WO2006097089A2 - Method and device for improving the efficiency of energy conversion units - Google Patents

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WO2006097089A2
WO2006097089A2 PCT/DE2006/000470 DE2006000470W WO2006097089A2 WO 2006097089 A2 WO2006097089 A2 WO 2006097089A2 DE 2006000470 W DE2006000470 W DE 2006000470W WO 2006097089 A2 WO2006097089 A2 WO 2006097089A2
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energy
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    • F01K23/065Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle the combustion taking place in an internal combustion piston engine, e.g. a diesel engine

Definitions

  • the invention relates to methods and devices for improving the efficiency of energy conversion devices.
  • Energy conversion devices in the context of this application are devices for converting thermal energy into mechanical energy. This term is intended to mean all those devices in which heat is generated or recovered. Examples of the generation of heat in this sense are combustion engines in which fossil fuels, hydrogen or similar substances and mixtures are chemically converted with heat release and facilities in which nuclear reactions take place, in which heat is also released. Examples of the production of heat are the direct collection of solar heat in fluids such as those in conventional solar panels, but also waste heat, which is obtained in the conversion of solar or wind energy into electrical energy in photovoltaic systems or wind turbines.
  • the invention is applicable to all fields in which thermal energy is generated, which is released into the environment unused. It does not matter if the
  • Heat transfer medium is a solid, a liquid or a gas.
  • Today's vehicle drive systems typically include an internal combustion engine, a clutch, a transmission, and a differential.
  • the drive power of the internal combustion engine is transmitted via the clutch to the transmission.
  • In the gearbox are manually, semi-automatically or automatically different Translations selected and delivered the drive power through the differential to the drive wheels or the machine to be driven.
  • the internal combustion engine is usually cooled with water, which dissipates the power loss via a cooling unit as heat to the environment.
  • the exhaust gases are discharged uncooled into the environment.
  • the internal combustion engines are usually four-stroke engines with intake and exhaust valves and a mechanical valve control. To ensure a good concentricity, a flywheel must be attached.
  • the combustion engine is started with a starter.
  • the power supply of the vehicle via a generator, which is usually driven by a V-belt and runs along when no electrical energy is needed.
  • a screw motor is substantially identical to a screw compressor, wherein however, the principle of action is reversed.
  • the compressed carrier medium is expanded under volume increase and temperature reduction. The increase in volume causes the drive of the screw motor.
  • the released energy can be used for example to drive a generator that converts the mechanical energy into electrical energy.
  • Flash or flash evaporation is understood to mean the formation of vapor which occurs in the event of a sudden drop in pressure in a closed container filled with saturated boiling liquid and the associated vapor phase.
  • Liquid is cooled.
  • the Organic Rankine Cycle is a steam turbine operation process using a working fluid other than water vapor, such as low evaporation temperature organic heat transfer fluids. This method is used in particular when the temperature of the heat source for generating steam for operating a steam turbine is too low.
  • the heat transfer fluid evaporates already at Lower temperatures than water and the resulting steam can be used to drive a turbine.
  • the object of the present invention is to provide methods and devices which allow the use of heat energy, which is obtained in the operation of known devices and which can not be used or only to a relatively small extent. At the same time, it should be ensured that the environmental impact and the operating costs of machinery and vehicles are drastically reduced and the existing
  • a first heat transfer medium is conveyed in a closed first medium cycle, transferred heat energy from at least one heat source to the first heat transfer medium, wherein the first heat transfer medium is maintained substantially in the liquid state, then passed the first heat transfer medium into the working space of a screw motor , wherein the first heat transfer medium is transferred within the working space of the screw motor by means of flash evaporation at least partially in the gaseous state and thereby the
  • Screw motor drives and liquefied after exiting the screw motor again.
  • the device according to the invention for carrying out the method comprises a closed first medium circuit filled with a first heat transfer medium, at least one heat source through which the first heat transfer medium flows Transmission of heat energy to the first heat transfer medium, at least one of the first heat transfer medium flowed through a screw motor with a working space for at least partial flash evaporation of the first heat transfer medium within the working space of the screw motor, at least one arranged behind the screw motor condenser for liquefying the first heat transfer medium and at least one pump for Conveying the first heat transfer medium.
  • the method is applicable to all mobile and stationary energy conversion equipment in which heat is generated, which was previously released unused into the environment.
  • the energy conversion device achieves a substantially higher overall efficiency.
  • an overall efficiency of about 65% can be achieved.
  • the method and the device according to the invention also make it possible to provide power as needed, for example the delivery of an approximately constant torque over the entire speed range.
  • all available heat sources can be used. It is irrelevant whether the heat energy is stored primarily in a gas, a liquid or a solid.
  • Heat exchangers of electrical equipment are heat sources in this sense.
  • Friction brake heat exchanger and Wirbelstrombremsen- heat exchanger but also solar collector heat exchanger and heat exchanger photovoltaic solar cells suitable.
  • the flow of the first heat transfer medium is branched to at least two branch streams and each branch stream heat energy from at least one heat source is supplied.
  • at least two branch streams are brought together again before a screw motor.
  • the first medium circuit is branched at least one point to at least two flow branches, wherein at least one heat source is arranged in at least one flow branch.
  • at least two flow branches are brought together again before a screw motor.
  • the liquefaction of the first heat transfer medium takes place after exiting the screw motor in a condenser.
  • at least two pumps for conveying the first heat transfer medium are provided in one embodiment of the device, wherein a first pump is arranged in front of the screw motor and a second pump behind the screw motor.
  • a second heat transfer medium is passed on the secondary side through the capacitor.
  • the second heat transfer medium is passed to the condenser through a further heat exchanger.
  • the device second can be provided by a second heat transfer medium flow through the media circuit which extracts heat from the first heat transfer medium in the condenser.
  • This version is suitable if the second heat transfer medium is water or an organic liquid.
  • the second heat transfer medium can be conveyed in a second, open medium cycle.
  • the second medium cycle is an open medium cycle and the second heat transfer medium may be gaseous. This version is suitable if air is used as the second heat transfer medium.
  • the device can be designed so that the second heat transfer medium flows through a further heat exchanger after flowing through the condenser, to supply the first heat transfer medium the previously extracted heat again.
  • At least part of the mechanical energy of the screw motor used directly is coupled directly to an internal combustion engine.
  • the device according to the invention must have at least one generator for converting mechanical energy into electrical energy, which are in operative connection with at least one screw motor, which is preferably designed as a switched reluctance generator.
  • an electric motor is further provided for converting electrical energy into mechanical energy, which is preferably designed as a switched reluctance motor.
  • At least part of the electrical energy is stored in an energy store.
  • an energy store for example a capacitor, a battery or an accumulator may be provided in the device.
  • control electronics for controlling and regulating the device.
  • This control electronics comprises in an advantageous embodiment of the invention, a frequency converter.
  • the control electronics is in a master-slave relationship with the control and regulating devices of other assemblies of the device, wherein the control electronics is master and the other control and regulating devices are slaves.
  • the control electronics is superordinate to the control and regulating devices of the other modules, so that interventions in the Procedure can be made centrally.
  • the heat transfer medium used depends on which
  • Waste heat has a lower temperature, it is more advantageous, however, that in the first medium cycle, an organic heat transfer medium is promoted with low evaporation temperature.
  • an assembly assembly of an internal combustion engine and a mechanically coupled to the engine each screw motor and generator is movably mounted on a running rail.
  • This embodiment can be used advantageously, in particular when using the device in an internal combustion engine vehicle drive system, in order to adapt the center of mass of the device to a specific operating state.
  • the assembly arrangement can be moved back and forth between two end positions, with the end positions being able to be defined by a respective locking device.
  • the assembly arrangement by means of a displacement device is movable back and forth, which may be actuated, for example, by an electric motor or hydraulically.
  • 1 is a schematic representation of the operating principle of a diesel-electric drive system with partial recovery of power loss
  • 2 is a block diagram of the device without branching
  • 3 is a block diagram of the device with a branch
  • FIG. 4 shows a block diagram of the device with a two-part first medium circuit
  • FIG. 5 shows a block diagram of a diesel-electric-hydraulic drive system
  • FIG. 8 shows a device for utilizing the waste heat of a solar cell with a closed second medium circuit.
  • Fig. 1 the operating principle of a diesel-electric drive system with partial recovery of the power loss is shown schematically.
  • An internal combustion engine 1 is mechanically coupled to a screw motor 2 and a generator 3.
  • the internal combustion engine 1 and its ancillaries produce power loss in the form of heat. This heat is carried by the exhaust gases, the engine oil, the cooling water, the electrical components, etc.
  • a first heat transfer medium is circulated through a first pump (not shown).
  • the first heat transfer medium flows through several heat exchangers on the secondary side, which are flowed through by the respective heat carrier materials on the primary side.
  • the heat is transferred to the first heat transfer medium.
  • the superheated heat transfer medium is in the working space of a first pump (not shown).
  • a control electronics 20 with a frequency converter 21 controls the function of the device.
  • the electrical energy generated by the generator 3 is stored in an energy storage 22 for storing electrical energy or supplied to an electric motor, 23 for conversion into mechanical energy.
  • the generator 3 and the electric motor 23 are designed as switched reluctance machines.
  • the control electronics 20 is designed as a higher-level control for all modules of the drive system.
  • Fig. 2 shows a block diagram of the device without branching.
  • a first heat transfer medium is present in the liquid state behind a condenser 17.
  • a first heat source is an air-conditioning heat exchanger 10. After the secondary-side flow through this air-conditioning heat exchanger 10, the first heat transfer medium has a temperature of 4O 0 C at 0.08 bar overpressure.
  • the first heat transfer medium is compressed in a first pump 8 to 3 bar pressure and fed to a second exhaust gas heat exchanger 16.
  • the exhaust gas flowing on the primary side has a temperature of 142 ° C., after it has already delivered a portion of the heat energy stored in it in a first exhaust gas heat exchanger 15, whose position in the first exhaust gas Media circuit 4 will be explained later.
  • Behind the second exhaust gas heat exchanger 16 the exhaust gas still has a temperature of 6O 0 C and is discharged to the environment.
  • the first heat transfer medium after leaving the second exhaust gas heat exchanger 16 has a temperature of 51 ° C.
  • the second exhaust gas heat exchanger 16 is followed by a plurality of heat sources connected in series.
  • these are a heat exchanger electrical components 11, an oil cooler heat exchanger 12, a charge air cooler heat exchanger 13 and a cooling circuit heat exchanger 14, the primary side, the heat emitted by these units heat.
  • the existing in the first medium cycle 4 heat transfer medium flows through these heat exchangers in succession and absorbs a large part of the heat energy presented.
  • the first heat transfer medium is gradually brought by these heat sources to a temperature of 122 0 C.
  • the first heat transfer medium is then compressed in a second pump 9 to 15 bar.
  • the first heat transfer medium flows through the above-mentioned first exhaust heat exchanger 15.
  • the primary side, the first exhaust gas heat exchanger 15 is flowed through by exhaust gas, which enters at a temperature of 678 0 C and with 134 0 C exits, then the second exhaust gas heat exchanger 16 to be supplied.
  • the first heat transfer medium after leaving the first exhaust gas heat exchanger 15 has a temperature of 186 ° C. Due to the transfer of heat energy to the first heat transfer medium as it flows through the various heat exchangers, the first heat transfer medium now has a total enthalpy of 333 kW.
  • the first heat transfer medium is introduced into the working space of a screw motor 2. It relaxes abruptly and gives most of its energy to the moving parts of the body Screw motor 2 from, which can now be used to drive other modules, such as a generator 3. After leaving the screw motor 2, the first heat transfer medium is passed into a condenser 17, in which it is liquefied again. Subsequently, the cycle of the first heat transfer medium can start from the beginning.
  • FIG. 3 shows by way of example a device which is very similar to that shown in FIG.
  • a first heat transfer medium is behind a capacitor 17 in the liquid state.
  • the first heat transfer medium is also conveyed here by an air-conditioning heat exchanger 10, a first pump 8, a second exhaust gas heat exchanger 16, a heat exchanger of electrical devices 11 and an oil cooler heat exchanger 12.
