DE102010041116A1 - Device for recovering electrical power from exhaust gas flow of diesel engine, has rotor device rotatable around shaft for driving gas passing through liquid, and electrical generator device coupled with shaft for generating electricity - Google Patents

Device for recovering electrical power from exhaust gas flow of diesel engine, has rotor device rotatable around shaft for driving gas passing through liquid, and electrical generator device coupled with shaft for generating electricity Download PDF

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Abstract

The device (10) has a liquid-filled chamber (12) with an inlet (20) for gas flow, where the inlet is arranged below height of liquid level in the chamber. A rotor device (14) is arranged in the chamber and rotatable around a shaft (16) for driving gas passing through the liquid, and an electrical generator device is coupled with the shaft for generating electricity. The inlet is connected with a pipeline (22), where the pipeline extends up to height that corresponds to the height of the liquid level in the chamber. The inlet is connected with an exhaust line of a combustion engine. An independent claim is also included for a method for recovering electrical power from gas flow.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Gewinnung elektrischer Energie. Insbesondere betrifft die Erfindung die Gewinnung elektrischer Energie aus einem Gasstrom.The invention relates to a device and a method for obtaining electrical energy. In particular, the invention relates to the recovery of electrical energy from a gas stream.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren anzugeben, mit dem aus einem Gasstrom, insbesondere einem hochvolumigen Gasstrom, effizient elektrische Energie gewonnen werden kann.It is an object of the invention to provide a device and a method with which from a gas stream, in particular a high-volume gas stream, electrical energy can be obtained efficiently.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren gemäß Anspruch 12. Abhängige Ansprüche beziehen sich auf vorteilhafte Ausführungsformen.The object is achieved by a device according to claim 1 and a method according to claim 12. Dependent claims relate to advantageous embodiments.

Erfindungsgemäß ist eine flüssigkeitsgefüllte Kammer mit einer darin befindlichen Rotoreinrichtung vorgesehen. Der Gasstrom wird von unten, d. h. von einem Einlass unterhalb der Höhe des Flüssigkeitsstandes in die Kammer eingebracht und steigt innerhalb der Flüssigkeit auf. Der Auftrieb des Gases treibt dabei die Rotoreinrichtung an, so dass sich diese um eine Welle dreht. Die Rotoreinrichtung ist mit einer elektrischen Generatoreinrichtung gekoppelt, die durch die Drehung der Rotoreinrichtung angetrieben wird und elektrischen Strom erzeugt.According to the invention, a liquid-filled chamber is provided with a rotor device located therein. The gas flow is from below, d. H. introduced from an inlet below the level of the liquid level in the chamber and rises within the liquid. The buoyancy of the gas drives the rotor device, so that it rotates about a shaft. The rotor means is coupled to an electric generator means which is driven by the rotation of the rotor means and generates electrical power.

