DE4405819A1 - Arrangement for producing warm/compressed air - Google Patents

Arrangement for producing warm/compressed air

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DE4405819A1
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Manfred Baumkoetter
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G5/00—Profiting from waste heat of combustion engines, not otherwise provided for
    • F02G5/02—Profiting from waste heat of exhaust gases
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B21/00—Arrangements or duct systems, e.g. in combination with pallet boxes, for supplying and controlling air or gases for drying solid materials or objects
    • F26B21/001—Drying-air generating units, e.g. movable, independent of drying enclosure
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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Abstract

The warm/compressed air producing arrangement has a casing containing a fan, an IC engine, a silencer and an exhaust gas heat exchanger. The air passes directly through an IC engine. The IC engine and the other components are so arranged that as much as possible of the exhaust gas heat from the engine is converted by the air flow from the fan into pressure and heat of the air being delivered. Where there is little demand for the heating function, the system can operate without an exhaust gas heat exchanger as such, since the silencer acts as a heat exchanger in its oven right. If air quality is not important, the exhaust gas can go directly to the fan.

Description

Die erfindungsgemäße Lösung dient dazu, Druck/Warmluft zu erzeugen.The solution according to the invention serves to supply pressure / warm air produce.

Gemäß dem Stand der Technik wird Druck/Warmluft folgendermaßen erzeugt:
Der Antrieb des Gebläses erfolgt über eine elektrisch betriebene Kraftmaschine oder eine separate Verbrennungskraftmaschine (zum Beispiel durch einen Traktor über die Zapfwelle). Die benötigte Wärme wird durch separate Verbrennung erzeugt. Eine gezielte Abwärmenutzung findet nicht statt.According to the prior art, compressed / warm air is generated as follows:
The blower is driven by an electrically operated engine or a separate internal combustion engine (for example by a tractor via the PTO shaft). The heat required is generated by separate combustion. There is no targeted use of waste heat.

Diese geschilderten Verfahren haben einen schlechten Wirkungs­ grad bei der Energieausnutzung (bezogen auf die Primärenergie) und somit hohe Betriebskosten.These methods have a bad effect degree of energy utilization (based on primary energy) and thus high operating costs.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Druckluft/Warmluft mit sehr gutem Wirkungsgrad (bezogen auf die Primärenergie) und dadurch mit sehr geringen Betriebskosten zu erzeugen.The invention has for its object compressed air / warm air with very good efficiency (based on primary energy) and thereby generating with very low operating costs.

Fig. 1, 2 und 3 zeigen mögliche Ausführungsbeispiele der Erfindung. Fig. 1, 2 and 3 show possible embodiments of the invention.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das verwendete Gebläse direkt durch eine Verbrennungskraftmaschine angetrieben wird. Die Verbrennungskraftmaschine wird im Luftstrom des Gebläses angeordnet. Des weiteren befindet sich ein Abgaswärme­ tauscher im Luftstrom des Gebläses. Es handelt sich hier um einen Luft/Luft Wärmetauscher, der die im Abgas enthaltene Wärmeenergie dem Luftstrom des Gebläses zuführt. Dieser Wärmetauscher besteht im einfachsten Fall aus dem vorhandenen Auspuff (Schalldämpfer) der Verbrennungskraftmaschine. Bei Bedarf läßt sich der Wirkungsgrad durch aufwendigere Tauscher verbessern.The object is achieved in that the blower used is driven directly by an internal combustion engine. The internal combustion engine is in the airflow of the Blower arranged. There is also exhaust gas heat exchanger in the air flow of the fan. This is an air / air heat exchanger that contains the exhaust gas Feeds thermal energy to the air flow of the blower. This In the simplest case, the heat exchanger consists of the existing one Exhaust (silencer) of the internal combustion engine. At The efficiency can be increased by using more expensive exchangers improve.

Bei geringeren Ansprüchen an die Luftqualität ober bei besonders aufwendiger Abgasreinigung kann man auf Tauscher verzichten und die Abgase direkt dem Luftstrom des Gebläses zuführen. Diese Version hat den größten Wirkungs­ grad und die geringsten Kosten.With lower demands on the air quality above Exhaust gas cleaning can be carried out on exchangers dispense and the exhaust gases directly to the air flow of the Feed the blower. This version has the greatest impact degree and the lowest cost.