  • a charge air cooler heat exchanger 13 is arranged, in which the heat energy of the charge air cooler is transmitted to the flowing branch stream.
  • a cooling circuit heat exchanger 14 is arranged, in which the flowing therethrough
  • Heat exchanger less than in a series connection. This allows a greater amount of heat energy to the first
  • Heat transfer medium to be transferred.
  • the two flow branches are brought together again, so that the branch streams can reunite.
  • the first heat transfer medium is compressed in a second pump 9 and passed through a first exhaust gas heat exchanger 15.
  • the thus heated first heat transfer medium is passed as in the embodiment of FIG. 2 in the working space of a screw motor 2, in which it expands and thereby drives the screw motor 2.
  • the number of screw motors 2 should generally not be limited to two, any other number of screw motors 2 may be advantageous depending on the specific embodiment of the device according to the invention and is included in the invention.
  • the first heat transfer medium is passed after leaving the working space of the screw motor 2 in a condenser 17, where it is returned to the liquid state.
  • FIG. 4 shows a block diagram of the device with a two-part first medium circuit 4.
  • this is in turn a first medium cycle 4 with a branch.
  • several heat sources are arranged in series one behind the other in one of the two flow branches.
  • the first closed medium circuit 4 branches to a first flow branch 6 and a second flow branch 7.
  • first flow branch 6 In the first flow branch 6 are one behind the other Heat exchangers electrical devices 11, an oil cooler heat exchanger 12, a charge air cooler heat exchanger 13 and a cooling circuit heat exchanger 14 are arranged.
  • second flow branch 7 a first exhaust gas heat exchanger 15 is arranged.
  • Both flow branches are brought together again behind the respective heat sources and open into a mass flow mixer 19, in which both branch streams are mixed together to achieve a homogeneous medium temperature.
  • the first heat transfer medium is supplied to the working space of the screw motor 2.
  • the first heat transfer medium in this embodiment is a low evaporation temperature organic liquid, i. the process is run as ORC.
  • Fig. 5 shows a block diagram of a diesel-electric-hydraulic drive system.
  • an internal combustion engine 1 is mechanically coupled to a screw motor 2 and a generator 3.
  • the internal combustion engine 1 and its ancillaries produce power loss in the form of heat.
  • the carriers of this heat are the exhaust gases, the engine oil, the cooling water, the electrical components, etc.
  • the heat energy originating from these heat sources is transferred in corresponding heat exchangers to the first heat transfer medium circulating in a closed first medium circuit 4.
  • one of the ancillaries of the internal combustion engine is a hydraulic pump 24, which is designed to provide pressurized oil for the operation of various hydraulic drives 25.
  • the heat energy generated and stored in the hydraulic oil is transferred to the first heat transfer medium in a hydraulic oil heat exchanger 32.
  • various electric drives 26 are present, the waste heat in a heat exchanger of electrical devices 11 is transferred to the first heat transfer medium.
  • the superheated heat transfer medium is fed into the working space of a screw motor 2. There relaxes the first heat transfer medium, it comes to a flash evaporation. Due to the volume increase associated therewith, the first heat transfer medium drives the screw motor 2.
  • a control electronics 20 with a frequency converter 21 controls the function of the device.
  • the electrical energy generated by the generator 3 is stored in an energy store 22 for storing electrical energy or supplied to one or more of the electric drives 26.
  • the generator 3 is designed as a switched reluctance generator.
  • the control electronics 20 is also designed as a higher-level control for all modules of the drive system.
  • FIG. 6 shows a displacement device 28 for shifting the center of mass of an assembly arrangement.
  • the center of mass of the device when using the device in an internal combustion engine vehicle drive system, it may be advantageous to the center of mass of the device to adapt to a specific operating condition.
  • This object can be achieved in that the particularly heavy components of the device are movably mounted with respect to the carrier vehicle.
  • the device comprises, in addition to an internal combustion engine 1, a screw motor 2 and a generator 3, which are both mechanically coupled to the internal combustion engine 1 in such a way that they are in operative connection with one another.
  • This unit assembly is movably mounted on a running rail 27 and by means of a displacement device 28 electromotive between two end positions, which are defined by a respective locking device 29, back and forth.
  • FIG. 7 shows a device for utilizing the waste heat of a solar cell 30 with an open second medium circuit 5.
  • a first heat transfer medium by a solar collector or a photovoltaic solar cell (hereinafter uniform as
  • Heat transfer medium absorbs the heat accumulating there.
  • Circulation is carried out by a first pump 8. After heating of the first heat transfer medium in the solar cell 30, it is expanded in a screw motor 2 and drives it. Of the
  • Screw motor 2 is in turn mechanically coupled to a generator 3, which converts the mechanical energy into electrical energy. After expansion, the first heat transfer medium is liquefied in a condenser 17.
  • the heat exchange in the condenser 17 takes place with the aid of a second medium circuit 5, through which a second heat transfer medium flows.
  • the second medium circuit 5 is an open medium circuit and the second heat transfer medium is a gas, namely air.
  • the second heat transfer medium in the condenser 17 After the second heat transfer medium in the condenser 17 has absorbed a large part of the heat stored in the first heat transfer medium, it is fed to another heat exchanger 18, which in turn is flowed through by the first heat transfer medium. In this way, the heat, which was withdrawn during the liquefaction, is returned to the first heat transfer medium, so that this heat can also be used for the process according to the invention.
  • FIG. 8 shows a device for utilizing the waste heat of a solar cell 30 with a closed second medium circuit 5.
  • This device is identical to the embodiment according to FIG. 7 with respect to the first medium circuit 4. The difference is found in the second medium circuit 5, which is formed in this embodiment of the device according to the invention as a closed circuit.
  • This second medium circuit 5 is filled with a liquid, for example, water-based second heat transfer medium.
  • the circulation of the second heat transfer medium within the second medium circuit 5 is effected by a second pump 9.
  • a condenser 31 is provided in the second medium circuit 5 between the further heat exchanger 18 and the condenser 17 , which extracts heat energy from the second heat transfer medium and releases it to the environment.

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Abstract

The invention relates to a method and a device for improving the efficiency of energy conversion units (1). In said method, in which thermal energy is generated or obtained: a first heat transfer medium is transported in a first closed media circuit (4); thermal energy from at least one heat source (10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 18, 32) is transmitted to the first heat transfer medium, the latter being essentially maintained in a liquid state; the first heat transfer medium is then conducted to the working chamber of a screw motor (2), where it is converted into a gaseous state by means of flash evaporation, thus driving the screw motor (2), and after leaving the screw motor (2) said heat transfer medium recondenses. The method can be used in all mobile and stationary energy conversion units, in which heat accumulates that up to now has been emitted into the environment unused. By recovering the power losses of the energy conversion unit that are embodied by said thermal energy in a screw motor (2) by means of flash evaporation, the energy conversion unit can achieve a significantly higher efficiency.

Description

Verfahren und Vorrichtungen zur Verbesserung des Wirkungsgrades von Energieumwandlungseinrichtungen Methods and apparatus for improving the efficiency of energy conversion devices
Die Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtungen zur Verbesserung des Wirkungsgrades von Energieumwandlungseinrichtungen .The invention relates to methods and devices for improving the efficiency of energy conversion devices.
Energieumwandlungseinrichtungen im Sinne dieser Anmeldung sind Einrichtungen zur Umwandlung von Wärmeenergie in mechanische Energie. Unter diesem Begriff sollen alle diejenigen Einrichtungen verstanden werden, bei denen Wärme erzeugt oder gewonnen wird. Beispiele für die Erzeugung von Wärme in diesem Sinne sind Verbrennungsmaschinen, in denen fossile Brennstoffe, Wasserstoff oder ähnliche Stoffe und Stoffgemische unter Wärmeabgabe chemisch umgewandelt werden sowie Einrichtungen, in denen nukleare Reaktionen stattfinden, bei denen ebenfalls Wärme freigesetzt wird. Beispiele für die Gewinnung von Wärme sind die direkte Kollektion von Solarwärme in Fluiden wie sie sich beispielsweise in herkömmlichen Sonnenkollektoren vollzieht, aber auch Abwärme, die bei der Umwandlung von Sonnen- oder Windenergie in elektrische Energie in Photovoltaikanlagen oder Windenergieanlagen anfällt.Energy conversion devices in the context of this application are devices for converting thermal energy into mechanical energy. This term is intended to mean all those devices in which heat is generated or recovered. Examples of the generation of heat in this sense are combustion engines in which fossil fuels, hydrogen or similar substances and mixtures are chemically converted with heat release and facilities in which nuclear reactions take place, in which heat is also released. Examples of the production of heat are the direct collection of solar heat in fluids such as those in conventional solar panels, but also waste heat, which is obtained in the conversion of solar or wind energy into electrical energy in photovoltaic systems or wind turbines.
Mit anderen Worten, die Erfindung ist auf alle Gebiete anwendbar, bei denen Wärmeenergie anfällt, die ungenutzt in die Umgebung abgegeben wird. Dabei ist es unerheblich, ob derIn other words, the invention is applicable to all fields in which thermal energy is generated, which is released into the environment unused. It does not matter if the
Wärmeträger ein Festkörper, eine Flüssigkeit oder ein Gas ist.Heat transfer medium is a solid, a liquid or a gas.
Heutige AntriebsSysteme für Fahrzeuge umfassen üblicherweise einen Verbrennungsmotor, eine Kupplung, ein Getriebe und ein Differential. Die Antriebsleistung des Verbrennungsmotors wird über die Kupplung an das Getriebe übertragen. Im Getriebe werden manuell, halbautomatisch oder automatisch verschiedene Übersetzungen gewählt und die Antriebsleistung über das Differential an die Antriebsräder oder die anzutreibende Maschine abgegeben. Der Verbrennungsmotor wird meist mit Wasser gekühlt, das die Verlustleistung über ein Kühlaggregat als Wärme an die Umwelt abgibt. Die Abgase werden ungekühlt in die Umwelt ausgestoßen. Bei den Verbrennungsmotoren handelt es sich meist um Viertaktmotoren mit Ein- und Auslassventilen und einer mechanischen Ventilsteuerung. Um einen guten Rundlauf zu gewährleisten, muss eine Schwungmasse angebracht werden. Gestartet wird der Verbrennungsmotor mit einem Anlasser. Die Stromversorgung des Fahrzeugs erfolgt über einen Generator, der meist über einen Keilriemen angetrieben wird und auch mitläuft, wenn keine elektrische Energie benötigt wird.Today's vehicle drive systems typically include an internal combustion engine, a clutch, a transmission, and a differential. The drive power of the internal combustion engine is transmitted via the clutch to the transmission. In the gearbox are manually, semi-automatically or automatically different Translations selected and delivered the drive power through the differential to the drive wheels or the machine to be driven. The internal combustion engine is usually cooled with water, which dissipates the power loss via a cooling unit as heat to the environment. The exhaust gases are discharged uncooled into the environment. The internal combustion engines are usually four-stroke engines with intake and exhaust valves and a mechanical valve control. To ensure a good concentricity, a flywheel must be attached. The combustion engine is started with a starter. The power supply of the vehicle via a generator, which is usually driven by a V-belt and runs along when no electrical energy is needed.
Diese bekannten Antriebssysteme haben einen schlechten Wirkungsgrad. Nur etwa 30 bis 35 % der eingesetzten Energie werden in nutzbare Leistung umgesetzt. Der Rest geht als an die Umwelt abgegebene Wärme verloren. Aufgrund dieser Tatsache ist der Kraftstoffverbrauch solcher Antriebssysteme relativ hoch. Daraus resultiert eine hohe Umweltbelastung. Hohe Anschaffungskosten sowie ein hoher Wartungs- und Reparaturbedarf ergibt sich aus der Vielzahl mechanischer Baugruppen wie Schwungmasse zur Gewährung des Rundlaufs, Kupplung, Anlasser, dauernd mitlaufende Lichtmaschine.These known drive systems have a poor efficiency. Only about 30 to 35% of the energy used is converted into usable power. The rest is lost as heat given off to the environment. Due to this fact, the fuel consumption of such drive systems is relatively high. This results in a high environmental impact. High initial costs and a high maintenance and repair requirement results from the large number of mechanical components such as flywheel to grant the concentricity, clutch, starter, continuously rotating alternator.
