DE102019006695B4 - Hydraulic piston device which can be used at least for the purpose of gas compression, compressed gas energy conversion device, compressed gas energy conversion heat exchanger device, compressed gas energy conversion heat exchanger device, preliminary stage device and compressed gas energy conversion device - Google Patents
Hydraulic piston device which can be used at least for the purpose of gas compression, compressed gas energy conversion device, compressed gas energy conversion heat exchanger device, compressed gas energy conversion heat exchanger device, preliminary stage device and compressed gas energy conversion device Download PDFInfo
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Abstract
Druckgasenergiewandlungs-Wärmetauscher-Einrichtung (146), aufweisend- einen ersten Hohlzylinder (61), welcher eine erste Stirnwand (62) und eine zweite Stirnwand (63) aufweist,- ein in Bezug auf die Längsrichtung des ersten Hohlzylinders (61) gesehen mittig angeordnetes erstes Mittelteil (64), welches im Inneren des ersten Hohlzylinders (61) an dessen innerer Wandung befestigt ist, sich in seiner longitudinalen Position über den gesamten Umfang der inneren Wandung des ersten Hohlzylinders (61) erstreckt, radial jedoch mittig ein durchgehendes Loch hat,- ein zweites Mittelteil (65), welches in dem genannten Loch positioniert ist und dort fixiert ist, indem es sowohl als Stirnteil eines zweiten Hohlzylinders (66) als auch als Stirnteil eines dritten Hohlzylinders (67) dient, wobei der zweite Hohlzylinder (66) sich ausgehend von dem zweiten Mittelteil (65) in Richtung der ersten Stirnwand (62) und durch eine erste Öffnung in der ersten Stirnwand (62) hindurch erstreckt und an der ersten Stirnwand (62) fixiert ist und wobei der dritte Hohlzylinder (67) sich ausgehend von dem zweiten Mittelteil (65) in Richtung der zweiten Stirnwand (63) und durch eine erste Öffnung in der zweiten Stirnwand (63) hindurch erstreckt und an der zweiten Stirnwand (63) fixiert ist und wobei der zweite Hohlzylinder (66) an seinem dem zweiten Mittelteil (65) gegenüberliegenden Ende durch eine dritte Stirnwand (79) begrenzt ist und wobei der dritte Hohlzylinder (67) an seinem dem zweiten Mittelteil (65) gegenüberliegenden Ende durch eine vierte Stirnwand (80) begrenzt ist,- einen vierten Hohlzylinder (68), der sich zwischen dem ersten Mittelteil (64) und dem zweiten Mittelteil (65) hindurch erstreckt und in Längsrichtung des ersten Hohlzylinders (61) hin und her beweglich ist, wobei der vierte Hohlzylinder (68) an seinem zur ersten Stirnwand (62) hin weisenden Ende von einem ersten Kolben (69) abgeschlossen wird, der Kreisscheibenform hat und dessen äußerer Umfang sich an die innere Wandung des ersten Hohlzylinders (61) anschmiegt und dessen innerer Umfang sich an eine äußere Wandung des zweiten Hohlzylinders (66) anschmiegt, und wobei der vierte Hohlzylinder (68) an seinem zur zweiten Stirnwand (63) hin weisenden Ende von einem zweiten Kolben (70) abgeschlossen wird, der Kreisscheibenform hat und dessen äußerer Umfang sich an die innere Wandung des ersten Hohlzylinders (61) anschmiegt und dessen innerer Umfang sich an eine äußere Wandung des dritten Hohlzylinders (67) anschmiegt, und wobei ferner der erste Hohlzylinder (61), das erste Mittelteil (64), das zweite Mittelteil (65), der zweite Hohlzylinder (66), der dritte Hohlzylinder (67), der vierte Hohlzylinder (68), der erste Kolben (69) und der zweite Kolben (70) so eingerichtet und angeordnet sind, dass sich folgende sechs gegeneinander hydraulisch-pneumatisch abgedichtete Kammern veränderlichen Rauminhalts ergeben: eine erste Kammer (71), die begrenzt wird durch die erste Stirnwand (62), den ersten Kolben (69), die innere Wandung des ersten Hohlzylinders (61) und die äu-ßere Wandung des zweiten Hohlzylinders (66), eine zweite Kammer (72), die begrenzt wird durch die zweite Stirnwand (63), den zweiten Kolben (70), die innere Wandung des ersten Hohlzylinders (61) und die äußere Wandung des dritten Hohlzylinders (67), eine dritte Kammer (73), die begrenzt wird durch den ersten Kolben (69), das erste Mittelteil (64), die innere Wandung des ersten Hohlzylinders (61) und eine äußere Wandung des vierten Hohlzylinders (68), eine vierte Kammer (74), die begrenzt wird durch den zweiten Kolben (70), das erste Mittelteil (64), die innere Wandung des ersten Hohlzylinders (61) und die äußere Wandung des vierten Hohlzylinders (68), eine fünfte Kammer (75), die begrenzt wird durch den ersten Kolben (69), das zweite Mittelteil (65), die äußere Wandung des zweiten Hohlzylinders (66) und eine innere Wandung des vierten Hohlzylinders (68), eine sechste Kammer (76), die begrenzt wird durch den zweiten Kolben (70), das zweite Mittelteil (65), die äußere Wandung des dritten Hohlzylinders (67) und die innere Wandung des vierten Hohlzylinders (68), wobei im Betrieb der Druckgasenergiewandlungs-Wärmetauscher-Einrichtung (146) die erste Kammer (71), die zweite Kammer (72), die fünfte Kammer (75) und die sechste Kammer (76) zur Aufnahme von Gas und die dritte Kammer (73) und die vierte Kammer (74) zur Aufnahme von Flüssigkeit vorgesehen sind,- eine erste Gasleitung (77), welche innerhalb des zweiten Hohlzylinders (66) verläuft und sich ausgehend von dem zweiten Mittelteil (65) durch eine Öffnung in der dritten Stirnwand (79) hindurch erstreckt, wobei ein nicht von der ersten Gasleitung (77) ausgefüllter Innenraum des zweiten Hohlzylinders (66) im Betrieb der Druckgasenergiewandlungs-Wärmetauscher-Einrichtung (146) zur Aufnahme von Flüssigkeit vorgesehen ist,- eine zweite Gasleitung (78), welche innerhalb des dritten Hohlzylinders (67) verläuft und sich ausgehend von dem zweiten Mittelteil (65) durch eine Öffnung in der vierten Stirnwand (80) hindurch erstreckt, wobei ein nicht von der zweiten Gasleitung (78) ausgefüllter Innenraum des dritten Hohlzylinders (67) im Betrieb der Druckgasenergiewandlungs-Wärmetauscher-Einrichtung (146) zur Aufnahme von Flüssigkeit vorgesehen ist,- eine erste Flüssigkeitsleitung (81), welche am dem zweiten Mittelteil (65) gegenüberliegenden Ende des zweiten Hohlzylinders (66) aus dem zweiten Hohlzylinder (66) abzweigt und sich außerhalb des ersten Hohlzylinders (61) bis hin zur Position der vierten Kammer (74) erstreckt,- eine mit einer Ventileinrichtung versehene zweite Flüssigkeitsleitung (96), welche an ihrem einen Ende durch eine im Bereich der vierten Kammer (74) nahe dem ersten Mittelteil (64) vorgesehene erste Öffnung in der Seitenwandung des ersten Hohlzylinders (61) mit der vierten Kammer (74) in Verbindung steht und an ihrem anderen Ende in die erste Flüssigkeitsleitung (81) mündet,- eine mit einer Ventileinrichtung versehene dritte Flüssigkeitsleitung (97), welche an ihrem einen Ende durch eine im Bereich der dritten Kammer (73) nahe dem ersten Mittelteil (64) vorgesehene zweite Öffnung in der Seitenwandung des ersten Hohlzylinders (61) mit der dritten Kammer (73) in Verbindung steht und an ihrem anderen Ende in die erste Flüssigkeitsleitung (81) mündet,- eine vierte Flüssigkeitsleitung (82), welche am dem zweiten Mittelteil (65) gegenüberliegenden Ende des dritten Hohlzylinders (67) aus dem dritten Hohlzylinder (67) abzweigt und zum Anschluss an einen Flüssigkeitstank vorgesehen ist,- eine innerhalb des zweiten Mittelteils (65) angeordnete erste Gasdurchleitungseinrichtung (83), welche so eingerichtet und sowohl an die erste Gasleitung (77) als auch an die fünfte Kammer (75) angeschlossen ist, dass durch die erste Gasdurchleitungseinrichtung (83) Gas zwischen der ersten Gasleitung (77) und der fünften Kammer (75) hin und her strömen kann,- eine innerhalb des zweiten Mittelteils (65) angeordnete zweite Gasdurchleitungseinrichtung (84), welche so eingerichtet und sowohl an die zweite Gasleitung (78) als auch an die sechste Kammer (76) angeschlossen ist, dass durch die zweite Gasdurchleitungseinrichtung (84) Gas zwischen der zweiten Gasleitung (78) und der sechsten Kammer (76) hin und her strömen kann,- eine innerhalb des zweiten Mittelteiles (65) angeordnete Flüssigkeitsdurchleitungseinrichtung (85), welche so eingerichtet ist, dass sie den zur Aufnahme von Flüssigkeit vorgesehenen Teil des Innenraumes des zweiten Hohlzylinders (66) und den zur Aufnahme von Flüssigkeit vorgesehenen Teil des Innenraums des dritten Hohlzylinders (67) derart miteinander verbindet, dass Flüssigkeit durch die Flüssigkeitsdurchleitungseinrichtung (85) hindurch zwischen dem zweiten Hohlzylinder (66) und dem dritten Hohlzylinder (67) hin und her strömen kann,- eine mit einer Ventileinrichtung versehene fünfte Flüssigkeitsleitung (94), welche durch eine im Bereich der dritten Kammer (73) nahe dem ersten Mittelteil (64) vorgesehene dritte Öffnung in der Seitenwandung des ersten Hohlzylinders (61) mit der dritten Kammer (73) in Verbindung steht, so dass bei entsprechender Bewegung des ersten Kolbens (69) Flüssigkeit aus der dritten Kammer (73) in die fünfte Flüssigkeitsleitung (94) hineingedrückt werden kann,- eine mit einer Ventileinrichtung versehene sechste Flüssigkeitsleitung (95), welche durch eine im Bereich der vierten Kammer (74) nahe dem ersten Mittelteil (64) vorgesehene vierte Öffnung in der Seitenwandung des ersten Hohlzylinders (61) mit der vierten Kammer (74) in Verbindung steht, so dass bei entsprechender Bewegung des zweiten Kolbens (70) Flüssigkeit aus der vierten Kammer (74) in die sechste Flüssigkeitsleitung (95) hineingedrückt werden kann,- eine mit einer Ventileinrichtung versehene erste Gasanschlusseinrichtung (98), welche durch eine zweite Öffnung in der ersten Stirnwand (62) mit der ersten Kammer (71) in Verbindung steht und- eine mit einer Ventileinrichtung versehene zweite Gasanschlusseinrichtung (99), welche durch eine zweite Öffnung in der zweiten Stirnwand (63) mit der zweiten Kammer (72) in Verbindung steht, gekennzeichnet durch eine siebente Flüssigkeitsleitung (147), welche mit ihrem einen Ende an die vierte Flüssigkeitsleitung (82) angeschlossen und so eingerichtet ist, dass diese siebente Flüssigkeitsleitung (147) in der Lage ist, Flüssigkeit von der vierten Flüssigkeitsleitung (82) zur zweiten Flüssigkeitsleitung (96) und zur dritten Flüssigkeitsleitung (97) zu leiten, ohne dass die Flüssigkeit dabei auf ihrem Weg zur zweiten Flüssigkeitsleitung (96) und zur dritten Flüssigkeitsleitung (97) den dritten Hohlzylinder (67), die Flüssigkeitsdurchleitungseinrichtung (85) und den zweiten Hohlzylinder (66) durchläuft, wobei der Anschluss der siebenten Flüssigkeitsleitung (147) an die vierte Flüssigkeitsleitung (82) mit einer Strömungssteuerungsventileinrichtung (148) versehen ist, welche steuerbar und derart ausgebildet ist, dass mittels der Strömungssteuerungsventileinrichtung (148) gesteuert werden kann, welcher Anteil eines von dem Flüssigkeitstank über die vierte Flüssigkeitsleitung (82) bei der Strömungssteuerungsventileinrichtung (148) ankommenden Flüssigkeitsstromes in den dritten Hohlzylinder (67) und welcher Anteil in die siebente Flüssigkeitsleitung (147) geleitet wird, wobei die Steuerungsmöglichkeit der Strömungssteuerungsventileinrichtung (148) dabei mindestens die Möglichkeit beinhaltet zu steuern, ob der bei ihr über die vierte Flüssigkeitsleitung (82) ankommende Flüssigkeitsstrom vollständig in den dritten Hohlzylinder (67) oder vollständig in die siebente Flüssigkeitsleitung (147) geleitet wird.Compressed gas energy conversion heat exchanger device (146), having - a first hollow cylinder (61) which has a first end wall (62) and a second end wall (63), - viewed in relation to the longitudinal direction of the first hollow cylinder (61) arranged centrally first central part (64), which is fastened inside the first hollow cylinder (61) to its inner wall, extends in its longitudinal position over the entire circumference of the inner wall of the first hollow cylinder (61), but has a through hole radially in the middle, - a second central part (65) positioned in said hole and fixed there by serving both as a front part of a second hollow cylinder (66) and as a front part of a third hollow cylinder (67), said second hollow cylinder (66) extending from the second central portion (65) towards the first end wall (62) and through a first opening in the first end wall (62) and at the first S end wall (62) and wherein the third hollow cylinder (67) extends starting from the second central part (65) in the direction of the second end wall (63) and through a first opening in the second end wall (63) and on the second end wall (63) and wherein the second hollow cylinder (66) is delimited at its end opposite the second central part (65) by a third end wall (79) and the third hollow cylinder (67) at its end opposite the second central part (65). is delimited by a fourth end wall (80), - a fourth hollow cylinder (68) which extends between the first central part (64) and the second central part (65) and can be moved back and forth in the longitudinal direction of the first hollow cylinder (61). , wherein the fourth hollow cylinder (68) is closed off at its end pointing towards the first end wall (62) by a first piston (69) which has the shape of a circular disk and whose outer circumference touches the inner wall of the first hollow cylinder (61) and the inner circumference of which nestles against an outer wall of the second hollow cylinder (66), and the fourth hollow cylinder (68) is closed off by a second piston (70) at its end pointing towards the second end wall (63). which has the shape of a circular disk and whose outer circumference nestles against the inner wall of the first hollow cylinder (61) and whose inner circumference nestles against an outer wall of the third hollow cylinder (67), and further wherein the first hollow cylinder (61), the first The middle part (64), the second middle part (65), the second hollow cylinder (66), the third hollow cylinder (67), the fourth hollow cylinder (68), the first piston (69) and the second piston (70) are so arranged and arranged are that the following six mutually hydraulically-pneumatically sealed chambers of variable volume result: a first chamber (71), which is delimited by the first end wall (62), the first piston (69), the inner e wall of the first hollow cylinder (61) and the outer wall of the second hollow cylinder (66), a second chamber (72) which is delimited by the second end wall (63), the second piston (70), the inner wall of the first hollow cylinder (61) and the outer wall of the third hollow cylinder (67), a third chamber (73) which is delimited by the first piston (69), the first central part (64), the inner wall of the first hollow cylinder (61) and an outer wall of the fourth hollow cylinder (68), a fourth chamber (74) defined by the second piston (70), the first central part (64), the inner wall of the first hollow cylinder (61) and the outer wall of the fourth hollow cylinder (68), a fifth chamber (75) which is delimited by the first piston (69), the second central part (65), the outer wall of the second hollow cylinder (66) and an inner wall of the fourth hollow cylinder (68) , A sixth chamber (76) which is delimited by the second piston (70), the zwe ith middle part (65), the outer wall of the third hollow cylinder (67) and the inner wall of the fourth hollow cylinder (68), whereby during operation of the compressed gas energy conversion heat exchanger device (146) the first chamber (71), the second chamber (72 ), The fifth chamber (75) and the sixth chamber (76) for holding gas and the third chamber (73) and the fourth chamber (74) for holding liquid are provided, - a first gas line (77) which is inside of the second hollow cylinder (66) and, starting from the second central part (65), extends through an opening in the third end wall (79), with an interior space of the second hollow cylinder (66) not filled by the first gas line (77) during operation the compressed gas energy conversion heat exchanger device (146) is provided for receiving liquid, - a second gas line (78) which runs inside the third hollow cylinder (67) and, starting from the second central part (65), through an opening ung extends through the fourth end wall (80), with an interior space of the third hollow cylinder (67) not filled by the second gas line (78) being provided for receiving liquid during operation of the compressed gas energy conversion heat exchanger device (146),- a first Liquid line (81), which branches off from the second hollow cylinder (66) at the end of the second hollow cylinder (66) opposite the second central part (65) and extends outside the first hollow cylinder (61) to the position of the fourth chamber (74), - a second liquid line (96) provided with a valve device, which at one end connects to the fourth chamber through a first opening provided in the area of the fourth chamber (74) near the first central part (64) in the side wall of the first hollow cylinder (61). (74) and at its other end opens into the first liquid line (81), - a third liquid line provided with a valve device g (97), which at one end communicates with the third chamber (73) through a second opening in the side wall of the first hollow cylinder (61) provided in the region of the third chamber (73) near the first central part (64) and at its other end opens into the first liquid line (81),- a fourth liquid line (82), which branches off from the third hollow cylinder (67) at the end of the third hollow cylinder (67) opposite the second central part (65) and for connection to a liquid tank is provided, - a first gas passage device (83) arranged within the second central part (65), which is set up and connected both to the first gas line (77) and to the fifth chamber (75) in such a way that the first gas passage device ( 83) gas can flow back and forth between the first gas line (77) and the fifth chamber (75), - a second gas passage device arranged within the second central part (65). (84), which is set up and connected both to the second gas line (78) and to the sixth chamber (76) in such a way that gas flows between the second gas line (78) and the sixth chamber (76 ) can flow back and forth,- a liquid passage device (85) arranged inside the second central part (65), which is set up in such a way that it separates the part of the interior of the second hollow cylinder (66) intended for holding liquid and the part for holding liquid provided part of the interior of the third hollow cylinder (67) in such a way that liquid can flow back and forth through the liquid passage device (85) between the second hollow cylinder (66) and the third hollow cylinder (67), - a fifth one provided with a valve device Liquid line (94), which is provided by a third chamber (73) near the first central part (64) in the region of the third Opening in the side wall of the first hollow cylinder (61) communicates with the third chamber (73), so that with a corresponding movement of the first piston (69), liquid can be pressed from the third chamber (73) into the fifth liquid line (94). - a sixth liquid line (95) provided with a valve device, which connects to the fourth chamber (74) through a fourth opening provided in the area of the fourth chamber (74) near the first central part (64) in the side wall of the first hollow cylinder (61). is connected, so that with a corresponding movement of the second piston (70) liquid can be pressed from the fourth chamber (74) into the sixth liquid line (95), - a first gas connection device (98) provided with a valve device, which is connected by a second Opening in the first end wall (62) communicates with the first chamber (71) and - a second gas connection device provided with a valve device ng (99) which communicates with the second chamber (72) through a second opening in the second end wall (63), characterized by a seventh liquid line (147) which is connected at one end to the fourth liquid line (82). and arranged such that said seventh fluid line (147) is capable of conducting fluid from said fourth fluid line (82) to said second fluid line (96) and said third fluid line (97) without liquid being entrained on its way to second liquid line (96) and to the third liquid line (97) through the third hollow cylinder (67), the liquid passage device (85) and the second hollow cylinder (66), the connection of the seventh liquid line (147) to the fourth liquid line (82) with a flow control valve device (148) which is controllable and is designed such that by means of the flow control valve device direction (148) it is possible to control which portion of a liquid flow arriving at the flow control valve device (148) from the liquid tank via the fourth liquid line (82) is fed into the third hollow cylinder (67) and which portion is fed into the seventh liquid line (147), wherein the possibility of controlling the flow control valve device (148) includes at least the possibility of controlling whether the liquid flow arriving at it via the fourth liquid line (82) is passed completely into the third hollow cylinder (67) or completely into the seventh liquid line (147).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft im weitesten Sinne das technische Gebiet der Gasverdichtungseinrichtungen, das Gebiet der Druckgasenergiespeicherungstechnik und das technische Gebiet der Druckgasenergiewandlungseinrichtungen.The present invention broadly relates to the technical field of gas compression devices, the field of compressed gas energy storage technology and the technical field of compressed gas energy conversion devices.
