DE202014011327U1

DE202014011327U1 - Device for generating a temperature difference

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Publication number: DE202014011327U1
Application number: DE202014011327.0U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-04-11
Filing date: 2014-04-11
Publication date: 2019-09-27
Anticipated expiration: 2024-04-12

Abstract

Vorrichtung zur Erzeugung einer Temperaturdifferenz zwischen zumindest einer ersten Fläche (17) und einer zweiten Fläche (18), umfassend einen ein Arbeitsmedium (2,3) enthaltenden Hohlkörper (1) der um eine Achse (15) drehbar gelagert ist, sowie einen Antrieb, mittels dem der Hohlkörper (1) in Rotation versetzbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper (1) aus mindestens zwei Kammern (4,6) besteht, die untereinander in Verbindung stehen, wobei die erste Kammer (4) ein Kompressionskammer ist, die im Bereich des äußeren Durchmessers mit der zweiten Kammer (6), der Misch-Wirbelkammer , über einen ersten Verbindungskanal (5) verbunden ist, und in der Misch-Wirbelkammer (6), auf einem inneren Durchmesserbereich ein Trennbereich (14) mit einem Tropfenabscheiderelement (19) vorgesehen ist, und vom Trennbereich (14) ein zweiter Verbindungskanal (7) vorgesehen ist, der zurück in die Kompressionskammer (4) führt, wobei die erste Fläche (17) eine Fläche an der Kompressionskammer (4) ist und die zweite Fläche (18) eine Fläche an der Misch-Wirbelkammer (6) ist.

Device for generating a temperature difference between at least a first surface (17) and a second surface (18), comprising a hollow body (1) containing a working medium (2,3) which is rotatably mounted about an axis (15) and a drive, by means of which the hollow body (1) is set in rotation, characterized in that the hollow body (1) consists of at least two chambers (4,6) which communicate with each other, wherein the first chamber (4) is a compression chamber which in the region of the outer diameter with the second chamber (6), the mixing vortex chamber, via a first connecting channel (5) is connected, and in the mixing vortex chamber (6), on an inner diameter portion, a separation region (14) with a droplet separator (19) is provided, and from the separation region (14) a second connection channel (7) is provided, which leads back into the compression chamber (4), wherein the first surface (17) has a surface on the Kompressionskam mer (4) and the second surface (18) is an area on the mixing vortex chamber (6).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung einer Temperaturdifferenz zwischen einer ersten Fläche und einer zweiten Fläche, umfassend ein ein Arbeitsmedium enthaltenden Hohlkörper der um eine Achse drehbar gelagert ist, sowie einen Antrieb, mittels dem der Hohlkörper in Rotation versetzbar ist.The invention relates to a device for generating a temperature difference between a first surface and a second surface, comprising a hollow body containing a working medium which is rotatably mounted about an axis, and a drive by means of which the hollow body is set in rotation.

Zur Erzeugung von Wärme und Kälte werden zurzeit hauptsächlich Kompressions-Wärmepumpen eingesetzt. Deren Effektivität bzw. Leistungszahl (COP) ist aber durch die Konstruktion beschränkt. Weiterhin sind Gaszentrifugen zum Erzeugen von Temperaturdifferenzen bekannt. So wird beispielsweise in der DE10 2004 013 346 A1 eine Gaszentrifuge beschrieben, bei welcher ein kompressibles Arbeitsmedium in einem doppelwandigen Rotor eingeleitet wird, in dem sich infolge der wirksamen Zentrifugalkräfte das Arbeitsmedium verdichtet und erwärmt. Die Wärme des Arbeitsmediums wird über eine Wärmeübertragungsfläche am Außenzylinder der Zentrifuge auf ein Kühlmittel übertragen und abgeführt. Beim anschließenden Entspannen des Arbeitsmediums erfolgt die weitere Abkühlung auf ein geringeres Temperaturniveau als die jeweilige Eingangstemperatur.At present, mainly compression heat pumps are used to generate heat and cold. Their effectiveness or coefficient of performance (COP) is limited by the construction. Furthermore, gas centrifuges for generating temperature differences are known. For example, in the DE10 2004 013 346 A1 a gas centrifuge described in which a compressible working fluid is introduced into a double-walled rotor in which compresses and heats up the working medium due to the effective centrifugal forces. The heat of the working medium is transferred to a coolant via a heat transfer surface on the outer cylinder of the centrifuge and removed. During the subsequent expansion of the working medium, the further cooling takes place to a lower temperature level than the respective inlet temperature.

Eine der Aufgaben der Erfindung ist es, eine alternative Vorrichtung vorzuschlagen, die dazu geeignet ist eine Kompressions-Wärmepumpe oder Gaszentrifuge zu ersetzen.One of the objects of the invention is to propose an alternative device suitable for replacing a compression heat pump or gas centrifuge.

Gelöst wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen 2 bis 17 zu entnehmenThe object is achieved by a device according to claim 1. Further advantageous embodiments of the invention are described in the dependent claims 2 to 17

Erfindungsgemäß wird eine Vorrichtung vorgeschlagen, die einen ein Arbeitsmedium enthaltenden Hohlkörper, der um eine Achse drehbar gelagert ist, sowie einen Antrieb, mittels dem der Hohlkörper in Rotation versetzbar ist, umfasst.According to the invention, a device is proposed which comprises a working medium containing a hollow body which is rotatably mounted about an axis, and a drive by means of which the hollow body is set in rotation includes.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Hohlkörper aus mindestens zwei Kammern besteht, die untereinander in Verbindung stehen, wobei die erste Kammer ein Kompressionskammer ist, die im Bereich des äußeren Durchmessers mit der zweiten Kammer, der Misch-Wirbelkammer, über einen ersten Verbindungkanal verbunden ist, und in der Misch-Wirbelkammer, auf einem inneren Durchmesserbereich ein Trennbereich mit einem Tropfenabscheiderselement vorgesehen ist, und zwischen Trennbereich und Kompressionskammer ein zweiter Verbindungkanal vorgesehen ist, wobei die erste Fläche eine Fläche an der Kompressionskammer und die zweite Fläche eine Fläche an der Misch-Wirbelkammer ist.According to the invention, the hollow body consists of at least two chambers which communicate with one another, the first chamber being a compression chamber which is connected in the region of the outer diameter to the second chamber, the mixing vortex chamber, via a first connecting channel. and in the mixing vortex chamber, on an inner diameter portion, there is provided a separation region with a mist eliminator element, and a second communication channel is provided between separation region and compression chamber, wherein the first surface is a surface on the compression chamber and the second surface is a surface on the mixing vortex chamber is.

Der Hohlkörper ist als Druckkörper ausgeführt und mit dem Arbeitsmedium derart gefüllt, dass das Arbeitsmedium anteilig in flüssiger und gasförmiger Form im Hohlkörper enthalten ist, wobei der Hohlkörper derart aufgebaut ist, dass der flüssige Anteil in der Kompressionskammer und der gasförmige Anteil in der Misch-Wirbelkammer vorliegt.The hollow body is designed as a pressure body and filled with the working fluid such that the working medium is contained proportionally in liquid and gaseous form in the hollow body, wherein the hollow body is constructed such that the liquid portion in the compression chamber and the gaseous portion in the mixing vortex chamber is present.

Die wesentlichen Kräfte die bei Rotation wirken, sind die Zentrifugalkräfte, durch die die schweren Komponenten des Arbeitsmediums in den äußeren Bereichen eines drehenden Hohlkörpers konzentriert werden. Bei Rotation wird das in der Kompressionskammer in flüssiger Form vorliegende Arbeitsmedium komprimiert, wobei der größte Druck in äußeren Bereich herrscht, dem Hochdruckbereich.The main forces acting on rotation are the centrifugal forces by which the heavy components of the working medium are concentrated in the outer regions of a rotating hollow body. During rotation, the working medium present in the compression chamber in liquid form is compressed, the greatest pressure prevailing in the outer region, the high-pressure region.

Die Misch-Wirbelkammer bildet einen Niederdruckbereich, in dem das Arbeitsmedium in gasförmiger Form vorliegt, wobei durch das Tropfenabscheiderelement zumindest ein Teil des Gases in den fluiden Zustand überführt wird.The mixing vortex chamber forms a low-pressure region in which the working medium is in gaseous form, wherein at least part of the gas is converted into the fluid state by the mist eliminator element.

Der Trennbereich kann zum Sammeln des in den fluiden Zustand überführten Gases eine Sammelkammer umfassen, die mit dem zweiten Verbindungskanal in Verbindung steht.The separation region may include a collection chamber communicating with the second connection channel for collecting the fluid transferred to the fluid state.

Weiterhin ist der Hohlkörper derartig aufgebaut, dass bei Rotation auf das flüssige Arbeitsmedium in der Kompressionskammer, derartige Kräfte wirken, dass diese eine Kompression des Arbeitsmediums bewirken, wodurch das Arbeitsmedium durch den äußeren ersten Verbindungkanal in die Misch-Wirbelkammer gefördert wird und dort, durch den in der Misch-Wirbelkammer herrschenden Niederdruck, in den gasförmigen Zustand überführt wird und mit dem in der Misch-Wirbelkammer vorhandenen Gas vermischt wird.Furthermore, the hollow body is constructed such that upon rotation of the liquid working medium in the compression chamber, such forces act that they cause a compression of the working fluid, whereby the working fluid is conveyed through the outer first connection channel in the mixing vortex chamber and there, by the In the mixing vortex chamber prevailing low pressure, is converted into the gaseous state and mixed with the gas present in the mixing vortex chamber.

Die erste Verbindung ist dabei derart ausgelegt, dass nur ein gewisser Anteil des komprimierten Arbeitsmedium in die Misch-Wirbelkammer gelangt, wobei vorgesehen werden kann, diesen Anteil zu steuern oder zu regeln.The first connection is designed such that only a certain proportion of the compressed working medium enters the mixing vortex chamber, wherein it can be provided to control or regulate this proportion.

Der äußere erste Verbindungskanal und der innere zweite Verbindungskanal sind dabei aber immer derart ausgelegt, dass der fluide Anteil des Arbeitsmediums in der Kompressionskammer im Wesentlichen konstant bleibt, sodass der Kompressionsdruck stabil bleibt.However, the outer first connecting channel and the inner second connecting channel are always designed such that the fluid portion of the working medium in the compression chamber remains substantially constant, so that the compression pressure remains stable.

Durch die Ausführung wird innerhalb des Hohlkörpers ein geschlossener Arbeitsmediumkreislauf erzeugt, in dem das Arbeitsmedium, bei Drehung des Hohlkörpers, in der Kompressionskammer komprimiert und in der Misch-Wirbelkammer entspannt wird. Im Kompressionsbereich erhöht sich die Temperatur des Arbeitsmediums, wodurch die erste Fläche erwärmt wird und Wärmeenergie abgeführt werden kann. In der Misch-Wirbelkammer kann das Arbeitsmedium wieder expandieren, wodurch die Arbeitsmediumtemperatur absinkt und der zweiten Fläche Wärmeenergie entzogen wird bzw. Energie in Form von Kälte abgegeben wird. Im Trennbereich erfolgt eine weitere Abkühlung des Arbeitsmediums.By the execution of a closed working medium circuit is generated within the hollow body, in which the working medium, upon rotation of the hollow body, compressed in the compression chamber and is expanded in the mixing vortex chamber. In the compression area, the temperature of the working fluid increases, causing the first Surface is heated and heat energy can be dissipated. In the mixing vortex chamber, the working medium can expand again, whereby the working medium temperature drops and the second surface heat energy is removed or energy is released in the form of cold. In the separation area, a further cooling of the working medium takes place.

Als Arbeitsfluid sind im Wesentlichen alle kompressiblen Fluide und Gase geeignet, die unter Druck in den flüssigen Zustand überführen lassen wie z.B. Kohlendioxid, Kohlenwasserstoffe, teilhalogenierte Fluor-Chlor-Kohlenwasserstoffe, Ammoniak, Wasser, Kohlenwasserstoffverbindungen oder auch Edelgase.As a working fluid, substantially all compressible fluids and gases are suitable which can be converted into the liquid state under pressure, such as e.g. Carbon dioxide, hydrocarbons, partially halogenated fluorine-chlorine hydrocarbons, ammonia, water, hydrocarbon compounds or even noble gases.

Die an den Flächen abgegebenen Wärme- oder Kälteenergie kann dabei mittels geeigneter Mittel oder Fluide abgeführt werden.The heat or cooling energy delivered to the surfaces can be removed by means of suitable means or fluids.

In einer Ausführung kann die Misch-Wirbelkammer zwei Ebenen aufweisen, die derart gestaltet sind, dass bei Rotation in der Misch-Wirbelhammer eine Kreislaufströmung des gasförmigen Arbeitsmediumanteils entsteht, die bewirkt, dass das auf der ersten Ebene aus dem ersten Verbindungkanal austretende Arbeitsmedium zum Trennbereich mit dem Tropfenabscheiderselement, auf der ersten Ebene, geleitet wird.In one embodiment, the mixing vortex chamber may have two levels, which are designed such that, during rotation in the mixing vortex hammer, a circulation flow of the gaseous working medium portion is produced which causes the working medium emerging on the first level from the first connection channel to flow to the separation area the Tropfenabscheiderselement, on the first level, is passed.

Bevorzugt ist der erste Verbindungkanal derart gestaltet, dass eine Verdampfung oder Zerstäubung des Arbeitsmediums in der Mischkammer erreicht oder zumindest unterstützt wird. Der Verbindungskanal kann dabei ein Kapillare oder ein Verbindungskanal mit einer Zerstäuber Düse sein.Preferably, the first connection channel is designed such that an evaporation or atomization of the working medium in the mixing chamber is achieved or at least supported. The connecting channel can be a capillary or a connecting channel with a spray nozzle.

Als Tropfenabscheiderselement kann ein Demister, ein Silikat, ein Zentrifugalabscheider oder eine Umlenkkammern verwendet werden.As demister, a demister, a silicate, a centrifugal separator or a deflection chambers can be used.

Des Weiteren kann die erste Ebene der Misch-Wirbelkammer Führungselenente aufweist, die die erste Ebene in mehrere Zonen aufteilt, wobei bei Rotation durch die Führungselemente eine Strömung vom äußeren Durchmesserbereich zu dem inneren Durchmesserbereich, mit dem Trennbereich, erzeugt wird, und im Trennbereich eine Trennung des Arbeitsmediums in einen flüssigen Anteil und einen gasförmigen Anteil stattfindet, wobei eine Öffnung oberhalb des Trennbereichs vorgesehen ist, durch die der gasförmige Anteil in die zweite Ebene strömen kann und von dort durch eine Öffnung im äußeren Durchmesserbereich zurück in die erste Ebene leitbar ist, sodass dort wiederum eine Vermischung mit dem aus der ersten Verbindung austretenden Arbeitsmediums stattfindet.Furthermore, the first plane of the mixing vortex chamber may comprise guiding elements which divide the first plane into a plurality of zones, wherein a flow from the outer diameter area to the inner diameter area, with the separation area, is generated during rotation by the guide elements, and a separation in the separation area the working medium takes place in a liquid portion and a gaseous portion, wherein an opening is provided above the separation area, through which the gaseous portion can flow into the second plane and from there through an opening in the outer diameter portion is guided back into the first plane, so there again a mixing with the emerging from the first compound working medium takes place.

Zur Verbesserung der Strömung in der Misch-Wirbelkammer kann vorgesehen sein, dass die Führungselemente spiralförmig in Drehrichtung gesehen von außen nach innen verlaufen und über der Öffnung im äußeren Bereich ein Strömungsleitblech angeordnet ist, dass die Strömung derart leitet, dass die Vergasung des aus dem ersten Verbindungskanal austretenden des Arbeitsmediums unterstützet wird.To improve the flow in the mixing vortex chamber can be provided that the guide elements extend spirally viewed in the direction of rotation from outside to inside and above the opening in the outer region a flow baffle is arranged that directs the flow so that the gasification of the first Connecting channel escaping the working medium is supported.

Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Kompressionskammer Führungselemente aufweist, die diese in mehrere Zonen aufteilt, wobei bei Rotation durch die Führungselemente eine Strömung vom inneren Durchmesserbereich zum äußeren Durchmesserbereich erzeugt wird.Furthermore, it can be provided that the compression chamber has guide elements, which divides these into a plurality of zones, with a rotation being generated by the guide elements from the inner diameter area to the outer diameter area during rotation.

Dabei kann jede Zone der Kompressionskammer über einen ersten Verbindungskanal mit einem Bereich der unteren Ebene der Misch-Wirbelkammer verbunden sein.In this case, each zone of the compression chamber can be connected via a first connecting channel to a region of the lower level of the mixing vortex chamber.

Zur Unterstützung der Entspannung des Arbeitsmediums beim Austritt aus dem ersten Kanal kann der Kanal eine Pumpvorrichtung umfassen.To assist in the expansion of the working medium as it exits the first channel, the channel may include a pumping device.

Weiterhin kann die zweite Ebenen einen umlaufenden Ringkanal, eine Nische oder eine Beruhigungszone aufweisen, der/die zwischen der ersten und zweiten Öffnung angeordnet ist, sodass auf der zweiten Ebene eine weitere Trennung von flüssigem und gasförmigem Arbeitsmediums stattfinden kann. Zur Abführung des verflüssigten Arbeitsmediums ist der Ringkanal, die Nische oder die Berührungszone mit der Kompressionskammer verbunden.Furthermore, the second level may comprise a circumferential annular channel, a niche or a calming zone, which is arranged between the first and second opening, so that on the second level, a further separation of liquid and gaseous working medium can take place. For discharging the liquefied working medium, the annular channel, the niche or the contact zone is connected to the compression chamber.

Zwischen den Kammern kann eine Isolierschicht vorgesehen sein.An insulating layer may be provided between the chambers.

Die mit der Vorrichtung erzeugbaren unterschiedlichen Temperaturen an den zwei Flächen kann unterschiedlich genutzt werden. So können beispielsweise zur Thermoelektrischen Nutzung z.B. Peltier-Element an den Flächen angeordnet werden.The different temperatures that can be generated by the device on the two surfaces can be used differently. For example, for thermoelectric use, e.g. Peltier element can be arranged on the surfaces.

Eine weitere Möglichkeit besteht in der Nutzung als Klimagerät bzw. Entfeuchtungsgerät. Weiterhin können auch mehrere Hohlkörper auf einer drehbaren Achse angeordnet sein. So sind auch Ausführungen denkbar die eine Magnetlagerung umfassen oder die im Vakuum arbeiten.Another possibility is the use as an air conditioner or dehumidifier. Furthermore, a plurality of hollow bodies may be arranged on a rotatable axis. Thus, embodiments are conceivable that include a magnetic bearing or working in a vacuum.

Die Vorteile der Erfindung bestehen zusammengefasst in der nun bestehenden Möglichkeit, auf einfache Art und Weise Gebrauchswärme- und Gebrauchskälte zu gewinnen und zu nutzen.The advantages of the invention are summarized in the now existing possibility to win in a simple way Nutzwärme- and use cold and use.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens unter Zugrundelegung der Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:

1 eine schematische Darstellung des Hohlkörpers
2 vereinfachte Darstellung des Hohlkörpers als Explosionszeichnung

In the following the invention will be explained in more detail by means of exemplary embodiments without limitation of the general concept of the invention on the basis of the figures. Showing:

1 a schematic representation of the hollow body
2 simplified representation of the hollow body as an exploded view

In 1 ist eine Ausführung des erfindungsgemäßen Hohlkörpers 1 dargestellt. Der Hohlkörper 1 ist als Druckkörper ausgeführt und besteht im Wesentlichen aus zwei Kammern 4, 6 die untereinander in Verbindung stehen. Die erste Kammer 4 ist eine Kompressionskammer, die im Bereich des äußeren Durchmessers mit der zweiten Kammer 6, der Misch-Wirbelkammer, über einen ersten Verbindungskanal 5 verbunden ist.In 1 is an embodiment of the hollow body according to the invention 1 shown. The hollow body 1 is designed as a pressure body and consists essentially of two chambers 4 . 6 which communicate with each other. The first chamber 4 is a compression chamber that is in the range of the outer diameter with the second chamber 6 , the mixing vortex chamber, via a first connection channel 5 connected is.

Der Hohlkörper ist um eine Achse drehbar gelagert und wird für den Betrieb von einem hier nicht dargestellten Antrieb in Rotation versetzt.The hollow body is rotatably mounted about an axis and is set for the operation of a drive, not shown here in rotation.

In der Misch-Wirbelkammer 6 ist auf einem inneren Durchmesserbereich ein Trennbereich 14 mit einem Tropfenabscheiderelement 19 bzw. ein Demister vorgesehen, durch den bewirkt wird, dass Flüssigkeitstropfen mit relativ hoher Trägheit gegenüber der geringeren Trägheit des sie beinhaltenden Gases, abgeschieden werden. Hierzu wird das feuchte Gas durch Einbauten geführt, in welchen die Strömungsrichtung des Gases mehrfach umgelenkt wird. Die Flüssigkeitstropfen können diesen Richtungsänderungen nicht folgen, weshalb diese auf die Einbauten prallen und sich dort absetzen. Bei zunehmender Ablagerung der Tropfen fließen diese in die Kammer 8 des Trennbereichs 14 und werden dort gesammelt. Vom Trennbereich 14 verläuft ein zweiter Verbindungskanal 7 zurück in die Kompressionskammer 4.In the mixing vortex chamber 6 is a separation area on an inner diameter area 14 with a mist eliminator element 19 and a demister, respectively, which causes liquid droplets of relatively high inertia to be deposited against the lower inertia of the gas containing them. For this purpose, the moist gas is passed through internals, in which the flow direction of the gas is deflected several times. The drops of liquid can not follow these changes in direction, which is why these bounce on the internals and settle there. With increasing deposition of the drops, they flow into the chamber 8th of the separation area 14 and are collected there. From the separation area 14 runs a second connection channel 7 back into the compression chamber 4 ,

Die erste Fläche 17 ist eine Fläche an der Kompressionskammer 4 und die zweite Fläche 18 ist eine Fläche an der Misch-Wirbelkammer 6, wobei jeweils als Fläche die gesamte Außenfläche oder aber auch ein bestimmter Teilbereich der Außenfläche der Kammern genutzt werden kann.The first area 17 is an area on the compression chamber 4 and the second surface 18 is an area at the mixing vortex chamber 6 , Wherein, as a surface, the entire outer surface or even a certain portion of the outer surface of the chambers can be used.

Der Hohlkörper 1 ist mit dem Arbeitsmedium 2, 3 derart gefüllt, dass das Arbeitsmedium anteilig in flüssiger und gasförmiger Form im Hohlkörper 1 enthalten ist. Dabei kann der Druck je nach verwendetem Arbeitsmedium unterschiedlich sein. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Hohlkörper 1 derart aufgebaut, dass der flüssige Anteil 2 in der Kompressionskammer 4 und der gasförmige Anteil 3 in der Misch-Wirbelkammer 6 vorliegt.The hollow body 1 is with the working medium 2 . 3 filled so that the working medium proportionally in liquid and gaseous form in the hollow body 1 is included. The pressure may vary depending on the working medium used. In the illustrated embodiment, the hollow body 1 constructed such that the liquid portion 2 in the compression chamber 4 and the gaseous portion 3 in the mixing vortex chamber 6 is present.

Wird der Hohlkörper 1 in Rotation versetzt, wirken auf das flüssige Arbeitsmedium 2 in der Kompressionskammer 4 derartige Kräfte, dass diese eine Kompression des Arbeitsmediums 2 bewirken, wodurch das Arbeitsmedium 2 durch den ersten Verbindungskanal 5 in die Misch-Wirbelkammer 6 gefördert bzw. gedrückt wird. Da in der Misch-Wirbelkammer Niederdruck herrscht, vergast dieses und wird mit dem in der Misch-Wirbelkammer 6 vorhandenen Gas 3 vermischt.Will the hollow body 1 set in rotation, act on the liquid working medium 2 in the compression chamber 4 such forces that this is a compression of the working medium 2 cause, causing the working medium 2 through the first connection channel 5 into the mixing vortex chamber 6 is promoted or pressed. Since there is low pressure in the mixing vortex chamber, this gasifies and is mixed with the in the mixing vortex chamber 6 existing gas 3 mixed.

Die dargestellte Misch-Wirbelkammer 6 weißt zwei Ebenen auf.The illustrated mixing vortex chamber 6 know two levels.

2 ist eine stark vereinfachte Explosionszeichnung des Hohlkörpers. So ist in dieser Darstellung beispielsweise der obere Deckel der Misch-Wirbelkammer 6 weggelassen worden. Auch wenn die Führungselemente 20, 22 nicht unbedingt direkt zu erkennen sind handelt es sich um durchgehende Elemente. 2 is a greatly simplified exploded view of the hollow body. For example, in this illustration, the top lid is the mixing vortex chamber 6 been omitted. Even if the guide elements 20 . 22 are not necessarily directly recognizable are continuous elements.

Dennoch lässt sich anhand der vereinfachten Explosionszeichnung des Hohlkörpers in 2 einiges näher erläutern. So sind in der ersten Ebene der Misch-Wirbelkammer 6 Führungselemente 20 angeordnet, die die erste Ebene in mehrere Zonen 21 aufteilt. Bei Rotation wird durch die Führungselemente 20 eine Strömung vom äußeren Durchmesserbereich zum inneren Durchmesserbereich, in dem sich der Trennbereich 14 befindet, erzeugt. Durch die Strömung wird der gasförmige Anteil des Arbeitsmediums anschließend durch die erste Öffnung 10 oberhalb des Trennbereichs 14 und von dort durch eine zweite Öffnung 12 im äußeren Durchmesserbereich zurück in die erste Ebene geleitet, sodass dort wiederum eine Vermischung mit dem, aus dem ersten Verbindungskanal 5 austretenden Arbeitsmedium, stattfindet.Nevertheless, can be based on the simplified exploded view of the hollow body in 2 explain something in more detail. So in the first level are the mixing vortex chamber 6 guide elements 20 arranged the first level in several zones 21 divides. When rotated by the guide elements 20 a flow from the outer diameter region to the inner diameter region in which the separation region 14 is generated. By the flow of the gaseous portion of the working medium is then through the first opening 10 above the separation area 14 and from there through a second opening 12 passed in the outer diameter range back to the first level, so there again a mixture with the, from the first connection channel 5 emerging working medium, takes place.

Es entsteht bei Rotation in der Misch-Wirbelkammer 6 somit eine Kreislaufströmung des gasförmigen Arbeitsmediumanteils 3.It arises during rotation in the mixing vortex chamber 6 thus a circulation flow of the gaseous working medium content 3 ,

Die spiralförmigen Führungselemente 20 verlaufen dabei in Drehrichtung gesehen von außen nach innen. Über der Öffnung im äußeren Bereich ist zur weiteren Unterstützung der Strömung ein Strömungsleitblech 11 angeordnet, dass die Strömung derart leitet, dass die Vergasung des aus dem ersten Verbindungskanal 5 austretenden Arbeitsmediums unterstützet bzw. verbessert wird.The spiral guide elements 20 run in the direction of rotation from the outside inwards. Above the opening in the outer area is a flow baffle to further support the flow 11 arranged that directs the flow such that the gasification of the from the first connection channel 5 Outgoing working medium is supported or improved.

Auch in der Kompressionskammer 4 sind Führungselemente 22 angeordnet, die diese in mehrere Zonen 23 aufteilt, wobei bei Rotation durch die Führungselemente 22 eine Strömung vom inneren Durchmesserbereich zum äußeren Durchmesserbereich der Kompressionskammer 4 erzeugt wird.Also in the compression chamber 4 are guide elements 22 arranged these in multiple zones 23 divides, wherein during rotation through the guide elements 22 a flow from the inner diameter portion to the outer diameter portion of the compression chamber 4 is produced.

Die Zonen 23 in der Kompressionskammer 4 sind gegeneinander abgedichtet, sodass jede Zone 23 nur mit einem Bereich der ersten Ebene der Misch-Wirbelkammer 6 verbunden ist.The zones 23 in the compression chamber 4 are sealed against each other, so every zone 23 only with an area of the first level of the mixing vortex chamber 6 connected is.

In einer nicht dargestellten Anwendung kann vorgesehen sein, das jeweils eine Teilbereich der Kammern isoliert ist oder aus einem isolierenden Material besteht und jeweils ein anderer aus einem besonders gut wärmeleitenden Material besteht. In an application, not shown, it may be provided that a respective portion of the chambers is insulated in each case or consists of an insulating material and in each case another consists of a particularly good heat-conducting material.

So kann auch eine Isolierung zwischen den Kammern vorgesehen sein.Thus, an insulation between the chambers may be provided.

Die gesamte Vorrichtung ist im Grunde eine Schwungmasse, wobei ein Anteil der Gesamtmasse durch das Arbeitsmedium gebildet wird. Wird die Vorrichtung auf eine konstante Drehzahl beschleunigt, beispielsweise 1000 UpM, wird bei einem Durchmesser der Kompressionskammer von 1m und eine Arbeitsmedium wie R134 ein Arbeitsmediumdruck von ca. 9 bar erreicht.The entire device is basically a flywheel, with a proportion of the total mass is formed by the working medium. If the device is accelerated to a constant speed, for example 1000 rpm, a working medium pressure of approximately 9 bar is achieved with a diameter of the compression chamber of 1 m and a working medium such as R134.

Im Gegensatz zum flüssigen Anteil des Arbeitsmediums stellt der gasförmige Anteil des Arbeitsmediums keinen nennenswerten Anteil der Schwungmasse da. Das in der Misch-Wirbelkammer eingeschlossene Arbeitsgas weist ein zu geringes spezifisches Gewicht auf, wodurch der Druck in der Misch-Wirbelkammer gegenüber dem Ursprungsdruck nicht wesentlich erhöht.In contrast to the liquid portion of the working medium, the gaseous portion of the working medium does not constitute a significant proportion of the flywheel. The enclosed in the mixing vortex chamber working gas has too low a specific gravity, whereby the pressure in the mixing vortex chamber is not significantly increased compared to the original pressure.

Die an den Flächen abgegebenen Wärme- oder Kälteenergie kann dabei mittels geeigneter Mittel oder Fluide abgeführt und über eine Drehzahlveränderung geregelt werden.The heat or cooling energy delivered to the surfaces can be dissipated by means of suitable means or fluids and controlled by a speed change.

Bei erreichen einer Temperaturdifferenz zwischen den Flächen von ca. 70°C, kann über den Thermoelektrischen Seebeck Effekt eine gewisse Leistungsabgabe erfolgen. So sind Peltier-Elementen bekannt, die bei einer derartigen Temperaturdifferenz ca. 1,3 KW Strom erzeugen. Zumindest ein Teil der Temperaturdifferenzenergie, insbesondere Energie, die anders nicht sinnvoll nutzbar ist, könnte so dazu genutzt werden, den Antrieb teilweise mit Energie zu versorgen.When a temperature difference between the surfaces of approx. 70 ° C is reached, a certain power output can be achieved via the thermoelectric Seebeck effect. Thus, Peltier elements are known which generate about 1.3 KW of current at such a temperature difference. At least part of the temperature difference energy, in particular energy, which is otherwise not useful, could be used to supply the drive partially with energy.

So ist eine Sandwichbauweise denkbar, bei der Kompressionskammer, Peltier-Element, Misch-Wirbelkammer, Kompressionskammer, Peltier-Element, Misch-Wirbelkammer, usw. übereinander angeordnet sind. Bei entsprechend großer Ausführung, könnte so eine Schwungmasse zumindest teilweise durch die Abgeführte elektrische Energie auf Drehzahl gehalten werden.Thus, a sandwich construction is conceivable in which compression chamber, Peltier element, mixing vortex chamber, compression chamber, Peltier element, mixing vortex chamber, etc. are arranged one above the other. With a correspondingly large design, such a flywheel mass could be kept at least partially by the dissipated electrical energy to speed.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Hohlkörperhollow body
22: Arbeitsmedium flüssigWorking medium liquid
33: Arbeitsmedium gasförmigWorking medium gaseous
44: Kompressionskammercompression chamber
55: erster Verbindungskanalfirst connection channel
66: Wirbelkammerswirl chamber
77: zweiter Verbindungskanalsecond connection channel
88th: Kammerchamber
99: Ringkammerannular chamber
1010: Öffnungopening
1111: Strömungsleitblechflow baffle
1212: Öffnungopening
1313: Düse / ZerstäuberöffnungNozzle / atomizer opening
1414: Trennbereichseparating region
1515: Drehachseaxis of rotation
1616: Zwischenraumgap
1717: erste Flächefirst surface
1818: zweite Flächesecond surface
1919: TropfenabscheiderelementTropfenabscheiderelement
2020: Führungselementguide element
2121: ZoneZone
2222: Führungselementguide element
2323: ZoneZone

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102004013346 A1 [0002]

Claims

Device for generating a temperature difference between at least a first surface (17) and a second surface (18), comprising a hollow body (1) containing a working medium (2,3) which is rotatably mounted about an axis (15) and a drive, by means of which the hollow body (1) is set in rotation, characterized in that the hollow body (1) consists of at least two chambers (4,6) which communicate with each other, wherein the first chamber (4) is a compression chamber which in the region of the outer diameter with the second chamber (6), the mixing vortex chamber, via a first connecting channel (5) is connected, and in the mixing vortex chamber (6), on an inner diameter portion, a separation region (14) with a droplet separator (19) is provided, and from the separation region (14), a second connecting channel (7) is provided, which leads back into the compression chamber (4), wherein the first surface (17) has a surface on the Kompressionska (4) and the second surface (18) is an area on the mixing vortex chamber (6).

Device after Claim 1 , characterized in that the hollow body (1) is a pressure body which is filled with the working medium (2, 3) such that the working medium is proportionally contained in liquid and gaseous form in the hollow body (1), wherein the hollow body (1) is constructed such that the liquid portion (2) in the compression chamber (4) and the gaseous portion (3) in the mixing vortex chamber (6) is present.

Device after Claim 1 characterized in that the hollow body (1) is constructed such that upon rotation of the liquid working medium (2) in the compression chamber (4), such forces act that they cause a compression of the working medium (2), whereby the working medium (2 ) is conveyed through the first connecting channel (5) in the mixing vortex chamber (6) and there, is converted by the prevailing in the mixing vortex chamber low pressure in the gaseous state and with the in the mixing vortex chamber (6) existing gas (3) is mixed.

Device after Claim 1 characterized in that the mixing vortex chamber (6) has two levels which are designed such that upon rotation in the mixing vortex chamber (6) produces a circulation flow of the gaseous working medium portion (3), which causes that on the first level The working medium exiting the first connection channel (5) is conducted to the separation area (14) with the droplet separator element (19), on the first level.

Device after Claim 1 characterized in that the separation region (14) comprises a chamber (8) having a region in which liquefied working medium collects on rotation, the second connection channel (7) defining the outermost diameter region of the chamber (8) with the compression chamber (8). 4) connects.

Device after Claim 1 , characterized in that the first connecting channel (5) is designed such that an evaporation or atomization of the working medium in the mixing chamber is achieved or at least supported.

Device after Claim 1 , characterized in that the second connecting channel (7) is designed in such a way that the working medium (2) liquefied by means of the droplet separator element (19) is guided by the separating region (14) into the compression chamber (4).

Device after Claim 1 , characterized in that the mist eliminator element (19) is a demister, a silicate, a centrifugal separator or a deflection chambers.

Device after Claim 4 characterized in that the first plane of the mixing vortex chamber (6) comprises guide elements (20) dividing the first plane into a plurality of zones (21), wherein upon rotation through the guide elements (20), flow from the outer diameter region to the inner one Diameter region, with the separation region (14), is generated, and in the separation region (14), a separation of the working medium into a liquid and a gaseous portion takes place, wherein a first opening (10) above the separation region (14) is provided, through which gaseous portion (3) can flow into the second plane and from there through a second opening (12) in the outer diameter range back into the first plane is conductive, so there again mixing with the, from the first connecting channel (5) exiting working fluid , takes place.

Device after Claim 8 , characterized in that the guide elements (20) extending spirally in the direction of rotation from outside to inside and above the opening in the outer region a flow baffle (11) is arranged, that the flow passes such that the gasification of the from the first connection channel (5 ) escaping working medium is supported.

Device after Claim 1 , characterized in that the compression chamber (4) has guide elements (22) which divides these into a plurality of zones (23), wherein upon rotation through the guide elements (22) a flow from the inner Diameter range to the outer diameter portion of the compression chamber (4) is generated.

Device after Claim 10 , characterized in that each zone (23) of the compression chamber (4) is connected to a region of the first plane of the mixing vortex chamber (6).

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the first connection channel (5) comprises a pump device.

Device according to one of Claims 4 to 12 , characterized in that the second levels comprises a circumferential annular channel (9) which is arranged between the first (10) and second opening (12).

Device according to one of the preceding claims, characterized in that an insulating layer is provided between the chambers (4, 5).

Device according to one of the preceding claims, characterized in that between the surfaces (17, 18), a thermoelectric element, such as Peltier element, is arranged.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that a plurality of hollow bodies (1) are arranged on a rotatable axis (15).