Es ist bekannt, in einem fluiden, d.h. flüssigen oder gasförmigen Trägermedium gespeicherte Wärmeenergie durch Expansion in mechanische Energie umzuwandeln. Weiterhin ist es bekannt, die so gewonnene mechanische Energie in elektrische Energie umzuwandeln, welche anschließend in geeigneten Energiespeichern, wie Kondensatoren oder Akkumulatoren, zur späteren Verwendung gespeichert werden kann.It is known to be in a fluid, i. liquid or gaseous carrier medium stored heat energy by expansion into mechanical energy to convert. Furthermore, it is known to convert the mechanical energy thus obtained into electrical energy, which can then be stored in suitable energy stores, such as capacitors or accumulators, for later use.
Zur Umwandlung der Wärmeenergie in mechanische Energie erfolgt die Expansion in einer geeigneten Maschine, beispielsweise einer Turbine oder einem Schraubenmotor. Ein Schraubenmotor ist im Wesentlichen baugleich mit einem Schraubenkompressor, wobei das Wirkprinzip allerdings umgekehrt wird. Das komprimierte Trägermedium wird unter Volumenvergrößerung und Temperaturerniedrigung entspannt . Die Volumenvergrößerung bewirkt den Antrieb des Schraubenmotors . Die dabei freigesetzte Energie kann beispielsweise zum Antrieb eines Generators genutzt werden, der die mechanische Energie in elektrische Energie umwandelt.To convert the heat energy into mechanical energy, the expansion takes place in a suitable machine, for example a turbine or a screw motor. A screw motor is substantially identical to a screw compressor, wherein however, the principle of action is reversed. The compressed carrier medium is expanded under volume increase and temperature reduction. The increase in volume causes the drive of the screw motor. The released energy can be used for example to drive a generator that converts the mechanical energy into electrical energy.
Unter Flash- oder Entspannungsverdampfung wird die Dampfbildung verstanden, die bei plötzlicher Druckabsenkung in einem mit gesättigt siedender Flüssigkeit und der zugehörigen Dampfphase befüllten, unter Überdruck stehenden geschlossenen Behälter auftritt. Durch die Dampfbildung findet eineFlash or flash evaporation is understood to mean the formation of vapor which occurs in the event of a sudden drop in pressure in a closed container filled with saturated boiling liquid and the associated vapor phase. By the steam formation finds a
Volumenvergrößerung statt. Gleichzeitig entzieht der entstehende Dampf der Flüssigkeit Wärme, so dass dieVolume increase instead. At the same time, the resulting vapor deprives the liquid of heat, so that the
Flüssigkeit gekühlt wird.Liquid is cooled.
Nach bisher herrschender Ansicht, wie sie beispielsweise DE 10 2004 037 319 Al entnehmbar ist, ist es unter allen Umständen zu verhindern, dass flüssiges Trägermedium in den Arbeitsraum der Expansionsmaschine eindringt, da ansonsten an deren Wänden und Oberflächen Verdampfungs- und Kondensationsprozesse stattfinden, die den gewünschten Prozess nachteilig überladen. Zur Lösung wird daher eine Turbine vorgeschlagen, bei der der Arbeitsraum mit einer vorgelagerten Vorkammer verbunden ist, in der die flüssige Phase durch Ausnutzung von Zentrifugalkräften von der Dampfphase getrennt und in der Vorkammer zurückgehalten wird, so dass nur Dampf in den Arbeitsraum gelangen kann.According to previously prevailing view, as it can be removed, for example, DE 10 2004 037 319 Al, it is under all circumstances to prevent liquid carrier medium penetrates into the working space of the expander, otherwise take place on the walls and surfaces of evaporation and condensation processes, which Overload the desired process disadvantageously. For solution, therefore, a turbine is proposed in which the working space is connected to an upstream antechamber, in which the liquid phase is separated by utilizing centrifugal forces of the vapor phase and retained in the pre-chamber, so that only steam can get into the working space.
Der Organic Rankine Cycle (ORC) ist ein Verfahren zum Betrieb von Dampfturbinen, bei dem ein anderes Arbeitsmittel als Wasserdampf, nämlich beispielsweise organische Wärmeträgerflüssigkeiten mit niedriger Verdampfungstemperatur verwendet werden. Dieses Verfahren wird insbesondere dann angewendet, wenn die Temperatur der Wärmequelle für die Erzeugung von Wasserdampf zum Betrieb einer Dampfturbine zu gering ist. Die Wärmeträgerflüssigkeit verdampft bereits bei geringeren Temperaturen als Wasser und der entstehende Dampf kann zum Antrieb einer Turbine genutzt werden.The Organic Rankine Cycle (ORC) is a steam turbine operation process using a working fluid other than water vapor, such as low evaporation temperature organic heat transfer fluids. This method is used in particular when the temperature of the heat source for generating steam for operating a steam turbine is too low. The heat transfer fluid evaporates already at Lower temperatures than water and the resulting steam can be used to drive a turbine.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, Verfahren und Vorrichtungen anzugeben, die eine Nutzung von Wärmeenergie ermöglichen, welche im Betrieb bekannter Einrichtungen anfällt und die bisher nicht oder nur zu einem relativ geringen Teil genutzt werden kann. Gleichzeitig soll erreicht werden, dass die Umweltbelastung und die Betriebskosten von Maschinen und Fahrzeugen drastisch verringert werden und die bestehendeThe object of the present invention is to provide methods and devices which allow the use of heat energy, which is obtained in the operation of known devices and which can not be used or only to a relatively small extent. At the same time, it should be ensured that the environmental impact and the operating costs of machinery and vehicles are drastically reduced and the existing
Infrastruktur, d.h. Tankstellen und Servicestationen uneingeschränkt weiter genutzt werden können.Infrastructure, i. Petrol stations and service stations can continue to be used without restriction.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch die in den unabhängigen Ansprüchen angegebenen Verfahren und Vorrichtungen. In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung offenbart.According to the invention, this object is achieved by the methods and devices specified in the independent claims. In the dependent claims advantageous embodiments and modifications of the invention are disclosed.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Verbesserung des Wirkungsgrades von Energieumwandlungseinrichtungen, in denenIn the method according to the invention for improving the efficiency of energy conversion devices, in which
Wärmeenergie erzeugt oder gewonnen wird, wird ein erstes Wärmeträgermedium in einem geschlossenen ersten Medienkreislauf gefördert, Wärmeenergie von mindestens einer Wärmequelle auf das erste Wärmeträgermedium übertragen, wobei das erste Wärmeträgermedium im wesentlichen im flüssigen Zustand gehalten wird, anschließend das erste Wärmeträgermedium in den Arbeitsraum eines Schraubenmotors geleitet, wobei das erste Wärmeträgermedium innerhalb des Arbeitsraums des Schraubenmotors mittels Flash-Verdampfung zumindest teilweise in den gasförmigen Zustand überführt wird und dabei denHeat energy is generated or recovered, a first heat transfer medium is conveyed in a closed first medium cycle, transferred heat energy from at least one heat source to the first heat transfer medium, wherein the first heat transfer medium is maintained substantially in the liquid state, then passed the first heat transfer medium into the working space of a screw motor , wherein the first heat transfer medium is transferred within the working space of the screw motor by means of flash evaporation at least partially in the gaseous state and thereby the
Schraubenmotor antreibt und nach dem Austritt aus dem Schraubenmotor wieder verflüssigt.Screw motor drives and liquefied after exiting the screw motor again.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens umfasst einen mit einem ersten Wärmeträgermedium gefüllten, geschlossenen ersten Medienkreislauf, mindestens eine vom ersten Wärmeträgermedium durchflossene Wärmequelle zur Übertragung von Wärmeenergie auf das erste Wärmeträgermedium, mindestens einen vom ersten Wärmeträgermedium durchflossenen Schraubenmotor mit einem Arbeitsraum zur zumindest teilweisen Flash-Verdampfung des ersten Wärmeträgermediums innerhalb des Arbeitsraums des Schraubenmotors, mindestens einen hinter dem Schraubenmotor angeordneten Kondensator zum Verflüssigen des ersten Wärmeträgermediums und mindestens eine Pumpe zum Fördern des ersten Wärmeträgermediums.The device according to the invention for carrying out the method comprises a closed first medium circuit filled with a first heat transfer medium, at least one heat source through which the first heat transfer medium flows Transmission of heat energy to the first heat transfer medium, at least one of the first heat transfer medium flowed through a screw motor with a working space for at least partial flash evaporation of the first heat transfer medium within the working space of the screw motor, at least one arranged behind the screw motor condenser for liquefying the first heat transfer medium and at least one pump for Conveying the first heat transfer medium.
Das Verfahren ist anwendbar auf alle mobilen und stationären Energieumwandlungseinrichtungen, bei denen Wärme anfällt, die bisher ungenutzt in die Umwelt abgegeben wurde. Durch die Rückgewinnung der durch diese Wärmeenergie verkörperten Verlustleistung der Energieumwandlungseinrichtung in einem Schraubenmotor mittels Flash-Verdampfung erreicht die Energieumwandlungseinrichtung einen wesentlich höheren Gesamtwirkungsgrad. Bei einem verbrennungsmotorischen Antriebssystem kann ein Gesamtwirkungsgrad von ca. 65% erreicht werden. Dadurch, dass das Wärmeträgermedium erst im Arbeitsraum des Schraubenmotors verdampft wird, können relativ geringe Temperaturen und Drücke gefahren werden, so dass auch die Verlustleistung handelsüblicher Verbrennungsmotoren wirtschaftlich genutzt werden kann.The method is applicable to all mobile and stationary energy conversion equipment in which heat is generated, which was previously released unused into the environment. By recovering the heat dissipation power embodied by this thermal energy in a helical motor by flash evaporation, the energy conversion device achieves a substantially higher overall efficiency. In an internal combustion engine drive system, an overall efficiency of about 65% can be achieved. The fact that the heat transfer medium is evaporated only in the working space of the screw motor, relatively low temperatures and pressures can be driven, so that the power loss of commercial internal combustion engines can be used economically.
Die annähernde Verdopplung des Wirkungsgrades führt zu einer annähernden Halbierung des Kraftstoffbedarfs und damit zu einer wesentlich geringeren Umweltbelastung. Das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung ermöglichen außerdem eine bedarfsgerechte Bereitstellung von Leistung, beispielsweise die Abgabe eines annähernd konstanten Drehmoments über den gesamten Drehzahlbereich. Zur Durchführung des Verfahrens bzw. zum Betrieb der Vorrichtung können sämtliche zur Verfügung stehenden Wärmequellen herangezogen werden. Dabei ist es unerheblich, ob die Wärmeenergie primär in einem Gas, einer Flüssigkeit oder einem Festkörper gespeichert ist.The approximate doubling of the efficiency leads to an approximate halving of the fuel requirement and thus to a much lower environmental impact. The method and the device according to the invention also make it possible to provide power as needed, for example the delivery of an approximately constant torque over the entire speed range. For carrying out the method or for operating the device, all available heat sources can be used. It is irrelevant whether the heat energy is stored primarily in a gas, a liquid or a solid.
Als Wärmequellen kommen insbesondere die Baugruppen und Nebenaggregate der Energieumwandlungseinrichtung in Betracht. Je mehr solcher Wärmequellen genutzt werden, indem ihnen die von ihnen erzeugte Wärme entzogen wird, desto größere Steigerungen des Gesamtwirkungsgrades lassen sich erzielen. Insbesondere als Wärmequellen in diesem Sinne sind Wärmetauscher elektrischer Einrichtungen, Ölkühler- Wärmetauscher, Ladeluftkühler-Wärmetauscher, Kühlkreislauf- Wärmetauscher (Wärme von Zylinderkopf und Zylinderblock eines Verbrennungsmotors) , Abgas-Wärmetauscher, Klimaanlagen- Wärmetauscher, Hydraulikölkreislauf-Wärmetauscher,As heat sources, in particular the modules and Ancillary units of the energy conversion device into consideration. The more such heat sources are used by extracting from them the heat generated by them, the greater increases in overall efficiency can be achieved. Heat exchangers of electrical equipment, oil cooler heat exchangers, intercooler heat exchangers, cooling circuit heat exchangers (heat from cylinder head and cylinder block of an internal combustion engine), exhaust gas heat exchangers, air conditioning heat exchangers, hydraulic oil circulation heat exchangers, in particular, are heat sources in this sense.
