DE102011112843A1

DE102011112843A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung elektrischer Energie oder Druckluft aus Wärme und Abwärme unter Einsatz von Scheibenläuferturbinen und verschiedenen Übertragungsmedien

Info

Publication number: DE102011112843A1
Application number: DE102011112843A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-09-12
Filing date: 2011-09-12
Publication date: 2013-03-14

Abstract

Zwischen 60 und 70% unserer Energie werden derzeit nicht genutzt. Sie gehen als Abwärme/Restwärme ungenutzt an die Umgebung. Dies gilt für Wärme-, Kraft- und Arbeitsmaschinen sowohl im stationären als auch im mobilen Bereich. Die in dieser Patentschrift dargestellte Erfindung ermöglicht nicht nur eine Energiegewinnung aus der Restwärme/Abwärme von Wärme-, Kraft- und Arbeitsmaschinen, sondern sie kann auch als eigenständiges Energiesystem arbeiten. In dieser Ausführungsform werden Wärmequellen jedweder Art genutzt wie Solarsysteme, Kühlsysteme, Computeranlagen, Prozessöfen, Geothermieanlagen oder auch Produkte aus Prozessen wie Glas, Brammen, Aluminium, lackierte Bleche etc. Damit ermöglicht diese Erfindung ein breites Anwendungsspektrum. Es kommen in einem geschlossenen Kreislauf oder alternativ offen Scheibenläuferturbinen unterschiedlicher Ausführungsform zum Einsatz. Der Vorteil dieser Turbinen gegenüber den Axialturbinen ist, dass sie nicht durch einen „Wasserschlag” zerstört werden können. Dieser flüssige Zustand des Mediums kann bei einem instabilen Betrieb leicht auftreten. Zur Nutzung eines breiten Energiespektrums können auch mehrere Scheibenläuferturbinen ggfs. auch mit eigenen Generatoren/Motoren sowohl parallel als auch sequentiell zum Einsatz kommen. Dies gilt auch für die verwendeten Kondensatoren. Damit ist es möglich, sowohl Prozesswärme, als auch Heizungswärme und Warmwasser in unterschiedlichen Temperaturniveaus zu erzeugen. Darüber hinaus können unterschiedliche Medien verwendet werden wie Wasser, ORC-Medien (organische Medien) und insbesondere auch CO2. Damit trägt die aufgezeichnete Erfindung auch zur CO2-Minderung bei. Durch den Einsatz von Scheibenläuferturbinen in Verbindung mit Polgeneratoren/-motoren kann das Gesamtsystem sehr kompakt, leicht und servicefreundlich gebaut werden. Diese Anforderung ist insbesondere relevant im mobilen Einsatz. Die Erfindung gestattet einen wärmegeführten Betrieb, einen stromgeführten Betrieb und einen Mischbetrieb. Sie kann damit leicht an die Anforderungen des Nutzers angepasst werden. Durch den Einsatz von Magnetkupplungen, schwingungsdämpfenden Elementen etc. kann darüber hinaus in einer Ausführungsform das Teilsystem der Wärmenutzung von dem elektrischen elektronischen Teil getrennt werden. Dies vermindert die Druckverluste, Reibungsverluste und trägt wesentlich zur Sicherheit des Gesamtsystems bei.

Description

Ein großer Teil unserer Energie wird nicht genutzt. Bei Dieselmotoren betragen die Abwärmeverluste ca. 60%, bei Benzin- und Gasmotoren ca. 67%. Die Abgastemperaturen bei Dieselmotoren liegen im Bereich von ca. 400–500 Grad Celsius, bei Benzin- und Gasmotoren liegen sie im Bereich von 700–1000 Grad Celsius. Diese Temperaturniveaus reichen aus, um Energie zu erzeugen.
Die oben genannten Verbrennungsmotoren kommen im Einsatz im mobilen Bereich (PKW, LKW, Busse, Schiffe, Sondermaschinen etc) und stationären Bereich wie z. B. den Blockheizkraftwerken, Blockkraftwerken oder Miniblockheizkraftwerken, Miniblockkraftwerken.