Eine derartige Vorrichtung und ein entsprechendes Verfahren sind sehr einfach zu realisieren und dienen zur hocheffizienten Energieversorgung insbesondere bei hochvolumigem Gasstrom. Der Druckverlust des Gases hängt von der Füllhöhe ab. Effiziente Vorrichtungen hoher Leistung können bereits mit relativ kleinen Abmessungen und entsprechend geringen Druckverlusten in Gasstrom realisiert werden. Bei dem Gasstrom kann es sich im Prinzip um beliebige gasförmige Stoffe handeln, also neben Luft ebenso Dampf, Erdgas, Abgase etc. Ebenso können beliebige Flüssigkeiten verwendet werden, insbesondere Wasser.Such a device and a corresponding method are very easy to implement and serve for highly efficient energy supply, especially in the case of high-volume gas flow. The pressure loss of the gas depends on the filling level. Efficient high power devices can already be realized with relatively small dimensions and correspondingly low pressure losses in gas flow. In principle, the gas stream may be any gaseous substances, ie in addition to air as well as steam, natural gas, exhaust gases, etc. Likewise, any liquids can be used, in particular water.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist, um einen Rückfluss zu vermeiden, der Einlass mit einer Leitung verbunden, die sich mindestens bis zur Höhe des Flüssigkeitsstandes, bevorzugt um einen geringen Betrag darüber hinaus nach oben erstreckt. Nach dem Prinzip kommunizierender Röhren steigt der Flüssigkeitsspiegel in der verbundenen Leitung ebenso hoch an wie es dem Flüssigkeitsstand in der Kammer entspricht, aber nicht darüber hinaus. Somit dient die Leitung nach Art eines Siphon als ein Ventil, durch das der Gasstrom zum unteren Einlass geführt werden kann, ohne dass sich die Flüssigkeit in der Kammer über die Leitung entleert.According to a preferred embodiment, in order to avoid backflow, the inlet is connected to a conduit which extends at least up to the level of the liquid level, preferably upwards by a small amount. According to the principle of communicating tubes, the liquid level in the connected line rises to the same level as the liquid level in the chamber, but not beyond. Thus, the siphon-type conduit serves as a valve through which the gas stream can be directed to the lower inlet without draining the liquid in the chamber via the conduit.

Gemäß einer weiter bevorzugten Ausführung handelt es sich bei dem Gasstrom um einen Abgasstrom eines Verbrennungsmotors. Ein solcher Abgasstrom hat einen relativ hohen Durchsatz an Gasvolumen pro Zeiteinheit und kann somit gut zum Antrieb dienen. Zusätzlich kann die Durchleitung durch die Flüssigkeit auch eine Reinigung des Abgasstroms bewirken. Hierbei kann es vorteilhaft sein, wenn an der Kammer eine Reinigungs- und/oder Filtervorrichtung vorgesehen ist, um die Flüssigkeit in der Kammer zu reinigen. Beispielsweise kann die Flüssigkeit durch einen Filterkreislauf mit einem wechselbaren Filter geführt werden.According to a further preferred embodiment, the gas stream is an exhaust gas stream of an internal combustion engine. Such an exhaust gas flow has a relatively high throughput of gas volume per unit time and can thus serve well for driving. In addition, the passage through the liquid can also cause a purification of the exhaust gas flow. It may be advantageous if a cleaning and / or filtering device is provided on the chamber to clean the liquid in the chamber. For example, the liquid can be passed through a filter circuit with a replaceable filter.

Insbesondere ist es bevorzugt, dass der Gasstrom der Abgasstrom eines Blockheizkraftwerkes ist. Ein Blockheizkraftwerk weist mindestens eine Motoreinrichtung, üblicherweise einen Verbrennungsmotor, insbesondere Dieselmotor und eine hiermit gekoppelte Generatoreinrichtung zur Erzeugung von elektrischem Strom auf. Zusätzlich kann bevorzugt ein Wärmetauscher zur Nutzung der Abwärme vorgesehen sein. Gemäß der bevorzugten Ausführung wird diese bereits hocheffiziente Einheit noch ergänzt durch die erfindungsgemäße Vorrichtung, mit der auch mechanische Energie aus dem Abgasstrom extrahiert werden kann. Der zusätzlich erzeugte elektrische Strom kann zusammen mit dem vom Generator des Blockheizkraftwerkes erzeugten Strom verwendet werden.In particular, it is preferred that the gas flow is the exhaust gas flow of a combined heat and power plant. A combined heat and power plant has at least one engine device, usually an internal combustion engine, in particular a diesel engine and a generator device coupled thereto for generating electrical current. In addition, a heat exchanger for utilizing the waste heat may preferably be provided. According to the preferred embodiment, this already highly efficient unit is supplemented by the device according to the invention, with which also mechanical energy can be extracted from the exhaust gas flow. The additionally generated electric power can be used together with the power generated by the generator of the combined heat and power plant.

