EP3460179A1 - Schraubenexpander und verfahren zum erzeugen von mechanischer energie durch expandieren eines arbeitsfluids - Google Patents

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EP3460179A1
EP3460179A1 EP18193100.7A EP18193100A EP3460179A1 EP 3460179 A1 EP3460179 A1 EP 3460179A1 EP 18193100 A EP18193100 A EP 18193100A EP 3460179 A1 EP3460179 A1 EP 3460179A1
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EP
European Patent Office
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screws
working fluid
screw
screw expander
expansion chamber
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EP18193100.7A
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EP3460179B1 (de
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Martin Filip
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GasNet sro
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GasNet sro
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K7/00—Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C1/00—Rotary-piston machines or engines
    • F01C1/08—Rotary-piston machines or engines of intermeshing engagement type, i.e. with engagement of co- operating members similar to that of toothed gearing
    • F01C1/12—Rotary-piston machines or engines of intermeshing engagement type, i.e. with engagement of co- operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type
    • F01C1/14—Rotary-piston machines or engines of intermeshing engagement type, i.e. with engagement of co- operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with toothed rotary pistons
    • F01C1/16—Rotary-piston machines or engines of intermeshing engagement type, i.e. with engagement of co- operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with toothed rotary pistons with helical teeth, e.g. chevron-shaped, screw type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C18/00—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C18/08—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
    • F04C18/12—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type
    • F04C18/14—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with toothed rotary pistons
    • F04C18/16—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with toothed rotary pistons with helical teeth, e.g. chevron-shaped, screw type

Definitions

  • the invention relates to a screw expander for generating mechanical energy by expanding a working fluid.
  • the invention further relates to a station for reducing the working fluid pressure comprising such a screw expander.
  • the invention relates to a method for generating mechanical energy by expanding a working fluid in at least one such screw expander.
  • a screw expander for generating mechanical energy by expanding a working fluid
  • Inlet inlet opposite has, wherein the two screws are engaged with each other so that the two screws and the housing along the screws define at least one expansion chamber, in particular a plurality of separate expansion chambers, wherein the expansion chamber for is configured to receive working fluid from the working fluid inlet in an accommodating position of the screws at an inlet end of the screws, the expansion chamber being adapted to discharge working fluid to the working fluid outlet at an outlet end of the screws at an outlet end of the screws, the expansion chamber being adapted to move by moving the screws
  • a station for reducing working fluid pressure in particular a station for reducing gas pressure, especially a station for reducing natural gas pressure comprising at least one screw expander according to any one of claims 1 to 8 to the pressure of the working gas to be reduced during transport from the working gas inlet to the working gas outlet of the screw expander.
  • claim 10 is achieved by a method of generating mechanical energy by expanding a working fluid in at least one screw expander according to any one of claims 1 to 8.
  • the screw expander provides mechanical energy, which can then be converted into electrical energy by driving a generator.
  • the mechanical energy generated by the expander can also be used to drive other machines.
  • the expansion can take place in several stages or only in one stage.
  • Screw expanders use two helical screws, also called rotors, which are engaged with each other, an engaging and a receiving screw, for expanding the working fluid. Therefore, only compressible fluids can be working fluids within the meaning of the invention. Further, timing gears can ensure that the engagement and retraction screws retain their proper alignment.
  • lubricating oil which provides both hydraulic sealing and mechanical energy transfer between the screws.
  • Working fluid enters the high pressure side and moves through the screw threads as the screws rotate. The working fluid, due to its high pressure, forces the way along the screws that are engaged with each other, forcing the screws to rotate.
  • the engaging and receiving screws have different profiles.
  • the engagement screw has convex helices which engage the concave cavities between the helices of the locating screws.
  • the space between each two consecutive coils of each screw and its surrounding housing forms a separate expansion chamber.
  • the volume of the expansion chamber increases as the rotation progresses due to the displacement of the contact line between the two screws. The rotation is caused by the working fluid expanding with the expanding expansion chamber.
  • the volume of the expansion chamber is at a minimum of full engagement with the screws on the side of the inlet end to a minimum and at a maximum when approximately the entire length between the coils is not blocked by engagement with the other screw.
  • the expansion chamber is in fluid communication with the working fluid inlet when its volume is at a minimum and in fluid communication with the working fluid outlet when the volume is at a maximum. It is also preferred that the expansion chamber is at least substantially closed by a helix of the engagement screw at one end and by one end side of the housing at the opposite end of the expansion chamber.
  • the working fluid increases its volume in the screw expander steadily.
  • a plurality of expansion chambers are provided between the screws and the housing.
  • the expansion chambers each have different volumes. Consequently, the screw expander releases at least substantially continuously expanded working fluid.
  • the pressure drop depends on the increase in the volume of the expansion chambers.
  • An efficient screw compressor requires a screw profile that has a large flow area and a short seal line. The larger the cross section, the higher the flow for the same screw sizes and screw speeds. Shorter sealing lines reduce leaks.
  • the engagement screw has less helix than the take-up screw, so it rotates faster. It is further preferred that the screws are constructed asymmetrically.
  • the screw expander may have a four-screw engagement screw and a six-screw take-up screw, both of which have the same outside diameter. Other configurations, such as five / six and five / seven and four / five and three / five coils, are also possible. In addition, different outer diameters can be provided.
  • the selection of the helical ratio may depend on the pressure of the working fluid in the working fluid inlet and the desired pressure of the working fluid in the working fluid outlet.
  • An advantage of the invention is that the pressure of a working fluid withdrawn from a gas line is used directly. Therefore, this invention can be effectively used at pressure reduction stations under various pressure, temperature and flow conditions. This is of particular interest because billions of cubic meters of natural gas flow through millions of gas pressure reduction stations worldwide. Natural gas is transported under high pressure over long distances through pipelines. High gas pressure is reduced to a lower pressure by means of gas pressure reduction stations. At normal stations, the pressure is usually reduced from 16 to 40 bar to less than 5 bar. At present, natural gas pressure is reduced by throttle valves, whereby isenthalpic expansion takes place without using energy but dissipating a large amount of energy, but dissipating a large amount of energy.