Alle diese Wärme- Kraft- und Arbeitsmaschinen nutzen den Abwärmestrom heute überwiegend zur „Wärmeverschiebung” z. B. zur Nutzung als Prozesswärme, Warmwasser oder Heizungswasser, eine direkte Umwandlung in elektrische Energie oder Druck findet man nicht im industriellen Einsatz.
Eine Kombination dieser Wärme-, Kraft- und Arbeitsmaschinen würde also den Energetischen Nutzungsgrad erheblich erhöhen, denn dieser setzt sich zusammen aus dem Energetischen Nutzungsrad der Wärme-Kraft- und Arbeitsmaschine in ihrer ursprünglichen Form und dem Nutzungsgrad des Abwärme-/Restwärme-Nutzungssystems.
Dieses neue Abwärmenutzungssystem ermöglicht ein steuer – und regelbares Verhältnis zwischen der Bereitstellung von Prozesswärme, Warmwasser oder Heizungswasser auf der einen Seite und der Erzeugung von elektrischer Energie/Druckluft auf der anderen Seite. So ist z. B. bei privaten Haushalten der Energiebedarf für Heizung und Warmwasser im Winter höher, im Sommer niedriger. Dies kommt der Energiewirtschaft zu Gute, im Sommer müssen viele industrielle Kraftwerke heruntergefahren werden, insbesondere bei Anlagen mit Flusswasserkühlung. Es besteht die Gefahr eines zu hohen Temperaturanstieges im Bioraum Fluss.
Somit können im Sommer zahlreiche Blockkraftwerke und Minikraftwerke die Elektrizitätserzeugung übernehmen.
Weitere Einsatzgebiete des neuartigen Wärmenutzungssystems findet man bei allen Wärmequellen wie Sonne, Geothermie, Prozesswärme – hoch- und niedertemperaturig –. Selbst Brennstoffzellen und Computeranlagen erzeugen eine große Menge von Abwärme/Restwärme.
Der Einsatz des neuartigen Systems könnte sogar ohne die Mithilfe von Verbrennungskraftmaschinen elektrische Energie erzeugen, wie folgendes Beispiel zeigt:
Bei heutigen Solaren Energiesystemen unterscheiden wir zwischen der Photovoltaik und der Solarthermie. Photovoltaikanlagen erzeugen nur elektrische Energie, Solarthermische Anlagen erzeugen nur Wärme für Warmwasser und Heizungswasser sowie Prozesswärme (Z. B. Waschmaschine, Spülmaschine etc.) Der Wirkungsrad solarthermischer Anlagen ist höher als der der Photovoltaikanlagen. Im Sommer erzeugen die solarthemrischen Anlagen zuviel Energie, die nicht genutzt werden kann.
Kombiniert man z. B. Hochtemperaturröhrenvakuumkollektoren mit dem neuartigen Wärmesystem, kann man sowohl Wärme als auch Strom erzeugen mit einem einzigen System. Der Grund ist darin zu sehen, dass das Temperaturniveau bei Hochtemperaturröhrenvakuumkollektoren weit über dem Temperaturniveau der derzeit eingesetzten Flachkollektoren liegt. Werden diese Hochtemperaturröhrenvakuumkollektoren zusätzlich der Sonne nachgeführt, ist der Wirkungsgrad noch höher. Inwieweit diese Systeme zusätzlich die Photovoltaiksysteme ersetzen können, werden Praxisversuche zeigen müssen. Theoretisch ist das bereits derzeit wirtschaftlich.
Weiterhin gestattet die Erfindung die Nutzung der Abwärme/Restwärme von industriellen Produkten mit höherer Wärmekapazität, man denke an Brammen aus Stahl oder Aluminium, Glasprodukte, lackierte Bleche, Zement, Papier, geglühte, gehärtete Bauteile etc.. Durch die entsprechende Formgebung eines oder mehrerer Wärmetauscher kann sowohl die Strahlungswärme als auch die Konvektionswärme der Bauteile genutzt werden.
