DE102016218937A1 - Method for operating a system for carrying out a thermodynamic cycle, system for carrying out a thermodynamic cycle and arrangement with such a system and an internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Systems (3) zur Durchführung eines thermodynamischen Kreisprozesses, wobei einer Expansionseinrichtung (13) des Systems ein Schmiermittel zur Schmierung der Expansionseinrichtung (13) zugeführt wird, wobei eine der Expansionseinrichtung (13) zugeführte Schmiermittelmenge mittels wenigstens einer Stellventileinrichtung (33, 33‘, 33‘‘) eingestellt wird, und wobei eine Schmiermittelqualität des Schmiermittels anhand der der Expansionseinrichtung (13) zugeführten Schmiermittelmenge und eines Zustands der wenigstens einen Stellventileinrichtung (33, 33‘, 33‘‘) überwacht wird.The invention relates to a method for operating a system (3) for carrying out a thermodynamic cycle, wherein an expansion device (13) of the system, a lubricant for lubricating the expansion device (13) is supplied, wherein one of the expansion means (13) supplied amount of lubricant by means of at least one Control valve means (33, 33 ', 33' ') is set, and wherein a lubricant quality of the lubricant on the basis of the expander (13) supplied amount of lubricant and a state of the at least one control valve means (33, 33', 33 '') is monitored.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Systems zur Durchführung eines thermodynamischen Kreisprozesses, ein System zur Durchführung eines thermodynamischen Kreisprozesses, und eine Anordnung mit einem solchen System und einer Brennkraftmaschine. The invention relates to a method for operating a system for carrying out a thermodynamic cycle, a system for carrying out a thermodynamic cycle, and an arrangement with such a system and an internal combustion engine.
Ein solches System zur Durchführung eines thermodynamischen Kreisprozesses weist eine Expansionseinrichtung auf, welcher im Betrieb des Systems Schmiermittel zur Schmierung zugeführt wird. Es ist möglich, dass das Schmiermittel im Betrieb des Systems durch ein entlang eines Arbeitsmedienkreislaufs des Systems strömendes Arbeitsmedium verunreinigt wird, beispielsweise indem Arbeitsmedium in einer Abscheideeinrichtung zur Abtrennung von flüssigem Schmiermittel von dampfförmigem Arbeitsmedium kondensiert, oder durch Übertritt und/oder Leckagen von Arbeitsmedium in den Schmiermittelkreislauf im Bereich der Expansionseinrichtung. Gelangt Arbeitsmedium in das Schmiermittel, werden dessen Viskosität und damit auch dessen Schmiereigenschaften herabgesetzt. Es drohen dann Verschleißerscheinungen oder Schäden an den geschmierten Komponenten. Um dies nach Möglichkeit zu vermeiden ist es wünschenswert, eine Schmiermittelqualität des Schmiermittels im Betrieb des Systems zu überwachen und gegebenenfalls Maßnahmen treffen zu können, um auf eine reduzierte Schmiermittelqualität zu reagieren. Such a system for carrying out a thermodynamic cycle process has an expansion device, which is supplied to the lubrication lubricant during operation of the system. It is possible that during operation of the system the lubricant is contaminated by a working medium flowing along a working medium circuit of the system, for example by condensing working medium in a separator for separating liquid lubricant from vaporous working medium, or by transferring and / or leaking working medium into the working medium Lubricant circuit in the area of the expansion device. If working medium enters the lubricant, its viscosity and thus its lubricating properties are reduced. It then threatens signs of wear or damage to the lubricated components. In order to avoid this as far as possible, it is desirable to be able to monitor lubricant quality of the lubricant during operation of the system and, if necessary, to be able to take measures to respond to reduced lubricant quality.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben eines Systems zur Durchführung eines thermodynamischen Kreisprozesses, ein solches System und eine Anordnung mit einem solchen System und einer Brennkraftmaschine zu schaffen, wobei die genannten Nachteile nicht auftreten. The invention has for its object to provide a method for operating a system for performing a thermodynamic cycle, such a system and an arrangement with such a system and an internal combustion engine, said disadvantages do not occur.
Die Aufgabe wird gelöst, indem die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche geschaffen werden. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. The object is achieved by providing the subject matters of the independent claims. Advantageous embodiments emerge from the subclaims.
Die Aufgabe wird insbesondere gelöst, indem ein Verfahren zum Betreiben eines Systems zur Durchführung eines thermodynamischen Kreisprozesses mit folgenden Schritten geschaffen wird: Einer Expansionseinrichtung des Systems wird ein Schmiermittel zur Schmierung der Expansionseinrichtung zugeführt, wobei eine der Expansionseinrichtung zugeführte Schmiermittelmenge mittels wenigstens einer Stellventileinrichtung eingestellt wird, und wobei eine Schmiermittelqualität anhand der Schmiermittelmenge, die der Expansionseinrichtung zugeführt wird, und anhand eines Zustands der wenigstens einen Stellventileinrichtung überwacht wird. Dadurch, dass die Stellventileinrichtung zur Einstellung der Schmiermittelmenge, welche der Expansionseinrichtung zugeführt wird, verwendet wird, ist deren Zustand insbesondere abhängig von der Viskosität des Schmiermittels. Insbesondere muss die Stellventileinrichtung zur Zuführung einer bestimmten Schmiermittelmenge immer mehr in Richtung eines geschlossenen Zustands eingestellt werden, je niedriger die Viskosität des Schmiermittels ist. Daher stellt die der Expansionseinrichtung zugeführte Schmiermittelmenge in Verbindung mit dem Zustand der wenigstens einen Stellventileinrichtung einen Indikator für die Schmiermittelqualität dar. Die Schmiermittelqualität kann so auf sehr einfache Weise, insbesondere bevorzugt mit ohnehin vorhandener Sensorik, überwacht werden. Insbesondere ist es möglich festzustellen, wenn die Viskosität des Schmiermittels durch Anteile von Arbeitsmedium in dem Schmiermittel herabgesetzt ist, wobei bevorzugt auf einen solchen Zustand hin geeignete Maßnahmen getroffen werden können. The object is achieved in particular by providing a method for operating a system for carrying out a thermodynamic cycle with the following steps: a lubricant for lubricating the expansion device is fed to an expansion device of the system, wherein a quantity of lubricant supplied to the expansion device is adjusted by means of at least one control valve device, and wherein a lubricant quality is monitored based on the amount of lubricant supplied to the expansion device and a state of the at least one control valve device. Characterized in that the control valve means for adjusting the amount of lubricant which is supplied to the expansion device, is used, whose state is dependent in particular on the viscosity of the lubricant. In particular, the lower the viscosity of the lubricant to adjust the control valve means for supplying a certain amount of lubricant in the direction of a closed state must be set. Therefore, the amount of lubricant supplied to the expansion device in conjunction with the state of the at least one control valve device constitutes an indicator of the lubricant quality. The lubricant quality can thus be monitored in a very simple manner, particularly preferably with already existing sensors. In particular, it is possible to determine if the viscosity of the lubricant is reduced by proportions of working medium in the lubricant, wherein suitable measures can be taken preferably on such a state.