Bei der geschilderten Anordnung wird die gesamte mechanische Energie der Verbrennungskraftmaschine zum Antrieb des Gebläses eingesetzt. Die gesamte Abwärme der Maschine wird dem Luftstrom des Gebläses zugeführt und dient damit der Luft­ erwärmung. Somit wird die Primärenergie fast vollständig zur Warm/Drucklufterzeugung genutzt. In the arrangement described, the entire mechanical Energy of the internal combustion engine for driving the fan used. The entire waste heat from the machine is the Air flow supplied to the blower and thus serves the air warming. Thus, the primary energy becomes almost completely Warm / compressed air generation used.  

Um die den Ausgangsdruck und die Ausgangstemperatur des Druck/ Warmlufterzeugers zu regeln, ist es möglich einen Teil der Druck/Warmluft wieder zum Ansaugbereich des Gebläses zurückzu­ leiteten. Durch diese Maßnahme wird ein Teil der Luft durch die Abwärme der Verbrennungskraftmaschine weiter erhitzt. Die Ausgangstemperatur steigt und der Ausgangsdruck sinkt. Durch die Veränderung der rückgekoppelten Luftmenge lassen sich Ausgangsdruck und Ausgangstemperatur regeln bzw. stabilisieren bei automatischer Veränderung.To determine the outlet pressure and outlet temperature of the pressure / Regulating the hot air generator, it is possible to part of the Compressed / warm air back to the suction area of the fan headed. With this measure, part of the air is passed through the waste heat of the internal combustion engine continues to heat. The The outlet temperature rises and the outlet pressure drops. By the change in the amount of air fed back can be Control or stabilize outlet pressure and outlet temperature with automatic change.

Bei Rückführung von Teilen der Druck/Warmluft bietet sich die Möglichkeit an, die Luft über geeignete Kanäle und Austritts­ öffnungen direkt zu den Wärmequellen (Abgaswärmetauscher, Kühlrippen der Verbrennungskraftmaschine) zu führen. Diese Maßnahme bringt zwei Vorteile.When returning parts of the compressed / warm air, this is an option Possibility to vent the air through appropriate channels and openings directly to the heat sources (exhaust gas heat exchanger, Cooling fins of the internal combustion engine). These Measure has two advantages.

  • 1. Die höhere Strömungsgeschwindigkeit der rückgekoppelten Luft verbessert den Wirkungsgrad der Abwärme- und Tauscherflächen.1. The higher flow rate of the feedback air improves the efficiency of the waste heat and exchanger surfaces.
  • 2. Die höhere Strömungsgeschwindigkeit der rückgekoppelten Luft schützt die Abwärme- und Tauscherflächen vor Verschmutzung.2. The higher flow velocity of the feedback air protects the waste heat and exchanger surfaces from contamination.

Um die genannten Vorteile zu verstärken besteht die Möglichkeit ein zweites Gebläse anzuordnen (Hilfsgebläse). Das Hilfsgebläse erzeugt Druckluft höheren Drucks. Durch die dadurch erzielbaren höheren Strömungsgeschwindigkeiten an den Tauscherflächen werden die unter Punkt 1 und 2 beschriebenen Vorteile verstärkt.There is the possibility to increase the mentioned advantages to arrange a second fan (auxiliary fan). The auxiliary blower generates compressed air of higher pressure higher flow velocities at the exchanger surfaces are the advantages described in points 1 and 2 reinforced.

Um das Anwendungsspektrum der Erfindung zu erweitern besteht die Möglichkeit durch geeignete Umsteuerschieber und Kanäle das Gebläse direkt mit Außenluft (Kaltluft) zu versorgen. Eine Abwärmenutzung der Verbrennungskraftmaschine findet in diesem Schaltzustand nicht statt. Es wird "′kalte" Druckluft erzeugt.In order to expand the range of applications of the invention the possibility through suitable reversing valves and channels to supply the blower directly with outside air (cold air). Waste heat recovery from the internal combustion engine takes place in this switching state does not take place. It becomes "cold" compressed air generated.

AnwendungsbeispieleExamples of use

Ein Hauptanwendungsbereich der Erfindung ist die Landwirt­ schaft.A major field of application of the invention is the farmer shaft.

