DE102008060598A1 - Apparatus and method for compaction or compression of a gas - Google Patents

Apparatus and method for compaction or compression of a gas

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DE102008060598A1
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verdichtung oder Entspannung eines gasförmigen Arbeitsmittels mittels einer Hydraulikflüssigkeit, umfassend einen ersten adiabaten Zylinder (8, 108) und einen zweiten adiabaten Zylinder (7, 107), der mit dem ersten Zylinder (8, 108) über eine Einrichtung zur Zufuhr (11) oder Abfuhr (111) von Energie hydraulisch verbunden ist, wobei The invention relates to an apparatus for compressing or expanding a gaseous working fluid by means of a hydraulic fluid, comprising a first adiabatic cylinder (8, 108) and a second adiabatic cylinder (7, 107) with the first cylinder (8, 108) via a device for feeding (11) or discharge (111) is hydraulically connected energy, wherein
(a) sich in einem ersten Zustand das gasförmige Arbeitsmittel in dem ersten adiabaten Zylinder (8, 108) befindet und sich die Hydraulikflüssigkeit in dem zweiten adiabaten Zylinder (7, 107) befindet; (A) is in a first state, the gaseous working medium in the first adiabatic cylinder (8, 108) and the hydraulic fluid in the second adiabatic cylinder (7, 107);
(b) in einem ersten Schritt die Hydraulikflüssigkeit aus dem zweiten adiabaten Zylinder (7, 107) in den ersten adiabaten Zylinder (8, 108) geführt wird, wobei die Hydraulikflüssigkeit die Einrichtung zur Zufuhr (11) oder Abfuhr (111) von Energie passiert; (B) in a first step the hydraulic fluid from the second adiabatic cylinder (7, 107) in the first adiabatic cylinder (8, 108) is guided, wherein the hydraulic liquid, the means for feeding (11) or discharge (111) passes energy ;
(c) sich in einem zweiten Zustand das gasförmige Arbeitsmittel in dem zweiten adiabaten Zylinder (7, 107) befindet und sich die Hydraulikflüssigkeit in dem ersten adiabaten Zylinder (8, 108) befindet; (C) is in a second state, the gaseous working medium in the second adiabatic cylinder (7, 107) and the hydraulic fluid in the first adiabatic cylinder (8, 108);
(d) in einem zweiten Schritt die Hydraulikflüssigkeit aus dem ersten adiabaten Zylinder (8, 108) in den zweiten adiabaten Zylinder (7, 107) geführt wird, wobei die Hydraulikflüssigkeit die Einrichtung zur Zufuhr (11) oder Abfuhr (111) von Energie passiert; (D) in a second step, the hydraulic fluid from the first adiabatic cylinder (8, 108) in the second adiabatic cylinder (7, 107) is guided, wherein the hydraulic liquid, the means for feeding (11) or discharge (111) of energy passes ; und and
(e) der erste Schritt (b) unter Erreichen des zweiten Zustandes und anschließend der zweite Schritt (d) unter Erreichen des ersten Zustandes wiederholt ausgeführt werden. (E) the first step (b) to achieve the second state and then the second step (d) are repeatedly executed under reaching the first state.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Verdichtung oder Kompression eines gasförmigen Arbeitsmittels. The invention relates to an arrangement for compacting or compressing a gaseous working fluid. Sie betrifft ferner ein Verfahren zur Verdichtung oder Kompression eines gasförmigen Arbeitsmittels. It further relates to a method for compacting or compressing a gaseous working fluid.
  • Die Kompression oder Expansion von Gasen hat in der Energiewirtschaft eine bereite Anwendung gefunden. The compression or expansion of gases has found a ready application in the power industry. Beispielsweise wird die Expansion von Gasen in Verfahren zur Erzeugung von elektrischer oder mechanischer Energie aus anderen Energieformen wie beispielsweise Wärmeenergie verwendet. For example, the expansion of gases in processes for the generation of electrical or mechanical energy from other energy forms such as heat energy. Bei sogenannten ORC-Prozessen (OCR = Organic Rankine Cycle), wird Wärmeenergie mittels eines gasförmigen oder flüssigen Arbeitsmittels, mit Ausnahme von Wasser, in elektrische Energie umgewandelt. In so-called ORC process (OCR = Organic Rankine Cycle), heat energy by means of a gaseous or liquid working medium, with the exception of water, to electrical energy is converted.
  • Die Kompression von Gasen findet hingegen in Wärmepumpen Anwendung. The compression of gases, however, takes place in heat pump applications. In den Verdichtereinheiten der Wärmepumpen werden unter anderem Arbeitsmittel mit hohen Verdichtungsenddrücken und/oder großen Druckverhältnissen eingesetzt. In the compressor units of heat pumps, among other equipment will be used with high discharge pressures and / or high pressure conditions. Derartige Arbeitsmittel sind insbesondere Kohlendioxid oder Ammoniak. Such operations are, in particular carbon dioxide or ammonia. Ferner wird die Kompression von Gasen in einer Verdichtereinheit zur Energiespeicherung genutzt, wie dies beispielsweise in Druckluftspeichern der Fall ist. Furthermore, the compression of gases in a compressor unit is used for energy storage, as is the case for example in compressed air storage. Ein weiteres Anwendungsgebiet der Kompression von Gasen ist die isotherme Verdichtung, bei der Trennung oder Abfuhr der Kompressionswärme erforderlich ist. Another field of application of the compression of gases is the isothermal compression, is required in the separation or removal of the heat of compression. Überdies werden Gase komprimiert, bei denen eine Explosionsgefährdung besteht. Moreover gases are compressed, where there is an explosion hazard.
  • Zur Kompression von Gasen werden im Bereich von kleinen bis mittleren Leistungen vorwiegend Roll- und Hubkolbenverdichter eingesetzt, während im Bereich von mittleren bis großen Leistungen Schrauben- oder Turbomaschinen verwendet werden. For compression of gases predominantly roll and reciprocating compressors are used in the range of small to medium power, while used in the field of medium to high powers screw or turbomachinery.
  • Bei der Expansion von Gasen werden – insbesondere für OCR-Prozesse – im mittleren Leistungsbereich vorwiegend Hub- oder Drehkolbenmotoren und im großen Lei stungsbereich Turbo- oder Schraubenverdichter eingesetzt. With the expansion of gases - especially for OCR processes - mid-range primarily reciprocating or rotary engines and stungsbereich turbo or screw compressors used in the large Lei. Hingegen sind im kleinen Leistungsbereich, kleiner 10 kW elektrisch, bisher keine wirtschaftlichen Anlagen gebaut worden, bei denen ein ORC-Prozeß angewendet werden konnte. By contrast, 10 kW no economic systems are in the low power range, small electric, so far been built in which an ORC process could be applied. Lediglich auf Basis des Stirlingmotors wurden sogenannte „Mini-Blockheizkraftwerke” gebaut. Only on the basis of the Stirling engine were built so-called "mini-CHP".
  • Die zur Kompression eingesetzten Vorrichtungen weisen jedoch gewisse Nachteile auf. However, the devices used for compression have certain disadvantages. Bei diesen Maschinen wird aufwendig mechanisch eine Volumenverdrängung durch Kolben erreicht, wozu oftmals der Einsatz von Schmieröl notwendig ist, um zum einen die Mechanik zu schonen und zum anderen eine bessere Dichtheit zwischen Kolben und Zylinderwand zu erreichen. In these machines, a volume displacement is achieved by piston mechanically complicated, often including the use of lubricating oil is necessary to conserve on the one hand, the mechanics and the other to achieve a better seal between piston and cylinder wall. Dies führt zu unnötigen Energieverlusten und Umweltbelastungen und macht solche Verdichter aufwendig und kostenintensiv. This leads to unnecessary energy losses and environmental pollution and makes such compressor-consuming and costly. Selten erreichen diese Verdichterbauarten einen isentropen Wirkungsgrad von mehr als 75%. Often these types of compressors reach an isentropic efficiency of over 75%.
  • Eine Ausnahme stellen allerdings Membran- und Turboverdichter dar. Beim Membranverdichter wird eine Membran mechanisch oder hydraulisch angetrieben, welche dann die Volumenverdrängung des Gases hervorruft. An exception are the membrane and turbocompressor. When diaphragm compressor, a membrane is mechanically or hydraulically driven, which then causes the volume displacement of the gas. Diese Verdichter benötigen kein Schmieröl zur Abdichtung und erreichen durchaus isentrope Wirkungsgrade von 90%. These compressors require no lubrication oil to seal and achieve quite isentropic efficiencies of 90%. Bei Turboverdichtern wird das zu komprimierende Gas durch ein Schaufelrad beschleunigt und anschließend in einem Diffusor die kinetische Energie in Druck umgewandelt. In centrifugal compressors, the gas to be compressed is accelerated by an impeller, and then converting the kinetic energy into pressure in a diffuser. Dabei kommt selten der Einsatz von Schmieröl vor. Here rarely the use of lubricating oil occurs. Allerdings benötigen die Schaufelräder sehr hohe Drehzahlen, um auf annehmbare Wirkungsgrade zu kommen. However, the blades require very high speeds in order to come to acceptable levels of efficiency. Ferner müssen große Volumenströme gefördert werden, was wiederum den Einsatz solcher Maschinen auf große Leistungen einschränkt. Furthermore, large volume flows need to be promoted, which in turn limits the use of such machines on large loads.
  • Auch die zur Expansion von Gasen bisher verwendeten Vorrichtungen weisen verschiedene Nachteile auf. The devices used for the expansion of gases so far have various drawbacks. Die im kleinen Leistungsbereich eingesetzten Stirling-Blockheizkraftwerke haben zwar gute Wirkungsgrade, allerdings ist bei diesen Anlagen die Leistungsdichte gerade im Niedertemperaturbereich verhältnismäßig schlecht. Although used in the low power range Stirling CHP units have good efficiency, but in these systems, the power density is relatively poor, especially in the low temperature range. Aus diesem Grund sind derartige Anlagen oft groß und teuer, was sich wiederum negativ auf deren Wirtschaftlichkeit auswirkt. For this reason, such systems are often large and expensive, which in turn has a negative effect on their profitability. Bei ORC-Prozessen werden bedingt durch die Turbo- bzw. Schraubenverdichter nur wirtschaftliche Anlagen im mittleren und großen Leistungsbereich betrieben. In ORC processes only economic systems operate in medium and large power range due to the turbo or screw compressors. Dies gilt ebenso bei der Kompression. This also applies during compression.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile nach dem Stand der Technik zu beseitigen. Object of the invention is to eliminate the disadvantages of the prior art. Es soll insbesondere eine Vorrichtung zur Kompression bzw. Expansion eines Gases angegeben werden, die einen hohen Wirkungsgrad aufweist, kostengünstig realisiert werden kann und eine wirtschaftlich Anwendung insbesondere bei ORC-Prozessen in Anlagen mit kleinen und mittleren Leistungen im Niedertemperaturbereich ermöglicht. It is to be specified in particular an apparatus for compression or expansion of a gas having a high efficiency can be realized at low cost and allows an economically particular application to ORC processes in plants with small and medium power in the low temperature range. Ferner soll ein Verfahren zur Kompression bzw. Expansion eines Gases angegeben werden. Further, a process for the compression or expansion of a gas to be specified.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 8 gelöst. This object is solved by the features of claims 1 and 8. FIG. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindungen ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 7 und 9 bis 14. Advantageous embodiments of the inventions arise from the features of claims 2 to 7 and 9 to 14th
  • Nach Maßgabe der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Verdichtung oder Entspannung eines gasförmigen Arbeitsmittels mittels einer Hydraulikflüssigkeit, umfassend einen ersten adiabaten Zylinder und einen zweiten adiabaten Zylinder, der mit dem ersten Zylinder über eine Einrichtung zur Zufuhr oder Abfuhr von Energie hydraulisch verbunden ist, vorgesehen, wobei According to the invention is an apparatus for compressing or expanding a gaseous working fluid by means of a hydraulic fluid, comprising a first adiabatic cylinder and a second adiabatic cylinder which is connected to the first cylinder via a device for supply or discharge of hydraulic energy, provided,
    • (a) sich in einem ersten Zustand das gasförmige Arbeitsmittel in dem ersten adiabaten Zylinder befindet und sich die Hydraulikflüssigkeit in dem zweiten adiabaten Zylinder befindet; (A) the gaseous working fluid is in a first state in the first adiabatic cylinder and the hydraulic fluid is in the second adiabatic cylinder;
    • (b) in einem ersten Schritt die Hydraulikflüssigkeit aus dem zweiten adiabaten Zylinder in den ersten adiabaten Zylinder geführt wird, wobei die Hydraulikflüssigkeit die Einrichtung zur Zufuhr oder Abfuhr von Energie passiert; (B) the hydraulic fluid is conducted from the second adiabatic cylinder in the first adiabatic cylinder in a first step, wherein the hydraulic fluid passes through the means for supply or removal of energy;
    • (c) sich in einem zweiten Zustand das gasförmige Arbeitsmittel in dem zweiten adiabaten Zylinder befindet und sich die Hydraulikflüssigkeit in dem ersten adiabaten Zylinder befindet; (C) the gaseous working fluid is in a second state in the second adiabatic cylinder and the hydraulic fluid is in the first adiabatic cylinder;
    • (d) in einem zweiten Schritt die Hydraulikflüssigkeit aus dem ersten adiabaten Zylinder in den zweiten adiabaten Zylinder geführt wird, wobei die Hydraulikflüssigkeit die Einrichtung zur Zufuhr oder Abfuhr von Energie passiert; (D) in a second step, the hydraulic fluid is led from the first adiabatic cylinder in the second adiabatic cylinder, the hydraulic fluid passes through the means for supply or removal of energy; und and
    • (e) der erste Schritt (b) unter Erreichen des zweiten Zustandes und anschließend der zweite Schritt (d) unter Erreichen des ersten Zustandes wiederholt ausgeführt werden. (E) the first step (b) to achieve the second state and then the second step (d) are repeatedly executed under reaching the first state.
  • Die Erfindung beruht auf der Expansion oder Kompression von Gasen durch Volumenverdrängung mit Hilfe einer Hydraulikflüssigkeit, die im Falle der Kompression durch eine Hydraulikpumpe eine Energiezufuhr infolge einer Druckerhöhung oder im Fall der Expansion durch einen Hydraulikmotor eine Energieabfuhr infolge einer Druckabsenkung erfährt. The invention is based on the expansion or compression of gasses through volume displacement by means of a hydraulic fluid which is an energy dissipation undergoes in the case of compression by a hydraulic pump, a power supply due to a pressure increase or, in the case of expansion by a hydraulic motor as a result of pressure reduction.
  • Das gasförmige Arbeitsmittel ist vorzugsweise ein technisches Gas, beispielsweise Kohlendioxid, Sauerstoff, Luft, Stickstoff, Argon, Ammoniak, Helium, Propan, Wasserstoff und/oder Distickstoffmonoxid. The gaseous working fluid is preferably an industrial gas, such as carbon dioxide, oxygen, air, nitrogen, argon, ammonia, helium, propane, hydrogen and / or nitrous oxide. Bevorzugte gasförmige Arbeitsmittel sind Sauerstoff, Luft, Stickstoff und Kohlendioxid. Preferred gaseous working fluid are oxygen, air, nitrogen and carbon dioxide. Ein besonders bevorzugtes gasförmiges Arbeitsmittel ist Kohlendioxid. A particularly preferred gaseous working fluid is carbon dioxide. Das gasförmige Arbeitsmittel wird im folgenden auch als Gas bezeichnet. The gaseous working medium is hereinafter referred to as gas.
  • Die Hydraulikflüssigkeit ist vorzugsweise Wasser. The hydraulic fluid is preferably water. Der erste und zweite Zylinder haben vorzugsweise gleiche Innenvolumina. The first and second cylinders preferably have the same internal volumes.
  • Es kann vorgesehen sein, daß in den adiabaten Zylindern die Hydraulikflüssigkeit und das gasförmige Arbeitsmittel voneinander getrennt sind, um das Lösen des gasförmigen Arbeitsmittels in der Hydraulikflüssigkeit zu verhindern. It may be arranged that the hydraulic fluid and the gaseous working media are separated from each other in the adiabatic cylinders to prevent the release of the gaseous working fluid in the hydraulic fluid. Für diese Trennung kann in den Zylindern jeweils ein Trennelement, beispielsweise ein Kolben oder eine Membran, vorgesehen sein. For this separation in the cylinders can in each case a separating element, such as a piston or a diaphragm, may be provided. Das Trennelement, das das gasförmige Arbeitsmittel vollständig von der Hydraulikflüssigkeit trennt, ist in dem Zylinder entlang der Längsachse beweglich, so daß sich dessen Position in Abhängigkeit von den Druckverhältnissen im Zylinder verändern kann. The partition member that completely separates the gaseous working fluid from the hydraulic fluid, is movable in the cylinder along the longitudinal axis so that it can change its position depending on the pressure conditions in the cylinder.