  • the screw expander may preferably be heated externally and / or designed for operation as a compressed-gas-operated turbomachine. Due to its construction, the machine is relatively immune to dirt and particles which could cause erosion on metal vanes of conventional turbines. Further, the screw expander requires much lower investment costs than a conventional multi-blade turbine designed for low pressure gas operation.
  • multiple screw expanders may be connected in series and / or in parallel with respect to the flow of working fluid.
  • multi-screw expanders can be connected to each other and to a common output shaft so that respective screw expanders drive the common output shaft together. In this way, higher speeds and / or torques can be applied to the output shaft.
  • the output shaft may drive a power generator or other device based on the difference in potential energy of the working fluid between the working fluid inlet and the working fluid outlet.
  • the at least one expansion chamber is designed so that the pressure exerted by the working fluid against the screws, which together with the housing surround the expansion chamber, results in a resultant force that moves the screws.
  • the screws therefore rotate so that the expansion chamber is moved from the inlet end and along the screws to the outlet end. Consequently, mechanical energy can be provided very easily and reliably.
  • the at least two screws or the at least one pair of screws may have different numbers of intermeshing helical turns.
  • a screw, in particular an engagement screw, four fferenplanetarylept and another screw, in particular a receiving screw has six fferenplanetarylept which are engaged with each other. This can provide a very efficient process.
  • a connecting and / or synchronizing means in particular a chain, a belt and / or meshing pinions of the shafts of the screws which engage with each other Are intervention, which the Connect waves.
  • the chain or belt is engaged with pinions of the shafts of the screws which engage with each other, which is preferred in many cases.
  • At least one heating means for heating the working gas in the at least one expansion chamber due to indirect heat transfer may be provided.
  • means for heating the working fluid prior to entering the expansion chamber may be provided, which would be a very simple and reliable method of heating the working fluid.
  • the output shaft is connected to a power generator. If this connection is provided via a transmission, the speed can be varied and / or regulated.
  • the screw expander be configured as a one-step screw expander that expands the working fluid in a single stage between the working fluid inlet and the working fluid outlet of the screw expander.
  • the screw expander can then be designed less complex.
  • working fluid is used in the form of a gas, which is preferably at least substantially free of steam and / or free of water.
  • the working fluid used is natural gas. This allows a very efficient and advantageous use of the method.
  • the advantages can be achieved especially if it is provided that the working fluid is expanded from a pressure of more than 16 bar, in particular more than 23 bar, especially more than 30 bar, and / or if it is provided that the working fluid to a pressure under 10 bar, especially below 7 bar, especially under 3 bar is expanded.
  • the advantages can be utilized in an efficient and preferred manner when the expansion of the working fluid is performed in a station for reducing the working fluid pressure according to claim 8.
  • the electricity generating system which may be a station for reducing natural gas pressure, has a feed pipe 1, the compressed working fluid through a filter 2, a shut-off device 3 and a check valve 4, if appropriate, a working fluid inlet 5 a screw expander 6 supplies.
  • the screw expander 6 drives an output shaft 7, which drives a power generator 8.
  • the check valve 4, if present, allows the mass flow of the working fluid to be regulated by the screw expander 6.
  • at least one heat exchanger or heat transfer unit may be provided in the feed tube 1 and / or be installed in the screw expander 6.
  • the working fluid expanded in the screw expander 6 leaves the screw expander 6 through a working fluid outlet 9 into a low pressure tube.
  • the working fluid is preferably filtered at a higher pressure level and supplied to the screw expander 6, where the expansion of the working fluid is performed, and drained into the low pressure tube at a lower pressure level.
  • Fig. 2 is a detail of the device according to Fig. 1 shown.
  • the screw expander 6 is mechanically connected to a transmission 11 for controlling the rotational speed of the power generator 8 via the output shaft 7.
  • the transmission 11 is mechanically connected to the power generator 8 to generate electricity.
  • the screw expander 6 is shown in detail.
  • the screw expander 6 has a housing 12 in which a pair of screws 13, 14, which are engaged with each other, is arranged.
  • One of the screws 13 forms the output shaft 7 as an extension of the respective screw shaft 15.
  • the shafts 15, 16 of the screws 13, 14 are mounted in the housing 12 using respective bearings 17.
  • FIG. 4 and Fig. 5 For example, the engaged pair of screws 13, 14 are shown in various cross-sectional views.
  • a screw 13 is designed as an engagement screw 13 with four coils 18, while the other screw 14 is designed as a receiving screw 14 with six coils 19.
  • the helix 18, 19 of the engagement screw 13 and the receiving screw 14 engage each other so that the cavities between two adjacent helices of the receiving screw 14 each at least one of the two opposite ends are closed by the helix 18 of the engagement screw 13. Consequently, a plurality of cavities are provided along the receiving screw 14, which are separated by engaging in the receiving screw 14 helix 18 of the engagement screw 13 from each other.
  • the maximum length of the cavities is therefore smaller than the length of a circumference of a coil 19 of the receiving screw 14. Further, because at least some of the cavities terminate at end surfaces 20, 21 of the housing of the receiving screw 14 that terminate at the working fluid inlet 5 adjacent or adjoin the Häfluidauslass 9. Because the screws 13, 14 are suitably arranged in the housing 12, the cavities together with the housing 12 form expansion chambers 22, which become larger from the working inlet 5 to the working outlet 9. The expansion chambers 22 are further transported along the screw expander 6 due to the rotation of the screws 13, 14. At the same time, the volume of the expansion chambers 22 increases. Due to the working fluid pressure, the screws 13, 14 are driven by working fluid expanding therein as well as thereby.
  • the potential energy of the working fluid is converted into mechanical energy, which drives the shafts 15, 16 of the screws 13, 14.
  • the total mechanical energy depends on the enthalpy difference of the working fluid at the working fluid inlet 5 and the working fluid outlet 9, the mass flow of the working fluid through the screw expander 6 and the thermodynamic efficiency of the screw expander.