Reibungsbremsen-Wärmetauscher und Wirbelstrombremsen- Wärmetauscher, aber auch Solarkollektoren-Wärmetauscher und Wärmetauscher photovoltaischer Solarzellen geeignet.Friction brake heat exchanger and Wirbelstrombremsen- heat exchanger, but also solar collector heat exchanger and heat exchanger photovoltaic solar cells suitable.
Gemäß einer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass der Strom des ersten Wärmeträgermediums zu mindestens zwei Zweigströmen verzweigt wird und jedem Zweigstrom Wärmeenergie aus mindestens je einer Wärmequelle zugeführt wird. Vorteilhaft werden mindestens zwei Zweigströme vor einem Schraubenmotor wieder zusammengeführt.According to one embodiment of the method it is provided that the flow of the first heat transfer medium is branched to at least two branch streams and each branch stream heat energy from at least one heat source is supplied. Advantageously, at least two branch streams are brought together again before a screw motor.
Demgemäß ist in einer Ausgestaltung der Vorrichtung vorgesehen, dass der erste Medienkreislauf an mindestens einer Stelle zu mindestens zwei Strömungszweigen verzweigt ist, wobei in mindestens einem Strömungszweig mindestens eine Wärmequelle angeordnet ist. Nach einer anderen Ausgestaltung der Vorrichtung ist vorgesehen, dass mindestens zwei Strömungszweige vor einem Schraubenmotor wieder zusammengeführt sind.Accordingly, it is provided in one embodiment of the device that the first medium circuit is branched at least one point to at least two flow branches, wherein at least one heat source is arranged in at least one flow branch. According to another embodiment of the device is provided that at least two flow branches are brought together again before a screw motor.
Vorteilhaft erfolgt die Verflüssigung des ersten Wärmeträgermediums nach dem Austritt aus dem Schraubenmotor in einem Kondensator. Hierzu sind in einer Ausgestaltung der Vorrichtung mindestens zwei Pumpen zum Fördern des ersten Wärmeträgermediums vorgesehen, wobei eine erste Pumpe vor dem Schraubenmotor und eine zweite Pumpe hinter dem Schraubenmotor angeordnet ist. Zur Unterstützung der Verflüssigung kann in einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens vorgesehen sein, dass ein zweites Wärmeträgermedium sekundärseitig durch den Kondensator geleitet wird. In einer Weiterbildung des Verfahrens wird das zweite Wärmeträgermedium nach dem Kondensator durch einen weiteren Wärmetauscher geleitet.Advantageously, the liquefaction of the first heat transfer medium takes place after exiting the screw motor in a condenser. For this purpose, at least two pumps for conveying the first heat transfer medium are provided in one embodiment of the device, wherein a first pump is arranged in front of the screw motor and a second pump behind the screw motor. To assist the liquefaction can be provided in a further embodiment of the method that a second heat transfer medium is passed on the secondary side through the capacitor. In a further development of the method, the second heat transfer medium is passed to the condenser through a further heat exchanger.
Hierzu kann bei der Vorrichtung zweiter, von einem zweiten Wärmeträgermedium durchflossener Medienkreislauf vorgesehen sein, der dem ersten Wärmeträgermedium im Kondensator Wärme entzieht.For this purpose, in the device second, can be provided by a second heat transfer medium flow through the media circuit which extracts heat from the first heat transfer medium in the condenser.
Gemäß einer Ausgestaltung des Verfahrens wird das zweite Wärmeträgermedium in einem zweiten, geschlossenenAccording to one embodiment of the method, the second heat transfer medium in a second, closed
Medienkreislauf gefördert. Beispielsweise kann hierzu bei derPromoted media cycle. For example, this can be done in the
Vorrichtung der zweite Medienkreislauf ein geschlossenerDevice of the second medium circuit a closed
Medienkreislauf und das zweite Wärmeträgermedium flüssig sein.Media circuit and the second heat transfer medium be liquid.
Diese Ausführung bietet sich an, wenn als zweites Wärmeträgermedium Wasser oder eine organische Flüssigkeit verwendet wird.This version is suitable if the second heat transfer medium is water or an organic liquid.
Alternativ kann das zweite Wärmeträgermedium in einem zweiten, offenen Medienkreislauf gefördert werden. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist dann der zweite Medienkreislauf ein offener Medienkreislauf und das zweite Wärmeträgermedium kann gasförmig sein. Diese Ausführung bietet sich an, wenn als zweites Wärmeträgermedium Luft verwendet wird.Alternatively, the second heat transfer medium can be conveyed in a second, open medium cycle. In the device according to the invention then the second medium cycle is an open medium cycle and the second heat transfer medium may be gaseous. This version is suitable if air is used as the second heat transfer medium.
Weiterhin kann die Vorrichtung so ausgestaltet sein, dass das zweite Wärmeträgermedium nach dem Durchfließen des Kondensators einen weiteren Wärmetauscher durchfließt, um dem ersten Wärmeträgermedium die vorher entzogene Wärme wieder zuzuführen.Furthermore, the device can be designed so that the second heat transfer medium flows through a further heat exchanger after flowing through the condenser, to supply the first heat transfer medium the previously extracted heat again.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens wird zumindest ein Teil der mechanischen Energie des Schraubenmotors direkt genutzt. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, dass der Schraubenmotor direkt mit einer Verbrennungsmaschine gekoppelt ist.According to a further embodiment of the method, at least part of the mechanical energy of the screw motor used directly. This can for example be done by the screw motor is coupled directly to an internal combustion engine.
Alternativ oder zusätzlich wird zumindest ein Teil der mechanischen Energie des Schraubenmotors in einem Generator in elektrische Energie umgewandelt. Hierzu muss die erfindungsgemäße Vorrichtung mindestens einen Generator zur Umwandlung mechanischer Energie in elektrische Energie aufweisen, der mit mindestens einem Schraubenmotor in Wirkverbindung stehen, der vorzugsweise als geschalteter Reluktanzgenerator ausgeführt ist.Alternatively or additionally, at least a part of the mechanical energy of the screw motor is converted into electrical energy in a generator. For this purpose, the device according to the invention must have at least one generator for converting mechanical energy into electrical energy, which are in operative connection with at least one screw motor, which is preferably designed as a switched reluctance generator.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird zumindest ein Teil der elektrischen Energie in einem Elektromotor in mechanische Energie umgewandelt. In einer Ausgestaltung der Vorrichtung ist daher weiterhin ein Elektromotor zur Umwandlung elektrischer Energie in mechanische Energie vorgesehen, der vorzugsweise als geschalteter Reluktanzmotor ausgeführt ist.According to another embodiment of the invention, at least part of the electrical energy in an electric motor is converted into mechanical energy. In one embodiment of the device, therefore, an electric motor is further provided for converting electrical energy into mechanical energy, which is preferably designed as a switched reluctance motor.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird zumindest ein Teil der elektrischen Energie in einem Energiespeicher gespeichert. Hierzu kann bei der Vorrichtung ein solcher Energiespeicher, beispielsweise ein Kondensator, eine Batterie oder ein Akkumulator vorgesehen sein.According to a further embodiment of the invention, at least part of the electrical energy is stored in an energy store. For this purpose, such an energy store, for example a capacitor, a battery or an accumulator may be provided in the device.
Zum optimalen Betrieb der Vorrichtung ist es vorteilhaft, weiterhin eine Regelelektronik zur Steuerung und Regelung der Vorrichtung vorzusehen. Diese Regelelektronik umfasst in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung einen Frequenzumrichter. Weiter vorteilhaft kann vorgesehen sein, dass die Regelelektronik mit den Steuer- und Regeleinrichtungen anderer Baugruppen der Vorrichtung in einem Master-Slave- Verhältnis steht, wobei die Regelelektronik Master ist und die anderen Steuer- und Regeleinrichtungen Slave sind. Dadurch ist die Regelelektronik den Steuer- und Regeleinrichtungen der anderen Baugruppen übergeordnet, so dass Eingriffe in den Verfahrensablauf zentral vorgenommen werden können.For optimal operation of the device, it is advantageous to continue to provide a control electronics for controlling and regulating the device. This control electronics comprises in an advantageous embodiment of the invention, a frequency converter. Further advantageously, it can be provided that the control electronics is in a master-slave relationship with the control and regulating devices of other assemblies of the device, wherein the control electronics is master and the other control and regulating devices are slaves. As a result, the control electronics is superordinate to the control and regulating devices of the other modules, so that interventions in the Procedure can be made centrally.
Das verwendete Wärmeträgermedium ist davon abhängig, welcheThe heat transfer medium used depends on which
Temperaturen in der jeweiligen Energieumwandlungseinrichtung herrschen. Aus Kostengründen kann es vorteilhaft sein, dass im ersten Medienkreislauf ein wasserbasiertes Wärmeträgermedium gefördert wird. Bei Energieumwandlungseinrichtungen, derenTemperatures prevail in the respective energy conversion device. For cost reasons, it may be advantageous that a water-based heat transfer medium is conveyed in the first medium cycle. In energy conversion devices whose
Abwärme eine geringere Temperatur aufweist, ist es jedoch vorteilhafter, dass im ersten Medienkreislauf ein organisches Wärmeträgermedium mit niedriger Verdampfungstemperatur gefördert wird.Waste heat has a lower temperature, it is more advantageous, however, that in the first medium cycle, an organic heat transfer medium is promoted with low evaporation temperature.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Aggregateanordnung aus einem Verbrennungsmotor und einem mit dem Verbrennungsmotor jeweils mechanisch gekoppelten Schraubenmotor und Generator auf einer Laufschiene beweglich gelagert ist. Diese Ausgestaltung ist insbesondere bei der Verwendung der Vorrichtung in einem verbrennungsmotorischen Fahrzeugantriebssystem vorteilhaft einsetzbar, um den Massenschwerpunkt der Vorrichtung an einen bestimmten Betriebszustand anzupassen.According to a further embodiment of the invention, it is provided that an assembly assembly of an internal combustion engine and a mechanically coupled to the engine each screw motor and generator is movably mounted on a running rail. This embodiment can be used advantageously, in particular when using the device in an internal combustion engine vehicle drive system, in order to adapt the center of mass of the device to a specific operating state.
Vorteilhaft ist die Aggregateanordnung zwischen zwei Endlagen hin und her bewegbar, wobei die Endlagen durch je eine Feststelleinrichtung definiert sein können.Advantageously, the assembly arrangement can be moved back and forth between two end positions, with the end positions being able to be defined by a respective locking device.
Besonders vorteilhaft ist die Aggregateanordnung mittels einer Verschiebeeinrichtung hin und her bewegbar, die beispielsweise elektromotorisch oder hydraulisch betätigbar sein kann.Particularly advantageously, the assembly arrangement by means of a displacement device is movable back and forth, which may be actuated, for example, by an electric motor or hydraulically.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und zugehörigen Zeichnungen näher erläutert . Dabei zeigenThe invention will be explained in more detail with reference to embodiments and accompanying drawings. Show
Fig. 1 eine schematische Darstellung des Wirkprinzips eines dieselelektrischen Antriebssystems mit teilweiser Rückgewinnung der Verlustleistung,1 is a schematic representation of the operating principle of a diesel-electric drive system with partial recovery of power loss,
Fig. 2 ein Blockschaltbild der Vorrichtung ohne Verzweigung, Fig. 3 ein Blockschaltbild der Vorrichtung mit einer Verzweigung,2 is a block diagram of the device without branching, 3 is a block diagram of the device with a branch,
Fig. 4 ein Blockschaltbild der Vorrichtung mit einem zweigeteilten ersten Medienkreislauf, Fig. 5 ein Blockschaltbild eines dieselelektrisch- hydraulischen Antriebssystems,4 shows a block diagram of the device with a two-part first medium circuit, FIG. 5 shows a block diagram of a diesel-electric-hydraulic drive system,
Fig. 6 einen Verschiebemechanismus zur Verlagerung des Massenschwerpunkts einer Aggregateanordnung,6 shows a displacement mechanism for shifting the center of mass of an assembly arrangement,
Fig. 7 eine Vorrichtung zur Nutzung der Abwärme einer Solarzelle mit einem offenen zweiten Medienkreislauf,7 shows a device for utilizing the waste heat of a solar cell with an open second medium circuit,
Fig. 8 eine Vorrichtung zur Nutzung der Abwärme einer Solarzelle mit einem geschlossenen zweiten Medienkreislauf.8 shows a device for utilizing the waste heat of a solar cell with a closed second medium circuit.