  • Unter einem adiabaten Zylinder wird hier ein Zylinder verstanden, der keinen oder einen möglichst geringen Wärmeaustausch mit der Umgebung aufweist. Under adiabatic cylinder, a cylinder is here meant, which has no or the lowest possible heat exchange with the environment. Dies kann durch eine Isolierung der Zylinder erreicht werden. This can be achieved by isolating the cylinder. In den Zylindern kann die Arbeitsgastemperatur durch Einbringung von Wärmeübertragern begrenzt werden. In the cylinders, the working gas temperature can be limited by the introduction of heat exchangers.
  • Die Begriffe „Kompression” und „Verdichtung” werden hier synonym verwendet. The terms "compression" and "compression" are used interchangeably. Ebenso werden die Begriffe „Expansion” und „Entspannung” synonym verwendet. Also, the terms "expansion" and "relaxation" are used interchangeably.
  • Unter einem vollständig gefüllten Zylinder wird ein Zylinder verstanden, der entweder vollständig oder zumindest zu 98% mit dem gasförmigen Arbeitsmittel oder der Hydraulikflüssigkeit bei einer vorgegebenen Temperatur und einem vorgegebenen Druck gefüllt ist. Under a fully-filled cylinder, a cylinder is to be understood, which is filled either completely or at least to 98% with the gaseous working fluid or the hydraulic fluid at a predetermined temperature and a predetermined pressure.
  • Die Vorrichtung weist einen vergleichsweise einfachen Aufbau auf, da alle verwendeten Komponenten Massenartikel und demnach kostengünstig beschaffbar sind. The device has a comparatively simple construction, since all components used mass-produced and hence are inexpensive procured. Ferner ist ein einfacher Umbau von der Vorrichtung zur Expansion eines Gases (= Expansionsmaschine) zur Vorrichtung zur Verdichtung eines Gases (= Kompressionsmaschine) oder umgekehrt möglich. Further, a simple modification of the device for expansion of a gas (= expander) to the apparatus for compressing a gas (= compression machine) or vice versa is possible.
  • Bei Anwendung von Wasserhydraulik wird eine Belastung durch Öl oder andere Schmier- und Arbeitstoffe vermieden. When using water hydraulics expense from oil or other lubricants and agents is avoided. Mittels der Dimensionierung der beiden Zylinder sind unter Beachtung der Arbeitspunkte von Hydraulikpumpe bzw. Hydraulikmotor beliebige Druckverhältnisse wählbar. By means of the dimensioning of the two cylinders are selected in accordance with the operating points of the hydraulic pump or hydraulic motor, any pressure conditions. Es werden sehr gute maschinelle Wirkungsgrade von 90 bis 95% erreicht. It can be achieved very good mechanical efficiencies of 90 to 95%.
  • Die Erfindung ermöglicht erstmals eine wirtschaftliche Anwendung der Expansion von Gasen bei ORC-Prozessen mit kleiner und mittlerer Leistung im Niedertemperaturbereich (>= 200°C) bei Verwendung von Kohlendioxid (R744) als Arbeitsmittel. The invention for the first time allows an economic application of the expansion of gases at ORC processes with small and medium power in the low temperature range (> = 200 ° C) using carbon dioxide (R744) as the working medium. Unter kleiner Leistung werden hier ≤ 50 kW elektrisch, unter mittlerer Leistung : 51 kW ≥ Leistung elektrisch ≤ 500 kW verstanden. ≥ 51 kW power understood electrically ≤ 500 kW: under low power ≤ 50 kW are here electrically, with medium power.
  • Vorrichtung zur Verdichtung eines Gases (Kompressionsmaschine) Apparatus for compressing a gas (compression engine)
  • In einer Ausführungsform ist die Erfindung auf eine Vorrichtung zur Verdichtung des gasförmigen Arbeitsmittels gerichtet, bei der In one embodiment, the invention relates to a device for compression of the gaseous working medium is directed, wherein
    • – der erste adiabate Zylinder über ein erstes Ventil mit einer ersten Leitung verbunden ist, in die verdichtetes gasförmiges Arbeitsmittel aus dem ersten adiabaten Zylinder strömen kann (die erste Leitung wird im Zusammenhang mit der Verdichtung eines Gases auch als Druckleitung bezeichnet); - the first adiabatic cylinder is connected via a first valve having a first line, to flow from the first adiabatic cylinder in the compressed gaseous working medium (the first line is in connection with the compression of a gas referred to as line pressure);
    • – der erste adiabate Zylinder über ein zweites Ventil mit einer zweiten Leitung verbunden ist, aus der entspanntes gasförmiges Arbeitsmittel in den ersten adiabaten Zylinder strömen kann (die zweite Leitung wird im Zusammenhang mit der Verdichtung eines Gases auch als Saugleitung bezeichnet); - the first adiabatic cylinder is connected via a second valve to a second conduit, can (the second line is in connection with the compression of a gas referred to as suction) from the relaxed gaseous working medium flow in the first adiabatic cylinder;
    • – der zweite adiabate Zylinder über ein drittes Ventil mit der ersten Leitung (Druckleitung) verbunden ist, in die verdichtetes gasförmiges Arbeitsmittel aus dem zweiten adiabaten Zylinder ( - the second adiabatic cylinder is connected via a third valve to the first line (pressure line), (in the compressed gaseous working fluid from the second adiabatic cylinder 7 7 ) strömen kann; can flow);
    • – der zweite adiabate Zylinder über ein viertes Ventil mit der zweiten Leitung (Saugleitung) verbunden ist, aus der entspanntes gasförmiges Arbeitsmittel in den zweiten adiabaten Zylinder strömen kann; - the second adiabatic cylinder is connected via a fourth valve with said second line (suction line) can flow into the second cylinder from the adiabatic relaxed gaseous working fluid;
    • – die Einrichtung zur Zufuhr von Energie eine Hydraulikpumpe ist, die den Druck der Hydraulikflüssigkeit, die die Hydraulikpumpe passiert, erhöht; - the means for supply of energy is a hydraulic pump that increases the pressure of the hydraulic fluid passing through the hydraulic pump; wobei in which
    • – in dem ersten Zustand und dem zweiten Zustand das erste, zweite, dritte und vierte Ventil der beiden Zylinder geschlossen ist; - is in the first state and the second state closes the first, second, third and fourth valves of the two cylinders;
    • – in dem ersten Schritt, in dem die Hydraulikflüssigkeit aus dem zweiten adiabaten Zylinder in den ersten adiabaten Zylinder geführt wird, (i) das gasförmige Arbeitsmittel in dem ersten adiabaten Zylinder ( - in the first step, in which the hydraulic fluid is led from the second adiabatic cylinder in the first adiabatic cylinder, (i) the gaseous working fluid (in the first adiabatic cylinder 8 8th ) auf einen vorgegebenen Druck verdichtet wird, wobei sich, sobald das gasförmige Arbeitsmittel den vorgegebenen Druck erreicht hat, das erste Ventil öffnet, so daß das verdichtete gasförmige Arbeitsmittel isobar in die erste Leitung (Druckleitung) strömt; ) Is compressed to a predetermined pressure, whereby, as soon as the gaseous working fluid has reached the predetermined pressure, the first valve opens so that the compressed gaseous working fluid isobar (in the first line pressure line) flows; und (ii) der Druck in dem zweiten adiabaten Zylinder auf einen vorgegebenen Wert sinkt, wobei sich, sobald der vorgegebene Druck in dem zweiten adiabaten Zylinder erreicht ist, das vierte Ventil öffnet, so daß entspanntes gasförmiges Arbeitsmittel aus der zweiten Leitung (Saugleitung) in den zweiten adiabaten Zylinder strömt; and (ii) the pressure in the second adiabatic cylinder drops to a predetermined value, wherein when the vehicle reaches the predetermined pressure in the second adiabatic cylinder, the fourth valve opens so that relaxed gaseous working medium from the second pipe (suction pipe) in flows through the second adiabatic cylinder; und and
    • – in dem zweiten Schritt, in dem die Hydraulikflüssigkeit aus dem ersten adiabaten Zylinder in den zweiten adiabaten Zylinder geführt wird, (i) das gasförmige Arbeitsmittel in dem zweiten adiabaten Zylinder auf einen vorgegebenen Druck verdichtet wird, wobei sich, sobald das gasförmige Arbeitsmittel den vorgegebenen Druck erreicht hat, das dritte Ventil öffnet, so daß das verdichtete gasförmige Arbeitsmittel isobar in die erste Leitung (Druckleitung) strömt; - in the second step, in which the hydraulic fluid is led from the first adiabatic cylinder in the second adiabatic cylinder, (i) the gaseous working fluid is compressed in the second adiabatic cylinder to a predetermined pressure, whereby, as soon as the gaseous working medium the predetermined has reached pressure, the third valve is opened so that the compressed gaseous working fluid isobarically in the first line (pressure line) flows; und (ii) der Druck in dem ersten adiabaten Zylinder auf einen vorgegebenen Wert sinkt, wobei sich, sobald der vorgegebene Druck in dem ersten adiabaten Zylinder erreicht ist, das zweite Ventil öffnet, so daß entspanntes gasförmiges Arbeitsmittel aus der zweiten Leitung (Saugleitung) in den ersten adiabaten Zylinder strömt. and (ii) the pressure in the first adiabatic cylinder drops to a predetermined value, wherein when the predetermined pressure in the first adiabatic cylinder is reached, the second valve opens so that relaxed gaseous working medium from the second pipe (suction pipe) in flows through the first adiabatic cylinder.
  • Die Strömungsrichtung der Hydraulikflüssigkeit wird zweckmäßigerweise über zwei Dreiwegeventile bestimmt, die in der hydraulischen Verbindung zwischen dem ersten adiabaten Zylinder und dem zweiten adiabaten Zylinder angeordnet sind. The direction of flow of the hydraulic fluid is determined appropriately via two three-way valves which are arranged in the hydraulic connection between the first adiabatic cylinder and the second cylinder adiabatic. Die beiden Dreiwegeventile werden gleichzeitig umgeschaltet, um die Strömungsrichtung zu ändern. The two three-way valves are switched simultaneously to change the direction of flow.
  • Das erste, zweite, dritte und vierte Ventil sind zweckmäßigerweise Rückschlagventile. The first, second, third and fourth valves are advantageously non-return valves.
  • Die Steuerung des ersten, zweiten, dritten und vierten Ventils und der Dreiwegeventile kann über eine Steuereinheit erfolgen. The control of the first, second, third and fourth valve and the three-way valves can be effected via a control unit.
  • Vorzugsweise ist die erste Leitung (Druckleitung), in der verdichtetes gasförmiges Arbeitsmittel strömt, über ein Expansionsventil mit der zweiten Leitung ( Preferably, the first line (pressure line) flowing in the compressed gaseous working medium, (via an expansion valve to said second conduit 2 2 ) verbunden, in dem das verdichtete gasförmige Arbeitsmittel entspannt wird, so daß das Arbeitsmittel im Kreislauf geführt wird. ) Connected, in which the compressed gaseous working medium is expanded, so that the working medium is recirculated.
  • In einer Ausführungsform kann zumindest einem, vorzugsweise beiden Zylindern der Vorrichtung zum Verdichten eines Gases jeweils ein Wärmetauscher zugeordnet sein. In one embodiment, at least one, preferably each be associated with two cylinders of the apparatus for compressing a gas, a heat exchanger. Diese Ausführungsform ermöglicht eine isotherme Verdichtung des Gases. This embodiment allows for an isothermal compression of the gas. Die Hydraulikflüssigkeit, die aus einem Zylinder in den anderen Zylinder strömt, passiert den Wärmetauscher und wird dort abgekühlt. The hydraulic fluid flowing from one cylinder to another cylinder, passes through the heat exchanger where it is cooled. Anschließend wird sie über eine Düse in den Zylinder geleitet und dort versprüht. It is then passed through a nozzle into the cylinder and sprayed there. Auf diese Weise kann die Hydraulikflüssigkeit die bei der Verdichtung des Gases entstehende Kompressionswärme aufnehmen. In this way, the hydraulic fluid can absorb the stress caused during the compression of the gas compression heat. Dabei erwärmt sich die Hydraulikflüssigkeit nur geringfügig. In this case, the hydraulic fluid is only slightly heated. Das Gas nimmt lediglich den Anteil an Druckenergie auf und speichert diesen. The gas only takes on the amount of pressure energy and stores it. Es nimmt nur einen geringen Teil der Kompressionswärme auf. It takes up only a small part of the heat of compression. Nach der Umschaltung der Strömungsrichtung der Hydraulikflüssigkeit passiert die Hydraulikflüssigkeit auf dem Weg von dem einen Zylinder zu dem anderen Zylinder erneut einen Wärmetauscher, in dem der Hydraulikflüssigkeit die Kompressionswärme wieder entzogen wird. After switching the direction of flow of the hydraulic fluid, the hydraulic fluid passes on the way from one cylinder to the other cylinder again a heat exchanger in which the hydraulic fluid is removed from the compression heat.
  • Vorrichtung zur Entspannung eines Gases (Expansionsmaschine) An apparatus for expanding a gas (expansion machine)
  • In einer Ausführungsform ist die Erfindung auf eine Vorrichtung zur Entspannung des gasförmigen Arbeitsmittels gerichtet, bei der In one embodiment, the invention is directed to an apparatus for expanding the gaseous working fluid is directed at the
    • – der erste adiabate Zylinder über ein erstes Ventil und ein erstes Dreiwegeventil mit einer ersten Leitung verbunden ist, aus der verdichtetes gasförmiges Arbeitsmittel in den erste adiabaten Zylinder strömen kann; - the first adiabatic cylinder is connected via a first valve and a first three-way valve having a first line, to flow into the first adiabatic cylinder from the compressed gaseous working medium;
    • – der erste adiabate Zylinder über ein zweites Ventil und ein zweites Dreiwegeventil mit einer zweiten Leitung verbunden ist, in die entspanntes gasförmiges Arbeitsmittels aus dem ersten adiabaten Zylinder strömen kann; - the first adiabatic cylinder is connected via a second valve and a second three-way valve to a second conduit can flow from the first adiabatic cylinder in the relaxed gaseous working fluid;
    • – der zweite adiabate Zylinder über ein drittes Ventil und das erste Dreiwegeventil mit der ersten Leitung verbunden ist, aus der verdichtetes gasförmiges Arbeitsmittel in den zweiten adiabaten Zylinder strömen kann; - the second adiabatic cylinder is connected via a third valve and the first three-way valve to the first line, to flow into the second adiabatic cylinder from the compressed gaseous working medium;
    • – der zweite adiabate Zylinder über ein viertes Ventil und das zweite Dreiwegeventil mit der zweiten Leitung verbunden ist, in die entspanntes gasförmiges Arbeitsmittel in den zweiten adiabaten Zylinder strömen kann; - the second adiabatic cylinder is connected via a fourth valve and the second three-way valve with the second conduit may flow in the second adiabatic cylinder in the relaxed gaseous working fluid;
    • – die Einrichtung zur Abfuhr von Energie ein Hydraulikmotor ist, die den Druck der Hydraulikflüssigkeit, der den Hydraulikmotor passiert, verringert; - the means for dissipation of energy is a hydraulic motor, which reduces the pressure of the hydraulic fluid passing through the hydraulic motor; wobei in which
    • – in dem ersten Zustand und dem zweiten Zustand das erste, zweite, dritte und vierte Ventil der beiden Zylinder geschlossen ist; - is in the first state and the second state closes the first, second, third and fourth valves of the two cylinders;
    • – in dem ersten Schritt, in dem die Hydraulikflüssigkeit aus dem zweiten adiabaten Zylinder in den ersten adiabaten Zylinder geführt wird, (i) über das geöffnete dritte Ventil verdichtetes gasförmiges Arbeitsmittel aus der ersten Leitung in den zweiten adiabaten Zylinder strömt, so daß die Hydraulikflüssigkeit aus dem zweiten adiabaten Zylinder verdrängt wird und in den ersten adiabaten Zylinder strömt; -, (i) via the opened third valve compressed gaseous working fluid from the first conduit into the second adiabatic cylinder flows in the first step, in which the hydraulic fluid is led from the second adiabatic cylinder in the first adiabatic cylinder so that the hydraulic fluid from the second adiabatic cylinder is displaced and flows into the first adiabatic cylinder; und (ii) ent spanntes gasförmiges Arbeitsmittel aus dem ersten adiabaten Zylinder über das geöffnete zweite Ventil in die zweite Leitung strömt; and (ii) flows ent tempered gaseous working medium from the first adiabatic cylinder via the open second valve in the second conduit;
    • – in dem zweiten Schritt, in dem die Hydraulikflüssigkeit aus dem ersten adiabaten Zylinder in den zweiten adiabaten Zylinder geführt wird, (i) über das geöffnete erste Ventil verdichtetes gasförmiges Arbeitsmittel in den ersten adiabaten Zylinder strömt, so daß die Hydraulikflüssigkeit aus dem ersten adiabaten Zylinder verdrängt wird und in den zweiten adiabaten Zylinder strömt; -, (i) via the opened first valve compressed gaseous working fluid flows in the second step, in which the hydraulic fluid is led from the first adiabatic cylinder in the second adiabatic cylinder in the first adiabatic cylinder so that the hydraulic fluid from the first adiabatic cylinder is displaced and flows into the second adiabatic cylinder; und (ii) entspanntes gasförmiges Arbeitsmittel aus dem zweiten adiabaten Zylinder über das geöffnete vierte Ventil in die zweite Leitung strömt. and (ii) flows relaxed gaseous working medium from the second adiabatic cylinder via the open fourth valve in the second conduit.