  • Sprockets can be connected to the shafts 15, 16 of the screws 13, 14 to synchronize the rotational speed of the screws 13, 14. But there are also other synchronization means possible. Due to the synchronization of the shafts 15, 16 of the screws 13, 14, the helices 18, 19 of the screws 13, 14 do not contact each other, but are separated by a very thin gap. Further, the helices 18, 19 of the screws 13, 14 do not contact the housing 12, but are separated from the inner wall of the housing 12 by very thin gaps.
  • the screw expander 6 shown is a one-step screw expander 6, because the expansion in only one Stage takes place. The screw expander 6 could also be designed as a multi-stage screw expander 6.
  • the temperature and / or pressure of the working fluid be measured prior to entry into the expansion chambers 22 and / or after discharge from the expansion chambers 22. For example, based on the respective temperature and / or pressure values, a controller may check whether the working fluid should be heated and determine the required heat. Thus, the control unit may provide the appropriate heating based on the measured temperature and / or pressure values. If appropriate, the mass flow of the working fluid may also be measured to increase the efficiency of the control process.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Schraubenexpander (6) zum Erzeugen von mechanischer Energie durch Expandieren eines Arbeitsfluids, der wenigstens ein Gehäuse (12), wenigstens zwei Schrauben (13, 14) oder wenigstens ein Schraubenpaar (13, 14), wenigstens teilweise in dem genannten Gehäuse (12), wenigstens eine Abtriebswelle (7), die mit wenigstens einer der Schrauben (13) verbunden ist, sodass die Abtriebswelle (7) durch eine Drehbewegung der wenigstens einen Schraube (13, 14) angetrieben werden kann, wenigstens einen Arbeitsfluideinlass (5) zu dem Gehäuse (12), der an einem Einlassende der Schrauben (13, 14) angeordnet ist, und wenigstens einen Arbeitsfluidauslass (9), der an einem Auslassende der Schrauben (13, 14), das dem Einlassende entgegengesetzt ist, an den Schrauben (13, 14) entlang angeordnet ist, aufweist, wobei die zwei Schrauben (13, 14) so miteinander in Eingriff sind, dass die zwei Schrauben (13, 14) und das Gehäuse (12) wenigstens eine Expansionskammer (22), insbesondere mehrere separate Expansionskammern (22), entlang der Schrauben (13, 14) definieren, wobei die Expansionskammer (13, 14) dafür ausgelegt ist, in einer Aufnahmestellung der Schrauben (13, 14) an einem Einlassende der Schrauben (13, 14) Arbeitsfluid vom Arbeitsfluideinlass (5) aufzunehmen, wobei die Expansionskammer (22) dafür ausgelegt ist, in einer Auslassstellung der Schrauben (13, 14) an einem Auslassende der Schrauben (13, 14) Arbeitsfluid zum Arbeitsfluidauslass (9) abzulassen, wobei die Expansionskammer (14) dafür ausgelegt ist, durch Bewegen der Schrauben (13, 14) vom Einlassende zum Auslassende transportiert zu werden, wodurch das Volumen der Expansionskammer (22) zunimmt.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Schraubenexpander zum Erzeugen von mechanischer Energie durch Expandieren eines Arbeitsfluids. Die Erfindung betrifft ferner eine Station zum Reduzieren des Arbeitsfluiddrucks, die einen derartigen Schraubenexpander aufweist. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Erzeugen von mechanischer Energie durch Expandierenlassen eines Arbeitsfluids in wenigstens einem derartigen Schraubenexpander.
  • Trotz der bedeutenden Fortschritte, die in vielen nichtthermischen Wärmeerzeugungstechnologien bereits erzielt wurden, stützt sich die weltweite Energiegewinnung immer noch auf die Nutzung von Wärme zur Umwandlung von Wasser in Dampf. Der hauptsächliche Brennstoff zur Wärmeerzeugung ist Kohle. Es werden aber auch Atomenergie, verschiedene Formen von Biomasse, Müll und konzentrierte Infrarotstrahlung der Sonne verwendet. Abwärme von Heißluft wird ebenfalls oft zur Dampferzeugung in Dampfkesseln verwendet.
  • Auf globaler Ebene wird der Großteil der Energie aktuell mit Trockendampfturbinen erzeugt, die elektrische Generatoren antreiben. Trockener Dampf kann durch Kernreaktoren oder durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe, wie Kohle und Erdgas, erzeugt werden. Dieser Prozess ist zwar relativ wirksam geworden, dieser Prozess hat aber noch einige Nachteile. Die Turbinenschaufeln rotieren mit einer sehr hohen Geschwindigkeit und sind infolgedessen sehr empfindlich. Der verwendete trockene Dampf muss äußerst sauber sein, um eine Beschädigung der Turbinenschaufeln zu verhüten. Aus ähnlichen Gründen können auch weder nasser Dampf noch Wasser verwendet werden. In vielen Fällen behindern derartige Beschränkungen die Verwendung dieser Turbinen. Geothermische Anwendungen sind hinsichtlich der Elektrizitätserzeugung besonders problematisch. Zurzeit werden Wärmetauscher verwendet, um sauberes Wasser aus geothermischem Wasser zu erhitzen, bevor das Wasser in trockenen Dampf umgewandelt werden kann. Dieser Prozess ist ineffizient und es ist schwierig, diese Technologie effektiv auf kleinere Maschinen anzuwenden.
  • Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, einen Schraubenexpander, eine Station zum Reduzieren von Arbeitsfluiddruck und ein Verfahren jeweils wie eingangs beschrieben bereitzustellen, der/das die Erzeugung mechanischer Energie unter direkter Verwendung eines Arbeitsfluids ohne Verwenden einer Trockendampfturbine ermöglicht.