Unter einer Schmiermittelqualität wird hier insbesondere eine Eigenschaft des Schmiermittels, ganz besonders bevorzugt dessen Viskosität und/oder dessen Gehalt an Arbeitsmedium, verstanden. Lubricant quality is understood to mean, in particular, a property of the lubricant, very particularly preferably its viscosity and / or its content of working medium.
Unter einer der Expansionseinrichtung zugeführten Schmiermittelmenge wird insbesondere eine pro Zeiteinheit der Expansionseinrichtung zugeführte Schmiermittelmenge, ganz besonders bevorzugt ein Volumenstrom an Schmiermittel zu der Expansionseinrichtung verstanden. A quantity of lubricant supplied to the expansion device is understood in particular to be a quantity of lubricant supplied per unit time of the expansion device, very particularly preferably a volume flow of lubricant to the expansion device.
Zur Überwachung der Schmiermittelqualität wird insbesondere eine momentan der Expansionseinrichtung zugeführte Schmiermittelmenge sowie ein momentaner Zustand der wenigstens einen Stellventileinrichtung herangezogen, wobei insbesondere die zugeführte Schmiermittelmenge und der Zustand jeweils für einen gleichen Zeitpunkt betrachtet werden. In order to monitor the quality of the lubricant, in particular a quantity of lubricant currently supplied to the expansion device and an instantaneous state of the at least one control valve device are used, wherein in particular the amount of lubricant supplied and the state are each considered for the same time.
Dass die Schmiermittelqualität überwacht wird, bedeutet insbesondere, dass anhand der der Expansionseinrichtung zugeführten Schmiermittelmenge und des Zustands der wenigstens einen Stellventileinrichtung – explizit oder implizit – geprüft wird, ob die Schmiermittelqualität zur sicheren Schmierung der Expansionseinrichtung geeignet ist, oder ob sie in relevanter Weise abgenommen hat, wobei es hierzu nicht notwendig einer expliziten Bestimmung oder Ermittlung einer direkt die Schmiermittelqualität anzeigenden Größe bedarf. Vielmehr ist es grundsätzlich ausreichend, die der Expansionseinrichtung zugeführte Schmiermittelmenge einerseits und den Zustand der wenigstens einen Stellventileinrichtung andererseits zu überwachen und gegebenenfalls in geeigneter Weise zu reagieren, wenn diese – insbesondere in Kombination miteinander – bestimmte Werte aufweisen, die auf eine in relevanter Weise reduzierte Schmiermittelqualität schließen lassen. The fact that the lubricant quality is monitored means, in particular, that it is explicitly or implicitly checked, based on the quantity of lubricant supplied to the expansion device and the state of the at least one control valve device, whether the lubricant quality is suitable for safely lubricating the expansion device or if it has decreased in a relevant manner , although this does not necessarily require an explicit determination or determination of a directly indicating the lubricant quality size. On the contrary, it is basically sufficient to monitor the quantity of lubricant supplied to the expansion device on the one hand and the state of the at least one control valve device on the other hand and to react if necessary in a suitable manner, if these - in particular in combination with each other - determined values that suggest a significantly reduced lubricant quality.
Unter einem Zustand der Stellventileinrichtung wird insbesondere eine Einstellung der Stellventileinrichtung und/oder ein Wert einer Ansteuergröße für die Stellventileinrichtung verstanden. Es ist demnach möglich, insbesondere die momentane Einstellung der Stellventileinrichtung selbst zu überwachen. Alternativ oder zusätzlich kann auch eine Ansteuergröße, die zum Ansteuern der Stellventileinrichtung verwendet wird, überwacht werden, deren Wert dann den Zustand der Stellventileinrichtung repräsentiert. Insbesondere bezeichnet so der Zustand eine Stellung der Stellventileinrichtung zwischen einer vollständig geöffneten und einer vollständig geschlossenen Funktionsstellung. A state of the control valve device is understood in particular to mean an adjustment of the control valve device and / or a value of a control variable for the control valve device. It is therefore possible, in particular to monitor the instantaneous setting of the control valve device itself. Alternatively or additionally, a control variable which is used to drive the control valve device can be monitored, the value of which then represents the state of the control valve device. In particular, the state designates a position of the control valve device between a fully open and a fully closed functional position.
Es ist möglich, dass die der Expansionseinrichtung zugeführte Schmiermittelmenge mithilfe der Stellventileinrichtung gesteuert wird. It is possible that the amount of lubricant supplied to the expansion device is controlled by means of the control valve device.
Besonders bevorzugt ist allerdings vorgesehen, dass die der Expansionseinrichtung zugeführte Schmiermittelmenge mit der wenigstens einen Stellventileinrichtung als Stellglied auf eine Soll-Schmiermittelmenge geregelt wird. In diesem Fall wird die Schmiermittelqualität insbesondere anhand der Soll-Schmiermittelmenge und des Zustands der wenigstens einen Stellventileinrichtung überwacht. Bevorzugt wird eine Volumenstromregelung für das Schmiermittel verwirklicht. Eine der Expansionseinrichtung zugeführte Ist-Schmiermittelmenge wird bevorzugt durch eine Flussmessung und/oder eine Volumenstrommessung ermittelt. However, it is particularly preferably provided that the amount of lubricant supplied to the expansion device is regulated with the at least one control valve device as an actuator to a desired amount of lubricant. In this case, the lubricant quality is monitored in particular on the basis of the desired lubricant quantity and the state of the at least one control valve device. Preferably, a volume flow control for the lubricant is realized. An actual amount of lubricant supplied to the expansion device is preferably determined by a flow measurement and / or a volumetric flow measurement.
Die Soll-Schmiermittelmenge wird vorzugsweise in Abhängigkeit von einem Betriebszustand der Expansionseinrichtung bestimmt, wobei der Betriebszustand den Schmiermittelbedarf vorgibt. Die Soll-Schmiermittelmenge kann insbesondere abhängig von einer Drehzahl, einer Last und/oder eine Temperatur der Expansionseinrichtung, vorzugsweise aus einem Kennfeld, bestimmt werden. The desired lubricant quantity is preferably determined as a function of an operating state of the expansion device, the operating state prescribing the lubricant requirement. The desired lubricant quantity can be determined in particular as a function of a rotational speed, a load and / or a temperature of the expansion device, preferably from a characteristic map.
