AT514222A1 - Antriebseinheit - Google Patents

Abstract

Eine Antriebseinheit weist wenigstens einem erstenHochdruckwärmetauscher (1A) und wenigstens einem zweitenHochdruckwärmetauscher (1B) auf, in denen sich Gas befindet. Einantreibbarer Kolben (15) wenigstens einer ersten Arbeitsmaschine(13) ist direkt oder indirekt durch das Gas im ersten und zweitenWärmetauscher (1A, 1B) auf Grund von Temperatur- undDruckunterschieden antreibbar. Es ist wenigstens ein Behälter (4,5) für je ein Wärme und ein Kälte übertragendes Mediumvorgesehen. Ausgehend von den Behältern (4, 5) für ein Wärme undein Kälte übertragendes Medium ist das Wärme bzw. Kälteübertragende Medium je über einen weiteren Wärmetauscher (6, 7)in einem Kreislauf geführt und ausgehend von den weiterenWärmetauschern (6, 7) ist je ein Temperatur übertragendes Mediumin einem Kreislauf über den ersten und/oder zweiten Wärmetauscher(1A, 1B) geführt.

Description

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Die Erfindung betrif ftf'eitt© ??nt3:*ieb*se*iMieit mit wenigstens einem ersten Wärmetauscher und wenigstens einem zweiten Wärmetauscher, vorzugsweise Hochdruckwärmetauscher, in denen sich Gas befindet, mit wenigstens einer ersten Arbeitsmaschi ne, insbesondere ein Verdichter, die einen antreibbaren Ko 1 ben auf.weist, wobei der Kolben direkt oder indirekt durch das Gas im ersten und zweiten Wärmetauscher auf Grund von Temperatur- und Druckunterschieden antreibbar ist, und mit wenigstens einem Behälter für je ein Wärme und ein Kälte übertragendes Medium»

Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Bet.reiben ei ner solchen Anlage.

In der US 5 259 363 A und der AT 210 966 B wird eine Vorri chtung zum Verdichten eines Gases mittels Sonnenenorgie und/oder Umgebungswärme beschrieben, wobei ein erster Wä rmetauscher auf hohem Temperatürniveau und ein zweiter Wärmetauscher auf niedrigem Temperaturniveau und dazwischen ei ne Turbine zur Abgabe mechanischer Energie vorgesehen ist. Nach erfolgtem Druckausgleich wird das Gas durch e i ne Pumpe, die zusätzlich Energie verbraucht, rückgeführt.

Zudem sind Anlagen bekannt, bei denen Gas und ggf. Öl in einem ersten Hpchdruckwärmetauscher erhitzt w.i rd und Gas und ggf. Öl in einem zweiten 1 lochdruckwärmetauseher gekühlt wird, wobei das Gas bzw. Öl auf Grund von Temperatur- und Druckunterschieden einen Verdichter antreibt. Das erhitzende und das kühlende Medium werden von je einem Behälter zum entsprechenden Wärmetauscher und von dort wi eder zurück in den entsprechenden Behälter geführt. Diese Anlagen arbeiten auf Grundlage des Temperaturunterschiedes in diesen Behältern, Nachteilig dabei ist, dass in dem Behälter für kühlendes Medium von einem Wärmetauscher erwärmtes Medium rückgeführt wird und in den Behälter für erhitzendes Med i.um vom anderen Wärmetauscher gekühltes Medium rückgeführt wird, so dass sich die Temperaturen in diesen Behältern aneinander ang.l ei chen.

Der Erfindung 1i egt die Aufgabe zu Grunde, ei ne Antriebsei nhei t, 1/26 • · · · :· · ·;· · · ·':*:* ·* · ·' :* « Z · 9 · · * ·: ··· ··· • · · * · · :· · 9 * ·: ·' i, ·, :· ' · · die Sacht eile des Standes**deY Tb*ch?rL l^fficht auf weist, möglichst cnergi eeffi zi.ent betreiben zu können, wobei schon geringe Temperaturunterschiede ausreichen, um mechanische Energie zu gewinnen.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß mit einer Antriebseinheit, welche die Merkmale des Anspruches 1 aufweist.

Des weiteren wird diese Aufgabe mit einem Verfahren gelöst, welches di e Merkmale des Anspruches 10: aufweist.