  • Diese Aufgabe wird gemäß Anspruch 1 durch einen Schraubenexpander zum Erzeugen von mechanischer Energie durch Expandieren eines Arbeitsfluids gelöst, der wenigstens ein Gehäuse, wenigstens zwei Schrauben oder wenigstens ein Schraubenpaar, wenigstens teilweise in dem genannten Gehäuse, wenigstens eine Abtriebswelle, die mit wenigstens einer der Schrauben verbunden ist, sodass die Abtriebswelle durch eine Drehbewegung der wenigstens einen Schraube angetrieben werden kann, wenigstens einen Arbeitsfluideinlass zu dem Gehäuse, der an einem Einlassende der Schrauben angeordnet ist, und wenigstens einen Arbeitsfluidauslass, angeordnet an einem Auslassende der Schrauben, das entlang der Schrauben dem Einlassende entgegengesetzt ist aufweist, wobei die zwei Schrauben so miteinander in Eingriff sind, dass die zwei Schrauben und das Gehäuse entlang der Schrauben wenigstens eine Expansionskammer, insbesondere mehrere separate Expansionskammern, definieren, wobei die Expansionskammer dafür ausgelegt ist, in einer Aufnahmestellung der Schrauben an einem Einlassende der Schrauben Arbeitsfluid vom Arbeitsfluideinlass aufzunehmen, wobei die Expansionskammer dafür ausgelegt ist, in einer Auslassstellung der Schrauben an einem Auslassende der Schrauben Arbeitsfluid zum Arbeitsfluidauslass abzulassen, wobei die Expansionskammer dafür ausgelegt ist, durch Bewegen der Schrauben vom Einlassende zum Auslassende transportiert zu werden, wodurch das Volumen der Expansionskammer zunimmt.
  • Diese Aufgabe wird ferner gemäß Anspruch 9 durch eine Station zum Reduzieren von Arbeitsfluiddruck, insbesondere eine Station zum Reduzieren von Gasdruck, speziell eine Station zum Reduzieren von Erdgasdruck gelöst, die wenigstens einen Schraubenexpander nach einem der Ansprüche 1 bis 8 aufweist, um den Druck des Arbeitsgases beim Transport vom Arbeitsgaseinlass zum Arbeitsgasauslass des Schraubenexpanders zu reduzieren.
  • Außerdem wird die jeweilige Aufgabe gemäß Anspruch 10 durch ein Verfahren zum Erzeugen mechanischer Energie durch Expandierenlassen eines Arbeitsfluids in wenigstens einem Schraubenexpander nach einem der Ansprüche 1 bis 8 gelöst.
  • Der Schraubenexpander stellt mechanische Energie bereit, die dann durch Antreiben eines Stromerzeugers in elektrische Energie umgewandelt werden kann. Die vom Expander erzeugte mechanische Energie kann auch zum Antreiben anderer Maschinen verwendet werden. Die Expansion kann in mehreren Stufen oder nur in einer Stufe stattfinden.
  • Schraubenexpander verwenden zwei schneckenförmige Schrauben, auch Rotoren genannt, die miteinander in Eingriff sind, eine Eingriffs- und eine Aufnahmeschraube, zum Expandierenlassen des Arbeitsfluids. Daher können nur komprimierbare Fluide Arbeitsfluide im Sinne der Erfindung sein. Ferner können Steuerzahnräder gewährleisten, dass die Eingriffs- und Aufnahmeschrauben ihre genaue Ausrichtung behalten. In einem ölgefluteten Schraubenexpander wird der Zwischenraum zwischen den Schrauben von Schmieröl überbrückt, das sowohl für eine hydraulische Abdichtung als auch für die Übertragung mechanischer Energie zwischen den Schrauben sorgt. Arbeitsfluid tritt an der Hochdruckseite ein und bewegt sich beim Drehen der Schrauben durch die Schraubengewinde. Das Arbeitsfluid erzwingt sich aufgrund seines hohen Drucks den Weg an den Schrauben, die miteinander in Eingriff sind, entlang, wodurch die Schrauben zum Drehen gezwungen werden. Aufgrund der Drehung der Schrauben bewegt sich bzw. wird das Arbeitsfluid von der Einlassseite zur Auslassseite am Schraubenexpander entlang befördert, während das Volumen der Expansionskammern zwischen den Schrauben zunimmt, sodass das Arbeitsfluid expandiert, während es sich seinen Weg entlang des Schraubenexpanders erzwingt. Die Wirksamkeit dieses Mechanismus hängt von genauen Einbauspielräumen zwischen den Schrauben einerseits und zwischen den Schrauben und dem die Schrauben umschließenden Gehäuse andererseits ab.
  • Die Eingriffs- und Aufnahmeschraube haben verschiedene Profile. Die Eingriffsschraube hat konvexe Wendel, die mit den konkaven Hohlräumen zwischen den Wendeln der Aufnahmeschrauben in Eingriff sind. Der Zwischenraum zwischen jeweils zwei aufeinanderfolgenden Wendeln jeder Schraube und ihres sie umgebenden Gehäuses bildet eine separate Expansionskammer. Das Volumen der Expansionskammer nimmt mit fortschreitender Drehung aufgrund der Verlagerung der Kontaktlinie zwischen den zwei Schrauben zu. Die Drehung wird von dem Arbeitsfluid bewirkt, das mit der größer werdenden Expansionskammer expandiert. Das Volumen der Expansionskammer ist bei ungefährem Volleingriffskontakt mit den Schrauben auf der Seite des Einlassendes auf einem Minimum und auf einem Maximum, wenn ungefähr die gesamte Länge zwischen den Wendeln nicht durch Eingriffskontakt mit der anderen Schraube versperrt ist. Vorzugsweise ist die Expansionskammer in Fluidverbindung mit dem Arbeitsfluideinlass, wenn ihr Volumen auf einem Minimum ist, und in Fluidverbindung mit dem Arbeitsfluidauslass, wenn das Volumen auf einem Maximum ist. Es wird auch bevorzugt, dass die Expansionskammer durch einen Wendel der Eingriffsschraube an einem Ende und durch eine Endseite des Gehäuses am entgegengesetzten Ende der Expansionskammer wenigstens im Wesentlichen geschlossen wird.
  • Das Arbeitsfluid vergrößert sein Volumen im Schraubenexpander stetig. Ferner werden im Betrieb mehrere Expansionskammern zwischen den Schrauben und dem Gehäuse bereitgestellt. Vorzugsweise haben die Expansionskammern jeweils verschiedene Volumen. Folglich gibt der Schraubenexpander expandiertes Arbeitsfluid wenigstens im Wesentlichen kontinuierlich frei. Der Druckabfall hängt von der Vergrößerung des Volumens der Expansionskammern ab.