  • 1. Korn/Getreidetrocknung1. Grain / grain drying
  • 2. Korn/Getreidetransport (Korngebläse)2. Grain / grain transport (grain blower)
  • 3. Notbelüftung von Ställen (z. B. bei Stromausfall)3. Emergency ventilation of stables (e.g. in the event of a power failure)
  • 4. Zusatzheizung, Zeltbeheizung4. Additional heating, tent heating

Sehr wichtig ist hierbei, daß die genannten Anwendungen mehr oder weniger Kurzzeitanwendungen sind. Eine Verwendung von elektrisch angetriebenen Maschinen würde in den genannten Fällen einen sehr hohen Leistungswert bei den 96 Stunden Messungen verursachen. Die Elektrizitätsversorgungsunter­ nehmen (EVU) sind montan dabei bei allen größeren Verbrauchern spezielle Zähler einzurichten, die in der Lage sind den 96 Stunden Leistungswert zu erfassen und zu speichern.It is very important here that the applications mentioned more or less are short-term applications. A use of electrically powered machines would be mentioned in the Cases a very high performance value at the 96 hours Cause measurements. The electricity supply sub take (EVU) are montan with all larger consumers to set up special counters that are capable of 96 Record and save hours of performance.

Durch die Vermeidung von Spitzenwerten allgemein und bei den 96 Stunden Messungen (Leistungswerterfassung) wird die Er­ findung in besonderer Weise wirtschaftlich.By avoiding peak values in general and at the The Er. Is 96 hours of measurements (power value acquisition) finding economical in a special way.

RechenbeispielCalculation example

Ein Landwirt betreibt eine Korntrocknung. Dazu wird nach der Ernte ein Gebläse mit einer 10 KW Elektromaschine betrieben. Die benötigte Wärme wird durch Verbrennung vor Ort erzeugt. Da die Trockenzeit auf jeden Fall größer als 96 Stunden ist erhöht sich der Leistungswert um 96·10 = 960 KWH. Das EVU berechnet zur Zeit für jeden Leistungswert 3,64 DM. Daraus ergeben sich Kosten von 3,64·960 = 3494,40 DM. Diese Kosten werden unter anderen durch die Erfindung vermieden.A farmer is drying grain. For this purpose, a blower is operated with a 10 KW electric machine after the harvest. The heat required is generated by on-site combustion. Since the drying time is definitely longer than 96 hours, the output increases by 96 · 10 = 960 KWH. The utility company currently calculates 3.64 DM for each performance value. This results in costs of 3.64 · 960 = 3494.40 DM. These costs are avoided by the invention, among others.

Claims (7)