Aufgabenstellung der Erfindung ist es, aus Abgasen/Abwärme elektrischen Strom oder Druckluft zu erzeugen. Dabei muss das Energieumwandlungssystem u. a. folgenden Anforderungen gerecht werden

– hohe Wirtschaftlichkeit
– Entlastung unserer Umwelt durch höhere Energieeffizienz
– Verbesserung der CO² Bilanz
– kompakte Bauform, insbesondere bei mobilen Geräten
– sowohl als stand-alone System arbeitend als auch integrierbar in vorhandene Systeme
– wartungsarm
– servicefreundlich
– einfach in der Anwendung
– hohe Betriebszeiten.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass Scheibenläuferturbinen unterschiedlicher Bauart verwendet werden. In der einen Bauart sind die Scheiben an der Achse befestigt. In dieser Ausführungsform treten höhere Reibungsverluste aus. Eine Ausführungsform ist der Tesla Turbine angelehnt.
In der anderen Bauart sind die Scheiben an einer tragenden Scheibe befestigt. Da die Turbulenzen im Achsbereich geringer sind, kann das Medium mit weniger Reibung austreten. Ein weiterer Vorteil: Durch die Verschraubung an der äußeren tragenden Scheibe läuft die Turbine darüber hinaus leichter an. Diese Scheibenläuferturbinen sind Teil eines geschlossenen Kreis- Prozesses oder eines offenen Systems. Das Verfahren gestattet den Betrieb mit unterschiedlichen Medien z. B. Wasser, ORC-Medien, Methylalkohol, Ammoniak oder Kohlendioxid. Dadurch kann der Wirkungsgrad des Gesamtsystems optimal den Gegebenheiten angepasst werden. Liegt z. B. die Obergrenze der zu nutzenden Temperatur unter 100 Grad Celsius, kann das Medium Wasser nicht verwendet werden, da der Siedepunkt des Wassers bei 100 Grad Celsius liegt. Der Siedpunkt von Ammnoniak liegt bei –33 Grad Celsius. Bei einer Temperatur von 20 Grad Celsius liegt bereits ein Dampfdruck von 8573 hekto Pascal vor.
Der Siedepunkt von Co² liegt bei –56,57 Grad Celsius. Bei einer Temperatur von 20 Grad Celsius liegt ein Dampfdruck von 5,73 MegaPascal vor.
Der Siedepunkt von Methylalkohol liegt bei 64,7 Grad Celsius. Die Selbstentzündungstemperatur liegt bei 470 Grad Celsius.
Alle aufgeführten Medien sind wasserlöslich.
Der Vorteil der Scheibenläuferturbine ist es, dass sie auch im Nassdampfbereich problemlos arbeiten kann. Die heute bekannten Turbinen können im Nassdampfbereich leicht zerstört werden. Gerade bei mobilerem Einsatz können flüssige und gasförmige Phasen jederzeit wechseln – man denke beim LKW an unterschiedliche Fahrtzustände mit unterschiedlichen Abgastemperaturen-Stadt, Stop and Go, Land, Autobahn –.
Ein weiterer Vorteil der Scheibenläuferturbine ist, dass es sich um ein rotierendes Teil handelt. Eine derartige Turbine kann im Vergleich zum Kolbenantrieb für lange Standzeiten ausgelegt werden. Die Energie für die Brems- und Beschleunigungskräfte beim Einsatz eines Kolbens entfallen. Weiterhin treten durch die fehlenden Kolbenwände geringere Reibungsverluste auf.
Es ist sogar denkbar, die Scheibenläuferturbine direkt mit der Rückführungspumpe z. B. Speisewasserpumpe zu kombinieren gegebenenfalls unter zur Hilfenahme eines Getriebes (mechanische Kopplung) oder eines Elektroantriebes (elektrische/elektronische Kopplung).
Wird der Generator darüber hinaus durch eine Magnetkupplung angetrieben kann das Abdichtungsproblem minimiert werden. Darüber hinaus verringern sich die Reibungsverluste.