  • Ein effizienter Schraubenverdichter benötigt ein Schraubenprofil, das einen großen Strömungsquerschnitt und eine kurze Abdichtlinie hat. Je größer der Querschnitt, desto höher ist der Durchfluss für die gleichen Schraubengrößen und Schraubengeschwindigkeiten. Kürzere Abdichtlinien reduzieren Leckagen. Vorzugsweise hat die Eingriffsschraube weniger Wendel als die Aufnahmeschraube, sodass sie sich schneller dreht. Ferner wird bevorzugt, dass die Schrauben asymmetrisch konstruiert sind. Der Schraubenexpander kann eine Eingriffsschraube mit vier Wendeln und eine Aufnahmeschraube mit sechs Wendeln haben, wobei beide Schrauben denselben Außendurchmesser haben. Andere Ausgestaltungen, wie fünf/sechs und fünf/sieben und vier/fünf und drei/fünf Wendeln, sind aber auch möglich. Außerdem können verschiedene Außendurchmesser vorgesehen werden. Die Auswahl des Wendelverhältnisses kann vom Druck des Arbeitsfluids im Arbeitsfluideinlass und dem Solldruck des Arbeitsfluids im Arbeitsfluidauslass abhängen.
  • Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, dass der Druck eines von einer Gasleitung entnommenen Arbeitsfluids direkt verwendet wird. Daher kann diese Erfindung an Druckreduzierungsstationen unter verschiedenen Druck-, Temperatur- und Durchflussbedingungen effektiv verwendet werden. Das ist von besonderem Interesse, weil Milliarden Kubikmeter Erdgas durch Millionen von Gasdruckreduzierungsstationen weltweit fließen. Erdgas wird unter hohem Druck über große Entfernungen durch Rohrleitungen transportiert. Hoher Gasdruck wird mittels Gasdruckreduzierungsstationen auf einen niedrigeren Druck reduziert. An normalen Stationen wird der Druck gewöhnlich von 16 bis 40 bar auf unter 5 bar reduziert. Gegenwärtig wird Erdgasdruck durch Drosselventile reduziert, wodurch eine isenthalpe Expansion ohne Verwenden von Energie aber unter Dissipation einer großen Energiemenge stattfindet, aber eine große Energiemenge abgebaut wird.
  • Während der Gasexpansion werden Gase gekühlt (Joule-Thomson-Effekt). Der Erdgastemperaturabfall ist etwa 0,5°C pro 1 bar, je nach der Zusammensetzung des Gases und seiner Eigenschaften. Das Ersetzen des Prozesses zur Gasdruckregelung durch Schraubenexpander, die es ermöglichen, dass der Erdgasdruck in mechanische Energie umgewandelt wird, die auf eine Last-aufnehmende Vorrichtung, zum Beispiel einen elektrischen Generator, übertragen werden kann, und somit Elektrizität aus einer zuvor unbenutzten Quelle erzeugt, ist für die Erfindung von besonderem Interesse.
  • Der Schraubenexpander kann vorzugsweise außen beheizt und/oder für den Betrieb als eine mit verdichtetem Gas betriebene Strömungsmaschine ausgelegt sein. Aufgrund ihrer Konstruktion ist die Maschine gegenüber Schmutz und Teilchen, die an Metallschaufeln herkömmlicher Turbinen Erosion verursachen könnten, relativ immun. Ferner erfordert der Schraubenexpander viel niedrigere Investitionskosten als eine herkömmliche Turbine mit vielen Schaufeln, die für den Betrieb mit Gas unter niedrigem Druck bestimmt ist.
  • Falls geeignet, können Mehrschraubenexpander bezüglich des Durchflusses von Arbeitsfluid in Reihe und/oder parallel geschaltet werden. Alternativ oder zusätzlich können Mehrschraubenexpander miteinander und mit einer gemeinsamen Abtriebswelle verbunden werden, sodass jeweilige Schraubenexpander die gemeinsame Abtriebswelle gemeinsam antreiben. Auf diese Weise können höhere Drehzahlen und/oder Drehmomente an die Abtriebswelle angelegt werden. Die Abtriebswelle kann einen Stromerzeuger oder eine andere Vorrichtung auf Basis der Differenz der potenziellen Energie des Arbeitsfluids zwischen dem Arbeitsfluideinlass und dem Arbeitsfluidauslass antreiben.
  • Dampf wurde schon in Expandern zum Erzeugen mechanischer Energie eingesetzt. Dies gilt nicht für verdichtetes Gas, speziell für verdichtetes Erdgas, als Arbeitsfluid zum Antreiben von z. B. einem Stromerzeuger. Vorzugsweise wird der Schraubenexpander mit verdichtetem Gas angetrieben. Ferner ist es erwünscht, Elektrizität durch Antreiben eines Stromerzeugers mit der Abtriebswelle des Schraubenexpanders zu erzeugen. Weltweit bilden Gasdruckreduzierungsstationen eine riesige Energiequelle für die Elektrizitätserzeugung oder zum Antreiben bestimmter Vorrichtungen.
  • In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des Schraubenexpanders ist die wenigstens eine Expansionskammer so ausgelegt, dass der vom Arbeitsfluid gegen die Schrauben, die zusammen mit dem Gehäuse die Expansionskammer umschließen, ausgeübte Druck zu einer resultierenden Kraft führt, die die Schrauben bewegt. Die Schrauben drehen sich daher so, dass die Expansionskammer vom Einlassende und an den Schrauben entlang zum Auslassende hin bewegt wird. Folglich kann mechanische Energie sehr einfach und zuverlässig bereitgestellt werden.
  • Alternativ oder zusätzlich können die wenigstens zwei Schrauben oder das wenigstens eine Schraubenpaar verschiedene Zahlen von ineinander eingreifenden Schraubenwendelungen haben. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung hat eine Schraube, insbesondere eine Eingriffsschraube, vier Schraubenwendelungen und eine andere Schraube, insbesondere eine Aufnahmeschraube, hat sechs Schraubenwendelungen, die miteinander in Eingriff sind. Dadurch kann ein sehr effizienter Prozess bereitgestellt werden.