Bevorzugte und vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Erfindüngsgemäß ist vorgesehen, dass ausgehend von den Behältern für ein Wärme und ein Kälte übertragendes Medium das Wärme bzw. Kälte übertragende Medium je über ei nen weiteren Wärmetauscher in einem Kreislauf geführt ist und dass ausgehend von den weiteren Wärmetauschern ein Temperatur übertragendes Medium je in einem Kreislauf über den ersten und/eder zweiten Wärmetauscher führbar, insbesondere regelbar führbar, ist. Somit wird erreicht, dass bereits geringe Temperaturunterschiede in den Behältern für ein Wärme und ein Kälte übertragendes Medium effizient zur Gewinnung mechanischer Energie genutzt werden können, da die Temperaturen in diesen Behältern nicht mehr durch rückgeführtes Medium negativ beeinträGhtigt werden. Mit der erfindungsgemäßen Anlage können bereits geringe Temperaturunterschiede genutzt werden, wobei die Erwärmung in den Behältern für Wärme übertragendes Medium z.B. durch Sönnenenergie oder durch Industrieabwärme erfolgen kann und die Kühlung von Kälte übertragenden Medium z.B. durch Abwasser.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der erste und der zweite Wärmetauscher durch je einen geschlossenen Außenmantel, insbesondere ein Doppelmantel, ummantelt sind. In einer bevorznuten Weiterführung dieser Variante kann vorgesehen sein, dass zwischen dem Äußenmantel und dem ersten bzw. zweiten Wärmetauscher ein Raum geschaffen ist und 2/26 »····· 3 ♦· · 1» » ψ · ♦ · · ·· · 4 * # · · · · · · * • ft · · * ft ft ft ft ft ft dass von den weiteren lämetauscheni ‘geführte Leitungen für das Temperatur überLragende Medium in diesen Raum münden und ausgehend von diesem Raum zurück zu den weiteren Wärmetauscher führen.

Im Rahmen der Erfindung kann zusätzlich oder alternativ dazu vorgesehen sein, dass der erste und/oder der zweite Wärmetauscher durch ein im Wärmetauscher angeordnetes Register erwä rmt bzw. gekühlt wird, jedoch ist die Verwendung eines gesch'lossenen Außenmantel s si cherer und effizienter in der Kriergi eübertragurig. Alternativ oder zusätzlich dazu können auch Heat-Pipes verwendet werden.

Im Rahmen der Erfindung kann vorgesehen sein, dass sich im ersten und zwei.t.en Wärmetauscher Gas aber keine Flüssigkeit, insbesondere Öl, befindet. Es kann sich im ersten und im zweiten Wärmetauscher aber auch Gas und Flüssigkeit, insbesondere Öl, befinden, wobei, das Gas auf Grund von Temperatur- und Druckuntersehieden derart auf die Flüssigkeit wirkt, dass der Kolben durch die Flüssigkeit antreibbar ist. In diesem Fall kann die Flüssigkeit aus dem ersten Wärmetauscher durch das komprimierte Gas Über die erste Arbeitsmaschine in den zweiten Wärmetauscher geleitet werden.

Im Rahmen der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass sich im erster, und zweiten Wärmetauscher Gas aber keine Flüssigkeit befindet, wobei diesen Wärmetauschern je ein Behälter mit Gas und Flüssigkeit, insbesondere Öl, zugeordnet ist. Die Behälter sind vorzugsweise Öl-Druckbehälter und stehen derart mit dem ersten und/oder zweiten Wärmetauscher in Verbindung:, dass Gas aus diesen Wärmetauschern auf Grund von Temperatur- und Druckunterschieden derart auf das die Flüssigkeit im zugeordneten Behälter wirkt, dass der Kolben durch die Flüssigkeit antreibbar ist. In diesem Fall kann die Flüssigkeit aus dem einen Behälter durch das komprimierte Gas über die erste Arbeitsmaschine in den zweiten Behälter geleitet werden. 3/26 ·· ·♦♦*·· ·« • ·.·' · ·:·

Die den ersten und zwe’iten Warme*tau*sc*ßern zugeordneten Behälter für Gas und Flüssigkeit sowie sämtliche Ausgestaltungen und entsprechenden Verfahrensabläufe zum Antreiben einer Arbeitsmaschine können auch unabhängig von der Art, wie die: Temperatur- und/oder Druckverhältnisse verändert werden, Anwendung finden.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn der erste und der zweite Wärmetauseher sowie ggf. die zugeordneten Behälter für Gas und Flüssigkeit jeweils zum gegenseitigen Druck- und Niveäuausglelch über wenigstens eine Verbindungsleitung, vorzugsweise zwei Verbindungsleitungen, in Verbindung stehen, so dass eine zusätzliche Pumpe: zum Rückführen von Gas oder Flüssigkeif, insbesondere Öl, vermieden werden kann. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Verbindungsleitung ein Ventil äufweist,: das bei Öffnung einen Druck- und Niveauausgleich von Gas und Flüssigkeit ermöglicht.

Im Rahmen der Erfindung kann durch den Kolben der ersten Arbeitsmaschine eine weitere Arbeitsmaschine, insbesondere eine Turbine oder ein Generator, antreibbar sein.

In einer Ausführungsform der Erfindung kann die Antriebseinheit wenigstens zwei Stationen mit ersten und zweiten Wärmetauschern aufweisen, die j eweils wenigstens ei ne erste Arbeitsmaschine antreiben können, wobei der Kolben der ersten Arbeitsmaschine: durch eine der Stationen angetrieben wird während oder nachdem das Druck und ggf. Flüssigkeitsniveau In .den beiden Wärmetauschern einer anderen Station ausgeglichen wird. Beim Umschalter von einer Station auf eine andere Station kann die selbe oder eine andere erste Arbeitsmaschine angetrieben werden. Es können auch zwei oder mehrere erste Arbeitsmaschinen gleichzeitig von einem Paar aus erstem und zweitem Wärmetauscher angetrieben werden.