  • Zweckmäßigerweise wird die Strömungsrichtung der Hydraulikflüssigkeit über zwei Dreiwegeventile bestimmt, die in der hydraulischen Verbindung zwischen dem ersten adiabaten Zylinder und dem zweiten adiabaten Zylinder angeordnet sind. Conveniently, the flow direction of the hydraulic fluid is determined by two three-way valves which are arranged in the hydraulic connection between the first adiabatic cylinder and the second cylinder adiabatic. Die Strömung des verdichteten gasförmigen Arbeitsmittels aus der ersten Leitung zum ersten adiabaten Zylinder oder zum zweiten adiabaten Zylinder wird durch das erste Dreiwegeventil bestimmt. The flow of the compressed gaseous working fluid from the first conduit to the first adiabatic cylinder or to the second adiabatic cylinder is determined by the first three-way valve. Die Strömung des entspannten gasförmigen Arbeitsmittels aus dem ersten adiabaten Zylinder oder dem zweiten adiabaten Zylinder in die zweite Leitung wird durch das zweite Dreiwegeventil bestimmt. The flow of the expanded gaseous working fluid from the first adiabatic cylinder or the second adiabatic cylinder in the second line is determined by the second three-way valve. Diese vier Dreiwegeventile werden vorzugsweise synchron geschaltet, so daß die Strömungsrichtung der Hydraulikflüssigkeit sowie die Zufuhr von verdichtetem Arbeitsmittel und die Abfuhr von entspanntem Arbeitsmittel gleichzeitig geändert werden. These four three-way valves are preferably connected synchronously, so that the flow direction of the hydraulic fluid and the supply of compressed working fluid and the discharge of relaxed working means to be changed simultaneously.
  • Das erste, zweite, dritte und vierte Ventil sind zweckmäßigerweise Rückschlagventile. The first, second, third and fourth valves are advantageously non-return valves.
  • Die Steuerung des ersten, zweiten, dritten und vierten Ventils und der Dreiwegeventile kann über eine Steuereinheit erfolgen. The control of the first, second, third and fourth valve and the three-way valves can be effected via a control unit.
  • Vorzugsweise ist die zweite Leitung, in der entspanntes gasförmiges Arbeitsmittel strömt, über eine Hydraulikpumpe mit der ersten Leitung verbunden, in dem das ent spannte gasförmige Arbeitsmittel verdichtet wird, so daß das gasförmige Arbeitsmittel im Kreislauf geführt wird. Preferably, the second pipe flows in the relaxed gaseous working fluid, connected via a hydraulic pump with the first conduit, in which the ent-stressed gaseous working fluid is compressed, so that the gaseous working medium is recycled.
  • Nach Maßgabe der Erfindung ist ferner ein Verfahren zur Verdichtung oder Entspannung eines gasförmigen Arbeitsmittels mittels einer Hydraulikflüssigkeit in einer Vorrichtung, umfassend einen ersten adiabaten Zylinder und einen zweiten adiabaten Zylinder, der mit dem ersten Zylinder über eine Einrichtung zur Zufuhr oder Abfuhr von Energie hydraulisch verbunden ist, vorgesehen, wobei According to the invention further provides a process for compressing or expanding a gaseous working fluid by means of a hydraulic fluid in a device, comprising a first adiabatic cylinder and a second adiabatic cylinder which is connected to the first cylinder via a device for supply or removal of energy hydraulically is provided, wherein
    • (a) sich in einem ersten Zustand das gasförmige Arbeitsmittel in dem ersten adiabaten Zylinder befindet und sich die Hydraulikflüssigkeit in dem zweiten adiabaten Zylinder befindet; (A) the gaseous working fluid is in a first state in the first adiabatic cylinder and the hydraulic fluid is in the second adiabatic cylinder;
    • (b) in einem ersten Schritt die Hydraulikflüssigkeit aus dem zweiten adiabaten Zylinder in den ersten adiabaten Zylinder geführt wird, wobei die Hydraulikflüssigkeit die Einrichtung zur Zufuhr oder Abfuhr von Energie passiert; (B) the hydraulic fluid is conducted from the second adiabatic cylinder in the first adiabatic cylinder in a first step, wherein the hydraulic fluid passes through the means for supply or removal of energy;
    • (c) sich in einem zweiten Zustand das gasförmige Arbeitsmittel in dem zweiten adiabaten Zylinder befindet und sich die Hydraulikflüssigkeit in dem ersten adiabaten Zylinder befindet; (C) the gaseous working fluid is in a second state in the second adiabatic cylinder and the hydraulic fluid is in the first adiabatic cylinder;
    • (d) in einem zweiten Schritt die Hydraulikflüssigkeit aus dem ersten adiabaten Zylinder in den zweiten adiabaten Zylinder geführt wird, wobei die Hydraulikflüssigkeit die Einrichtung zur Zufuhr oder Abfuhr von Energie passiert; (D) in a second step, the hydraulic fluid is led from the first adiabatic cylinder in the second adiabatic cylinder, the hydraulic fluid passes through the means for supply or removal of energy; und and
    • (e) der erste Schritt (b) unter Erreichen des zweiten Zustandes und anschließend der zweite Schritt (d) unter Erreichen des ersten Zustandes wiederholt ausgeführt werden. (E) the first step (b) to achieve the second state and then the second step (d) are repeatedly executed under reaching the first state.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorzugsweise mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgeführt. The inventive method is preferably carried out with the inventive apparatus.
  • Verfahren zur Verdichtung eines Gases mittels einer Kompressionsmaschine A method for compressing a gas by means of a compression machine
  • In einer Ausführungsform ist die Erfindung auf ein Verfahren zur Verdichtung des gasförmigen Arbeitsmittels gerichtet, bei dem In one embodiment, the invention is directed to a process for the compression of the gaseous working medium is directed, wherein
    • – der erste adiabate Zylinder über ein erstes Ventil mit einer ersten Leitung (Druckleitung) verbunden ist, in die verdichtetes gasförmiges Arbeitsmittel aus dem ersten adiabaten Zylinder strömen kann; - the first adiabatic cylinder is connected via a first valve having a first line (pressure line) can flow from the first adiabatic cylinder in the compressed gaseous working medium;
    • – der erste adiabate Zylinder über ein zweites Ventil mit einer zweiten Leitung (Saugleitung) verbunden ist, aus der entspanntes gasförmiges Arbeitsmittel in den ersten adiabaten Zylinder strömen kann; - the first adiabatic cylinder is connected via a second valve having a second pipe (suction pipe), to flow into the first adiabatic cylinder from the relaxed gaseous working fluid;
    • – der zweite adiabate Zylinder über ein drittes Ventil mit der ersten Leitung (Druckleitung) verbunden ist, in die verdichtetes gasförmiges Arbeitsmittel aus dem zweiten adiabaten Zylinder strömen kann; - the second adiabatic cylinder is connected via a third valve to the first line (pressure line), flow into the compressed gaseous working fluid from the second cylinder can adiabatic;
    • – der zweite adiabate Zylinder über ein viertes Ventil mit der zweiten Leitung (Saugleitung) verbunden ist, aus der entspanntes gasförmiges Arbeitsmittel in den zweiten adiabaten Zylinder strömen kann; - the second adiabatic cylinder is connected via a fourth valve with said second line (suction line) can flow into the second cylinder from the adiabatic relaxed gaseous working fluid;
    • – die Einrichtung zur Zufuhr von Energie eine Hydraulikpumpe ist, die den Druck der Hydraulikflüssigkeit, die die Hydraulikpumpe passiert, erhöht; - the means for supply of energy is a hydraulic pump that increases the pressure of the hydraulic fluid passing through the hydraulic pump; wobei in which
    • – in dem ersten Zustand und dem zweiten Zustand das erste, zweite, dritte und vierte Ventil der beiden Zylinder geschlossen ist; - is in the first state and the second state closes the first, second, third and fourth valves of the two cylinders;
    • – in dem ersten Schritt, in dem die Hydraulikflüssigkeit aus dem zweiten adiabaten Zylinder in den ersten adiabaten Zylinder geführt wird, (i) das gasförmige Arbeitsmit tel in dem ersten adiabaten Zylinder auf einen vorgegebenen Druck verdichtet wird, wobei sich, sobald das gasförmige Arbeitsmittel den vorgegebenen Druck erreicht hat, das erste Ventil öffnet, so daß das verdichtete gasförmige Arbeitsmittel isobar in die erste Leitung strömt; - in the first step, in which the hydraulic fluid is led from the second adiabatic cylinder in the first adiabatic cylinder (i) gaseous Arbeitsmit tel is compressed in the first adiabatic cylinder to a predetermined pressure, whereby, as soon as the gaseous working fluid to predetermined pressure has been reached, the first valve opens so that the compressed gaseous working fluid flows isobar in the first conduit; und (ii) der Druck in dem zweiten adiabaten Zylinder auf einen vorgegebenen Wert sinkt, wobei sich, sobald der vorgegebene Druck in dem zweiten adiabaten Zylinder erreicht ist, das vierte Ventil öffnet, so daß entspanntes gasförmiges Arbeitsmittel in den zweiten adiabaten Zylinder strömt; and (ii) the pressure in the second adiabatic cylinder drops to a predetermined value, wherein when the vehicle reaches the predetermined pressure in the second adiabatic cylinder, the fourth valve opens so that relaxed gaseous working fluid flows in the second adiabatic cylinder; und and
    • – in dem zweiten Schritt, in dem die Hydraulikflüssigkeit aus dem ersten adiabaten Zylinder in den zweiten adiabaten Zylinder geführt wird, (i) das gasförmige Arbeitsmittel in dem zweiten adiabaten Zylinder auf einen vorgegebenen Druck verdichtet wird, wobei sich, sobald das gasförmige Arbeitsmittel den vorgegebenen Druck erreicht hat, das dritte Ventil öffnet, so daß das verdichtete gasförmige Arbeitsmittel isobar in die erste Leitung (Druckleitung) strömt; - in the second step, in which the hydraulic fluid is led from the first adiabatic cylinder in the second adiabatic cylinder, (i) the gaseous working fluid is compressed in the second adiabatic cylinder to a predetermined pressure, whereby, as soon as the gaseous working medium the predetermined has reached pressure, the third valve is opened so that the compressed gaseous working fluid isobarically in the first line (pressure line) flows; und (ii) der Druck in dem ersten adiabaten Zylinder auf einen vorgegebenen Wert sinkt, wobei sich, sobald der vorgegebene Druck in dem ersten adiabaten Zylinder erreicht ist, das zweite Ventil öffnet, so daß entspanntes gasförmiges Arbeitsmittel in den ersten adiabaten Zylinder strömt. and (ii) the pressure in the first adiabatic cylinder drops to a predetermined value, wherein when the vehicle reaches the predetermined pressure in the first adiabatic cylinder, the second valve opens so that relaxed gaseous working fluid flows in the first adiabatic cylinder.
  • Die Strömungsrichtung der Hydraulikflüssigkeit wird zweckmäßigerweise über zwei Dreiwegeventile bestimmt, die in der hydraulischen Verbindung zwischen dem ersten adiabaten Zylinder und dem zweiten adiabaten Zylinder angeordnet sind. The direction of flow of the hydraulic fluid is determined appropriately via two three-way valves which are arranged in the hydraulic connection between the first adiabatic cylinder and the second cylinder adiabatic. Die beiden Dreiwegeventile werden gleichzeitig umgeschaltet, um die Strömungsrichtung zu ändern. The two three-way valves are switched simultaneously to change the direction of flow.
  • Das erste, zweite, dritte und vierte Ventil sind zweckmäßigerweise Rückschlagventile. The first, second, third and fourth valves are advantageously non-return valves.
  • Die Steuerung des ersten, zweiten, dritten und vierten Ventils und der Dreiwegeventile kann über eine Steuereinheit erfolgen. The control of the first, second, third and fourth valve and the three-way valves can be effected via a control unit.
  • Vorzugsweise ist die erste Leitung (Druckleitung), in der verdichtetes gasförmiges Arbeitsmittel strömt, über ein Expansionsventil mit der zweiten Leitung ( Preferably, the first line (pressure line) flowing in the compressed gaseous working medium, (via an expansion valve to said second conduit 2 2 ) verbun den, in dem das verdichtete gasförmige Arbeitsmittel entspannt wird, so daß das Arbeitsmittel im Kreislauf geführt wird. )-Jointed, in which the compressed gaseous working medium is expanded, so that the working medium is recirculated.
  • Das Verfahren zur Verdichtung des gasförmigen Arbeitsmittels wird nachfolgend ausführlicher beschrieben: The method for compression of the gaseous working fluid will be described in more detail below:
    Das gasförmige Arbeitsmittel, welches den ersten adiabaten Zylinder vollständig füllt, wird durch eine Hydraulikflüssigkeit komprimiert, bis sich ein gewünschter Druck aufbaut. The gaseous working fluid, which completely fills the first adiabatic cylinder is compressed by a hydraulic fluid until a desired pressure is built up. Gleichzeitig wird aus dem zweiten adiabaten Zylinder, welcher hydraulisch mit dem ersten adiabaten Zylinder verbunden ist, die Hydraulikflüssigkeit entnommen. At the same time, is from the second adiabatic cylinder which is hydraulically connected to the first adiabatic cylinder taken from the hydraulic fluid. Dadurch sinkt der Druck im zweiten adiabaten Zylinder auf einen gewünschten Wert. Thereby, the pressure in the second adiabatic cylinder is lowered to a desired value. Ist dieser erreicht, öffnet sich das zweite Rückschlagventil und läßt Gas aus einer Saugleitung in den zweiten Zylinder einströmen. If this is reached, opens the second check valve and allows gas from a suction line into the second cylinder flow. Die entnommene Hydraulikflüssigkeit fließt durch Leitungen zu einer Hydraulikpumpe, erfährt dort durch Energiezufuhr eine Druckerhöhung und wird anschließend dem ersten Zylinder wieder zugeführt. The discharged hydraulic fluid flows through lines to a hydraulic pump, where it undergoes an increase in pressure by energization, and is then supplied to the first cylinder again.
  • Ist im ersten Zylinder der gewünschte Druck erreicht, öffnet sich das dritte Rückschlagventil und läßt das komprimierte Gas isobar in eine Druckleitung entweichen. Is in the first cylinder, the desired pressure is reached, will open the third check valve and allows the compressed gas isobaric escape into a pressure line. Ist dieser Vorgang abgeschlossen, stellen die beiden 3-Wege-Ventile die Strömungsrichtung der Hydraulikflüssigkeit nun so um, das nun aus dem vollständig mit Hydraulikflüssigkeit gefüllten ersten Zylinder die Hydraulikflüssigkeit entnommen wird, über die Hydraulikpumpe fließt und in den zweiten Zylinder einströmt. When this process is finished, the two 3-way valves represent the direction of flow of the hydraulic fluid now as to which the hydraulic fluid is now in the completely filled with hydraulic fluid first cylinder removed, flows via the hydraulic pump and flows into the second cylinder.
  • Das in den zweiten Zylinder zuvor eingeströmte Gas aus der Saugleitung wird im zweiten Zylinder nun durch die Hydraulikflüssigkeit komprimiert. The previously flowed into the second cylinder gas from the suction line is now compressed in the second cylinder by the hydraulic fluid. Dabei schließt sich das zweite Rückschlagventil an der Saugleitung. In this case, the second check valve closes on the suction line. Wenn wieder ein gewünschter Druck erreicht ist, öffnet sich das erste Rückschlagventil am zweiten Zylinder und läßt das komprimierte Gas wiederum isobar entweichen. If again a desired pressure is reached, the first check valve opens at the second cylinder and allows the compressed gas to escape again isobaric. Gleichzeitig sinkt im ersten Zylinder, welchem die Hydraulikflüssigkeit entnommen wird, der Druck, bis sich ein viertes Rückschlagventil an der Saugleitung öffnet und Gas in den ersten Zylinder einströmen läßt. At the same time decreases in the first cylinder, wherein the hydraulic fluid is removed, the pressure until a fourth check valve to open to the suction line and allows gas to flow into the first cylinder.
  • Ist der zweite Zylinder vollständig mit Hydraulikflüssigkeit gefüllt, stellen wieder die beiden 3-Wege-Ventile die Strömungsrichtung um, so daß nun wieder die Hydraulikflüssigkeit aus dem zweiten Zylinder entnommen wird und in den ersten Zylinder einströmt. If the second cylinder is completely filled with hydraulic fluid, filters again the two 3-way valves to the flow direction, so that now again the hydraulic fluid is discharged from the second cylinder, and flows into the first cylinder. Damit schließt sich der Zyklus und eine fortwährende Komprimierung eines Gases ist damit gewährleistet. Thus, the cycle is completed and a constant compression of a gas is ensured.