In Fig. 1 ist das Wirkprinzip eines dieselelektrischen Antriebssystems mit teilweiser Rückgewinnung der Verlustleistung schematisch dargestellt.In Fig. 1, the operating principle of a diesel-electric drive system with partial recovery of the power loss is shown schematically.
Ein Verbrennungsmotor 1 ist mechanisch mit einem Schraubenmotor 2 und einem Generator 3 gekoppelt. Der Verbrennungsmotor 1 und seine Nebenaggregate produzieren Verlustleistung in Form von Wärme. Träger dieser Wärme sind die Abgase, das Motoröl, das Kühlwasser, die elektrischen Baugruppen usw.An internal combustion engine 1 is mechanically coupled to a screw motor 2 and a generator 3. The internal combustion engine 1 and its ancillaries produce power loss in the form of heat. This heat is carried by the exhaust gases, the engine oil, the cooling water, the electrical components, etc.
In einem geschlossenen ersten Medienkreislauf 4 wird ein erstes Wärmeträgermedium durch eine (nicht dargestellte) erste Pumpe umgewälzt. Das erste Wärmeträgermedium durchströmt dabei mehrere Wärmetauscher sekundärseitig, die primärseitig von den jeweiligen Wärmeträgerstoffen durchströmt werden. Dabei wird die Wärme auf das erste Wärmeträgermedium übertragen. Das überhitzte Wärmeträgermedium wird in den Arbeitsraum einesIn a closed first medium circuit 4, a first heat transfer medium is circulated through a first pump (not shown). The first heat transfer medium flows through several heat exchangers on the secondary side, which are flowed through by the respective heat carrier materials on the primary side. The heat is transferred to the first heat transfer medium. The superheated heat transfer medium is in the working space of a
Schraubenmotors 2 eingespeist. Dort entspannt sich das ersteScrew motor 2 fed. There, the first relaxes
Wärmeträgermedium, es kommt zu einer Flash-Verdampfung. Durch die damit verbundene Volumenzunähme treibt das ersteHeat transfer medium, it comes to a flash evaporation. Due to the associated volume seizure drives the first
Wärmeträgermedium den Schraubenmotor 2 an.Heat transfer medium the screw motor 2 at.
Durch die mechanische Kopplung des Schraubenmotors 2 mit dem Verbrennungsmotor 1 addieren sich ihre Leistungen. Gemeinsam treiben der Verbrennungsmotor 1 und der Schraubenmotor 2 den ebenfalls mit dem Verbrennungsmotor 1 gekoppelten Generator 3 an, der die mechanische Energie in elektrische Energie umwandelt. Nach der Expansion des ersten Wärmeträgermediums im Schraubenmotor 2 wird es durch einen Kondensator 17 gefördert, so dass es wieder in den flüssigen Zustand zurückgeführt wird. Anschließend durchläuft das erste Wärmeträgermedium wiederum die Wärmetauscher und der Kreislauf beginnt von vorn.Due to the mechanical coupling of the screw motor 2 with the internal combustion engine 1, their benefits add up. Together The internal combustion engine 1 and the screw motor 2 drive the generator 3, which is likewise coupled to the internal combustion engine 1 and converts the mechanical energy into electrical energy. After the expansion of the first heat transfer medium in the screw motor 2, it is conveyed by a condenser 17, so that it is returned to the liquid state. Subsequently, the first heat transfer medium again passes through the heat exchanger and the cycle begins again.
Eine Regelelektronik 20 mit einem Frequenzumrichter 21 steuert die Funktion der Vorrichtung. Je nach Leistungsbedarf wird die vom Generator 3 erzeugte elektrische Energie in einem Energiespeicher 22 zur Speicherung elektrischer Energie gespeichert oder einem Elektromotor, 23 zur Umwandlung in mechanische Energie zugeführt.A control electronics 20 with a frequency converter 21 controls the function of the device. Depending on the power requirement, the electrical energy generated by the generator 3 is stored in an energy storage 22 for storing electrical energy or supplied to an electric motor, 23 for conversion into mechanical energy.
Der Generator 3 und der Elektromotor 23 sind als geschaltete Reluktanzmaschinen ausgebildet. Die Regelelektronik 20 ist als übergeordnete Regelung für alle Baugruppen des AntriebsSystems ausgebildet.The generator 3 and the electric motor 23 are designed as switched reluctance machines. The control electronics 20 is designed as a higher-level control for all modules of the drive system.
Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild der Vorrichtung ohne Verzweigung .Fig. 2 shows a block diagram of the device without branching.
In einem geschlossenen ersten Medienkreislauf 4 liegt hinter einem Kondensator 17 ein erstes Wärmeträgermedium im flüssigen Zustand vor. Eine erste Wärmequelle ist ein Klimaanlagen- Wärmetauscher 10. Nach dem sekundärseitigen Durchströmen dieses Klimaanlagen-Wärmetauschers 10 hat das erste Wärmeträgermedium eine Temperatur von 4O0C bei 0,08 bar Überdruck.In a closed first medium circuit 4, a first heat transfer medium is present in the liquid state behind a condenser 17. A first heat source is an air-conditioning heat exchanger 10. After the secondary-side flow through this air-conditioning heat exchanger 10, the first heat transfer medium has a temperature of 4O 0 C at 0.08 bar overpressure.
Anschließend wird das erste Wärmeträgermedium in einer ersten Pumpe 8 auf 3 bar Überdruck verdichtet und einem zweiten Abgas- Wärmetauscher 16 zugeführt. Das primärseitig strömende Abgas hat eine Temperatur von 1420C, nachdem es bereits einen Teil der in ihm gespeicherten Wärmeenergie in einem ersten Abgas- Wärmetauscher 15 abgegeben hat, dessen Position im ersten Medienkreislauf 4 später erläutert wird. Hinter dem zweiten Abgas-Wärmetauscher 16 hat das Abgas noch eine Temperatur von 6O0C und wird an die Umgebung abgegeben. Das erste Wärmeträgermedium hat nach dem Verlassen des zweiten Abgas- Wärmetauschers 16 eine Temperatur von 51°C.Subsequently, the first heat transfer medium is compressed in a first pump 8 to 3 bar pressure and fed to a second exhaust gas heat exchanger 16. The exhaust gas flowing on the primary side has a temperature of 142 ° C., after it has already delivered a portion of the heat energy stored in it in a first exhaust gas heat exchanger 15, whose position in the first exhaust gas Media circuit 4 will be explained later. Behind the second exhaust gas heat exchanger 16, the exhaust gas still has a temperature of 6O 0 C and is discharged to the environment. The first heat transfer medium after leaving the second exhaust gas heat exchanger 16 has a temperature of 51 ° C.
An den zweiten Abgas-Wärmetauscher 16 schließen sich mehrere in Reihe geschaltete Wärmequellen an. Namentlich handelt es sich dabei um einen Wärmetauscher elektrischer Komponenten 11, einen Ölkühler-Wärmetauscher 12, einen Ladeluftkühler-Wärmetauscher 13 und einen Kühlkreislauf-Wärmetauscher 14, die primärseitig die von diesen Aggregaten abgegebene Wärme führen. Das im ersten Medienkreislauf 4 vorhandene Wärmeträgermedium durchströmt diese Wärmetauscher nacheinander und nimmt dabei einen großen Teil der dargebotenen Wärmeenergie auf. Im Beispiel wird das erste Wärmeträgermedium durch diese Wärmequellen schrittweise auf eine Temperatur von 1220C gebracht. Um eine vorzeitige Verdampfung zu verhindern, wird das erste Wärmeträgermedium anschließend in einer zweiten Pumpe 9 auf 15 bar verdichtet.The second exhaust gas heat exchanger 16 is followed by a plurality of heat sources connected in series. In particular, these are a heat exchanger electrical components 11, an oil cooler heat exchanger 12, a charge air cooler heat exchanger 13 and a cooling circuit heat exchanger 14, the primary side, the heat emitted by these units heat. The existing in the first medium cycle 4 heat transfer medium flows through these heat exchangers in succession and absorbs a large part of the heat energy presented. In the example, the first heat transfer medium is gradually brought by these heat sources to a temperature of 122 0 C. In order to prevent premature evaporation, the first heat transfer medium is then compressed in a second pump 9 to 15 bar.
Hinter der zweiten Pumpe 9 durchfließt das erste Wärmeträgermedium den oben bereits erwähnten ersten Abgas- Wärmetauscher 15. Primärseitig wird der erste Abgas- Wärmetauscher 15 von Abgas durchströmt, das mit einer Temperatur von 678 0C eintritt und mit 134 0C austritt, um sodann dem zweiten Abgas-Wärmetauscher 16 zugeführt zu werden. Das erste Wärmeträgermedium hat nach dem Verlassen des ersten Abgas-Wärmetauschers 15 eine Temperatur von 186°C. Durch die Übertragung von Wärmeenergie auf das erste Wärmeträgermedium beim Durchströmen der verschiedenen Wärmetauscher hat das erste Wärmeträgermedium nunmehr eine Gesamtenthalpie von 333 kW.Behind the second pump 9, the first heat transfer medium flows through the above-mentioned first exhaust heat exchanger 15. The primary side, the first exhaust gas heat exchanger 15 is flowed through by exhaust gas, which enters at a temperature of 678 0 C and with 134 0 C exits, then the second exhaust gas heat exchanger 16 to be supplied. The first heat transfer medium after leaving the first exhaust gas heat exchanger 15 has a temperature of 186 ° C. Due to the transfer of heat energy to the first heat transfer medium as it flows through the various heat exchangers, the first heat transfer medium now has a total enthalpy of 333 kW.
In diesem hochenergetischen Zustand wird das erste Wärmeträgermedium in den Arbeitsraum eines Schraubenmotors 2 eingeleitet. Dort entspannt es sich schlagartig und gibt dabei den größten Teil seiner Energie an die beweglichen Teile des Schraubenmotors 2 ab, der nun zum Antrieb anderer Baugruppen, beispielsweise eines Generators 3, genutzt werden kann. Nach dem Verlassen des Schraubenmotors 2 wird das erste Wärmeträgermedium in einen Kondensator 17 geleitet, in dem es wieder verflüssigt wird. Anschließend kann der Kreislauf des ersten Wärmeträgermediums von vorn beginnen.In this high-energy state, the first heat transfer medium is introduced into the working space of a screw motor 2. It relaxes abruptly and gives most of its energy to the moving parts of the body Screw motor 2 from, which can now be used to drive other modules, such as a generator 3. After leaving the screw motor 2, the first heat transfer medium is passed into a condenser 17, in which it is liquefied again. Subsequently, the cycle of the first heat transfer medium can start from the beginning.
Fig. 3 zeigt beispielhaft eine Vorrichtung, die der in Fig. 2 dargestellten sehr ähnlich ist.FIG. 3 shows by way of example a device which is very similar to that shown in FIG.