Welchen Zustand die wenigstens eine Stellventileinrichtung aufweist, insbesondere wie weit diese geschlossen sein muss, um eine bestimmte Soll-Schmiermittelmenge einzuregeln, hängt ganz wesentlich von der Viskosität des Schmiermittels ab. Insbesondere muss die wenigstens eine Stellventileinrichtung mit abnehmender Viskosität des Schmiermittels immer mehr geschlossen werden, um eine bestimmte Soll-Schmiermittelmenge einzuregeln. Je stärker nämlich das hochviskose Schmiermittel mit niedrigviskosem Arbeitsmedium versetzt ist, desto stärker muss die Stellventileinrichtung einen Durchflussquerschnitt verjüngen, um die geforderte Soll-Schmiermittelmenge, insbesondere einen Soll-Volumenstrom, einzuhalten. Which state the at least one control valve device has, in particular how far it must be closed in order to regulate a certain setpoint lubricant quantity, depends very substantially on the viscosity of the lubricant. In particular, the at least one control valve device must be closed more and more with decreasing viscosity of the lubricant in order to regulate a certain setpoint lubricant quantity. Namely, the more intensively the highly viscous lubricant is mixed with the low-viscosity working medium, the more must the control valve device taper a flow cross section in order to maintain the required setpoint lubricant quantity, in particular a setpoint volume flow.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Schmiermittelwarnung ausgegeben wird, wenn der Zustand der wenigstens einen Stellventileinrichtung einen ersten bestimmten Grenzzustand in Richtung einer geschlossenen Stellventileinrichtung überschreitet. Die Schmiermittelwarnung kann einem Betreiber des Systems als Hinweis dienen, dass das Schmiermittel verdünnt und in Hinblick auf seine Viskosität herabgesetzt wird. Die Schmiermittelwarnung kann insbesondere optisch, beispielsweise durch ein Lichtsignal, ein Symbol oder eine Warnung auf einem Bildschirm, akustisch, insbesondere durch einen Warnton, und/oder in anderer geeigneter Weise ausgegeben werden. Alternativ oder zusätzlich ist bevorzugt vorgesehen, dass eine Reinigungsmaßnahme zum Reinigen des Schmiermittels eingeleitet wird, wenn der Zustand der wenigstens einen Betriebseinrichtung den ersten bestimmten Grenzzustand in Schließrichtung überschritten hat. According to one embodiment of the invention, it is provided that a lubricant warning is output when the state of the at least one control valve device exceeds a first predetermined limit state in the direction of a closed control valve device. The lubricant warning may serve as an indication to an operator of the system that the lubricant will be diluted and reduced in viscosity. The lubricant warning may in particular be emitted optically, for example by a light signal, a symbol or a warning on a screen, acoustically, in particular by a warning tone, and / or in another suitable manner. Alternatively or additionally, it is preferably provided that a cleaning measure for cleaning the lubricant is initiated when the state of the at least one operating device has exceeded the first predetermined limit state in the closing direction.
Die Reinigungsmaßnahme wird vorzugsweise automatisch eingeleitet, wenn die hierfür vorgesehene Bedingung erfüllt ist, oder einem Betreiber des Systems wird eine Meldung ausgegeben, auf welche dieser die Reinigungsmaßnahme manuell durchführen kann. Bei dem Vergleich des Zustands der Stellventileinrichtung mit dem ersten bestimmten Grenzzustand wird bevorzugt die der Expansionseinrichtung zugeführte Schmiermittelmenge, insbesondere die Soll-Schmiermittelmenge, berücksichtigt, da der Zustand der wenigstens einen Stellventileinrichtung insbesondere in Zusammenhang mit der einzustellenden oder einzuregelnden Schmiermittelmenge eine Aussage in Hinblick auf die Verunreinigung und insbesondere die Viskosität des Schmiermittels erlaubt. Um dies zu berücksichtigen, wird bevorzugt der erste bestimmte Grenzzustand – insbesondere jeweils momentan – abhängig von der – insbesondere momentanen – der Expansionseinrichtung zugeführten Schmiermittelmenge oder Soll-Schmiermittelmenge bestimmt, wobei er insbesondere aus einem Kennfeld ausgelesen werden kann. The cleaning measure is preferably initiated automatically when the condition provided for this is met, or an operator of the system is issued a message on which this can perform the cleaning action manually. When comparing the state of the control valve device with the first specific limit state, the amount of lubricant supplied to the expansion device, in particular the desired lubricant amount, is preferably taken into account, since the state of the at least one control valve device, in particular in connection with the amount of lubricant to be adjusted or regulated, makes a statement with regard to Contamination and in particular the viscosity of the lubricant allowed. In order to take this into account, the first specific limit state is preferably determined, in particular in each case instantaneously, as a function of the lubricant quantity or desired lubricant quantity supplied to the expansion device, in particular instantaneous, in which case it can be read out in particular from a characteristic field.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass dann, wenn der Zustand der wenigstens einen Stellventileinrichtung einen zweiten bestimmten Grenzzustand in Richtung einer geschlossenen Stellventileinrichtung überschreitet, die Expansionseinrichtung heruntergefahren oder das System abgestellt wird. Dass das System abgestellt wird, bedeutet dabei insbesondere, dass eine Wärmezufuhr in den Arbeitsmedienkreislauf beendet und das System vollständig heruntergefahren und außer Betrieb gesetzt wird. Demgegenüber bedeutet ein Herunterfahren der Expansionseinrichtung insbesondere, dass deren Drehzahl bis auf Null reduziert wird, wobei der Arbeitsmedienkreislauf ansonsten aufrechterhalten werden kann. Beispielsweise ist es möglich, dass das Arbeitsmedium entlang eines Umgehungspfads um die Expansionseinrichtung herumgeführt wird, sodass die Expansionseinrichtung selbst nicht mehr mit Arbeitsmedium beaufschlagt wird. Im Übrigen bleibt aber der Arbeitsmedienkreislauf erhalten, insbesondere wird dem Arbeitsmedium weiterhin in dem Verdampfer Wärme zugeführt und in dem Kondensator Wärme entzogen. Dabei kann das Schmiermittel gereinigt werden, wobei die Expansionseinrichtung wieder in Betrieb gesetzt werden kann, wenn das Schmiermittel ausreichend gereinigt ist. Gelingt dies nicht innerhalb einer vorbestimmten Zeit, kann das System heruntergefahren werden. According to one embodiment of the invention, it is provided that, when the state of the at least one control valve device exceeds a second specific limit state in the direction of a closed control valve device, the expansion device is shut down or the system is turned off. The fact that the system is shut down means, in particular, that a supply of heat to the working medium cycle is stopped and the system is completely shut down and put out of operation. In contrast, a shutdown of the expansion means in particular means that their speed is reduced to zero, wherein the working fluid circuit can be maintained otherwise. For example, it is possible that the working medium along a Bypassing path is passed around the expansion device, so that the expansion device itself is no longer supplied with working fluid. Incidentally, however, the working medium cycle is maintained, in particular, the working medium continues to be supplied with heat in the evaporator and withdrawn in the condenser heat. In this case, the lubricant can be cleaned, wherein the expansion device can be put back into operation when the lubricant is sufficiently cleaned. If this does not succeed within a predetermined time, the system can be shut down.
Wie dies bereits für den ersten bestimmten Grenzzustand beschrieben wurde, wird bevorzugt auch der zweite bestimmte Grenzzustand – insbesondere jeweils momentan – in Abhängigkeit von der der Expansionseinrichtung zugeführten Schmiermittelmenge oder der Soll-Schmiermittelmenge bestimmt, insbesondere aus einem Kennfeld ausgelesen. Der zweite bestimmte Grenzzustand ist dabei jeweils so gewählt, dass die Gefahr einer Beschädigung der Expansionseinrichtung besteht, wenn diese mit der entsprechend dem zweiten bestimmten Grenzzustand reduzierten Schmiermittelqualität weiter betrieben wird. As has already been described for the first specific limit state, the second specific limit state is preferably also determined, in particular in each case instantaneously, as a function of the quantity of lubricant supplied to the expansion device or of the desired lubricant quantity, in particular read out from a characteristic field. The second specific limit state is in each case selected such that there is the risk of damaging the expansion device if it continues to be operated with the lubricant quality reduced according to the second specific limit state.