  • Wenn wenigstens zwei Schrauben, die miteinander in Eingriff sind, synchronisiert sind, sodass die Schrauben einander nicht berühren, während sie die wenigstens eine Expansionskammer von einem Einlassende zu einem Auslassende der Schrauben bewegen, kann ein sehr zuverlässiger Prozess bereitgestellt werden. Außerdem kann gewährleistet werden, dass zwischen den Schrauben und/oder zwischen den Schrauben und der Innenwand des Gehäuses nur sehr dünne Spalten bestehen. Folglich kann nur eine sehr kleine Menge Arbeitsfluid durch diese Spalten dringen, ohne die Schrauben anzutreiben.
  • Es ist effizient und zuverlässig, wenn wenigstens zwei Schrauben, die miteinander in Eingriff sind, durch ein Verbindungs- und/oder Synchronisationsmittel synchronisiert werden, insbesondere eine Kette, einen Riemen und/oder miteinander in Eingriff befindliche Ritzel der Wellen der Schrauben, die miteinander in Eingriff sind, welche die Wellen verbinden. Alternativ oder zusätzlich ist die Kette oder der Riemen mit Ritzeln der Wellen der Schrauben, die miteinander in Eingriff sind, in Eingriff, was in vielen Fällen bevorzugt wird.
  • Zum Ausgleichen des Temperaturabfalls des Arbeitsfluids aufgrund der Volumenzunahme des Arbeitsfluids kann wenigstens ein Heizmittel zum Erhitzen des Arbeitsgases in der wenigstens einen Expansionskammer aufgrund einer indirekten Wärmeübertragung bereitgestellt sein. Diesbezüglich wird bevorzugt, das genannte Heizmittel in das Gehäuse einzubauen. Alternativ oder zusätzlich können Mittel zum Erhitzen des Arbeitsfluids vor dem Eintritt in die Expansionskammer bereitgestellt werden, was eine sehr einfache und zuverlässige Methode zur Erhitzung des Arbeitsfluids wäre.
  • Zur Elektrizitätserzeugung wird bevorzugt, dass die Abtriebswelle mit einem Stromerzeuger verbunden ist. Falls diese Verbindung über ein Getriebe bereitgestellt wird, kann die Drehzahl variiert und/oder geregelt werden.
  • Es wird auch bevorzugt, dass der Schraubenexpander als ein Ein-Stufen-Schraubenexpander ausgelegt ist, der das Arbeitsfluid in einer einzelnen Stufe zwischen dem Arbeitsfluideinlass und dem Arbeitsfluidauslass des Schraubenexpanders expandieren lässt. Der Schraubenexpander kann dann weniger komplex ausgelegt sein.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens wird Arbeitsfluid in Form eines Gases verwendet, das vorzugsweise wenigstens im Wesentlichen frei von Dampf und/oder frei von Wasser ist. Alternativ oder außerdem ist das verwendete Arbeitsfluid Erdgas. Dies ermöglicht eine sehr effiziente und vorteilhafte Nutzung des Verfahrens.
  • Wenn die Expansion des Arbeitsfluids in einer einzelnen Stufe durchgeführt wird, während das Gas am Schraubenexpander entlang vom Arbeitsfluideinlass zum Arbeitsfluidauslass transportiert wird, ist der Prozess sehr einfach und zuverlässig.
  • Die Vorteile können speziell erzielt werden, wenn vorgesehen ist, dass das Arbeitsfluid von einem Druck von mehr als 16 bar, insbesondere mehr als 23 bar, speziell mehr als 30 bar expandiert wird, und/oder wenn vorgesehen ist, dass das Arbeitsfluid auf einen Druck unter 10 bar, insbesondere unter 7 bar, speziell unter 3 bar expandiert wird.
  • Alternativ oder zusätzlich können die Vorteile auf effiziente und bevorzugte Weise genutzt werden, wenn die Expansion des Arbeitsfluids in einer Station zum Reduzieren des Arbeitsfluiddrucks nach Anspruch 8 durchgeführt wird.
  • Die Erfindung wird auf Basis der beigefügten Zeichnungen, die lediglich eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung zeigen, ausführlicher beschrieben.
    • Fig. 1 ist ein Schema eines Elektrizitätserzeugungssystems, das einen Schraubenexpander und/oder eine Station zum Reduzieren von Arbeitsfluiddruck, jeweils gemäß der Erfindung, aufweist,
    • Fig. 2 ist eine Seitenansicht eines Details des Elektrizitätserzeugungssystems von Fig. 1,
    • Fig. 3 ist der Schraubenexpander von Fig. 2 in einer vertikalen Querschnittsansicht in der Längserstreckung des Schraubenexpanders,
    • Fig. 4 ist der Schraubenexpander von Fig. 2 in einer vertikalen Querschnittsansicht in der Orthogonalen zur Längserstreckung des Schraubenexpanders und
    • Fig. 5 ist der Schraubenexpander von Fig. 2 in einer horizontalen Querschnittsansicht in der Längserstreckung des Schraubenexpanders.
  • Das Elektrizitätserzeugungssystem, das eine Station zum Reduzieren von Erdgasdruck sein kann, weist ein Speiserohr 1 auf, das verdichtetes Arbeitsfluid durch ein Filter 2, einen Absperrorgan 3 und ein Rückschlagventil 4, falls angebracht, einem Arbeitsfluideinlass 5 eines Schraubenexpanders 6 zuführt. Der Schraubenexpander 6 treibt eine Abtriebswelle 7 an, die einen Stromerzeuger 8 antreibt. Das Rückschlagventil 4, falls vorhanden, ermöglicht das Regeln des Massenstroms des Arbeitsfluids durch den Schraubenexpander 6. Um das durch die Expansion des Arbeitsfluids bedingte Kühlen des Arbeitsfluids wenigstens teilweise auszugleichen, kann wenigstens ein(e) Wärmetauscher oder Wärmeübertragungseinheit im Speiserohr 1 bereitgestellt und/oder im Schraubenexpander 6 eingebaut sein. Das im Schraubenexpander 6 expandierte Arbeitsfluid verlässt den Schraubenexpander 6 durch einen Arbeitsfluidauslass 9 in ein Niederdruckrohr. Das Arbeitsfluid wird vorzugsweise auf einem höheren Druckniveau gefiltert und dem Schraubenexpander 6 zugeführt, in dem die Expansion des Arbeitsfluids durchgeführt wird, und auf einem niedrigeren Druckniveau in das Niederdruckrohr abgelassen.