Im Rahmen der Erfindung kann die erste Arbeitsmaschine zwei durch den Kolben getrennte Kammern aufweisen, wobei vom ersten und vom 4/26 λ :#.· · · β · · · * » * · · ♦ * « · · · · zweiten Wärmetäuscher Ίο zw*.* vor. cfen**di*e*s*en Wärmetauschern zugeordneten Behältern mit Flüssigkeit, insbesondere öl“ Brückbehälter, je eine Leitung in die erste Kammer und eine Leitung in die zweite Kammer führt.: Für eine Hubbewegung des Kolbens kann Gas oder Flüssigkeit von einem Wärmetauscher bzw. Flüssigkeit von einem Flüssigkeitsbehälter in eine der beiden Kammern geführt werden· und für die Rückhubbewegung des Kolbens kann Gas oder Flüssigkeit dieses Wärmetauschers bzw. Flüssigkeit dieses Flüssigkeitsbehälters in die andere der beiden Kammern geführt werden. Für eine Hubbewegung des Kolbens kann Gas oder Flüssigkeit von einen der beiden Kammern in den andern Wärmetauscher bzw. in den anderen Flüssigkeitsbehälter geführt werden und für die Rückhubbewegung des Kolbens kann Gas oder Flüssigkeit aus der anderen der beiden Kammern in diesen Wärmetauscher bzw. diesen Flüssigkeitsbehälter geführt werden. Für eine Hubbewegung des Kolbens kann ein' Ventil in der vom ersten Wärmetauscher oder vom zugeordneten Flüssigkeitsbehälter in die erste Kammer führenden Leitung und gleichzeitig ein Ventil in der von der zweiten Kammer in den zweiten Wärmetauscher bzw. in den zugeordneten Flüssigkeitsbehälter führenden Leitung geöffnet werden. Für eine Rückhubbewegung des Kolbens kann ein Ventil in der vom ersten Wärmetauscher/Flüssigkeitsbehälter in die zweite Kammer führenden Leitung und glc i chzeitig ein Ventil in der von der ersten Kammer in den zweiten WärmetäuScher/FlüsSigkeitsbehälter führenden Leitung geöffnet werden.

Im Rahmen der Erfindung; kann bei einem ersten Paar von erstem und zweitem Wärmetauschern, in denen zu Anfang im wesentlichem gleicher Druck herrscht, Gas im ersten Hochdruckwärmetauscher erhitzt und gleichzeitig im zweiten Hochdruckwärmetauscher gekühlt werden. Nachdem bei wenigstens ei nem weiteren Paar an ersten und zweiten Wärmetauschern der Druckausgleich stattgefunden hat kann beim ersten Paar entweder wieder Gas im ersten Wärmetaucher erhöht und Gas im zweiten Wärmetauscher gekühlt werden oder es kann Gas im ersten Wärmetaucher gekühlt 5/26 • · · * · · · · i · ··**>··#··· and Gas im zweiten Wärmetauscher' erhdM: werden.

Zar Antriebseinhe.it beschriebene Merkmale können auf das Verfahren übertragbar seih und zum Verfahren beschriebene Merkmale können auf die Antriebseinheit übertragbar sein.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die angeschlossenen Zeichnungen, in welchen bevorzugte Ausführungsformen dargestellt sind.

Big. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Antriebseinheit und Fig. 2 zeigt eine schematische Darste.l I ung einer zweiten Äusführungsform einer erfindungsgemäßen Antriebseinheit.

In Fig. 1 ist eine Antriebseinheit -mit zwei Paaren an Hochdruckwärnetauschern dargesteI1t, wobei jedes Paar an Ηochdruckwärnetauschern einen ersten Wärmetäuscher 1A und einen zweiten Wärmetauscher 1B au fwe i st, in denen im Ausgangszustand gleich hoher Druck herrscht, im ersten und zweiten Wärmetauscher ΙΑ, 1B ist Gas und Öl. Um di ese beiden Wärmetauscher ΙΑ, 1B ist jeweils ein geschlossener Außenmantel 2 mit einem Sicherheitsventil 3 angeordnet, wobei zwischen dem Außenmantel 2 und dem ersten bzw. zweiten Wärmetauscher 1A, 1B ein Raum 8 geschaffen ist.

Neben den ersten und zweiten Wärmetauschern ΙΑ, 1B weist die Anlage einen Behälter 4 für ein Wärme übertragendes Medium, in diesem Fall ein Speicher für heiße Flüssigkeit, die beispielsweise durch Sonnenenergie, Erdwärme, Industriewärme und: dergleichen erwärmt wird, und einen Behälter 5 für ein Kälte übertragendes Medium, in diesem Fall ein Speicher für kalte Flüssigkeit, die z.B. durch geringere Umgebungstemperatur, Kühlwasser, Industriekühlung, Windeinfluss usw. abgekühlt wird, auf. Ausgehend von den Behältern 4, 5 für das Wärme und das Kälte übertragende Medium ist das Wärme bzw. Kälte Übertragende Medium 6/26 ······«: ·: » «·«····>··· je: über einen weiteren* Warme*1;au*sehe*r *6*,* 7 in einem Kreislauf geführt. Diese Kreisläufe können als "Heiß-Primärkrcis.'Lau 1" und; "Kalt-Primärkreisiauf" bezeichnet werden.