Eine weitere denkbare Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Verbindung mit einer Gastransportleitung. Hierbei wird die erfindungsgemäße Vorrichtung zwischen einem ersten und einem zweiten Abschnitt der Gastransportleitung angeordnet, so dass der Gasstrom beim Übergang vom ersten in den zweiten Abschnitt die Vorrichtung durchläuft und somit den Generator antreibt. Diese Anwendung der Erfindung hat insbesondere den Vorteil, dass an ausgewählten Stellen der Gastransportleitung nun elektrische Energie, bspw. für Überwachungsgeräte etc. zur Verfügung steht, ohne dass separate Anschlüsse hierfür gelegt werden müssen. Andererseits ist der Druckverlust in vielen Fällen sogar gewünscht, wenn nämlich eine Verteilung aus einem ersten Abschnitt höheren Drucks in einen zweiten Abschnitt reduzierten Drucks erforderlich ist.Another conceivable application of the device according to the invention is the connection to a gas transport line. In this case, the device according to the invention is arranged between a first and a second section of the gas transport line, so that the gas flow passes through the device during the transition from the first to the second section and thus drives the generator. This application of the invention has the particular advantage that at selected points of the gas transport line now electrical energy, for example. For monitoring devices, etc. is available without separate connections must be made for this purpose. On the other hand, the pressure loss is in many cases even desired, namely, if a distribution from a first portion of higher pressure to a second portion of reduced pressure is required.

Hierbei kommt die Verwendung an verschiedenen Arten von Gastransportleitungen infrage, d. h. bspw. bei Druckluft – Verteilungsnetzen ebenso wie bspw. bei Erdgas-Pipelines.Here, the use of different types of gas transport lines in question, d. H. For example, in compressed air - distribution networks as well as, for example, in natural gas pipelines.

Bevorzugt ist zwischen der Rotoreinrichtung und der Generatoreinrichtung eine Getriebeeinrichtung vorgesehen, besonders bevorzugt als Übersetzungsgetriebe, d. h. dass die Drehzahl am Generator höher ist als die Drehzahl der Rotoreinrichtung. Die Rotation der Rotoreinrichtung innerhalb der flüssigkeitsgefüllten Kammer wird vergleichsweise niedrig liegen, so dass ein Übersetzungsgetriebe zur Übersetzung in einen günstigen Arbeitsbereich eines Generators sinnvoll ist.Preferably, a transmission device is provided between the rotor device and the generator device, particularly preferably as a transmission, ie that the speed at the generator is higher than the speed of the rotor device. The rotation of the rotor device within the liquid-filled chamber will be comparatively low, so that a transmission gear for Translation into a favorable workspace of a generator makes sense.

Die Kammer kann bspw. senkrecht zur Achse einen im Wesentlichen runden Querschnitt aufweisen, wobei die Rotoreinrichtung bevorzugt mittig darin angeordnet ist, so dass eine hohe Effizienz erzielt werden kann. Die Rotoreinrichtung kann eine Anzahl von bevorzugt regelmäßig am Umfang angeordneten Schaufelelementen aufweisen, die jeweils ein Aufnahmevolumen für das aufsteigende Gas aufweisen.The chamber may, for example, have a substantially round cross-section perpendicular to the axis, the rotor device preferably being arranged centrally therein, so that a high efficiency can be achieved. The rotor device may comprise a number of preferably regularly circumferentially arranged blade elements, each having a receiving volume for the rising gas.

Es ist möglich, eine Mehrzahl von Kammern mit jeweils einzelnen Rotorelementen zu koppeln. So können bspw. zwei oder mehrere Kammern nebeneinander angeordnet sein, wobei der Gasauslass einer Kammer mit dem Gaseinlass einer weiteren Kammer gekoppelt ist, um eine Kaskade zu bilden. Alternativ können die Kammern auch übereinander angeordnet werden, so dass das Gas von einer ersten Kammer direkt in eine zweite, darüber angeordnete Kammer aufsteigt. Dabei ist bevorzugt, die zweite Kammer größer auszubilden, da das Gas beim Aufsteigen expandiert.It is possible to couple a plurality of chambers with respective individual rotor elements. Thus, for example, two or more chambers may be arranged side by side, wherein the gas outlet of one chamber is coupled to the gas inlet of another chamber to form a cascade. Alternatively, the chambers can also be arranged one above the other so that the gas rises from a first chamber directly into a second, above arranged chamber. It is preferred to make the second chamber larger, since the gas expands when ascending.

Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung anhand von Zeichnungen näher beschrieben. Hierbei zeigen:Hereinafter, embodiments of the invention will be described in more detail with reference to drawings. Hereby show:

1 in schematischer Darstellung einen Querschnitt durch eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung; 1 a schematic representation of a cross section through an embodiment of a device according to the invention;

2 in schematischer, perspektivischer Darstellung die Vorrichtung gemäß 1 mit einem Generator; 2 in a schematic, perspective view of the device according to 1 with a generator;

3 in schematischer Darstellung ein erstes Anwendungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Anschluss an ein Blockheizkraftwerk; 3 a schematic representation of a first application example of a device according to the invention with connection to a combined heat and power plant;

4 in schematischer Darstellung ein zweites Anwendungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung an einer Gastransportleitung. 4 a schematic representation of a second application example of a device according to the invention on a gas transport line.

1 zeigt eine Vorrichtung 10 zur Gewinnung elektrischer Energie mit einer zylindrischen Kammer 12, die flüssigkeitsgefüllt ist und in der eine Rotoreinrichtung 14 um eine Welle 16 rotierbar angeordnet ist. Die Rotoreinrichtung 14 weist Schaufelelemente 18 auf. 1 shows a device 10 for obtaining electrical energy with a cylindrical chamber 12 , which is filled with liquid and in which a rotor device 14 around a wave 16 is rotatably arranged. The rotor device 14 has scoop elements 18 on.

Im unteren Bereich der Kammer 12 ist ein Einlass 20 vorgesehen, an den eine Gasleitung 22 angeschlossen ist.In the lower part of the chamber 12 is an inlet 20 provided to the one gas line 22 connected.

Wie aus der perspektivischen Darstellung in 2 ersichtlich, ist die Welle 16 mit einem Übersetzungsgetriebe 24 verbunden, das wiederum über eine Welle 26 mit einem elektrischen Generator 28 verbunden ist.As from the perspective view in 2 Obviously, the wave is 16 with a transmission gear 24 connected, in turn, over a wave 26 with an electric generator 28 connected is.

Die Vorrichtung 10 dient zur Erzeugung elektrischer Energie an einem Ausgang 30 des Generators 28 aus einem Gasstrom, der durch die Leitung 22 und den Einlass 20 in die Kammer 12 eingeleitet wird und aus dieser an einem Auslass 32 wieder austritt.The device 10 serves to generate electrical energy at an output 30 of the generator 28 from a gas stream passing through the pipe 22 and the inlet 20 in the chamber 12 is initiated and from this at an outlet 32 exits again.

Wie in 1 gezeigt, steigt das eingeleitete Gas von Einlass 20 innerhalb der Flüssigkeit in der Kammer 12 auf und fängt sich dabei als Blasen innerhalb von Aufnahmevolumina 34 unterhalb der Schaufelelemente 18. Durch die Auftriebskraft innerhalb der Flüssigkeit bewirkt das Gas so an den in 1 rechts dargestellten Schaufelelementen 18 eine nach oben gerichtete Kraft, so dass insgesamt auf die Rotoreinrichtung 14 und die damit verbundene Welle 16 ein Drehmoment wirkt. Die Rotoreinrichtung 16 dreht hierdurch in 1 links herum, bis sich nach entsprechender Ausrichtung der Schaufelelemente 18 das Gas innerhalb der Aufnahmevolumina 34 nach oben entleert und durch den Auslass 32 austritt.As in 1 shown, the introduced gas rises from inlet 20 inside the liquid in the chamber 12 and catches itself as bubbles within recording volumes 34 below the blade elements 18 , Due to the buoyancy force within the liquid, the gas causes so in the 1 Shovel elements shown on the right 18 an upward force, so that total on the rotor device 14 and the associated wave 16 a torque acts. The rotor device 16 thereby turns in 1 left around until, after appropriate alignment of the blade elements 18 the gas within the receiving volumes 34 emptied upwards and through the outlet 32 exit.