  • In einer Ausführungsform ist zumindest einem, vorzugsweise beiden Zylindern der Vorrichtung zum Verdichten eines Gases jeweils ein Wärmetauscher zugeordnet. In one embodiment, at least one, preferably two cylinders of the apparatus for compressing a gas in each case assigned a heat exchanger. Diese Ausführungsform ermöglicht eine isotherme Verdichtung des Gases. This embodiment allows for an isothermal compression of the gas. Die Hydraulikflüssigkeit, die in aus einem Zylinder in den anderen Zylinder strömt, passiert den Wärmetauscher und wird dort abgekühlt. The hydraulic fluid that flows in from a cylinder into the other cylinder, passes through the heat exchanger where it is cooled. Anschließend wird sie über Düse in den Zylinder geleitet und dort versprüht. It is then passed through the nozzle into the cylinder and sprayed there. Auf diese Weise kann die Hydraulikflüssigkeit die bei der Verdichtung des Gases entstehende Kompressionswärme aufnehmen. In this way, the hydraulic fluid can absorb the stress caused during the compression of the gas compression heat. Dabei erwärmt sich die Hydraulikflüssigkeit nur geringfügig. In this case, the hydraulic fluid is only slightly heated. Das Gas nimmt lediglich den Anteil an Druckenergie auf und speichert diesen. The gas only takes on the amount of pressure energy and stores it. Es nimmt nur einen geringen Teil der Kompressionswärme auf. It takes up only a small part of the heat of compression. Nach der Umschaltung der Strömungsrichtung der Hydraulikflüssigkeit passiert die Hydraulikflüssigkeit auf dem Weg von dem einen Zylinder zu dem anderen Zylinder erneut einen Wärmetauscher, in dem der Hydraulikflüssigkeit die Kompressionswärme wieder entzogen wird. After switching the direction of flow of the hydraulic fluid, the hydraulic fluid passes on the way from one cylinder to the other cylinder again a heat exchanger in which the hydraulic fluid is removed from the compression heat.
  • Verfahren zur Entspannung eines Gases (Expansionsmaschine) A process for the expansion of a gas (expansion machine)
  • In einer Ausführungsform ist die Erfindung auf ein Verfahren zur Entspannung des gasförmigen Arbeitsmittels gerichtet, bei dem In one embodiment, the invention is directed to a process for the expansion of the gaseous working medium is directed, wherein
    • – der erste adiabate Zylinder über ein erstes Ventil und ein erstes Dreiwegeventil mit einer ersten Leitung verbunden ist, aus der verdichtetes gasförmiges Arbeitsmittel in den erste adiabaten Zylinder strömen kann; - the first adiabatic cylinder is connected via a first valve and a first three-way valve having a first line, to flow into the first adiabatic cylinder from the compressed gaseous working medium;
    • – der erste adiabate Zylinder über ein zweites Ventil und ein zweites Dreiwegeventil mit einer zweiten Leitung verbunden ist, in die entspanntes gasförmiges Arbeitsmittel aus dem ersten adiabaten Zylinder strömen kann; - the first adiabatic cylinder is connected via a second valve and a second three-way valve to a second conduit can flow from the first adiabatic cylinder in the relaxed gaseous working fluid;
    • – der zweite adiabate Zylinder über ein drittes Ventil und das erste Dreiwegeventil mit der ersten Leitung verbunden ist, aus der verdichtetes gasförmiges Arbeitsmittel in den zweiten adiabaten Zylinder strömen kann; - the second adiabatic cylinder is connected via a third valve and the first three-way valve to the first line, to flow into the second adiabatic cylinder from the compressed gaseous working medium;
    • – der zweite adiabate Zylinder über ein viertes Ventil und das zweite Dreiwegeventil mit der zweiten Leitung verbunden ist, in die entspanntes gasförmiges Arbeitsmittel in den zweiten adiabaten Zylinder strömen kann; - the second adiabatic cylinder is connected via a fourth valve and the second three-way valve with the second conduit may flow in the second adiabatic cylinder in the relaxed gaseous working fluid;
    • – die Einrichtung zur Abfuhr von Energie ein Hydraulikmotor ist, die den Druck der Hydraulikflüssigkeit, der den Hydraulikmotor passiert, verringert; - the means for dissipation of energy is a hydraulic motor, which reduces the pressure of the hydraulic fluid passing through the hydraulic motor; wobei in which
    • – in dem ersten Zustand und dem zweiten Zustand das erste, zweite, dritte und vierte Ventil der beiden Zylinder geschlossen ist; - is in the first state and the second state closes the first, second, third and fourth valves of the two cylinders;
    • – in dem ersten Schritt, in dem die Hydraulikflüssigkeit aus dem zweiten adiabaten Zylinder in den ersten adiabaten Zylinder geführt wird, (i) über das geöffnete dritte Ventil verdichtetes gasförmiges Arbeitsmittel aus der ersten Leitung in den zweiten adiabaten Zylinder strömt, so daß die Hydraulikflüssigkeit aus dem zweiten adiabaten Zylinder verdrängt wird und in den ersten adiabaten Zylinder strömt; -, (i) via the opened third valve compressed gaseous working fluid from the first conduit into the second adiabatic cylinder flows in the first step, in which the hydraulic fluid is led from the second adiabatic cylinder in the first adiabatic cylinder so that the hydraulic fluid from the second adiabatic cylinder is displaced and flows into the first adiabatic cylinder; und (ii) entspanntes gasförmiges Arbeitsmittel aus dem ersten adiabaten Zylinder über das geöffnete zweite Ventil in die zweite Leitung strömt; and (ii) flows relaxed gaseous working medium from the first adiabatic cylinder via the open second valve in the second conduit;
    • – in dem zweiten Schritt, in dem die Hydraulikflüssigkeit aus dem ersten adiabaten Zylinder in den zweiten adiabaten Zylinder geführt wird, (i) über das geöffnete erste Ventil verdichtetes gasförmiges Arbeitsmittel in den ersten adiabaten Zylinder strömt, so daß die Hydraulikflüssigkeit aus dem ersten adiabaten Zylinder verdrängt wird und in den zweiten adiabaten Zylinder strömt; -, (i) via the opened first valve compressed gaseous working fluid flows in the second step, in which the hydraulic fluid is led from the first adiabatic cylinder in the second adiabatic cylinder in the first adiabatic cylinder so that the hydraulic fluid from the first adiabatic cylinder is displaced and flows into the second adiabatic cylinder; und (ii) entspanntes gasförmiges Arbeitsmittel aus dem zweiten adiabaten Zylinder über das geöffnete vierte Ventil in die zweite Leitung strömt. and (ii) flows relaxed gaseous working medium from the second adiabatic cylinder via the open fourth valve in the second conduit.
  • Zweckmäßigerweise wird die Strömungsrichtung der Hydraulikflüssigkeit über zwei Dreiwegeventile bestimmt, die in der hydraulischen Verbindung zwischen dem ersten adiabaten Zylinder und dem zweiten adiabaten Zylinder angeordnet sind. Conveniently, the flow direction of the hydraulic fluid is determined by two three-way valves which are arranged in the hydraulic connection between the first adiabatic cylinder and the second cylinder adiabatic. Die Strömung des verdichteten gasförmigen Arbeitsmittels aus der ersten Leitung zum ersten adiabaten Zylinder oder zum zweiten adiabaten Zylinder wird durch das erste Dreiwegeventil bestimmt. The flow of the compressed gaseous working fluid from the first conduit to the first adiabatic cylinder or to the second adiabatic cylinder is determined by the first three-way valve. Die Strömung des entspannten gasförmigen Arbeitsmittels aus dem ersten adiabaten Zylinder oder dem zweiten adiabaten Zylinder in die zweite Leitung wird durch das zweite Dreiwegeventil bestimmt. The flow of the expanded gaseous working fluid from the first adiabatic cylinder or the second adiabatic cylinder in the second line is determined by the second three-way valve. Diese vier Dreiwegeventile werden vorzugsweise synchron geschaltet, so daß die Strömungsrichtung der Hydraulikflüssigkeit sowie die Zufuhr von verdichtetem Arbeitsmittel und die Abfuhr von entspanntem Arbeitsmittel gleichzeitig geändert werden. These four three-way valves are preferably connected synchronously, so that the flow direction of the hydraulic fluid and the supply of compressed working fluid and the discharge of relaxed working means to be changed simultaneously.
  • Das ersten, zweiten, dritten und vierten Ventil sind zweckmäßigerweise Rückschlagventile. The first, second, third and fourth valve are preferably check valves.
  • Die Steuerung des erste, zweite, dritte und vierte Ventils und der Dreiwegeventile kann über eine Steuereinheit erfolgen. The control of the first, second, third and fourth valve and the three-way valves can be effected via a control unit.
  • Vorzugsweise ist die zweite Leitung, in der entspanntes gasförmiges Arbeitsmittel strömt, über eine Hydraulikpumpe mit der ersten Leitung verbunden, in dem das entspannte gasförmige Arbeitsmittel verdichtet wird, so daß das gasförmige Arbeitsmittel im Kreislauf geführt wird. Preferably, the second pipe flows in the relaxed gaseous working fluid, connected via a hydraulic pump with the first conduit in which the expanded gaseous working fluid is compressed, so that the gaseous working medium is recycled.
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen, die die Erfindung nicht einschränken sollen, unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. The invention is explained below with reference to embodiments which are not intended to limit the invention, with reference to the drawings. Dabei zeigen show Here
  • 1 1 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung zur Kompression eines Gases; a first embodiment of an inventive arrangement for compressing a gas;
  • 2 2 eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung zur Expansion eines Gases; a second embodiment of an inventive arrangement for expansion of a gas; und and
  • 3 3 eine dritte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung zur isothermen Kompression eines Gases. a third embodiment of an inventive arrangement for isothermal compression of a gas.
  • Beispiel 1 example 1
  • Die in In the 1 1 gezeigte Anordnung zur Kompression eines Gases ist ein Verdichter einer Wärmepumpe mit dem Kältemittel Kohlendioxid (R744, CO 2 ) und einer hydraulischen Axialkolbenpumpe (hergestellt von der Fa. Danfoss, DE), welche als Hydraulikflüssigkeit (Hf) Wasser verwendet. arrangement shown for compression of a gas, a compressor of a heat pump to the refrigerant carbon dioxide (R744, CO 2) and a hydraulic axial piston pump (manufactured by Fa. Danfoss, DE), which as the hydraulic fluid (Hf) used water. Der erste Zylinder und der zweite Zylinder haben das gleiche Innenvolumen. The first cylinder and the second cylinder have the same internal volume. Die Rückschlagventile öffnen oder schließen, wenn eine Druckdifferenz zwischen den Komponenten besteht, zwischen denen sie eingebaut sind. The check valves open or close when a pressure difference between the components, between which they are installed. Bei Strömungswechsel, infolge der beiden 3-Wege-Ventile, schließen die Rückschlagventile, da die Druckdifferenz zusammenbricht. For flow changes, as a result of the two three-way valves, the check valves close as the pressure differential collapses.
  • Zustand vor Schritt 1a und 1b State prior to Step 1a and 1b
  • Vor den Schritten 1a und 1b ist der zweite Zylinder Before steps 1a and 1b is the second cylinder 7 7 vollständig mit Wasser gefüllt, während der erste Zylinder completely filled with water, while the first cylinder 8 8th vollständig mit CO 2 gefüllt ist. is completely filled with CO 2. Die Rückschlagventile The check valves 3 3 , . 4 4 , . 5 5 und and 6 6 sind geschlossen. are closed.
  • Schritt 1a step 1a
  • In einen vollständig mit CO 2 gefüllten ersten Zylinder In a completely filled with CO 2 the first cylinder 8 8th strömt Hydraulikflüssigkeit ein und komprimiert das dort befindliche CO 2 , bis sich ein Druck von 95 bar aufbaut. flows a hydraulic fluid and compress the CO 2 is located there, until a pressure of 95 bar is built up. Dabei erhöht sich die Temperatur des CO 2 von anfangs 30°C auf 113°C. In this case, the temperature of CO 2 is increased from an initial 30 ° C to 113 ° C. Sobald der Druck von 95 bar im ersten Zylinder Once the pressure of 95 bar in the first cylinder 8 8th erreicht ist, öffnet sich das dritte Rückschlagventil (Rv) is reached, the third check valve opens (Rv) 6 6 und läßt das CO 2 isobar in die Druckleitung (D1) and allowing the CO 2 isobar in the pressure line (D1) 1 1 entweichen, dabei baut sich ein Druck von ca. 95 bar in der Druckleitung escape, while a pressure of about 95 bar builds in the pressure line 1 1 auf. on.
  • Schritt 1b step 1b
  • Gleichzeitig mit Schritt 1a wird dem zweiten Zylinder simultaneously with step 1a the second cylinder 7 7 die benötigte Hydraulikflüssigkeit entnommen, durch das 3-Wegeventil the hydraulic fluid needed removed by the 3-way valve 9 9 geleitet und der Hydraulikpumpe (Hp) passed and the hydraulic pump (HP) 11 11 zugeführt. fed. Die Hydraulikpumpe The hydraulic pump 11 11 pumpt das Wasser auf einen Druck von 95 bar und läßt es über das 3-Wegeventil pumps the water to a pressure of 95 bar and leaves it via the 3-way valve 10 10 in den ersten Zylinder in the first cylinder 8 8th einströmen. flow. Die dazu benötigte elektrische Leistung von 4,8 kW bekommt die Hydraulikpumpe The required electric power to 4.8 kW gets the hydraulic pump 11 11 von einem Elektromotor by an electric motor 12 12 . , Während der Entnahme der Hydraulikflüssigkeit sinkt der Druck in dem zweiten Zylinder During the withdrawal of the hydraulic fluid pressure in the second cylinder decreases 7 7 auf 37,7 bar. to 37.7 bar. Sobald der Druck von 37,7 bar im zweiten Zylinder Once the pressure of 37.7 bar in the second cylinder 7 7 erreicht ist, öffnet sich das zweite Rückschlagventil is reached, opens the second check valve 4 4 und läßt CO 2 aus der Saugleitung (S1) and allows CO 2 from the suction line (S1) 2 2 in den ersten Zylinder in the first cylinder 7 7 einströmen. flow.
  • Zustand nach Schritt 1a und 1b State after step 1a and 1b
  • Nach den Schritten 1a und 1b ist der zweite Zylinder After steps 1a and 1b of the second cylinder 7 7 vollständig mit CO 2 gefüllt, während der erste Zylinder completely filled with CO 2, while the first cylinder 8 8th vollständig mit Wasser gefüllt ist. is completely filled with water. Die Rückschlagventile The check valves 3 3 , . 4 4 , . 5 5 und and 6 6 sind geschlossen. are closed.
  • Schritt 2a step 2a
  • In diesen Zustand ändern nun die beiden 3-Wegeventile In this state now change the two 3-way valves 9 9 und and 10 10 die Strömungsrichtung des Wassers; the direction of flow of the water; dabei schließen die Rückschlagventile thereby closing the check valves 4 4 und and 6 6 , so daß nun das Wasser aus dem ersten Zylinder So that now the water from the first cylinder 8 8th über das 3-Wegeventil via the 3-way valve 10 10 durch die Hydraulikpumpe by the hydraulic pump 11 11 strömt. flows. In der Hydraulikpumpe In the hydraulic pump 11 11 erfährt das Wasser eine Druckerhöhung von 37,7 bar auf 95 bar. the water undergoes a pressure increase of 37.7 bar to 95 bar. Danach wird das Wasser durch das 3-Wegeventil Thereafter, the water is passed through the 3-way valve 9 9 in den zweiten Zylinder in the second cylinder 7 7 geleitet und komprimiert dort das CO 2 von 37,7 auf 95 bar, wobei das CO 2 seine Temperatur von 30°C auf 113°C ändert. passed and compressed there, the CO 2 of 37.7 to 95 bar, wherein the CO 2 changes its temperature from 30 ° C to 113 ° C. Sobald der Druck von 95 bar im zweiten Zylinder Once the pressure of 95 bar in the second cylinder 7 7 erreicht ist, öffnet sich das erste Rückschlagventil is reached, opens the first check valve 3 3 und läßt wiederum das CO 2 isobar in die Druckleitung and in turn allows the CO 2 isobaric in the pressure line 1 1 entweichen. escape.