Technischer Stand
Eine bekannte Ausführungsform einer Scheibenläuferturbine ist die Tesla-Turbine. Sie wurde bereits 1906 unter der Patentnummer US ( 1061206 ) patentiert. Bei dieser Turbinenart sind die Scheiben an der zentralen Achse befestigt. Die Scheiben haben im Bereich der Achse Öffnungen, durch die das Medium austreten kann. Eine weitere Patentanmeldung aus dem Jahre 2005 von Herrn Wolfgang Seemann DE 10 2005 039 024 A1 verwendet in einem offenen System die Teslaturbine mit Porenbrennern als wärmneerzeugendes System.
Eine Scheibenläuferturbine, die in einem Kreisprozess oder offenen Prozess in Kombination mit dem Abgasstrom/Abwärmestrom (z. B. Kühlwasser) einer Wärme-, Kraft- und Arbeitsmaschine im mobilen oder stationären Bereich arbeitet, ist nicht bekannt.
Eine Scheibenläuferturbine, die in Verbindung mit Hochtemperaturröhrenkollektoren, die ggfs. zusätzlich noch der Sonne nachgeführt werden und somit sowohl zur Wärmeenergieerzeugung als auch zur Elektrizitäts- oder Drucklufterzeugung eingesetzt wird, ist ebenfalls nicht bekannt.
Scheibenläuferturbinen, die mit Hilfe eines Kreisprozesses aus Geothermieanlagen Energie gewinnen, sind ebenfalls nicht bekannt. Hier ist insbesondere zu bemerken, dass die Temperaturen nicht sehr hoch sind und ORC-Medien zum Einsatz kommen.
Scheibenläuferturbinen, die als Teil eines Kreisprozesses aus der notwendigen Kühlung großer Photovoltaikanlagen zusätzlich Strom aus der Abwärme des Kühlmediumstromes gewinnen, sind ebenfalls nicht bekannt.
Eine Scheibenläuferturbine, die im Kreisprozess oder offenen Prozess in Verbindung mit industriellen Wärmeprozessen wie z. B. die Abgase/Abwärme eines Aluminiumofens oder eines Kupolofens, einer Glasschmelze oder die Restwärmenutzung von Lackier- und Computeranlagen oder die Restwärmenutzung aus Ausgang- oder Zwischenprodukten industrieller Prozesse wie Glas, Aluminium, Brammen etc. nutzen, ist ebenfalls nicht bekannt.
Die vom Verfasser dieser Patentschrift eingereichten Patentanmeldungen beschäftigen sich mit der Nutzung von Stirlingmaschinen nach dem Rotationsprinzip (Patentnummer 10 2007 026 474.9) zur Abgas- und Abwärmenutzung.
In einer weiteren Patentschrift (Patentnummer 10 2006 018 446.7-13) kommen freischwingende Kolben zum Einsatz, die ein Teilsystem eines Lineargenerators sind.
Ausführungsbeispiele
In 1 ist das Energieumwandlungssystem als Gesamtsystem dargestellt. Man erkennt die Wärmequelle (1), ausgeführt in Form einer Wärme-, Kraft- und Arbeitsmaschine, einer Solaranlage, eines Ofens, eines Computersystems oder industrieller Produkte wie Brammen, Glas, Zement, Papier etc.
Die überschüssige Wärme z. B. aus dem Abgasrohr wird in einen Wärmetauscher (Erhitzer) (2) geleitet. Dort wird aus dem flüssigen Medium ein gasförmiges Medium. Dieses gasförmige Medium wird über ein Regelventil (3) der Scheibenläuferturbine (4a) zugeführt. Es ist auch möglich eine weitere Scheibenläuferturbine (4b) oder mehrere hinzuzufügen, um das gesamte nutzbare Energieniveau abgreifen zu können. Das Regelventil (3) ist mit einem Sensorsystem gekoppelt, dass in einem bestimmten Zustand z. B. dem gasförmigen Zustand des Mediums geöffnet wird.
Die Scheibenläuferturbine ist entweder form- und kraftschlüssig oder lediglich kraftschlüssig über eine Magnetkupplung (5) mit dem Generator/Motor (6) verbunden. Es sind beide Betriebsarten-Motor – als auch -Generator – vorgesehen, um einen störungsfreien Anlauf der Turbine zu gewährleisten.