Ganz allgemein sei den weiteren Ausführungen ausdrücklich folgendes vorangestellt: Wenn im Text der vorliegenden Erfindungsbeschreibung und der Patentansprüche der Begriff „Gas“ verwendet wird, so ist mit diesem Begriff derzeit zwar aus rein wirtschaftspraktischen Gründen in erster Linie das Gas „Luft“ gemeint, jedoch ist die vorliegende Erfindung unter rein physikalisch-technischen Gesichtspunkten keineswegs auf die Verwendung von Luft als das zum Einsatz kommende Gas beschränkt. Vielmehr kann unter rein physikalisch-technischen Gesichtspunkten für die Ausführung der nachfolgend beschriebenen Erfindung jedes beliebige Gas, beispielsweise sogenanntes „Biogas“, verwendet werden. Die Verwendung des Begriffes „Gas“ im Text der vorliegenden Erfindungsbeschreibung und der Patentansprüche ist also keineswegs als allein auf das Gas Luft eingeschränkt zu verstehen, wenngleich auch zumindest derzeit der Verwendung des Gases Luft aus rein aktuellen wirtschaftspraktischen Gründen der weit überwiegende Vorzug gegenüber der physikalisch-technisch ohne weiteres möglichen - und unter gewissen Voraussetzungen durchaus auch wirtschaftlich sehr sinnvollen - Verwendung anderer Gase, wie beispielsweise irgendwelcher Kohlenwasserstoffgase, gegeben wird.In general, the following is expressly stated before the further explanations: If the term "gas" is used in the text of the present description of the invention and the patent claims, this term currently primarily means the gas "air" for purely practical economic reasons, however the present invention is by no means limited to the use of air as the gas used from a purely physical and technical point of view. Rather, from a purely physical and technical point of view, any gas, for example so-called “biogas”, can be used for the implementation of the invention described below. The use of the term "gas" in the text of the present description of the invention and the patent claims is by no means to be understood as being restricted solely to the gas air, although at least at present the use of the gas air is by far the predominant preference over the physical the use of other gases, such as any hydrocarbon gases, which is technically possible without further ado - and under certain conditions also makes very good economic sense.
Auf über Atmosphärendruck hinaus komprimiertes Gas und insbesondere auf über Atmosphärendruck hinaus komprimierte Luft, welche häufig einfach als „Druckluft“ bezeichnet wird, hat seit weit über hundert Jahren eine sehr große Bedeutung und vielfältigste praktische Anwendungen in der industriellen Technik. Auch als Energiespeicher und als Antriebsmittel wird Druckluft seit weit über hundert Jahren bereits verwendet, beispielsweise bei druckluftgetriebenen Lokomotiven von Grubeneisenbahnen. Mit der aktuell voranschreitenden sogenannten „Energiewende“ und der damit verbundenen immer weiteren Verbreitung von Windkraftanlagen und von Solarenergieanlagen, deren Elektroenergieproduktion naturgegeben sehr starken zeitlichen Schwankungen unterliegt, wird der Bedarf an solchen Energiespeichereinrichtungen immer größer, mit deren Hilfe man von den Windkraftanlagen und Solarenergieanlagen zeitweilig überschüssig bereitgestellte und nicht sofort durch Elektroenergie-Endverbraucher verwertbare Energie speichern und später bei Bedarf, d.h. wenn die Windkraftanlagen und Solarenergieanlagen gerade zu wenig Elektroenergie hergeben, um den Elektroenergieverbrauch über das Stromnetz zu decken, wieder abrufen kann. Es gibt im Stand der Technik diverse Arten derartiger Energiespeichereinrichtungen, darunter auch solche, bei denen die Energiespeicherung in Form komprimierter Luft, welche mittels eines Luftkompressors in Druckluftflaschen oder Drucklufttanks eingefüllt wird, erfolgt. Ganz vereinfacht gesagt kann diese derart für grundsätzlich beliebig lange Zeit speicherbare und gespeicherte Druckluft dann später zu beliebiger Zeit wieder abgelassen werden und als Antriebsmittel zum Antreiben eines Elektroenergiegenerators dienen. Derartige als „Druckluftenergiespeichersysteme“ bezeichnete Vorrichtungen sind beispielsweise bereits in der
Zum Verdichten von Luft oder ganz allgemein zum Verdichten von Gas sind seit vielen Jahrzehnten herkömmliche elektrisch angetriebene festkörpermechanische Schraubenkompressoren und herkömmliche elektrisch angetriebene festkörpermechanische Kolbenkompressoren bekannt und weltweit millionenfach in Gebrauch. Außerdem finden sich im Stand der Technik auch andersartige und eher etwas unkonventionelle hydraulische Luftverdichtungseinrichtungen mit doppelt wirkenden Zylindern, in denen ein Kolben hin und her gleitet und bei denen eine Zylinderkammer mit Luft gefüllt ist, während in die andere Zylinderkammer mit hohem Druck mittels einer elektrisch angetriebenen Pumpe Öl gepumpt wird. Sobald der Öldruck in der einen Zylinderkammer höher ist als der Druck der Luft in der der eben genannten Zylinderkammer gegenüberliegenden Kammer, wird diese Luft verdichtet und z.B. in für sie vorgesehene Druckluftspeicherflaschen gefüllt. Eine solche eben genannte hydraulische Luftverdichtungseinrichtung ist beispielsweise in der
Ganz generell und völlig unabhängig von den vorstehend beschriebenen Einsatzmöglichkeiten herkömmlicher elektrisch angetriebener festkörpermechanischer Schraubenkompressoren und herkömmlicher elektrisch angetriebener festkörpermechanischer Kolbenkompressoren haben diese beiden eben genannten Arten herkömmlicher Kompressoren folgende betriebstechnisch bedingten Einschränkungen: Ein herkömmlicher elektrisch angetriebener festkörpermechanischer Schraubenkompressor muss für seinen optimalen Betrieb möglichst dauerhaft laufen und sollte möglichst kaum ab- und wieder angeschaltet werden. Dagegen darf einem herkömmlichen elektrisch angetriebenen festkörpermechanischen Kolbenkompressor regelmäßig nicht deutlich mehr als fünfzehn Minuten Betrieb ohne Abkühlungspause zugemutet werden.In general and completely independently of the above-described possible uses of conventional electrically driven solid-state mechanical screw compressors and conventional electrically driven solid-state mechanical piston compressors, these two types of conventional compressors just mentioned have the following operational restrictions: A conventional electrically driven solid-state mechanical screw compressor must and should run as long as possible for optimal operation be switched off and on again as little as possible. On the other hand, a conventional electrically driven solid-state mechanical piston compressor should not be expected to operate for significantly more than fifteen minutes without a cooling break.
Derartigen betriebstechnisch bedingten Einschränkungen unterliegt die in der
Die Umwandlung der in Form verdichteter Luft gespeicherten Energie in elektrische Energie ist zwar mit dem in der
In der - nicht vorveröffentlichten -
Ausgehend von dem in der
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Druckgasenergiewandlungs-Wärmetauscher-Einrichtung nach Anspruch 1.According to the invention, this object is achieved by a compressed gas energy conversion heat exchanger device according to claim 1.
Vorteilhafte und bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Druckgasenergiewandlungs-Wärmetauscher-Einrichtung sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 15.Advantageous and preferred embodiments of the compressed gas energy conversion heat exchanger device according to the invention are the subject of
Ausgehend von dem in der
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Druckgasenergiewandlungs-Wärmetauscher-Einrichtungs-Vorstufeneinrichtung nach Anspruch 16.According to the invention, this object is achieved by a compressed gas energy conversion heat exchanger device preliminary device according to
Vorteilhafte und bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Wärmetauscher-Einrichtungs-Vorstufeneinrichtung sind Gegenstand der Ansprüche 17 bis 24.Advantageous and preferred embodiments of the heat exchanger device preliminary stage device according to the invention are the subject matter of
Schließlich liegt der Erfindung ferner die Aufgabe zugrunde, eine neuartige Druckgasenergiewandlungsvorrichtung bereitzustellen, in welcher die eben genannte neuartige Druckgasenergiewandlungs-Wärmetauscher-Einrichtung und die eben genannte neuartige Druckgasenergiewandlungs-Wärmetauscher-Einrichtungs-Vorstufeneinrichtung Verwendung finden.Finally, the invention is also based on the object of providing a novel compressed gas energy conversion device in which the novel compressed gas energy conversion heat exchanger device just mentioned and the novel compressed gas energy conversion device just mentioned Find heat exchanger device precursor device use.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Druckgasenergiewandlungsvorrichtung nach Anspruch 25.According to the invention, this object is achieved by a compressed gas energy conversion device according to
Vorteilhafte und bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Druckgasenergiewandlungsvorrichtung sind Gegenstand der Ansprüche 26 bis 42.Advantageous and preferred embodiments of the compressed gas energy conversion device according to the invention are the subject of
Vorteilhafte und bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand von Figuren erläutert. Es zeigt:
-
1 schematisch und nicht maßstabsgerecht Details eines ersten Ausführungsbeispiels einer als solcher aus dem Stand der Technik bekannten hydraulischen Kolbeneinrichtung, -
2 schematisch und nicht maßstabsgerecht weitere Details des ersten Ausführungsbeispiels der hydraulischen Kolbeneinrichtung von1 , -
3 schematisch und nicht maßstabsgerecht weitere Details des ersten Ausführungsbeispiels der hydraulischen Kolbeneinrichtung aus den1 und2 , -
4 schematisch und nicht maßstabsgerecht weitere Details des ersten Ausführungsbeispiels der hydraulischen Kolbeneinrichtung aus den1 bis3 , -
5 schematisch und nicht maßstabsgerecht ein erstes Ausführungsbeispiel einer als solcher aus dem Stand der Technik bekannten Druckgasenergiewandlungseinrichtung, welche das erste Ausführungsbeispiel der hydraulischen Kolbeneinrichtung aus den1 bis4 umfasst, -
6 schematisch und nicht maßstabsgerecht Details eines zweiten Ausführungsbeispiels einer als solcher aus dem Stand der Technik bekannten hydraulischen Kolbeneinrichtung, -
7 schematisch und nicht maßstabsgerecht Details eines zweiten Ausführungsbeispiels einer als solcher aus dem Stand der Technik bekannten Druckgasenergiewandlungseinrichtung, welche das zweite Ausführungsbeispiel der hydraulischen Kolbeneinrichtung aus6 umfasst, -
8 schematisch und nicht maßstabsgerecht einen Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel einer als solcher aus dem Stand der Technik bekannten Druckgasenergiewandlungs-Wärmetauscher-Einrichtung, -
9 schematisch und nicht maßstabsgerecht einen Längsschnitt durch einen zentralen Abschnitt der Druckgasenergiewandlungs-Wärmetauscher-Einrichtung von8 , -
10 schematisch und nicht maßstabsgerecht eine Draufsicht auf den in9 im Längsschnitt zu sehenden zentralen Abschnitt der Druckgasenergiewandlungs-Wärmetauscher-Einrichtung von8 , -
11 schematisch und nicht maßstabsgerecht den Längsschnitt durch das Ausführungsbeispiel der Druckgasenergiewandlungs-Wärmetauscher-Einrichtung von8 , wobei zusätzlich noch Zuleitungen für Gas dargestellt sind, -
12 schematisch und nicht maßstabsgerecht einen Längsschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel einer als solcher aus dem Stand der Technik bekannten Druckgasenergiewandlungs-Wärmetauscher-Einrichtungs-Vorstufeneinrichtung, -
13 schematisch und nicht maßstabsgerecht einen Längsschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel einer als solcher aus dem Stand der Technik bekannten Druckgasenergiewandlungs-Wärmetauscher-Einrichtungs- Vorstufeneinrichtung, -
14 schematisch und nicht maßstabsgerecht ein Ausführungsbeispiel einer Druckgasenergiewandlungsvorrichtung als Kombination des Ausführungsbeispiels der Druckgasenergiewandlungs-Wärmetauscher-Einrichtung von11 mit dem Ausführungsbeispiel der Druckgasenergiewandlungs-Wärmetauscher-Einrichtungs-Vorstufeneinrichtung von12 als Vorstufe, -
15 schematisch und nicht maßstabsgerecht ein Ausführungsbeispiel einer Druckgasenergiewandlungsvorrichtung mit zwei Zweiergruppen gemäß dem Ausführungsbeispiel von14 , -
16 schematisch und nicht maßstabsgerecht ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Druckgasenergiewandlungs-Wärmetauscher-Einrichtung und -
17 schematisch und nicht maßstabsgerecht ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Druckgasenergiewandlungs-Wärmetauscher-Einrichtungs-Vorstufeneinrichtung.
-
1 schematic and not to scale details of a first embodiment of a hydraulic piston device known as such from the prior art, -
2 schematic and not to scale further details of the first embodiment of the hydraulic piston device of FIG1 , -
3 schematic and not to scale further details of the first embodiment of the hydraulic piston device from the1 and2 , -
4 schematic and not to scale further details of the first embodiment of the hydraulic piston device from the1 until3 , -
5 schematically and not to scale, a first embodiment of a compressed gas energy conversion device known as such from the prior art, which the first embodiment of the hydraulic piston device from the1 until4 includes, -
6 schematic and not to scale details of a second embodiment of a hydraulic piston device known as such from the prior art, -
7 schematic and not to scale details of a second embodiment of a compressed gas energy conversion device known as such from the prior art, which the second embodiment of the hydraulic piston device from6 includes, -
8th schematically and not to scale, a longitudinal section through an exemplary embodiment of a compressed gas energy conversion heat exchanger device known as such from the prior art, -
9 schematically and not to scale, a longitudinal section through a central portion of the compressed gas energy conversion heat exchanger device of FIG8th , -
10 a schematic plan view, not to scale, of the in9 to be seen in longitudinal section central section of the compressed gas energy conversion heat exchanger device of8th , -
11 schematically and not to scale, the longitudinal section through the exemplary embodiment of the compressed gas energy conversion heat exchanger device from FIG8th , whereby supply lines for gas are also shown, -
12 schematically and not to scale, a longitudinal section through a first exemplary embodiment of a compressed gas energy conversion heat exchanger device preliminary stage device known as such from the prior art, -
13 schematically and not to scale, a longitudinal section through a second exemplary embodiment of a compressed gas energy conversion heat exchanger device that is known as such from the prior art, -
14 schematically and not to scale, an embodiment of a compressed gas energy conversion device as a combination of the embodiment of the compressed gas energy conversion heat exchanger device of11 with the embodiment of the compressed gas energy conversion heat exchanger device precursor device of FIG12 as a precursor, -
15 schematically and not to scale an embodiment of a compressed gas energy conversion device with two groups of two according to the embodiment of FIG14 , -
16 schematically and not to scale, an embodiment of a compressed gas energy conversion heat exchanger device according to the invention and -
17 schematically and not to scale, an embodiment of a compressed gas energy conversion heat exchanger device preliminary stage device according to the invention.