  • Schritt 2b step 2b
  • Gleichzeitig mit Schritt 2a fällt im ersten Zylinder Simultaneously with step 2a falls in the first cylinder 8 8th hingegen der Druck. however, the pressure. Sobald der Druck im zweiten Zylinder 37,7 bar erreicht hat, öffnet sich das vierte Rückschlagventil Once the pressure in the second cylinder has reached 37.7 bar, opens the fourth check valve 5 5 und läßt CO 2 aus der Saugleitung and allows CO 2 from the suction line 2 2 in den Zylinder into the cylinder 8 8th einströmen. flow. Sobald der zweite Zylinder Once the second cylinder 7 7 vollständig mit CO 2 gefüllt, ändern die beiden 3-Wegeventile completely filled with CO 2, change the two 3-way valves 9 9 und and 10 10 die Strömungsrichtung der Hydraulikflüssigkeit, so daß nun das Wasser vom zweiten Zylinder the direction of flow of the hydraulic fluid, so that now the water from the second cylinder 7 7 über die Hydraulikpumpe via the hydraulic pump 11 11 zu dem ersten Zylinder to the first cylinder 8 8th strömt. flows.
  • Zustand nach Schritt 2a und 2b State according to step 2a and 2b
  • Nach den Schritten 2a und 2b ist der zweite Zylinder After steps 2a and 2b of the second cylinder 7 7 vollständig mit Wasser gefüllt, während der erste Zylinder completely filled with water, while the first cylinder 8 8th vollständig mit CO 2 gefüllt ist. is completely filled with CO 2. Dieser Zustand entspricht somit dem Zustand vor den Schritten 1a und 1b. Therefore this condition corresponds to the state prior to steps 1a and 1b. Die Rückschlagventile The check valves 3 3 , . 4 4 , . 5 5 und and 6 6 sind geschlossen. are closed. Damit ist der Zyklus geschlossen und eine fortwährende Komprimierung des CO 2 gewährleistet. The cycle is closed and ensures a continuous compression of CO 2.
  • Abkühlung und Entspannung des CO 2 Cooling and relaxation of the CO 2
  • Das in den Schritten 1a und 2a in Druckleitung The in Steps 1a and 2a in the pressure line 1 1 abgegebene, erhitzte CO 2 wird in der Druckleitung discharged, heated CO 2 is in the pressure line 1 1 zu einem Gaskühler a gas cooler 13 13 geleitet und dort im Gegenstromprinzip mit Wasser auf 32°C gekühlt. directed where it is cooled on the countercurrent principle using water at 32 ° C. Dabei erwärmt sich das Wasser und nimmt ca. 21 kW aus dem CO 2 auf. In this case, the water is heated and takes approximately 21 kW from the CO 2. Anschließend kann das Wasser einem Verbraucher Then the water a consumer can 17 17 (beispielsweise einer Gebäudeheizung) zur Verfügung gestellt werden. (For example, a building heating) will be provided.
  • Nachdem das CO 2 im Gaskühler After the CO 2 in the gas cooler 13 13 21 kW an Wärmeleistung abgegeben hat, wird es von der Druckleitung 21 kW has given up heat output, it is from the pressure line 1 1 zum inneren Wärmeübertrager to the internal heat exchanger 14 14 geleitet. directed. Dort erwärmt es im Gegenstrom das CO 2 aus der Saugleitung There it heats in counterflow the CO 2 from the suction line 2 2 , wobei sich das CO 2 in der Druckleitung Wherein the CO 2 in the pressure line 1 1 von 32°C auf 20,7°C abkühlt. cools from 32 ° C to 20.7 ° C. Anschließend gelangt das CO 2 in der Druckleitung Subsequently, the CO 2 passes into the pressure line 1 1 zum Expansionsventil to the expansion valve 15 15 . , Mittels des Expansionsventil By means of the expansion valve 15 15 wird das CO 2 in der Druckleitung the CO 2 is in the pressure line 1 1 isenthalp von 95 bar auf 37,7 bar ins Zweiphasengebiet entspannt. isenthalp of 95 relaxing bar to 37.7 bar into the two-phase region. Dabei gelangt das CO 2 in Saugleitung Here, the CO 2 passes into suction line 2 2 . ,
  • Verdampfen und Erwärmen des CO 2 Evaporating and heating the CO 2
  • In Saugleitung in suction line 2 2 wird das CO 2 einem Verdampfer CO 2 is an evaporator 16 16 zugeführt. fed. Dieser entnimmt einem Brunnen This takes a fountain 18 18 Wasser. Water. Mit diesem Wasser wird das CO 2 bei 3°C, wiederum im Gegenstromprinzip, verdampft und auf 6°C überhitzt, wobei das CO 2 16,1 kW aus dem Brunnenwasser an Wärmeleistung aufnimmt. This water, the CO 2 is at 3 ° C, again in counter-current principle, evaporated and superheated at 6 ° C, the CO 2 absorbs water from the well 16.1 kW of heat power.
  • Nachdem das CO 2 vollständig im Verdampfer After the CO 2 is completely in the evaporator 16 16 verdampft ist, wird es von der Saugleitung has evaporated, it is of the suction line 2 2 zum inneren Wärmeübertrager to the internal heat exchanger 14 14 geleitet und dort von 6°C auf 30°C erwärmt und steht danach dem Hydraulikverdichter zur Verfügung. directed where it is heated at 6 ° C to 30 ° C and then is the hydraulic compressor available.
  • Leistungszahlen COPs
  • Mit dieser Wärmepumpe lassen sich Wärmepumpenleistungszahlen von 4,3 realisieren (21 kW/4,8 kW = 4,3). With this heat pump heat pump COP of 4.3 can be realized (21 kW / 4.8 kW = 4.3). Dies steht im Gegensatz zum Stand der Technik, welcher unter gleichen Bedingungen lediglich eine Leistungszahl von ca. 3,5 erreicht. This is in contrast with the prior art, which only achieved a COP of about 3.5 Alike. Des Weiteren kann vollständig auf den Einsatz von Schmieröl verzichtet werden. Furthermore, to completely eliminate the use of lubricating oil.
  • Beispiel 2 example 2
  • Die in In the 2 2 gezeigte Anordnung zur Expansion eines Gases ist eine Expansionsmaschine eines ORC-Prozesses mit dem Arbeitsmittel Kohlendioxid und einem hydraulischen Axialkolbenmotor (Hersteller: Fa. Danfoss, DE), welcher als Hydraulikflüssigkeit Wasser verwendet. Arrangement shown for the expansion of a gas is an expansion machine of an ORC process with the working fluid carbon dioxide and an axial piston hydraulic motor (manufactured by Fa. Danfoss, DE), which is used as the hydraulic fluid is water.
  • Die in In the 2 2 gezeigte Anordnung entspricht im Wesentlichen der in Arrangement shown essentially corresponds to the in 1 1 gezeigten Anordnung, außer daß die Rückschlagventile Arrangement shown, except that the non-return valves 103 103 , . 104 104 , . 105 105 und and 106 106 an den Zylindern on the cylinders 107 107 , . 108 108 im Vergleich die Rückschlagventile compared the check valves 3 3 , . 4 4 , . 5 5 und and 6 6 an den Zylindern on the cylinders 7 7 , . 8 8th in ihrer Strömungsrichtung getauscht werden und die Hydraulikpumpe be changed in its flow direction and the hydraulic pump 11 11 durch einen Hydraulikmotor (Hm) by a hydraulic motor (Hm) 111 111 ersetzt wird. is replaced. Zusätzlich müssen noch die beiden 3-Wege-Ventile In addition, the two 3-way valves have to 119 119 und and 120 120 jeweils in die Leitungen in each case in the lines 101 101 und and 102 102 eingebaut werden. to be built in.
  • Die Rückschlagventile öffnen oder schließen nur wenn eine Druckdifferenz zwischen den Komponenten besteht zwischen denen sie eingebaut sind. The check valves open or close only when a pressure difference between the components is between which they are installed. Bei Strömungswechsel, infolge der beiden 3-Wege-Ventile, schließen die Rückschlagventile, da die Druckdifferenz zusammenbricht. For flow changes, as a result of the two three-way valves, the check valves close as the pressure differential collapses.
  • Erwärmung und Kompression von CO 2 Heating and compression of CO 2
  • In einer Hydraulikpumpe In a hydraulic pump 15 15 wird flüssiges CO 2 von 60 bar auf 100 bar komprimiert. liquid CO 2 is compressed from 60 bar to 100 bar. Dabei erwärmt sich das CO 2 von 19°C auf 26°C und nimmt eine Leistung von 4,5 kW von der Hydraulikpumpe In this case, the CO 2 is heated from 19 ° C to 26 ° C and has a power consumption of 4.5 kW from the hydraulic pump 15 15 , welche mit einem Wirkungsgrad von 95% arbeitet, auf. Which operates with an efficiency of 95%, on.
  • Anschließend wird das CO 2 in Leitung Subsequently, the CO 2 is in line 101 101 zu einem Wärmetauscher to a heat exchanger 117 117 geführt und dort im Gegenstrom von Wasser auf 60°C erwärmt und verdampft. and is heated there in counter-current of water at 60 ° C and evaporated. Dabei entzieht das CO 2 dem Wasser 157 kW an Wärmeleistung. Here, the CO 2 extracts of the water 157 kW of heating power. Das Wasser stammt aus einer industriellen Abwärmequelle The water comes from an industrial waste heat source 118 118 . ,
  • Zustand vor Schritt 1a und 1b State prior to Step 1a and 1b
  • Vor den Schritten 1a und 1b ist der zweite Zylinder Before steps 1a and 1b is the second cylinder 7 7 vollständig mit Wasser gefüllt, während der erste Zylinder completely filled with water, while the first cylinder 8 8th vollständig mit CO 2 gefüllt ist. is completely filled with CO 2. Die Rückschlagventile The check valves 103 103 , . 104 104 , . 105 105 und and 106 106 sind geschlossen. are closed.
  • Schritt 1a step 1a
  • Vom Wärmeaustauscher From the heat exchanger 117 117 gelangt das CO 2 in Leitung enters the CO 2 in line 101 101 über das 3-Wege-Ventil via the 3-way valve 20 20 und das geöffnete Rückschlagventil and the open check valve 103 103 zum zweiten Zylinder to the second cylinder 107 107 . , Der zweite Zylinder The second cylinder 107 107 ist nahezu vollständig mit Wasser gefüllt. is almost completely filled with water. Das dort nun eindringende CO 2 verdrängt das Wasser mit The now there penetrating CO 2 displaces the water with 100 100 bar. bar. Dieses Wasser wird nun über das 3-Wege-Ventil This water is now via the 3-way valve 109 109 zum Hydraulikmotor to the hydraulic motor 111 111 geleitet, dort auf 60 bar entspannt und zum ersten Zylinder guided, laid there to 60 bar and the first cylinder 108 108 über das 3-Wegeventil via the 3-way valve 110 110 geleitet (siehe Schritt 1b). passed (see step 1b). Bei der Ent spannung gibt der Hydraulikmotor When Ent voltage, the hydraulic motor is 111 111 14,9 kW Wellenleistung an den Generator 14.9 kW shaft power to the generator 112 112 ab. from. Der Generator the generator 112 112 wandelt dann die Wellenleistung in elektrische Leistung um. then converts the shaft power into electric power. Dabei werden 14,2 kW elektrische Leistung einem Verbraucher zur Verfügung gestellt. Here, 14.2 kW of electrical power provided to a consumer. Der Wirkungsgrad des Hydraulikmotors The efficiency of the hydraulic motor 111 111 beträgt dabei 92% und der des Generator 95%. amounts to 92% and that of the generator 95%.
  • Schritt 1b step 1b
  • Gleichzeitig mit Schritt 1a füllt das im Hydraulikmotor Simultaneously with step filling the hydraulic motor 1a 111 111 auf 60 bar entspannte Wasser den ersten Zylinder at 60 bar water relaxed the first cylinder 108 108 . , Das dort befindliche CO 2 wird über das geöffnete Rückschlagventil The CO 2 is located there, via the open non-return valve 105 105 und das Dreiwegeventil and the three-way valve 119 119 isobar bei einem Druck von 60 bar in die Leitung isobar at a pressure of 60 bar in the line 2 2 verdrängt. repressed.
  • Zustand nach Schritt 1a und 1b State after step 1a and 1b
  • Nach den Schritten 1a und 1b ist der zweite Zylinder After steps 1a and 1b of the second cylinder 7 7 vollständig mit CO 2 gefüllt, während der erste Zylinder completely filled with CO 2, while the first cylinder 8 8th nahezu vollständig mit Wasser gefüllt ist. is almost completely filled with water. Die Rückschlagventile The check valves 103 103 , . 104 104 , . 105 105 und and 106 106 sind geschlossen. are closed.
  • Schritt 2a step 2a
  • Sobald der erste Zylinder Once the first cylinder 108 108 nahezu vollständig mit Wasser gefüllt ist, ändern die 3-Wegeventile is almost completely filled with water, change the 3-way valves 109 109 , . 110 110 und and 119 119 , . 120 120 die Strömungsrichtungen, so daß nun das CO 2 aus Leitung the flow directions, so that now the CO 2 from line 101 101 über das Dreiwegeventil over the three-way valve 120 120 und das geöffnete Rückschlagventil and the open check valve 106 106 in den ersten Zylinder in the first cylinder 108 108 einströmen kann und nun dort das Wasser verdrängt. can flow and now there displaces the water. Das Wasser wird so geleitet, das es über die 3-Wege-Ventile The water is passed so that it via the 3-way valves 109 109 und and 110 110 und den Hydraulikmotor and the hydraulic motor 111 111 zum den zweiten Zylinder for the second cylinder 107 107 gelangt. arrives.
  • Schritt 2b step 2b
  • Gleichzeitig mit Schritt Simultaneously with step 2a 2a füllt das im Hydraulikmotor filling the hydraulic motor in 111 111 auf 60 bar entspannte Wasser den zweiten Zylinder at 60 bar water relaxed the second cylinder 107 107 . , Das dort befindliche CO 2 wird über das geöffnete Rückschlagventil The CO 2 is located there, via the open non-return valve 104 104 und Dreiwegeventil and three-way valve 119 119 isobar bei einem Druck von 60 bar in die Leitung isobar at a pressure of 60 bar in the line 2 2 verdängt. verdängt.
  • Zustand nach Schritt 2a und 2b State according to step 2a and 2b
  • Nach den Schritten 2a und 2b ist der zweite Zylinder After steps 2a and 2b of the second cylinder 7 7 nahezu vollständig mit Wasser gefüllt, während der erste Zylinder almost completely filled with water, while the first cylinder 8 8th nahezu vollständig mit CO 2 gefüllt ist. is almost completely filled with CO 2. Die Rückschlagventile The check valves 103 103 , . 104 104 , . 105 105 und and 106 106 sind geschlossen. are closed. Dieser Zustand entspricht somit dem Zustand vor den Schritten 1a und 1b. Therefore this condition corresponds to the state prior to steps 1a and 1b. Damit ist der Zyklus geschlossen und eine fortwährende Entspannung des CO 2 gewährleistet. The cycle is closed and ensures a continuous relaxation of CO 2.
  • Abkühlung und Verflüssigung des CO 2 Cooling and liquefaction of CO 2
  • Über Leitung reconciliation 102 102 gelangt nun das CO 2 bei einem Druck von 60 bar und einer Temperatur von 23°C in den Kondensator now enters the CO 2 at a pressure of 60 bar and a temperature of 23 ° C in the condenser 13 13 . , Dort wird es im Gegenstrom von Kühlturmwasser auf 19°C abgekühlt und verflüssigt. There it is cooled in the counter flow of cooling tower water at 19 ° C and liquefied. Anschließend gelangt das nun wieder flüssige CO 2 zur Hydraulikpumpe Then enters the liquid CO 2 is now again to the hydraulic pump 15 15 . ,
  • Beispiel 2 zeigt, daß ein ORC-Prozeß, welcher mit der erfindungsgemäßen Anordnung zur Expansion eines Gases betrieben wird, durchaus im kleinen und mittleren Leistungsbereich und relativ niedrigen Temperaturen mit einfachen Mitteln technisch und wirtschaftlich realisierbar ist. Example 2 shows that an ORC process, is operated with which the inventive arrangement for the expansion of a gas, well within the small and medium power range and relatively low temperatures is technically and economically feasible by simple means.
  • Beispiel 3 example 3
  • Die in In the 3 3 gezeigte Anordnung zur isothermen Kompression eines Gases entspricht der in Arrangement shown for the isothermal compression of a gas corresponding to the in 1 1 gezeigten Ausführungsform mit Ausnahme zwei zusätzlicher Wärmetauscher, durch die Hydraulikflüssigkeit Embodiment shown with the exception of two additional heat exchanger through which hydraulic fluid 20 20 , . 25 25 zur Abkühlung geführt wird. is fed to the cooling. Gleiche Bezugszeichen haben dieselbe Bedeutung wie in The same designations have the same meaning as in 1 1 . , Als gasförmiges Arbeitsmittel wird Luft eingesetzt. The gaseous working medium air is used. Die Hydraulikflüssigkeit ist Wasser. The hydraulic fluid is water.
  • Zustand vor Schritt 1a und 1b State prior to Step 1a and 1b
  • Vor den Schritten 1a und 1b ist der zweite Zylinder Before steps 1a and 1b is the second cylinder 7 7 vollständig mit der Hydraulikflüssigkeit gefüllt, während der erste Zylinder completely filled with the hydraulic fluid, while the first cylinder 8 8th vollständig mit Luft gefüllt ist. is completely filled with air. Die Rückschlagventile The check valves 3 3 , . 4 4 , . 5 5 , und , and 6 6 sind geschlossen. are closed.