Somit bewirkt der durch die Leitung 22 zugeführte Gasstrom den Antrieb der Welle 16. Hierdurch wird wie aus 2 ersichtlich das Übersetzungsgetriebe 24 angetrieben, dessen Abtriebswelle 26 mit dann höherer Drehzahl den elektrischen Generator 28 antreibt, der hieraus elektrischen Strom am Ausgang 30 erzeugt.Thus caused by the line 22 supplied gas stream driving the shaft 16 , This will be like out 2 the translation gear can be seen 24 driven, its output shaft 26 with then higher speed the electric generator 28 drives, from this electrical power at the output 30 generated.

Für den Betrieb der Vorrichtung 10 ist ein Überdruck des Gasstroms erforderlich, der sich aus der Höhe des Füllstandes der Flüssigkeit innerhalb der Kammer 12 ergibt. In Ausführungsbeispielen kann die Kammer 12 sehr verschiedene Formen und Abmessungen aufweisen. Bevorzugt ist die in 1, 2 dargestellte zylindrische Form mit einem Radius von bspw. 0,5 bis 4,0 m. Bspw. bei einem Radius von 1 m, d. h. bei einer Gesamthöhe der Kammer 12 von 2 m, beträgt der erforderliche Druck des Gasstroms 0,02 mPa. Während in 1 symbolisch der Auslass 32 frei dargestellt ist, kann hier bspw. gasdicht ein Behälter oder eine weitere Leitung anschließen und der Gasstrom sowohl in der Zuleitung 22 als auch im Auslass 32 unter Überdruck (d. h. größer als 1 bar) stehen. In diesem Fall beträgt der Druckverlust im Gasstrom beim Durchgang durch die Vorrichtung 0,02 mPa.For the operation of the device 10 An overpressure of the gas flow is required, which depends on the level of the liquid level inside the chamber 12 results. In embodiments, the chamber 12 have very different shapes and dimensions. Preferably, the in 1 . 2 illustrated cylindrical shape with a radius of, for example. 0.5 to 4.0 m. For example. at a radius of 1 m, ie at a total height of the chamber 12 of 2 m, the required pressure of the gas flow is 0.02 mPa. While in 1 symbolically the outlet 32 is shown freely, here, for example, gas-tight connect a container or another line and the gas flow both in the supply line 22 as well as in the outlet 32 under overpressure (ie greater than 1 bar). In this case, the pressure loss in the gas flow when passing through the device is 0.02 mPa.

Dabei wird insbesondere bei hochvolumigem Gasstrom eine erhebliche Antriebsleistung an der Welle 16 erzielt.This is a considerable drive power to the shaft, especially at high volume gas flow 16 achieved.