Ausgehend von den weiteren Wärmetauschern 6, 7 kann ein Temperatur übertragendes Medium, beispielsweise Wasser, jeweils in einem Kreislauf über den ersten und/oder zweiten Wärmetauscher ΙΑ, 1B regelbar geführt werden. Hierzu führen Leitungen 9, 10 von den weiteren Wärmetauschern 6, 7 in die durch die Außenmäntel 2 gebildeten Räume 8, Ausgehend von den Räumen 8 führen Leitungen 11, 12 zurück zum jeweiligen weiteren Wärmetauscher 6, 7, wo das Temperatur übertragende Medium wieder auf die im Speicher für heiße bzw. kalte Flüssigkeit herrschende Temperatur gebracht wird. Durch Ventile in den Leitungen 9, 10 kann geregelt werden, ob das Temperatur übertragende Medium von den Weiteren Wärmetauschern 6, 7 nun in den Raum 8 des ersten Wärmetauschers 1A oder des zweiten Wärmetauschers 1B geführt wird. Diese Kreisläufe können als "Heiß-Sekundärkreislauf" und "Kalt-Sekündärkreislauf" bezeichnet werden.

Im Rahmen der .Erfindung können die im Kreislauf geführten Leitungen 9, 11 ur.d/oder 10, 12 auch in ein innerhalb der ersten und zweiten.Wärmetauschern 1A, 1B; angeordneten Registern münden.

Die Ant.riebseinheit in Fig. 1 weist einen Verdichter als erste ÄrbciLsmaschine 13 auf. Der Verdichter weist zwei durch einen Kolben 14 getrennte Kammern 15, 16 auf. Vom ersten Wärmetauscher 1A und vom zweiten Wärmetauscher 1B führt je eine Leitung in die erste Kammer 15 und eine Leitung in die zweite Kammer 16 des Verdichters.

Im ersten Wärmetauscher 1Ά wird Gas durch den "Heiß-Sekundärkreislauf" erwärmt, was zu einem Druckanstieg in diesem Wärmetauscher 1A führt. Im zweiten Wärmetauscher 1B wird Gas durch den "Kalt-Sekundärkreislauf" gleichzeitig gekühlt, was einen Druckabfall in diesem Wärmetauscher bewirkt. 7/26 • · · · · · P · · · » · · · ·, *:·« ···: · • · · » ··:·'·'· »

Ein Ventil In der vom 'ersten *Wäumelcaüseher lA in die erste Kammer 15 führenden Leitung wird geöffnet, wodurch Gas mit erhöhtem

Druck derart auf das Öl wirkt, dass dieses: vom ersten Wärmetauscher 1A In die erste Kammer 15 des Verdichters, z.B. ein Pneumatikzylinder, strömt und den Kolben 14 in eine Richtung bewegt. Wenn im ersten Wärmetauscher 1A kein Öl vorliegt sondern nur Gas, so würde nun Gas mit erhöhtem Druck in die erste Kammer 15 strömen. Gleichzeitig wird ein Ventil in der von der zweiten Kammer 16 in den zweiten Wärmetauscher 1B führenden Leitung geöffnet, wodurch Öl von der zweiten Kammer 16 in den zweiten Wärmetauscher 1B strömt und den Kolben 14 In die gleiche Richtung bewegt. Wenn im zweiten Wärmetauscher .1B kein Öl vorliegt sondern nur Gas, so würde nun oder Gas mit ni edrigerem Druck in den zweiten Wärmetauscher 1B strömen. Mach maximalem Hüb des Kolbens 14 in diese Richtung werden diese Ventile geschlossen.

In einem weiteren Schritt wird ein Ventil in der vom ersten Wärmetäuscher 1A in die zwei te Kammer 16 führenden Leitung geöffnet, wodurch Öl (analog; Gas; mit erhöhtem Druck) vom ersten Wärmetauscher in die zweite Kammer 16 des Verdichters strömt und den Kolben 14 in die andere Richtung bewegt. Gleichzeitig wird ein Ventil in der von der ersten Kammer 15 in den zweiten Wärmetäuscher 1B führenden Leitung: geöffnet, wodurch Öl (analog: Gas mit niedrigerem Druck) von der ersten Kammer 15 in den zweiten Wärmetauscher 1B strömt und den Kolben 14 in die gleiche Richtung bewegt.

Durch das Strömen des Öls (analog: Gas) vom ersten Wärmetauscher 1A in den zweiten Wärmetauscher 1B findet zwischen diesen beiden Wärmetauschern 1A, 1;B eine: gewisse Druckangleichung statt. Ein Druck- und Niveauausgleich wird durch Verbindungsleitungen 17, 18 mit Ventilen erzielt. Es können mehrere Kolbenhübe in beide Richtungen ausgeführt werden, bevor Druckausgleich zwischen einem Paar von ersten und zweiten Wärmetauschern ΙΑ, 1B stattfindet.

