungseinrichtung 6 ab. Die Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Verdünnungs¬ welle F2 ist gleich der Geschwindigkeit im Zustands¬ feld N. Die Verdünnungswelle F2 bildet das Übergangs¬ gebiet A, in dem der Druck P2 auf den Druck P3 sinkt. Die Schallgeschwindigkeit W3 ergibt sich als Funktion der hier beschriebenen Drucksenkung in der Verdün¬ nungswelle F2.

Bevor die Stoßfront F- _j _ die Düse 19 erreicht, erreicht die Verdünnungswelle F2 die Stoßfront F^ (Fig. 9), wobei die Geschwindigkeit W^, mit welcher die Stoßfront F _j in den Strömungskanal hineinwandert, als Folge der durch die Verdünnungswelle F2 verursachten Abströ ungsgeschwindigkeit bzw. Drucksenkung schlag-

artig sinken muß. Der Induktionsstoß endet, wenn die Verdünnungswelle F2 die Stoßfront F^ erreicht hat. Hierdurch wird die Stoßfront F-^ aufgelöst und der Ausgangszustand wieder hergestellt. Das mit der Ver¬ dünnungswelle abströmende Medium hat die Zustands¬ variablen W3, P3, V3 und T3, das sich anschließende Medium die Zustandsvariablen W- _j _, P _] _, V- _j _ und T- _j _. Da das Medium über den Diffusor 22 in die Druckglät¬ tungseinrichtung 5 abströmt, wird die Strömungsener¬ gie teilweise wieder in Druckenergie umgewandelt. Der Druck wird hierdurch auf ein beständig höheres Druck¬ niveau als der Druck P _Q gebracht.

Nachdem die Stoßfront F- _j _ aufgelöst ist, ist der Aus- gangszustand wieder hergestellt und es wird durch das erneute schlagartige Verschließen des Strömungskanals 11 durch die Verschlußeinrichtung 12 ein weiterer Induktionsstoß angeregt.

Ursächlich für die Reversibilität des Induktions- stoßes im Überschallbereich ist also die Geschwin¬ digkeit des Mediums, mit der das Medium nach rechts von der Verdünnungswelle abströmt und welche größer sein muß und ist, als die Geschwindigkeit W' _j , mit welcher das Gas bei gegebenen Startbedingungen bei einem geraden stationären Verdichtungsstoß hinter der Stoßfront F^ abströmen würde. Im Unterschall¬ bereich muß die Abströmgeschwindigkeit W3 zumindest gleich oder größer sein, als die Strömungsgeschwin¬ digkeit W2• Hierdurch sinkt der Druck, hinter der Stoßfront F- _j _ bzw. Verdichtungswelle, was zur Folge hat, daß die Stoßfront F- _j _ nach rechts in Richtung Verschlußrichtung 12 wandert.

Da der Druck P^ größer ist als der Ausgangsdruck P _Q , kann ein in der Druckglättungseinrichtung befind¬ licher Druckluftmotor diese Druckdi ferenz zur Wand-

ERSATZBLATT

lung in elektrischer Energie über den Generator ver¬ wenden. Die Abgabe von Energie bewirkt einen Temperaturabfall im Medium, der über die Wärmequelle 7 bzw. die Wärmetauscher 16, 17 wieder ausgeglichen wird, so daß das Medium mit den genannten Anfangs- zustandsvariablen P _Q , T _Q , V _Q und _Q der Drucktrans¬ formationseinrichtung wieder zugeführt werden kann. Ohne Wärmezufuhr würde sich der genannte Prozeß bis zur Verflüssigung des Arbeitsgases vollziehen.

Alternativ zu der Energiewandlung durch einen Druck¬ luftmotor oder eine Gasturbine besteht die Möglich¬ keit, die Energie der Verdichtungsstöße bzw. der Ent¬ ladungsstöße direkt in elektrische Energie umzuwan¬ deln. Dies kann dadurch geschehen, indem elektroma¬ gnetische oder piezoelektrische schwingungsfähige Systeme in Resonanzschwingungen versetzt werden.

Bezugszeichenliste: