DE102016202942A1 - Abwärmerückgewinnungssystem einer Brennkraftmaschine - Google Patents

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Achim Brenk
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Abwärmerückgewinnungssystem einer Brennkraftmaschine 5, wobei das Abwärmerückgewinnungssystem einen Arbeitsfluidkreislauf 1 mit zumindest einem Wärmetauscher 2a, 2b, einer Expansionsmaschine 11, einem Kondensator 12, einer Fluidpumpe 15 und einer Entgasungsvorrichtung 21 aufweist. Erfindungsgemäß wird ein Abwärmerückgewinnungssystem bereitgestellt, das hinsichtlich einer Entgasung des Arbeitsfluids verbessert ist. Erreicht wird dies dadurch, dass die Entgasungsvorrichtung 21 ein zeolithisches und regenerierbares Molekularsieb 22, 22a, 22b aufweist. Dabei wird die Regeneration vorzugsweise durch in das Molekularsieb 22, 22a, 22b eingeleiteten Heißdampf, der dem Arbeitsfluidkreislauf 1 entnommen wird, durchgeführt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Abwärmerückgewinnungssystem einer Brennkraftmaschine, wobei das Abwärmerückgewinnungssystem einen Arbeitsfluidkreislauf mit zumindest einem Wärmetauscher, einer Expansionsmaschine, einem Kondensator, einer Fluidpumpe und einer Entgasungsvorrichtung aufweist.
  • Stand der Technik
  • Ein derartiges Abwärmerückgewinnungssystem ist aus der WO 2012/076132 A1 bekannt. Dieses Abwärmerückgewinnungssystem ist für eine Brennkraftmaschine ausgelegt und weist einen Arbeitsfluidkreislauf auf, der zumindest einen beispielsweise in einer Abgasleitung der Brennkraftmaschine eingeschalteten Wärmetauscher aufweist. Weiterhin weist der Arbeitsfluidkreislauf eine Expansionsmaschine, einen Kondensator, eine Fluidpumpe und eine Entgasungsvorrichtung auf. Dabei ist die Entgasungsvorrichtung als Membranventil ausgebildet. Der Aufbau des Membranventils ist nicht näher angegeben.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Abwärmerückgewinnungssystem bereitzustellen, das hinsichtlich einer Entgasung des Arbeitsfluids verbessert ist.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Entgasungsvorrichtung ein zeolithisches und regenerierbares Molekularsieb aufweist. Die Gitterstruktur dieses Molekularsiebs ist so eingestellt, dass es auf die Molekülgröße der zu trennenden Medien angepasst ist. Ein solches Molekularsieb kann so eingestellt werden, dass unterschiedliche Medien entsprechend ihrer Molekülgröße entweder problemlos durch die Gitterstruktur diffundieren können oder von dieser adsorbiert werden. Diese Eigenschaft wird vorliegend ausgenutzt, indem das Molekularsieb so eingestellt ist, dass Luft durch die Gitterstruktur des Molekularsiebs diffundieren kann, während das Arbeitsfluid des Arbeitsfluidskreislaufs in den Zwischenräumen der Gitterstruktur adsorbiert wird.
  • In Weiterbildung der Erfindung ist das Molekularsieb in ein Siebgehäuse eingebaut, das zumindest einen mit dem Arbeitsfluidkreislauf verschalteten Siebgehäusezugang aufweist. Durch diesen Siebgehäusezugang wird normalerweise das Arbeitsfluid in das Siebgehäuse und somit dem Molekularsieb zugeführt.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist das Molekularsieb einen Siebgehäuseabgang auf. Durch diesen Siebgehäuseabgang wird normalerweise die durch das Molekularsieb hindurch diffundierte Luft beispielsweise in die Umgebung abgeführt.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das Molekularsieb scheibenförmig beziehungsweise zylinderförmig (in Form einer Torte) ausgebildet und drehbar in dem Siebgehäuse angeordnet. Diese Ausgestaltung ist zunächst einmal für eine effektive Nutzung des Molekularsiebs geeignet, indem durch die Drehbewegung alle Umfangbereiche des Molekularsiebs nacheinander mit dem Siebgehäusezugang (und dem vorzugsweise gegenüberliegenden Siebgehäuseabgang) in Kontakt kommt (kommen). Zudem eignet sich diese Ausgestaltung für eine einfache und effektive permanente Regeneration des Molekularsiebs, indem beispielsweise entfernt zu dem Siebgehäusezugang und dem Siebgehäuseabgang ein in Weiterbildung der Erfindung vorgesehener Regenerationszugang und ein wiederum in weiterer Ausgestaltung vorgesehener Regenerationsabgang angeordnet ist beziehungsweise sind. Durch den Regenerationszugang wird Heißdampf in das Molekularsieb eingeführt und durch den Regenerationsabgang wieder abgeführt. Dieser Heißdampf desorbiert die in der Gitterstruktur des Molekularsiebs gebundenen Moleküle des in dem Arbeitsfluidkreislauf geführten Arbeitsfluids. Hierbei wird eine große Menge an thermischer Energie über das Molekularsieb an die darin adsorbierten Moleküle weitergegeben, um diese aus der Gitterstruktur herauszulösen und somit das Molekularsieb zu regenerieren. Grundsätzlich kann aber alternativ das Molekularsieb auch kalt regeneriert werden, bei der eine Regeneration erfolgt, ohne dass thermische Energie für die Desorption benötigt wird.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist das Siebgehäuse einen Kühlluftzugang und einen Kühlluftabgang auf, durch den Kühlluft durch das Molekularsieb geleitet wird. Die so dargestellte Kühlung des Molekularsiebs kann in Drehrichtung hinter dem Siebgehäusezugang (und Siebgehäuseabgang) oder aber auch in Drehrichtung vor dem Siebgehäusezugang (und Siebgehäuseabgang) erfolgen. Bei dieser drehbaren Anordnung des Molekularsiebs in dem Siebgehäuse ist dieses beispielsweise über eine oder mehrere Dichtungen gegenüber dem Siebgehäuse abzudichten, wobei diese Dichtung sowohl gegenüber den verschiedenen Medien, also Arbeitsfluid, Heißdampf und Luft, als auch gegen die unterschiedlichen Temperaturen der jeweiligen Medien resistent ausgebildet sein muss.
  • In Weiterbildung der Erfindung sind zwei Molekularsiebe parallel geschaltet. Durch diese Ausgestaltung ist es möglich, das erste Molekularsieb zur Adsorption und das zweite Molekularsieb zur Regeneration einzusetzen beziehungsweise umgekehrt. Dazu ist ein in weiterer Ausgestaltung vorgesehenes Umschaltventil vorgesehen, das in mit den Regenerationszugängen der beide Molekularsiebe verbundenen Regenerationsleitungen angeordnet ist. Durch dieses Umschaltventil kann wechselweise den beiden Molekularsieben Heißdampf zur Regeneration zugeführt werden. Bei dieser Ausgestaltung ist das Schadvolumen zwischen dem Umschaltventil und der Umgebung so gering wie möglich ausgeführt, damit während der Umschaltung zwischen Adsorption und Regeneration nur geringe Überströmverluste entstehen.
  • In Weiterbildung der Erfindung ist das Molekularsieb in den Arbeitsfluidkreislauf integriert und in weiterer Ausgestaltung ist in den Arbeitsfluidkreislauf stromaufwärts des Molekularsiebs Arbeitsfluid in einer Heißdampfphase zuführbar. Dabei kann die Zuführung des Arbeitsfluids in der Heißdampfphase über ein Ventil gesteuert, insbesondere angestellt und abgestellt werden. Wird das Arbeitsfluid in der Heißdampfphase zugeführt, wird somit eine definierte Menge des Arbeitsfluids in der Heißdampfphase an dem Molekularsieb vorbei geführt und das Molekularsieb wird regeneriert. Wird die Zufuhr von Arbeitsfluid durch das Ventil abgestellt, kommt das Molekularsieb wieder mit kälterem und entspanntem Arbeitsfluid in Kontakt und wird für die Adsorption eingesetzt.
  • In Weiterbildung der Erfindung ist die Entgasungsvorrichtung stromabwärts der Expansionsmaschine oder des Kondensators angeordnet. Diese Anordnung ist besonders vorteilhaft, um dem Molekularsieb ein abgekühltes und entspanntes Arbeitsfluid zuzuführen und das Molekularsieb somit zur Adsorption zu nutzen.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Entgasungsvorrichtung elektrisch beheizbar. Bei einer solchen Ausgestaltung braucht dem Molekularsieb kein Regenerationsmittel zugeführt werden und die Regeneration des Molekularsiebs wird ausschließlich durch die elektrische Beheizung durchgeführt.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der Zeichnungsbeschreibung zu entnehmen, in der in den Figuren dargestellte Ausführungsbeispiele näher beschrieben sind.
  • Es zeigen:
  • 1 ein Schaltbild eines erfindungsgemäß ausgestalteten Abwärmerückgewinnungssystems mit einem Arbeitsfluidkreislauf,
  • 2 eine Detailansicht eines scheibenförmig ausgebildeten Molekularsiebs, das in ein entsprechendes Siebgehäuse eingebaut ist,
  • 3 eine Detailansicht, bei der zwei parallel geschaltete Molekularsiebe in den Arbeitsfluidkreislauf eingeschaltet sind und
  • 4 eine Detailansicht eines in einen Arbeitsfluidkreislauf eingeschalteten Molekularsiebs, wobei in den Arbeitsfluidkreislauf stromaufwärts des Molekularsiebs Arbeitsfluid in einer Heißdampfphase zuführbar ist.
  • Das in 1 schematisch dargestellte Abwärmerückgewinnungssystem weist einen Arbeitsfluidkreislauf 1 mit einem ersten Wärmetauscher 2a und einem zweiten Wärmetauscher 2b auf. Die Wärmetauscher 2a, 2b sind dabei als Verdampfer ausgebildet beziehungsweise fungieren als solche und sind an einer Brennkraftmaschine 5 zur Rückgewinnung von beim Betrieb der Brennkraftmaschine 5 erzeugter Abwärme adaptiert. Dabei ist der erste Wärmetauscher 2a von einem in einer Abgasleitung 3 der Brennkraftmaschine geführten und einen Abwärmestrom bildenden Abgasstrom 4 der Brennkraftmaschine 5 durchströmt. Zusätzlich zu dem ersten Wärmetauscher 2a ist der zweite Wärmetauscher 2b in einer Leitung in Form einer Abgasrückführleitung 6 oder einer sonstigen Wärmeträgerleitung eingesetzt. Über die Abgasrückführleitung 6 wird dem Abgasstrom 4 eine Teilmenge Abgas entnommen und gesteuert über ein Abgasrückführleitungsventil 7 einem Ansaugsystem 8 der Brennkraftmaschine 5 zugeführt. Das Ansaugsystem 8 kann dabei auch als Ladeluftleitungssystem ausgebildet sein. Die beiden Wärmetauscher 2a, 2b können ggf. über nicht dargestellte Wärmeträgerbypassleitungen bei bestimmten Betriebszuständen der Brennkraftmaschine 5 eines Fahrzeugs, in das die Brennkraftmaschine eingebaut ist, umgehbar sein. Weiterhin kann auch nur ein einziger Wärmetauscher vorgesehen sein, der vorzugsweise von dem Abgasstrom 4 durchströmt wird.
  • Der Brennkraftmaschine 5 wird beim Betrieb Brennstoff und Brennluft zugeführt, die in Brennräumen der Brennkraftmaschine 5 unter Erzeugung von Arbeitsleistung zu heißem Abgas, das bei einem Betrieb der Brennkraftmaschine 5 den Abgasstrom 4 bildet, verbrennen. Dabei wird der Abgasstrom 4 durch die Abgasleitung 3, von der auch die Abgasrückführleitung 6 abzweigt, letztendlich in die Umgebung abgeführt. In der Abgasleitung 3 können vor und/oder hinter dem ersten Wärmetauscher 2a Abgasschalldämpfer 10 sowie Einrichtungen 9 zur Nachbehandlung des Abgases in Form von beispielsweise einem Katalysator und/oder einem Filter eingebaut sein. Die Brennkraftmaschine 5 ist beispielsweise eine selbstzündende Brennkraftmaschine, die mit Dieselkraftstoff betrieben wird. Dabei wird der Dieselkraftstoff beispielsweise mittels eines Common-Rail-Einspritzsystems in die Brennräume eingespritzt. Die Brennkraftmaschine kann aber auch eine fremdgezündete mit Benzin betriebene Brennkraftmaschine sein, die ebenfalls ein Common-Rail-Einspritzsystem aufweisen kann.
  • Der erste Wärmetauscher 2a und der zweite Wärmetauscher 2b sind, wie zuvor ausgeführt, ihrerseits Teil des Arbeitsfluidkreislaufs 1, der neben dem Wärmetauschern 2a, 2b eine Expansionsmaschine 11, einen Kondensator 12, gegebenenfalls eine Kondensatpumpe 13, einen Ausgleichsbehälter 14, eine Fluidpumpe 15 und eine nachfolgend noch beschriebene Entgasungsvorrichtung 21 aufweist. Die Kondensatpumpe 13 ist nicht zwingend erforderlich und demzufolge kann auf diese verzichtet werden. Ausgangsseitig der Fluidpumpe 15 ist ein beispielsweise als 3/2-Wege-Verteilerventil ausgebildetes Verteilerventil 16 angeordnet, dessen Ausgänge in zwei Fluidzweige 20a, 20b des Arbeitsfluidkreislaufs 1 einmünden Der erste Arbeitsfluidzweig 20a ist mit dem ersten Wärmetauscher 2a und der zweite Fluidzweig ist mit dem zweiten Wärmetauscher 2b strömungsmäßig verschaltet. Falls nur ein Wärmetauscher vorgesehen ist, entfällt selbstverständlich das Verteilerventil 16 und der zweite Fluidzweig.
  • Die Gesamtmenge des durch den Arbeitsfluidkreislauf 1 geförderten Arbeitsfluids (Gesamtvolumenstrom) Q = Q1 + Q2 kann beispielsweise durch eine Drehzahländerung der elektrisch angetriebenen Flügelzellenpumpe 16 eingestellt werden. Das Verteilerventil 16 ist so einstellbar, dass bei einer konstanten oder einstellbaren Gesamtfördermenge (Gesamtvolumenstrom) eine Fördermengenaufteilung zu dem ersten Wärmetauscher 2a (Volumenstrom Q1) und zu dem zweiten Wärmetauscher 2b (Volumenstrom Q2) zunehmend und entsprechend abnehmend zwischen 0% und 100% eingestellt werden kann.
  • Die Fluidpumpe 15 und das Verteilerventil 16 können als Baueinheit ausgebildet sein oder aber auch eigenständige Bauteile sein. Das als 3/2 Wege-Verteilerventil ausgebildete Verteilerventil 16 kann im Rahmen der Erfindung auch durch eigenständige Ventile ersetzt sein.
  • Die Expansionsmaschine 11 kann beispielsweise eine Kolbenmaschine oder eine Turbine sein. Im Falle einer Turbine wird normalerweise ein Reduktionsgetriebe nachgeschaltet, um die hohen Turbinendrehzahlen zu reduzieren und diese an die Drehzahlen einer nachgeschalteten Arbeitsmaschine oder eines sonstigen Abnehmers anzupassen.
  • Beim Betrieb des Abwärmerückgewinnungssystems wird von der Fluidpumpe 15 ein für einen Rankine-Prozess geeignetes Fluid auf einen hohen Druck gebracht und den Wärmetauschern 2a, 2b zugeführt. Das Fluid wird in den Wärmetauschern 2a, 2b erhitzt und unter einem hohen Druck in den dampfförmigen Zustand überführt. Der so erzeugte Dampf wird der Expansionsmaschine 11 zugeführt und treibt diese unter Expandierung des Arbeitsfluids an. Um den Arbeitsfluidkreislauf 1 an der Expansionsmaschine 11 vorbeiführen zu können, kann eine Bypassleitung 17 mit einem Bypassventil 18 vorgesehen sein, über die die Expansionsmaschine 11 umgehbar ist.
  • Das der Expansionsmaschine 11 zugeführte Arbeitsfluid entspannt sich in dieser unter Erbringung von mechanischer Wellenarbeit, die über eine Abtriebswelle 19 abgeführt wird. Danach wird der entspannte, abgekühlte Dampf in dem Kondensator 12 kondensiert und letztendlich wieder der Fluidpumpe 15 zugeführt. In die Verbindungsleitung zwischen dem Kondensator 12 und der Fluidpumpe 15 ist der Ausgleichsbehälter 14 eingeschaltet. Weiterhin ist in den Arbeitsfluidkreislauf 1 zwischen der Expansionsmaschine 11 und dem Kondensator 12 die ein Molekularsieb aufweisende Entgasungsvorrichtung 21 eingebaut beziehungsweise mit dem Arbeitsfluidkreislauf 1 verbunden. Die in den nachfolgenden Figuren detailliert und in verschieden Ausführungen beschriebene Entgasungsvorrichtung 21 kann aber grundsätzlich auch an anderer Stelle, beispielsweise hinter dem Kondensator 12, in den Arbeitsfluidkreislauf 1 eingebaut sein.
  • Neben den zuvor beschriebenen Komponenten können noch beliebige weitere Komponenten, insbesondere Sensoren zur Ermittlung von Temperaturen und Drücken in verschiedenen Abschnitten des Arbeitsfluidkreislaufs 1 vorhanden sein.
  • 2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der in 1 nur schematisch dargestellten Entgasungsvorrichtung 21. Die Entgasungsvorrichtung 21 weist zeolithisches Molekularsieb 22 auf, das in ein Siebgehäuse 23 eingebaut ist. Das Molekularsieb 22 ist bei diesem Ausführungsbeispiel scheibenförmig beziehungsweise genauer zylinderförmig ausgebildet und drehbar in dem nur schematisch dargestellten Siebgehäuse 23 angeordnet. Das Siebgehäuse 23 weist einen Siebgehäusezugang 24 und auf der gegenüberliegenden Seite des Molekularsiebs 22 einen Siebgehäuseabgang 25 auf. Der Siebgehäusezugang 24 ist beispielsweise wie in 1 dargestellt über eine Stichleitung mit dem Arbeitsfluidkreislauf 1 verbunden. Durch den Siebgehäusezugang 24 wird das in dem Arbeitsfluidkreislauf 1 zirkulierende Arbeitsfluid mit darin aufgenommener beziehungsweise geführter Luft dem Molekularsieb 22 zugeführt. Die Luft kann durch die Gitterstruktur des Molekularsiebs 22 hindurch diffundieren und wird auf der gegenüberliegenden Seite durch den Siebgehäuseabgang 25 in die Umgebung abgelassen. Dagegen wird das Arbeitsfluid in den Zwischenräumen der Gitterstruktur des Molekularsiebs 22 adsorbiert.
  • Zur Desorption, das heißt zur Regeneration des Molekularsiebs 22, wird thermische Energie benötigt, um die in der Gitterstruktur des zeolithischen Molekularsiebs 22 gebundenen Moleküle des Arbeitsfluids zu desorbieren. Hierzu wird über einen Regenrationszugang 26 heißer Dampf, der vorzugsweise dem Arbeitsfluidkreislauf 1 stromabwärts des ersten Wärmetauscher 2a entnommen wird, zugeführt. Der heiße Dampf durchströmt das Molekularsieb 22 und tritt auf der gegenüberliegenden Seite durch einen Regenerationsabgang 27, der wie der Regenerationszugang 26, in das Siebgehäuse 23 eingelassen ist, wieder aus. Dadurch werden die in dem Molekularsieb 22 adsorbierten Moleküle des Arbeitsfluids aus der Gitterstruktur herausgelöst und somit das Molekularsieb 22 regeneriert. Der Regenerationsabgang 27 mündet dann wieder in den Arbeitsfluidkreislauf 1 ein.
  • Zusätzlich wird Kühlluft durch das Molekularsieb 22 geführt. Vorzugsweise wird die Kühlluft vor der Regeneration des Molekularsiebs 22 durch dieses hindurch geleitet, kann aber alternativ oder zusätzlich auch nach der Regeneration durch das Molekularsieb 22 geleitet werden. Zur Einleitung der Kühlluft weist das Siebgehäuse 23 einen Kühlluftzugang 28 und zur Ableitung einen Kühlluftabgang 29 auf, wobei der Kühlluftzugang 28 mit einer beliebigen Einrichtung zur Verfügungstellung der Kühlluft verbunden ist und der Kühlluftabgang 29 beispielsweise in den Siebgehäuseabgang 25 einmünden kann.
  • Sämtliche Zugänge und Abgänge sind zusammenwirkend mit dem Siebgehäuse 23 so ausgebildet, dass das Molekularsieb 22 tortenstückförmig von einer Mitteldrehachse bis zu einem Umfangsabschnitt von den unterschiedlichen Medien beaufschlagt beziehungsweise durchströmt wird.
  • Zur Abdichtung des rotierenden Molekularsiebs 22 gegenüber den insbesondere gegenüberliegenden Seiten des Siebgehäuses 23 ist eine Dichtung vorgesehen, die in permanentem Betrieb die rotierende Scheibe in Form des Molekularsiebs 22 gegenüber dem Siebgehäuse 23 abdichtet. Diese Dichtung ist so ausgelegt, dass diese sowohl gegenüber den unterschiedlichen Medien als auch gegenüber den unterschiedlichen Temperaturen der jeweiligen Medien standhält.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 3 weist die Entgasungsvorrichtung 21 zwei Molekularsiebe 22a, 22b auf, die jeweils in ein Siebgehäuse 23a, 23b eingebaut sind. Die Siebgehäuse 23a, 23b sind vorzugsweise direkt in dem Arbeitsfluidkreislauf 1 beziehungsweise eine Kanalwand 34 des Arbeitsfluidkreislaufs 1 integriert oder aber die Siebgehäuse 23a, 23b können auch ein Teil der Kanalwand 34 sein. Innerhalb des von der Kanalwand 34 begrenzten Fluidkanals 35 weisen die Siebgehäuse 23a, 23b Siebgehäusezugänge 24a, 24b auf, die sich beispielsweise über fast die gesamte Länge des jeweiligen Molekularsiebs 22a, 22b erstrecken können. Auch ist es möglich, jeweils eine Vielzahl von einzelnen Siebgehäusezugängen 24a, 24b zu den einzelnen Molekularsieben 22a, 22b nebeneinander in dem Siebgehäuse 23a, 23b anzuordnen. Außerhalb des Fluidkanals 35 ist in die Kanalwand 34 oder die Siebgehäuse 23a, 23b zu jedem der beiden Molekularsiebe 22a, 22b ein Regenerationszugang 26a, 26b vorhanden, der mit einer Regenerationsleitung 31a, 31b verbunden ist. Die Regenerationsleitungen 31a, 31b sind mit einem Umschaltventil 30 verbunden, das weiterhin mit einer Heißdampfleitung 36 und einer Abführleitung 37 in die Umgebung verschaltet ist. Das Umschaltventil 30 führt je nach Schaltstellung wechselweise dem Molekularsieb 22a oder 22b Heißdampf zur Regeneration des jeweiligen Molekularsiebs 22a, 22b zu. In dem dargestellten Schaltzustand wird dem Molekularsieb 22b Heißdampf zugeführt und das Molekularsieb 22b durch Abführung des Heißdampfes über den Siebgehäusezugang 24b in den Fluidkanal 35 regeneriert. In dem Molekularsieb 22a wird die Luft aus dem in dem Fluidkanal 35 geführten Arbeitsfluid adsorbiert und über den dann als Siebgehäuseabgang 25 (gemäß 2) fungierenden Regenerationszugang 26a durch die Regenerationsleitung 31a in die Abführleitung 37 abgeführt.
  • Das in 4 dargestellte Ausführungsbeispiel ähnelt grundsätzlich dem der 3, wobei hier nur ein Molekularsieb 22a in ein Siebgehäuse 23a eingebaut ist. Auch bei dieser Ausführungsform kann das Siebgehäuse 23a Teil der Kanalwand 34 sein. Wie bei der Ausführungsform gemäß 3 ist auch hier ein Siebgehäusezugang 24a vorhanden, der in dem Fluidkanal 35 einmündet. Außerhalb des Fluidkanals 35 ist ein Regenerationsabgang 27a vorhanden, der direkt oder über eine Abführleitung 37 in die Umgebung mündet. Während des Adsorbierens funktioniert das Molekularsieb 22a wie das Molekularsieb 22a gemäß 3 und der Regenerationsabgang 27a entspricht dem Siebgehäuseabgang 25 gemäß 2. Zur Regeneration des Molekularsiebs 22a gemäß 4 wird über ein Ventil 32 Heißdampf aus einer Heißdampfleitung 36 in den Fluidkanal 35 stromaufwärts des Molekularsiebs 22a eingeführt, wobei der Heißdampf durch eine Leitvorrichtung 33 gezielt an dem Siebgehäusezugang 24a vorbeigeführt wird. Dadurch wird das Molekularsieb 22a durch über den Siebgehäusezugang 24a, der dann als Regenerationszugang 26a fungiert, zugeführten Heißdampf, der über den Siebgehäuseabgang 25 abgeführt wird, regeneriert.
  • Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass in das Siebgehäuse oder direkt in das Molekularsieb eine elektrische Heizeinrichtung eingebaut ist. Bei einer Bestromung der Heizeinrichtung wird das Molekularsieb regeneriert. Bei dieser Ausführungsform kann das Molekularsieb wie in dem Ausführungsbeispiel gemäß 4 ausgebildet und angeordnet sein, wobei dann aber die Heißdampfleitung 36 das Ventil 32 und die Leitvorrichtung 33 entfallen.
  • Abschließend wird darauf hingewiesen, dass beliebige zuvor beschriebene Ausführungsformen beziehungsweise Teilmerkmale der verschiedenen Ausführungsformen untereinander und miteinander kombiniert sein können.
  • 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
    • WO 2012/076132 A1 [0002]

Claims (12)

  1. Abwärmerückgewinnungssystem einer Brennkraftmaschine (5), wobei das Abwärmerückgewinnungssystem einen Arbeitsfluidkreislauf (1) mit zumindest einem Wärmetauscher (2a, 2b), einer Expansionsmaschine (11), einem Kondensator (12), einer Fluidpumpe (15) und einer Entgasungsvorrichtung (21) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Entgasungsvorrichtung (21) ein zeolithisches und regenerierbares Molekularsieb (22, 22a, 22b) aufweist.
  2. Abwärmerückgewinnungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Molekularsieb (22, 22a, 22b) in ein Siebgehäuse (23, 23a, 23b) eingebaut ist, das zumindest einen mit dem Arbeitsfluidkreislauf (1) verschalteten Siebgehäusezugang (24, 24a, 24b) aufweist.
  3. Abwärmerückgewinnungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Molekularsieb (22, 22a, 22b) in ein Siebgehäuse (23, 23a, 23b) eingebaut ist, das zumindest einen Siebgehäuseabgang (25) aufweist.
  4. Abwärmerückgewinnungssystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Molekularsieb (22) scheibenförmig oder zylinderförmig ausgebildet ist und drehbar in dem Siebgehäuse (23) angeordnet ist.
  5. Abwärmerückgewinnungssystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Siebgehäuse (23, 23a, 23b) einen Regenerationszugang (26, 26a, 26b) aufweist.
  6. Abwärmerückgewinnungssystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Siebgehäuse (23, 23a, 23b) einen Regenerationsabgang (27, 27a) aufweist.
  7. Abwärmerückgewinnungssystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Siebgehäuse (23, 23a, 23b) einen Kühlluftzugang (28) und einen Kühlluftabgang (29) aufweist.
  8. Abwärmerückgewinnungssystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Molekularsiebe (22a, 22b) parallel geschaltet sind.
  9. Abwärmerückgewinnungssystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Umschaltventil (30) in mit Regenerationszugängen (26a, 26b) verbundenen Regenerationsleitungen (31a, 31b) angeordnet ist.
  10. Abwärmerückgewinnungssystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Molekularsieb (22a, 22b) in den Arbeitsfluidkreislauf (1) integriert ist.
  11. Abwärmerückgewinnungssystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass in den Arbeitsfluidkreislauf (1) stromaufwärts des Molekularsiebs (22a, 22b) Arbeitsfluid in einer Heißdampfphase zugeführt wird.
  12. Abwärmerückgewinnungssystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Entgasungsvorrichtung (21) elektrisch beheizbar ist.
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Citations (1)

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