  • In Fig. 2 wird ein Detail der Vorrichtung gemäß Fig. 1 gezeigt. Der Schraubenexpander 6 ist zum Steuern der Drehzahl des Stromerzeugers 8 über die Abtriebswelle 7 mechanisch mit einem Getriebe 11 verbunden. Das Getriebe 11 ist mechanisch mit dem Stromerzeuger 8 verbunden, um Elektrizität zu erzeugen.
  • In Fig. 3 wird der Schraubenexpander 6 im Detail gezeigt. Der Schraubenexpander 6 weist ein Gehäuse 12 auf, in dem ein Paar Schrauben 13, 14, die miteinander in Eingriff sind, angeordnet ist. Eine der Schrauben 13 bildet die Abtriebswelle 7 als eine Verlängerung der jeweiligen Schraubenwelle 15. Die Wellen 15, 16 der Schrauben 13, 14 sind unter Verwendung jeweiliger Lager 17 in dem Gehäuse 12 montiert.
  • In Fig. 4 und Fig. 5 wird das in Eingriff befindliche Paar Schrauben 13, 14 in verschiedenen Querschnittsansichten gezeigt. Eine Schraube 13 ist als eine Eingriffsschraube 13 mit vier Wendeln 18 gestaltet, während die andere Schraube 14 als eine Aufnahmeschraube 14 mit sechs Wendeln 19 gestaltet ist. Die Wendel 18, 19 der Eingriffsschraube 13 und der Aufnahmeschraube 14 greifen so ineinander ein, dass die Hohlräume zwischen zwei benachbarten Wendeln der Aufnahmeschraube 14 jeweils an wenigstens einem der zwei entgegengesetzten Enden durch die Wendel 18 der Eingriffsschraube 13 geschlossen werden. Folglich sind entlang der Aufnahmeschraube 14 mehrere Hohlräume bereitgestellt, die durch in die Aufnahmeschraube 14 eingreifende Wendel 18 der Eingriffsschraube 13 voneinander getrennt werden.
  • Die maximale Länge der Hohlräume ist daher kleiner als die Länge eines Umfangs einer Wendel 19 der Aufnahmeschraube 14. Ferner haben die separaten Hohlräume eine unterschiedliche Länge, weil wenigstens einige der Hohlräume an Endflächen 20, 21 des Gehäuses der Aufnahmeschraube 14 enden, die an den Arbeitsfluideinlass 5 angrenzen oder an den Arbeitsfluidauslass 9 angrenzen. Weil die Schrauben 13, 14 auf geeignete Weise in dem Gehäuse 12 angeordnet sind, bilden die Hohlräume zusammen mit dem Gehäuse 12 Expansionskammern 22, die vom Arbeitseinlass 5 zum Arbeitsauslass 9 größer werden. Die Expansionskammern 22 werden aufgrund der Umdrehung der Schrauben 13, 14 weiter am Schraubenexpander 6 entlang befördert. Gleichzeitig nimmt das Volumen der Expansionskammern 22 zu. Aufgrund des Arbeitsfluiddrucks werden die Schrauben 13, 14 durch darin wie auch dadurch expandierendes Arbeitsfluid angetrieben. Die potenzielle Energie des Arbeitsfluids wird in mechanische Energie umgewandelt, die die Wellen 15, 16 der Schrauben 13, 14 antreibt. Die gesamte mechanische Energie hängt von der Enthalpiedifferenz des Arbeitsfluids am Arbeitsfluideinlass 5 und am Arbeitsfluidauslass 9, dem Massenstrom des Arbeitsfluids durch den Schraubenexpander 6 und dem thermodynamischen Wirkungsgrad des Schraubenexpanders ab.
  • Kettenzahnräder können mit den Wellen 15, 16 der Schrauben 13, 14 verbunden werden, um die Drehzahl der Schrauben 13, 14 zu synchronisieren. Es sind aber auch andere Synchronisationsmittel möglich. Aufgrund der Synchronisation der Wellen 15, 16 der Schrauben 13, 14 berühren die Wendel 18, 19 der Schrauben 13, 14 sich nicht gegenseitig, sondern sind durch einen sehr dünnen Spalt voneinander getrennt. Ferner berühren die Wendel 18, 19 der Schrauben 13, 14 nicht das Gehäuse 12, sondern sind durch sehr dünne Spalten von der Innenwand des Gehäuses 12 getrennt. Außerdem ist der gezeigte Schraubenexpander 6 ein Ein-Stufen-Schraubenexpander 6, weil die Expansion in nur einer Stufe stattfindet. Der Schraubenexpander 6 könnte aber auch als Mehrstufen-Schraubenexpander 6 ausgelegt sein.
  • Es wird auch bevorzugt, dass die Temperatur und/oder der Druck des Arbeitsfluids vor dem Eintritt in die Expansionskammern 22 und/oder nach dem Auslassen aus den Expansionskammern 22 gemessen wird. Auf Basis der jeweiligen Temperatur- und/oder Druckwerte kann eine Steuereinheit zum Beispiel überprüfen, ob das Arbeitsfluid erhitzt werden sollte, und die erforderliche Wärme bestimmen. So kann die Steuereinheit auf Basis der gemessenen Temperatur- und/oder Druckwerte die geeignete Erhitzung bereitstellen. Falls angebracht, kann außerdem der Massenstrom des Arbeitsfluids gemessen werden, um den Wirkungsgrad des Steuerungsprozesses zu erhöhen.