Die in der Flüssigkeit drehende Rotoreinrichtung 14 wird dabei allerdings relativ geringe Drehzahlen von bspw. etwa 10 bis 15 Umdrehungen pro Minute erzielen. Langsam laufende Generatoren 28 können einen effizienten Arbeitsbereich ab bspw. etwa 100 Umdrehungen pro Minute erreichen. Daher ist das Übersetzungsgetriebe 24 mit einem Übersetzungsverhältnis von bevorzugt mehr als 1:4, besonders bevorzugt etwa 1:10 vorgesehen. Alternativ ist es aber auch möglich, einen speziellen hocheffizienten Generator 28 zum Betrieb bei besonders niedrigen Drehzahlen zu verwenden, so dass das Getriebe 24 entfallen kann und somit auch Getriebeverluste vermieden werden.The rotating in the liquid rotor device 14 However, it will achieve relatively low speeds of, for example, about 10 to 15 revolutions per minute. Slowly running generators 28 can achieve an efficient working range from, for example, about 100 revolutions per minute. Therefore, the transmission gear 24 with a ratio of preferably more than 1: 4, more preferably about 1:10 provided. Alternatively, it is also possible to use a special high-efficiency generator 28 to use for operation at particularly low speeds, so that the transmission 24 can be omitted and thus gear losses are avoided.

3 zeigt ein System 40, das eine besonders bevorzugte Anwendung der Vorrichtung 10 darstellt. Hierbei ist das Zuführrohr 22 der Vorrichtung 10, die bspw. wie oben beschrieben aufgebaut sein kann und hier lediglich vereinfacht dargestellt ist, an eine Abgasleitung 42 eines Blockheizkraftwerkes 44 angeschlossen. Das Blockheizkraftwerk 44 weist einen Motor M auf, der mechanisch mit einem Generator G zur Stromerzeugung gekoppelt ist. Das Blockheizkraftwerk 44 weist einen Wärmetauscher 46 auf, um den Abgasstrom des Motors M für die Wärmeerzeugung zu nutzen, indem den Abgasen thermische Energie entzogen wird. 3 shows a system 40 , which is a particularly preferred application of the device 10 represents. Here is the feed tube 22 the device 10 , which can be constructed, for example, as described above and is shown here only simplified, to an exhaust pipe 42 a combined heat and power plant 44 connected. The combined heat and power plant 44 has a motor M, which is mechanically coupled to a generator G for generating electricity. The combined heat and power plant 44 has a heat exchanger 46 in order to use the exhaust gas flow of the engine M for the heat generation by the thermal energy is removed from the exhaust gases.

Der Abgasstrom, der im Betrieb des Motors M mit hohem Volumen produziert wird, weist zusätzlich mechanische Energie auf, die durch die Vorrichtung 10 in zusätzliche elektrische Energie umgesetzt wird. Durch den Anschluss der Abgasleitung 42 an die Zuleitung 22 der Energieerzeugungsvorrichtung 10 wird der gesamte Abgasstrom des Motors M durch die Kammer 12 geleitet und treibt über die Rotoreinrichtung 14 den Generator 28 (in 3 nicht dargestellt) an, so dass zusätzliche elektrische Energie erzeugt wird.The exhaust stream produced during operation of the high volume engine M additionally has mechanical energy generated by the device 10 is converted into additional electrical energy. By connecting the exhaust pipe 42 to the supply line 22 the power generation device 10 the entire exhaust flow of the engine M is through the chamber 12 guided and drives over the rotor device 14 the generator 28 (in 3 not shown), so that additional electrical energy is generated.

Hierbei kommt es beim Durchgang des Abgasstroms durch die Flüssigkeit innerhalb der Kammer 12 zusätzlich zu einer Reinigung des Abgasstroms.This occurs when the flow of exhaust gas through the liquid within the chamber 12 in addition to a purification of the exhaust gas flow.

4 zeigt ein System 50 als zweite Anwendungsmöglichkeit der Vorrichtung 10. Hierbei ist die Vorrichtung 10 an eine Gastransportleitung 52, bspw. eine Erdgas-Pipeline angeschlossen, die einen ersten Abschnitt 52a mit höherem Gasdruck und einem zweiten Leitungsabschnitt 52b mit niedrigerem Gasdruck aufweist. Das innerhalb der Gastransportleitung 52 transportierte Gas wird wie oben beschrieben durch die Vorrichtung 10 leitet, so dass dort elektrischer Strom erzeugt wird. Hierbei kommt es zu einem im gezeigten Szenario gewollten Druckverlust, so dass der Gaststrom innerhalb des zweiten Leitungsabschnittes 52b unter geringerem Druck steht als im ersten Leitungsabschnitt 52a. 4 shows a system 50 as a second application of the device 10 , Here is the device 10 to a gas transport line 52 For example, a natural gas pipeline connected to a first section 52a with higher gas pressure and a second line section 52b having lower gas pressure. That within the gas transport line 52 transported gas is passed through the device as described above 10 conducts, so that electric power is generated there. This leads to a desired pressure loss in the scenario shown, so that the gas flow within the second line section 52b is under lower pressure than in the first line section 52a ,