  • Schritt 1a step 1a
  • In einen vollständig mit Luft gefüllten ersten Zylinder In a completely filled with air, the first cylinder 8 8th strömt mittels Wärmetauscher flows through heat exchanger 25 25 (siehe Schritt 1b) abgekühlte Hydraulikflüssigkeit über Düse (See Step 1b) cooled hydraulic fluid via nozzle 27 27 ein und komprimiert die dort befindliche Luft, bis sich ein erster vorgegebener Druck aufbaut. and compresses the air located there, until a first predetermined pressure builds. Die Kompressionswärme wird von der mittels Düse The heat of compression from the nozzle means 27 27 versprühten Hydraulikflüssigkeit aufgenommen. sprayed hydraulic fluid was added. Dabei erwärmt sich die Hydraulikflüssigkeit geringfügig, während die Luft lediglich den Anteil an Druckenergie aufnimmt und speichert und nur einen sehr geringen Teil der Kompressionswärme aufnimmt. Here, the hydraulic fluid is heated a little, while the air only receives and stores the amount of pressure energy and absorbs only a very small part of the heat of compression.
  • Sobald der erste vorgegebene Druck im ersten Zylinder Once the first predetermined pressure in the first cylinder 8 8th erreicht ist, öffnet sich das dritte Rückschlagventil (Rv) is reached, the third check valve opens (Rv) 6 6 und läßt die Luft isobar in die Druckleitung (D1) and allowing the air isobar in the pressure line (D1) 1 1 entweichen, dabei baut sich der erste vorgegebene Druck in der Druckleitung escape, while the first predetermined pressure in the pressure line builds 1 1 auf. on.
  • Schritt 1b step 1b
  • Gleichzeitig mit Schritt 1a wird dem zweiten Zylinder simultaneously with step 1a the second cylinder 7 7 die benötigte Hydraulikflüssigkeit entnommen, durch das geöffnete Rückschlagventil the hydraulic fluid needed taken through the opened non-return valve 22 22 und das 3-Wegeventil and the 3-way valve 9 9 geleitet und der Hydraulikpumpe (Hp) passed and the hydraulic pump (HP) 11 11 zugeführt. fed. Die Hydraulikpumpe The hydraulic pump 11 11 pumpt die Hydraulikflüssigkeit auf den ersten vorgegebenen Druck und läßt sie über das 3-Wegeventil pumping the hydraulic fluid on the first predetermined pressure and allows them through the 3-way valve 10 10 und das geöffnete Rückschlagventil and the open check valve 24 24 zu Wärmetauscher to heat exchanger 25 25 strömen. stream. Dabei ist Rückschlagventil It is non-return valve 26 26 geschlossen, um ein direktes Eindringen der Hydraulikflüssigkeit in den ersten Zylinder closed to direct penetration of the hydraulic fluid in the first cylinder 8 8th zu verhindern. to prevent.
  • In Wärmetauscher In heat exchanger 25 25 wird die Hydraulikflüssigkeit mit Kühlturmwasser, das eine niedrigere Temperatur als die Hydraulikflüssigkeit aufweist, im Gegenstromprinzip abgekühlt. is the hydraulic fluid with cooling tower water having a temperature lower than the hydraulic fluid is cooled on the countercurrent principle. Das Wasser stammt aus einem Kühlturm The water comes from a cooling tower 21 21 . , Nach der Abkühlung der Hydraulikflüssigkeit in Wärmetauscher After cooling of the hydraulic fluid in heat exchanger 25 25 strömt sie über die Düse it flows through the nozzle 27 27 in den ersten Zylinder in the first cylinder 8 8th ein (siehe Schritt 1a). (see step 1a).
  • Während der Entnahme der Hydraulikflüssigkeit sinkt der Druck in dem zweiten Zylinder During the withdrawal of the hydraulic fluid pressure in the second cylinder decreases 7 7 auf den zweiten vorgegebenen Druck, der niedriger als der erste vorgegebene Druck ist. to the second predetermined pressure which is lower than the first predetermined pressure. Sobald der zweite vorgegebene Druck im zweiten Zylinder Once the second predetermined pressure in the second cylinder 7 7 erreicht ist, öffnet sich das zweite Rückschlagventil is reached, opens the second check valve 4 4 und läßt Luft aus der Saugleitung (S1) and lets air out of the suction line (S1) 2 2 in den ersten Zylinder in the first cylinder 7 7 einströmen. flow.
  • Zustand nach Schritt 1a und 1b State after step 1a and 1b
  • Nach den Schritten 1a und 1b ist der zweite Zylinder After steps 1a and 1b of the second cylinder 7 7 vollständig mit Luft gefüllt, während der erste Zylinder completely filled with air, while the first cylinder 8 8th vollständig mit Hydraulikflüssigkeit gefüllt ist. is completely filled with hydraulic fluid. Die Rückschlagventile The check valves 3 3 , . 4 4 , . 5 5 , und , and 6 6 sind geschlossen. are closed.
  • Schritt 2a step 2a
  • In diesen Zustand ändern nun die beiden 3-Wegeventile In this state now change the two 3-way valves 9 9 und and 10 10 die Strömungsrichtung des Wassers; the direction of flow of the water; dabei schließen die Rückschlagventile thereby closing the check valves 4 4 , . 6 6 , . 22 22 und and 24 24 , so daß nun die Hydraulikflüssigkeit aus dem ersten Zylinder So that now the hydraulic fluid from the first cylinder 8 8th über das geöffnete Rückschlagventil via the open non-return valve 26 26 und das 3-Wegeventil and the 3-way valve 10 10 durch die Hydraulikpumpe by the hydraulic pump 11 11 strömt. flows. Das geschlossene Rückschlagventil The closed check valve 22 22 verhindert ein direktes Eindringen der Hydraulikflüssigkeit in den zweiten Zylinder prevents direct penetration of the hydraulic fluid in the second cylinder 7 7 . , In der Hydraulikpumpe In the hydraulic pump 11 11 erfährt die Hydraulikflüssigkeit eine Druckerhöhung vom zweiten vorgegebenen Druck auf den ersten vorgegebenen Druck. the hydraulic fluid undergoes a pressure increase from the second predetermined pressure to the first predetermined pressure. Danach wird die Hydraulikflüssigkeit über das 3-Wegeventil Thereafter, the hydraulic fluid via the 3-way valve 9 9 und das geöffnete Rückschlagventil and the open check valve 19 19 zu Wärmetauscher to heat exchanger 21 21 geführt. guided.
  • In Wärmetauscher In heat exchanger 21 21 wird die Hydraulikflüssigkeit mit Kühlturmwasser, das eine niedrigere Temperatur als die Hydraulikflüssigkeit aufweist, im Gegenstromprinzip abgekühlt. is the hydraulic fluid with cooling tower water having a temperature lower than the hydraulic fluid is cooled on the countercurrent principle. Das Wasser stammt aus einen Kühlturm The water comes from a cooling tower 21 21 . , Nach der Abkühlung der Hydraulikflüssigkeit in Wärmetauscher After cooling of the hydraulic fluid in heat exchanger 21 21 strömt sie über die Düse it flows through the nozzle 23 23 in den zweiten Zylinder in the second cylinder 7 7 und komprimiert dort die Luft vom zweiten vorgegebenen Druck auf den ersten vorgegebenen Druck. and where compressed air from the second predetermined pressure to the first predetermined pressure. Sobald der erste vorgegebene Druck im zweiten Zylinder Once the first predetermined pressure in the second cylinder 7 7 erreicht ist, öffnet sich das erste Rückschlagventil is reached, opens the first check valve 3 3 und läßt wiederum die Luft isobar in die Druckleitung and in turn causes the air isobaric in the pressure line 1 1 entweichen. escape.
  • Die Kompressionswärme wird von der mittels Düse The heat of compression from the nozzle means 23 23 versprühten Hydraulikflüssigkeit aufgenommen. sprayed hydraulic fluid was added. Dabei erwärmt sich die Hydraulikflüssigkeit geringfügig, während die Luft lediglich den Anteil an Druckenergie aufnimmt und speichert und nur einen sehr geringen Teil der Kompressionswärme aufnimmt. Here, the hydraulic fluid is heated a little, while the air only receives and stores the amount of pressure energy and absorbs only a very small part of the heat of compression.
  • Schritt 2b step 2b
  • Gleichzeitig mit Schritt 2a fällt im ersten Zylinder Simultaneously with step 2a falls in the first cylinder 8 8th hingegen der Druck. however, the pressure. Sobald der Druck im zweiten Zylinder den zweiten vorgegebenen Druck erreicht hat, öffnet sich das vierte Rückschlagventil Once the pressure in the second cylinder has reached the second predetermined pressure, opens the fourth check valve 5 5 und läßt Luft aus der Saugleitung and lets air out of the suction line 2 2 in den Zylinder into the cylinder 8 8th einströmen. flow. Sobald der zweite Zylinder Once the second cylinder 7 7 vollständig mit Luft gefüllt ist, ändern die beiden 3-Wegeventile is completely filled with air, change the two 3-way valves 9 9 und and 10 10 die Strömungsrichtung der Hydraulikflüssigkeit, so daß nun die Hydraulikflüssigkeit vom zweiten Zylinder the direction of flow of the hydraulic fluid, so that now the hydraulic fluid from the second cylinder 7 7 über die Hydraulikpumpe via the hydraulic pump 11 11 und dem Wärmetauscher and heat exchanger 21 21 zu dem ersten Zylinder to the first cylinder 8 8th strömt und in diesen über Düse flows and in those over nozzle 27 27 eingeleitet wird. is initiated.
  • Zustand nach Schritt 2a und 2b State according to step 2a and 2b
  • Nach den Schritten 2a und 2b ist der zweite Zylinder After steps 2a and 2b of the second cylinder 7 7 vollständig mit Hydraulikflüssigkeit gefüllt, während der erste Zylinder completely filled with hydraulic fluid, while the first cylinder 8 8th vollständig mit Luft gefüllt ist. is completely filled with air. Dieser Zustand entspricht somit dem Zustand vor den Schritten 1a und 1b. Therefore this condition corresponds to the state prior to steps 1a and 1b. Die Rückschlagventile The check valves 3 3 , . 4 4 , . 5 5 und and 6 6 sind geschlossen. are closed. Damit ist der Zyklus geschlossen und eine fortwährende Komprimierung des Luft unter Abfuhr an Kompressionswärme gewährleistet. The cycle is closed and ensures a continuous compression of the air with removal of heat of compression.
  • Weitere Bestandteile der dritten Ausführungsform der Erfindung Other components of the third embodiment of the invention
  • Die übrigen Bestandteile und Verfahrensschritte sind in den Abschnitten „Abkühlung und Entspannung des CO 2 ” und „Verdampfen und Erwärmen des CO 2 ” des Beispiels 1 und in The remaining constituents and process steps are described in "cooling and relaxation of the CO 2" and "vaporizing and heating the CO 2" of Example 1 and in 3 3 beschrieben, wobei in Beispiel 3 Luft anstelle CO 2 von als gasförmiges Arbeitsmittel eingesetzt wird. described, in which 3 air instead of CO 2 as the gaseous working medium is used in Example. Alternativ kann an die Druckleitung Alternatively to the pressure line 1 1 ein Speichergefäß beispielsweise für Luft (Druckluft) angebracht werden. a storage vessel to be attached, for example, air (compressed air). Die Saugleitung würde dann der Atmosphäre die Ansaugluft entziehen. The suction line would then escape the atmosphere, the intake air. Die Abwärmequelle The waste heat source 21 21 (Kühlquelle) könnte ein Speichergefäß für Wasser sein, in dem das für die Kühlung der Hydraulik flüssigkeit benötigte Wasser gespeichert wird. (Heat source) could be a storage vessel for water, in which the water required for cooling liquid of the hydraulic system is stored. An ihm könnten zusätzlich andere Abwärmequellen oder Solarkollektoren angeschlossen werden, die den Inhalt des Speichergefäßes bei Stillstand weiter erwärmen. Him other sources of waste heat or solar panels could also be connected to further heat the contents of the storage vessel at a standstill. Diese Wärme kann bei Bedarf später der gespeicherten Luft über Wärmetauscher wieder zurückgegeben werden, welche dann über einen Kraftprozeß beispielsweise den beschriebenen Entspannungsprozeß entspannt werden kann und zu einem sehr hohen Wirkungsgrad größer 80% (bei Berücksichtigung der kostenlosen Abwärmequelle) in elektrische oder mechanische Energie umgewandelt werden. This heat can be of the stored air over heat exchanger returned again later if needed, which then, for example, the relaxation process described can be expanded through a kraft process and at a very high efficiency greater than 80% are transformed into electrical or mechanical energy (in consideration of the free waste heat source) ,
  • 1 1
    Druckleitung pressure line
    2 2
    Saugleitung suction
    3 3
    erstes Rückschlagventil first check valve
    4 4
    zweites Rückschlagventil second check valve
    5 5
    viertes Rückschlagventil fourth check valve
    6 6
    drittes Rückschlagventil third check valve
    7 7
    zweiter Zylinder the second cylinder
    8 8th
    erster Zylinder the first cylinder
    9 9
    3-Wege-Ventil 3-way valve
    10 10
    3-Wege-Ventil 3-way valve
    11 11
    Hydraulikpumpe hydraulic pump
    12 12
    Elektromotor electric motor
    13 13
    Gaskühler gas cooler
    14 14
    innerer Wärmeübertrager inner heat exchanger
    15 15
    Expansionsventil expansion valve
    16 16
    Verdampfer Evaporator
    17 17
    Verbraucher consumer
    18 18
    Brunnen Fountain
    19 19
    Rückschlagventil check valve
    20 20
    Wärmetauscher heat exchangers
    21 21
    Abwärmequelle waste heat source
    22 22
    Rückschlagventil check valve
    23 23
    Düse im zweiten Zylinder Nozzle in the second cylinder 7 7
    24 24
    Rückschlagventil check valve
    25 25
    Wärmetauscher heat exchangers
    26 26
    Rückschlagventil check valve
    27 27
    Düse im zweiten Zylinder Nozzle in the second cylinder 8 8th
    101 101
    erste Leitung first conduit
    102 102
    zweite Leitung second conduit
    103 103
    erstes Rückschlagventil first check valve
    104 104
    zweites Rückschlagventil second check valve
    105 105
    viertes Rückschlagventil fourth check valve
    106 106
    drittes Rückschlagventil third check valve
    107 107
    zweiter Zylinder the second cylinder
    108 108
    erster Zylinder the first cylinder
    109 109
    3-Wege-Ventil 3-way valve
    110 110
    3-Wege-Ventil 3-way valve
    111 111
    Hydraulikmotor hydraulic motor
    112 112
    Generator generator
    113 113
    Kondensator capacitor
    114 114
    Kühlwasserturm Cooling tower
    115 115
    Hydraulikpumpe hydraulic pump
    116 116
    Elektromotor electric motor
    117 117
    Wärmetauscher heat exchangers
    118 118
    Abwärmequelle waste heat source
    119 119
    zweites 3-Wege-Ventil second 3-way valve
    120 120
    erstes 3-Wege-Ventil first 3-way valve

Claims (14)