Die
Das in den
Das erste Ausführungsbeispiel der hydraulischen Kolbeneinrichtung 1 weist folgendes auf: einen ersten Hohlzylinder 2, welcher an seinem einen Ende eine erste Stirnwand 3 und an seinem anderen Ende eine zweite Stirnwand 4 aufweist, einen zweiten Hohlzylinder 5, welcher an seinem einen Ende eine dritte Stirnwand 6 und an seinem anderen Ende eine vierte Stirnwand 7 aufweist, einen dritten Hohlzylinder 8, welcher an seinem einen Ende eine fünfte Stirnwand 9 und an seinem anderen Ende eine sechste Stirnwand 10 aufweist, einen vierten Hohlzylinder 11, welcher an seinem einen Ende eine siebente Stirnwand 12 und an seinem anderen Ende eine achte Stirnwand 13 aufweist, und eine Kolbenstange 14, auf welcher ein erster Kolben 15, ein zweiter Kolben 16, ein dritter Kolben 17 und ein vierter Kolben 18 fixiert sind.The first exemplary embodiment of the hydraulic piston device 1 has the following: a first
Der erste Hohlzylinder 2, der zweite Hohlzylinder 5, der dritte Hohlzylinder 8 und der vierte Hohlzylinder 11 sind derart in einer Reihe angeordnet, dass die zweite Stirnwand 4 und die dritte Stirnwand 6 einander zugewandt sind, die vierte Stirnwand 7 und die fünfte Stirnwand 9 einander zugewandt sind, die sechste Stirnwand 10 und die siebente Stirnwand 12 einander zugewandt sind und dementsprechend die erste Stirnwand 3 ein Ende der genannten Reihe von Hohlzylindern 2, 5, 8, 11 und die achte Stirnwand 13 ein anderes Ende der genannten Reihe von Hohlzylindern 2, 5, 8, 11 bilden.The first
Die Kolbenstange 14 mit den auf ihr fixierten vier Kolben 15, 16, 17, 18 ist so angeordnet, dass sich ihr eines Ende im ersten Hohlzylinder 2 befindet und sich ihr anderes Ende im vierten Hohlzylinder 11 befindet und sich die Kolbenstange 14 dementsprechend durch eine Öffnung in der zweiten Stirnwand 4, durch eine Öffnung in der dritten Stirnwand 6, durch den zweiten Hohlzylinder 5, durch eine Öffnung in der vierten Stirnwand 7, durch eine Öffnung in der fünften Stirnwand 9, durch den dritten Hohlzylinder 8, durch eine Öffnung in der sechsten Stirnwand 10 und durch eine Öffnung in der siebenten Stirnwand 12 hindurch erstreckt, der erste Kolben 15 sich im ersten Hohlzylinder 2 befindet und diesen in eine erste Kammer 19 und eine zweite Kammer 20 teilt, wobei die erste Kammer 19 und die zweite Kammer 20 durch den ersten Kolben 15 gegeneinander abgedichtet sind, der zweite Kolben 16 sich im zweiten Hohlzylinder 5 befindet und diesen in eine dritte Kammer 21 und eine vierte Kammer 22 teilt, wobei die dritte Kammer 21 und die vierte Kammer 22 durch den zweiten Kolben 16 gegeneinander abgedichtet sind, der dritte Kolben 17 sich im dritten Hohlzylinder 8 befindet und diesen in eine fünfte Kammer 23 und eine sechste Kammer 24 teilt, wobei die fünfte Kammer 23 und die sechste Kammer 24 durch den dritten Kolben 17 gegeneinander abgedichtet sind, der vierte Kolben 18 sich im vierten Hohlzylinder 11 befindet und diesen in eine siebente Kammer 25 und eine achte Kammer 26 teilt, wobei die siebente Kammer 25 und die achte Kammer 26 durch den vierten Kolben 18 gegeneinander abgedichtet sind.The piston rod 14 with the four pistons 15, 16, 17, 18 fixed to it is arranged in such a way that one end is located in the first hollow cylinder 2 and the other end is located in the fourth hollow cylinder 11 and the piston rod 14 accordingly extends through an opening in the second end wall 4, through an opening in the third end wall 6, through the second hollow cylinder 5, through an opening in the fourth end wall 7, through an opening in the fifth end wall 9, through the third hollow cylinder 8, through an opening in the sixth end wall 10 and extends through an opening in the seventh end wall 12, the first piston 15 is located in the first hollow cylinder 2 and divides it into a first chamber 19 and a second chamber 20, the first chamber 19 and the second chamber 20 passing through the first piston 15 are sealed against each other, the second piston 16 is located in the second hollow cylinder 5 and divides it into a third chamber 21 and a fourth chamber 22 , the third chamber 21 and the fourth chamber 22 being sealed off from one another by the second piston 16, the third piston 17 being located in the third hollow cylinder 8 and dividing it into a fifth chamber 23 and a sixth chamber 24, the fifth chamber 23 and the sixth chamber 24 is sealed from one another by the third piston 17, the fourth piston 18 is located in the fourth hollow cylinder 11 and divides it into a seventh chamber 25 and an eighth chamber 26, with the seventh chamber 25 and the eighth chamber 26 being separated by the fourth Piston 18 are sealed against each other.
Die Kolbenstange 14 ist mit den auf ihr fixierten vier Kolben 15, 16, 17, 18 in Längsrichtung hin und her beweglich, so dass die Größe des jeweiligen Rauminhalts jeder einzelnen der acht Kammern 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26 entsprechend dem jeweiligen Kolbenhub veränderlich ist.The
Sowohl die vierte Kammer 22 als auch die fünfte Kammer 23 sind jeweils zur vollständigen Befüllung mit Flüssigkeit vorgesehen. Sowohl die erste Kammer 19 als auch die zweite Kammer 20 als auch die dritte Kammer 21 als auch die sechste Kammer 24 als auch die siebente Kammer 25 als auch die achte Kammer 26 sind vollständig mit Gas gefüllt.Both the
Die vierte Kammer 22 ist mit einer ersten Flüssigkeitsanschlusseinrichtung 27 und mit einer zweiten Flüssigkeitsanschlusseinrichtung 28 versehen. Die fünfte Kammer 23 ist mit einer dritten Flüssigkeitsanschlusseinrichtung 29 und mit einer vierten Flüssigkeitsanschlusseinrichtung 30 versehen. Die erste Kammer 19 ist mit einer ersten Gasanschlusseinrichtung 31 und mit einer zweiten Gasanschlusseinrichtung 32 versehen. Die siebente Kammer 25 ist mit einer dritten Gasanschlusseinrichtung 33 und mit einer vierten Gasanschlusseinrichtung 34 versehen. Die sechste Kammer 24 ist mit einer fünften Gasanschlusseinrichtung 35 versehen.The
Eine erste Gasleitung 36 führt von der zweiten Gasanschlusseinrichtung 32 zu der fünften Gasanschlusseinrichtung 35. Eine zweite Gasleitung 37 führt von der vierten Gasanschlusseinrichtung 34 zu der fünften Gasanschlusseinrichtung 35.A
Die zweite Kammer 20 ist mit einer sechsten Gasanschlusseinrichtung 38 und mit einer siebenten Gasanschlusseinrichtung 39 versehen. Die achte Kammer 26 ist mit einer achten Gasanschlusseinrichtung 40 und mit einer neunten Gasanschlusseinrichtung 41 versehen. Die dritte Kammer 21 ist mit einer zehnten Gasanschlusseinrichtung 42 versehen.The
Eine dritte Gasleitung 43 führt von der siebenten Gasanschlusseinrichtung 39 zu der zehnten Gasanschlusseinrichtung 42. Eine vierte Gasleitung 44 führt von der neunten Gasanschlusseinrichtung 41 zu der zehnten Gasanschlusseinrichtung 42.A
Die dritte Kammer 21 ist mit einer elften Gasanschlusseinrichtung 45 versehen. Die sechste Kammer 24 ist mit einer zwölften Gasanschlusseinrichtung 46 versehen.The
Die erste Gasanschlusseinrichtung 31 ist mittels einer zu ihr gehörigen Ventileinrichtung so eingerichtet, dass die erste Gasanschlusseinrichtung 31 bei entsprechend geeigneter Ventileinstellung zum Ansaugen von Gas in die erste Kammer 19 dient.The first
Die dritte Gasanschlusseinrichtung 33 ist mittels einer zu ihr gehörigen Ventileinrichtung so eingerichtet, dass die dritte Gasanschlusseinrichtung 33 bei entsprechend geeigneter Ventileinstellung zum Ansaugen von Gas in die siebente Kammer 25 dient.The third
Die sechste Gasanschlusseinrichtung 38 ist mittels einer zu ihr gehörigen Ventileinrichtung so eingerichtet, dass die sechste Gasanschlusseinrichtung 38 bei entsprechend geeigneter Ventileinstellung zum Ansaugen von Gas in die zweite Kammer 20 dient.The sixth
Die achte Gasanschlusseinrichtung 40 ist mittels einer zu ihr gehörigen Ventileinrichtung so eingerichtet, dass die achte Gasanschlusseinrichtung 40 bei entsprechend geeigneter Ventileinstellung zum Ansaugen von Gas in die achte Kammer 26 dient.The eighth
Die zweite Gasanschlusseinrichtung 32 ist mittels einer zu ihr gehörigen Ventileinrichtung so eingerichtet, dass die zweite Gasanschlusseinrichtung 32 bei entsprechend geeigneter Ventileinstellung zum Abführen komprimierten Gases aus der ersten Kammer 19 in die erste Gasleitung 36 dient.The second
Die vierte Gasanschlusseinrichtung 34 ist mittels einer zu ihr gehörigen Ventileinrichtung so eingerichtet, dass die vierte Gasanschlusseinrichtung 34 bei entsprechend geeigneter Ventileinstellung zum Abführen komprimierten Gases aus der siebenten Kammer 25 in die zweite Gasleitung 37 dient.The fourth
Die fünfte Gasanschlusseinrichtung 35 ist mittels einer zu ihr gehörigen Ventileinrichtung so eingerichtet, dass die fünfte Gasanschlusseinrichtung 35 bei entsprechend geeigneter Ventileinstellung zum Einführen komprimierten Gases aus der ersten Gasleitung 36 bzw. aus der zweiten Gasleitung 37 in die sechste Kammer 24 dient.The fifth
Die siebente Gasanschlusseinrichtung 39 ist mittels einer zu ihr gehörigen Ventileinrichtung so eingerichtet, dass die siebente Gasanschlusseinrichtung 39 bei entsprechend geeigneter Ventileinstellung zum Abführen komprimierten Gases aus der zweiten Kammer 20 in die dritte Gasleitung 43 dient.The seventh
Die neunte Gasanschlusseinrichtung 41 ist mittels einer zu ihr gehörigen Ventileinrichtung so eingerichtet, dass die neunte Gasanschlusseinrichtung 41 bei entsprechend geeigneter Ventileinstellung zum Abführen komprimierten Gases aus der achten Kammer 26 in die vierte Gasleitung 44 dient.The ninth
Die zehnte Gasanschlusseinrichtung 42 ist mittels einer zu ihr gehörigen Ventileinrichtung so eingerichtet, dass die zehnte Gasanschlusseinrichtung 42 bei entsprechend geeigneter Ventileinstellung zum Einführen komprimierten Gases aus der dritten Gasleitung 43 bzw. aus der vierten Gasleitung 44 in die dritte Kammer 21 dient.The tenth
Die elfte Gasanschlusseinrichtung 45 ist mittels einer zu ihr gehörigen Ventileinrichtung so eingerichtet, dass die elfte Gasanschlusseinrichtung 45 bei entsprechend geeigneter Ventileinstellung zum Abführen komprimierten Gases aus der dritten Kammer 21 dient.The eleventh
Die zwölfte Gasanschlusseinrichtung 46 ist mittels einer zu ihr gehörigen Ventileinrichtung so eingerichtet, dass die zwölfte Gasanschlusseinrichtung 46 bei entsprechend geeigneter Ventileinstellung zum Abführen komprimierten Gases aus der sechsten Kammer 24 dient.The twelfth
Die erste Flüssigkeitsanschlusseinrichtung 27 ist mittels einer zu ihr gehörigen Ventileinrichtung so eingerichtet, dass die erste Flüssigkeitsanschlusseinrichtung 27 bei entsprechend geeigneter Ventileinstellung als Flüssigkeitseinlass zum Einpumpen von Flüssigkeit in die vierte Kammer 22 dient.The first
Die dritte Flüssigkeitsanschlusseinrichtung 29 ist mittels einer zu ihr gehörigen Ventileinrichtung so eingerichtet, dass die dritte Flüssigkeitsanschlusseinrichtung 29 bei entsprechend geeigneter Ventileinstellung als Flüssigkeitseinlass zum Einpumpen von Flüssigkeit in die fünfte Kammer 23 dient.The third
Die zweite Flüssigkeitsanschlusseinrichtung 28 ist mittels einer zu ihr gehörigen Ventileinrichtung so eingerichtet, dass die zweite Flüssigkeitsanschlusseinrichtung 28 bei entsprechend geeigneter Ventileinstellung als Flüssigkeitsauslass zum Herausdrücken von Flüssigkeit aus der vierten Kammer 22 dient.The second
Die vierte Flüssigkeitsanschlusseinrichtung 30 ist mittels einer zu ihr gehörigen Ventileinrichtung so eingerichtet, dass die vierte Flüssigkeitsanschlusseinrichtung 30 bei entsprechend geeigneter Ventileinstellung als Flüssigkeitsauslass zum Herausdrücken von Flüssigkeit aus der vierten Kammer 23 dient.The fourth
Als Flüssigkeit wird bei dem ersten Ausführungsbeispiel der hydraulischen Kolbeneinrichtung 1 Öl verwendet.In the first exemplary embodiment of the hydraulic piston device 1, oil is used as the liquid.
Das erste Ausführungsbeispiel der hydraulischen Kolbeneinrichtung 1 ist so eingerichtet, dass aus der elften Gasanschlusseinrichtung 45 abgeführtes komprimiertes Gas einem Verbraucher komprimierten Gases und/oder einer Druckgasspeichereinrichtung, welche im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Druckluftspeichereinrichtung ist, zugeführt wird.The first exemplary embodiment of the hydraulic piston device 1 is set up such that compressed gas discharged from the eleventh
Das erste Ausführungsbeispiel der hydraulischen Kolbeneinrichtung 1 ist ferner so eingerichtet, dass aus der zwölften Gasanschlusseinrichtung 46 abgeführtes komprimiertes Gas einem Verbraucher komprimierten Gases und/oder der Druckgasspeichereinrichtung, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel die Druckluftspeichereinrichtung ist, zugeführt wird.The first exemplary embodiment of the hydraulic piston device 1 is also set up such that compressed gas discharged from the twelfth
Das erste Ausführungsbeispiel der hydraulischen Kolbeneinrichtung 1 ist außerdem so eingerichtet, dass aus der zweiten Flüssigkeitsanschlusseinrichtung 28 herausgedrückte Flüssigkeit einer Flüssigkeitsspeichereinrichtung, welche im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Öltank ist, zugeführt wird.The first exemplary embodiment of the hydraulic piston device 1 is also set up in such a way that liquid pressed out of the second
Desweiteren ist das erste Ausführungsbeispiel der hydraulischen Kolbeneinrichtung 1 so eingerichtet, dass aus der vierten Flüssigkeitsanschlusseinrichtung 30 herausgedrückte Flüssigkeit der Flüssigkeitsspeichereinrichtung, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel der Öltank ist, zugeführt wird.Furthermore, the first exemplary embodiment of the hydraulic piston device 1 is set up in such a way that liquid pressed out of the fourth
Darüber hinaus ist das erste Ausführungsbeispiel der hydraulischen Kolbeneinrichtung 1 so eingerichtet, dass die hydraulische Kolbeneinrichtung 1 dem Öltank Öl zum Einpumpen in die erste Flüssigkeitsanschlusseinrichtung 27 und/oder in die dritte Flüssigkeitsanschlusseinrichtung 29 entnehmen kann.In addition, the first exemplary embodiment of the hydraulic piston device 1 is set up in such a way that the hydraulic piston device 1 can draw oil from the oil tank for pumping into the first
Das erste Ausführungsbeispiel der hydraulischen Kolbeneinrichtung 1 funktioniert in seinem Betriebsmodus als erste Luftverdichtungseinrichtung 1 beispielsweise folgendermaßen:
- Als Beispiel einer Startposition wird die in den
1 bis4 gezeigtePosition der Kolbenstange 14 angenommen, bei welcher sich der ersteKolben 15 ungefähr in der Mitte des ersten Hohlzylinders 2, der zweiteKolben 16 ungefähr in der Mitte des zweiten Hohlzylinders 5, der dritteKolben 17 ungefähr in der Mitte des dritten Hohlzylinders 8 und der vierteKolben 18 ungefähr in der Mitte des vierten Hohlzylinders 11 befinden.Die vierte Kammer 22 und die fünfteKammer 23 sind jeweils voller Öl. In der erstenKammer 19, der zweitenKammer 20, der drittenKammer 21, der sechstenKammer 24, der siebentenKammer 25 und der achtenKammer 26 befindet sich Luft auf Atmosphärendruck.
- As an example of a starting position in the
1 until4 The position of thepiston rod 14 shown is assumed, in which thefirst piston 15 is approximately in the center of the firsthollow cylinder 2, thesecond piston 16 approximately in the center of the secondhollow cylinder 5, thethird piston 17 approximately in the center of the thirdhollow cylinder 8 and thefourth piston 18 are approximately in the middle of the fourthhollow cylinder 11. Thefourth chamber 22 and thefifth chamber 23 are each full of oil. In thefirst chamber 19, thesecond chamber 20, thethird chamber 21, thesixth chamber 24, theseventh chamber 25 and theeighth chamber 26 there is air at atmospheric pressure.