Bevorzugt wird im Rahmen des Verfahrens zunächst eine Schmiermittelwarnung ausgegeben, und/oder eine Reinigungsmaßnahme zum Reinigen des Schmiermittels eingeleitet, wenn der Zustand der Stellventileinrichtung den ersten bestimmten Grenzzustand überschreitet, wobei dann, quasi in einer weiteren Eskalationsstufe, die Expansionseinrichtung heruntergefahren oder das System abgestellt wird, wenn der Zustand der Stellventileinrichtung den zweiten bestimmten Grenzzustand überschreitet. Dabei wird auch deutlich, dass der zweite bestimmte Grenzzustand bevorzugt einem weiter geschlossenen Zustand der Stellventileinrichtung entspricht als der erste bestimmte Grenzzustand, der insoweit vielmehr einer weiter geöffneten Stellung der Stellventileinrichtung entspricht als der zweite bestimmte Grenzzustand. Dies entspricht wiederum der Überlegung, dass die Stellventileinrichtung bei gegebenem Schmiermittel-Volumenstrom umso weiter geschlossen sein muss, je geringer die Viskosität und demnach umso höher die Verunreinigung des Schmiermittels mit Arbeitsmedium ist. Preferably, in the context of the method, first a lubricant warning is issued, and / or a cleaning measure for cleaning the lubricant initiated when the state of the control valve means exceeds the first predetermined limit state, in which case, quasi in a further escalation stage, the expansion device is shut down or the system is turned off when the state of the control valve means exceeds the second predetermined limit state. In this case, it is also clear that the second specific limit state preferably corresponds to a more closed state of the control valve device than the first specific limit state, which in this respect rather corresponds to a further open position of the control valve device than the second specific limit state. This in turn corresponds to the consideration that the control valve device must be closed the further with a given lubricant volume flow, the lower the viscosity and therefore the higher the contamination of the lubricant with the working medium.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird eine Schmiermittelwarnung ausgegeben, wenn der Zustand der wenigstens einen Stellventileinrichtung einen dritten bestimmten Grenzzustand in Richtung einer geschlossenen Stellventileinrichtung überschreitet. Der dritte bestimmte Grenzzustand wird bevorzugt – wie dies bereits für den ersten und den zweiten bestimmten Grenzzustand erläutert wurde – in Abhängigkeit von der Schmiermittelmenge oder der Soll-Schmiermittelmenge bestimmt, insbesondere aus einem Kennfeld ausgelesen. Der dritte bestimmte Grenzzustand entspricht bevorzugt einem weiter geöffneten Zustand der Stellventileinrichtung als der erste bestimmte Grenzzustand, der seinerseits wiederum einem weiter geöffneten Zustand entspricht als der zweite bestimmte Grenzzustand. Somit ist es möglich, mit den drei verschiedenen bestimmten Grenzzuständen folgende Eskalationsstufen zu verwirklichen: Vorzugsweise wird zunächst eine Schmiermittelwarnung ausgegeben, wenn der Zustand der Stellventileinrichtung den dritten bestimmten Grenzzustand überschreitet, wobei dann in einer nächsten Eskalationsstufe eine Reinigungsmaßnahme zum Reinigen des Schmiermittels eingeleitet wird, wenn der Zustand der Stellventileinrichtung den ersten bestimmten Grenzzustand überschreitet, wobei dann in einer nächstfolgenden Eskalationsstufe die Expansionseinrichtung heruntergefahren oder das System abgestellt wird, wenn der Zustand der Stellventileinrichtung den zweiten bestimmten Grenzzustand überschreitet. Auf diese Weise kann abgestuft und auf die jeweils vorliegende Betriebssituation des Systems angepasst auf eine Verschlechterung der Schmiermittelqualität, insbesondere auf einen steigenden Anteil an Arbeitsmedium in dem Schmiermittel, reagiert werden. According to one embodiment of the invention, a lubricant warning is issued when the state of the at least one control valve device exceeds a third specific limit state in the direction of a closed control valve device. As already explained for the first and the second specific limit state, the third specific limit state is preferably determined as a function of the lubricant quantity or the desired lubricant quantity, in particular read out from a characteristic field. The third specific limit state preferably corresponds to a further open state of the control valve device as the first specific limit state, which in turn corresponds to a more open state than the second predetermined limit state. Thus, it is possible to realize the following escalation stages with the three different specific limit states: Preferably, a lubricant warning is first issued when the state of the control valve means exceeds the third predetermined limit condition, then a cleaning action for cleaning the lubricant is initiated in a next escalation stage, if the state of the control valve means exceeds the first predetermined limit condition, the expansion means then being shut down or the system shut down in a subsequent escalation stage when the condition of the control valve means exceeds the second predetermined limit condition. In this way, it is possible to react in a stepped manner and adapted to the particular operating situation of the system to a deterioration of the lubricant quality, in particular to an increasing proportion of working medium in the lubricant.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass wenigstens ein für die Viskosität des Schmiermittels charakteristischer Viskositätsparameter erfasst wird, wobei der wenigstens eine Viskositätsparameter bei einem Vergleich des Zustands der wenigstens einen Stellventileinrichtung mit wenigstens einem der bestimmten Grenzzustände herangezogen wird. According to one development of the invention, it is provided that at least one viscosity parameter characteristic of the viscosity of the lubricant is detected, the at least one viscosity parameter being used in a comparison of the state of the at least one control valve device with at least one of the determined limit states.
Diese Vorgehensweise berücksichtigt, dass die Viskosität des Schmiermittels nicht ausschließlich von dem Arbeitsmediumanteil im Schmiermittel, sondern auch von anderen Parametern, insbesondere von einem Druck und einer Temperatur des Schmiermittels abhängt. Entsprechend wird der wenigstens eine Viskositätsparameter als Maß dafür verwendet, welche Viskosität das Arbeitsmedium im nicht verunreinigten Zustand unter momentan vorliegenden Bedingungen haben sollte, wobei auf der Grundlage dieser Information dann eine tatsächlich vorliegende Verunreinigung des Schmiermittels besonders sicher und genau festgestellt oder erkannt werden kann. Vorzugsweise wird der wenigstens eine bestimmte Grenzzustand in Abhängigkeit von dem wenigstens einen Viskositätsparameter bestimmt. Dies stellt eine besonders einfache, schnelle und elegante Möglichkeit der Berücksichtigung des wenigstens einen Viskositätsparameters dar. Dabei ist es insbesondere möglich, dass der wenigstens eine bestimmte Grenzzustand in Abhängigkeit von dem wenigstens einen Viskositätsparameter aus einem Kennfeld ausgelesen wird. Insbesondere wird der wenigstens eine bestimmte Grenzzustand dann in Abhängigkeit von der Schmiermittelmenge, insbesondere der Soll-Schmiermittelmenge, und dem wenigstens einen Viskositätsparameter bestimmt, insbesondere aus einem Kennfeld ausgelesen. This approach takes into account that the viscosity of the lubricant depends not only on the working fluid content in the lubricant, but also on other parameters, in particular a pressure and a temperature of the lubricant. Accordingly, the at least one viscosity parameter is used as a measure of what viscosity the working medium should have in the uncontaminated state under currently present conditions, on the basis of which information then actual contamination of the lubricant can be detected and detected with particular certainty and accuracy. Preferably, the at least one specific limit state is determined as a function of the at least one viscosity parameter. This represents a particularly simple, rapid and elegant possibility of taking into account the at least one viscosity parameter. In this case, it is possible, in particular, for the at least one specific limit state to be read from a characteristic field as a function of the at least one viscosity parameter. In particular, the at least one particular limit state then determined depending on the amount of lubricant, in particular the desired amount of lubricant, and the at least one viscosity parameter, in particular read out of a map.