  1. Vorrichtung zur Verdichtung oder Entspannung eines gasförmigen Arbeitsmittels mittels einer Hydraulikflüssigkeit, umfassend einen ersten adiabaten Zylinder ( Apparatus for compressing or expanding a gaseous working fluid by means of a hydraulic fluid, comprising a first adiabatic cylinder ( 8 8th , . 108 108 ) und einen zweiten adiabaten Zylinder ( ) And a second adiabatic cylinder ( 7 7 , . 107 107 ), der mit dem ersten Zylinder ( ), Which (with the first cylinder 8 8th , . 108 108 ) über eine Einrichtung zur Zufuhr ( ) (A means for supplying 11 11 ) oder Abfuhr ( () Or removal 111 111 ) von Energie hydraulisch verbunden ist, wobei (a) sich in einem ersten Zustand das gasförmige Arbeitsmittel in dem ersten adiabaten Zylinder ( ) Is hydraulically connected to energy, wherein (a) the gaseous working fluid (in a first state in the first adiabatic cylinder 8 8th , . 108 108 ) befindet und sich die Hydraulikflüssigkeit in dem zweiten adiabaten Zylinder ( ), And the hydraulic fluid (in the second adiabatic cylinder 7 7 , . 107 107 ) befindet; ) Is; (b) in einem ersten Schritt die Hydraulikflüssigkeit aus dem zweiten adiabaten Zylinder ( (B) the hydraulic fluid (in a first step from the second adiabatic cylinder 7 7 , . 107 107 ) in den ersten adiabaten Zylinder ( ) (In the first adiabatic cylinder 8 8th , . 108 108 ) geführt wird, wobei die Hydraulikflüssigkeit die Einrichtung zur Zufuhr ( ) Is guided, wherein the hydraulic fluid (which means for supplying 11 11 ) oder Abfuhr ( () Or removal 111 111 ) von Energie passiert; ) Of energy passes; (c) sich in einem zweiten Zustand das gasförmige Arbeitsmittel in dem zweiten adiabaten Zylinder ( (C) the gaseous working fluid (in a second state in the second adiabatic cylinder 7 7 , . 107 107 ) befindet und sich die Hydraulikflüssigkeit in dem ersten adiabaten Zylinder ( ), And the hydraulic fluid (in the first adiabatic cylinder 8 8th , . 108 108 ), befindet; ), Located; (d) in einem zweiten Schritt die Hydraulikflüssigkeit aus dem ersten adiabaten Zylinder ( (D) the hydraulic fluid (in a second step from the first adiabatic cylinder 8 8th , . 108 108 ) in den zweiten adiabaten Zylinder ( ) (In the second adiabatic cylinder 7 7 , . 107 107 ) geführt wird, wobei die Hydraulikflüssigkeit die Einrichtung zur Zufuhr ( ) Is guided, wherein the hydraulic fluid (which means for supplying 11 11 ) oder Abfuhr ( () Or removal 111 111 ) von Energie passiert; ) Of energy passes; und (e) der erste Schritt (b) unter Erreichen des zweiten Zustandes und anschließend der zweite Schritt (d) unter Erreichen des ersten Zustandes wiederholt ausgeführt werden. and (e) the first step (b) to achieve the second state and then the second step (d) are repeatedly executed under reaching the first state.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1 zur Verdichtung des gasförmigen Arbeitsmittels, dadurch gekennzeichnet, daß – der erste adiabate Zylinder ( (The first adiabatic cylinder - Device according to claim 1 for the compression of the gaseous working medium, characterized in that 8 8th ) über ein erstes Ventil ( ) (Via a first valve 3 3 ) mit einer ersten Leitung ( ) (With a first line 1 1 ) verbunden ist, in die verdichtetes gasförmiges Arbeitsmittel aus dem ersten adiabaten Zylinder ( ) Is connected (in the compressed gaseous working medium from the first adiabatic cylinder 8 8th ) strömen kann; can flow); – der erste adiabate Zylinder ( - the first adiabatic cylinder ( 8 8th ) über ein zweites Ventil ( ) (Via a second valve 4 4 ) mit einer zweiten Leitung ( ) (With a second line 2 2 ) verbunden ist, aus der entspanntes gasförmiges Arbeitsmittel in den ersten adiabaten Zylinder ( ) Is connected (from the relaxed gaseous working medium in the first adiabatic cylinder 8 8th ) strömen kann; can flow); – der zweite adiabate Zylinder ( - the second adiabatic cylinder ( 7 7 ) über ein drittes Ventil ( ) (About a third valve 6 6 ) mit der ersten Leitung ( ) (With the first conduit 1 1 ) verbunden ist, in die verdichtetes gasförmiges Arbeitsmittel aus dem zweiten adiabaten Zylinder ( ) Is connected (in the compressed gaseous working fluid from the second adiabatic cylinder 7 7 ) strömen kann; can flow); – der zweite adiabate Zylinder ( - the second adiabatic cylinder ( 7 7 ) über ein viertes Ventil ( ) (About a fourth valve 5 5 ) mit der zweiten Leitung ( ) (With the second conduit 2 2 ) verbunden ist, aus der entspanntes gasförmiges Arbeitsmittel in den zweiten adiabaten Zylinder ( ) Is connected (from the relaxed gaseous working medium in the second adiabatic cylinder 7 7 ) strömen kann; can flow); – die Einrichtung zur Zufuhr ( - the means for supplying ( 11 11 ) von Energie eine Hydraulikpumpe ( ) Of energy is a hydraulic pump ( 11 11 ) ist, die den Druck der Hydraulikflüssigkeit, die die Hydraulikpumpe ( ), The (the pressure of the hydraulic fluid, the hydraulic pump, the 11 11 ) passiert, erhöht; ) Happens increased; wobei – in dem ersten Zustand und dem zweiten Zustand die Ventile ( wherein - in the first state and the second state, the valves ( 3 3 , . 4 4 , . 5 5 , . 6 6 ) der beiden Zylinder ( () Of the two cylinders 7 7 , . 8 8th ) geschlossen sind; ) Are closed; – in dem ersten Schritt, in dem die Hydraulikflüssigkeit aus dem zweiten adiabaten Zylinder ( - in the first step, in which the hydraulic liquid (from the second adiabatic cylinder 7 7 ) in den ersten adiabaten Zylinder ( ) (In the first adiabatic cylinder 8 8th ) geführt wird, (i) das gasförmige Arbeitsmittel in dem ersten adiabaten Zylinder ( ) Is guided, (i) the gaseous working fluid (in the first adiabatic cylinder 8 8th ) auf einen vorgege benen Druck verdichtet wird, wobei sich, sobald das gasförmige Arbeitsmittel den vorgegebenen Druck erreicht hat, das erste Ventil ( ) Is compressed to a PRE-enclosed pressure to give, as soon as the gaseous working fluid has reached the predetermined pressure, the first valve ( 3 3 ) öffnet, so daß das verdichtete gasförmige Arbeitsmittel isobar in die erste Leitung ( ) Opens so that the compressed gaseous working fluid isobar (in the first conduit 1 1 ) strömt; ) Flows; und (ii) der Druck in dem zweiten adiabaten Zylinder ( and (ii) the pressure in the second adiabatic cylinder ( 7 7 ) auf einen vorgegebenen Wert sinkt, wobei sich, sobald der vorgegebene Druck in dem zweiten adiabaten Zylinder ( ) Decreases to a predetermined value, wherein when the predetermined pressure in the second adiabatic cylinder ( 7 7 ) erreicht ist, das vierte Ventil ( ) Is reached, the fourth valve ( 5 5 ) öffnet, so daß entspanntes gasförmiges Arbeitsmittel in den zweiten adiabaten Zylinder ( ) Opens so that relaxed gaseous working fluid (in the second adiabatic cylinder 7 7 ) strömt; ) Flows; und – in dem zweiten Schritt, in dem die Hydraulikflüssigkeit aus dem ersten adiabaten Zylinder ( and - in the second step, in which the hydraulic liquid (from the first adiabatic cylinder 8 8th ) in den zweiten adiabaten Zylinder ( ) (In the second adiabatic cylinder 7 7 ) geführt wird, (i) das gasförmige Arbeitsmittel in dem zweiten adiabaten Zylinder ( ) Is guided, (i) the gaseous working fluid (in the second adiabatic cylinder 7 7 ) auf einen vorgegebenen Druck verdichtet wird, wobei sich, sobald das gasförmige Arbeitsmittel den vorgegebenen Druck erreicht hat, das dritte Ventil ( ) Is compressed to a predetermined pressure, whereby, as soon as the gaseous working fluid has reached the predetermined pressure, the third valve ( 6 6 ) öffnet, so daß das verdichtete gasförmige Arbeitsmittel isobar in die erste Leitung ( ) Opens so that the compressed gaseous working fluid isobar (in the first conduit 1 1 ) strömt; ) Flows; und (ii) der Druck in dem ersten adiabaten Zylinder ( and (ii) the pressure in the first adiabatic cylinder ( 8 8th ) auf einen vorgegebenen Wert sinkt, wobei sich, sobald der vorgegebene Druck in dem ersten adiabaten Zylinder ( ) Decreases to a predetermined value, wherein when the predetermined pressure in the first adiabatic cylinder ( 8 8th ) erreicht ist, das zweite Ventil ( ) Is reached, the second valve ( 4 4 ) öffnet, so daß entspanntes gasförmiges Arbeitsmittel in den ersten adiabaten Zylinder ( ) Opens so that relaxed gaseous working fluid (in the first adiabatic cylinder 8 8th ) strömt. ) Flows.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsrichtung der Hydraulikflüssigkeit über Dreiwegeventile ( Device according to claim 2, characterized in that the direction of flow of the hydraulic fluid (via three-way valves 9 9 , . 10 10 ) bestimmt wird, die in der hydraulischen Verbindung zwischen dem ersten adiabaten Zylinder ( ) Is determined, which (in the hydraulic connection between the first adiabatic cylinder 8 8th ) und dem zweiten adiabaten Zylinder ( ) And the second adiabatic cylinder ( 7 7 ) angeordnet sind. ) Are arranged.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Leitung ( Device according to claim 2 or claim 3, characterized in that the first conduit ( 1 1 ), in der verdichtetes gasförmiges Arbeitsmittel strömt, über ein Expansionsventil ( ) Flows in the compressed gaseous working medium, (via an expansion valve 15 15 ) mit der zweiten Leitung ( ) (With the second conduit 2 2 ) verbunden ist, in dem das verdichtete gasförmige Arbeitsmittel entspannt wird. in which the compressed gaseous working fluid is expanded is connected).
  5. Vorrichtung nach Anspruch 1 zur Entspannung des gasförmigen Arbeitsmittels, dadurch gekennzeichnet, daß – der erste adiabate Zylinder ( (The first adiabatic cylinder - Device according to claim 1 for the expansion of the gaseous working medium, characterized in that 108 108 ) über ein erstes Ventil ( ) (Via a first valve 103 103 ) und ein Dreiwegeventil ( ) And a three-way valve ( 120 120 ) mit einer ersten Leitung ( ) (With a first line 101 101 ) verbunden ist, aus der verdichtetes gasförmiges Arbeitsmittel in den ersten adiabaten Zylinder ( ) Is connected (from the compressed gaseous working medium in the first adiabatic cylinder 108 108 ) strömen kann; can flow); – der erste adiabate Zylinder ( - the first adiabatic cylinder ( 108 108 ) über ein zweites Ventil ( ) (Via a second valve 104 104 ) und ein Dreiwegeventil ( ) And a three-way valve ( 119 119 ) mit einer zweiten Leitung ( ) (With a second line 102 102 ) verbunden ist, in die entspanntes gasförmiges Arbeitsmittel aus dem ersten adiabaten Zylinder ( ) Is connected to (in the relaxed gaseous working medium from the first adiabatic cylinder 108 108 ) strömen kann; can flow); – der zweite adiabate Zylinder ( - the second adiabatic cylinder ( 107 107 ) über ein drittes Ventil ( ) (About a third valve 106 106 ) und dem Dreiwegeventil ( ) And the three-way valve ( 120 120 ) mit der ersten Leitung ( ) (With the first conduit 101 101 ) verbunden ist, aus der verdichtetes gasförmiges Arbeitsmittel in den zweiten adiabaten Zylinder ( ) Is connected (from the compressed gaseous working medium in the second adiabatic cylinder 107 107 ) strömen kann; can flow); – der zweite adiabate Zylinder ( - the second adiabatic cylinder ( 107 107 ) über ein viertes Ventil ( ) (About a fourth valve 105 105 ) und dem Dreiwegeventil ( ) And the three-way valve ( 119 119 ) mit der zweiten Leitung ( ) (With the second conduit 102 102 ) verbunden ist, in die entspanntes gasförmiges Arbeitsmittel in den zweiten adiabaten Zylinder ( ) Is connected to (in the relaxed gaseous working medium in the second adiabatic cylinder 107 107 ) strömen kann; can flow); – die Einrichtung zur Abfuhr ( - said means for removal ( 111 111 ) von Energie ein Hydraulikmotor ( ) Of energy is a hydraulic motor ( 111 111 ) ist, die den Druck der Hydraulikflüssigkeit, der den Hydraulikmotor ( ), The pressure of the hydraulic fluid, which (the hydraulic motor 111 111 ) passiert, verringert; ) Happens reduced; wobei – in dem ersten Zustand und dem zweiten Zustand die Ventile ( wherein - in the first state and the second state, the valves ( 103 103 , . 104 104 , . 105 105 , . 106 106 ) der beiden Zylinder ( () Of the two cylinders 107 107 , . 108 108 ) geschlossen sind; ) Are closed; – in dem ersten Schritt, in dem die Hydraulikflüssigkeit aus dem zweiten adiabaten Zylinder ( - in the first step, in which the hydraulic liquid (from the second adiabatic cylinder 107 107 ) in den ersten adiabaten Zylinder ( ) (In the first adiabatic cylinder 108 108 ) geführt wird, (i) über das geöffnete dritte Ventil ( ) Is performed (i) via the opened third valve ( 106 106 ) verdichtetes gasförmiges Arbeitsmittel aus der ersten Leitung ( ) Compressed gaseous working medium from the first line ( 1 1 ) in den zweiten adiabaten Zylinder ( ) (In the second adiabatic cylinder 107 107 ) strömt, so daß die Hydraulikflüssigkeit aus dem zweiten adiabaten Zylinder ( ) Flows so that the hydraulic fluid (from the second adiabatic cylinder 107 107 ) verdrängt wird und in den ersten adiabaten Zylinder ( ) Is displaced and (adiabatic in the first cylinder 108 108 ) strömt; ) Flows; und (ii) entspanntes gasförmiges Arbeitsmittel aus dem ersten adiabaten Zylinder ( and (ii) relaxed gaseous working medium (from the first adiabatic cylinder 108 108 ) über das geöffnete zweite Ventil ( ) (Via the opened second valve 104 104 ) in die zweite Leitung ( ) (In the second line 2 2 ) strömt; ) Flows; – in dem zweiten Schritt, in dem die Hydraulikflüssigkeit aus dem ersten adiabaten Zylinder ( - in the second step, in which the hydraulic liquid (from the first adiabatic cylinder 108 108 ) in den zweiten adiabaten Zylinder ( ) (In the second adiabatic cylinder 107 107 ) geführt wird, (i) über das geöffnete erste Ventil ( ) Is performed (i) via the opened first valve ( 103 103 ) verdichtetes gasförmiges Arbeitsmittel in den ersten adiabaten Zylinder ( ) Compressed gaseous working medium in the first adiabatic cylinder ( 108 108 ) strömt, so daß die Hydraulikflüssigkeit aus dem ersten adiabaten Zylinder ( ) Flows so that the hydraulic fluid (from the first adiabatic cylinder 108 108 ) verdrängt wird und in den zweiten adiabaten Zylinder ( ) Is displaced and (in the second adiabatic cylinder 107 107 ) strömt; ) Flows; und (ii) entspanntes gasförmiges Arbeitsmittel aus dem zweiten adiabaten Zylinder ( and (ii) relaxed gaseous working medium from the second adiabatic cylinder ( 107 107 ) über das geöffnete vierte Ventil ( ) (Via the opened fourth valve 105 105 ) in die zweite Leitung ( ) (In the second line 2 2 ) strömt. ) Flows.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsrichtung der Hydraulikflüssigkeit über Dreiwegeventile ( Device according to claim 5, characterized in that the flow direction of the hydraulic fluid (via three-way valves 9 9 , . 10 10 ) bestimmt wird, die in der hydraulischen Verbindung zwischen dem ersten adiabaten Zylinder ( ) Is determined, which (in the hydraulic connection between the first adiabatic cylinder 8 8th ) und dem zweiten adiabaten Zylinder ( ) And the second adiabatic cylinder ( 7 7 ) angeordnet sind. ) Are arranged.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß – die Strömung des verdichteten gasförmigen Arbeitsmittels aus der ersten Leitung ( Device according to claim 4 or claim 5, characterized in that - (the flow of the compressed gaseous working fluid from the first conduit 101 101 ) zum ersten adiabaten Zylinder ( ) (For the first adiabatic cylinder 108 108 ) oder zum zweiten adiabaten Zylinder ( ) Or (for the second adiabatic cylinder 107 107 ) durch das Dreiwegeventil ) Through the three-way valve 20 20 bestimmt wird; is determined; – die Strömung des entspannten gasförmigen Arbeitsmittels aus dem ersten adiabaten Zylinder ( - the flow of the expanded gaseous working fluid from the first adiabatic cylinder ( 108 108 ) oder dem zweiten adiabaten Zylinder ( ) Or the second adiabatic cylinder ( 107 107 ) in die zweite Leitung ( ) (In the second line 102 102 ) durch das Dreiwegeventil ) Through the three-way valve 19 19 bestimmt wird. is determined.