Nachdem oder während im ersten Paar von Wärmetauschern 1A, 1B der Druckausgleich stattgefunden hat, wird auf ein zweites Paar 8/26 «· ·· ···« ·· ·· • · « · · · Q · • · * · · *··^ ··· i * · · · · · t * » t · »: :· * #* ·· Wärmetauscher ΙΑ, 1B umge’stäl’lt’ unä* der* Kolben 14 wie oben beschrieben in beide Richtungen bewegt. Es können mehrere Paare von Hochdruckwärmetauschern vorgesehen sein.

Nachdem das zweite oder ein weiteres Paar an Wärmetauschern 1A, 1B einen Hub und Ruckhub (oder mehrere) des. Kolbens 14 bewirkt haben, kann beim ersten Paar von Wärmetauschern ΙΑ, 1B das Gas .im ersten Wärmetauscher 1A wieder erhitzt und das Gas im zweiten Wärmetauscher 1B wieder gekühlt: werden °der es wird das Gas im zweiten Wärmetauscher 1B erhitzt und: das Gas im ersten Wärmetauscher 1A gekühlt.

Beim Antreiben der ersten Arbeitsmaschine anfallende Wärme oder Kälte kann beispielsweise über ein Register auf die Flüssigkeit in den Speichern für heiße bzw. kalte Flüssigkeit, übertragen werden.

Der Kolben 14 des Verdichters ist in seiner linearen Bewegungsrichtung auf beiden Seiten je mit einem Verbindungsmittel, beispielsweise eine Stange oder ein Rohr, verbunden, welches wiederum je mit einem weiteren Kolben 19 verbunden ist. Durch die Bewegung des Kolbens 14 des Verdichters kann somit durch den einen weiteren Kolben 19 in einem Zylinder 20 Luft angesaugt werden und durch den anderen wei teren Kolben 19 in einem weiteren Zylinder 20 Luft komprimiert werden.

Durch die lineare Bewegung des: Vom Kolben 14 ausgehenden Verbindungsmittels kann ein Linearmötor angetrieben sein. Im Rahmen der Erfindung kann auch eine Translation der linearen Bewegung des Kolbens 14 durch geeignete Mittel in eine: Drehbewegung erfolgen, um dadurch einen Generator anzutreiben.

Um die Zylinder 20 kann ein Flüssigkeitsmantel angeordnet sein. Die in diesem Mantel befindliche Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, erwärmt sich durch die vom Zylinder 20 abgegebene Wärme und kann zu einem Flüssigkeitsspeicher/ beispielsweise zum Speicher für heiße Flüssigkeit geführt werden. 9/26 • · · · · · · ·^ ^» ·♦ * ··«····«*· • 0« ··«····«

Die ira Zylinder 20 komprimierte**Lu*it *k*ann über Leitungen zumindest teilweise in Gasspeicher GSP geführt werden·:, Alterna t :.v oder zusätzlich dazu kann die komprimierte Luft zumindest teilweise eine weitere Arbeitsmaschine, z.B. einen Generator, antreiben. Die im Gasspeicher GSP gespeicherte, komprimierte Luft kann auch dazu verwendet werden, den Druck im ersten öder zweiten Wärmetauscher ΙΑ, 1B zu erhöhen, um die erste Arbeitsmaschine anzutreiben.

Durch das Entspannen zumindest eines Teils der im Zylinder 20 komprimierten Luft kann im Rahmen der Erfindung Wasser oder eine andere Kühlflüssigkeit im Speicher für kalte Flüssigkeit gekühlt werden. Die entspannte Luft kann an die Umgebung abgegeben werden.

Der in Fig. 2 dargestellten Anlage liegt hinsichtlich des "Heiii-bzw- KaLt-:Primärkreislaufs" und des "Heiß- bzw. Kalt-Sekundärkreislaufs" das zu Fig. 1 beschriebene Funktionsprinzip zu Grunde:, Die weitere Ausgestaltung der Antriebseinheit kann ebenfalls wie zu Fig. 1 beschrieben ausgeführt sein.

Ein Unterschied zur in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform besteht darin, dass sich in den ersten Wärmetauschern 1A und den zweiten WärmeLausehern 1B nur Gas befindet, das den ersten und zweiten Wärmetauschern ΙΑ, 1B je ein Öldruckbehälter 21, in denen sich öl und Gas befinden, zugeordnet ist und dass zwei Verdichter vorgesehen sind. Die Verdichter weisen wie in Fig. 1 zwei durch einen Kolben 14 getrennte Kammern 15, 16 auf.