Die zu der ersten Flüssigkeitsanschlusseinrichtung 27 gehörende Ventileinrichtung ist geschlossen. Die zu der zweiten Flüssigkeitsanschlusseinrichtung 28 gehörende Ventileinrichtung ist geöffnet. Die zu der dritten Flüssigkeitsanschlusseinrichtung 29 gehörende Ventileinrichtung ist geöffnet. Die zu der vierten Flüssigkeitsanschlusseinrichtung 30 gehörende Ventileinrichtung ist geschlossen. Die zu der ersten Gasanschlusseinrichtung 31 gehörende Ventileinrichtung ist geöffnet. Die zu der zweiten Gasanschlusseinrichtung 32 gehörende Ventileinrichtung ist geschlossen. Die zu der dritten Gasanschlusseinrichtung 33 gehörende Ventileinrichtung ist geöffnet. Die zu der vierten Gasanschlusseinrichtung 34 gehörende Ventileinrichtung ist geschlossen. Die zu der fünften Gasanschlusseinrichtung 35 gehörende Ventileinrichtung ist geschlossen. Die zu der sechsten Gasanschlusseinrichtung 38 gehörende Ventileinrichtung ist geschlossen. Die zu der siebenten Gasanschlusseinrichtung 39 gehörende Ventileinrichtung ist geöffnet. Die zu der achten Gasanschlusseinrichtung 40 gehörende Ventileinrichtung ist geschlossen. Die zu der neunten Gasanschlusseinrichtung 41 gehörende Ventileinrichtung ist geöffnet. Die zu der zehnten Gasanschlusseinrichtung 42 gehörende Ventileinrichtung ist geöffnet. Die zu der elften Gasanschlusseinrichtung 45 gehörende Ventileinrichtung ist geschlossen. Die zu der zwölften Gasanschlusseinrichtung 46 gehörende Ventileinrichtung ist geöffnet.The valve device belonging to the first
Nun wird mittels einer Pumpe weiteres Öl aus dem Öltank über die dritte Flüssigkeitsanschlusseinrichtung 29 in die fünfte Kammer 23 hineingepumpt. Dies führt wegen der Inkompressibilität des Öls dazu, dass sich ausgehend von der in den
Nach Abschluss des Hubes der Kolbenstange 14 im Bilde der
Nun wird mittels der Pumpe Öl aus dem Öltank über die erste Flüssigkeitsanschlusseinrichtung 27 in die vierte Kammer 22 hineingepumpt. Dies führt wegen der Inkompressibilität des Öls dazu, dass sich im Bilde der
Nach Abschluss des Hubes der Kolbenstange 14 im Bilde der
Nun wird mittels der Pumpe Öl aus dem Öltank über die dritte Flüssigkeitsanschlusseinrichtung 29 in die fünfte Kammer 23 hineingepumpt. Dies führt wegen der Inkompressibilität des Öls dazu, dass sich im Bilde der
Nach Abschluss des eben beschriebenen Hubes der Kolbenstange 14 im Bilde der
Bei dem oben mit Bezug auf die
Bei dem in
Ganz allgemein gesprochen stehen die Größenverhältnisse der vier Hohlzylinder 2, 5, 8, 11 untereinander immer im Verhältnis zum bei der Gas- bzw. Luftkompression am Ende erreichbaren Gasdruck bzw. Luftdruck.Generally speaking, the size ratios of the four
Das in
Bei einem weiteren, in den Figuren nicht dargestellten Ausführungsbeispiel der hydraulischen Kolbeneinrichtung 1 ist vorgesehen, dass der Durchmesser der Kolbenstange 14 über die Länge der Kolbenstange 14 hinweg variiert derart, dass die Kolbenstange 14 unmittelbar im Anschluss an den ersten Kolben 15 in Richtung zum zweiten Kolben 16 hin einen größeren Durchmesser hat als unmittelbar im Anschluss an den zweiten Kolben 16 in Richtung zum ersten Kolben 15 hin und dass außerdem die Kolbenstange 14 unmittelbar im Anschluss an den vierten Kolben 18 in Richtung zum dritten Kolben 17 hin einen größeren Durchmesser hat als unmittelbar im Anschluss an den dritten Kolben 17 in Richtung zum vierten Kolben 18 hin. Eine solche konstruktive Maßnahme liefert eine noch weiter verbesserte Unterstützung der Gas- bzw. Luftverdichtung.In a further exemplary embodiment of the hydraulic piston device 1, which is not shown in the figures, the diameter of the
Zwar wurden vorstehend die einzelnen hier näher beschriebenen besonderen Ausführungsbeispiele der hydraulischen Kolbeneinrichtung 1 vor allem mit Bezug auf die Verwendung bzw. Verdichtung des Gases Luft erläutert, jedoch sei an dieser Stelle betont, dass anstelle von oder zusammen mit Luft auch jedes beliebige andere Gas, beispielsweise Biogas und/oder Methan und/oder irgendein Kohlenwasserstoffgas und/oder ein Gemisch aus Kohlenwasserstoffgasen und/oder ein Gemisch aus Luft und einem oder mehreren Kohlenwasserstoffgasen in der hydraulischen Kolbeneinrichtung 1 verwendet und durch sie verdichtet werden kann.Although the individual specific exemplary embodiments of the hydraulic piston device 1 described in more detail here have been explained above, above all with reference to the use or compression of the gas air, it should be emphasized at this point that any other gas, for example Biogas and/or methane and/or any hydrocarbon gas and/or a mixture of hydrocarbon gases and/or a mixture of air and one or more hydrocarbon gases can be used in the hydraulic piston device 1 and compressed by it.
Entsprechendes gilt für die Nennung von Öl als in der hydraulischen Kolbeneinrichtung 1 zu verwendende Flüssigkeit. Zwar wird Öl aus rein wirtschaftspraktischen Gründen häufig als Flüssigkeit in der hydraulischen Kolbeneinrichtung 1 eingesetzt, jedoch ist der Betrieb der hydraulischen Kolbeneinrichtung 1 prinzipiell ohne weiteres auch mit jeder beliebigen anderen Flüssigkeit, beispielsweise mit Wasser, möglich.The same applies to the naming of oil as the liquid to be used in the hydraulic piston device 1 . Although oil is often used as a liquid in the hydraulic piston device 1 for purely economic reasons, the operation of the hydraulic piston device 1 is in principle also readily possible with any other liquid, for example water.
Vorstehend wurde die Verwendung der hydraulischen Kolbeneinrichtung 1 zum Zwecke der Gasverdichtung beschrieben, und für diesen Zweck ist die hydraulische Kolbeneinrichtung 1 stets ausgelegt und geeignet.The use of the hydraulic piston device 1 for the purpose of gas compression has been described above, and the hydraulic piston device 1 is always designed and suitable for this purpose.
Die als solche aus dem Stand der Technik bekannte hydraulische Kolbeneinrichtung 1 kann jedoch darüber hinaus auch als wesentlicher Bestandteil einer als solcher ebenfalls aus dem Stand der Technik, nämlich aus der
Da sowohl das erste Ausführungsbeispiel der hydraulischen Kolbeneinrichtung 1 als auch das zweite Ausführungsbeispiel der hydraulischen Kolbeneinrichtung 1 bereits weiter oben jeweils sehr ausführlich beschrieben worden ist, können im folgenden die
Die Druckgasenergiewandlungseinrichtung 50 weist als wesentlichen Bestandteil eine hydraulische Kolbeneinrichtung 1 auf, wobei letztere zum Beispiel aufgebaut sein kann wie das oben bereits ausführlich beschriebene erste Ausführungsbeispiel der hydraulischen Kolbeneinrichtung 1 (vgl. insoweit
Die elfte Gasanschlusseinrichtung 45 ist an die Druckgasspeichereinrichtung angeschlossen und mittels der zu der elften Gasanschlusseinrichtung 45 gehörigen Ventileinrichtung so eingerichtet, dass die elfte Gasanschlusseinrichtung 45 bei entsprechend geeigneter Ventileinstellung zum Einführen komprimierten Gases aus der Druckgasspeichereinrichtung in die dritte Kammer 21 dient.The eleventh
Die zwölfte Gasanschlusseinrichtung 46 ist an die Druckgasspeichereinrichtung angeschlossen und mittels der zu der zwölften Gasanschlusseinrichtung 46 gehörigen Ventileinrichtung so eingerichtet, dass die zwölfte Gasanschlusseinrichtung 46 bei entsprechend geeigneter Ventileinstellung zum Einführen komprimierten Gases aus der Druckgasspeichereinrichtung in die sechste Kammer 24 dient.The twelfth
Die zweite Flüssigkeitsanschlusseinrichtung 28 ist an die Flüssigkeitsspeichereinrichtung angeschlossen und mittels der zu der zweiten Flüssigkeitsanschlusseinrichtung 28 gehörigen Ventileinrichtung so eingerichtet, dass die zweite Flüssigkeitsanschlusseinrichtung 28 bei entsprechend geeigneter Ventilstellung zum Ansaugen von Flüssigkeit aus der Flüssigkeitsspeichereinrichtung in die vierte Kammer 22 dient.The second
Die vierte Flüssigkeitsanschlusseinrichtung 30 ist an die Flüssigkeitsspeichereinrichtung angeschlossen und mittels der zu der vierten Flüssigkeitsanschlusseinrichtung 30 gehörigen Ventileinrichtung so eingerichtet, dass die vierte Flüssigkeitsanschlusseinrichtung 30 bei entsprechend geeigneter Ventileinstellung zum Ansaugen von Flüssigkeit aus der Flüssigkeitsspeichereinrichtung in die fünfte Kammer 23 dient.The fourth
Die erste Flüssigkeitsanschlusseinrichtung 27 ist mittels der zu ihr gehörigen Ventileinrichtung so eingerichtet, dass die erste Flüssigkeitsanschlusseinrichtung 27 bei entsprechend geeigneter Ventileinstellung zum Einleiten von Flüssigkeit aus der vierten Kammer 22 in eine erste Flüssigkeitsleitung 47 dient, welche so eingerichtet ist, dass sie in sie eingeleitete und durch sie hindurchströmende Flüssigkeit zu einer durch die strömende Flüssigkeit anzutreibenden Maschine 48 leitet, wobei diese Maschine 48 beispielsweise eine Antriebseinrichtung für einen Elektroenergiegenerator sein kann.The first
Die dritte Flüssigkeitsanschlusseinrichtung 29 ist mittels der zu ihr gehörigen Ventileirichtung so eingerichtet, dass die dritte Flüssigkeitsanschlusseinrichtung 29 bei entsprechend geeigneter Ventileinstellung zum Einleiten von Flüssigkeit aus der fünften Kammer 23 in eine zweite Flüssigkeitsleitung 49 dient, welche so eingerichtet ist, dass sie in sie eingeleitete und durch sie hindurchströmende Flüssigkeit zu einer durch die strömende Flüssigkeit anzutreibenden Maschine 48, welche beispielsweise eine Antriebseinrichtung für einen Elektroenergiegenerator sein kann, leitet.The third
Die zehnte Gasanschlusseinrichtung 42 ist mittels der zu ihr gehörigen Ventileinrichtung so eingerichtet, dass die zehnte Gasanschlusseinrichtung 42 bei entsprechend geeigneter Ventileinstellung zum Einleiten von Gas aus der dritten Kammer 21 in eine fünfte Gasleitung 51 dient.The tenth
Ferner ist eine erste Druckregelventileinrichtung 52 vorhanden, welche Gasdruck und Flüssigkeitsdruck gegeneinander regelt, gasseitig mittels einer sechsten Gasleitung 53 an die fünfte Gasleitung 51 angeschlossen ist und flüssigkeitsseitig mittels einer dritten Flüssigkeitsleitung 54 an die zweite Flüssigkeitsleitung 49 angeschlossen ist.There is also a first pressure
Die fünfte Gasanschlusseinrichtung 35 ist mittels der zu ihr gehörigen Ventileinrichtung so eingerichtet, dass die fünfte Gasanschlusseinrichtung 35 bei entsprechend geeigneter Ventileinstellung zum Einleiten von Gas aus der sechsten Kammer 24 in eine siebente Gasleitung 55 dient.The fifth
Außerdem ist eine zweite Druckregelventileinrichtung 56 vorhanden, welche Gasdruck und Flüssigkeitsdruck gegeneinander regelt, gasseitig mittels einer achten Gasleitung 57 an die siebente Gasleitung 55 angeschlossen ist und flüssigkeitsseitig mittels einer vierten Flüssigkeitsleitung 58 an die erste Flüssigkeitsleitung 47 angeschlossen ist.There is also a second pressure
Die fünfte Gasleitung 51 führt ferner zu einer aus der fünften Gasleitung 51 stammendes Gas thermisch und/oder mechanisch und/oder chemisch verwendenden Verbrauchereinrichtung 59.The
Die siebente Gasleitung 55 führt ferner zu einer aus der siebenten Gasleitung 55 stammendes Gas thermisch und/oder mechanisch und/oder chemisch verwendenden Verbrauchereinrichtung 59.The
Wie bei der weiter oben ausführlich beschriebenen hydraulischen Kolbeneinrichtung 1 kann dementsprechend natürlich auch bei der Druckgasenergiewandlungseinrichtung 50 als Gas zum Beispiel Luft verwendet werden. Es ist aber auch bei der Druckgasenergiewandlungseinrichtung 50 genauso gut möglich, dass anstelle von oder zusammen mit Luft auch jedes beliebige andere Gas, beispielsweise Biogas und/oder Methan und/oder irgendein Kohlenwasserstoffgas und/oder ein Gemisch aus Kohlenwasserstoffgasen und/oder ein Gemisch aus Luft und einem oder mehreren Kohlenwasserstoffgasen in der hydraulischen Kolbeneinrichtung 1 verwendet werden kann.As in the case of the hydraulic piston device 1 described in detail further above, the compressed gas
Entsprechendes gilt für die bei der Druckgasenergiewandlungseinrichtung 50 zu verwendende Flüssigkeit. Zwar wird aus rein wirtschaftspraktischen Gründen häufig Öl als Flüssigkeit in der Druckgasenergiewandlungseinrichtung 50 eingesetzt, jedoch ist der Betrieb der Druckgasenergiewandlungseinrichtung 50 prinzipiell ohne weiteres auch mit jeder beliebigen anderen Flüssigkeit, beispielsweise mit Wasser, möglich.The same applies to the liquid to be used in the compressed gas
Beide vorstehend unter rein konstruktiven Gesichtspunkten beschriebenen Ausführungsbeispiele der Druckgasenergiewandlungseinrichtung 50 funktionieren folgendermaßen:Both exemplary embodiments of the compressed gas
Man stelle sich vor, dass, ausgehend von den Ansichten der
Die zu der ersten Gasanschlusseinrichtung 31 gehörende Ventileinrichtung, die zu der zweiten Gasanschlusseinrichtung 32 gehörende Ventileinrichtung, die zu der dritten Gasanschlusseinrichtung 33 gehörende Ventileinrichtung, die zu der vierten Gasanschlusseinrichtung 34 gehörende Ventileinrichtung, die zu der sechsten Gasanschlusseinrichtung 38 gehörende Ventileinrichtung, die zu der siebenten Gasanschlusseinrichtung 39 gehörende Ventileinrichtung, die zu der achten Gasanschlusseinrichtung 40 gehörende Ventileinrichtung und die zu der neunten Gasanschlusseinrichtung 41 gehörende Ventileinrichtung sind offen und bleiben - jedenfalls für die Zwecke der nachfolgenden Funktionsbeschreibung der beiden in den
Unbedingt wesentlich für den Betrieb der Druckgasenergiewandlungseinrichtung 50 sind allerdings der zweite Hohlzylinder 5 mit der dritten Kammer 21 und der vierten Kammer 22 sowie der dritte Hohlzylinder 8 mit der fünften Kammer 23 und der sechsten Kammer 24.However, the second
Die zur zehnten Gasanschlusseinrichtung 42 gehörende Ventileinrichtung ist anfangs geschlossen. Die zur zwölften Gasanschlusseinrichtung 46 gehörende Ventileinrichtung ist anfangs ebenfalls geschlossen. Die zur zweiten Flüssigkeitsanschlusseinrichtung 28 gehörende Ventileinrichtung ist anfangs geschlossen, während die zur ersten Flüssigkeitsanschlusseinrichtung 27 gehörende Ventileinrichtung anfangs offen ist. Die zur dritten Flüssigkeitsanschlusseinrichtung 29 gehörende Ventileinrichtung ist anfangs geschlossen, und die zur vierten Flüssigkeitsanschlusseinrichtung 30 gehörende Ventileinrichtung ist anfangs offen.The valve device belonging to the tenth
Die zur fünften Gasanschlusseinrichtung 35 gehörende Ventileinrichtung ist anfangs offen. Auch die zur elften Gasanschlusseinrichtung 45 gehörende Ventileinrichtung ist anfangs offen. Dementsprechend wird Druckluft aus der Druckluftspeichereinrichtung durch die elfte Gasanschlusseinrichtung 45 in die dritte Kammer 21 eingeleitet, was dazu führt, dass sich die Kolbenstange 14 mit den auf ihr fixierten vier Kolben 15, 16, 17, 18 in den Ansichten der
Bei der eben genannten Bewegung der Kolbenstange 14 mit den auf ihr fixierten vier Kolben 15, 16, 17, 18 in den Ansichten der
Außerdem wird bei der eben genannten Bewegung der Kolbenstange 14 mit den auf ihr fixierten vier Kolben 15, 16, 17, 18 in den Ansichten der
Sobald in den Ansichten der
Nun erfolgt eine Umschaltung der Ventileinrichtungen folgendermaßen: Die zu der elften Gasanschlusseinrichtung 45 gehörende Ventileinrichtung wird geschlossen. Die zu der zehnten Gasanschlusseinrichtung 42 gehörende Ventileinrichtung wird geöffnet. Die zu der fünften Gasanschlusseinrichtung 35 gehörende Ventileinrichtung 35 wird geschlossen. Die zu der zwölften Gasanschlusseinrichtung gehörende Ventileinrichtung 46 wird geöffnet. Die zu der vierten Flüssigkeitsanschlusseinrichtung 30 gehörende Ventileinrichtung wird geschlossen. Die zu der zweiten Flüssigkeitsanschlusseinrichtung 28 gehörende Ventileinrichtung wird geöffnet. Die zu der ersten Flüssigkeitsanschlusseinrichtung 27 gehörende Ventileinrichtung wird geschlossen. Die zu der dritten Flüssigkeitsanschlusseinrichtung 29 gehörende Ventileinrichtung wird geöffnet.The valve devices are now switched over as follows: The valve device belonging to the eleventh
Dementsprechend wird nun Druckluft aus der Druckluftspeichereinrichtung durch die zwölfte Gasanschlusseinrichtung 46 in die sechste Kammer 24 eingeleitet, was dazu führt, dass sich die Kolbenstange 14 mit den auf ihr fixierten vier Kolben 15, 16, 17, 18 in den Ansichten der
Bei der eben genannten Bewegung der Kolbenstange 14 mit den auf ihr fixierten vier Kolben 15, 16, 17, 18 in den Ansichten der
Außerdem wird bei der eben genannten Bewegung der Kolbenstange 14 mit den auf ihr fixierten vier Kolben 15, 16, 17, 18 in den Ansichten der
Sobald in den Ansichten der
Nun werden die Ventileinrichtungen wieder in ihre jeweilige Ausgangsstellung zurückgeschaltet, nämlich folgendermaßen: Die zu der elften Gasanschlusseinrichtung 45 gehörende Ventileinrichtung wird geöffnet. Die zu der zehnten Gasanschlusseinrichtung 42 gehörende Ventileinrichtung wird geschlossen. Die zu der fünften Gasanschlusseinrichtung 35 gehörende Ventileinrichtung wird geöffnet. Die zu der zwölften Gasanschlusseinrichtung gehörende Ventileinrichtung 46 wird geschlossen. Die zu der vierten Flüssigkeitsanschlusseinrichtung 30 gehörende Ventileinrichtung wird geöffnet. Die zu der zweiten Flüssigkeitsanschlusseinrichtung 28 gehörende Ventileinrichtung wird geschlossen. Die zu der ersten Flüssigkeitsanschlusseinrichtung 27 gehörende Ventileinrichtung wird geöffnet. Die zu der dritten Flüssigkeitsanschlusseinrichtung 29 gehörende Ventileinrichtung wird geschlossen.The valve devices are now switched back to their respective initial position, namely as follows: The valve device belonging to the eleventh
Dementsprechend wird nun wieder Druckluft aus der Druckluftspeichereinrichtung durch die elfte Gasanschlusseinrichtung 45 in die dritte Kammer 21 eingeleitet, was dazu führt, dass sich die Kolbenstange 14 mit den auf ihr fixierten vier Kolben 15, 16, 17, 18 in den Ansichten der
So bewegt sich die Kolbenstange 14 mit den auf ihr fixierten vier Kolben 15, 16, 17, 18 hin und her und wandelt dabei die in Form von Druckluft in der Druckluftspeichereinrichtung gespeicherte Energie in der Verbrauchereinrichtung 59, die Gas thermisch und/oder mechanisch und/oder chemisch verwendet, sowie in der durch strömende Flüssigkeit anzutreibenden Maschine 48 in andere Energieformen um.The
Unter Bezugnahme auf die
Das in den
Die erste Gasdurchleitungseinrichtung 83 weist einen länglichen, innerhalb des zweiten Mittelteils 65 angeordneten ersten Kanal 86 auf, welcher in seiner Mitte mit einem ersten Steigrohr 87, an seinem einen Ende mit einem zweiten Steigrohr 88 und an seinem anderen Ende mit einem dritten Steigrohr 89 versehen ist, wobei das erste Steigrohr 87 in die erste Gasleitung 77 mündet und das zweite Steigrohr 88 und das dritte Steigrohr 89 jeweils in die fünfte Kammer 75 münden.The first gas passage means 83 has an elongate
Die zweite Gasdurchleitungseinrichtung 84 weist einen länglichen, innerhalb des zweiten Mittelteils 65 angeordneten zweiten Kanal 90 auf, welcher in seiner Mitte mit einem vierten Steigrohr 91, an seinem einen Ende mit einem fünften Steigrohr 92 und an seinem anderen Ende mit einem sechsten Steigrohr 93 versehen ist, wobei das vierte Steigrohr 91 in die zweite Gasleitung 78 mündet und das fünfte Steigrohr 92 und das sechste Steigrohr 93 jeweils in die sechste Kammer 76 münden.The second
Die Flüssigkeitsdurchleitungseinrichtung 85 weist einen dritten Kanal 85a und einen vierten Kanal 85b auf, wobei sich sowohl der dritte Kanal 85a als auch der vierte Kanal 85b jeweils durch das zweite Mittelteil 65 hindurch erstreckt und dabei sowohl von der ersten Gasdurchleitungseinrichtung 83 als auch von der zweiten Gasdurchleitungseinrichtung 84 vollständig getrennt ist und sowohl zum zweiten Hohlzylinder 66 hin als auch zum dritten Hohlzylinder 67 hin offen ist.The
Bei dem in den
Der zweite Hohlzylinder 66 ist mittels eines Gewindes in eine im zweiten Mittelteil 65 umlaufende Nut in das zweite Mittelteil 65 eingeschraubt und auf diese Weise am zweiten Mittelteil 65 befestigt. Der dritte Hohlzylinder 67 ist ganz entsprechend mittels eines Gewindes in eine im zweiten Mittelteil 65 umlaufende Nut in das zweite Mittelteil 65 eingeschraubt und auf diese Weise am zweiten Mittelteil 65 befestigt.The second
Bei dem in den
Das in den
- Es wird für das vorliegende Ausführungsbeispiel davon ausgegangen, dass die Druckgasenergiewandlungs-Wärmetauscher-
Einrichtung 60 senkrechtstehend montiert ist, die ersteFlüssigkeitsleitung 81 sich also ausgehend vondem zweiten Hohlzylinder 66 nach oben erstreckt und der vierte Hohlzylinder 68 - oben verschraubt mitdem ersten Kolben 69 und unten verschraubt mit dem zweiten Kolben 70 - sich am unteren Totpunkt befindet. Dabei liegt der ersteKolben 69 andem ersten Mittelteil 64 und andem zweiten Mittelteil 65 an, und der zweiteKolben 70 liegt an der zweiten Stirnwand 63 an.Die vierte Flüssigkeitsleitung 82 ist an ihrem vondem dritten Hohlzylinder 67 abgewandten Ende an einen inden 8 ,9 und 10 nicht dargestellten Öltank angeschlossen. Die zur dritten Flüssigkeitsleitung 97 gehörende Ventileinrichtung ist geöffnet und ermöglicht daher bei einem Hub des ersten Kolbens 69 nach oben ein Ansaugen von Öl aus dem Öltank indie fünfte Kammer 75, und zwar über die vierte Flüssigkeitsleitung 82,den dritten Hohlzylinder 67, den zweitenHohlzylinder 66 und die ersteFlüssigkeitsleitung 81. Die zur zweiten Flüssigkeitsleitung 96 gehörende Ventileinrichtung ist geschlossen, und auch die zur fünften Flüssigkeitsleitung 94 gehörende Ventileinrichtung ist geschlossen. Die zur sechsten Flüssigkeitsleitung 95 gehörende Ventileinrichtung ist geöffnet.
- For the present exemplary embodiment, it is assumed that the compressed gas energy conversion
heat exchanger device 60 is mounted vertically, i.e. the firstliquid line 81 extends upwards, starting from the secondhollow cylinder 66, and the fourthhollow cylinder 68 is screwed to thefirst piston 69 at the top and bolted down to the second piston 70 - is at bottom dead center. Thefirst piston 69 rests against thefirst center part 64 and thesecond center part 65 , and thesecond piston 70 rests against thesecond end wall 63 . The fourthliquid line 82 is at its end facing away from the thirdhollow cylinder 67 to a in the8th ,9 and10 not shown oil tank connected. The valve device belonging to the thirdliquid line 97 is open and therefore allows oil to be sucked in from the oil tank into thefifth chamber 75 when thefirst piston 69 strokes upwards, specifically via the fourthliquid line 82, the thirdhollow cylinder 67, the secondhollow cylinder 66 and the firstliquid line 81. The valve device belonging to thesecond liquid line 96 is closed, and the valve device belonging to the fifthliquid line 94 is also closed. The valve device belonging to the sixthliquid line 95 is open.
Die sechste Flüssigkeitsleitung 95 führt bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Druckgasenergiewandlungs-Wärmetauscher-Einrichtung 60 zu einem Motor, welcher durch dasjenige Öl angetrieben wird, das bei Hub des zweiten Kolbens 70 nach oben durch die sechste Flüssigkeitsleitung 95 hindurch zu ihm hin gedrückt wird. Das durch die sechste Flüssigkeitsleitung 95 hindurch gedrückte Öl dient also ganz allgemein gesprochen zur Verrichtung von Arbeit.In the present exemplary embodiment of the compressed gas energy conversion
Die zu der ersten Gasanschlusseinrichtung 98 gehörende Ventileinrichtung ist geöffnet, damit bei einem Hub des ersten Kolbens 69 nach oben die in der ersten Kammer 71 befindliche Luft aus der ersten Kammer 71 über die erste Gasanschlusseinrichtung 98 entweichen kann. Dabei wird dann die erste Kammer 71 einfach an die Außenatmosphäre entlüftet, oder die aus der ersten Kammer 71 herausgedrückte, teilentspannte Luft wird zum nächsten Verbraucher geleitet, wobei der eben genannte nächste Verbraucher apparativ beispielsweise auch wieder eine Druckgasenergiewandlungs-Wärmetauscher-Einrichtung 60, 146 sein kann oder beispielsweise ein Ausführungsbeispiel einer weiter unten noch zu beschreibenden Druckgasenergiewandlungs-Wärmetauscher-Einrichtungs-Vorstufeneinrichtung 137, 138, 149 oder beispielsweise ein Ausführungsbeispiel einer weiter unten noch zu beschreibenden Druckgasenergiewandlungsvorrichtung.The valve device belonging to the first
Auch die zweite Gasleitung 78 ist offen zum Weiterleiten von Luft an den nächsten Verbraucher, welcher, wie bereits erwähnt, beispielsweise auch wieder eine Druckgasenergiewandlungs-Wärmetauscher-Einrichtung 60, 146 sein kann oder beispielsweise ein Ausführungsbeispiel einer weiter unten noch zu beschreibenden Druckgasenergiewandlungs-Wärmetauscher-Einrichtungs-Vorstufeneinrichtung 137, 138, 149 oder beispielsweise ein Ausführungsbeispiel einer weiter unten noch zu beschreibenden Druckgasenergiewandlungsvorrichtung.The
Über die erste Gasleitung 77 wird nun komprimierte Luft von einem Zylinder einer Vorstufe oder einer ähnlichen Einrichtung, beispielsweise von einem Ausführungsbeispiel der hydraulischen Kolbeneinrichtung 1 oder von einem Ausführungsbeispiel der Druckgasenergiewandlungseinrichtung 50 mengen- und druckoptimiert in die fünfte Kammer 75 geleitet. Dort dehnt sich die Luft aus und schiebt den vierten Hohlzylinder 68 mit dem ersten Kolben 69 und dem zweiten Kolben 70 nach oben. Gleichzeitig kann über die zweite Gasanschlusseinrichtung 99 Luft mit gleichem oder unterschiedlichem Druck in die zweite Kammer 72 geleitet werden. Diese Luft wirkt auf den zweiten Kolben 70 und erhöht die Kraft, mit der der vierte Hohlzylinder 68 nach oben gedrückt wird. Die vierte Kammer 74 war währenddessen mit warmem Öl gefüllt. Während dieses „Arbeitstaktes“ mit Kolbenhubrichtung nach oben saugt sich die dritte Kammer 73 über die dritte Flüssigkeitsleitung 97 aus dem Öltank wieder mit warmem Öl voll. Dieses Öl wird über die vierte Flüssigkeitsleitung 82 weiter durch den dritten Hohlzylinder 67, durch das zweite Mittelteil 65 und durch den zweiten Hohlzylinder 66 in die erste Flüssigkeitsleitung 81 gesaugt. Gleichzeitig wird das Öl aus der vierten Kammer 74 über die sechste Flüssigkeitsleitung 95 zum Verbraucher bzw. zu dem durch Öl angetriebenen Motor gepresst. Dieser Vorgang dauert so lange an, bis der erste Kolben 69 die erste Stirnwand 62, also den oberen Totpunkt, erreicht.Compressed air from a cylinder of a preliminary stage or a similar device, for example from an exemplary embodiment of the hydraulic piston device 1 or from an exemplary embodiment of the compressed gas
Sobald der erste Kolben 69 die erste Stirnwand 62, also den oberen Totpunkt, erreicht hat, öffnet die zur zweiten Flüssigkeitsleitung 96 gehörende Ventileinrichtung, schließt die zur dritten Flüssigkeitsleitung 97 gehörende Ventileinrichtung, öffnet die zu der fünften Flüssigkeitsleitung 94 gehörende Ventileinrichtung und schließt die zu der sechsten Flüssigkeitsleitung 95 gehörende Ventileinrichtung.As soon as the
Nun beginnt der „Arbeitstakt“ mit Kolbenhubrichtung nach unten, welcher im Grunde genommen einfach spiegelbildlich zu dem im vorletzten Absatz beschriebenen „Arbeitstakt“ mit der Kolbenhubrichtung nach oben abläuft: Komprimierte Luft wird jetzt über die erste Gasanschlusseinrichtung 98 und zweite Gasleitung 78 zugeführt. Die erste Gasleitung 77 öffnet zum nächsten Verbraucher. Die zweite Gasanschlusseinrichtung 99 entlüftet oder geht zum nächsten Verbraucher. Öl wird nun aufgrund der Abwärtsbewegung des ersten Kolbens 69 durch die fünfte Flüssigkeitsleitung 94 hindurch zu dem durch Öl angetriebenen Motor gedrückt.Now the "working stroke" begins with the piston stroke direction downwards, which basically runs as a mirror image of the "working stroke" described in the penultimate paragraph with the piston stroke direction upwards: Compressed air is now supplied via the first
Anhand von
Auch bei dem Beispiel von
Über eine erste Druckgaszuleitung 100 und die erste Gasleitung 77 wird in die fünfte Kammer 75 Druckluft geleitet. Die Menge resultierend aus dem Druck der eingeleiteten Druckluft wird so bemessen, dass nach Erreichen der letzten Entspannungsstufe der Druck erreicht wird, der nötig ist, um den nächsten Verbraucher zu bedienen oder das Erreichen der gewünschten Lufttemperatur zu gewährleisten.Compressed air is fed into the
Der vierte Hohlzylinder 68 mit dem zweiten Kolben 70 und dem ersten Kolben 69 wird nach oben gedrückt. Dabei wird Öl aus der vierten Kammer 74 über die sechste Flüssigkeitsleitung 95 zum Motor / Verbraucher geleitet. Gleichzeitig saugt sich die dritte Kammer 73 mit Öl aus dem Öltank voll über die dritte Flüssigkeitsleitung 97. Dabei ist die erste Gasanschlusseinrichtung 98 von der ersten Kammer 71 geöffnet zum Verbraucher über eine erste Abluftleitung 104.The fourth
Eine zweite Druckgaszuleitung 101 ist geschlossen, eine dritte Gasleitung 102 ist geschlossen und eine vierte Gasleitung 103 ist geöffnet.A second compressed
Luft strömt aus der sechsten Kammer 76 über die zweite Gasleitung 78 weiter über die vierte Gasleitung 103 und die zweite Gasanschlusseinrichtung 99 in die zweite Kammer 72. Es entsteht Druckausgleich in der sechsten Kammer 76 und der zweiten Kammer 72. Eine zweite Abluftleitung 105 ist geschlossen.Air flows from the
Hat der vierte Hohlzylinder 68 mit seinem ersten Kolben 69 und dem zweiten Kolben 70 den oberen Totpunkt erreicht, dann schließen die erste Druckgaszuleitung 100 und die erste Abluftleitung 104, und es öffnet die dritte Gasleitung 102.When the fourth
Nun strömt Druckluft aus der fünften Kammer 75 in die erste Kammer 71 und schafft Druckausgleich.Compressed air now flows from the
Jetzt schließt die vierte Gasleitung 103 und es öffnen die zweite Abluftleitung 105 und die zweite Druckgaszuleitung 101.The fourth gas line 103 now closes and the second
Über die zweite Druckgaszuleitung 101 und die zweite Gasleitung 78 wird nun in die sechste Kammer 76 Druckluft geleitet. Das führt dazu, dass der vierte Hohlzylinder 68 mit dem ersten Kolben 69 und dem zweiten Kolben 70 nach unten gedrückt wird. Dabei wird Öl aus der dritten Kammer 73 über die fünfte Flüssigkeitsleitung 94 zum Motor / Verbraucher geleitet. Gleichzeitig saugt sich die vierte Kammer 74 mit Öl aus dem Öltank voll über die zweite Flüssigkeitsleitung 96.Compressed air is now fed into the
Bei dieser Schaltung ist die „Energieausbeute“ aus dem verdrängten Öl sehr gering in dem Sinne, dass die über das verdrängte Öl zu erhaltene Bewegungsenergie zur etwaigen Umwandlung in elektrische Energie sehr gering ist, denn die Schaltung arbeitet mit Staudruck und dementsprechend langsam ist die Bewegung des verdrängten Öls.With this circuit, the "energy yield" from the displaced oil is very low in the sense that the kinetic energy that can be obtained from the displaced oil for possible conversion into electrical energy is very low, because the circuit works with dynamic pressure and the movement of the oil is correspondingly slow displaced oil.
Die Strömungssteuerungsventileinrichtung 148 kann beispielsweise ein Thermostatventil aufweisen.The flow
Besonders bevorzugterweise wird vorgesehen, dass die Strömungssteuerungsventileinrichtung 148 so eingerichtet ist, dass sie außer der bereits genannten Steuerungsmöglichkeit der vollständigen Einleitung des bei ihr über die vierte Flüssigkeitsleitung 82 ankommenden Flüssigkeitsstromes entweder in den dritten Hohlzylinder 67 oder in die siebente Flüssigkeitsleitung 147 ferner so steuerbar ist, dass sie den bei ihr über die vierte Flüssigkeitsleitung 82 ankommenden Flüssigkeitsstrom aufteilen kann, so dass ein Teil der Flüssigkeit in den dritten Hohlzylinder 67 gelangt und gleichzeitig ein anderer Teil der Flüssigkeit in die siebente Flüssigkeitsleitung 147 gelangt, wobei ein zugehöriges Strömungsaufteilungsverhältnis stufenlos und/oder in Stufen steuerbar ist. Dabei steuert die Strömungssteuerungsventileinrichtung 148 den Flüssigkeitsstrom in Abhängigkeit von einer Gas- und/oder Flüssigkeitstemperaturmessung. Sofern der eben genannten Steuerung eine Gastemperaturmessung zugrundelegt werden soll, kann diese grundsätzlich an einer beliebigen Stelle, an der Gas strömt, vorgenommen werden. Bevorzugt ist eine Temperaturmessung dort, wo das Gas bereits „gearbeitet“ hat, also bereits expandiert ist.Provision is particularly preferably made for the flow
Vorteilhafterweise wird bzw. werden diese eben genannte Messung bzw. Messungen beispielsweise so eingerichtet, dass, sofern eine Gastemperaturmessung zur Steuerung der Strömungssteuerungsventileinrichtung 148 vorgenommen wird, diese Gastemperaturmessung zumindest in einem Bereich der ersten Gasleitung 77 erfolgt, welcher von dem zweiten Mittelteil 65 weiter beabstandet ist als von der dritten Stirnwand 79, und dass, sofern eine Flüssigkeitstemperaturmessung zur Steuerung der Strömungssteuerungsventileinrichtung 148 vorgenommen wird, diese Flüssigkeitstemperaturmessung zumindest entweder in der ersten Flüssigkeitsleitung 81 erfolgt oder in einem Bereich des zweiten Hohlzylinders 66 erfolgt, welcher von dem zweiten Mittelteil 65 weiter beabstandet ist als von der dritten Stirnwand 79.Advantageously, this measurement or measurements just mentioned is or are set up, for example, in such a way that, if a gas temperature measurement is carried out to control the flow
Die Steuerung der Strömungssteuerungsventileinrichtung 148 kann beispielsweise mechanisch und/oder elektromechanisch und/oder magnetisch und/oder elektromagnetisch und/oder elektronisch und/oder optisch und/oder elektro-optisch und/oder auf jede andere technisch geeignete Weise erfolgen.The flow
Die Steuerung des in der
Das in
Wie bei der oben ausführlich beschriebenen hydraulischen Kolbeneinrichtung 1, wie bei der oben ferner ausführlich beschriebenen Druckgasenergiewandlungseinrichtung 50 und wie bei der oben auch bereits ausführlich beschriebenen Druckgasenergiewandlungs-Wärmetauscher-Einrichtung 60, 146 kann dementsprechend natürlich auch bei der Druckgasenergiewandlungs-Wärmetauscher-Einrichtungs-Vorstufeneinrichtung 137, 138, 149 als Gas zum Beispiel Luft verwendet werden. Es ist aber auch bei der Druckgasenergiewandlungs-Wärmetauscher-Einrichtungs-Vorstufeneinrichtung 137, 138, 149 genauso gut möglich, dass anstelle von oder zusammen mit Luft auch jedes beliebige andere Gas, beispielsweise Biogas und/oder Methan und/oder irgendein Kohlenwasserstoffgas und/oder ein Gemisch aus Kohlenwasserstoffgasen und/oder ein Gemisch aus Luft und einem oder mehreren Kohlenwasserstoffgasen in der Druckgasenergiewandlungs-Wärmetauscher-Einrichtungs-Vorstufeneinrichtung 137, 138, 149 verwendet werden kann. Als Flüssigkeit wird bevorzugterweise Öl verwendet, jedoch kann bei der Druckgasenergiewandlungs-Wärmetauscher-Einrichtungs-Vorstufeneinrichtung 137, 138, 149 als Flüssigkeit grundsätzlich auch jede beliebige andere Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, zum Einsatz kommen. Sinnvoll ist natürlich regelmäßig eine Abstimmung der Art der verwendeten Flüssigkeit und insbesondere der Art des verwendeten Gases auf die Gegebenheiten bei der jeweils konkreten Druckgasenergiewandlungs-Wärmetauscher-Einrichtung 60, 146 für welche die jeweils konkrete Druckgasenergiewandlungs-Wärmetauscher-Einrichtungs-Vorstufeneinrichtung 137, 138, 149 jeweils als Vorstufe dienend geschaltet werden soll.As in the case of the hydraulic piston device 1 described in detail above, as in the case of the compressed gas
Wird angenommen, dass bei den hier zu beschreibenden Ausführungsbeispielen der Druckgasenergiewandlungs-Wärmetauscher-Einrichtungs-Vorstufeneinrichtung 137, 138, 149 als Gas Luft und als Flüssigkeit Öl verwendet wird und dass das hier zu beschreibende erste Ausführungsbeispiel der Druckgasenergiewandlungs-Wärmetauscher-Einrichtungs-Vorstufeneinrichtung 137 wie in
- Es befindet sich anfänglich in der vierten
Kammer 116 Öl und in der erstenKammer 113 Luft. Die zu der ersten Gasanschlusseinrichtung 117 gehörende Ventileinrichtung ist geöffnet derart, dass Luft aus der erstenKammer 113 über die ersteGasanschlusseinrichtung 117 entweichen kann. Die zu der zweiten Gasanschlusseinrichtung 118 gehörende Ventileinrichtung ist geöffnet derart, dass Druckluft durch diezweite Gasanschlusseinrichtung 118 in die dritteKammer 114 hineingeführt werden kann. Die zu der zweiten Flüssigkeitsanschlusseinrichtung 122 gehörende Ventileinrichtung ist geschlossen. Die zu der vierten Flüssigkeitsanschlusseinrichtung 120 gehörende Ventileinrichtung ist geöffnet. Die zu der ersten Flüssigkeitsanschlusseinrichtung 121 gehörende Ventileinrichtung ist geöffnet, und die zu der dritten Flüssigkeitsanschlusseinrichtung 119 gehörende Ventileinrichtung ist geschlossen.
- There is initially oil in the
fourth chamber 116 and air in thefirst chamber 113 . The valve device belonging to the firstgas connection device 117 is open in such a way that air can escape from thefirst chamber 113 via the firstgas connection device 117 . The valve device belonging to the secondgas connection device 118 is open in such a way that compressed air can be fed through the secondgas connection device 118 into thethird chamber 114 . The valve device belonging to the secondfluid connection device 122 is closed. The valve device belonging to the fourthliquid connection device 120 is open. The valve device belonging to the firstliquid connection device 121 is open, and the valve device belonging to the thirdliquid connection device 119 is closed.
Nun wird durch die zweite Gasanschlusseinrichtung 118 Druckluft in die dritte Kammer 114 eingeführt, was zu einem Anheben der Kolbenstange 109 samt dem ersten Kolben 110 und dem zweiten Kolben 111 führt. Dementsprechend wird die Luft aus der ersten Kammer 113 durch die erste Gasanschlusseinrichtung 117 hindurch herausgedrückt, das Öl aus der vierten Kammer 116 wird durch die vierte Flüssigkeitsanschlusseinrichtung 120 herausgedrückt, und durch die erste Flüssigkeitsanschlusseinrichtung 121 wird Öl in die zweite Kammer 115 hinein angesaugt. Zwar kühlt sich die in die dritte Kammer 114 hinein entspannte Druckluft beim Entspannen ab, jedoch erfolgt dabei durch den zweiten Kolben 111 hindurch ein Wärmeaustausch mit dem in der vierten Kammer 116 befindlichen Öl, welches regelmäßig warm ist oder zumindest Zimmertemperatur hat, so dass auf diese Weise der Temperaturabfall der Luft beim Entspannen jedenfalls abgemildert wird.Compressed air is now introduced into the
Sobald die Kolbenstange 109 mit dem auf ihr fixierten zweiten Kolben 111 und dem auf ihr fixierten ersten Kolben 110 an ihrem oberen Totpunkt angelangt ist, wird die zu der ersten Gasanschlusseinrichtung 117 gehörende Ventileinrichtung derart umgeschaltet, dass Druckluft in die erste Kammer 113 durch die erste Gasanschlusseinrichtung 117 hineingeführt werden kann. Die zu der zweiten Gasanschlusseinrichtung 118 gehörende Ventileinrichtung wird derart umgeschaltet, dass die Luft aus der dritten Kammer 114 durch die zweite Gasanschlusseinrichtung 118 herausgeführt werden kann. Die zu der zweiten Flüssigkeitsanschlusseinrichtung 122 gehörende Ventileinrichtung wird geöffnet. Die zu der vierten Flüssigkeitsanschlusseinrichtung 120 gehörende Ventileinrichtung wird geschlossen. Die zu der ersten Flüssigkeitsanschlusseinrichtung 121 gehörende Ventileinrichtung wird geschlossen, und die zu der dritten Flüssigkeitsanschlusseinrichtung 119 gehörende Ventileinrichtung wird geöffnet.As soon as the
Nun wird durch die erste Gasanschlusseinrichtung 117 Druckluft in die erste Kammer 113 eingeführt, was zu einem Hub der Kolbenstange 109 samt dem ersten Kolben 110 und dem zweiten Kolben 111 nach unten führt. Dementsprechend wird die Luft aus der dritten Kammer 114 durch die zweite Gasanschlusseinrichtung 118 hindurch herausgedrückt, das Öl aus der zweiten Kammer 115 wird durch die dritte Flüssigkeitsanschlusseinrichtung 119 herausgedrückt, und durch die zweite Flüssigkeitsanschlusseinrichtung 122 wird Öl in die vierte Kammer 116 hinein angesaugt. Zwar kühlt sich die in die erste Kammer 113 hinein entspannte Druckluft beim Entspannen ab, jedoch erfolgt dabei durch den ersten Kolben 110 hindurch ein Wärmeaustausch mit dem in der zweiten Kammer 115 befindlichen Öl, welches regelmäßig warm ist oder zumindest Zimmertemperatur hat, so dass auf diese Weise der Temperaturabfall der Luft beim Entspannen jedenfalls abgemildert wird.Compressed air is now introduced into the
Sobald die Kolbenstange 109 mit dem auf ihr fixierten zweiten Kolben 111 und dem auf ihr fixierten ersten Kolben 110 wieder an ihrem unteren Totpunkt angelangt ist, wird die zu der zweiten Gasanschlusseinrichtung 118 gehörende Ventileinrichtung wieder umgeschaltet derart, dass Druckluft durch die zweite Gasanschlusseinrichtung 118 in die dritte Kammer 114 hineingeführt werden kann. Die zu der ersten Gasanschlusseinrichtung 117 gehörende Ventileinrichtung wird umgeschaltet derart, dass Luft aus der ersten Kammer 113 über die erste Gasanschlusseinrichtung 117 entweichen kann. Die zu der zweiten Flüssigkeitsanschlusseinrichtung 122 gehörende Ventileinrichtung wird geschlossen. Die zu der vierten Flüssigkeitsanschlusseinrichtung 120 gehörende Ventileinrichtung wird geöffnet. Die zu der ersten Flüssigkeitsanschlusseinrichtung 121 gehörende Ventileinrichtung wird geöffnet, und die zu der dritten Flüssigkeitsanschlusseinrichtung 119 gehörende Ventileinrichtung wird geschlossen.As soon as the
Dann wird wieder Druckluft durch die zweite Gasanschlusseinrichtung 118 in die dritte Kammer 114 hinein eingelassen, und der bereits oben beschriebene Hubtakt der Kolbenstange 109 samt dem ersten Kolben 110 und dem zweiten Kolben 111 nach oben beginnt von neuem.Compressed air is then let in again through the second
Das in
Das in
Aus einem Vergleich der
Die Strömungssteuerungsventileinrichtung 151 kann beispielsweise ein Thermostatventil aufweisen.The flow
Besonders bevorzugterweise wird vorgesehen, dass die Strömungssteuerungsventileinrichtung 151 so eingerichtet ist, dass sie außer der bereits genannten Steuerungsmöglichkeit der vollständigen Einleitung des bei ihr über die zweite Flüssigkeitsleitung 126 ankommenden Flüssigkeitsstromes entweder in den zweiten Hohlzylinder 124 oder in die dritte Flüssigkeitsleitung 150 ferner so steuerbar ist, dass sie den bei ihr über die zweite Flüssigkeitsleitung 126 ankommenden Flüssigkeitsstrom aufteilen kann, so dass ein Teil der Flüssigkeit in den zweiten Hohlzylinder 124 gelangt und gleichzeitig ein anderer Teil der Flüssigkeit in die dritte Flüssigkeitsleitung 150 gelangt, wobei ein zugehöriges Strömungsaufteilungsverhältnis stufenlos und/oder in Stufen steuerbar ist. Dabei steuert die Strömungssteuerungsventileinrichtung 151 den Flüssigkeitsstrom in Abhängigkeit von einer Gas- und/oder Flüssigkeitstemperaturmessung. Sofern der eben genannten Steuerung eine Gastemperaturmessung zugrundelegt werden soll, kann diese grundsätzlich an einer beliebigen Stelle, an der Gas strömt, vorgenommen werden. Bevorzugt ist eine Temperaturmessung dort, wo das Gas bereits „gearbeitet“ hat, also bereits expandiert ist.Provision is particularly preferably made for the flow
Vorteilhafterweise wird bzw. werden diese eben genannte Messung bzw. Messungen beispielsweise so eingerichtet, dass, sofern eine Gastemperaturmessung zur Steuerung der Strömungssteuerungsventileinrichtung 151 vorgenommen wird, diese Gastemperaturmessung zumindest entweder im Bereich der ersten Gasanschlusseinrichtung 117 oder im Bereich der zweiten Gasanschlusseinrichtung 118 erfolgt oder in einem Bereich der ersten Kammer 113, welcher von dem Mittelteil 112 weiter beabstandet ist als von der ersten Stirnwand 107 oder in einem Bereich der dritten Kammer 114, welcher von dem Mittelteil 112 weiter beabstandet ist als von der zweiten Stirnwand 108, und dass, sofern eine Flüssigkeitstemperaturmessung zur Steuerung der Strömungssteuerungsventileinrichtung 151 vorgenommen wird, diese Flüssigkeitstemperaturmessung zumindest entweder in der ersten Flüssigkeitsleitung 125 erfolgt oder in einem Bereich des zweiten Hohlzylinders 124, welcher von dem Mittelteil 112 weiter beabstandet ist als von der ersten Stirnwand 107.Advantageously, this measurement or measurements just mentioned is or are set up such that, if a gas temperature measurement is carried out to control the flow
Die Steuerung der Strömungssteuerungsventileinrichtung 151 kann beispielsweise mechanisch und/oder elektromechanisch und/oder magnetisch und/oder elektromagnetisch und/oder elektronisch und/oder optisch und/oder elektro-optisch und/oder auf jede andere technisch geeignete Weise erfolgen.The control of the flow
Die Steuerung des in der
Mit Bezug auf die
Eine erfindungsgemäße Druckgasenergiewandlungsvorrichtung hebt sich von aus dem Stand der Technik bekannten Druckgasenergiewandlungsvorrichtungen dadurch ab, dass sie mindestens eine Zweiergruppe aufweist, welche eine erfindungsgemäße Druckgasenergiewandlungs-Wärmetauscher-Einrichtung und eine erfindungsgemäße Druckgasenergiewandlungs-Wärmetauscher-Einrichtungs-Vorstufeneinrichtung, welche der Druckgasenergiewandlungs-Wärmetauscher-Einrichtung als Vorstufe operativ vorgeschaltet ist, aufweist. Dabei ist es ganz besonders bevorzugt, zwei, drei, vier oder mehr der genannten Zweiergruppen vorzusehen, wobei diese Zweiergruppen miteinander kombiniert und verschaltet werden.A compressed gas energy conversion device according to the invention stands out from the compressed gas energy conversion devices known from the prior art in that it has at least one group of two, which has a compressed gas energy conversion heat exchanger device according to the invention and a compressed gas energy conversion heat exchanger device according to the invention, which the compressed gas energy conversion heat exchanger device as Preliminary stage is operationally upstream, has. In this case, it is particularly preferred to provide two, three, four or more of the groups of two mentioned, these groups of two being combined and interconnected with one another.
Auch bei der erfindungsgemäßen Druckgasenergiewandlungsvorrichtung kann als Gas zum Beispiel Luft verwendet werden. Es ist aber auch genauso gut möglich, dass anstelle von oder zusammen mit Luft auch jedes beliebige andere Gas, beispielsweise Biogas und/oder Methan und/oder irgendein Kohlenwasserstoffgas und/oder ein Gemisch aus Kohlenwasserstoffgasen und/oder ein Gemisch aus Luft und einem oder mehreren Kohlenwasserstoffgasen verwendet werden kann.Air, for example, can also be used as the gas in the compressed gas energy conversion device according to the invention. But it is also just as possible that instead of or together with air, any other gas, for example biogas and/or methane and/or any hydrocarbon gas and/or a mixture of hydrocarbon gases and/or a mixture of air and one or more Hydrocarbon gases can be used.
Hinsichtlich der zu verwendenden Flüssigkeit wird zwar aus rein wirtschaftspraktischen Gründen häufig Öl als Flüssigkeit in der erfindungsgemäßen Druckgasenergiewandlungsvorrichtung eingesetzt, jedoch ist der Betrieb der erfindungsgemäßen Druckgasenergiewandlungsvorrichtung prinzipiell ohne weiteres auch mit jeder beliebigen anderen Flüssigkeit, beispielsweise mit Wasser, möglich.With regard to the liquid to be used, oil is often used as the liquid in the compressed gas energy conversion device according to the invention for purely economic reasons, but the operation of the compressed gas energy conversion device according to the invention is in principle without further also possible with any other liquid, for example with water.
Die erfindungsgemäße Druckgasenergiewandlungsvorrichtung in ihren unterschiedlichen Ausführungsbeispielen hat stets zum Zweck, mögliche Verschaltungen und Kombinationen von mit Druckgas arbeitenden Energiewandlungseinrichtungen zu einer kombinierten Einheit mit dem Ziel vorzusehen, gespeicherte Druckluft so weit wie möglich zum atmosphärischen Druck zu entspannen, um das starke Abkühlen bzw. Einfrieren zu vermeiden und möglichst viel Energie zurückzugewinnen. Auf allen Figuren der vorliegenden Anmeldung sind sämtliche Flüssigkeitsanschlüsse bzw. Ölanschlüsse, die an den Hohlzylindern angeschweißt oder anderweitig befestigt sind oder die durch Kanäle im Mittelteil geführt werden, mit Rückschlagventilen versehen, so dass ohne elektrisch oder pneumatisch gesteuerte Ventile immer der gewünschte erforderliche Flüssigkeitsstrom bzw. Ölstrom erreicht wird. Saugt sich eine Kammer voll, schließt das Ventil zum Motor / Abnehmer durch den entstehenden Unterdruck und gleichzeitig öffnet das Ventil zum Flüssigkeitstank / Flüssigkeitsvorratsbehälter bzw. Öltank / Ölvorratsbehälter. Umgekehrt wird die gegenüberliegende Kammer entleert / ausgepreßt zum Motor / Abnehmer, wobei durch den entstehenden Überdruck das entsprechende Ventil öffnet und gleichzeitig das Ventil zum Flüssigkeitstank / Flüssigkeitsvorratsbehälter bzw. Öltank / Ölvorratsbehälter schließt. Im Grunde genommen arbeitet dieses System wie ein Herz, wobei man die Rückschlagventile als die Herzklappen ansehen kann.The purpose of the compressed gas energy conversion device according to the invention in its various exemplary embodiments is always to provide possible interconnections and combinations of energy conversion devices working with compressed gas to form a combined unit with the aim of expanding stored compressed air as far as possible to atmospheric pressure in order to prevent the strong cooling or freezing avoid and recover as much energy as possible. In all figures of the present application, all liquid connections or oil connections that are welded or otherwise fastened to the hollow cylinders or that are routed through channels in the central part are provided with non-return valves, so that the desired required liquid flow or oil flow can always be achieved without electrically or pneumatically controlled valves. oil flow is reached. If a chamber is sucked full, the valve to the motor / consumer closes due to the resulting vacuum and at the same time the valve to the liquid tank / liquid reservoir or oil tank / oil reservoir opens. Conversely, the opposite chamber is emptied / pressed out to the motor / consumer, whereby the resulting overpressure opens the corresponding valve and at the same time the valve to the liquid tank / liquid reservoir or oil tank / oil reservoir closes. Basically, this system works like a heart, with the check valves being the heart valves.
Der Grundaufbau der erfindungsgemäßen Druckgasenergiewandlungsvorrichtung beinhaltet als Vorstufe eine erfindungsgemäße Druckgasenergiewandlungs-Wärmetauscher-Einrichtungs-Vorstufeneinrichtung, die der Haupteinheit, also der erfindungsgemäßen Druckgasenergiewandlungs-Wärmetauscher-Einrichtung sozusagen die Druckluft genau abgestimmt auf Druck und Menge zuführt. Diesem Ganzen vorgeschaltet ist optimalerweise sogar außerdem eine Druckgasenergiewandlungseinrichtung 50, wobei letzteres jedoch nicht unbedingt notwendig ist. Die Druckluft wird in der Druckgasenergiewandlungseinrichtung 50 möglichst genau an den gewünschten Druck herangeregelt oder bei Bedarf in der Druckgasenergiewandlungs-Wärmetauscher-Einrichtungs-Vorstufeneinrichtung nachgeregelt, indem die Kolbenstange oder ein Kolben mit einem Wegmesssystem ausgestattet ist, das es erlaubt, nach einer vorher berechneten Wegstrecke, die die Kolben zurückgelegt haben, das jeweilige Gaseinlassventil zu schließen, um so das Ausdehnen der Druckluft zu nutzen.The basic structure of the compressed gas energy conversion device according to the invention includes as a preliminary stage a compressed gas energy conversion heat exchanger device according to the invention, which supplies the main unit, i.e. the compressed gas energy conversion heat exchanger device according to the invention, with the compressed air precisely matched to pressure and quantity. A compressed gas
Als Druckgasenergiewandlungs-Wärmetauscher-Einrichtungs-Vorstufeneinrichtung wird bei dem Ausführungsbeispiel der Druckgasenergiewandlungsvorrichtung von
Um die Wärmetauscherfunktion zu verbessern, kann bei Bedarf die Kolbenstange 109 der Druckgasenergiewandlungs-Wärmetauscher-Einrichtungs-Vorstufeneinrichtung als ein Kolbenrohr 123 gestaltet werden bzw. durch das Kolbenrohr 123 ersetzt werden. Durch dieses Kolbenrohr 123 sowie durch die erste Stirnwand 107 und die zweite Stirnwand 108 und das Mittelteil 112 wird der zweite Hohlzylinder 124 geführt, durch den dann Öl angesaugt werden kann und so die erste Kammer 113 und die dritte Kammer 114, in denen sich Luft befindet, auch von innen „geheizt“ werden (vgl. hierzu das in
In der weiteren Beschreibung wird allerdings der Einfachheit halber einfach ganz allgemein von einem Ansaugen des Öls über die erste Flüssigkeitsanschlusseinrichtung 121 und die zweite Flüssigkeitsanschlusseinrichtung 122 ausgegangen, ohne die spezielle Möglichkeit des Ansaugens des Öls über die zweite Flüssigkeitsleitung 126, den zweiten Hohlzylinder 124 und die erste Flüssigkeitsleitung 125 zu erwähnen.In the further description, however, for the sake of simplicity, it is generally assumed that the oil is sucked in via the first
Im Idealfall wird nun Druckluft aus dem Druckluftvorratsbehälter über die Druckgasenergiewandlungseinrichtung 50 auf den gewünschten Druck herangeregelt und so der Druckgasenergiewandlungs-Wärmetauscher-Einrichtungs-Vorstufeneinrichtung zugeführt, z.B. über die erste Gasanschlusseinrichtung 117. Dabei wird die erste Kammer 113 mit Druckluft gefüllt, und dementsprechend werden der erste Kolben 110, die Kolbenstange 109 und der zweite Kolben 111 nach unten gedrückt. Die zweite Gasanschlusseinrichtung 118 ist dabei geöffnet zur zweiten Gasleitung 78.In the ideal case, compressed air from the compressed air reservoir is now adjusted to the desired pressure via the compressed gas
Währenddessen ist die dritte Flüssigkeitsanschlusseinrichtung 119, von welcher aus eine Öldruckleitung zu einem Ölmotor führt, geöffnet. Die vierte Flüssigkeitsanschlusseinrichtung 120 ist geschlossen. Die erste Flüssigkeitsanschlusseinrichtung 121 ist geschlossen, und die zweite Flüssigkeitsanschlusseinrichtung 122 ist zum Zwecke des Ansaugens von Öl geöffnet.Meanwhile, the third
Die Druckluftzufuhr zur zweiten Gasanschlusseinrichtung 118 ist dabei natürlich geschlossen. Hat der zweite Kolben 111 die zweite Stirnwand 108 erreicht, schließt spätestens jetzt die Druckluftzufuhr zur ersten Gasanschlusseinrichtung 117, und es öffnet sich eine Verbindungsleitung von der ersten Gasanschlusseinrichtung 117 zur ersten Gasleitung 77.The compressed air supply to the second
Die Druckgasenergiewandlungs-Wärmetauscher-Einrichtung 60 beginnt nun zu arbeiten, so wie es oben mit Bezug auf
Dabei ist die dritte Flüssigkeitsanschlusseinrichtung 119 zum Ölmotor hin geschlossen. Die vierte Flüssigkeitsanschlusseinrichtung 120 ist offen und über eine Druckleitung mit dem Ölmotor verbunden. Die erste Flüssigkeitsanschlusseinrichtung 121 ist zum Ansaugen von Öl offen, und die zweite Flüssigkeitsanschlusseinrichtung 122 ist geschlossen.In this case, the third
Nun wird die Druckluftzufuhr zur zweiten Gasanschlusseinrichtung 118 geschlossen und die Verbindung zur zweiten Gasleitung 78 geöffnet. Der weitere Ablauf ist dann wie oben bereits mit Bezug auf
Es ist natürlich nicht zwingend erforderlich, die Druckluftzufuhr bei Erreichen der oberen oder unteren Totpunkte des ersten Kolbens 110 und des zweiten Kolbens 111 zu unterbrechen. Insbesondere bei niederen zur Verfügung stehenden Drücken kann es sinnvoll sein, die Zufuhr von Druckluft so lange aufrechtzuerhalten, bis auch die Druckgasenergiewandlungs-Wärmetauscher-Einrichtung den gewünschten Arbeitstakt ganz oder zum Teil geleistet hat.Of course, it is not absolutely necessary to interrupt the supply of compressed air when the
Aus der Kombination der erfindungsgemäßen Druckgasenergiewandlungs-Wärmetauscher-Einrichtungs-Vorstufeneinrichtung und der erfindungsgemäßen Druckgasenergiewandlungs-Wärmetauscher-Einrichtung als Zweiergruppe wird ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Druckgasenergiewandlungsvorrichtung. Die Kombination dieser beiden Aggregate, d.h. der erfindungsgemäßen Druckgasenergiewandlungs-Wärmetauscher-Einrichtungs-Vorstufeneinrichtung und der erfindungsgemäßen Druckgasenergiewandlungs-Wärmetauscher-Einrichtung, und der dazugehörigen Ventile wird nun im weiteren als „Einheit“ bezeichnet. Es ist möglich, die erfindungsgemäße Druckgasenergiewandlungs-Wärmetauscher-Einrichtungs-Vorstufeneinrichtung oder die erfindungsgemäße Druckgasenergiewandlungs-Wärmetauscher-Einrichtung jeweils für sich alleine oder gemeinsam zu nutzen oder unendlich viele Einheiten hintereinander bzw. parallel zu verschalten.The combination of the compressed gas energy conversion heat exchanger device according to the invention and the compressed gas energy conversion heat exchanger device according to the invention as a group of two results in an exemplary embodiment of a compressed gas energy conversion device according to the invention. The combination of these two units, i.e. the compressed gas energy conversion heat exchanger device according to the invention and the compressed gas energy conversion heat exchanger device according to the invention, and the associated valves is now referred to below as the "unit". It is possible to use the compressed gas energy conversion heat exchanger device according to the invention or the compressed gas energy conversion heat exchanger device according to the invention individually or jointly or to connect an infinite number of units in series or in parallel.
Insbesondere mit Bezug auf
Es wird davon ausgegangen, dass bei beiden Einheiten in der Druckgasenergiewandlungs-Wärmetauscher-Einrichtungs-Vorstufeneinrichtung jeweils sowohl der erste Kolben 110 als auch der zweite Kolben 111 zunächst am oberen Totpunkt stehen. In der jeweiligen Druckgasenergiewandlungs-Wärmetauscher-Einrichtung der beiden Einheiten stehen der erste Kolben 69 und der zweite Kolben 70 jeweils am unteren Totpunkt.It is assumed that both the
Sämtliche Ventile an beiden Einheiten sind geschlossen. Die erste Druckgaszuleitung 100 sowie die zweite Druckgaszuleitung 101 sind mit Gasdruck beaufschlagt, z.B. aus einem Vorratsbehälter über einen Druckminderer oder aus einer Druckgasenergiewandlungseinrichtung 50.All valves on both units are closed. The first compressed
Als Gas kann zum Beispiel Luft verwendet werden. Es ist aber auch genauso gut möglich, dass anstelle von oder zusammen mit Luft auch jedes beliebige andere Gas, beispielsweise Biogas und/oder Methan und/oder irgendein Kohlenwasserstoffgas und/oder ein Gemisch aus Kohlenwasserstoffgasen und/oder ein Gemisch aus Luft und einem oder mehreren Kohlenwasserstoffgasen verwendet werden kann.Air, for example, can be used as the gas. But it is also just as possible that instead of or together with air, any other gas, for example biogas and/or methane and/or any hydrocarbon gas and/or a mixture of hydrocarbon gases and/or a mixture of air and one or more Hydrocarbon gases can be used.
Takt 1 öffnet an einem ersten Vierfach-Ventilblock 127 der ersten Einheit ein erstes Ventil 128, und es strömt daraufhin Druckgas durch eine fünfte Gasleitung 144 in die erste Kammer 113 der Druckgasenergiewandlungs-Wärmetauscher-Einrichtungs-Vorstufeneinrichtung. Der erste Kolben 110 der Druckgasenergiewandlungs-Wärmetauscher-Einrichtungs-Vorstufeneinrichtung und der zweite Kolben 111 der Druckgasenergiewandlungs-Wärmetauscher-Einrichtungs-Vorstufeneinrichtung werden zum unteren Totpunkt gedrückt. Dabei wird Öl aus der zweiten Kammer 115 der Druckgasenergiewandlungs-Wärmetauscher-Einrichtungs-Vorstufeneinrichtung über die dritte Flüssigkeitsanschlusseinrichtung 119, von welcher eine Öldruckleitung zum Ölmotor führt, zum Ölmotor gedrückt.Stroke 1 opens a
Dabei ist die erste Flüssigkeitsanschlusseinrichtung 121 geschlossen. Die zweite Flüssigkeitsanschlusseinrichtung 122 ist geöffnet, und über die zweite Flüssigkeitsanschlusseinrichtung 122 saugt sich die vierte Kammer 116 der Druckgasenergiewandlungs-Wärmetauscher-Einrichtungs-Vorstufeneinrichtung mit Öl voll.In this case, the first
An einem zweiten Vierfach-Ventilblock 132 ist ein fünftes Ventil 133 Zuleitung geschlossen. Ein sechstes Ventil 134, ein siebentes Ventil 135 und ein achtes Ventil 136 sind jeweils geöffnet.A
Luft aus der dritten Kammer 114 der Druckgasenergiewandlungs-Wärmetauscher-Einrichtungs-Vorstufeneinrichtung sowie aus der sechsten Kammer 76 der Druckgasenergiewandlungs-Wärmetauscher-Einrichtung der ersten Einheit und aus der ersten Kammer 71 Druckgasenergiewandlungs-Wärmetauscher-Einrichtung der zweiten Einheit kann nun in die Atmosphäre entweichen oder über das achte Ventil 136 einem weiteren Verbraucher, z.B. einem Auftriebskraftwerk, einer Turbine oder ähnlichem, zugeführt werden. Ist die erste Kammer 113 der Druckgasenergiewandlungs-Wärmetauscher-Einrichtungs-Vorstufeneinrichtung komplett mit Gas gefüllt, schließt das erste Ventil 128 und unterbricht die Druckluftzufuhr über die erste Druckgaszuleitung 100.Air from the
Nun beginnt Takt 2 an der ersten Einheit, und gleichzeitig beginnt Takt 1 an der zweiten Einheit. Das zweite Ventil 129 öffnet, das Druckgas aus der ersten Kammer 113 der Druckgasenergiewandlungs-Einrichtungs-Wärmetauscher-Vorstufeneinrichtung strömt über die fünfte Gasleitung 144 und die sechste Gasleitung 139 und die erste Gasleitung 77 in die fünfte Kammer 75 der Druckgasenergiewandlungs-Wärmetauscher-Einrichtung. Der erste Kolben 69 der Druckgasenergiewandlungs-Wärmetauscher-Einrichtung und der zweite Kolben 70 der Druckgasenergiewandlungs-Wärmetauscher-Einrichtung werden zum oberen Totpunkt gedrückt. Dabei wird Öl aus der vierten Kammer 74 der Druckgasenergiewandlungs-Wärmetauscher-Einrichtung über die sechste Flüssigkeitsleitung 95 zum Ölmotor gedrückt. Die zweite Flüssigkeitsleitung 96 ist geschlossen, und auch die fünfte Flüssigkeitsleitung 94 zum Ölmotor ist geschlossen. Die dritte Flüssigkeitsleitung 97 ist zum Ansaugen von Öl geöffnet, so dass sich die dritte Kammer 73 der Druckgasenergiewandlungs-Wärmetauscher-Einrichtung über die dritte Flüssigkeitsleitung 97 mit Öl vollsaugt. Die fünfte Flüssigkeitsleitung 94 zum Ölmotor ist geschlossen. Zu dem am Anfang dieses Absatzes genannten Zeitpunkt, d.h. zu Beginn des Taktes 2 an der ersten Einheit und dem gleichzeitigen Beginn des Taktes 1 an der zweiten Einheit, muss bzw. kann davon ausgegangen werden, dass in der dritten Kammer 114 der Druckgasenergiewandlungs-Wärmetauscher-Einrichtungs-Vorstufeneinrichtung der zweiten Einheit und in der sechsten Kammer 76 der Druckgasenergiewandlungs-Wärmetauscher-Einrichtung der zweiten Einheit nach Teilentspannung Luft vorhanden ist. Diese Luft wird über eine siebente Gasleitung 145 und die zweite Gasanschlusseinrichtung 99 der zweiten Kammer 72 der Druckgasenergiewandlungs-Wärmetauscher-Einrichtung der ersten Einheit zugeführt. Dabei sind am zweiten Vierfach-Ventilblock 132 der zweiten Einheit das fünfte Ventil 133 geschlossen, das sechste Ventil 134 offen, das siebente Ventil 135 offen und das achte Ventil 136 geschlossen.Now bar 2 begins on the first unit, and at the same time bar 1 begins on the second unit. The
Nun beginnt Takt 3 an der ersten Einheit, und gleichzeitig beginnt Takt 2 an der zweiten Einheit. Am zweiten Vierfach-Ventilblock 132 der ersten Einheit öffnet das fünfte Ventil 133, und es strömt daraufhin Druckgas durch die achte Gasleitung 143 in die dritte Kammer 114 der Druckgasenergiewandlungs-Wärmetauscher-Einrichtungs-Vorstufeneinrichtung. Das sechste Ventil 134 ist geschlossen.Now bar 3 begins on the first unit, and at the
Das siebente Ventil 135 und das achte Ventil 136 sind geöffnet, so dass die sechste Kammer 76 der Druckgasenergiewandlungs-Wärmetauscher-Einrichtung der ersten Einheit und die erste Kammer 71 der Druckgasenergiewandlungs-Wärmetauscher-Einrichtung der zweiten Einheit entlüften können bzw. deren Luft einem weiteren Verbraucher zugeführt werden kann. Der zweite Kolben 111 der Druckgasenergiewandlungs-Wärmetauscher-Enrichtungs-Vorstufeneinrichtung und der erste Kolben 110 der Druckgasenergiewandlungs-Wärmetauscher-Einrichtungs-Vorstufeneinrichtung werden zum oberen Totpunkt gedrückt. Dabei wird Öl aus der vierten Kammer 116 der Druckgasenergiewandlungs-Wärmetauscher-Einrichtungs-Vorstufeneineinrichtung über die vierte Flüssigkeitsanschlusseinrichtung 120 und eine daran angeschlossene Öldruckleitung zum Ölmotor gedrückt.The
Die erste Flüssigkeitsanschlusseinrichtung 121 ist offen, so dass sich die zweite Kammer 115 der Druckgasenergiewandlungs-Wärmetauscher-Eunrichtungs-Vorstufeneinrichtung über die erste Flüssigkeitsanschlusseinrichtung 121 mit Öl vollsaugen kann. Die dritte Flüssigkeitsanschlusseinrichtung 119 und die zweite Flüssigkeitsanschlusseinrichtung 122 sind geschlossen.The first
Bei Beginn von Takt 2 der zweiten Einheit öffnet beim ersten Vierfach-Ventilblock 127 der ersten Einheit das dritte Ventil 130, und das immer noch unter Druck stehende Gas aus der fünften Kammer 75 der Druckgasenergiewandlungs-Wärmetauscher-Einrichtung sowie das nun durch die Aufwärtsbewegung des ersten Kolbens 110 der Druckgasenergiewandlungs-Wärmetauscher-Einrichtungs-Vorstufeneinrichtung und des zweiten Kolbens 111 der Druckgasenergiewandlungs-Wärmetauscher-Einrichtungs-Vorstufeneinrichtung - ausgelöst durch den Takt 3 - verdrängte Gas aus der ersten Kammer 113 der Druckgasenergiewandlungs-Wärmetauscher-Einrichtungs-Vorstufeneinrichtung der ersten Einheit strömt nun über eine neunte Gasleitung 142 zur zweiten Gasanschlusseinrichtung 99 in die zweite Kammer 72 der Druckgasenergiewandlungs-Wärmetauscher-Einrichtung und unterstützt dort die Bewegung des ersten Kolbens 69 der Druckgasenergiewandlungs-Wärmetauscher-Einrichtung und des zweiten Kolbens 70 der Druckgasenergiewandlungs-Wärmetauscher-Einrichtung zum oberen Totpunkt während des Taktes 2 der zweiten Einheit. Hat die Druckgasenergiewandlungs-Wärmetauscher-Einrichtungs-Vorstufeneinrichtung der ersten Einheit den Takt 3 mit Erreichen des oberen Totpunktes des ersten Kolbens 110 der Druckgasenergiewandlungs-Wärmetauscher-Einrichtungs-Vorstufeneinrichtung und des zweiten Kolbens 111 der Druckgasenergiewandlungs-Wärmetauscher-Einrichtungs-Vorstufeneinrichtung abgeschlossen, dann beginnt bei der ersten Einheit Takt 4 und bei der zweiten Einheit Takt 3.At the beginning of
Bei der ersten Einheit öffnet am zweiten Vierfach-Ventilblock 132 das sechste Ventil 134, und das Druckgas der dritten Kammer 114 der Druckgasenergiewandlung-Wärmetauscher-Einrichtungs-Vorstufeneinrichtung strömt über eine zehnte Gasleitung 140 und die zweite Gasleitung 78 in die sechste Kammer 76 der Druckgasenergiewandlungs-Wärmetauscher-Einrichtung. Der erste Kolben 69 der Druckgasenergiewandlungs-Wärmetauscher-Einrichtung und der zweite Kolben 70 der Druckgasenergiewandlungs-Wärmetauscher-Einrichtung werden zum unteren Totpunkt gedrückt. Dabei wird Öl aus der dritten Kammer 73 der Druckgasenergiewandlungs-Wärmetauscher-Einrichtung über die fünfte Flüssigkeitsleitung 94 zum Ölmotor gedrückt.In the first unit, the
Die dritte Flüssigkeitsleitung 97 ist geschlossen. Auch die sechste Flüssigkeitsleitung 95 zum Ölmotor hin ist geschlossen.The third
Die zweite Flüssigkeitsleitung 96 ist geöffnet, so dass sich die vierte Kammer 74 der Druckgasenergiewandlungs-Wärmetauscher-Einrichtung über diese zweite Flüssigkeitsleitung 96 mit Öl vollsaugen kann.The
Bei Beginn des Taktes 4 der ersten Einheit und des Taktes 3 der zweiten Einheit öffnet beim ersten Vierfach-Ventilblock 127 der ersten Einheit das vierte Ventil 131, und das Restdruckgas aus der fünften Kammer 75 der Druckgasenergiewandlungs-Wärmetauscher-Einrichtung der ersten Einheit und der zweiten Kammer 72 der Druckgasenergiewandlungs-Wärmetauscher-Einrichtung der zweiten Einheit kann in die Atmosphäre entlassen werden oder einem weiteren Verbraucher zugeführt werden.At the beginning of cycle 4 of the first unit and
Jetzt beginnt die erste Einheit wieder mit Takt 1, und die zweite Einheit beginnt mit Takt 4. Dabei wird beim zweiten Vierfach-Ventilblock 132 der ersten Einheit das siebente Ventil 135 geöffnet, und über eine elfte Gasleitung 141 und die erste Gasanschlusseinrichtung 98 wird der ersten Kammer 71 der Druckgasenergiewandlungs-Wärmetauscher-Einrichtung der zweiten Einheit das teilentspannte Druckgas aus der dritten Kammer 114 der Druckgasenergiewandlungs-Wärmetauscher-Einrichtungs-Vorstufeneinrichtung und der sechsten Kammer 76 der Druckgasenergiewandlungs-Wärmetauscher-Einrichtung der ersten Einheit zugeführt und unterstützt die Bewegung des ersten Kolbens 69 der Druckgasenergiewandlungs-Wärmetauscher-Einrichtung und des zweiten Kolbens 70 der Druckgasenergiewandlungs-Wärmetauscher-Einrichtung der zweiten Einheit in Richtung des unteren Totpunktes während des Taktes 4. Ist der Takt 4 der zweiten Einheit beendet, öffnet beim zweiten Vierfach-Ventilblock 132 der ersten Einheit das achte Ventil 136 und entlässt das Restdruckgas in die Atmosphäre oder führt es dem nächsten Verbraucher zu.Now the first unit begins again with cycle 1, and the second unit begins with cycle 4. The
Dieser in den vorangegangenen Absätzen zur Funktionsweise der Druckgasenergiewandlungsvorrichtung beschriebene Ablauf wiederholt sich nun ständig. Das Anlangen der Kolben an den Endpunkten kann mit einem Wegmesssystem z.B. an den Kolbenstangen in den Mittelteilen oder mit Kontaktschaltern in den Stirnwänden bzw. mit berührungslosen Tastern festgestellt werden. Diese Schalter lösen die nächste Ventilschaltung aus.This process described in the previous paragraphs regarding the functioning of the compressed gas energy conversion device is now repeated constantly. The arrival of the pistons at the end points can be determined with a path measuring system, e.g. on the piston rods in the middle parts or with contact switches in the end walls or with non-contact buttons. These switches trigger the next valve switching.