Als Viskositätsparameter wird/werden bevorzugt ein Druck- und/oder eine Temperatur des Schmiermittels verwendet, wobei diese Werte besonders bevorzugt in unmittelbarer Nähe der Stellventileinrichtung oder an der Stellventileinrichtung selbst erfasst werden. Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich, den wenigstens einen Viskositätsparameter indirekt zu bestimmen, indem beispielsweise ein Druck und/oder eine Temperatur des Arbeitsmediums im Bereich der Expansionseinrichtung als Maß für den Viskositätsparameter erfasst wird/werden. Dabei zeigt sich, dass an der Expansionseinrichtung der Druck und die Temperatur des Schmiermittels im Wesentlichen mit dem Druck und der Temperatur des Arbeitsmediums übereinstimmen. The viscosity parameter used is / are preferably a pressure and / or a temperature of the lubricant, these values being particularly preferably detected in the immediate vicinity of the control valve device or on the control valve device itself. Alternatively or additionally, it is also possible to indirectly determine the at least one viscosity parameter, for example by detecting a pressure and / or a temperature of the working medium in the region of the expansion device as a measure of the viscosity parameter. It turns out that at the expansion device, the pressure and the temperature of the lubricant substantially coincide with the pressure and the temperature of the working medium.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass als Reinigungsmaßnahme zum Reinigen des Schmiermittels ein Sammelbehälter für das Schmiermittel zumindest teilweise über eine Spülleitung in den Arbeitsmedienkreislauf des Systems entleert wird. Der Sammelbehälter ist strömungstechnisch über eine Füllleitung mit einer Abscheideeinrichtung verbunden, die eingerichtet ist, um flüssiges Schmiermittel von dampfförmigem Arbeitsmedium in dem Arbeitsmedienkreislauf zu trennen und dem Sammelbehälter über die Füllleitung zuzuführen. Die Expansionseinrichtung wird insbesondere aus dem Sammelbehälter mit Schmiermittel versorgt, der insbesondere als Pufferspeicher für das Schmiermittel dient. Die Abscheideeinrichtung ist vorzugsweise stromabwärts eines Verdampfers in dem Arbeitsmedienkreislauf angeordnet, sowie vorzugsweise stromaufwärts der Expansionseinrichtung, das heißt in einem Bereich des Arbeitsmedienkreislaufs, in welchem das Arbeitsmedium bevorzugt vollständig dampfförmig und besonders bevorzugt überhitzt vorliegt. Dies ermöglicht eine Trennung von mit dem Arbeitsmedium entlang des Arbeitsmedienkreislaufs gefördertem, flüssigem Schmiermittel von dem dampfförmigen Arbeitsmedium in der Abscheideeinrichtung. Es ist aber möglich, dass in bestimmten Betriebszuständen Anteile des Arbeitsmediums auch am Ort der Abscheideeinrichtung flüssig vorliegen, beispielsweise beim Aufheizen des Systems oder bei plötzlichen Lastsprüngen, die insbesondere zu einer Druckerhöhung und damit zu einer Siedepunktserhöhung des Arbeitsmediums führen, wobei Arbeitsmedium in der Abscheideeinrichtung auskondensieren und in den Sammelbehälter gelangen kann. Auf diese Weise wird das Schmiermittel durch das Arbeitsmedium kontaminiert. Eine Reinigung des Schmiermittels ist dann möglich, indem dieses aus dem Sammelbehälter über die Spülleitung in den Arbeitsmedienkreislauf entleert wird, wobei das Schmiermittel gemeinsam mit dem Arbeitsmedium entlang des Arbeitsmedienkreislaufs geführt wird, wobei das Arbeitsmedium in dem Verdampfer erneut verdampft wird. Liegen dann wieder Betriebsbedingungen in dem System vor, bei welchen das Arbeitsmedium stromabwärts des Verdampfers nahezu vollständig oder vollständig dampfförmig, vorzugsweise überhitzt, vorliegt, steigt sukzessive die Reinheit des in dem Sammelbehälter abgeschiedenen, flüssigen Schmiermittels, sodass dieses sukzessive gereinigt wird. Das Entleeren von Schmiermittel aus dem Sammelbehälter über die Spülleitung kann dann vorzugsweise beendet werden, wenn das Schmiermittel ausreichend gereinigt ist. According to one embodiment of the invention, it is provided that as a cleaning measure for cleaning the lubricant, a collecting container for the lubricant is at least partially emptied via a purge line in the working fluid circuit of the system. The collecting tank is fluidically connected via a filling line with a separator, which is adapted to separate liquid lubricant from vaporous working fluid in the working fluid circuit and supply the collecting container via the filling line. The expansion device is supplied in particular from the reservoir with lubricant, which serves in particular as a buffer for the lubricant. The separation device is preferably arranged downstream of an evaporator in the working medium circuit, and preferably upstream of the expansion device, that is to say in a region of the working medium cycle in which the working medium is preferably completely vaporous and particularly preferably superheated. This allows separation of liquid lubricant conveyed along with the working medium along the working fluid circuit from the vaporous working medium in the separation device. However, it is possible that in certain operating conditions, portions of the working medium are also liquid at the location of the separating device, for example when heating the system or sudden load jumps, which in particular lead to an increase in pressure and thus to a boiling point increase of the working medium, wherein condensate working fluid in the separator and can get into the collection container. In this way, the lubricant is contaminated by the working fluid. A cleaning of the lubricant is then possible by this is emptied from the reservoir via the purge line in the working fluid circuit, wherein the lubricant is performed together with the working fluid along the working fluid circuit, wherein the working fluid is re-evaporated in the evaporator. If there are operating conditions in the system again in which the working medium downstream of the evaporator is almost completely or completely vapor-shaped, preferably superheated, the purity of the liquid lubricant deposited in the collecting container increases successively, so that it is successively cleaned. The emptying of lubricant from the collecting container via the purge line can then be terminated preferably when the lubricant has been sufficiently cleaned.
Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass die Reinigungsmaßnahme abhängig von dem Zustand der wenigstens einen Stellventileinrichtung beendet wird. Die Expansionseinrichtung wird nämlich bevorzugt auch während der Reinigungsmaßnahme weiter mit Schmiermittel versorgt, wobei dessen Viskosität aufgrund der Reinigungsmaßnahme sukzessive steigt, sodass auch die Stellventileinrichtung bei gegebenem Schmiermittel-Volumenstrom wieder weiter geöffnet wird. Es ist dann möglich, anhand des Zustands der Stellventileinrichtung zu bestimmen, wann das Schmiermittel eine ausreichende Schmiermittelqualität erreicht hat, sodass die Reinigungsmaßnahme dann beendet werden kann. It is particularly preferably provided that the cleaning measure is terminated depending on the state of the at least one control valve device. The expansion device is namely preferably also supplied during the cleaning measure with lubricant, wherein the viscosity increases successively due to the cleaning measure, so that the control valve device is opened again at a given lubricant volume flow. It is then possible, based on the state of the control valve device to determine when the lubricant has reached a sufficient lubricant quality, so that the cleaning measure can then be terminated.
Die Spülleitung mündet bevorzugt stromaufwärts des Verdampfers, vorzugsweise stromaufwärts einer Arbeitsmedien-Fördereinrichtung, besonders bevorzugt stromaufwärts eines Kondensators in den Arbeitsmedienkreislauf. Es ist dann gewährleistet, dass das aus dem Sammelbehälter in den Arbeitsmedienkreislauf gelangende, flüssige Arbeitsmedium erneut in dem Verdampfer verdampft wird, sodass es von dem Schmiermittel in der Abscheideeinrichtung abgetrennt werden kann. The purge line preferably opens upstream of the evaporator, preferably upstream of a working medium conveyor, more preferably upstream of a condenser in the working medium circuit. It is then ensured that the liquid working medium reaching from the collecting container into the working medium circuit is again evaporated in the evaporator, so that it can be separated from the lubricant in the separating device.
Die Aufgabe wird auch gelöst, indem ein System zur Durchführung eines thermodynamischen Kreisprozesses geschaffen wird, welches einen Arbeitsmedienkreislauf mit einer Expansionseinrichtung aufweist. Das System weist außerdem eine Schmiereinrichtung auf, die eingerichtet ist zur Versorgung der Expansionseinrichtung mit Schmiermittel. Das System zeichnet sich dadurch aus, dass es zur Durchführung eines Verfahrens nach einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen eingerichtet ist. Dabei verwirklichen sich in Zusammenhang mit dem System insbesondere die Vorteile, die bereits in Zusammenhang mit dem Verfahren erläutert wurden. The object is also achieved by providing a system for carrying out a thermodynamic cycle having a working fluid circuit with an expansion device. The system also includes a lubricator configured to supply lubricant to the expander. The system is characterized in that it is designed to carry out a method according to one of the previously described embodiments. In particular, the advantages that have already been explained in connection with the method are realized in connection with the system.
Entlang des Arbeitsmedienkreislaufs sind – insbesondere in der angegebenen Reihenfolge in Strömungsrichtung des Arbeitsmediums gesehen – eine Arbeitsmedien-Fördereinrichtung, ein Verdampfer, die Expansionseinrichtung und ein Kondensator angeordnet. In für sich genommen bekannter Weise wird das durch die Arbeitsmedien-Fördereinrichtung geförderte, flüssige Arbeitsmedium bevorzugt in dem Verdampfer verdampft, wobei es dampfförmig zu der Expansionseinrichtung strömt, in welcher es entspannt wird, wobei es mechanische Arbeit an der Expansionseinrichtung verrichtet, sodass insbesondere eine Abtriebswelle der Expansionseinrichtung angetrieben wird. Insbesondere wird dabei thermische Energie, Druckenergie und/oder Strömungsenergie des Arbeitsmediums in mechanische Arbeit gewandelt. Von der Expansionseinrichtung strömt das entspannte Arbeitsmedium weiter zu dem Kondensator, wo es bevorzugt wieder verflüssigt wird. Von dem Kondensator gelangt es dann wieder zu der Arbeitsmedien-Fördereinrichtung, sodass der Arbeitsmedienkreislauf geschlossen ist. Along the working medium circuit are - especially in the order given in the flow direction of the working medium seen - a working media conveyor, a Evaporator, the expansion device and a capacitor arranged. In a manner known per se, the liquid working medium conveyed by the working medium conveying device is preferably vaporized in the evaporator, wherein it flows in vapor form to the expansion device, in which it is expanded, thereby performing mechanical work on the expansion device, so that in particular an output shaft the expansion device is driven. In particular, thermal energy, pressure energy and / or flow energy of the working medium are converted into mechanical work. From the expansion device, the expanded working fluid continues to flow to the condenser, where it is preferably re-liquefied. From the condenser, it then returns to the working fluid conveyor, so that the working fluid circuit is closed.
Stromabwärts des Verdampfers und vorzugsweise stromaufwärts der Expansionseinrichtung ist bevorzugt eine Abscheideeinrichtung angeordnet, die eingerichtet ist, um flüssiges Schmiermittel von dampfförmigem Arbeitsmedium zu trennen, wobei die Abscheideeinrichtung strömungstechnisch mit einem Sammelbehälter verbunden ist, in welchen das flüssige Schmiermittel geleitet wird. Die Expansionseinrichtung wird durch die Schmiereinrichtung insbesondere aus dem Sammelbehälter mit Schmiermittel versorgt. Der Sammelbehälter ist wiederum über eine Spülleitung mit dem Arbeitsmedienkreislauf vorzugsweise stromaufwärts der Arbeitsmedien-Fördereinrichtung, besonders bevorzugt stromaufwärts des Kondensators, verbunden. Downstream of the evaporator, and preferably upstream of the expander, there is preferably disposed a separator arranged to separate liquid lubricant from vaporous working medium, the separator being fluidly connected to a sump into which the liquid lubricant is directed. The expansion device is supplied by the lubricating device in particular from the reservoir with lubricant. The collecting container is in turn connected via a purge line to the working medium circuit, preferably upstream of the working medium delivery device, particularly preferably upstream of the condenser.
Die Schmiereinrichtung weist insbesondere wenigstens eine Stellventileinrichtung auf, die eingerichtet ist, um eine der Expansionseinrichtung insbesondere pro Zeiteinheit zugeführte Schmiermittelmenge – bevorzugt einen Volumenstrom – einzustellen, vorzugsweise zu regeln. Hierzu ist vorzugsweise eine Steuereinrichtung vorgesehen, die mit der wenigstens einen Stellventileinrichtung zu deren Ansteuerung wirkverbunden ist, wobei insbesondere die Steuereinrichtung eingerichtet ist, um ein Verfahren nach einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen durchzuführen. Vorzugsweise ist der wenigstens einen Stellventileinrichtung eine Volumenstrommesseinrichtung zugeordnet, sodass der Volumenstrom des Schmiermittels durch die Stellventileinrichtung gemessen und insbesondere als Ist-Größe für die Regelung verwendet werden kann. Weiterhin weist das System vorzugsweise wenigstens einen Viskositätsparametersensor, insbesondere einen Drucksensor und/oder einen Temperatursensor zur Erfassung eines Maßes für die Viskosität des Schmiermittels auf, wobei insbesondere der Druck und/oder die Temperatur des Schmiermittels als Maß für dessen Viskosität erfasst werden kann/können. The lubricating device has in particular at least one control valve device which is set up to adjust, preferably to regulate, one of the expansion devices, in particular per unit of time supplied lubricant quantity - preferably a volume flow. For this purpose, a control device is preferably provided, which is operatively connected to the at least one control valve device for the control thereof, wherein in particular the control device is set up to carry out a method according to one of the previously described embodiments. Preferably, the at least one control valve device is associated with a volumetric flow meter, so that the volume flow of the lubricant can be measured by the control valve device and in particular can be used as an actual variable for the control. Furthermore, the system preferably has at least one viscosity parameter sensor, in particular a pressure sensor and / or a temperature sensor for detecting a measure of the viscosity of the lubricant, wherein in particular the pressure and / or the temperature of the lubricant can be detected as a measure of its viscosity.