Vom ersten Wärmetauscher 1A und vom zweiten Wärmetauscher 1B führt je eine Leitung in beide Öldruckbehälter 21. Das Gas im ersten und zweiten Wärmetauscher ΙΑ, 1B wirkt auf Grund von Temperatur- und Druckunterschieden derart auf das Öl im Behälter 21, dass der Kolben 14 durch das Öl antreibbar ist. Hierzu führt von beiden Öldruckbehältern 21 je eine Leitung in die erste Kammer 15 und eine Leitung in die zweite Kammer 16 des Verdichters. 10/26 # · « · · 1 1 · » · » ’· ·: » · .·"· *Γ ··* · * * t ·: · * ·; η φ » • > · ·: · ·: · · · · ·

Im ersten Wärmet au sche*r 1*Ä w*i*rd**Gas* durch den "Heiß-Sekundärkreis1 auf" erwärmt, was zu einem Druckanstieg in diesem Wärmetauscher 1A führt. Im zweiten Wärmetauscher 1B wird Gas durch den " Kalt.-So kundä r kre i s lauf." gleichzeitig gekühlt, was ei nen Druckabfa11 in di esem Wärmetauscher bewirkt.

Ein Ventil in der vom ersten Wärmetauscher 1A in den ersten Öldruckbehälter und ein Ventil in der von diesem Öldruckbehälter in die erste Kammer 15 führenden Leitung wird geöffnet, wodurch Gas mit erhöhtem Druck aus dem orsten Wärmetauscher 1A derart auf das Öl in dem einen Öldruckbohälter 21 wirkt, dass di eses vom ClcruckbehäIter 21 in die erste Kammer 15 des Verdichters strömt und den,Kolben 14 in eine Richtung bewegt. Gleichzeitig wird ein Ventil in der von der zweiten Kammer 16 in den zweiten Öidruckbehälter 21 führenden Leitung und ein Ventil in der von diesem Öldruckbehälter zum zweiten Wärmetauscher 1B führenden Leitung geöffnet, wodurch Öl von der zweiten Kammer 16 in diesen Öldruckbehälter 21 strömt und den Kolben 14 in die gieiche Richtung bewegt. Nach maximalem Hub des Klobens 1b in diese Richtung werden diese Ventile geschlossen.

In einem weiteren Schritt wird ein Ventil in der vom ersten Öidruckbehälter ;21 in die zweite Kammer 16 führenden Lei t.ung geöffnet, wodurch öl vom ersten Öidruckbehälter in die zweite Kammer 16 des Verdichters strömt und den Kolben 14 in die andere Richtung bewegt. Gleichzeitig wird ein Ventil in der von der ersteh Kammer 15 in den zweiten Öidruckbehälter 21 führenden Leitung geöffnet, wodurch Öl von der ersten Kammer 15 in den zweiten Öidruckbehälter 21 strömt und den Kolben 14 in die gleiche Richtung bewegt.

Ein Bruck- Und Niveauausgleich kann in dgn ersten und zweiten Wärmetauschern ΙΑ, 1B durch die Verbindungsleitungen 17, 18 mit Ventilen und zwischen den beiden Öldruckbehältexn 21 mit r Verbindungsleitungen 22, 23 mit Ventilen erzielt werden. Es können mehrere1 Kolbenhübe in beide Richtungen ausgeführt werden, bevor Druckausgleich zwischen einem Paar von ersten und zweiten 11/26 ·· ·<Μ ·· ·<Μ : :: : · : • :* :· 4 ♦·!.«· * • · ♦ · » « *ψ .·· ··_ ·,··♦, • · Wärmetauschern ΙΑ, 1Β stattfindet. Der Niveauausgleich in den Öldruckbehältern kann auch dadurch erreicht, werden, indem Gas: mit erhöhtem Druck bei einem anderen Paar von ersten und zweiten WärmeLauschern ΙΑ, 1B in den zweiten Öldruckbehälter 21 geführt wird.

Nachdem oder während im ersten Paar von Wärmetauschern ΙΑ, 1B der Druckausgleich stattgefunden hat,, wird auf ein zweites Paar Wärmetauscher ΙΑ, lB umgestellt und der Kolben 14 wie oben beschrieben in beide Richtungen bewegt. Auch kann dann über die Öldruckbehälter ein weiterer Verdichter angetrieben werden. Es können auch beide Verdichter gleichzeitig von einem Paar von erstem und zweiten Wärmetauscher ΙΑ, 1B angetrieben werden.

Ausgehend von wenigstens einem Verdichter kann ein geschlossener Ölkreislauf über einen Öldruckbehälter verlaufen, durch welchen eine weitere Arbeitsmaschine, beispielsweise ein Generator, angetrieben wird. Durch die Hubbewegung des Kolbens 14 wird dazu Öl auf einer Seite des Verdichters angesaugt: und auf der anderen Seite des Verdichters gedrückt. Statt Öl kann auch eine andere geeignete Flüssigkeit verwendet werden.

Im Rahmen der: Erfindung ist es auch möglich, dass sich in den ersten und zweiten Wärmetauschern ΙΑ, 1B Gas und Flüssigkeit., insbesondere Öl, befinden und dem ersten und zweiten i. Wärmetäuscher 1A, IB jeweils ein 'Behälter 21 mit Flüssigkeit, insbesondere Öl, zugeordnet ist. Das Gas in den ersten und zweiten Wärmetauschern ΙΑ, 1B wirkt über die Flüssigkeit, in den ersten und zweiten Wärmetauschern ΙΑ, 1B derart auf die Flüssigkeit in den zugeordneten Behältern 21 wi rkt, dass die Flüssigkeit in den Behältern 21 den Kolben 14 antreibt.