In einem geschlossenen ersten Medienkreislauf 4 liegt ein erstes Wärmeträgermedium hinter einem Kondensator 17 im flüssigen Zustand vor. Das erste Wärmeträgermedium wird auch hier durch einen Klimaanlagen-Wärmetauscher 10, eine erste Pumpe 8, einen zweiten Abgas-Wärmetauscher 16, einen Wärmetauscher elektrischer Einrichtungen 11 und einen Ölkühler- Wärmetauscher 12 gefördert. Hinter dem Ölkühler-Wärmetauscher 12 verzweigt sich der erste Medienkreislauf 4 zu zwei Strömungszweigen. In einem ersten Strömungszweig 6 ist ein Ladeluftkühler-Wärmetauscher 13 angeordnet, in dem auf den hindurchfließenden Zweigstrom die Wärmeenergie des Ladeluftkühlers übertragen wird.In a closed first medium circuit 4, a first heat transfer medium is behind a capacitor 17 in the liquid state. The first heat transfer medium is also conveyed here by an air-conditioning heat exchanger 10, a first pump 8, a second exhaust gas heat exchanger 16, a heat exchanger of electrical devices 11 and an oil cooler heat exchanger 12. Behind the oil cooler heat exchanger 12, the first medium circuit 4 branches to two flow branches. In a first flow branch 6, a charge air cooler heat exchanger 13 is arranged, in which the heat energy of the charge air cooler is transmitted to the flowing branch stream.
In einem zweiten Strömungszweig 7 ist ein Kühlkreislauf- Wärmetauscher 14 angeordnet, in dem auf den hindurchfließendenIn a second flow branch 7, a cooling circuit heat exchanger 14 is arranged, in which the flowing therethrough
Zweigstrom die Wärmeenergie des Kühlkreislaufs übertragen wird.Zweigstrom the heat energy of the cooling circuit is transmitted.
Durch die Verzweigung sind die Geschwindigkeit des erstenBy branching are the speed of the first
Wärmeträgermediums und der Volumenstrom in jedem dieser beidenHeat transfer medium and the flow in each of these two
Wärmetauscher geringer als bei einer Reihenschaltung. Dadurch kann eine größere Menge an Wärmeenergie auf das ersteHeat exchanger less than in a series connection. This allows a greater amount of heat energy to the first
Wärmeträgermedium übertragen werden.Heat transfer medium to be transferred.
Hinter diesen beiden Wärmetauschern sind die beiden Strömungszweige wieder zusammengeführt, so dass die Zweigströme sich wieder vereinigen können. Anschließend wird das erste Wärmeträgermedium in einer zweiten Pumpe 9 verdichtet und durch einen ersten Abgas-Wärmetauscher 15 geleitet. Das so erhitzte erste Wärmeträgermedium wird wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 in den Arbeitsraum eines Schraubenmotors 2 geleitet, in dem es expandiert und dadurch den Schraubenmotor 2 antreibt. Selbstverständlich wäre es ebenso möglich, jeden Zweigstrom je einem Schraubenmotor 2 zuzuleiten, falls zwei Schraubenmotoren 2 zum Antrieb verschiedener Kraftmaschinen benötigt werden. In gleicher Weise könnte auch eine Verzweigung des ersten Medienkreislaufs 4 hinter den Wärmequellen vorgesehen sein und jeder so entstandene Zweigstrom einem Schraubenmotor 2 zugeführt werden. Die Zahl der Schraubenmotoren 2 soll generell nicht auf zwei beschränkt sein, jede andere Zahl von Schraubenmotoren 2 kann abhängig von der konkreten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorteilhaft sein und ist von der Erfindung mit umfasst .Behind these two heat exchangers, the two flow branches are brought together again, so that the branch streams can reunite. Subsequently, the first heat transfer medium is compressed in a second pump 9 and passed through a first exhaust gas heat exchanger 15. The thus heated first heat transfer medium is passed as in the embodiment of FIG. 2 in the working space of a screw motor 2, in which it expands and thereby drives the screw motor 2. Of course, it would also be possible to feed each branch stream per a screw motor 2, if two screw motors 2 are needed to drive different engines. In the same way, it would also be possible to provide a branching of the first medium circuit 4 behind the heat sources and to supply each branch stream thus produced to a screw motor 2. The number of screw motors 2 should generally not be limited to two, any other number of screw motors 2 may be advantageous depending on the specific embodiment of the device according to the invention and is included in the invention.
Wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 wird das erste Wärmeträgermedium nach dem Verlassen des Arbeitsraums des Schraubenmotors 2 in einen Kondensator 17 geleitet, wo es in den flüssigen Zustand zurückgeführt wird.As in the embodiment of FIG. 2, the first heat transfer medium is passed after leaving the working space of the screw motor 2 in a condenser 17, where it is returned to the liquid state.
Fig. 4 zeigt ein Blockschaltbild der Vorrichtung mit einem zweigeteilten ersten Medienkreislauf 4.4 shows a block diagram of the device with a two-part first medium circuit 4.
Sachlich handelt es sich hierbei wiederum um einen ersten Medienkreislauf 4 mit einer Verzweigung. Im Unterschied zu der Ausgestaltung gemäß Fig. 3 sind hier jedoch in einem der beiden Strömungszweige mehrere Wärmequellen in Reihe hintereinander angeordnet.In fact, this is in turn a first medium cycle 4 with a branch. In contrast to the embodiment according to FIG. 3, however, several heat sources are arranged in series one behind the other in one of the two flow branches.
Hinter einer seriellen Anordnung eines Schraubenmotors 2, eines Kondensators 17 und einer ersten Pumpe 8 verzweigt sich der erste geschlossene Medienkreislauf 4 zu einem ersten Strömungszweig 6 und einem zweiten Strömungszweig 7.Behind a serial arrangement of a screw motor 2, a condenser 17 and a first pump 8, the first closed medium circuit 4 branches to a first flow branch 6 and a second flow branch 7.
Im ersten Strömungszweig 6 sind hintereinander ein Wärmetauscher elektrischer Einrichtungen 11, ein Ölkühler- Wärmetauscher 12, ein Ladeluftkühler-Wärmetauscher 13 und ein Kühlkreislauf-Wärmetauscher 14 angeordnet. Im zweiten Strömungszweig 7 ist ein erster Abgas-Wärmetauscher 15 angeordnet .In the first flow branch 6 are one behind the other Heat exchangers electrical devices 11, an oil cooler heat exchanger 12, a charge air cooler heat exchanger 13 and a cooling circuit heat exchanger 14 are arranged. In the second flow branch 7, a first exhaust gas heat exchanger 15 is arranged.
Beide Strömungszweige sind hinter den jeweiligen Wärmequellen wieder zusammengeführt und münden in einen Massenstrommixer 19, in dem beide Zweigströme zur Erzielung einer homogenen Medientemperatur miteinander vermischt werden. Anschließend wird das erste Wärmeträgermedium dem Arbeitsraum des Schraubenmotors 2 zugeführt. Das erste Wärmeträgermedium in diesem Ausführungsbeispiel ist eine organische Flüssigkeit mit niedriger Verdampfungstemperatur, d.h. das Verfahren läuft als ORC ab.Both flow branches are brought together again behind the respective heat sources and open into a mass flow mixer 19, in which both branch streams are mixed together to achieve a homogeneous medium temperature. Subsequently, the first heat transfer medium is supplied to the working space of the screw motor 2. The first heat transfer medium in this embodiment is a low evaporation temperature organic liquid, i. the process is run as ORC.
Fig. 5 zeigt ein Blockschaltbild eines dieselelektrisch- hydraulischen Antriebssystems .Fig. 5 shows a block diagram of a diesel-electric-hydraulic drive system.
Wie in Fig. 1 ist ein Verbrennungsmotor 1 mechanisch mit einem Schraubenmotor 2 und einem Generator 3 gekoppelt. Der Verbrennungsmotor 1 und seine Nebenaggregate produzieren Verlustleistung in Form von Wärme. Träger dieser Wärme sind die Abgase, das Motoröl, das Kühlwasser, die elektrischen Baugruppen usw. Die von diesen Wärmequellen stammende Wärmeenergie wird in entsprechenden Wärmetauschern auf das in einem geschlossenen ersten Medienkreislauf 4 zirkulierende erste Wärmeträgermedium übertragen.As in FIG. 1, an internal combustion engine 1 is mechanically coupled to a screw motor 2 and a generator 3. The internal combustion engine 1 and its ancillaries produce power loss in the form of heat. The carriers of this heat are the exhaust gases, the engine oil, the cooling water, the electrical components, etc. The heat energy originating from these heat sources is transferred in corresponding heat exchangers to the first heat transfer medium circulating in a closed first medium circuit 4.
Bei dieser Ausgestaltung ist eines der Nebenaggregate des Verbrennungsmotors eine Hydraulikpumpe 24, die zur Bereitstellung von Drucköl zum Betrieb diverser hydraulischer Antriebe 25 ausgebildet ist. Die im Hydrauliköl erzeugte und gespeicherte Wärmeenergie wird in einem Hydrauliköl- Wärmetauscher 32 auf das erste Wärmeträgermedium übertragen. Außerdem sind diverse elektrische Antriebe 26 vorhanden, deren Abwärme in einem Wärmetauscher elektrischer Einrichtungen 11 auf das erste Wärmeträgermedium übertragen wird.In this embodiment, one of the ancillaries of the internal combustion engine is a hydraulic pump 24, which is designed to provide pressurized oil for the operation of various hydraulic drives 25. The heat energy generated and stored in the hydraulic oil is transferred to the first heat transfer medium in a hydraulic oil heat exchanger 32. In addition, various electric drives 26 are present, the waste heat in a heat exchanger of electrical devices 11 is transferred to the first heat transfer medium.
Das überhitzte Wärmeträgermedium wird in den Arbeitsraum eines Schraubeninotors 2 eingespeist. Dort entspannt sich das erste Wärmeträgermedium, es kommt zu einer Flash-Verdampfung. Durch die damit verbundene Volumenzunahme treibt das erste Wärmeträgermedium den Schraubenmotor 2 an.The superheated heat transfer medium is fed into the working space of a screw motor 2. There relaxes the first heat transfer medium, it comes to a flash evaporation. Due to the volume increase associated therewith, the first heat transfer medium drives the screw motor 2.
Durch die mechanische Kopplung des Schraubenmotors 2 mit dem Verbrennungsmotor 1 addieren sich ihre Leistungen. Gemeinsam treiben der Verbrennungsmotor 1 und der Schraubenmotor 2 den ebenfalls mit dem Verbrennungsmotor 1 gekoppelten Generator 3 an, der die mechanische Energie in elektrische Energie umwandelt. Nach der Expansion des ersten Wärmeträgermediums im Schraubenmotor 2 wird es durch einen Kondensator 17 gefördert, so dass es wieder in den flüssigen Zustand zurückgeführt wird. Anschließend durchläuft das erste Wärmeträgermedium wiederum die Wärmetauscher und der Kreislauf beginnt von vorn.Due to the mechanical coupling of the screw motor 2 with the internal combustion engine 1, their benefits add up. Together, the internal combustion engine 1 and the screw motor 2 drive the also coupled to the engine 1 generator 3, which converts the mechanical energy into electrical energy. After the expansion of the first heat transfer medium in the screw motor 2, it is conveyed by a condenser 17, so that it is returned to the liquid state. Subsequently, the first heat transfer medium again passes through the heat exchanger and the cycle begins again.
Eine Regelelektronik 20 mit einem Frequenzumrichter 21 steuert die Funktion der Vorrichtung. Je nach Leistungsbedarf wird die vom Generator 3 erzeugte elektrische Energie in einem Energiespeicher 22 zur Speicherung elektrischer Energie gespeichert oder einem oder mehreren der elektrischen Antriebe 26 zugeführt.A control electronics 20 with a frequency converter 21 controls the function of the device. Depending on the power requirement, the electrical energy generated by the generator 3 is stored in an energy store 22 for storing electrical energy or supplied to one or more of the electric drives 26.
Der Generator 3 ist als geschalteter Reluktanzgenerator ausgebildet. Die Regelelektronik 20 ist gleichzeitig als übergeordnete Regelung für alle Baugruppen des AntriebsSystems ausgebildet.The generator 3 is designed as a switched reluctance generator. The control electronics 20 is also designed as a higher-level control for all modules of the drive system.
