DE112014001407T5

DE112014001407T5 - Geräuschunterdrückung durch phasenangepasste kommunizierende Kanäle von Gebläsen und Expandern vom Roots-Typ

Info

Publication number: DE112014001407T5
Application number: DE112014001407.9T
Authority: DE
Inventors: Rodney Champlin III Glover; William Nicholas Eybergen
Original assignee: Eaton Corp
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 2013-03-15
Filing date: 2014-03-13
Publication date: 2016-01-07
Also published as: US20160003254A1; CN204163987U; CN104047855A; WO2014151461A1

Abstract

Eine volumetrische Baugruppe umfasst: eine Kompressorvorrichtung vom Roots-Typ; eine Expandervorrichtung vom Roots-Typ; einen sich von dem Kompressorfluideinlass aus erstreckenden ersten Kanal, der der Kompressorvorrichtung vom Roots-Typ Fluid zuführt; und einen sich von dem Expanderfluidauslass aus erstreckenden zweiten Kanal, der Fluid von der Expandervorrichtung vom Roots-Typ abführt, wobei der erste Kanal benachbart zu dem zweiten Kanal angeordnet ist, und wobei der erste Kanal eine erste Öffnung festlegt und der zweite Kanal eine zweite Öffnung festlegt, wobei die erste und die zweite Öffnung generell zueinander ausgerichtet sind; und eine flexible Membran zwischen dem ersten und dem zweiten Kanal in der ersten und in der zweiten Öffnung angeordnet ist, wobei die flexible Membran den ersten Kanal von dem zweiten Kanal abdichtet, und sich die flexible Membran biegt, wenn Fluid in dem ersten Kanal und in dem zweiten Kanal fließt, um mit dem Fluiddurchfluss verbundene Geräusche abzuschwächen.

Description

Querverweis auf verwandte Anmeldungen
Diese Anmeldung ist am 13. März 2014 als Internationale PCT-Patentanmeldung eingereicht worden und beansprucht die Priorität der US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 61/793 499, eingereicht am 15. März 2013, die in ihrer Gesamtheit hier als Referenz dient.
Hintergrund
Vorrichtungen vom Roots-Typ sind volumetrische Vorrichtungen, die ein feststehendes Fluidvolumen pro Umdrehung ausgeben. In einigen Fällen werden Roots-Vorrichtungen in Kompressorsystemen als Gebläse verwendet, um den Druck des Fluids zu erhöhen, das einer Energiequelle wie z.B. einem Verbrennungsmotor oder einer Brennstoffzelle zugeführt wird. In anderen Applikationen werden die Roots-Vorrichtungen als Expander eingesetzt, um Energie aus überschüssiger Wärme von einer Energiequelle zu gewinnen, die andernfalls verloren ginge, wie zum Beispiel ein Auslassstrom von einer Brennstoffzelle, ein Arbeitsfluid, das Wärme von einem Verbrennungsmotor entzieht, oder ein Auslassfluidstrom von einem Verbrennungsmotor. In sämtlichen Szenarien liegen Geräusche vor, die mit der Durchleitung von Fluid durch die Roots-Vorrichtungen verbunden sind.
Zusammenfassung
In einem Aspekt ist eine volumetrische Baugruppe versehen mit: einer Roots-Kompressorvorrichtung mit mindestens zwei Kompressorrotoren, wobei jeder der Rotoren zwei oder mehr Flügel aufweist, der Roots-Kompressor einen Kompressorfluideinlass sowie einen Kompressorfluidauslass ausbildet; eine Expandervorrichtung vom Roots-Typ mindestens zwei Expanderrotoren aufweist, wobei jeder der Rotoren zwei oder mehr Flügel umfasst, der Expander vom Roots-Typ einen Expanderfluideinlass sowie einen Expanderfluidauslass ausbildet; sich ein erster Kanal von dem Kompressorfluideinlass aus erstreckt und der Kompressorvorrichtung vom Roots-Typ Fluid zuführt; sich ein zweiter Kanal von dem Expanderfluidauslass aus erstreckt und Fluid von der Expandervorrichtung vom Roots-Typ abführt, wobei der erste Kanal benachbart zu dem zweiten Kanal angeordnet ist und der erste Kanal eine erste Öffnung und der zweite Kanal eine zweite Öffnung ausbildet, wobei die erste und die zweite Öffnung generell zueinander ausgerichtet sind; und wobei eine flexible Membran zwischen dem ersten und dem zweiten Kanal in der ersten und in der zweiten Öffnung angeordnet ist, wobei die flexible Membran den ersten Kanal von dem zweiten Kanal abdichtet und sich die flexible Membran biegt, wenn Fluid in dem ersten und in dem zweiten Kanal fließt, um die mit dem Fluiddurchfluss verbundenen Geräusche abzuschwächen.
In einem weiteren Aspekt umfasst ein System: eine Energiequelle und eine volumetrische Baugruppe, wobei die volumetrische Baugruppe versehen ist mit: einer Kompressorvorrichtung vom Roots-Typ mit mindestens zwei Kompressorrotoren, wobei jeder der Rotoren zwei oder mehr Flügel aufweist, wobei der Roots-Kompressor einen Kompressorfluideinlass sowie einen Kompressorfluidauslass ausbildet, wobei der Kompressorfluidauslass mit der Energiequelle verbunden ist, um Fluid zum Aufladen der Energiequelle bereitzustellen; wobei eine Expandervorrichtung vom Roots-Typ mindestens zwei Expanderrotoren aufweist und jeder der Rotoren zwei oder mehr Flügel hat, wobei der Roots-Kompressor einen Expanderfluideinlass sowie einen Expanderfluidauslass ausbildet und der Expanderfluideinlass mit einem Arbeitsfluid oder einem Abgas der Energiequelle verbunden ist, um dem Expanderfluideinlass Fluid zuzuführen, und die Expandervorrichtung vom Roots-Typ der Energiequelle Drehmoment zuführt; wobei sich ein erster Kanal von dem Kompressorfluideinlass aus erstreckt und der erste Kanal der Kompressorvorrichtung vom Roots-Typ Fluid zuführt; und wobei sich ein zweiter Kanal von dem Expanderfluidauslass aus erstreckt und Fluid von der Expandervorrichtung vom Roots-Typ abführt, wobei der erste Kanal benachbart zu dem zweiten Kanal angeordnet ist und der erste Kanal eine erste Öffnung und der zweite Kanal eine zweite Öffnung ausbildet, wobei der erste Kanal und der zweite Kanal generell zueinander ausgerichtet sind; und wobei eine flexible Membran zwischen dem ersten Kanal und dem zweiten Kanal in der ersten und in der zweiten Öffnung angeordnet ist, wobei die flexible Membran den ersten Kanal von dem zweiten Kanal abdichtet und sich die flexible Membran biegt, wenn Fluid innerhalb des ersten und des zweiten Kanals fließt, um die mit dem Fluiddurchfluss verbundenen Geräusche abzuschwächen.
In noch einem weiteren Aspekt umfasst ein Verfahren zum Aufladen einer Energiequelle und zur Energiegewinnung aus überschüssiger Wärme der Energiequelle folgende Schritt aufweist: die Bereitstellung einer Kompressorvorrichtung vom Roots-Typ, um die Energiequelle aufzuladen, wobei der Roots-Kompressor einen Einlasskanal aufweist; die Bereitstellung einer Expandervorrichtung vom Roots-Typ, um Energie aus dem Abgas der Energiequelle wiederzugewinnen, wobei die Expandervorrichtung vom Roots-Typ einen Auslasskanal aufweist; die Anordnung des Einlasskanals benachbart zu dem Auslasskanal; und eine in einer Öffnung zwischen dem Einlasskanal und dem Auslasskanal angeordnete Membran so konfiguriert wird, dass sie sich biegt, wenn Druckänderungen innerhalb des Einlass- und Auslasskanals auftreten.
Die obigen Merkmale und Vorteile sowie weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung der geeignetsten Modi zur Durchführung der vorliegenden Erfindung im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Darstellung eines Systems einschließlich einer Energiequelle und einer volumetrischen Vorrichtung.
2 ist eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften volumetrischen Kompressorvorrichtung des Systems von 1.
3 ist eine schematische Darstellung von Rotoren der volumetrischen Kompressorvorrichtung von 2.
4 ist eine Querschnittsansicht einer beispielhaften volumetrischen Expandervorrichtung des Systems von 1.
5 ist eine schematische Darstellung von Rotoren der volumetrischen Expandervorrichtung von 4.
6 ist eine perspektivische Ansicht der volumetrischen Baugruppe von 1.
7 ist eine schematische Ansicht eines Teils der volumetrischen Baugruppe von 6.
8 ist eine schematische Ansicht eines beispielhaften flexiblen Bauteils der volumetrischen Baugruppe von 7.
9 ist eine schematische Darstellung eines weiteren Systems.
10 ist eine schematische Darstellung des Betriebs der Geräuschunterdrückung des in 1 dargestellten Systems.
Ausführliche Beschreibung
Nun auf die Zeichnungen Bezug nehmend, in denen sich gleiche Bezugszeichen über die verschiedenen Ansichten hinweg auf die gleichen Komponenten beziehen, ist in 1 ein beispielhaftes System 100 einschließlich einer Energiequelle 102 wie z.B. eines Verbrennungsmotors oder einer Brennstoffzelle sowie eine damit verkoppelte volumetrische Baugruppe 104 dargestellt.
Die Energiequelle 102 wird für die Energieversorgung verschiedener Vorrichtungen wie zum Beispiel einem Fahrzeug verwendet. In einer Ausführungsform wird als Energiequelle eine Brennstoffzelle verwendet.
Die volumetrische Baugruppe 104 beinhaltet eine volumetrische Kompressorvorrichtung 110 und eine volumetrische Expandervorrichtung 112. Beide Vorrichtungen 110, 112 sind Roots-Vorrichtungen. Roots-Vorrichtungen sind Vorrichtungen mit fester Verdrängung, die ein feststehendes Volumen an Fluid pro Drehung ausgeben.
Auf die 2–3 Bezug nehmend wird in diesem Beispiel die volumetrische Kompressorvorrichtung 110 (die mitunter auch als “Lader” oder “Gebläse” bezeichnet wird) dazu verwendet, Fluid von der Atmosphäre zu der Energiequelle 102 zu pumpen. Der Kompressor wird dazu benützt, den Druck des Fluids zu erhöhen, das der Energiequelle 102 zugeführt wird, wodurch der Sauerstoffgehalt erhöht und mehr Brennstoff ermöglicht wird. Dadurch wird die Leistung der Energiequelle 102 erhöht. Das Gleiche trifft für eine Brennstoffzelle zu, jedoch mit dem Unterschied dass der elektrische Ausgang erhöht wird.
Die beispielhafte volumetrische Kompressorvorrichtung 110 beinhaltet zwei Rotoren 220, 222. Die Rotoren 220, 222 sind in einer schneckenförmigen Konfiguration ausgelegt und rotieren relativ zueinander in einer koordinierten Weise. An einem Fluideinlass 210 der volumetrischen Kompressorvorrichtung 110 bereitgestelltes Fluid wird durch die volumetrische Kompressorvorrichtung 110 gepumpt und über einen Auslass 212 zu der Energiequelle 102 geführt. Das von der Energiequelle 102 oder anderen externen Energiequellen bereitgestellte Drehmoment führt zu der Rotation der volumetrischen Kompressorvorrichtung 110.
In diesem Beispiel hat jeder der Rotoren 220, 222 vier Flügel 224. Diese Flügel 224 greifen ineinander, wenn sich die Rotoren 220, 222 drehen, um das Fluid durch die volumetrische Kompressorvorrichtung 110 zu pumpen. Es können auch mehr oder weniger Flügel verwendet werden.
Ein nicht begrenzendes Beispiel einer volumetrischen Kompressorvorrichtung wird in der Internationalen Patentanmeldung Nr. PCT/US12/40736 , eingereicht am 4. Juni 2012, beschrieben, wobei deren Gesamtheit hier als Referenz dient und andere Konfigurationen möglich sind.
Nun auf die 4–5 Bezug nehmend beinhaltet die beispielhafte volumetrische Expandervorrichtung 112 (die mitunter auch als ein “Expander” bezeichnet wird) zwei Rotoren 320, 322. Die Rotoren 320, 322 sind schneckenförmig konfiguriert und rotieren relativ zueinander in einer koordinierten Weise. An einem Fluideinlass 310 der volumetrischen Expandervorrichtung 112 bereitgestelltes Fluid bewirkt, dass sich die Rotoren 320, 322 drehen, wenn sich das Fluid durch die volumetrische Expandervorrichtung 112 zu einem Auslass 312 hin bewegt. Typischerweise wird dieses Fluid von Abgasen der Energiequelle 102 abgezweigt und umfasst entweder Abgase oder andere aus einem Rankine-Zyklus abgeleitete Fluide. Die Verwendung und der Betrieb eines volumetrischen Expanders in einem Rankine-Zyklus ist in der veröffentlichten Internationalen PCT-Patentanmeldung WO 2013/130774 beschrieben, die hier in ihrer Gesamtheit als Referenz dient. Von der volumetrischen Expandervorrichtung 112 erzeugtes Drehmoment wird der Energiequelle 102 oder anderen Komponenten zugeführt.
In einem Entwurf, der eine Brennstoffzelle einschließt, führt ein Kompressor dem Brennstoffzellen-Stack Sauerstoff zu. Je höher der Druck ist, umso größer fällt die Sauerstoffkonzentration aus, sodass bei einer Steigerung des Wasserstoffbrennstoffes für den Brennstoffzellen-Stack die erzeugte Strommenge erhöht wird. Um einen Teil der von dem Kompressor verwendeten Energie zur Bereitstellung des hohen Drucks für den Brennstoffzellen-Stack wiederzugewinnen, kann ein Expander verwendet werden. Der direkt mit dem Kompressor vom Roots-Typ verbundene Expander steuert den Druckaufbau in dem Brennstoffzellen-Stack.
In diesem Beispiel hat jeder der Rotoren 320, 322 zwei Flügel 324. Diese Flügel 324 greifen ineinander, wenn sich die Rotoren 320, 322 drehen. Es können auch mehr oder weniger Flügel verwendet werden.
Ein nicht begrenzendes Beispiel einer volumetrischen Expandervorrichtung ist in der Internationalen Patentanmeldung Nr. PCT/US13/28273 , eingereicht am 28. Februar 2013 beschrieben, wobei deren Gesamtheit hier als Referenz dient und andere Konfigurationen möglich sind.
Nun auf die 6–8 Bezug nehmend ist erneut die volumetrische Baugruppe 104 dargestellt. In diesem Beispiel ist der Fluideinlass 210 der volumetrischen Kompressorvorrichtung 110 mit einem Einlasskanal 510 verbunden, der Fluid durch einen von dem Einlasskanal 510 ausgebildeten Durchgang 512 und in die volumetrische Kompressorvorrichtung 110 leitet. Weiterhin ist der Fluidauslass 312 der volumetrischen Expandervorrichtung 112 an einem Auslasskanal 520 angeschlossen, damit Fluid von der volumetrischen Expandervorrichtung 112 einen Durchgang 522 durchlaufen kann, wenn das Fluid aus der volumetrischen Expandervorrichtung 112 austritt.
Wie in den 7–8 dargestellt sind die Kanäle 510, 512 sich einander annähernd angeordnet, damit die Kanäle 510, 512 aneinander anliegen. Der Kanal 510 umfasst eine Öffnung 516 und der Kanal 520 umfasst eine Öffnung 526, die generell zueinander ausgerichtet sind, wenn die Kanäle 510, 512 aneinander anliegen. Eine flexible Membran 610 ist innerhalb dieser Öffnungen 516, 526 angeordnet, um die Öffnungen 516, 526 zu schließen, damit sich kein Fluid, das den Durchgang 512 durchläuft, mit Fluid vermischt, das durch den Durchgang 522 strömt.
In diesem Beispiel wird die volumetrische Baugruppe 104 derart gesteuert, dass die Druckwellen an der flexiblen Membran 610 untereinander generell 180 Grad außer Phase liegen. Mit anderen Worten werden die volumetrische Kompressorvorrichtung 110 und die volumetrische Expandervorrichtung 112 gesteuert, damit der Einlassdruck für die volumetrische Kompressorvorrichtung 110 generell 180 Grad außer Phase zu dem Auslassdruck für die volumetrische Expandervorrichtung 112 liegt. Auf 10 Bezug nehmend sind schematische grafische Darstellungen der Frequenz und der Amplitude des zyklischen Einlassdruckes 1002 der volumetrischen Kompressorvorrichtung 110 und des zyklischen Auslassdruckes 1004 der volumetrischen Expandervorrichtung 1112 dargestellt. Wie ersichtlich liegt der Einlassdruck 1002 um 180 Grad außer Phase zu dem Auslassdruck 1004, wobei der Einlass- und der Auslassdruck 1002, 1004 die gleiche Amplitude und Frequenz aufweisen. Die sich ergebende additive Kombination aus dem Einlass- und Auslassdruck 1002, 1004 ist als vollständig plane Drucklinie 1006 dargestellt, da sich der Einlass- und Auslassdruck 1002, 1004 gegenseitig vollständig aufheben. Es sei darauf hingewiesen, dass die Drucklinie 1006, die sämtliche restlichen nicht unterdrückten Geräusche widerspiegelt, dort einen von Null abweichenden Wert haben kann, wo sich der Einlass- und der Auslassdruck 1002, 1004 nicht vollständig gegenseitig aufheben. Die Addition des oszillierenden Einlass- und Auslassdruckes 1002, 1004 hebt sich nicht gegenseitig vollständig auf, wenn die Amplituden unterschiedlich ausfallen, sich die Frequenz unterscheidet und/oder die Phasen nicht vollständig gegenphasig zueinander ausfallen. Weiterhin kann eine Geräuschunterdrückung in denjenigen Fällen nicht bewerkstelligt werden, in denen die Kompressorrotoren und die Expanderrotoren eine unterschiedliche Anzahl an Flügeln aufweisen. In einem Beispiel führt die Verwendung eines Kompressors mit vier Flügeln im Zusammenhang mit einem Expander mit vier Flügeln, der mit der Hälfte der Kompressordrehzahl läuft, dazu, dass nur die Hälfte der Geräusche unterdrückt werden kann, wenn die Druckamplituden gleich sind.
In einer derartigen Konfiguration können die Geräusche, die mit den die Kanäle 510, 520 durchlaufenden Fluide in Verbindung stehen, abgeschwächt werden. Im Einzelnen wird ein Teil der kinetischen Energie von den Fluiden, die durch einen der Kanäle 510, 520 fließen, durch die flexible Membran an vorgegebenen Zeitpunkten zu dem jeweils anderen Kanal übertragen, um die Geräusche abzuschwächen.
Zur Bewerkstelligung dieser Abschwächung ist die Anzahl an Flügeln der Rotoren für jede volumetrische Vorrichtung die Gleiche, wenn die Drehzahl (die Umdrehungen pro Minute) die Gleiche ist. Wenn eine der volumetrischen Vorrichtungen schneller als die andere läuft, muss die Anzahl an Flügeln derart variiert werden, dass das Verhältnis der Drehzahl dem Verhältnis der Flügel entspricht.
Beispielsweise weist die volumetrische Kompressorvorrichtung 110 in der dargestellten Ausführungsform vier Flügel 224 pro Rotor 220, 222 auf, und die volumetrische Expandervorrichtung 112 weist zwei Flügel 324 pro Rotor 320, 322 auf. In einer solchen Konfiguration wird die volumetrische Expandervorrichtung 112 mit der doppelten Drehzahl der volumetrischen Kompressorvorrichtung 110 betrieben.
Das flexible Bauteil 610 ist nahe der volumetrischen Baugruppe 104 angeordnet, damit die Temperatur und der Druck in jedem der Kanäle 510, 520 generell gleich sind. Dadurch liegen die Wellenlängen an den Pulsationsfrequenzen in jedem der Kanäle 510, 520 sehr nahe beieinander.
Die flexible Membran 610 kann in diesem Beispiel mit Druckeingängen von 1 bis 2 psi umgehen und sie ist generell akustisch transparent (d.h. sie weist einen hohen Flexibilitätsgrad auf), um einen maximalen Grad an Kommunikation zwischen den Kanälen 510, 520 zu ermöglichen. Das Material für die flexible Membran 610 ist dahingehend ausgelegt, sowohl weich (flexibel) wie widerstandsfähig zu sein. Ein mögliches Beispiel eines derartigen Werkstoffes ist Mylar. Es können auch andere Polymermaterialien verwendet werden.
Das flexible Bauteil 610 kann mit umlaufenden Faltungen ausgelegt werden, um einen sehr hohen Grad an Bewegung zu ermöglichen. Beispielsweise beinhaltet das flexible Bauteil 610 an Enden 622 des flexiblen Bauteils 610 angeordnete Faltungen 624, wobei das Bauteil an den Kanälen 510, 520 befestigt ist. Dies ermöglicht eine maximale Biegung des flexiblen Bauteils 610, wenn es an den Kanälen 510, 520 befestigt ist. Ebenfalls sind andere Konfigurationen möglich.
Nun auf 9 Bezug nehmend ist ein alternatives beispielhaftes System 700 dargestellt. Das System 700 kann wie oben beschrieben zusammen mit einem Verbrennungsmotor oder einer Brennstoffzelle verwendet werden.
Das System 700 umfasst einen an einem Roots-Expander gekoppelten Einlass 702. Der Einlass 702 mündet in eine Hauptleitung 706. Die Hauptleitung 706 ist ihrerseits mit einem Auslass 704 verbunden. Der von den Leitungen 702, 706, 704 ausgebildete Pfad ermöglicht ein Durchfließen des Fluids von dem Expander.
Wie dargestellt umgibt die Hauptleitung 706 eine zweite Gruppe von Leitungen. Diese zweite Gruppe von Leitungen umfasst eine Einlassleitung 710 sowie eine Auslassleitung 712. Die Auslassleitung 712 ist mit dem Einlass des Kompressors vom Roots-Typ verbunden.
Zwischen den Einlass- und Auslassleitungen 710, 712 ist eine flexible Membran 720 angeordnet. Diese flexible Membran 720 arbeitet in einer ähnlichen Weise wie das oben beschriebene flexible Bauteil 610. Indem das Timing des Durchflusses an Fluid durch die zwei Durchgänge (wie oben beschrieben) gesteuert wird, kann die flexible Membran 720 die Vorteile der Geräuschunterdrückung bereitstellen.
Es können alternative Entwürfe verwendet werden. Beispielsweise sind in einer alternativen Ausführungsform die Kanäle entfernt voneinander angeordnet, und ein “t-förmiger” Kanal oder Rohr verläuft dazwischen. Eine oder mehrere flexible Membrane ist/sind in dem t-förmigen Kanal angeordnet, um das akustische Verhalten bereitzustellen. Die Länge des t-förmigen Kanals kann variiert werden, um für eine gegebene Anwendung die erwünschte akustische Leistungsfähigkeit zu bewerkstelligen. Beispielsweise kann die Länge des Rohrs eingestellt werden, um den Abstand von der Quelle zur geräuschunterdrückenden Membran anzupassen, damit sichergestellt wird, dass die Drücke um 180 Grad außer Phase liegen. Andere Beispiele sind möglich.
Obgleich die geeignetsten Modi zur Durchführung der vielen Aspekte der vorliegenden Erfindung ausführlich beschrieben worden sind, verstehen sich für die Fachleute verschiedene alternative Aspekte zur Anwendung der vorliegenden Erfindung, die alle im Rahmen der beiliegenden Ansprüche liegen.

Claims

Volumetrische Baugruppe, versehen mit: einer Kompressorvorrichtung vom Roots-Typ mit mindestens zwei Kompressorrotoren, wobei jeder der Rotoren zwei oder mehr Flügel aufweist und der Roots-Kompressor einen Kompressorfluideinlass sowie einen Kompressorfluidauslass ausbildet; einer Expandervorrichtung vom Roots-Typ mit mindestens zwei Expanderrotoren, wobei jeder der Rotoren zwei oder mehr Flügel aufweist und der Expander vom Roots-Typ einen Expanderfluideinlass sowie einen Expanderfluidauslass ausbildet; einem sich von dem Kompressorfluideinlass aus erstreckenden ersten Kanal, der der Kompressorvorrichtung vom Roots-Typ Fluid zuführt; und einem sich von dem Expanderfluidauslass aus erstreckenden zweiten Kanal, der Fluid von der Expandervorrichtung vom Roots-Typ abführt, wobei der erste Kanal benachbart zu dem zweiten Kanal angeordnet ist und wobei der erste Kanal eine erste Öffnung und der zweite Kanal eine zweite Öffnung ausbildet, wobei die erste und die zweite Öffnung generell zueinander ausgerichtet sind; und einer flexiblen Membran, die zwischen dem ersten und dem zweiten Kanal in der ersten und in der zweiten Öffnung angeordnet ist, wobei die flexible Membran den ersten Kanal von dem zweiten Kanal abdichtet und sich die flexible Membran biegt, wenn Fluid innerhalb des ersten und des zweiten Kanals fließt, um mit den Fluiddurchflüssen verbundene Geräusche abzuschwächen.
Volumetrische Baugruppe nach Anspruch 1, wobei die flexible Membran mindestens eine Faltung umfasst, um die Flexibilität der flexiblen Membran zu erhöhen.
Volumetrische Baugruppe nach Anspruch 2, wobei die Baugruppe dazu ausgelegt ist, eine erste Drehzahl der Kompressorvorrichtung vom Roots-Typ mit einer zweiten Drehzahl der Expandervorrichtung vom Roots-Typ zu synchronisieren.
Volumetrische Baugruppe nach Anspruch 3, wobei jeder der Kompressorrotoren vier Flügel und jeder der Expanderrotoren zwei Flügel aufweist, und wobei die zweite Drehzahl doppelt so hoch wie die erste Drehzahl ausfällt.
Volumetrische Baugruppe nach Anspruch 1, wobei die Baugruppe dazu ausgelegt ist, eine erste Drehzahl der Kompressorvorrichtung vom Roots-Typ mit einer zweiten Drehzahl der Expandervorrichtung vom Roots-Typ zu synchronisieren.
Volumetrische Baugruppe nach Anspruch 5, wobei jeder der Kompressorrotoren vier Flügel und jeder der Expanderrotoren zwei Flügel aufweist, und wobei die zweite Drehzahl doppelt so hoch wie die erste Drehzahl ausfällt.
Volumetrische Baugruppe nach Anspruch 1, wobei die flexible Membran aus einem Polymermaterial angefertigt ist.
Volumetrische Baugruppe nach Anspruch 7, wobei die flexible Membran eine Vielzahl von Faltungen aufweist, um die Flexibilität der flexiblen Membran zu erhöhen.
System, versehen mit: einer Energiequelle; und einer volumetrischen Baugruppe, versehen mit: einer Kompressorvorrichtung vom Roots-Typ mit mindestens zwei Kompressorrotoren, wobei jeder der Rotoren zwei oder mehr Flügel aufweist und der Roots-Kompressor einen Kompressorfluideinlass sowie einen Kompressorfluidauslass ausbildet, wobei der Kompressorfluidauslass mit der Energiequelle verbunden ist, um Fluid zum Aufladen der Energiequelle bereitzustellen; einer Expandervorrichtung vom Roots-Typ mit mindestens zwei Expanderrotoren, wobei jeder der Rotoren zwei oder mehr Flügel aufweist und der Expander vom Roots-Typ einen Expanderfluideinlass sowie einen Expanderfluidauslass ausbildet, wobei der Expanderfluideinlass mit dem Auslass der Energiequelle verbunden ist, um Fluid für den Expanderfluideinlass bereitzustellen, und die Expandervorrichtung vom Roots-Typ der Energiequelle Drehmoment zuführt; einem sich von dem Kompressorfluideinlass aus erstreckenden ersten Kanal, der der Kompressorvorrichtung vom Roots-Typ Fluid zuführt; und einem sich von dem Expanderfluidauslass aus erstreckenden zweiten Kanal, der Fluid von der Expandervorrichtung vom Roots-Typ abführt, wobei der erste Kanal benachbart zu dem zweiten Kanal angeordnet ist, und wobei der erste Kanal eine erste Öffnung und der zweite Kanal eine zweite Öffnung festlegt, wobei die erste und die zweite Öffnung generell zueinander ausgerichtet sind; und einer flexiblen Membran, die zwischen dem ersten und dem zweiten Kanal in der ersten und in der zweiten Öffnung angeordnet ist, wobei die flexible Membran den ersten Kanal von dem zweiten Kanal abdichtet, und sich die flexible Membran biegt, wenn Fluid innerhalb des ersten und des zweiten Kanals fließt, um die mit dem Fluiddurchfluss verbundenen Geräusche abzuschwächen.
System nach Anspruch 9, wobei die flexible Membran mindestens eine Faltung umfasst, um die Flexibilität der flexiblen Membran zu erhöhen.
System nach Anspruch 10, wobei das System dazu ausgelegt ist, eine erste Drehzahl der Kompressorvorrichtung vom Roots-Typ mit einer zweiten Drehzahl der Expandervorrichtung vom Roots-Typ zu synchronisieren.
System nach Anspruch 11, wobei jeder der Kompressorrotoren vier Flügel und jeder der Expanderrotoren zwei Flügel aufweist, und wobei die zweite Drehzahl doppelt so hoch wie die erste Drehzahl ausfällt.
System nach Anspruch 9, wobei das System dazu ausgelegt ist, eine erste Drehzahl der Kompressorvorrichtung vom Roots-Typ mit einer zweiten Drehzahl der Expandervorrichtung vom Roots-Typ zu synchronisieren.
System nach Anspruch 13, wobei jeder der Kompressorrotoren vier Flügel und jeder der Expanderrotoren zwei Flügel aufweist, und wobei die zweite Drehzahl doppelt so hoch wie die erste Drehzahl ausfällt.
System nach Anspruch 9, wobei die flexible Membran aus einem Polymermaterial gefertigt ist.
System nach Anspruch 15, wobei die flexible Membran eine Mehrzahl von Faltungen umfasst, um die Flexibilität der flexiblen Membran zu erhöhen.
Verfahren zum Aufladen eines Verbrennungsmotors und zur Energiegewinnung aus dem Abgas des Verbrennungsmotors, wobei im Zuge des Verfahrens: eine Kompressorvorrichtung vom Roots-Typ bereitgestellt wird, um den Verbrennungsmotor aufzuladen, wobei der Roots-Kompressor einen Einlasskanal aufweist; eine Expandervorrichtung vom Roots-Typ bereitgestellt wird, um Energie direkt oder indirekt von dem Abgas des Verbrennungsmotors zu gewinnen, und wobei die Expandervorrichtung vom Roots-Typ einen Auslasskanal aufweist; der Einlasskanal benachbart zu dem Auslasskanal angeordnet wird; und eine in einer Öffnung zwischen dem Einlass- und dem Auslasskanal angeordnete Membran dazu konfiguriert wird, sich zu biegen, wenn sich der Druck innerhalb des Einlass- und Auslasskanals ändert.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei ferner mindestens eine Faltung in der Membran ausgebildet wird, um die Flexibilität der Membran zu erhöhen.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei ferner die Drehzahl der Kompressorvorrichtung vom Roots-Typ und die Drehzahl der Expandervorrichtung vom Roots-Typ synchronisiert werden.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei die Expandervorrichtung vom Roots-Typ Energie von dem Abgas indirekt durch ein Arbeitsfluid in einem organischen Rankine-Zyklus gewinnt.