Eine weitere Anwendung ist möglich im Rahmen eines Energiespeichersystems. Dabei wird mittels einer Pumpe unter Energiezufuhr, bspw. elektrischer Energie von einer Photovoltaik-Anlage, ein Gas komprimiert, bspw. Luft oder ein anderes Gas wie CO2 oder Stickstoff. Die Kompression kann dabei bis hin zur Verflüssigung gehen. Das komprimierte Gas kann in einem Gasreservoir gespeichert werden und zu einem anderen Zeitpunkt bei Energiebedarf über die erfindungsgemäße Vorrichtung genutzt werden, um elektrische Energie bereitzustellen. So kann bspw. eine Photovoltaik-Anlage über Tag und Nacht elektrische Energie liefern.Another application is possible in the context of an energy storage system. In this case, a gas is compressed by means of a pump under energy supply, for example. Electric energy from a photovoltaic system, for example. Air or other gas such as CO 2 or nitrogen. The compression can go all the way to liquefaction. The compressed gas can be stored in a gas reservoir and used at another time when energy is required via the device according to the invention to provide electrical energy. For example, a photovoltaic system can supply electrical energy day and night.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren können in einer Vielzahl weiterer Anwendungen eingesetzt werden, in denen Volumenströme aller denkbaren gasförmigen Elemente zur Erzeugung elektrischer Energie genutzt werden sollen. Die Erfindung ist somit nicht auf die gezeigten Ausführungsformen beschränkt.The device according to the invention and the method according to the invention can be used in a large number of other applications in which volume flows of all conceivable gaseous elements are to be used to generate electrical energy. The invention is thus not limited to the embodiments shown.

Claims (12)