1. Anordnung zur Erzeugung von Warmluft/Druckluft, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Gehäuse oder einem Raum ein Gebläse, eine Verbrennungskraft­ maschine, ein Schalldämpfer und ein Abgaswärmetauscher so angeordnet sind, daß ein möglichst großer Teil der Abwärme der Verbrennungskraftmaschine über den Luftstrom des Gebläses zur Warm/Drucklufterzeugung genutzt wird. Bei geringeren Ansprüchen an die Abwärmeausnutzung kann auf einen speziellen Abgaswärmetauscher verzichtet werden; der Schalldämpfer hat von sich aus schon eine Tauscherwirkung. Bei geringeren Ansprüchen an die Luftqualität oder bei aufwendiger Abgas­ reinigung, wie zum Beispiel durch einen Katalysator ist eine Anordnung möglich, bei der die Abgase direkt dem Luft­ strom des Gebläses beigefügt werden.1. Arrangement for the production of hot air / compressed air, characterized in that a fan, a combustion engine, a muffler and an exhaust gas heat exchanger are arranged in a housing or a room so that the largest possible part of the waste heat of the internal combustion engine via the air flow of the fan is used for warm / compressed air generation. If the demands on waste heat utilization are lower, a special exhaust gas heat exchanger can be omitted; the silencer itself has an exchange effect. With lower demands on the air quality or with complex exhaust gas cleaning, such as a catalyst, an arrangement is possible in which the exhaust gases are added directly to the air flow of the blower. 2. Anordnung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich ein Kanalsystem angeordnet wird, um einen Teil­ luftstrom von der Druckseite des Gebläses zum Ansaugbereich zur Weitererwärmung zurückzuführen. Zur Luftmengenreglung kann ein Regel- oder Steuerschieber an­ geordnet werden. Die Ausgangsöffnungen des Kanalsystems sind vorzugsweise so anzuordnen, daß die wärmeabgebenden Flächen direkt angeströmt werden.2. Arrangement according to claim 1, characterized in that in addition a duct system is arranged around a part Airflow from the pressure side of the blower to the suction area for further heating. A regulating or control slide can be used to regulate the air volume be ordered. The exit openings of the duct system are preferably to be arranged so that the heat-emitting surfaces can be flown directly. 3. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites Gebläse oder ein Kompressor angeordnet wird, daß dieses/r Gebläse oder Kompressor Druckluft höheren Drucks erzeugt und daß diese Druckluft über spezielle Düsen an die Wärmetauscher und Abwärmeeinrichtungen der Maschine geleitet wird um diese vor Verschmutzung zu schützen und um deren Wirkungsgrad zu erhöhen.3. Arrangement according to claim 1 and 2, characterized in that a second blower or a compressor is arranged, that this blower or compressor compressed air of higher pressure generated and that this compressed air through special nozzles to the Heat exchanger and waste heat devices of the machine directed is to protect them from pollution and their Increase efficiency. 4. Anordnung nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Umschaltmöglichkeit angeordnet ist, die es ermöglicht, die Abwärmenutzung der Verbrennungskraftmaschine umgehen, um somit kalte Druckluft zu erzeugen.4. Arrangement according to claim 1, 2 and 3, characterized in that a switchover option is arranged that enables avoid the waste heat use of the internal combustion engine, to generate cold compressed air. 5. Verfahren zur Erzeugung von Warmluft/Druckluft dadurch gekennzeichnet, daß ein Gebläse durch eine Verbrennungskraft­ maschine angetrieben wird, daß die Verbrennungskraftmaschine im Luftstrom des Gebläses angeordnet ist, daß die Abwärme der Maschine zur Erwärmung der Luft verwendet wird, daß ggf. ein Abgaswärmetauscher im Luftstrom des Gebläses angeordnet ist, um die Abgaswärme ebenfalls zur Lufterhitzung zu nutzen und daß die Abgase ggf. direkt dem Nutzluftstrom zugefügt werden. 5. Process for generating hot air / compressed air thereby characterized in that a blower by a combustion force Machine is driven that the internal combustion engine in Airflow of the fan is arranged that the waste heat of the Machine that heats the air is used, if necessary Exhaust gas heat exchanger is arranged in the air flow of the fan to also use the exhaust gas heat for air heating and that the exhaust gases may be added directly to the stream of useful air.   6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß Teile der erzeugten Warmluft/Druckluft wieder zum Ansaug­ bereich des Gebläses zurückgeleitet werden um so die Luft­ temperatur zu regeln und daß diese zurückgeführte Luft ggf. ganz oder teilweise über spezielle Düsen an die Wärme­ tauscher und Abwärmeeinrichtungen der Maschine geleitet, werden, um diese vor Verschmutzung zu schützen und um deren Wirkungsgrad zu erhöhen.6. The method according to claim 5, characterized in that Parts of the warm air / compressed air generated again for intake area of the blower can be returned to the air regulate temperature and that this recirculated air if necessary, all or part of the heat to the special nozzles exchangers and waste heat devices of the machine to protect them from pollution and their Increase efficiency. 7. Verfahren nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites Gebläse oder ein Kompressor angeordnet wird, daß dieses/r Gebläse oder Kompressor Druckluft höheren Drucks erzeugt und daß diese Druckluft über spezielle Düsen an die Wärmetauscher und Abwärmeeinrichtungen der Maschine geleitet wird um diese vor Verschmutzung zu schützen und um deren Wirkungsgrad zu erhöhen.7. The method according to claim 5 and 6, characterized in that that a second blower or a compressor is arranged, that this blower or compressor compressed air of higher pressure generated and that this compressed air through special nozzles to the Heat exchanger and waste heat devices of the machine directed is to protect them from pollution and their Increase efficiency.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0971191A2 (en) * 1998-07-09 2000-01-12 H. Krantz Textiltechnik Gmbh Process and apparatus for heating goods by a heated gas

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0971191A2 (en) * 1998-07-09 2000-01-12 H. Krantz Textiltechnik Gmbh Process and apparatus for heating goods by a heated gas
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