  8. Verfahren zur Verdichtung oder Entspannung eines gasförmigen Arbeitsmittels mittels einer Hydraulikflüssigkeit in einer Vorrichtung, umfassend einen ersten adiabaten Zylinder ( A method for compressing or expanding a gaseous working fluid by means of a hydraulic fluid in a device, comprising a first adiabatic cylinder ( 8 8th , . 108 108 ) und einen zweiten adiabaten Zylinder ( ) And a second adiabatic cylinder ( 7 7 , . 107 107 ), der mit dem ersten Zylinder ( ), Which (with the first cylinder 8 8th , . 108 108 ) über eine Einrichtung zur Zufuhr ( ) (A means for supplying 11 11 ) oder Abfuhr ( () Or removal 111 111 ) von Energie hydraulisch verbunden ist, wobei (a) sich in einem ersten Zustand das gasförmige Arbeitsmittel in dem ersten adiabaten Zylinder ( ) Is hydraulically connected to energy, wherein (a) the gaseous working fluid (in a first state in the first adiabatic cylinder 8 8th , . 108 108 ) befindet und sich die Hydraulikflüssigkeit in dem zweiten adiabaten Zylinder ( ), And the hydraulic fluid (in the second adiabatic cylinder 7 7 , . 107 107 ) befindet; ) Is; (b) in einem ersten Schritt die Hydraulikflüssigkeit aus dem zweiten adiabaten Zylinder ( (B) the hydraulic fluid (in a first step from the second adiabatic cylinder 7 7 , . 107 107 ) in den ersten adiabaten Zylinder ( ) (In the first adiabatic cylinder 8 8th , . 108 108 ) geführt wird, wobei die Hydraulikflüssigkeit die Einrichtung zur Zufuhr ( ) Is guided, wherein the hydraulic fluid (which means for supplying 11 11 ) oder Abfuhr ( () Or removal 111 111 ) von Energie passiert; ) Of energy passes; (c) sich in einem zweiten Zustand das gasförmige Arbeitsmittel in dem zweiten adiabaten Zylinder ( (C) the gaseous working fluid (in a second state in the second adiabatic cylinder 7 7 , . 107 107 ) befindet und sich die Hydraulikflüssigkeit in dem ersten adiabaten Zylinder ( ), And the hydraulic fluid (in the first adiabatic cylinder 8 8th , . 108 108 ), befindet; ), Located; (d) in einem zweiten Schritt die Hydraulikflüssigkeit aus dem ersten adiabaten Zylinder ( (D) the hydraulic fluid (in a second step from the first adiabatic cylinder 8 8th , . 108 108 ) in den zweiten adiabaten Zylinder ( ) (In the second adiabatic cylinder 7 7 , . 107 107 ) geführt wird, wobei die Hydraulikflüssigkeit die Einrichtung zur Zufuhr ( ) Is guided, wherein the hydraulic fluid (which means for supplying 11 11 ) oder Abfuhr ( () Or removal 111 111 ) von Energie passiert; ) Of energy passes; und (e) der erste Schritt (b) unter Erreichen des zweiten Zustandes und anschließend der zweite Schritt (d) unter Erreichen des ersten Zustandes wiederholt ausgeführt werden. and (e) the first step (b) to achieve the second state and then the second step (d) are repeatedly executed under reaching the first state.
  9. Verfahren nach Anspruch 8 zur Verdichtung des gasförmigen Arbeitsmittels, dadurch gekennzeichnet, daß – der erste adiabate Zylinder ( A method according to claim 8 for the compression of the gaseous working medium, characterized in that - the first adiabatic cylinder ( 8 8th ) über ein erstes Ventil ( ) (Via a first valve 3 3 ) mit einer ersten Leitung ( ) (With a first line 1 1 ) verbunden ist, in die verdichtetes gasförmiges Arbeitsmittel aus dem erste adiabaten Zylinder ( ) Is connected (in the compressed gaseous working medium from the first adiabatic cylinder 8 8th ) strömen kann; can flow); – der erste adiabate Zylinder ( - the first adiabatic cylinder ( 8 8th ) über ein zweites Ventil ( ) (Via a second valve 4 4 ) mit einer zweiten Leitung ( ) (With a second line 2 2 ) verbunden ist, aus der entspanntes gasförmiges Arbeitsmittel in den ersten adiabaten Zylinder ( ) Is connected (from the relaxed gaseous working medium in the first adiabatic cylinder 8 8th ) strömen kann; can flow); – der zweite adiabate Zylinder ( - the second adiabatic cylinder ( 7 7 ) über ein drittes Ventil ( ) (About a third valve 6 6 ) mit der ersten Leitung ( ) (With the first conduit 1 1 ) verbunden ist, in die verdichtetes gasförmiges Arbeitsmittel aus dem zweiten adiabaten Zylinder ( ) Is connected (in the compressed gaseous working fluid from the second adiabatic cylinder 7 7 ) strömen kann; can flow); – der zweite adiabate Zylinder ( - the second adiabatic cylinder ( 7 7 ) über ein viertes Ventil ( ) (About a fourth valve 5 5 ) mit der zweiten Leitung ( ) (With the second conduit 2 2 ) verbunden ist, aus der entspanntes gasförmiges Arbeitsmittel in den zweiten adiabaten Zylinder ( ) Is connected (from the relaxed gaseous working medium in the second adiabatic cylinder 7 7 ) strömen kann; can flow); – die Einrichtung zur Zufuhr ( - the means for supplying ( 11 11 ) von Energie eine Hydraulikpumpe ( ) Of energy is a hydraulic pump ( 11 11 ) ist, die den Druck der Hydraulikflüssigkeit, die die Hydraulikpumpe ( ), The (the pressure of the hydraulic fluid, the hydraulic pump, the 11 11 ) passiert, erhöht; ) Happens increased; wobei – in dem ersten Zustand und dem zweiten Zustand die Ventile ( wherein - in the first state and the second state, the valves ( 3 3 , . 4 4 , . 5 5 , . 6 6 ) der beiden Zylinder ( () Of the two cylinders 7 7 , . 8 8th ) geschlossen sind; ) Are closed; – in dem ersten Schritt, in dem die Hydraulikflüssigkeit aus dem zweiten adiabaten Zylinder ( - in the first step, in which the hydraulic liquid (from the second adiabatic cylinder 7 7 ) in den ersten adiabaten Zylinder ( ) (In the first adiabatic cylinder 8 8th ) geführt wird, (i) das gasförmige Arbeitsmittel in dem ersten adiabaten Zylinder ( ) Is guided, (i) the gaseous working fluid (in the first adiabatic cylinder 8 8th ) auf einen vorgegebenen Druck verdichtet wird, wobei sich, sobald das gasförmige Arbeitsmittel den vorgegebenen Druck erreicht hat, das erste Ventil ( ) Is compressed to a predetermined pressure, whereby, as soon as the gaseous working fluid has reached the predetermined pressure, the first valve ( 3 3 ) öffnet, so daß das verdichtete gasförmige Arbeitsmittel isobar in die erste Leitung ( ) Opens so that the compressed gaseous working fluid isobar (in the first conduit 1 1 ) strömt; ) Flows; und (ii) der Druck in dem zweiten adiabaten Zylinder ( and (ii) the pressure in the second adiabatic cylinder ( 7 7 ) auf einen vorgegebenen Wert sinkt, wobei sich, sobald der vorgegebene Druck in dem zweiten adiabaten Zylinder ( ) Decreases to a predetermined value, wherein when the predetermined pressure in the second adiabatic cylinder ( 7 7 ) erreicht ist, das vierte Ventil ( ) Is reached, the fourth valve ( 5 5 ) öffnet, so daß entspanntes gasförmiges Arbeitsmittel in den zweiten adiabaten Zylinder ( ) Opens so that relaxed gaseous working fluid (in the second adiabatic cylinder 7 7 ) strömt; ) Flows; und – in dem zweiten Schritt, in dem die Hydraulikflüssigkeit aus dem ersten adiabaten Zylinder ( and - in the second step, in which the hydraulic liquid (from the first adiabatic cylinder 8 8th ) in den zweiten adiabaten Zylinder ( ) (In the second adiabatic cylinder 7 7 ) geführt wird, (i) das gasförmige Arbeitsmittel in dem zweiten adiabaten Zylinder ( ) Is guided, (i) the gaseous working fluid (in the second adiabatic cylinder 7 7 ) auf einen vorgegebenen Druck verdichtet wird, wobei sich, sobald das gasförmige Arbeitsmittel den vorgegebenen Druck erreicht hat, das dritte Ventil ( ) Is compressed to a predetermined pressure, whereby, as soon as the gaseous working fluid has reached the predetermined pressure, the third valve ( 6 6 ) öffnet, so daß das verdichtete gasförmige Arbeitsmittel isobar in die erste Leitung ( ) Opens so that the compressed gaseous working fluid isobar (in the first conduit 1 1 ) strömt; ) Flows; und (ii) der Druck in dem ersten adiabaten Zylinder ( and (ii) the pressure in the first adiabatic cylinder ( 8 8th ) auf einen vorgegebenen Wert sinkt, wobei sich, sobald der vorgegebene Druck in dem ersten adiabaten Zylinder ( ) Decreases to a predetermined value, wherein when the predetermined pressure in the first adiabatic cylinder ( 8 8th ) erreicht ist, das zweite Ventil ( ) Is reached, the second valve ( 4 4 ) öffnet, so daß entspanntes gasförmiges Arbeitsmittel in den ersten adiabaten Zylinder ( ) Opens so that relaxed gaseous working fluid (in the first adiabatic cylinder 8 8th ) strömt. ) Flows.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsrichtung der Hydraulikflüssigkeit über Dreiwegeventile ( A method according to claim 9, characterized in that the direction of flow of the hydraulic fluid (via three-way valves 9 9 , . 10 10 ) bestimmt wird, die in der hydraulischen Verbindung zwischen dem ersten adiabaten Zylinder ( ) Is determined, which (in the hydraulic connection between the first adiabatic cylinder 8 8th ) und dem zweiten adiabaten Zylinder ( ) And the second adiabatic cylinder ( 7 7 ) angeordnet sind. ) Are arranged.
  11. Verfahren nach Anspruch 9 oder Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Leitung ( The method of claim 9 or claim 10, characterized in that the first conduit ( 1 1 ), in der verdichtetes gasförmiges Arbeitsmittel strömt, über ein Expansionsventil mit der zweiten Leitung ( ) Flows in the compressed gaseous working medium, (via an expansion valve to said second conduit 2 2 ) verbunden ist, in dem das verdichtete gasförmige Arbeitsmittel entspannt wird. in which the compressed gaseous working fluid is expanded is connected).
  12. Verfahren nach Anspruch 8 zur Entspannung des gasförmigen Arbeitsmittels, dadurch gekennzeichnet, daß – der erste adiabate Zylinder ( A method according to claim 8 for the expansion of the gaseous working medium, characterized in that - the first adiabatic cylinder ( 108 108 ) über ein erstes Ventil ( ) (Via a first valve 103 103 ) und ein Dreiwegeventil ( ) And a three-way valve ( 120 120 ) mit einer ersten Leitung ( ) (With a first line 101 101 ) verbunden ist, aus der verdichtetes gasförmiges Arbeitsmittel in den ersten adiabaten Zylinder ( ) Is connected (from the compressed gaseous working medium in the first adiabatic cylinder 108 108 ) strömen kann; can flow); – der erste adiabate Zylinder ( - the first adiabatic cylinder ( 108 108 ) über ein zweites Ventil ( ) (Via a second valve 104 104 ) und ein Dreiwegeventil ( ) And a three-way valve ( 119 119 ) mit einer zweiten Leitung ( ) (With a second line 102 102 ) verbunden ist, in die entspanntes gasförmiges Arbeitsmittel aus dem ersten adiabaten Zylinder ( ) Is connected to (in the relaxed gaseous working medium from the first adiabatic cylinder 108 108 ) strömen kann; can flow); – der zweite adiabate Zylinder ( - the second adiabatic cylinder ( 107 107 ) über ein drittes Ventil ( ) (About a third valve 106 106 ) und dem Dreiwegeventil ( ) And the three-way valve ( 120 120 ) mit der ersten Leitung ( ) (With the first conduit 101 101 ) verbunden ist, aus der verdichtetes gasförmiges Arbeitsmittel in den zweiten adiabaten Zylinder ( ) Is connected (from the compressed gaseous working medium in the second adiabatic cylinder 107 107 ) strömen kann; can flow); – der zweite adiabate Zylinder ( - the second adiabatic cylinder ( 107 107 ) über ein viertes Ventil ( ) (About a fourth valve 105 105 ) und dem Dreiwegeventil ( ) And the three-way valve ( 119 119 ) mit der zweiten Leitung ( ) (With the second conduit 102 102 ) verbunden ist, in die entspanntes gasförmiges Arbeitsmittel in den zweiten adiabaten Zylinder ( ) Is connected to (in the relaxed gaseous working medium in the second adiabatic cylinder 107 107 ) strömen kann; can flow); – die Einrichtung zur Abfuhr ( - said means for removal ( 111 111 ) von Energie ein Hydraulikmotor ( ) Of energy is a hydraulic motor ( 111 111 ) ist, die den Druck der Hydraulikflüssigkeit, der den Hydraulikmotor ( ), The pressure of the hydraulic fluid, which (the hydraulic motor 111 111 ) passiert, verringert; ) Happens reduced; wobei – in dem ersten Zustand und dem zweiten Zustand die Ventile ( wherein - in the first state and the second state, the valves ( 103 103 , . 104 104 , . 105 105 , . 106 106 ) der beiden Zylinder ( () Of the two cylinders 107 107 , . 108 108 ) geschlossen sind; ) Are closed; – in dem ersten Schritt, in dem die Hydraulikflüssigkeit aus dem zweiten adiabaten Zylinder ( - in the first step, in which the hydraulic liquid (from the second adiabatic cylinder 107 107 ) in den ersten adiabaten Zylinder ( ) (In the first adiabatic cylinder 108 108 ) geführt wird, (i) über das geöffnete dritte Ventil ( ) Is performed (i) via the opened third valve ( 106 106 ) verdichtetes gasförmiges Arbeitsmittel aus der ersten Leitung ( ) Compressed gaseous working medium from the first line ( 1 1 ) in den zweiten adiabaten Zylinder ( ) (In the second adiabatic cylinder 107 107 ) strömt, so daß die Hydraulikflüssigkeit aus dem zweiten adiabaten Zylinder ( ) Flows so that the hydraulic fluid (from the second adiabatic cylinder 107 107 ) verdrängt wird und in den ersten adiabaten Zylinder ( ) Is displaced and (adiabatic in the first cylinder 108 108 ) strömt; ) Flows; und (ii) entspanntes gasförmiges Arbeitsmittel aus dem ersten adiabaten Zylinder ( and (ii) relaxed gaseous working medium (from the first adiabatic cylinder 108 108 ) über das geöffnete zweite Ventil ( ) (Via the opened second valve 104 104 ) in die zweite Leitung ( ) (In the second line 2 2 ) strömt; ) Flows; – in dem zweiten Schritt, in dem die Hydraulikflüssigkeit aus dem ersten adiabaten Zylinder ( - in the second step, in which the hydraulic liquid (from the first adiabatic cylinder 108 108 ) in den zweiten adiabaten Zylinder ( ) (In the second adiabatic cylinder 107 107 ) geführt wird, (i) über das geöffnete erste Ventil ( ) Is performed (i) via the opened first valve ( 103 103 ) verdichtetes gasförmiges Arbeitsmittel in den ersten adiabaten Zylinder ( ) Compressed gaseous working medium in the first adiabatic cylinder ( 108 108 ) strömt, so daß die Hydraulikflüssigkeit aus dem ersten adiabaten Zylinder ( ) Flows so that the hydraulic fluid (from the first adiabatic cylinder 108 108 ) verdrängt wird und in den zweiten adiabaten Zylinder ( ) Is displaced and (in the second adiabatic cylinder 107 107 ) strömt; ) Flows; und (ii) entspanntes gasförmiges Arbeitsmittel aus dem zweiten adiabaten Zylinder ( and (ii) relaxed gaseous working medium from the second adiabatic cylinder ( 107 107 ) über das geöffnete vierte Ventil ( ) (Via the opened fourth valve 105 105 ) in die zweite Leitung ( ) (In the second line 2 2 ) strömt. ) Flows.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsrichtung der Hydraulikflüssigkeit über Dreiwegeventile ( A method according to claim 12, characterized in that the direction of flow of the hydraulic fluid (via three-way valves 9 9 , . 10 10 ) bestimmt wird, die in der hydraulischen Verbindung zwischen dem ersten adiabaten Zylinder ( ) Is determined, which (in the hydraulic connection between the first adiabatic cylinder 8 8th ) und dem zweiten adiabaten Zylinder ( ) And the second adiabatic cylinder ( 7 7 ) angeordnet sind. ) Are arranged.
  14. Verfahren nach Anspruch 12 oder Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß – die Strömung des verdichteten gasförmigen Arbeitsmittels aus der ersten Leitung ( The method of claim 12 or claim 13, characterized in that - (the flow of the compressed gaseous working fluid from the first conduit 101 101 ) zum ersten adiabaten Zylinder ( ) (For the first adiabatic cylinder 108 108 ) oder zum zweiten adiabaten Zylinder ( ) Or (for the second adiabatic cylinder 107 107 ) durch das Dreiwegeventil ) Through the three-way valve 20 20 bestimmt wird; is determined; – die Strömung des entspannten gasförmigen Arbeitsmittels aus dem ersten adiabaten Zylinder ( - the flow of the expanded gaseous working fluid from the first adiabatic cylinder ( 108 108 ) oder dem zweiten adiabaten Zylinder ( ) Or the second adiabatic cylinder ( 107 107 ) in die zweite Leitung ( ) (In the second line 102 102 ) durch das Dreiwegeventil ) Through the three-way valve 19 19 bestimmt wird. is determined.
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