Zusammenfassend kann ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wie k ^ folgt dargestellt werden: '

Eine Antriebseinheit weist wenigstens einem ersten Hochdruckwärmetauscher 1A und wenigstens einem zweiten 12/26

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äntreibbafef Kolben 14 wenigstens einer ersten Arbeitsmaschine 13, ist direkt oder indirekt durch das Gas im ersten und zweiten Wärmetauscher ΙΑ, 1B auf Grund von Temperatur- und Druckunterschieden antreibhär. Es ist wenigstens ein Behälter 4, 5 für je ein Wärme und ein Kälte: übertragendes: Medium vorgesehen, Ausgehend von den Behältern 4, 5 für ein Wärme und ein Kälte übertragendes Medium ist das Wärme bzw. Kälte übertragende Medium je über einen weiteren Wärmetauscher 6, 7 in einem Kreislauf geführt und ausgehend von den weiteren Wärmetauschern 6, 7 ist je ein Temperatur übertragendes Medium in einem Kreislauf über den ersten und/oder zweiten Wärmetauscher ΙΑ, 1B geführt,: 13/26

Claims (16)

1. • · · · • · · · · ♦ · · « » f • · · · · « 14 · · • f * * latent a^ispriicfie: 1. Antriebseinheit, mit wenigstens einem ersten Wärmetauscher (1A) und wenigstens einem zweiten Wärmetauscher (1B), vorzugsweise Hochdruckwärmetauscher, in denen sich Gas befindet, mit wenigstens einer ersten Arbeitsmaschine (13), insbesondere ein Verdichter, die einen antreibbaren Kolben (14;) aufweist, wobei der Kolben (14) direkt oder indirekt durch das Gas im ersten und zweiten Wärmetauscher (ΙΑ, 1B) auf Grund von Temperatur- und Druckunterschieden antreibbar Ist, und mit wenigstens einem Behälter (4, 5) für je ein Wärme und ein Kälte übertragendes Medium, dadurch gekennzeichnet, dass ausgehend von den Behältern (4, 5) für das Wärme und das Kälte übertragende Medi um das Wärme bzw. Kälte übertragende Medium je über einen weiteren Wärmetauscher (6, 7) in einem Kreislauf geführt ist und dass ausgehend von den weiteren Wärmetauschern (6, 7) ein Temperatur übertragendes Medium je in einem Kreislauf über den ersten und/oder zweiten Wärmetauscher (ΙΑ, 1B) führbar, insbesondere regelbar führbar, ist.
2. 2. Antriebseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Wärmetauscher (ΙΑ, 1B) durch einen geschlossenen Außenmantel (2), insbesondere ein Doppelmantel, ummantelt sind,
3. 3. Antriebseinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Außenmantel (2) und dem ersten bzw. zweiten Wärmetauscher (ΙΑ, 1B) ein Raum (8) geschaffen ist und dass von den weiteren Wärmetauschern (6, 7) geführte Leitungen (9, 10) in diesen Raum (8) münden und ausgehend von diesem Raum (8) zurück; zum jeweiligen weiteren Wärmetauscher (6, 7) führen. dadurch Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis gekennzeichnet, dass sich im ersten und im zweiten Wärmetauscher (1Λ, 1B) Gas und Flüssigkeit, insbesondere Öl, 14/26 4 . • · · · · * Ί G* * · • · · · · »••-‘-Η»·· #: • · ♦ Φ · · · * * ϊ • · · » · · · ·· · befinden und dass das Gas auf Grund von Temperatur- und Druckunterschieden derart auf d.i.e Flüssigkeit wirkt, dass der Kolben (14) durch die: Flüssigkeit antroibbar ist.
4. 5. Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass dem ersten und zweiten Wärmetauscher (ΙΑ, 1B) je ein Behälter ('21), insbesondere ein Öi-Druckbehälter, mit Flüssigkeit, insbesondere Öl, zugeordnet ist und dass das Gas auf Grund von Temperatur- und Druckunterschieden derart auf die Flüssigkeit im Behälter (21) wirkt, dass der Kolben (14) durch die Flüssigkeit aus den Behältern (21) antreibbar ist.
5. 6. Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Wärmetauscher (ΙΑ, 1B) sowie gegebenenfalls die diesen Wärmetauschern (1A, 1B) zugeordneten Behälter (21) mit Flüssigkeit zum gegenseitigen Druck- und Niveauausgleich über je wenigstens eine Verbindungsleitung (17, 18:,· 22, 23), varzugsweise zwei Verbindungsleitungen (17,18; 22, 23), in Verbindung stehen. ?:. · Antriebselnheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsleitung (17, 18; 22, 23) ein Vent i.l aufweist, das bei Öffnung einen Druck- und Nivcauausgleich von Gas und Flüssigkeit ermögIi cht.
6. 8. Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass durch den Kolben (14) eine wo Ltere Arbeitsmaschine, insbesondere eine Turb.ine oder ein Generator, antreibbar ist.