Die Reihe der Einheiten lässt sich beliebig erweitern und somit der Umfang der erfindungsgemäßen Druckgasenergiewandlungsvorrichtung beliebig vergrößern.The number of units can be expanded as desired and thus the scope of the compressed gas energy conversion device according to the invention can be increased as desired.
Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen der Druckgasenergiewandlungsvorrichtung mit nur einer Zweiergruppe oder mit zwei Zweiergruppen bzw. nur einer Einheit oder zwei Einheiten entsteht immer ein innerer Staudruck, der zu keinerlei Leistungseinbußen führt, solange die „Abluft“ weiterer Arbeit zugeführt wird, z.B. einem Auftriebskraftwerk oder einer Turbine. Soll die „Abluft“ allerdings nur thermisch genutzt werden (Entzug der Wärme), so empfiehlt es sich, zwischen drei, vier, fünf oder sechs Einheiten bzw. Zweiergruppen hintereinander zu schalten, um Zeit zu gewinnen und ein Abblasen der „Abluft“ zu gewährleisten, bevor der nächste Arbeitstakt beginnt. Wenn man die Ölmotoren, die von den einzelnen Druckgasenergiewandlungs-Wärmetauscher-Einrichtungen und von den einzelnen Druckgasenergiewandlungs-Wärmetauscher-Einrichtungs-Vorstufeneinrichtungen angetrieben werden, mittels einer durchgehenden Welle miteinander verbindet und wenn die Schluckmengen der Ölmotoren mit den verdrängten Ölmengen der einzelnen Druckgasenergiewandlungs-Wärmetauscher-Einrichtungen und der einzelnen Druckgasenergiewandlungs-Wärmetauscher-Einrichtungs-Vorstufeneinrichtungen kompatibel sind, werden die Abläufe bzw. Takte der einzelnen Einheiten immer gleichmäßig harmonisch ablaufen, und die Ölmotoren wirken dann wie ein Mengenteiler.In the above-described exemplary embodiments of the compressed gas energy conversion device with only one group of two or with two groups of two or only one unit or two units, there is always an internal dynamic pressure that does not lead to any loss of performance as long as the "exhaust air" is supplied with further work, e.g Turbine. However, if the "exhaust air" is only to be used thermally (removal of heat), it is advisable to to connect three, four, five or six units or groups of two in a row in order to gain time and ensure that the "exhaust air" is blown off before the next work cycle begins. If the oil motors, which are driven by the individual compressed gas energy conversion heat exchanger devices and by the individual compressed gas energy conversion heat exchanger device preliminary devices, are connected to one another by means of a continuous shaft, and if the intake quantities of the oil motors correspond to the displaced oil quantities of the individual compressed gas energy conversion heat exchanger Devices and the individual compressed gas energy conversion heat exchanger device preliminary devices are compatible, the processes or clocks of the individual units will always run smoothly and harmoniously, and the oil motors then act like a flow divider.
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- hydraulische Kolbeneinrichtunghydraulic piston device
- 22
- erster Hohlzylinderfirst hollow cylinder
- 33
- erste Stirnwandfirst end wall
- 44
- zweite Stirnwandsecond end wall
- 55
- zweiter Hohlzylindersecond hollow cylinder
- 66
- dritte Stirnwandthird end wall
- 77
- vierte Stirnwandfourth end wall
- 88th
- dritter Hohlzylinderthird hollow cylinder
- 99
- fünfte Stirnwandfifth end wall
- 1010
- sechste Stirnwandsixth front wall
- 1111
- vierter Hohlzylinderfourth hollow cylinder
- 1212
- siebente Stirnwandseventh end wall
- 1313
- achte Stirnwandeighth end wall
- 1414
- Kolbenstangepiston rod
- 1515
- erster Kolbenfirst piston
- 1616
- zweiter Kolbensecond piston
- 1717
- dritter Kolbenthird piston
- 1818
- vierter Kolbenfourth piston
- 1919
- erste Kammerfirst chamber
- 2020
- zweite Kammersecond chamber
- 2121
- dritte Kammerthird chamber
- 2222
- vierte Kammerfourth chamber
- 2323
- fünfte Kammerfifth chamber
- 2424
- sechste Kammersixth chamber
- 2525
- siebente Kammerseventh chamber
- 2626
- achte Kammereighth chamber
- 2727
- erste Flüssigkeitsanschlusseinrichtungfirst liquid connection device
- 2828
- zweite Flüssigkeitsanschlusseinrichtungsecond liquid connection device
- 2929
- dritte Flüssigkeitsanschlusseinrichtungthird liquid connection device
- 3030
- vierte Flüssigkeitsanschlusseinrichtungfourth liquid connection device
- 3131
- erste Gasanschlusseinrichtungfirst gas connection device
- 3232
- zweite Gasanschlusseinrichtungsecond gas connection device
- 3333
- dritte Gasanschlusseinrichtungthird gas connection device
- 3434
- vierte Gasanschlusseinrichtungfourth gas connection device
- 3535
- fünfte Gasanschlusseinrichtungfifth gas connection device
- 3636
- erste Gasleitungfirst gas line
- 3737
- zweite Gasleitungsecond gas line
- 3838
- sechste Gasanschlusseinrichtungsixth gas connection device
- 3939
- siebente Gasanschlusseinrichtungseventh gas connection device
- 4040
- achte Gasanschlusseinrichtungeighth gas connection device
- 4141
- neunte Gasanschlusseinrichtungninth gas connection device
- 4242
- zehnte Gasanschlusseinrichtungtenth gas connection device
- 4343
- dritte Gasleitungthird gas line
- 4444
- vierte Gasleitungfourth gas line
- 4545
- elfte Gasanschlusseinrichtungeleventh gas connection device
- 4646
- zwölfte Gasanschlusseinrichtungtwelfth gas connection device
- 4747
- erste Flüssigkeitsleitungfirst liquid line
- 4848
- durch strömende Flüssigkeit anzutreibende Maschinemachine to be driven by flowing liquid
- 4949
- zweite Flüssigkeitsleitungsecond liquid line
- 5050
- Druckgasenergiewandlungseinrichtungcompressed gas energy conversion device
- 5151
- fünfte Gasleitungfifth gas line
- 5252
- erste Druckregelventileinrichtung, welche Gasdruck und Flüssigkeitsdruck gegeneinander regeltfirst pressure control valve device, which regulates gas pressure and liquid pressure against each other
- 5353
- sechste Gasleitungsixth gas line
- 5454
- dritte Flüssigkeitsleitungthird liquid line
- 5555
- siebente Gasleitungseventh gas line
- 5656
- zweite Druckregelventileinrichtung, welche Gasdruck und Flüssigkeitsdruck gegeneinander regeltsecond pressure control valve device, which regulates gas pressure and liquid pressure against each other
- 5757
- achte Gasleitungeighth gas line
- 5858
- vierte Flüssigkeitsleitungfourth liquid line
- 5959
- Verbrauchereinrichtung, die Gas thermisch und/oder mechanisch und/oder chemisch verwendetConsumer equipment using gas thermally and/or mechanically and/or chemically
- 6060
- Druckgasenergiewandlungs-Wärmetauscher-EinrichtungCompressed gas energy conversion heat exchanger device
- 6161
- erster Hohlzylinderfirst hollow cylinder
- 6262
- erste Stirnwandfirst end wall
- 6363
- zweite Stirnwandsecond end wall
- 6464
- erstes Mittelteilfirst middle part
- 6565
- zweites Mittelteilsecond middle part
- 6666
- zweiter Hohlzylindersecond hollow cylinder
- 6767
- dritter Hohlzylinderthird hollow cylinder
- 6868
- vierter Hohlzylinderfourth hollow cylinder
- 6969
- erster Kolbenfirst piston
- 7070
- zweiter Kolbensecond piston
- 7171
- erste Kammerfirst chamber
- 7272
- zweite Kammersecond chamber
- 7373
- dritte Kammerthird chamber
- 7474
- vierte Kammerfourth chamber
- 7575
- fünfte Kammerfifth chamber
- 7676
- sechste Kammersixth chamber
- 7777
- erste Gasleitungfirst gas line
- 7878
- zweite Gasleitungsecond gas line
- 7979
- dritte Stirnwandthird end wall
- 8080
- vierte Stirnwandfourth end wall
- 8181
- erste Flüssigkeitsleitungfirst liquid line
- 8282
- vierte Flüssigkeitsleitungfourth liquid line
- 8383
- erste Gasdurchleitungseinrichtungfirst gas passage means
- 8484
- zweite Gasdurchleitungseinrichtungsecond gas passage device
- 8585
- Flüssigkeitsdurchleitungseinrichtungliquid passage device
- 85a85a
- dritter Kanalthird channel
- 85b85b
- vierter Kanalfourth channel
- 8686
- erster Kanalfirst channel
- 8787
- erstes Steigrohrfirst riser
- 8888
- zweites Steigrohrsecond riser
- 8989
- drittes Steigrohrthird riser
- 9090
- zweiter Kanalsecond channel
- 9191
- viertes Steigrohrfourth riser
- 9292
- fünftes Steigrohrfifth riser
- 9393
- sechstes Steigrohrsixth riser
- 9494
- fünfte Flüssigkeitsleitungfifth liquid line
- 9595
- sechste Flüssigkeitsleitungsixth liquid line
- 9696
- zweite Flüssigkeitsleitungsecond liquid line
- 9797
- dritte Flüssigkeitsleitungthird liquid line
- 9898
- erste Gasanschlusseinrichtungfirst gas connection device
- 9999
- zweite Gasanschlusseinrichtungsecond gas connection device
- 100100
- erste Druckgaszuleitungfirst compressed gas supply line
- 101101
- zweite Druckgaszuleitungsecond compressed gas supply line
- 102102
- dritte Gasleitungthird gas line
- 103103
- vierte Gasleitungfourth gas line
- 104104
- erste Abluftleitungfirst exhaust pipe
- 105105
- zweite Abluftleitungsecond exhaust pipe
- 106106
- erster Hohlzylinderfirst hollow cylinder
- 107107
- erste Stirnwandfirst end wall
- 108108
- zweite Stirnwandsecond end wall
- 109109
- Kolbenstangepiston rod
- 110110
- erster Kolbenfirst piston
- 111111
- zweiter Kolbensecond piston
- 112112
- Mittelteilcenter part
- 113113
- erste Kammerfirst chamber
- 114114
- dritte Kammerthird chamber
- 115115
- zweite Kamersecond camera
- 116116
- vierte Kammerfourth chamber
- 117117
- erste Gasanschlusseinrichtungfirst gas connection device
- 118118
- zweite Gasanschlusseinrichtungsecond gas connection device
- 119119
- dritte Flüssigkeitsanschlusseinrichtungthird liquid connection device
- 120120
- vierte Flüssigkeitsanschlusseinrichtungfourth liquid connection device
- 121121
- erste Flüssigkeitsanschlusseinrichtungfirst liquid connection device
- 122122
- zweite Flüssigkeitsanschlusseinrichtungsecond liquid connection device
- 123123
- Kolbenrohrplunger tube
- 124124
- zweiter Hohlzylindersecond hollow cylinder
- 125125
- erste Flüssigkeitsleitungfirst liquid line
- 126126
- zweite Flüssigkeitsleitungsecond liquid line
- 127127
- erster Vierfach-Ventilblockfirst four-valve block
- 128128
- erstes Ventilfirst valve
- 129129
- zweites Ventilsecond valve
- 130130
- drittes Ventilthird valve
- 131131
- viertes Ventilfourth valve
- 132132
- zweiter Vierfach-Ventilblocksecond four-valve block
- 133133
- fünftes Ventilfifth valve
- 134134
- sechstes Ventilsixth valve
- 135135
- siebentes Ventilseventh valve
- 136136
- achtes Ventileighth valve
- 137137
- erstes Ausführungsbeispiel einer Druckgasenergiewandlungs-Wärmetauscher-Einrichtungs-Vorstufeneinrichtungfirst embodiment of a compressed gas energy conversion heat exchanger device preliminary device
- 138138
- zweites Ausführungsbeispiel einer Druckgasenergiewandlungs-Wärmetauscher-Einrichtungs-Vorstufeneinrichtungsecond embodiment of a compressed gas energy conversion heat exchanger device preliminary device
- 139139
- sechste Gasleitungsixth gas line
- 140140
- zehnte Gasleitungtenth gas line
- 141141
- elfte Gasleitungeleventh gas line
- 142142
- neunte Gasleitungninth gas line
- 143143
- achte Gasleitungeighth gas line
- 144144
- fünfte Gasleitungfifth gas line
- 145145
- siebente Gasleitungseventh gas line
- 146146
- Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Druckgasenergiewandlungs-Wärmetauscher-EinrichtungEmbodiment of a compressed gas energy conversion heat exchanger device according to the invention
- 147147
- siebente Flüssigkeitsleitungseventh liquid line
- 148148
- Strömungssteuerungsventileinrichtungflow control valve assembly
- 149149
- Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Druckgasenergiewandlungs-Wärmetauscher-Einrichtungs-VorstufeneinrichtungEmbodiment of a compressed gas energy conversion heat exchanger device preliminary stage device according to the invention
- 150150
- dritte Flüssigkeitsleitungthird liquid line
- 151151
- Strömungssteuerungsventileinrichtungflow control valve assembly
Claims (42)
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-
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Publication number | Publication date |
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DE102019006695A1 (en) | 2021-03-25 |
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Legal Events
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