DE112011102904T5 - Abwärme-Leistungsgenerator - Google Patents

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DE112011102904T5
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bearings
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heat power
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DE112011102904T
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Inventor
Toshio Takahashi
Hirohisa Wakisaka
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IHI Rotating Machinery Engineering Co Ltd
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IHI Corp
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    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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    • H02K99/10Generators
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • F01D25/00Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
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Abstract

Dieser Abwärme-Leistungsgenerator (G) weist auf: einen Verdampfer (1), welcher Dampf aus einem Arbeitsmediums durch Rückgewinnung von Wärmeenergie herstellt; ein leistungserzeugendes Bauteil (2), welches Dampf dekomprimiert und elektrische Leistung erzeugt; einen Verflüssiger (3), der den Dampf, welcher durch das leistungserzeugende Bauteil (2) gepresst wird, verdichtet; eine Pumpe (4), welche das durch den Verflüssiger (3) verdichtete Arbeitsmedium zum Verdampfer (1) befördert; und ein Schmiermittelbereitstellungsbauteil (5), welches dem leistungserzeugenden Bauteil (2) Schmiermittel zuführt, wobei das genannte Schmiermittel zur Schmierung der Lager (14a, 14b) verwendet wird, welche im leistungserzeugenden Bauteil (2) bereitgestellt werden.

Description

  • Technischer Bereich
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Abwärme-Leistungsgenerator zur Erzeugung von elektrischer Leistung unter Verwendung von Wärmeenergie.
  • Hintergrund
  • Im artverwandten Fachgebiet wird Wärmeenergie (Abwärme), welche von Fabriken, Verbrennungsanlagen oder Ähnlichem abgegeben wird, für die Erzeugung von elektrischer Leistung rückgewonnen und die elektrische Energie, welche bei dieser Leistungserzeugung erlangt wird, wird wiederverwendet, wodurch die Energieeinsparung fortentwickelt wird. In diesen Fabriken oder Anlagen wird eine Abwärme von ungefähr 300°C oder mehr (in einigen Fällen sogar nahezu 1000°C) zum Antrieb eines Leistungsgenerators verwendet, da Hochdruckdämpfe einfach erzeugt werden können und viel an Niedertemperatur-Abwärme im Bereich von 300°C oder weniger noch immer in die Atmosphäre abgegeben wird. Es wird somit erwartet, dass eine weitere Energieersparnis erzielt werden kann, sofern Niedertemperatur-Abwärme, welche in artverwandten Fachgebieten kaum rückgewonnen wird, zur Leistungserzeugung wiedererlangt wird.
  • Patentschrift 1 zeigt, wie untenstehend beschrieben, einen Abwärme-Leistungsgenerator zur Erzeugung von elektrischer Leistung auf, welcher die Wärmeenergie einer Niedertemperatur-Abwärme von 300°C oder weniger mittels eines Rankine-Kreisprozesses nutzt, welcher ein niedersiedendes Arbeitsmedium verwendet. Wie untenstehend beschrieben zeigt die Patentschrift 2 einen Turbinengenerator auf, welcher an den Abwärme-Leistungsgenerator aus Patentschrift 1 angepasst wird, wobei der Turbinengenerator einen Generator, welcher direkt mit einer Turbine verbunden ist, und ein Schmiergerät zur umströmenden Ölausschmierung und zur Ausschmierung von Lagern, welche die Turbinenrotoren und den Generator unterstützen, aufweist.
  • Verwandte Dokumente
  • Patentschrift
    • [Patentschrift 1] Japanische, ungeprüfte Patentanmeldung, Erstveröffentlichungsnummer 2000-110514
    • [Patentschrift 2] Japanische, geprüfte Patentanmeldung, Zweitveröffentlichungsnummer 4311982
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Technische Problemstellung
  • Elektrische Leistungserzeugung unter Verwendung der Wärmeenergie einer Niedertemperatur-Abwärme kann durchgeführt werden solange ein Rankine-Kreisprozess besteht, welcher das niedersiedende, in der Patentschrift 1 beschriebene Arbeitsmedium verwendet. Im Falle einer Nutzung der Niedertemperatur-Abwärme ist die Energie-Rückgewinnungseffizienz bei einem Rankine-Kreisprozess gering, da die Temperaturdifferenz klein ist. Folglich ist es für die Wiedererlangung von elektrischer Leistung aus Niedertemperatur-Abwärme notwendig die Kosten von Bauteilen im Hinblick auf eine wirtschaftliche Durchführbarkeit zu verringern. Im Hinblick auf eine Kostenreduktion erscheint es notwendig lediglich Bauteile bereitzustellen, welche unmittelbar mit dem Rankine-Kreisprozess verknüpft sind (im Speziellen eine Abwärmerückgewinnungseinheit zur Erzeugung eines Dampfes aufgrund der Wärmeenergie einer Niedertemperatur-Abwärme, ein mit Dampf angetriebener Turbinengenerator, ein Verflüssiger zur Verdichtung und Verflüssigung des Dampfes, welches durch den Turbinengenerator gepresst worden ist, eine Pumpe zur Umströmung eines niedersiedendes Arbeitsmediums und ähnliches), sowie zusätzliche Bauteile, welche nicht unmittelbar mit dem Rankine-Kreisprozess verknüpft sind, so weit wie möglich wegzulassen.
  • Patentschrift 2 zeigt einen Turbinengenerator auf, welcher an den in Patentschrift 1 beschriebenen Abwärme-Leistungsgenerator angepasst wird. Da es jedoch notwendig ist das Schmieröl zirkulieren zu lassen, werden eine Ausstoßvorrichtung, ein Schmieröltank, eine flüssigkeitsbefördernde Pumpe, Rohre und ähnliches benötigt. Hieraus resultiert eine Erhöhung der Anzahl zusätzlicher Bauteile, welche nicht unmittelbar mit dem Rankine-Kreisprozess verknüpft sind, sodass die Anordnung dadurch verkompliziert wird und die Kosten dadurch erhöht werden.
  • Die vorliegende Erfindung wurde mit Blick auf die obenstehende Sachlage angefertigt und zielt darauf ab einen Abwärme-Leistungsgenerator bereitzustellen, welcher in der Lage ist ertragreich elektrische Leistung unter Verwendung von Wärmeenergie einer Niedertemperatur-Abwärme zu erzeugen, ohne dass dessen Aufbau verkompliziert wird und dessen Kosten erhöht werden.
  • Lösung der Aufgabenstellung
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung schließt ein Abwärme-Leistungsgenerator (G) folgendes ein: einen Verdampfer (1) zur Rückgewinnung von Wärmeenergie für die Dampfproduktion eines Arbeitsmediums; ein leistungserzeugendes Bauteil (2) zur Erzeugung von elektrischer Leistung während des Ausdehnung des Dampfes; ein Verflüssiger (3) zur Verdichtung des Dampfes, welches durch das leistungserzeugende Bauteil gepresst worden ist; eine Pumpe (4) zur Beförderung des Arbeitsmediums, welches zwischen Verflüssiger und Verdampfer verdichtet worden ist; und ein Bauteil zur Schmiermittelbereitstellung (5), um das leistungserzeugende Bauteil mit einem Schmiermittel zu versorgen, welches zur Schmierung der Lager im leistungserzeugenden Bauteil bereitgestellt wird.
  • In diesem Fall ist ein Arbeitsmedium vorteilhaft, dessen Siedepunkt höher als oder exakt 35°C beträgt, sowie ein Druck innerhalb des Abwärme-Leistungsgenerators, welcher in Betrieb einem Überdruck von weniger als oder exakt 1 MPa entspricht.
  • Das leistungserzeugende Bauteil kann einschließen: ein Impeller (11), welcher durch Dampf in Rotation angetrieben wird; ein Generator (12), welcher durch eine Antriebskraft des Impellers in Rotation angetrieben wird, sodass eine elektrische Leistung erzeugt wird; eine Drehspindel (13) zur Übertragung der Rotationsantriebskraft des Laufrades auf den Generator; drehbare Lager (14a, 14b), welche die Drehspindel unterstützen; und eine Hülse (15), in welcher mindestens der Generator und die Drehspindel untergebracht sind, und welche mit einem Schmiermittelkanal versehen wird (18, 19, 30), um die Lager mit dem Schmiermittel aus dem Schmiermittelbereitstellungsbauteil zu versorgen.
  • Der Schmiermittelkanal kann einschließen: einen Ringkanal (18a), welcher ringförmig um eine Drehachse der Drehspindel ausgebildet ist; und ein Kanal (18, 19), bei welchem ein Ende hiervon mit dem Ringkanal in Verbindung steht und das andere Ende hiervon mit einem Schmiermittelbereitstellungsanschluss (C1, C2) des Schmiermittelbereitstellungsbauteils in Verbindung steht.
  • Ein Ende des Schmiermittelkanals kann an der Seite einer Lateraloberfläche der Lager angeordnet sein, und das andere Ende des Schmiermittelkanals kann mit einem Schmiermittelbereitstellungsanschluss eines Schmiermittelbereitstellungsbauteils in Verbindung stehen.
  • Der Schmiermittelkanal kann in einer L-Form gebildet sein.
  • Es ist vorteilhaft, dass die Hülse eine abgedichtete Gestalt besitzt und das Schmiermittelbereitstellungsbauteil das Schmiermittel unter Druck setzt, und zwar mit einem Druck, welcher den inneren Druck der Hülse übersteigt, sodass das Schmiermittel zum leistungserzeugenden Bauteil geliefert wird.
  • Der Abwärme-Leistungsgenerator kann ferner eine Regelung zur Steuerung des Schmiermittelbereitstellungsbauteils einschließen und die Regelung kann das Schmiermittelbereitstellungsbauteil steuern, sodass eine feste Menge an Schmiermittel periodisch zum leistungserzeugenden Bauteil zugeführt wird.
  • Die Regelung kann eine Zuführungsmenge des Schmiermittels, welche durch das Schmiermittelbereitstellungsbauteil zugeführt wird, auf der Basis einer elektrischen Ausgabe eines leistungserzeugenden Bauteils einstellen.
  • Wirkung der Erfindung
  • Da die im leistungserzeugenden Bauteil bereitgestellten Lager unter der Verwendung des vom Schmiermittelbereitstellungsbauteils zugeführten Schmiermittels geschmiert werden, und da in artverwandter Technik ein Aufbau mit umströmendem Schmieröl nicht erforderlich ist, ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich ertragreich elektrische Leistung unter Verwendung der Wärmeenergie einer Niedertemperatur-Abwärme zu erzeugen, ohne dass der Aufbau verkompliziert und die Kosten erhöht werden.
  • Da der Druck innerhalb des Abwärme-Leistungsgenerators zur Stabilität des zugeführten Schmiermittels niedrig gehalten wird, ist zudem kein Hochdruck an die Hülse, den Verdampfer oder den Verflüssiger des leistungserzeugenden Bauteils angebracht und es ist auch möglich einen Abwärme-Leistungsgenerator anzufertigen, welcher sicher ist und dessen Kosten niedrig gehalten werden.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 stellt ein Blockdiagramm dar, welches den allgemeinen Aufbau eines Abwärme-Leistungsgenerators in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch aufzeigt.
  • 2 ist eine Darstellung, welche Strukturen eines Turbinengenerators und ein Schmiermittelbereitstellungsbauteil aufzeigt, welche im Abwärme-Leistungsgenerator in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bereitgestellt werden.
  • 3 ist eine Querschnittsdarstellung entlang der A-A Linie aus 2.
  • 4 stellt ein Blockdiagramm dar, welches schematisch das Regelungssystem des Abwärme-Leistungsgenerators in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufzeigt.
  • 5 ist eine Querschnittsdarstellung, welche eine Abänderung des Schmiermittelkanals im Turbinengenerator aufzeigt, die im Abwärme-Leistungsgenerator in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorgesehen ist.
  • Beschreibung der Ausführungsformen
  • Ein Abwärme-Leistungsgenerator in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf die Zeichnungen unten beschrieben. 1 stellt ein Blockdiagramm dar, welches den allgemeinen Aufbau eines Abwärme-Leistungsgenerators in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch aufzeigt. Wie in 1 aufgezeigt, stellt ein Abwärme-Leistungsgenerator G in dieser Ausführungsform einen Leistungsgenerator dar, welcher einen Verdampfer 1, einen Turbinengenerator 2 (leistungserzeugendes Bauteil), einen Verflüssiger 3, eine Pumpe 4 und ein Schmiermittelbereitstellungsbauteil 5 einschließt, und der Leistungsgenerator verwendet einen Rankine-Kreisprozess. Der Abwärme-Leistungsgenerator G erzeugt elektrische Leistung unter Verwendung einer Niedertemperatur-Abwärme (beschrieben als Wärmequelle in 1) von in etwa 300°C oder weniger, welche von Fabriken, Verbrennungsanlagen oder ähnlichem abgegeben wird.
  • Der Verdampfer 1 rückgewinnt die Niedertemperatur-Abwärme, welche von Fabriken oder ähnlichem abgegeben werden, und erzeugt Dampf eines Arbeitsmediums. Der Turbinengenerator 2 erzeugt elektrische Leistung, während sich das durch den Verdampfer 1 erzeugte Dampf ausdehnt. Der genaue Aufbau eines Turbinengenerators 2 wird zudem später beschrieben. Der Verflüssiger 3 kühlt den Dampf, welches unter Verwendung eines Kühlmediums, wie beispielsweise Kühlwasser, durch den Turbinengenerator gepresst worden ist. Die Pumpe 4 setzt das Arbeitsmedium, welches am Verflüssiger 3 verdichtet worden ist, unter Druck und befördert das Arbeitsmedium zum Verdampfer 1.
  • Das Schmiermittelbereitstellungsbauteil 5 führt dem Turbinengenerator 2 Schmiermittel zu, welches zur Schmierung der im Turbinengenerator vorgesehenen Lager verwendet wird. Es wird nicht Schmieröl zur Schmierung der Lager verwendet, sondern es wird ein Schmiermittel verwendet, um den Aufbau hiervon so weit wie möglich zu vereinfachen und um eine Kostenerhöhung hiervon zu vermeiden. Das heißt im Falle einer Verwendung von Schmieröl ist eine Zirkulation des Schmieröls notwendig, was eine Verkomplizierung des Aufbaus und eine Erhöhung der Kosten verursacht. Unter Verwendung eines Schmiermittels, welches keine Zirkulation benötigt, wird die Vereinfachung des Aufbaus und die Kostenreduktion vorangetrieben.
  • Da das im Abwärme-Leistungsgenerator G verwendete Arbeitsmittel den obigen Aufbau aufweist, ist es vorteilhaft ein Medium zu verwenden, dessen Siedepunkt (Siedepunkt unter Atmosphärendruck) höher als 35°C ist und dessen Maximaldruck innerhalb des Abwärme-Leistungsgenerators in Betrieb geringer als oder exakt 1 MPa (G) beträgt (1 MPa Überdruck). Der Grund hierfür ist die Ermöglichung der Herstellung des Dampfes unter Verwendung einer Niedertemperatur-Abwärme, um elektrische Leistung unter Verwendung von Wärmeenergie der Niedertemperatur-Abwärme von in etwa 300°C oder weniger zu erzeugen. Durch das Niedrighalten des Druckes des gesamten Abwärme-Leistungsgenerators ist es zudem möglich den inneren Druck im Turbinengenerator 2 niedrig zu halten und die Auftrennung des Schmiermittels, welches dem Turbinengenerator 2 vom Schmiermittelbereitstellungsbauteil 5 zugeführt wird, zu verhindern (Auftrennung ölige Basis und Verdickungsmittel). Dies ermöglicht es die Turbine stabil anzutreiben, und zwar ohne eine komplexe Struktur eines Schmieröls zu verwenden, sondern unter Verwendung eines kostengünstigen Schmiermittels.
  • Da außerdem der Druck innerhalb des Abwärme-Leistungsgenerators zur stabilen Schmiermittelzufuhr gering gehalten wird, sodass kein Hochdruck zur Hülse des Turbinengenerators 2, zum Verdampfer 1 oder zum Verflüssiger 3 eingespeist wird, ist es möglich den Abwärme-Leistungsgenerator G, welcher sicher ist und dessen Kosten gering gehalten werden, anzufertigen. Als ein greifbares Arbeitsmedium können Hydrofluorether (HFE), Fluorkohlenstoff, Fluorketon, Perfluorpolyether oder ähnliches eingesetzt werden.
  • In Bezug auf den Abwärme-Leistungsgenerator, welcher den oben genannten Aufbau besitzt, wird, sobald das Arbeitsmedium durch die Pumpe 4 zum Verdampfer 1 befördert wird, das Arbeitsmedium durch die Wärmeenergie der Niedertemperatur-Abwärme (Wärmequelle), welche dem Verdampfer 1 zugeführt wird, gekocht und verdampft, wodurch der Dampf des Arbeitsmediums hergestellt wird. Der Dampf, welcher am Verdampfer 1 hergestellt wird, wird dem Turbinengenerator 2 zugeführt und treibt den Turbinengenerator 2 an während es sich selbst ausdehnt, wodurch die Erzeugung von elektrischer Leistung am Turbinengenerator 2 ausgeführt wird. Der Dampf, welcher durch den Turbinengenerator 2 durchgelaufen ist, wird durch das Kühlmittel am Verflüssiger 3 gekühlt, um verdichtet zu werden. Das Arbeitsmedium, welches durch den Verflüssiger 3 gekühlt wird, wird durch die Pumpe unter Druck gesetzt und wird wieder zum Verdampfer 1 befördert. Auf diese Weise wird das Arbeitsmedium wiederholend im Abwärme-Leistungsgenerator G verdampft und verdichtet, wodurch die Erzeugung von elektrischer Leistung unter Verwendung von Wärmeenergie der Niedertemperatur-Abwärme ausgeübt wird.
  • Als nächstes werden der Turbinengenerator 2 und das Schmiermittelbereitstellungsbauteil 5, welche im Abwärme-Leistungsgenerator vorgesehen sind, im Detail beschrieben. 2 ist eine Darstellung, welche Merkmale eines Turbinengenerators und ein Schmiermittelbereitstellungsbauteil aufzeigt, welche im Abwärme-Leistungsgenerator in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bereitgestellt werden. In 2 ist der Querschnitt des Turbinengenerators 2 in Seitenansicht dargestellt und das Schmiermittelbereitstellungsbauteil 5 ist in einer Seitenansicht dargestellt, wobei ein Teil hiervon herausgeschnitten worden ist. Das Schmiermittelbereitstellungsbauteil 5 muss lediglich in der Umgebung des Turbinengenerators 2 angeordnet sein und muss nicht notwendigerweise am Turbinengenerator 2 angelagert sein.
  • Wie in 2 dargestellt, schließt der Turbinengenerator 2 einen Impeller 11, einen Generator 12, eine Drehspindel 13, Lager 14a, 14b und eine Hülse 15 ein. Der Impeller 11 ist ein Drehschieber, welcher durch den am Verdampfer 1 hergestellten Dampf in Rotation angetrieben wird. Insbesondere wird der Impeller 1 durch Dampf, welcher von außerhalb in radialer Richtung zugeführt wird, in Rotation angetrieben und entsendet den ausgedehnten Dampf ausgehend von einer Seite in davon axialer Richtung.
  • Der Generator 12 wird durch eine Rotationsantriebskraft des Impellers 11 angetrieben und erzeugt zum Beispiel Drehstrom. Insbesondere schließt der Generator 12 einen Rotor 12a, welcher einen Permanentmagneten besitzt, ein, sowie einen Stator 12b, welcher Magnetspulen besitzt, die im inneren Umfeld des Generators angeordnet sind, sodass sie die äußere Umgebung des Rotors 12a auskleiden. Der Rotor 12a wird durch eine Rotationsantriebskraft des Impellers 11 angetrieben und eine relative Stellung zwischen dem Rotor 12a und dem Stator 12b um die Drehachse davon wird verändert, damit die Erzeugung von elektrischer Leistung durchgeführt wird.
  • Die Drehspindel 13 ist ein Spindelelement zur Übertragung von Rotationsantriebskraft des Impellers 11 auf den Generator 12. Diese Drehspindel 13 kann in der Richtung der Drehachse des Impellers 11 verlängert werden und wird in den Rotor 12a des Generators 12 eingeführt und wird dazu befestigt. Der Impeller 11 wird an einem Ende der Drehspindel 13 durch das Anziehen einer Schraube oder ähnliches befestigt. Dementsprechend rotieren der Impeller 11, der Rotor 12a des Generators 12 und die Drehspindel 13 gemeinsam um die Drehachse.
  • Die Lager 14a, 14b werden in der Hülse 15 bereitgestellt und unterstützen das Drehverhalten der Drehspindel 13. Das heißt die Drehspindel 13 wird durch die Lager 14 der Hülse 15 rotationsartig unterstützt. Diese Lager 14a, 14b sind Rolllager und sind im Einzelnen winkelige Kontakt-Kugellager. Die Lager 14 sind zudem nicht auf winkelige Kontakt-Kugellager beschränkt, sondern es können auch tieffurchige Kugellager, kegelförmige Rolllager oder ähnliches verwendet werden, welche sowohl eine radiale Last, als auch eine axiale Last stützen können.
  • Die Lager 14a stützen ein Ende der Drehspindel 13, an welcher der Impeller 11 befestigt wird, und die Lager 14b stützen das andere Ende der Drehspindel 13. Zu jedem dieser Lagern 14a, 14b wird das Schmiermittel vom Schmiermittelbereitstellungsbauteil 5 zugeführt. Dieses Schmiermittel erhält die laufruhige Drehung der Lager 14a, 14b. Ferner wird das ausführliche Schmiermittelzuführungsverfahren der Lager 14a, 14b später beschrieben.
  • Die Hülse 15 nimmt den Impeller 11, den Generator 12 und die Drehspindel 13 auf und bildet die äußere Form des Turbinengenerators 2. Diese Hülse 15 schließt eine Rollhülse 15a, einen Hülsenkörper 15b und Teile 15c, 15d, welche die Lager stützen, ein. Die Rollhülse 15a wird mit einem Einlass A1, einer Rollkammer A2, einer Düse A3 und einem Ausfluss A4 bereitgestellt und wird so angeordnet, dass sie eine Seite des Impellers 11 umgibt.
  • Der Einlass A1 ist ein Teil, an welchem der Dampf, welcher durch den Verdampfer 1 hergestellt wird und zum drehartigen Antrieb des Impellers 11 genutzt wird, zugeführt wird. Die Rollkammer 2 ist ringförmig gebildet, sodass sie den Impeller 11 umgibt, und stellt einen Kanal dar, von welchem ein Ende davon mit dem Einlass A1 verknüpft wird und das andere Ende davon mit der Düse A3 in Kontakt gebracht wird. Die Düse A3 ist ringförmig gebildet, sodass sie den Impeller 11 umgibt, und stellt einen Kanal dar, von welchem der Dampf, welcher durch die Rollkammer A2 durchgeführt worden ist, zugeführt wird. Zudem kann eine Ausdehnungsturbine ohne eine Düse zusammengesetzt sein. Der Ausfluss A4 ist ein Teil, durch welchen der ausgedehnte Dampf nach drehartigem Antrieb des Impellers 11 nach außen abgegeben wird.
  • Der Hülsenkörper 15b ist ein näherungsweise zylindrisches Element, welches den Generator 12 und die Drehspindel 13 aufnimmt. Der Hülsenkörper 15b ist mit einem Anschluss 16 ausgestattet, um das elektrische Signal, welches am Ausgang des Turbinengenerators 2 erzeugt wird, auszugeben. Ein Kabel (nicht dargestellt) wird von der Außenseite des Turbinengenerators 2 mit dem Anschluss 16 verbunden, wobei die elektrische Leistung, welche am Turbinengenerator 2 erzeugt wird, durch das Kabel nach außen ausgegeben wird. Die Spulen, welche jeweils am Anschluss 16 und am Stator 12b bereitgestellt werden, sind miteinander über eine vordefinierte Verdrahtung verbunden.
  • Da der Dampf dem Turbinengenerator 2 zugeführt wird, und da die Hülse 15 einen abgedichteten Aufbau besitzen muss, wird ein luftdichter Anschluss, welcher in der Lage ist ein Anschlussteil abzudichten, als Anschluss 16 verwendet. Der innere Druck im Abwärme-Leistungsgenerator ist vorzugsweise geringer als 1 MPa (G). Der Grund hierfür ist die Verhinderung der Auftrennung des Schmiermittels, welches vom Schmiermittelbereitstellungsbauteil 5 dem Turbinengenerator 2 zugeführt wird. Falls ein luftdichter Aufbau angenommen wird, entspricht der innere Druck in der Hülse allgemein in etwa dem mittleren Druck zwischen dem Einlassdruck (Druck am Einlass A1) der Turbine und dem Ausflussdruck (Druck am Ausfluss A4). Damit ist in Betrieb der Maximaldruck innerhalb des Abwärme-Leistungsgenerators geringer als oder exakt 1 MPa (G), wobei der Innendruck der Hülse geringer als 1 MPa (G) sein kann.
  • Der Lager stützende Teil 15c ist in einer kreisförmigen Plattenform gebildet, welche die Lager 14a stützt. Die Rollhülse 15a ist unter der Verwendung von Befestigungsbolzen oder ähnlichem ablösbar an eine Oberflächenseite des Lager stützenden Teils 15c angeheftet und der Hülsenkörper 15b ist unter der Verwendung von Befestigungsbolzen oder ähnlichem ablösbar an eine andere Oberflächenseite hiervon angeheftet. Die Lager 14a werden im mittleren Bereich des Lager stützenden Teils 15c angeordnet und die Drehspindel 13 wird durch die Lager 14a drehbar gestützt, sodass die Drehspindel 13 den Lager stützenden Teil 15c durchdringt.
  • Der Lager stützende Teil 15d ist in einer zylindrischen Form mit Boden gebildet, der die Lager 14b stützt. Ein unterer Bereich B des die Lager stützenden Teils 15d ist unter der Verwendung von Befestigungsbolzen oder ähnlichem ablösbar an den Hülsenkörper 15b angeheftet, und zwar auf der Gegenseite der Seite, auf welcher der die Lager stützende Teil 15c angeheftet ist, sodass davon ein zylindrischer Bereich P innerhalb des Hülsenkörpers 15b angeordnet wird. Die Lager 14b werden in der Umgebung einer Öffnung einer Aussparung S innerhalb des zylindrischen Teils P der die Lager stützenden Teils 15d angeordnet und die Drehspindel 13 wird drehbar durch die Lager 14b gestützt, sodass ein Teil der Drehspindel 13 in die Aussparung S eingeführt wird.
  • Eine vorgespannte Feder 17 wird in der Aussparung S des die Lager stützenden Teils 15d bereitgestellt, um die Lager 14b hin zu den Lagern 14a zu drücken. Da die Lager 14b über die Drehspindel 13 mit den Lagern 14a verbunden werden, wird der Druck der vorgespannten Feder 17 nicht nur auf die Lager 14b, sondern auch auf die Lager 14a übertragen und der Druck (vorgespannt) in Drehachsenrichtung wird auf beide Lager 14a, 14b angewandt. Da die Lager 14a, 14b wie oben beschrieben winkelige Kontaktkugellager sind, werden, sobald die geeignete Vorspannung in Drehachsenrichtung angewandt wird, rollende Elemente (Kugeln) auf einer geeigneten Position gehalten und Vibration, Rauschen oder ähnliches wird in Drehrichtung verringert.
  • Die Lager stützenden Teile 15c, 15d werden mit Schmiermittelkanälen 18, 19 für die Zuführung von Schmiermittel zu den entsprechenden Lagern 14a, 14b versehen. Der Schmiermittelkanal 18, welcher im die Lager stützenden Teil 15c gebildet wird, stellt einen Kanal dar, in welchem das eine Ende davon in der Umgebung eines äußeren Umkreises der Lager 14a, welche im mittleren Bereich des Lager stützenden Teils 15c angeordnet werden, angeordnet wird und das andere Ende davon mit einem Schmiermittelbereitstellungsanschluss C1, welcher im äußeren Umkreis des Lager stützenden Teils 15c bereitgestellt wird, in Verbindung gebracht wird. Andererseits stellt der Schmiermittelkanal 19, gebildet im Lager stützenden Teil 15d, einen Kanal dar, bei welchem das eine Ende davon in der Umgebung eines äußeren Umkreises der Lager 14b, welche in der Aussparung S innerhalb des zylindrischen Teils P des Lager stützenden Teils 15d angeordnet werden, angeordnet wird und das andere Ende davon mit einem Schmiermittelbereitstellungsanschluss C2, welcher im unteren Teil B des Lager stützenden Teils 15d bereitgestellt wird, in Verbindung gebracht wird.
  • Das Schmiermittelbereitstellungsbauteil 5 wird außerhalb der Hülse 15 angeordnet und führt Schmiermittel zu den Lagern 14a, 14b. Ein paar Injektionsspritzen 21, welche mit Schmiermittel gefüllt sind, werden innerhalb des Schmiermittelbereitstellungsbauteils 5 untergebracht. Zusätzlich wird eine Antriebseinheit (nicht dargestellt) zur Inbetriebnahme der Injektionsspritzen 21 innerhalb des Schmiermittelbereitstellungsbauteils 5 bereitgestellt und die Injektionsspritzen 21 werden durch den Antrieb einer Antriebseinheit betrieben, sodass das Schmiermittel der Injektionsspritzen 21 unter Druck gesetzt wird und zugeführt werden kann. Wie oben beschrieben besitzt die Hülse 15 einen abgedichteten Aufbau und der innere Druck davon ist geringer als 1 MPa (G). Um das Schmiermittel ordnungsgemäß den Lagern 14a, 14b des Turbinengenerator 2 zuzuführen, muss das Schmiermittelbereitstellungsbauteil 5 das Schmiermittel durch einen Druck, welcher den inneren Druck der Hülse 15 übersteigt, unter Druck setzen.
  • Eine erste Zuleitung 22 und eine zweite Zuleitung 23 werden in dem zugehörigen Injektionsspritzenpaar 21 verbunden. Die erste Zuleitung 22 verbindet eine Injektionsspritze 21 und den Schmiermittelbereitstellungsanschluss C1 des Lager stützenden Teils 15c. Die zweite Zuleitung 23 verbindet die andere Injektionsspritze 21 und den Schmiermittelbereitstellungsanschluss C2 des Lager stützenden Teils 15d. Bei Inbetriebnahme des Schmiermittelbereitstellungsbauteils 5 wird das Schmiermittel folglich jeder der Lager 14a, 14b, welche im Turbinengenerator 2 vorgesehen sind, zugeführt.
  • 3 beschreibt eine Querschnittsansicht entlang der Linie A-A aus 2. Wie in 3 dargestellt, wird der Lager stützende Teil 15c mit einem Ringkanal 18a versehen, um die Lager 14a zu ummanteln. Vom Schmiermittelkanal 18, welcher unter Verwendung von 2 erklärt wird, wird eine Ende davon mit dem Ringkanal 18a in Verbindung gebracht und das andere Ende davon mit dem Schmiermittelbereitstellungsbauteil C1, welches im äußeren Umfeld des Lager stützenden Teils 15c versehen wird, in Verbindung gebracht. Folglich wird das Schmiermittel, welches vom Schmiermittelbereitstellungsanschluss C1 durch den Schmiermittelkanal 18 zugeführt wird, über das gesamte äußere Umfeld der Lager 14a durch den Ringkanal 18a verteilt.
  • Die Durchgangsbohrungen H (4 Löcher in 3) werden im äußeren Ring der Lager 14a gebildet, sodass Durchgangsbohrungen den äußeren Ring in radialer Richtung hiervon durchdringen. Somit wird das Schmiermittel im Ringkanal 18a zur Innenseite (Raum zwischen den äußeren und inneren Ringen) der Lager 14a durch die Durchgangsbohrungen H zugeführt, wobei es möglich ist die weiche Rollbewegung des Rollelements (Kugeln) zu erhalten.
  • Zudem wird der Lager stützende Teil 15d mit einem zum Ringkanal 18a ähnlichen Ringkanal ausgestattet, um die Lager 14b zu ummanteln, und der äußere Ring der Lager 14b wird mit zu den Durchgangsbohrungen H ähnlichen Durchgangsbohrungen ausgestattet. Das Schmiermittel im ringförmigen Kanal, welches vom Schmiermittelbereitstellungsanschluss C2 durch den Schmiermittelkanal 19 zugeführt worden ist, wird dementsprechend zur Innenseite (Raum zwischen den äußeren und inneren Ringen) der Lager 14b durch die Durchgangsbohrungen zugeführt, wobei es möglich ist die weiche Rollbewegung des Rollelements (Kugeln) zu erhalten.
  • 4 stellt ein Blockdiagramm dar, welches schematisch das Regelungssystem des Abwärme-Leistungsgenerators in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufzeigt. Wie in 4 dargestellt, schließt der Abwärme-Leistungsgenerator G ferner eine Regelung 6 (Regelung) zur Steuerung des Schmiermittelbereitstellungsbauteils 5 ein. Die Regelung 6 befördert ein Regelungssignal zum Schmiermittelbereitstellungsbauteil 5 und regelt den Betrieb des Schmiermittelbereitstellungsbauteils 5, wobei die Regelung 6 die zum Turbinengenerator 2 zugeführte Menge an Schmiermittel anpassen kann.
  • Die Regelung 6 steuert das Schmiermittelbereitstellungsbauteil 5, sodass es periodisch eine feste Menge an Schmiermittel dem Turbinengenerator 2 zuführt. Zudem regelt die Regelung 6 das Schmiermittelbereitstellungsbauteil 5, sodass die Zuführungsmenge an Schmiermittel während eines Zuführungsablaufes gering ist.
  • Das Schmiermittel, das neu zu den Lagern (Lager 14a, 14b), welche vom Turbinengenerator 2 bereitgestellt werden, zugeführt wird, besitzt eine hohe Festigkeit, da es nicht gründlich gerührt worden ist. Sobald das eine hohe Festigkeit besitzende Schmiermittel den Lagern zugeführt wird, wird ein Drehwiderstand der Lager verursacht und die Temperatur an den Lagern oder des sich darin befindenden Schmiermittels wächst durch den Widerstand. Da die Menge an erneut zugeführtem Schmiermittel erhöht wird, wird die Temperatur der Lager oder des sich darin befindenden Schmiermittels bedeutend erhöht. Da die Lager oder das Schmiermittel eine geeignete Betriebstemperatur besitzen, schreitet der Verschleiß des Schmiermittels fort und die Lebensdauer der Lager sinkt, wenn sie in einen Zustand überschrittener Betriebstemperatur verwendet werden. Bei Zuführung von einem Schmiermittel zu den Lagern muss die gestiegene Temperatur entsprechend bei einer Temperatur gehalten werden, welche geringer als oder exakt oberhalb der Betriebstemperatur liegt. Die Regelung 6 regelt das Schmiermittelbereitstellungsbauteil 5, sodass eine Schmiermittelmenge eines Zuführungsablaufes eine kleine Menge wird, um den Temperaturanstieg während einer Schmiermittelzuführung zu regulieren. Die Zuführungsmenge an Schmiermittel in einem Zuführungsablauf wird genau auf der geeigneten Betriebstemperatur der Lager oder Schmiermittel oder der Größe der Lager (Menge an aufweisendem Schmiermittel) festgesetzt.
  • Da die ölige Basis des Schmiermittels verdampft wird, sinkt die Menge an Schmiermittel in den Lagern allmählich. Entsprechend muss Schmiermittel periodisch zu den Lagern zugeführt werden. Als Verfahren zur Festsetzung von Intervallen hinsichtlich der Schmiermittelzuführung wird das folgende Verfahren beschrieben.
  • Nach Zuführung des anfänglichen Schmiermittels zu den Lagern wird, im Falle von ohne zusätzlichem Schmiermittel gedrehten Lagern, die Zeit zur Ausschöpfung der Lebensdauer der Lager (Blockieren) durch eine nicht zusätzliche Haltbarkeitsdauer des Schmiermittels gekennzeichnet. Falls das Schmiermittel durch die bereitgestellte Menge zugeführt wird, um das gesamte, sich in den Lagern befindende Schmiermittel in nicht zusätzlicher Haltbarkeitszeit des Schmiermittels zu ersetzen, kann das Blockieren der Lager verhindert werden. Damit werden die Zuführungsintervalle berechnet, sodass das Verhältnis von der Schmiermittelzuführungsmenge während eines Zuführungsablaufs gegenüber der gesamten, aufweisenden Schmiermittelmenge in den Lagern identisch ist mit dem Verhältnis eines Zuführungsintervalls einer nicht zusätzlichen Schmiermitteldauer. Die Regelung 6 regelt das Schmiermittelbereitstellungsbauteil 5, sodass die geringe Menge an Schmiermittel gemäß den berechneten Zuführungsintervallen zugefügt wird.
  • Ein Betriebssignal des Turbinengenerators 2 (aufgezeigtes, elektrisches Ausgangssignal des Turbinengenerators 2, zum Beispiel eine erzeugte Spannung) wird in die Regelung 6 eingespeist und die Regelung 6 kann die Zuführungsmenge an Schmiermittel basierend auf dem Betriebssignal anpassen.
  • Sobald die Drehgeschwindigkeit des Turbinengenerators 2 hoch ist, wird das zugehörige elektrische Ausgangssignal erhöht. Anders gesagt, sobald das elektrische Ausgangssignal des Turbinengenerators 2 erhöht wird, werden die Lager bei einer hohen Drehgeschwindigkeit gedreht. Falls die Drehgeschwindigkeit der Lager hoch ist, wird das Schmiermittel hartgerührt und die ölige Basis verdampft hieraus leicht. Das bedeutet, dass durch die erhöhte Menge an verbrauchtem Schmiermittel die zugeführte Menge an Schmiermittel erhöht werden muss. Die Regelung 6 regelt das Schmiermittelbereitstellungsbauteil 5, sodass die zugeführte Menge an Schmiermittel durch ein verkürztes, zugehöriges Zuführungsintervall erhöht wird, da das elektrische Ausgangssignal des Turbinengenerators 2 weiter ansteigt.
  • Da, wie in 2 dargestellt, die Lager 14a in der Umgebung der Rollhülse 15a, zu welcher der am Verdampfer 1 hergestellte Dampf zugeführt wird, bereitgestellt werden, ist die Temperatur der Lager 14a höher als die der Lager 14b. Entsprechend kann die Regelung 6 das Schmiermittelbereitstellungsbauteil so regeln, dass die Menge an Schmiermittel, welche den Lagern 14a zugeführt wird, mehr ist als die Menge an Schmiermittel, welche den Lagern 14b zugeführt wird.
  • In dem den oberen Aufbau aufweisenden Turbinengenerator 2 wird, sobald der am Verdampfer 1 hergestellte Dampf bereitgestellt wird, der Dampf vom Einlass A1 der Rollhülse 15a durch die Rollkammer A2 zur Düse A3 befördert. Der Dampf, welcher der Düse A3 zugeführt wird, wird verdichtet, sodass dessen Druck steigt und der Impeller 11 in Drehung durch den Dampf, dessen Druck erhöht worden ist, angetrieben wird. Der ausgedehnte Dampf wird nach Drehantrieb des Impellers 11 vom Ausfluss A4 nach außen herausgelassen und wird zum Verflüssiger 3 befördert.
  • Sobald der Impeller 11 in Drehung angetrieben wird, wird die zugehörige Rotationsantriebskraft durch die Drehspindel 13 auf den Generator 12 übertragen und der Rotor 12a des Generators 12 wird gemeinsam mit dem Impeller 11 und der Drehspindel 13 gedreht. Sobald der Rotor 12a gedreht wird, wird die relative Position zwischen dem Rotor 12a und dem Stator 12b an der zugehörigen Drehachse verändert, wobei zum Beispiel Drehstrom erzeugt wird. Die erzeugte elektrische Leistung wird durch den Anschluss 16 und ein Kabel (nicht dargestellt) nach außen ausgegeben.
  • Der Impeller 11, der Rotor 12a des Generator 12 und die Drehspindel 13 werden bei hoher Geschwindigkeit (beispielsweise mehrere zehntausend rpm) unter Verwendung des Dampfes gedreht. Damit werden auch die Lager 14a, 14b bei hoher Geschwindigkeit gedreht und das Schmiermittel, welches den Lagern 14a, 14b zugeführt wird, wird gerührt. Zudem wird Wärme aufgrund des Strömungsverlusts im Impeller 11 oder aufgrund des Betriebs des Generators 12 erzeugt. Die Wärme wird zu den Lagern 14a, 14b geführt und die Temperatur des den Lagern 14a, 14b zugeführten Schmiermittels wird erhöht. Durch den Effekt des Rührens durch Drehung oder einen wärmeartigen Effekt kann eine Veränderung der Eigenschaft des Schmiermittels oder der Verschleiß hiervon verursacht werden und Schmieröl als ölige Basis hiervon kann austrocknen. Falls das Schmieröl des Schmiermittels austrocknet, können die Lager 14a, 14b blockiert werden.
  • Jedoch wird in dieser Ausführungsform ein Schmiermittelbereitstellungsbauteil 5 bereitgestellt, und darüber hinaus mit einem Turbinengenerator 2 mit Schmiermittelkanälen 18, 19 für die Schmiermittelzufuhr zu den Lagern 14a, 14b bereitgestellt. Sobald eine feste Menge an Schmiermittel den Lagern 14a, 14b periodisch zugeführt wird, ist es damit möglich die geschmeidige Drehung der Lager 14a, 14b zu erhalten und Probleme wie zum Beispiel das Blockieren zu verhindern.
  • Da die Regelung 6 zudem das Schmiermittelbereitstellungsbauteil 5 regelt, sodass die Zuführungsmenge an Schmiermittel in einem Zuführungsablauf eine geringe Menge wird, kann die erhöhte Temperatur an den Lagern 14a, 14b bei Schmiermittelzuführung reguliert werden.
  • Auf diese Weise werden in dieser Ausführungsform die Lager 14a, 14b unter Verwendung des vom Schmiermittelbereitstellungbauteil 5 zugeführten Schmiermittels geschmiert. Folglich ist es in dieser Ausführungsform nicht notwendig das Schmieröl in ähnlicher Weise zirkulieren zu lassen und ein Aufbau zur Zirkulation von Schmieröl, wie beispielsweise eine Ausstoßvorrichtung, ein Schmieröltank, eine Flüssigkeit befördernde Pumpe, Rohre oder ähnliches ist nicht notwendig. Daraus resultiert die Möglichkeit auf produktive Weise elektrische Leistung unter Verwendung der Wärmeenergie einer Niedertemperatur-Abwärme ohne deren aufwändigen Aufbau und deren steigenden Kosten zu erzeugen.
  • Bei der Fertigung und Instandhaltung des Turbinengenerators 2 wird Arbeit zur Zusammenstellung aufgebracht, um den Impeller 11, den Generator 12, die Drehspindel 13, die Lager 14a, 14b, die Hülse 15 und ähnliches zusammenzusetzen. Falls Zuleitungen oder ähnliches zu diesem Zeitpunkt für die Schmiermittelzuführung zu den Lagern 14a, 14b innerhalb der Hülse 15 vorgesehen sind, wird Arbeit, wie zum Beispiel Anordnung, Planung und Verbindung der Zuleitungen, benötigt, wodurch Zeit und Aufwand für die Zusammensetzung des Turbinengenerators 2 erhöht werden kann.
  • In dieser Ausführungsform werden jedoch die Schmiermittelkanäle 18, 19 zur Zuführung von Schmiermittel zu den Lagern 14a, 14b innerhalb der Hülse 15 gebildet.
  • In Bezug auf die Arbeit für die Zusammensetzung des Turbinengenerators 2 wird diese, sobald die Schmiermittelkanäle 18, 19, gebildet in der Hülse 15, mit der vorbestimmten Menge an Schmiermittel gefüllt werden und die Drehspindel 13, die Lager 14a, 14b und ähnliches der Reihe nach an der Hülse 15 angebracht werden, vervollständigt. Damit wird keine Arbeit wie beispielsweise Anordnung, Planung, Verbindung von Zuleitungen benötigt und die Zeit und der Aufwand zur Zusammensetzung des Turbinengenerators 2 bei der zugehörigen Fertigung oder Instandhaltung kann verringert werden.
  • Obwohl der Abwärme-Leistungsgenerator in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben worden ist, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die obige Ausführungsform beschränkt und Veränderungen hiervon können innerhalb des Rahmens der vorliegenden Erfindung frei durchgeführt werden.
  • In der obigen Ausführungsform ist beispielsweise ein Beispiel beschrieben worden, in welchem Schmiermittel zu den Lagern 14a, 14b durch die Schmiermittelkanäle 18, 19 zugeführt wird, wobei diese mit den zugehörigen Schmiermittelbereitstellungsanschlüssen C1, C2 und durch die Ringkanäle, welche in den Umkreisen der Lager 14a, 14b vorgesehen sind, in Verbindung stehen. Falls dort jedoch kein Platz zur Gestaltung von Ringkanälen 18 besteht, kann Schmiermittel von einer Lateralseite (eine Seite der Lager in der hiervon mittleren Achsenrichtung) von jeder der Lager 14a, 14b zugeführt werden.
  • 5 stellt eine Querschnittsansicht dar, welche eine Veränderung des Schmiermittelkanals im Turbinengenerator, welcher in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Abwärme-Leistungsgenerator bereitgestellt wird, aufzeigt. In 5 werden die Lager 14a beschrieben, aber die Lager 14b können denselben Aufbau wie die der Lager 14a besitzen. Der in 5 beschriebene Schmiermittelkanal 30 stellt einen L-förmigen Kanal dar, in welchem ein Ende davon an einer Seite einer lateralen Oberfläche der Lager 14a angeordnet wird und das andere Ende davon mit dem Schmiermittelbereitstellungsbauteil C1 (nicht in 5) in Verbindung gebracht wird. Der Schmiermittelkanal 30 muss lediglich so aufgebaut werden, dass ein Ende davon an der Seite der lateralen Oberfläche der Lager 14a angeordnet wird und das andere Ende davon mit dem Schmiermittelbereitstellungsanschluss C1 in Verbindung gebracht wird und der Schmiermittelkanal 30 in einer anderen Form als der L-Form gebildet sein kann.
  • Entsprechend wird das Schmiermittel, welches vom Schmiermittelbereitstellungsbauteil C1 durch den Schmiermittelkanal 30 zugeführt wird, von der lateralen Oberflächenseite der Lager 14a zur Innenseite hiervon (Raum zwischen äußeren und inneren Ringen) zugeführt, wobei es möglich ist die geschmeidige Rollbewegung der Rollelemente (Kugeln) zu erhalten. Obwohl zudem in dem in 5 dargestellten Beispiel das Schmiermittel zu den Lagern 14a durch ein Teil (ein Ende des Schmiermittelkanals 30) zugeführt wird, besteht kein Problem, da Schmiermittel an der gesamten Seite der Lager 14a durch Rollen der Rollelemente abgegeben wird.
  • Ferner führt der Schmiermittelkanal 30 Schmiermittel von der lateralen Oberflächenseite der Lager 14a zu, wobei die steigende Temperatur der Lager 14a oder des sich darin befindenden Schmiermittels bei Schmiermittelzuführung reguliert werden kann.
  • Wie oben beschrieben wird die Temperatur der Lager 14a erhöht, sobald neues Schmiermittel, welches eine hohe Festigkeit aufweist, den Lagern 14a zugeführt wird. Falls Schmiermittel vom äußeren Umgebungsbereich der Lager 14a durch die Durchgangsbohrungen H zugeführt wird, kontaktiert das eine hohe Festigkeit aufweisende Schmiermittel direkt die Rollelemente der Lager 14a und die Temperatur der Lager 14a kann übermäßig erhöht werden. Sobald Schmiermittel von der lateralen Oberflächenseite der Lager 14, da es dort Räume zwischen der lateralen Oberflächenseite der Lager 14a und den Rollelementen zur Aufnahme von Schmiermittel gibt, zugeführt wird, können andererseits neue Schmiermittel, welche eine hohe Festigkeit aufweisen, vom direkten Kontakt mit den Rollelementen abgehalten werden und die bei zugeführtem Schmiermittel erhöhte Temperatur kann abgemildert werden.
  • Obwohl die Orientierung in der obigen Ausführungsform, in welcher der Turbinengenerator 2 eingebaut wird, nicht speziell beschrieben wird, kann der Turbinengenerator 2 eingebaut werden, sodass die Drehspindel 13 sich in senkrechte Richtung erstreckt und der Impeller 11 sich in Bezug auf die senkrechte Richtung oberhalb des Generators 12 befindet.
  • Der Druck im den Impeller 11 umgebenden Bereich erreicht allgemein in etwa den mittleren Druck zwischen dem Einlassdruck (Druck am Einlass A1) der Turbine und dem Ausflussdruck (Druck am Ausfluss A4). Da der Druck am Ausfluss A4 geringer ist als der Druck im umgebenden Bereich des Impellers 11, wird der Impeller 11 auf die Seite des Ausflusses A4 (obere Seite in senkrechter Richtung) gezogen. Andererseits erfolgt die in senkrechte Richtung nach unten wirkende Kraft am Impeller 11 aufgrund der Schwerkraft. Da sich die Kraft aufgrund von Druckdifferenz und die Schwerkraft gegenseitig ausgleichen können, kann die axiale Last auf den Lagern 14 verlängert werden und die Lebensdauer der Lager 14 kann verlängert werden.
  • In der obigen Ausführungsform ist das leistungserzeugende Bauteil, welches eine zentrifugale Ausdehnungsturbine als einen Expander verwendet, als Beispiel beschrieben worden. Jedoch kann die vorliegende Erfindung nur an einem leistungserzeugenden Bauteil, welches einen Schraubenexpander oder einen Drehexpander einschließt, angewandt werden.
  • Obwohl der Abwärme-Leistungsgenerator G der obigen Ausführungsform ferner elektrische Leistung unter Verwendung der Wärmeenergie einer Niedertemperatur-Abwärme von in etwa 300°C oder weniger, abgegeben von Fabriken, Verbrennungsanlagen oder ähnlichem, erzeugt, ist die Wärmeenergie nicht auf Niedertemperatur-Abwärme beschränkt und die vorliegende Erfindung kann an einem allgemeinen, leistungserzeugenden Bauteil zur Erzeugung von elektrischer Leistung, unter Verwendung von Wärmeenergie angewandt werden.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Verdampfer
    2
    Turbinengenerator
    3
    Verflüssiger
    4
    Pumpe
    5
    Schmiermittelbereitstellungsbauteil
    11
    Impeller
    12
    Generator
    13
    Drehspindel
    14a, 14b
    Lager
    15
    Hülse
    18, 19
    Schmiermittelkanal
    18a
    Ringkanal
    30
    Schmiermittelkanal
    G
    Abwärme-Leistungsgenerator
    C1, C2
    Schmiermittelbereitstellungsanschluss
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2000-110514 [0004]
    • JP 4311982 [0004]

Claims (9)

  1. Ein Abwärme-Leistungsgenerator, aufweisend: ein Verdampfer zur Rückgewinnung der Wärmeenergie und zur Herstellung eines Dampfes aus einem Arbeitsmedium; ein leistungserzeugendes Bauteil zur Erzeugung von elektrischer Leistung während der Ausdehnung des Dampfes; ein Verflüssiger zur Verdichtung des Dampfes, welches durch das leistungserzeugende Bauteil durchgeführt worden ist; eine Pumpe zur Beförderung des Arbeitsmediums, welches vom Verflüssiger verdichtet worden ist, zum Verdampfer; und ein Schmiermittelbereitstellungsbauteil zur Belieferung des leistungserzeugenden Bauteils mit einem Schmiermittel, welches zur Schmierung der im leistungserzeugenden Bauteil vorgesehenen Lager verwendet wird.
  2. Der Abwärme-Leistungsgenerator nach Anspruch 1, wobei das Arbeitsmedium ein Medium ist, dessen Siedepunkt höher als oder exakt 35°C beträgt, und in Betrieb ein Druck innerhalb des Abwärme-Leistungsgenerators besteht, welcher einem Überdruck von weniger als oder exakt 1 MPa entspricht.
  3. Der Abwärme-Leistungsgenerator nach Anspruch 1 oder 2, wobei das leistungserzeugende Bauteil einschließt: ein durch den Dampf in Drehung angetriebener Impeller; ein Generator, welcher durch eine Drehantriebskraft des Impellers angetrieben wird, sodass eine elektrische Leistung erzeugt wird; eine Drehspindel, um die Drehantriebskraft des Impellers auf den Generator zu übertragen; Lager, welche bei Drehung die Drehspindel stützen; und eine Hülse, welche mindestens den Generator und die Drehspindel fasst, und welche mit einem Schmiermittelkanal ausgestattet ist, um die Lager mit Schmiermittel aus dem Schmiermittelbereitstellungsbauteil zu versorgen.
  4. Der Abwärme-Leistungsgenerator nach Anspruch 3, wobei der Schmiermittelkanal einschließt: einen Ringkanal, welcher ringförmig um die Drehachse der Drehspindel gebildet wird; und einen Kanal, in welchem das eine Ende davon mit dem Ringkanal in Verbindung gebracht wird und das andere Ende davon mit einem Schmiermittelbereitstellungsanschluss des Schmiermittelbereitstellungsbauteils in Verbindung gebracht wird.
  5. Der Abwärme-Leistungsgenerator nach Anspruch 3, wobei das eine Ende des Schmiermittelkanals auf der Seite der lateralen Oberfläche der Lager angeordnet wird und das andere Ende des Schmiermittelkanals mit einem Schmiermittelbereitstellungsanschluss des Schmiermittelbereitstellungsbauteils in Verbindung gebracht wird.
  6. Der Abwärme-Leistungsgenerator nach Anspruch 5, wobei der Schmiermittelkanal in einer L-Form ausgebildet ist.
  7. Der Abwärme-Leistungsgenerator nach einem der Ansprüche 3–6, wobei die Hülse einen abgedichteten Aufbau besitzt, und das Schmiermittelbereitstellungsbauteil, welches das Schmiermittel durch einen Druck, welcher den inneren Druck der Hülse übersteigt, unter Druck setzt, sodass das Schmiermittel dem leistungserzeugenden Bauteil zugeführt wird.
  8. Der Abwärme-Leistungsgenerator nach einem der Ansprüche 1–7, weiter einschließend eine Regelung zur Steuerung des Schmiermittelbereitstellungsbauteils, wobei die Regelung das Schmiermittelbereitstellungsbauteil steuert, sodass eine feste Menge an Schmiermittel periodisch dem leistungserzeugenden Bauteil zugeführt wird.
  9. Der Abwärme-Leistungsgenerator nach Anspruch 8, wobei die Regelung eine Zuführungsmenge des durch das Schmiermittelbereitstellungsbauteil zugeführten Schmiermittels, basierend auf dem elektrischen Ausgangssignal des leistungserzeugenden Bauteils, anpasst.
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