Claims (14)

  1. Schraubenexpander (6) zum Erzeugen von mechanischer Energie durch Expandieren eines Arbeitsfluids, der wenigstens ein Gehäuse (12), wenigstens zwei Schrauben (13, 14) oder wenigstens ein Schraubenpaar (13, 14), wenigstens teilweise in dem genannten Gehäuse (12), wenigstens eine Abtriebswelle (7), die mit wenigstens einer der Schrauben (13) verbunden ist, sodass die Abtriebswelle (7) durch eine Drehbewegung der wenigstens einen Schraube (13, 14) angetrieben werden kann, wenigstens einen Arbeitsfluideinlass (5) zu dem Gehäuse (12), der an einem Einlassende der Schrauben (13, 14) angeordnet ist, und wenigstens einen Arbeitsfluidauslass (9), der an einem Auslassende der Schrauben (13, 14), das entlang der Schrauben (13, 14) gegenüber dem Einlassende angeordnet ist, aufweist, wobei die zwei Schrauben (13, 14) so miteinander in Eingriff sind, dass die zwei Schrauben (13, 14) und das Gehäuse (12) wenigstens eine Expansionskammer (22), insbesondere mehrere separate Expansionskammern (22), entlang der Schrauben (13, 14) definieren, wobei die Expansionskammer (13, 14) dafür ausgelegt ist, in einer Aufnahmestellung der Schrauben (13, 14) an einem Einlassende der Schrauben (13, 14) Arbeitsfluid vom Arbeitsfluideinlass (5) aufzunehmen, wobei die Expansionskammer (22) dafür ausgelegt ist, in einer Auslassstellung der Schrauben (13, 14) an einem Auslassende der Schrauben (13, 14) Arbeitsfluid zum Arbeitsfluidauslass (9) abzulassen, wobei die Expansionskammer (14) dafür ausgelegt ist, durch Bewegen der Schrauben (13, 14) vom Einlassende zum Auslassende transportiert zu werden, wodurch das Volumen der Expansionskammer (22) zunimmt.
  2. Schraubenexpander nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Expansionskammer (22) so ausgelegt ist, dass der vom Arbeitsfluid gegen die Schrauben (13, 14), die zusammen mit dem Gehäuse (12) die Expansionskammer (22) definieren, ausgeübte Druck zu einer resultierenden Kraft führt, die die Schrauben (13, 14) so bewegt, dass die Expansionskammer (22) an den Schrauben entlang (13, 14) zum Auslassende hin bewegt wird.
  3. Schraubenexpander nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Schrauben (13, 14) oder das wenigstens eine Schraubenpaar (13, 14) verschiedene Zahlen von ineinander eingreifenden Schraubengewinde haben und insbesondere eine Schraube (13) vier Schraubengewinde hat und eine andere Schraube (14) sechs Schraubengewinde hat, die miteinander in Eingriff sind.
  4. Schraubenexpander nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Schrauben (13, 14), die miteinander in Eingriff sind, synchronisiert sind, sodass die Schrauben (13, 14) einander nicht berühren, während sie die wenigstens eine Expansionskammer (22) von einem Einlassende zu einem Auslassende der Schrauben (13, 14) bewegen.
  5. Schraubenexpander nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Schrauben (13, 14), die miteinander in Eingriff sind, durch ein Verbindungs- und/oder Synchronisationsmittel synchronisiert werden, insbesondere eine Kette, einen Riemen und/oder miteinander in Eingriff befindliche Ritzel der Wellen der Schrauben (13, 14), die miteinander in Eingriff sind, welche die Wellen (15, 16) verbinden, und insbesondere die Kette oder der Riemen mit Ritzeln der Wellen (15, 16) der Schrauben (13, 14), die miteinander in Eingriff sind, in Eingriff sind.
  6. Schraubenexpander nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass Heizmittel zum Erhitzen des Arbeitsgases in der wenigstens einen Expansionskammer (22) aufgrund einer indirekten Wärmeübertragung bereitgestellt sind, insbesondere in das Gehäuse (12) eingebaut sind, und/oder Mittel zum Erhitzen des Arbeitsfluids vor dem Eintritt in die Expansionskammer (22).
  7. Schraubenexpander nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtriebswelle (7) mit einem Stromerzeuger (8) verbunden ist, insbesondere über ein Getriebe (11).
  8. Schraubenexpander nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Schraubenexpander (6) als Ein-Stufen-Schraubenexpander (6) ausgelegt ist, der das Arbeitsfluid in einer einzelnen Stufe zwischen dem Arbeitsfluideinlass (5) und dem Arbeitsfluidauslass (9) des Schraubenexpanders expandieren lässt.
  9. Station zum Reduzieren von Arbeitsfluiddruck, insbesondere Station zum Reduzieren von Gasdruck, speziell Station zum Reduzieren von Erdgasdruck, die wenigstens einen Schraubenexpander (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 aufweist, um den Druck des Arbeitsgases beim Transport vom Arbeitsgaseinlass (5) zum Arbeitsgasauslass (9) des Schraubenexpanders (6) zu reduzieren.
  10. Verfahren zum Erzeugen mechanischer Energie durch Expandierenlassen eines Arbeitsfluids in wenigstens einem Schraubenexpander (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
  11. Verfahren nach Anspruch 10,
    wobei das Arbeitsfluid ein Gas ist, das wenigstens im Wesentlichen frei von Dampf und/oder frei von Wasser ist und/oder wobei das Arbeitsfluid Erdgas ist.
  12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11,
    wobei das Arbeitsfluid in einer einzelnen Stufe expandiert, während das Gas am Schraubenexpander (6) entlang vom Arbeitsfluideinlass (5) zum Arbeitsfluidauslass (9) transportiert wird.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12,
    wobei vorgesehen ist, dass das Arbeitsfluid von einem Druck von mehr als 16 bar, insbesondere mehr als 23 bar, speziell mehr als 30 bar expandiert, und/oder wobei vorgesehen ist, dass das Arbeitsfluid auf einen Druck unter 10 bar, insbesondere unter 7 bar, speziell unter 3 bar expandiert.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13,
    wobei vorgesehen ist, dass das Arbeitsfluid in einer Station zum Reduzieren des Arbeitsfluiddrucks nach Anspruch 8 expandiert.
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