Vorrichtung zur Gewinnung elektrischer Energie aus einem Gasstrom mit – einer flüssigkeitsgefüllten Kammer (12), – mindestens einem Einlass (20) für den Gasstrom, der unterhalb der Höhe des Flüssigkeitsstandes angeordnet ist, – und mindestens einer in der Kammer (12) angeordneten, um eine Welle (16) rotierbaren Rotoreinrichtung (14) zum Antrieb durch in der Flüssigkeit aufsteigendes Gas, – und einer elektrischen Generatoreinrichtung (28), die zur Stromerzeugung mit der Welle (16) gekoppelt ist.Apparatus for recovering electrical energy from a gas stream comprising - a liquid-filled chamber ( 12 ), - at least one inlet ( 20 ) for the gas stream, which is arranged below the height of the liquid level, - and at least one in the chamber ( 12 ) arranged around a shaft ( 16 ) rotatable rotor device ( 14 ) for driving through rising in the liquid gas, - and an electric generating device ( 28 ) used to generate electricity with the shaft ( 16 ) is coupled. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der – der Einlass (20) mit einer Leitung (22) verbunden ist, die sich bis in eine Höhe erstreckt, die mindestens der Höhe des Flüssigkeitsstandes in der Kammer (12) entspricht.Device according to claim 1, in which - the inlet ( 20 ) with a line ( 22 ) which extends to a height at least equal to the level of the liquid level in the chamber ( 12 ) corresponds. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der – der Einlass (22) mit einer Abgasleitung eines Verbrennungsmotors (11) verbunden ist.Device according to one of the preceding claims, in which - the inlet ( 22 ) with an exhaust pipe of an internal combustion engine ( 11 ) connected is. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der – der Einlass (20) mit einer Abgasleitung (42) eines Blockheizkraftwerks (44) verbunden ist, – wobei das Blockheizkraftwerk (44) mindestens eine Motoreinrichtung (M) und eine Generatoreinrichtung (G) aufweist.Device according to one of the preceding claims, in which - the inlet ( 20 ) with an exhaust pipe ( 42 ) of a combined heat and power plant ( 44 ), - the cogeneration plant ( 44 ) has at least one motor device (M) and a generator device (G). Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der – der Einlass (22) mit einem ersten Abschnitt (52a) einer Gastransportleitung (52) verbunden ist, – und ein Auslass (32) gasdicht mit einem zweiten Abschnitt (52b) der Gastransportleitung (52) verbunden ist. Device according to one of the preceding claims, in which - the inlet ( 22 ) with a first section ( 52a ) a gas transport line ( 52 ), and an outlet ( 32 ) gas-tight with a second section ( 52b ) of the gas transport line ( 52 ) connected is. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der – zwischen der Rotoreinrichtung (14) und der Generatoreinrichtung (28) eine Übersetzungsgetriebeeinrichtung (24) vorgesehen ist.Device according to one of the preceding claims, in which - between the rotor device ( 14 ) and the generator device ( 28 ) a transmission gear device ( 24 ) is provided. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der – die Rotoreinrichtung (14) eine Anzahl von Schaufelelementen (18) aufweist, die ein Aufnahmevolumen (34) für das aufsteigende Gas bilden.Device according to one of the preceding claims, in which - the rotor device ( 14 ) a number of vane elements ( 18 ) having a receiving volume ( 34 ) for the rising gas. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der – die Kammer (12) einen mindestens im Wesentlichen runden Querschnitt aufweist.Device according to one of the preceding claims, in which - the chamber ( 12 ) has an at least substantially round cross-section. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der – eine Filtervorrichtung an der Kammer (12) zur Reinigung der Flüssigkeit vorgesehen ist.Device according to one of the preceding claims, in which - a filter device on the chamber ( 12 ) is provided for cleaning the liquid. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der – die Kammer (12) mit mindestens einer weiteren Kammer mit einem weiteren Rotorelement verbunden ist.Device according to one of the preceding claims, in which - the chamber ( 12 ) is connected to at least one further chamber with a further rotor element. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der – eine Pumpe vorgesehen ist, um komprimiertes Gas in einem Gasreservoir zu speichern, – und das Gasreservoir mit dem Einlass (20) gekoppelt ist, um bei Bedarf Gas aus dem Gasreservoir zum Betrieb der Vorrichtung zu nutzen.Device according to one of the preceding claims, in which - a pump is provided to store compressed gas in a gas reservoir, - and the gas reservoir to the inlet ( 20 ) is coupled to use gas from the gas reservoir to operate the device when needed. Verfahren zur Gewinnung elektrischer Energie aus einem Gasstrom, bei dem – der Gasstrom von unterhalb der Höhe eines Flüssigkeitsstandes in eine flüssigkeitsgefüllte Kammer (12) geleitet wird, so dass der Gasstrom in der Flüssigkeit aufsteigt, – und durch den aufsteigenden Gasstrom eine rotierbare Rotoreinrichtung (14) in der Kammer (12) angetrieben wird, – und die Rotoreinrichtung (14) zur Stromerzeugung eine elektrische Generatoreinrichtung (28) antreibt.Method for obtaining electrical energy from a gas stream, in which - the gas flow from below the level of a liquid level into a liquid-filled chamber ( 12 ) is passed, so that the gas flow rises in the liquid, - and by the ascending gas flow rotatable rotor device ( 14 ) in the chamber ( 12 ), and - the rotor device ( 14 ) for generating electricity, an electric generator device ( 28 ) drives.
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