Der Generator/Motor kann in Form einer Gleichstrommaschine, einer Wechselstrommaschine in konventioneller Bauweise oder in der Bauweise eines Polgenerators/-motors ausgeführt sein. Die Ausführungsform des Polgenerators/-motors gestattet eine sehr kompakte Bauweise des Gesamtsystems. Diese kompakte Bauweise wird insbesondere in mobilen Anlagen gefordert.
Das Medium wird über ein steuer- und regelbares Expansionsventil (7) abgekühlt und geht im zweiten Wärmetauscher (Kondensator) (9) vom gasförmigen in den flüssigen Zustand über. Dieser zweite Wärmetauscher kann auch aus einer Kombination von mehreren Wärmetauschern bestehen. Durch das System der verschiedenen Wärmetauscher, die sowohl sequentiell als auch parallel geschaltet werden können, kann die Restwärme als Prozesswärme, Heizungswärme etc. zusätzlich verwendet werden.
Durch den Bypass mit dem Regelventil (8) kann jederzeit das System auf ein stromgeführtes System einerseits oder ein wärmegeführtes System andererseits oder einer Mischung aus beiden umgeschaltet werden. Bei einem rein stromgeführten System ist das Regelventil (8) geschlossen. Bei einem wärmegeführten System sind die Regelventile (3) und ggfs. (7) geschlossen, das Regelventil (8) ist geöffnet. Mittels einer Pumpe (10) wird das flüssige Medium wieder in den Wärmetauscher (Erhitzer) (2) befördert. Der Kreislauf ist geschlossen.
Die Pumpe kann sowohl unabhängig geregelt werden, in dem sie durch einen separaten Motor angetrieben wird, es ist aber auch denkbar, dass sie mechanisch mit der Scheibenläuferturbine gekoppelt ist. Dies ermöglicht eine sehr kompakte Bauweise und damit eine hohe Servicefreundlichkeit. Gegebenenfalls kommen Getriebe zum Einsatz. Die Pumpe kann in einer Ausführungsform auch in der Bauweise einer Scheibenläuferturbine zur Verwendung kommen.
In einer alternativen Ausführungsform kann das System auch als offenes System arbeiten, es arbeitet also nicht in einem geschlossenen Kreislauf.
In einer alternativen Ausführungsform können auf der Erhitzerseite auch ein oder mehrere Wärmekreisläufe parallel oder sequentiell vorgeschaltet sein. Man denke z. B. an die Ausnutzung der Restwärme von heißen industriellen Produkten, die über lange Transferstraßen abgekühlt werden müssen z. B. Brammen. Durch viele einzelne Wärmetauscher, die die Produktlinie oder das Produkt weitgehend umschließen, kann damit sowohl die Strahlungswärme als auch die Konvektionswärme genutzt werden. Als Übertragungsmedium können z. B. Thermoöle zum Einsatz kommen.
2a ist die Scheibenläuferturbine (4) in Form der bekannten Teslaturbine ausgeführt. Sie ist dadurch gekennzeichnet, dass die Scheiben (11) an der Hauptachse (12) befestigt sind. Die Scheiben sind in das Gehäuse (13) integriert. Bei größeren Umfängen und Drehzahlen kommen in Erweiterung der Teslaturbine gegebenenfalls zusätzlich Abstandshalter (14) zwischen den einzelnen Scheiben zum Einsatz. Die Turbine wird über eine Magnetkupplung (5) mit dem Generator (6) verbunden. Die Magnetkupplung stellt eine kraftschlüssige Verbindung dar.
Durch diese Magnetkupplung können sowohl Dichtigkeitsverluste im Gesamtsystem minimiert werden als auch Reibungsverluste. Darüber hinaus werden Schwingungen nicht auf den elektromotorischen Teil übertragen. Es ist aber vorgesehen, bei höheren Übertragungsmomenten eine form-und kraftschlüssige Verbindung zu verwenden. Weiterhin können Getriebe und schwingungsdämpfende Scheiben (z. B. Hardyscheiben) zum Einsatz kommen.
In 2b ist eine denkbare Ausführungsform einer Scheibe dargestellt (11) mit den Austrittsöffnungen (15). Diese Austrittsöffnungen können nach Größe, Anzahl und Lage variieren. Die Eintrittsöffnung des Systems zusammen mit dem umschließenden Gehäuse ist in (13) dargestellt. In Erweiterung der Teslaturbine sind die zusätzlichen Befestigungselemente mit den Abstandshaltern zu erkennen (14).
In 3a ist eine andere Variante der Scheibenläuferturbine dargestellt. Während bei der Teslaturbine die Scheiben an der Hauptachse befestigt sind, sind in dieser Ausführungsform die Scheiben (16) an einer tragenden Scheibe (17) befestigt. Dazu kommen sowohl Abstandshalter als auch Befestigungselemente (18) zum Einsatz.
Der Vorteil dieser Ausführungsform ist, dass die Verwirbelung auf der Austrittsseite des Mediums minimiert wird. Der Nachteil dieser Ausführungsform ist, dass die Umdrehungsgeschwindigkeit der Scheiben geringer ist als die in der Variante 2a. Ein Vorteil dieser Variante ist aber auch der leichtere Anlauf der Turbine.
Auch in dieser Variante können form- und kraftschlüssige Verbindungen oder rein kraftschlüssige Verbindungen (z. B. Magnetkupplung) ggfs. mit Getrieben und schwingunugsdämpfenden Systemen zum Einsatz kommen.
Aus 3b kann man erkennen, dass die Austrittsöffungen (19) der Scheiben (16) dem Medium weniger Widerstand bieten. Die Austrittsöffnungen der Scheiben sind variierbar, jeweils pro Scheibe. Die Befestigungselemente der Scheibe an der Hauptscheibe sind durch (18) gekennzeichnet.
4 zeigt den Vorteil der kompakten Bauform der Scheibenläuferturbine (4), kombiniert mit einem Scheibenläufergenerator/-motor oder einem Polgenerator/motor (20). Die Verbindung (21) zwischen der Turbine und dem Generator kann form- und kraftschlüssig als auch nur kraftschlüssig erfolgen. Zum Einsatz können kommen Getriebe und schwingungsdämpfende Elemente.
Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die genannten Ausführungsbeispiele, sondern ist im Rahmen der Offenbarung entsprechend den genannten Einsatzgebieten vielfach variabel.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 1061206 [0021]
DE 102005039024 A1 [0021]

Claims

Verfahren zur Gewinnung elektrischer Energie und Druckluft aus Abgasen, Abwärme/Restwärme und Wärme, die in stationären Anlagen wie z. B. Kraftwerken, Industrieöfen, Stahlwerken, Glasschmelzen, Zementfabriken, Lackieranlagen, Blockheizkraftwerken, Miniblockheizkraftwerken in der Haustechnik, in der Abfallverwertung, Solaranlagen und in stationären Klimaanlagen sowie Geothermieanlagen entsteht sowie in mobilen Anlagen, beispielsweise im Verkehrsbereich in PKWs, LKWs, Bahnen, Schiffen und Flugzeuge sowie Sondermaschinen, dadurch gekennzeichnet, dass in einem geschlossenen Kreislauf oder und alternativ offen Scheibenläuferturbinen mit Generatoren/Motoren konventioneller Bauart, mit Scheibenläufergeneratoren und – motoren sowie Polgeneratoren/Motoren, zum Einsatz kommen in Verbindung mit Regelungselementen, die einen stromgeführten Betrieb als auch einen wärmegeführten Betrieb oder einen Mischbetrieb ermöglichen, und dass in einem abschließenden Verfahrensschritt der Energiebedarf geregelt und optimiert und an unterschiedliche Endnutzer angepasst wird. Gleichzeitig gestattet das Verfahren die Nutzung unterschiedlicher Medien wie Wasser, ORC-Medien und Kohlendioxid.