Fig. 6 zeigt eine Verschiebeeinrichtung 28 zur Verlagerung des Massenschwerpunkts einer Aggregateanordnung.FIG. 6 shows a displacement device 28 for shifting the center of mass of an assembly arrangement.
Insbesondere bei der Verwendung der Vorrichtung in einem verbrennungsmotorischen Fahrzeugantriebssystem kann es vorteilhaft sein, den Massenschwerpunkt der Vorrichtung an einen bestimmten Betriebszustand anzupassen. Diese Aufgabe kann dadurch gelöst werden, dass die besonders schweren Bestandteile der Vorrichtung bezüglich des Trägerfahrzeugs beweglich gelagert sind.In particular, when using the device in an internal combustion engine vehicle drive system, it may be advantageous to the center of mass of the device to adapt to a specific operating condition. This object can be achieved in that the particularly heavy components of the device are movably mounted with respect to the carrier vehicle.
Im Ausführungsbeispiel umfasst die Vorrichtung neben einem Verbrennungsmotor 1 einen Schraubenmotor 2 und einen Generator 3 , die beide mit dem Verbrennungsmotor 1 mechanisch so gekoppelt sind, dass sie miteinander in Wirkverbindung stehen. Diese Aggregateanordnung ist auf einer Laufschiene 27 beweglich gelagert und mittels einer Verschiebeeinrichtung 28 elektromotorisch zwischen zwei Endlagen, die durch je eine Feststelleinrichtung 29 definiert sind, hin und her verschiebbar .In the exemplary embodiment, the device comprises, in addition to an internal combustion engine 1, a screw motor 2 and a generator 3, which are both mechanically coupled to the internal combustion engine 1 in such a way that they are in operative connection with one another. This unit assembly is movably mounted on a running rail 27 and by means of a displacement device 28 electromotive between two end positions, which are defined by a respective locking device 29, back and forth.
Fig. 7 zeigt eine Vorrichtung zur Nutzung der Abwärme einer Solarzelle 30 mit einem offenen zweiten Medienkreislauf 5.FIG. 7 shows a device for utilizing the waste heat of a solar cell 30 with an open second medium circuit 5.
In einem geschlossenen ersten Medienkreislauf 4 wird ein erstes Wärmeträgermedium durch einen Solarkollektor oder eine photovoltaische Solarzelle (nachfolgend einheitlich alsIn a closed first medium cycle 4, a first heat transfer medium by a solar collector or a photovoltaic solar cell (hereinafter uniform as
Solarzelle 30 bezeichnet) geleitet, wobei das ersteSolar cell 30), wherein the first
Wärmeträgermedium die dort anfallende Wärme aufnimmt. DieHeat transfer medium absorbs the heat accumulating there. The
Umwälzung erfolgt durch eine erste Pumpe 8. Nach dem Aufheizen des ersten Wärmeträgermediums in der Solarzelle 30 wird es in einem Schraubenmotor 2 expandiert und treibt diesen an. DerCirculation is carried out by a first pump 8. After heating of the first heat transfer medium in the solar cell 30, it is expanded in a screw motor 2 and drives it. Of the
Schraubenmotor 2 ist seinerseits mit einem Generator 3 mechanisch gekoppelt, der die mechanische Energie in elektrische Energie umwandelt. Nach der Expansion wird das erste Wärmeträgermedium in einem Kondensator 17 verflüssigt.Screw motor 2 is in turn mechanically coupled to a generator 3, which converts the mechanical energy into electrical energy. After expansion, the first heat transfer medium is liquefied in a condenser 17.
Der Wärmeaustausch im Kondensator 17 erfolgt mit Hilfe eines zweiten Medienkreislaufes 5, der von einem zweiten Wärmeträgermedium durchströmt wird. Im Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem zweiten Medienkreislauf 5 um einen offenen Medienkreislauf und bei dem zweiten Wärmeträgermedium um ein Gas, nämlich Luft. Nachdem das zweite Wärmeträgermedium im Kondensator 17 einen großen Teil der im ersten Wärmeträgermedium gespeicherten Wärme aufgenommen hat, wird es einem weiteren Wärmetauscher 18 zugeleitet, der wiederum vom ersten Wärmeträgermedium durchflössen wird. Auf diese Weise wird dem ersten Wärmeträgermedium die Wärme, die ihm bei der Verflüssigung entzogen wurde, wieder zugeführt, so dass auch diese Wärme für das erfindungsgemäße Verfahren nutzbar ist.The heat exchange in the condenser 17 takes place with the aid of a second medium circuit 5, through which a second heat transfer medium flows. In the exemplary embodiment, the second medium circuit 5 is an open medium circuit and the second heat transfer medium is a gas, namely air. After the second heat transfer medium in the condenser 17 has absorbed a large part of the heat stored in the first heat transfer medium, it is fed to another heat exchanger 18, which in turn is flowed through by the first heat transfer medium. In this way, the heat, which was withdrawn during the liquefaction, is returned to the first heat transfer medium, so that this heat can also be used for the process according to the invention.
Fig. 8 zeigt eine Vorrichtung zur Nutzung der Abwärme einer Solarzelle 30 mit einem geschlossenen zweiten Medienkreislauf 5.FIG. 8 shows a device for utilizing the waste heat of a solar cell 30 with a closed second medium circuit 5.
Diese Vorrichtung ist mit der Ausgestaltung gemäß Fig. 7 bezüglich des ersten Medienkreislaufs 4 identisch. Der Unterschied findet sich im zweiten Medienkreislauf 5, der in dieser Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung als geschlossener Kreislauf ausgebildet ist. Dieser zweite Medienkreislauf 5 ist mit einem flüssigen, beispielsweise wasserbasierten zweiten Wärmeträgermedium gefüllt.This device is identical to the embodiment according to FIG. 7 with respect to the first medium circuit 4. The difference is found in the second medium circuit 5, which is formed in this embodiment of the device according to the invention as a closed circuit. This second medium circuit 5 is filled with a liquid, for example, water-based second heat transfer medium.
Die Umwälzung des zweiten Wärmeträgermediums innerhalb des zweiten Medienkreislaufs 5 erfolgt durch eine zweite Pumpe 9. Zur Vergrößerung des Temperaturgefälles zwischen dem ersten Wärmeträgermedium und dem zweiten Wärmeträgermedium im Kondensator 17 ist im zweiten Medienkreislauf 5 zwischen dem weiteren Wärmetauscher 18 und dem Kondensator 17 ein Kühler 31 vorgesehen, der dem zweiten Wärmeträgermedium Wärmeenergie entzieht und an die Umwelt abgibt. The circulation of the second heat transfer medium within the second medium circuit 5 is effected by a second pump 9. To increase the temperature gradient between the first heat transfer medium and the second heat transfer medium in the condenser 17, a condenser 31 is provided in the second medium circuit 5 between the further heat exchanger 18 and the condenser 17 , which extracts heat energy from the second heat transfer medium and releases it to the environment.
Verfahren und Vorrichtungen zur Verbesserung desMethods and devices for improving the
Wirkungsgrades von EnergieumwandlungseinrichtungenEfficiency of energy conversion equipment
BezuqzeichenlisteBezuqzeichenliste
1 Verbrennungsmotor1 internal combustion engine
2 Schraubenmotor2 screw motor
3 Generator3 generator
4 erster Medienkreislauf4 first medium cycle
5 zweiter Medienkreislauf 6 erster Strömungszweig5 second medium circuit 6 first flow branch
7 zweiter Strömungszweig7 second flow branch
8 erste Pumpe8 first pump
9 zweite Pumpe9 second pump
10 Klimaanlagen-Wärmetauscher 11 Wärmetauscher elektrischer Komponenten10 Air Conditioning Heat Exchangers 11 Heat Exchangers of Electrical Components
12 Ölkühler-Wärmetauscher12 oil cooler heat exchanger
13 Ladeluftkühler-Wärmetauscher13 intercooler heat exchanger
14 Kühlkreislauf-Wärmetauscher14 cooling circuit heat exchanger
15 erster Abgas-Wärmetauscher 16 zweiter Abgas-Wärmetauscher15 first exhaust gas heat exchanger 16 second exhaust gas heat exchanger
17 Kondensator17 capacitor
18 weiterer Wärmetauscher18 more heat exchangers
19 Massenstrommixer19 mass flow mixer
20 Regelelektronik 21 Frequenzumrichter20 Control electronics 21 Frequency converter
22 Energiespeicher22 energy storage
23 Elektromotor23 electric motor
24 Hydrau1ikpumpe24 hydraulic pump
25 hydraulischer Antrieb 26 elektrischer Antrieb25 hydraulic drive 26 electric drive
27 Laufschiene27 track rail
28 Verschiebeeinrichtung Feststelleinrichtung Solarzelle Kühler Hydrauliköl-Wärmetauseher 28 displacement device Locking device Solar cell Radiator Hydraulic oil heat exchanger

Claims

Verfahren und Vorrichtungen zur Verbesserung des Wirkungsgrades von Energieumwandlungseinrichtungen Methods and apparatus for improving the efficiency of energy conversion devices
1. Verfahren zur Verbesserung des Wirkungsgrades von Energieumwandlungseinrichtungen (1) , in denen Wärmeenergie erzeugt oder gewonnen wird, bei dem ein erstes Wärmeträgermedium in einem geschlossenen ersten Medienkreislauf (4) gefördert wird, Wärmeenergie von mindestens einer Wärmequelle (10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 18, 32) auf das erste Wärmeträgermedium übertragen wird, wobei das erste Wärmeträgeπnedium im wesentlichen im flüssigen Zustand gehalten wird, anschließend das erste Wärmeträgermedium in den Arbeitsraum eines Schraubenmotors (2) geleitet wird, wobei das erste Wärmeträgermedium innerhalb des Arbeitsraums des Schraubenmotors (2) mittels Flash-Verdampfung zumindest teilweise in den gasförmigen Zustand überführt wird und dabei den Schraubenmotor (2) antreibt und nach dem Austritt aus dem Schraubenmotor (2) wieder verflüssigt wird.1. A method for improving the efficiency of energy conversion devices (1), in which heat energy is generated or recovered, in which a first heat transfer medium in a closed first medium cycle (4) is promoted, heat energy from at least one heat source (10, 11, 12, 13 , 14, 15, 16, 18, 32) is transferred to the first heat transfer medium, wherein the first Wärmeträgeπnedium is maintained substantially in the liquid state, then the first heat transfer medium in the working space of a screw motor (2) is passed, wherein the first heat transfer medium within the working space of the screw motor (2) is converted by means of flash evaporation at least partially in the gaseous state and thereby drives the screw motor (2) and is liquefied again after exiting the screw motor (2).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Strom des ersten Wärmeträgermediums zu mindestens zwei Zweigströmen verzweigt wird und jedem Zweigstrom Wärmeenergie aus mindestens je einer Wärmequelle (10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 18, 32) zugeführt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the flow of the first heat transfer medium is branched to at least two branch streams and each branch stream heat energy from at least one heat source (10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 18, 32) is supplied.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Zweigströme vor einem Schraubenmotor3. The method according to claim 2, characterized in that at least two branch streams in front of a screw motor
(2) wieder zusammengeführt werden. (2) be merged again.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 , dadurch gekennzeichnet, dass die Verflüssigung des ersten Wärmeträgermediums nach dem Austritt aus dem Schraubenmotor (2) in einem Kondensator (17) erfolgt.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the liquefaction of the first heat transfer medium after exiting the screw motor (2) in a condenser (17).
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweites Wärmeträgermedium sekundärseitig durch den Kondensator (17) geleitet wird, um dem ersten Wärmeträgermedium Wärme zu entziehen.5. The method according to claim 4, characterized in that a second heat transfer medium on the secondary side through the condenser (17) is passed to remove heat from the first heat transfer medium.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Wärmeträgermedium nach dem Kondensator (17) durch einen weiteren Wärmetauscher (18) geleitet wird, um dem ersten Wärmeträgermedium die zuvor entzogene Wärme wieder zuzuführen.6. The method according to claim 5, characterized in that the second heat transfer medium after the condenser (17) is passed through a further heat exchanger (18) to supply the first heat transfer medium the previously extracted heat again.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6 , dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Wärmeträgermedium in einem zweiten, geschlossenen Medienkreislauf (5) gefördert wird.7. The method according to claim 5 or 6, characterized in that the second heat transfer medium is conveyed in a second, closed medium circuit (5).
8. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6 , dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Wärmeträgermedium in einem zweiten, offenen Medienkreislauf (5) gefördert wird.8. The method according to claim 5 or 6, characterized in that the second heat transfer medium is conveyed in a second, open medium circuit (5).
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der mechanischen Energie des Schraubenmotors (2) direkt genutzt wird.9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that at least a part of the mechanical energy of the screw motor (2) is used directly.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der mechanischen Energie des Schraubenmotors (2) in einem Generator (3) in elektrische Energie umgewandelt wird.10. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that at least a part of the mechanical energy of the screw motor (2) in a generator (3) is converted into electrical energy.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der elektrischen Energie in einem Elektromotor (23) in mechanische Energie umgewandelt wird.11. The method according to claim 10, characterized that at least part of the electrical energy in an electric motor (23) is converted into mechanical energy.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der elektrischen Energie in einem Energiespeicher (22) gespeichert wird.12. The method according to claim 10 or 11, characterized in that at least a portion of the electrical energy in an energy store (22) is stored.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Medienkreislauf (4) ein wasserbasiertes Wärmeträgermedium gefördert wird.13. The method according to any one of claims 1 to 12, characterized in that in the first medium circuit (4), a water-based heat transfer medium is conveyed.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Medienkreislauf (4) ein organisches Wärmeträgermedium mit niedriger Verdampfungstemperatur gefördert wird.14. The method according to any one of claims 1 to 12, characterized in that in the first medium circuit (4) an organic heat transfer medium is conveyed with a low evaporation temperature.
15. Vorrichtung zur Verbesserung des Wirkungsgrades von Energieumwandlungseinrichtungen (1) , in denen15. Device for improving the efficiency of energy conversion devices (1), in which
Wärmeenergie erzeugt oder gewonnen wird, umfassend einen mit einem ersten Wärmeträgermedium gefüllten, geschlossenen ersten Medienkreislauf (4) , mindestens eine vom ersten Wärmeträgermedium durchflossene Wärmequelle (10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 18, 32) zur Übertragung von Wärmeenergie auf das erste Wärmeträgermedium, mindestens einen vom ersten Wärmeträgermedium durchflossenen Schraubenmotor (2) mit einem Arbeitsraum zur zumindest teilweisen Flash- Verdampfung des ersten Wärmeträgermediums innerhalb desHeat energy is generated or recovered, comprising a filled with a first heat transfer medium, closed first medium cycle (4), at least one of the first heat transfer medium through which heat source (10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 18, 32) for the transmission of Heat energy to the first heat transfer medium, at least one of the first heat transfer medium flowed through screw motor (2) with a working space for at least partial flash evaporation of the first heat transfer medium within the
Arbeitsraums des Schraubenmotors (2) , mindestens einen hinter dem Schraubenmotor (2) angeordneten KondensatorWorking space of the screw motor (2), at least one behind the screw motor (2) arranged capacitor
(17) zum Verflüssigen des ersten Wärmeträgermediums und mindestens eine Pumpe (8, 9) zum Fördern des ersten Wärmeträgermediums.(17) for liquefying the first heat transfer medium and at least one pump (8, 9) for conveying the first heat transfer medium.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Pumpen (8, 9) zum Fördern des ersten Wärmeträgermediums vorgesehen sind, wobei eine erste Pumpe (8) vor dem Schraubenmotor (2) und eine zweite Pumpe (9) hinter dem Schraubenmotor (2) angeordnet ist.16. The apparatus according to claim 15, characterized in that at least two pumps (8, 9) are provided for conveying the first heat transfer medium, a first pump (8) being arranged in front of the screw motor (2) and a second pump (9) behind the screw motor (2).
17. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Medienkreislauf (4) an mindestens einer Stelle zu mindestens zwei Strömungszweigen (6, 7) verzweigt ist, wobei in mindestens einem Strömungszweig (6, 7) mindestens eine Wärmequelle (10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 18, 32) angeordnet ist.17. The apparatus of claim 15 or 16, characterized in that the first medium circuit (4) at at least one point to at least two flow branches (6, 7) is branched, wherein in at least one flow branch (6, 7) at least one heat source (10 , 11, 12, 13, 14, 15, 16, 18, 32).
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Strömungszweige (6, 7) vor einem Schraubenmotor (2) wieder zusammengeführt sind.18. Device according to one of claims 15 to 17, characterized in that at least two flow branches (6, 7) in front of a screw motor (2) are brought together again.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter, von einem zweiten Wärmeträgermedium durchflossener Medienkreislauf (5) vorgesehen ist, der dem ersten Wärmeträgermedium im Kondensator (17) Wärme entzieht.19. The device according to one of claims 15 to 18, characterized in that a second, by a second heat transfer medium flowed through the medium circuit (5) is provided which extracts heat from the first heat transfer medium in the condenser (17).
20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Medienkreislauf (5) ein offener Medienkreislauf und das zweite Wärmeträgermedium gasförmig ist.20. The apparatus according to claim 19, characterized in that the second medium circuit (5) is an open medium circuit and the second heat transfer medium is gaseous.
21. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Medienkreislauf (5) ein geschlossener Medienkreislauf und das zweite Wärmeträgermedium flüssig ist.21. The apparatus according to claim 19, characterized in that the second medium circuit (5) is a closed medium circuit and the second heat transfer medium is liquid.
22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Wärmeträgermedium nach dem Durchfließen des Kondensators (17) einen weiteren Wärmetauscher (18) durchfließt, um dem ersten Wärmeträgermedium die zuvor entzogene Wärme wieder zuzuführen.22. Device according to one of claims 15 to 21, characterized characterized in that the second heat transfer medium after flowing through the condenser (17) flows through a further heat exchanger (18) to supply the first heat transfer medium the previously extracted heat again.
23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wärmequelle eine elektrische Einrichtung (11) ist.23. Device according to one of claims 15 to 22, characterized in that a heat source is an electrical device (11).
24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wärmequelle ein Ölkühler (12) ist.24. Device according to one of claims 15 to 23, characterized in that a heat source is an oil cooler (12).
25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wärmequelle ein Ladeluftkühler (13) ist.25. Device according to one of claims 15 to 24, characterized in that a heat source is a charge air cooler (13).
26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wärmequelle ein Zylinderkopf26. Device according to one of claims 15 to 25, characterized in that a heat source is a cylinder head
(14) eines Verbrennungsmotors (1) ist.(14) of an internal combustion engine (1).
27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wärmequelle ein Zylinderblock (14) eines Verbrennungsmotors (1) ist.27. Device according to one of claims 15 to 26, characterized in that a heat source is a cylinder block (14) of an internal combustion engine (1).
28. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wärmequelle ein Abgas- Wärmetauscher (15, 16) ist.28. Device according to one of claims 15 to 27, characterized in that a heat source is an exhaust gas heat exchanger (15, 16).
29. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wärmequelle ein Klimaanlagen- Wärmetauscher (10) ist.29. Device according to one of claims 15 to 28, characterized in that a heat source is an air conditioning heat exchanger (10).
30. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wärmequelle ein Hydraulikölkreislauf (32) ist. 30. Device according to one of claims 15 to 29, characterized in that a heat source is a hydraulic oil circuit (32).
31. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wärmequelle eine Reibungsbremse ist.31. Device according to one of claims 15 to 29, characterized in that a heat source is a friction brake.
32. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wärmequelle eine Wirbelstrombremse ist.32. Device according to one of claims 15 to 31, characterized in that a heat source is an eddy current brake.
33. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wärmequelle ein Solarkollektor (30) ist.33. Device according to one of claims 15 to 32, characterized in that a heat source is a solar collector (30).
34. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wärmequelle eine photovoltaische Solarzelle (30) ist.34. Device according to one of claims 15 to 33, characterized in that a heat source is a photovoltaic solar cell (30).
35. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Medienkreislauf (4) mit einem wasserbasierten Wärmeträgermedium gefüllt ist.35. Device according to one of claims 15 to 34, characterized in that the first medium circuit (4) is filled with a water-based heat transfer medium.
36. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Medienkreislauf (4) mit einem organischen Wärmeträgermedium mit niedriger Verdampfungstemperatur gefüllt ist.36. Device according to one of claims 15 to 35, characterized in that the first medium circuit (4) is filled with an organic heat transfer medium having a low evaporation temperature.
37. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 36, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Schraubenmotor (2) mit mindestens einem Generator (3) zur Umwandlung mechanischer Energie in elektrische Energie in Wirkverbindung steht.37. Device according to one of claims 15 to 36, characterized in that at least one screw motor (2) is in operative connection with at least one generator (3) for converting mechanical energy into electrical energy.
38. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 37, dadurch gekennzeichnet, dass weiterhin ein Elektromotor (23) zur Umwandlung elektrischer Energie in mechanische Energie vorgesehen ist. 38. Device according to one of claims 15 to 37, characterized in that further an electric motor (23) is provided for converting electrical energy into mechanical energy.
39. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 38, dadurch gekennzeichnet, dass weiterhin ein Energiespeicher (22) zur Speicherung elektrischer Energie vorgesehen ist.39. Device according to one of claims 15 to 38, characterized in that further comprises an energy store (22) for storing electrical energy is provided.
40. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 39, dadurch gekennzeichnet, dass weiterhin eine Regelelektronik40. Device according to one of claims 15 to 39, characterized in that further comprises an electronic control system
(20) zur Steuerung und Regelung der Vorrichtung vorgesehen ist.(20) is provided for controlling and regulating the device.
41. Vorrichtung nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelelektronik (20) einen Frequenzumrichter41. Apparatus according to claim 40, characterized in that the control electronics (20) comprises a frequency converter
(21) umfasst.(21).
42. Vorrichtung nach Anspruch 40 oder 41, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelelektronik (20) mit den42. Apparatus according to claim 40 or 41, characterized in that the control electronics (20) with the
Steuer- und Regeleinrichtungen anderer Baugruppen der Vorrichtung in einem Master-Slave-Verhältnis steht, wobei die Regelelektronik (20) Master ist und die anderen Steuer- und Regeleinrichtungen Slave sind.Control and regulating devices of other components of the device is in a master-slave relationship, wherein the control electronics (20) is master and the other control and regulating devices are slave.
43. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 42, dadurch gekennzeichnet, dass eine Aggregateanordnung aus einem Verbrennungsmotor (1) und einem mit dem Verbrennungsmotor (1) jeweils mechanisch gekoppelten Schraubenmotor (2) und Generator (3) auf einer Laufschiene (27) beweglich gelagert ist.43. Device according to one of claims 15 to 42, characterized in that an assembly arrangement of an internal combustion engine (1) and with the internal combustion engine (1) each mechanically coupled screw motor (2) and generator (3) on a running rail (27) movable is stored.
44. Vorrichtung nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, dass die Aggregateanordnung zwischen zwei Endlagen hin und her bewegbar ist.44. Apparatus according to claim 43, characterized in that the aggregate arrangement between two end positions is movable back and forth.
45. Vorrichtung nach Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet, dass die Endlagen durch je eine Feststelleinrichtung (29) definiert sind.45. Apparatus according to claim 44, characterized in that the end positions are defined by a respective locking device (29).
46. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 43 bis 45, dadurch gekennzeichnet, dass die Aggregateanordnung mittels einer Verschiebeeinrichtung (28) hin und her bewegbar ist.46. Device according to one of claims 43 to 45, characterized in that the aggregate arrangement means a displacement device (28) is movable back and forth.
47. Vorrichtung nach Anspruch 46, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschiebeeinrichtung elektromotorisch betätigbar ist.47. Apparatus according to claim 46, characterized in that the displacement device is actuated by an electric motor.
48. Vorrichtung nach Anspruch 46, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschiebeeinrichtung hydraulisch betätigbar ist. 48. Apparatus according to claim 46, characterized in that the displacement device is hydraulically actuated.
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