Es ist möglich, dass das Schmiermittel der Expansionseinrichtung in mehr als einer Schmiermittelflut, insbesondere in einer Mehrzahl von separaten Schmiermittelfluten, zugeführt wird. Dabei ist es möglich, dass eine insbesondere pro Zeiteinheit der Expansionseinrichtung zugeführte Schmiermittelmenge für jede Schmiermittelflut separat eingestellt wird. In diesem Fall ist vorzugsweise jeder Flut eine separate Stellventileinrichtung zugeordnet. It is possible that the lubricant is supplied to the expansion device in more than one lubricant flood, in particular in a plurality of separate lubricant floods. In this case, it is possible for a lubricant quantity fed in particular per unit time of the expansion device to be adjusted separately for each lubricant flow. In this case, preferably each flood is associated with a separate control valve device.
Das System ist bevorzugt eingerichtet zur Durchführung eines organischen Rankine-Kreisprozesses (ORC-Prozess). Besonders bevorzugt ist das System eingerichtet zur Nutzung von Abwärme, insbesondere von industrieller Abwärme, ganz besonders bevorzugt zur Nutzung von Abwärme einer Brennkraftmaschine. Das System kann insbesondere zur stationären Nutzung oder zur mobilen Nutzung, beispielsweise in einem Kraftfahrzeug, eingerichtet sein. The system is preferably set up to carry out an organic Rankine cycle process (ORC process). Particularly preferably, the system is set up for the use of waste heat, in particular of industrial waste heat, very particularly preferably for the use of waste heat of an internal combustion engine. The system can be set up in particular for stationary use or for mobile use, for example in a motor vehicle.
Als Arbeitsmedium wird bevorzugt Ethanol, ein Ethanol-Wasser-Gemisch, oder ein organisches Arbeitsmedium verwendet, welches von Ethanol verschieden ist, beispielsweise ein Fluorkohlenwasserstoff, oder ein Fluorchlorkohlenwasserstoff. The working medium used is preferably ethanol, an ethanol-water mixture, or an organic working medium other than ethanol, for example a fluorohydrocarbon or a chlorofluorocarbon.
Als Schmiermittel wird besonders bevorzugt ein synthetischer Ester verwendet. As the lubricant, a synthetic ester is particularly preferably used.
Die Expansionseinrichtung ist vorzugsweise als Strömungsmaschine, insbesondere als Turbine ausgebildet. Alternativ ist die Expansionseinrichtung bevorzugt als Verdrängermaschine oder als volumetrisch arbeitende Expansionseinrichtung, insbesondere als Hubkolbenmaschine, als Scroll-Expander, als Flügelzellenmaschine, oder als Roots-Expander ausgebildet. Besonders bevorzugt ist die Expansionseinrichtung als Schraubenexpander ausgebildet, insbesondere als unsynchronisierter Schraubenexpander. Alternativ ist es auch möglich, dass die Expansionseinrichtung als synchronisierter oder fliegend gelagerter Schraubenexpander ausgebildet ist. The expansion device is preferably designed as a turbomachine, in particular as a turbine. Alternatively, the expansion device is preferably designed as a displacement machine or as a volumetric expansion device, in particular as a reciprocating piston engine, as a scroll expander, as a vane machine, or as a Roots expander. Particularly preferably, the expansion device is designed as a screw expander, in particular as an unsynchronized screw expander. Alternatively, it is also possible that the expansion device is designed as a synchronized or overhung screw expander.
Die Abscheideeinrichtung ist bevorzugt als Zyklonabscheider ausgerichtet, wobei sie besonders bevorzugt Leitbleche aufweist, durch welche der Arbeitsmedien- und Schmiermittelstrom in der Abscheideeinrichtung umlenkbar ist, sodass flüssige Anteile an den Leitblechen abprallen und auf diese Weise von dem dampfförmigen Medienstrom getrennt werden können. Ein Zyklonabscheider gewährleistet dabei eine effiziente Abtrennung flüssiger Bestandteile bei zugleich sehr geringem Druckverlust. The separation device is preferably oriented as a cyclone separator, wherein it particularly preferably has baffles through which the working medium and lubricant flow in the separation device can be deflected so that liquid portions bounce off the baffles and in this way can be separated from the vaporous medium flow. A cyclone ensures an efficient separation of liquid components while at the same time very low pressure loss.
Es ist möglich, dass die Abtriebswelle der Expansionseinrichtung mit einer elektrischen Maschine, insbesondere einem Generator, antriebwirkverbunden ist, sodass die elektrische Maschine, insbesondere der Generator, durch die Expansionseinrichtung antriebbar ist. Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich, dass die Abtriebswelle der Expansionseinrichtung mechanisch mit einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine, wirkverbunden ist, um der Brennkraftmaschine mechanische Leistung aus der Expansionseinrichtung zuführen zu können. It is possible that the output shaft of the expansion device is operatively connected to an electric machine, in particular a generator, so that the electric machine, in particular the generator, through which Expansion device is driven. Alternatively or additionally, it is also possible for the output shaft of the expansion device to be mechanically connected to an internal combustion engine, in particular a crankshaft of the internal combustion engine, in order to be able to supply mechanical power to the internal combustion engine from the expansion device.
Die Aufgabe wird schließlich auch gelöst, indem eine Anordnung geschaffen wird, welche ein System zur Durchführung eines thermodynamischen Kreisprozesses nach einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele sowie eine Brennkraftmaschine aufweist, wobei die Brennkraftmaschine und das System thermisch miteinander wirkverbunden sind, sodass Abwärme der Brennkraftmaschine in dem System für den thermodynamischen Kreisprozess nutzbar ist. Insbesondere ist die Brennkraftmaschine bevorzugt thermisch mit dem Verdampfer des Systems verbunden, sodass diesem Abwärme der Brennkraftmaschine zugeführt werden kann, insbesondere in Form von Abwärme aus dem Abgas und/oder aus einem Kühlmittelkreislauf der Brennkraftmaschine. Die Abtriebswelle der Expansionseinrichtung kann dabei mit einer elektrischen Maschine oder mit der Brennkraftmaschine, insbesondere deren Kurbelwelle, mechanisch wirkverbunden sein. Finally, the object is also achieved by providing an arrangement which has a system for carrying out a thermodynamic cycle according to one of the previously described embodiments and an internal combustion engine, wherein the internal combustion engine and the system are thermally connected to each other, so that waste heat of the internal combustion engine in the system can be used for the thermodynamic cycle. In particular, the internal combustion engine is preferably thermally connected to the evaporator of the system, so that this waste heat of the internal combustion engine can be supplied, in particular in the form of waste heat from the exhaust gas and / or from a coolant circuit of the internal combustion engine. The output shaft of the expansion device can be mechanically operatively connected to an electric machine or to the internal combustion engine, in particular its crankshaft.