7. 9. Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie wenigstens zwei Stati onen mit ersten und zweiten Wärmetauschern (1A, 1B) aufweist.
8. 10. Verfahren zum Betreiben einer Antri ebsei nhei t, mit wenigstens einem ersten Wärmetauscher (1Λ) und wenigstens 15/26 • ft ·· ···« ·· »* · · • · · · · · 1 £· · · • · ·' · ft··*1-'-··· · »««··· «·» • •••• •••• •ft einem zweiten Wärmet*äus*che*r (*l*B)****vorzugsweise Hö'eMiüü^wätmetäuscner·/ in denen sich Gas befindet;, mit wenigstens einer ersten Ärbeitsmaschine (13), insbesondere ein Verdichter, die einen antreibbaren Kolben (14:) aufweist, wobei der Kolben (14) direkt oder indirekt durch das Gas im ersten und zweiten Wärmetauscher (ΙΑ, 1B) auf Grund von Temperatur- und Druckunterschieden angetrieben wird, und mit wenigstens einem Behälter (4, 5) für je ein Wärme und ein Kälte übertragendes Medium, dadurch gekennzeichnet;, dass ausgehend von den Behältern (4, 5) für das Wärme und das Kälte übertragende Medium das Wärme und das Kälte übertragende Medium je: über einen weiteren Wärmetauscher (6, 7) in einem Kreislauf geführt wird und dass ausgehend von den weiteren Wärmetäuschern (6, 7) ein Temperatur übertragendes Medium je in einem Kreislauf über den ersten oder zweiten Wärmetauscher (ΙΑ, 1B) geführt wird.
9. 11. Verfahren nach Anspruch IO, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einem Äußenmantel (2) und dem ersten bzw. zweiten Wärmetauscher (ΙΑ, 1B) ein Raum (8) geschaffen ist und dass das Temperatur übertragende Medium von dem jeweiligen weiteren Wärmetauscher (6, 7) in diesen Raum (8) und ausgehend von diesem Raum (8) zurück zum jeweiligen weiteren Wärmetauscher (6, 7) geführt wird,
10. 12. Verfahren nach Anspruch 1C oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass sich im ersten und im zweiten Wärmetauscher (ΙΑ, 1B) Gas und Flüssigkeit, insbesondere ÖL, befinden und dass das Gas auf Grund von Temperatur-- und Druckunterschieden derart auf die Flüssigkeit wirkt, dass der Kolben (14) durch die Flüssigkeit angetrieben wird.
11. 13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit aus dem ersten Wärmetauscher (1A) durch das komprimierte Gas über die erste Arbeitsmaschine (13;) in den zweiten Wärmetauscher (1B) geleitet wird oder dass die Flüssigkeit aus dem zweiten Wärmetauscher (1B) durch das 16/26 1 1« • · · · · i η* ·· · » · · *^ '·« « · · * · ·· ·· ff ·· *· ft··· _ >.rlinierte Gas über die erste Arbeitsinaschine (13) in den ersten Wärmetauscher (1A) geleitet wird.
12. 14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass dem ersten und zweiten Wärmetauscher (1A, 1B) je ein Behälter (21), insbesondere ein Öl-Druckbehälter, mit Flüssigkeit, insbesondere Öl, zugeordnet ist und dass das Gas auf Grund von Temperatur- und Druckunterschieden derart auf die Flüssigkeit im Behälter (21) wirkt, dass der Kolben (14) durch die Flüssigkeit aus den Behältern (21) angetrieben wird.
13. 15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit aus dem ersten Behälter (21) durch das komprimierte Gas über die erste Arbeitsmäschine (13) in den zweiten Behälter (21) geleitet wird.
14. 16. Verfahren nach einem der Ansprüche: 10 bi s 15/ dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Wärmetauscher (1a, IBj sowie gegebenenfalls die diesen Wärmetauschern (1A, 1B) zugeordneten Behälter (21) mit Flüssigkeit je durch eine Leitung (17, 18; 22, 23) mit einem Ventil verbunden sind und dass die Druck- und ggf. Flüssigkeitsniveaus in den beiden Wärmetauschern (ΙΑ, 1B) sowie gegebenenfalls in den diesen Wärmetauschern Ο Λ, 1B) zugeordneten Behältern (21) durch Öffnen des Venti ;s ausgeglichen werden.
15. 17. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass durch den Kolben (14) eine weitere Arbeitsmaschine, insbesondere eine Turbine oder ein Generator, angetrieben wird.
16. 18. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch , gekennzeichnet, dass sie wenigstens zwei Stationen mit ersten und zweiten Wärmetauschern (ΙΑ, 1B) aufweist und dass dass der Kolben (14) der ersten Arbeitsmaschine (13) durch eine der Stationen angetrieben wird während das Druck und 17/26 • · 18· • #»# »·» • · • · 9 ggf. Flüssigkeitsniveaü in den beiden Wärmetauschern (1A, 1B) einer anderen Station ausgeglichen wird. 18/26