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmetauscher/Erhitzer den spezifischen Anforderungen industrieller Produkte angepasst werden, indem sie diese Produkte z. B. fest umschließen und damit sowohl die Strahlungswärme als auch die Konvektionswärme der warmen Produkte wie Aluminium, Glas, Brammen, lackierte Bauteile etc. ausnutzen. Dies kann zur Folge haben, dass ein oder zusätzliche Wärmekreisläufe dem eigentlichen Prozess aus Gründen der Sicherheit oder räumlichen Zuordnung vorgeschaltet werden. Man denke z. B. an lange Transferstraßen mit sehr heißen Produkten z. B. Brammen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Ausführungsform das Teil-System der Wärmenutzung in einem total geschlossenen Gehäuse arbeitet und über Magnetkupplungen (5) und Schwingungselemente die stromführenden Teile lediglich kraftschlüssig verbunden sind, so dass Dichtigkeitsprobleme und Reibungsverluste minimiert werden und dadurch das System servicefreundlich und umweltfreundlich betrieben wird. Es kann aber auch alternativ eine form- und kraftschlüssige Verbindung erfolgen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Scheiben (10) an der Zentralachse (11) befestigt sind. Zur Erweiterung ist es jedoch auch in einer Ausführungsvariante vorgesehen, dass die Scheiben (10) im Unterschied zur Tesla-Turbine am äußeren Umfang zusätzlich durch Befestigungs- und Abstandelemente fixiert werden, die strömungsgünstig geformt sind, dadurch ein leichteres Anlaufen der Scheibenläuferturbine ermöglicht wird und darüber hinaus Schwingungen gedämpft werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine alternative Ausführungsform zum Einsatz kommt, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die einzelnen Scheiben (16) nicht an der zentralen Achse befestigt sind, sondern an einer tragenden Scheibe (17) mit der Zielsetzung, die Reibungsverluste im abführenden Kanal zu verringern. Dabei variieren die Öffnungen der Scheiben, so dass die Verwirbelungen im abführenden Kanal minimiert werden. Gleichzeitig kommen Befestigungselemente und Abstandselemente (18) zum Einsatz, die strömungsgünstig geformt, den zusätzlichen Effekt eines leichteren Anlaufs der Turbine zur Folge haben.
Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass zur Erreichung einer minimalen Baugröße anstelle konventioneller Generatoren/Motoren Scheibenläufergeneratoren/Motoren und Polgeneratoren/Motoren zum Einsatz kommen (20), die ggfs. ebenfalls bei Bedarf durch Magnetkupplungen/Getriebe/Schwingungsdämpfende Elemente (21) mit der Scheibenläuferturbine (4) verbunden sind.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher/Erhitzer (2) direkt oder über einen zusätzlichen Wärmetauscher aus Gründen der Sicherheit oder der örtlichen Lage mit dem Abgassystem/Wärmesystem verbunden ist, und eine Regelung erfolgt, so dass der erforderliche Druck im Abgassystem/Wärmesystem nicht oder nur unwesentlich beeinträchtigt wird, und das Temperaturniveau im Abgaskanal nicht unter eine kritische Temperatur wie z. B. den Taupunkt fällt.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, dadurch gekennzeichnet dass ggfs. das Regelventil (3) erst dann geöffnet wird, wenn das Medium im Wärmetauscher/Erhitzer (2) die gasförmige Phase erreicht hat, um „Wasserschläge” zu minimieren.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Regelventile (3, 7 und 8) die Anlage sowohl strom-, als auch wärmegeführt betrieben werden kann, als auch im Mischbetrieb arbeiten kann. Gleichzeitig kann der Kondensator sowohl als eine Einheit (7) als auch aus verschiedenen Teilsystemen, die parallel oder sequentiell geschaltet werden können, ausgeführt sein, um die Kondensatorabwärme für verschiedene Prozessstufen abgreifen zu können (Prozesswärme, Heizungswärme, Warmwasserversorgung).
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibenläuferturbinen auch in Kaskadenform (4a/4b) geschaltet werden können, so dass die gesamte Temperturdifferenz genutzt werden kann. Es gibt somit eine Scheibenläuferturbine im Hochtemperaturbereich, Mitteltemperaturbereich und Niedertemperaturbereich.
Diese Scheibenläuferturbinen können mechanisch, elektromechanisch über zusätzliche Ventile gekoppelt sein, sie können alternativ aber auch lediglich durch das Medium verbunden sein, so dass ggfs. zusätzliche Generatoren/Motoren (6b) und Entkopplungselemente (5b) zum Einsatz kommen.