Mit dem Verfahren, dem System und der Anordnung ist es insbesondere möglich, leistungsspezifische Kosten eines solchen Systems zu senken. Dabei können Schäden an der Expansionseinrichtung durch ungenügende Schmiermittelqualität, insbesondere durch ungenügende Schmierfähigkeit des Schmiermittels, vermieden werden, wobei die Schmierfähigkeit des Schmiermittels für alle Betriebsbereiche der Expansionseinrichtung sichergestellt werden kann. Es wird so ein Schutzmechanismus zur Einhaltung der Lebensdauer der Expansionseinrichtung implementiert, und es ergibt sich eine geringere Wartungsanfälligkeit und/oder eine Erhöhung der Wartungsintervalle für die Brennkraftmaschine. Die System- und Wartungskosten können so verringert werden. In particular, with the method, the system and the arrangement, it is possible to reduce the performance-specific costs of such a system. In this case, damage to the expansion device by insufficient lubricant quality, in particular by insufficient lubricity of the lubricant can be avoided, the lubricity of the lubricant for all operating ranges of the expansion device can be ensured. It is implemented as a protection mechanism for maintaining the life of the expansion device, and there is a lower maintenance requirements and / or an increase in maintenance intervals for the internal combustion engine. The system and maintenance costs can be reduced.
Die Beschreibung des Verfahrens einerseits und des Systems sowie der Anordnung andererseits sind komplementär zueinander zu verstehen. Merkmale des Systems oder der Anordnung, die explizit oder implizit in Zusammenhang mit dem Verfahren beschrieben wurden, sind bevorzugt einzeln oder in Kombination miteinander Merkmale eines bevorzugten Ausführungsbeispiels des Systems oder der Anordnung. Verfahrensschritte, die explizit oder implizit in Zusammenhang mit dem System oder der Anordnung beschrieben wurden, sind bevorzugt einzeln oder miteinander kombiniert Schritte einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens. Dieses zeichnet sich bevorzugt durch wenigstens einen Verfahrensschritt aus, der durch wenigstens ein Merkmal eines erfindungsgemäßen oder bevorzugten Ausführungsbeispiels des Systems oder der Anordnung bedingt ist. Das System und/oder die Anordnung zeichnet/zeichnen sich bevorzugt durch wenigstens ein Merkmal aus, welches durch wenigstens einen Verfahrensschritt einer erfindungsgemäßen oder bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens bedingt ist. The description of the method on the one hand and the system and the arrangement on the other hand are to be understood as complementary to each other. Features of the system or arrangement that have been explicitly or implicitly described in connection with the method are preferably features of a preferred embodiment of the system or arrangement, individually or in combination with each other. Procedural steps that have been explicitly or implicitly described in connection with the system or arrangement are preferably individually or in combination with each other steps of a preferred embodiment of the method. This is preferably characterized by at least one method step, which is due to at least one feature of an inventive or preferred embodiment of the system or the arrangement. The system and / or the arrangement is / are preferably distinguished by at least one feature which is caused by at least one method step of a method according to the invention or a preferred embodiment of the method.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt die einzige Figur eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Anordnung mit einem System zur Durchführung eines thermodynamischen Kreisprozesses. The invention will be explained in more detail below with reference to the drawing. The single figure shows a schematic representation of an embodiment of an arrangement with a system for performing a thermodynamic cycle.
Die einzige Fig. zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Anordnung
Das System
Flüssiges Arbeitsmedium wird von der Arbeitsmedien-Fördereinrichtung
Der Arbeitsmedienkreislauf
Die Brennkraftmaschine
Die Abtriebswelle
Das System
Das System
Jeder der Schmiermittelfluten
Es ist möglich, dass die Schmiereinrichtung
Die Stellventileinrichtungen
Der Zustand der Stellventileinrichtungen
Die Schmiermittelqualität wird daher im Rahmen einer bevorzugten Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Verfahrens anhand der der Expansionseinrichtung
Die Stellventileinrichtungen
Insbesondere um einen Ist-Wert für die der Expansionseinrichtung
Auf eine abnehmende Schmiermittelqualität kann in verschiedener Weise reagiert werden. Insbesondere ist es möglich, verschiedene Eskalationsstufen vorzusehen. So ist es insbesondere möglich, dass eine Schmiermittelwarnung ausgegeben wird, wenn der Zustand von wenigstens einer der Stellventileinrichtungen
Es ist weiterhin möglich, dass die Expansionseinrichtung
Die Expansionseinrichtung
Es ist auch eine dreifache Eskalationsstufe möglich, wobei zunächst, wenn der Zustand wenigstens einer der Stellventileinrichtung
Die Viskosität des Schmiermittels hängt allerdings nicht alleine von der Verunreinigung mit Arbeitsmedium ab, sondern von weiteren Viskositätsparametern, sodass bevorzugt wenigstens ein für die Viskosität des Schmiermittels charakteristischer Viskositätsparameter erfasst wird, wobei der Viskositätsparameter bei einem Vergleich des Zustands von wenigstens einer der Stellventileinrichtungen
Vorzugsweise wird dabei der wenigstens eine bestimmte Grenzzustand in Abhängigkeit von dem wenigstens einen Viskositätsparameter bestimmt, insbesondere aus einem Kennfeld ausgelesen. Preferably, the at least one specific limit state is determined as a function of the at least one viscosity parameter, in particular read out from a characteristic field.
Die bestimmten Grenzzustände verschieben sich dann in geeigneter Weise mit dem Druck und/oder der Temperatur des Schmiermittels, um die aufgrund dieser Parameter geänderte Viskosität desselben zu berücksichtigen. The determined limit states then shift properly with the pressure and / or the temperature of the lubricant to the due to these parameters changed viscosity of the same to take into account.
Eine einmal eingeleitete Reinigungsmaßnahme wird vorzugsweise in Abhängigkeit von dem Zustand wenigstens einer der Stellventileinrichtungen
Es zeigt sich, dass die Schmiereinrichtung
Zum Schmieren der Expansionseinrichtung
Es ist möglich, dass in dem Schmierkreislauf
In bestimmten Betriebszuständen des Systems
Als Reinigungsmaßnahme zum Reinigen des Schmiermittels wird bevorzugt der Sammelbehälter
In der Spülleitung
Die erste Ventileinrichtung
Vorzugsweise ist in der Füllleitung
Das System
Der Sammelbehälter
Das System
Insgesamt zeigt sich, dass mit dem hier vorgeschlagenen Verfahren sowie dem System
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