WO2014111347A1 - Device for converting energy which is contained in a fluid - Google Patents

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WO2014111347A1
WO2014111347A1 PCT/EP2014/050494 EP2014050494W WO2014111347A1 WO 2014111347 A1 WO2014111347 A1 WO 2014111347A1 EP 2014050494 W EP2014050494 W EP 2014050494W WO 2014111347 A1 WO2014111347 A1 WO 2014111347A1
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housing
rotors
fluid
opening
gears
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01CROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C21/00Component parts, details or accessories not provided for in groups F01C1/00 - F01C20/00
    • F01C21/10Outer members for co-operation with rotary pistons; Casings
    • F01C21/104Stators; Members defining the outer boundaries of the working chamber
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01CROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C1/00Rotary-piston machines or engines
    • F01C1/08Rotary-piston machines or engines of intermeshing engagement type, i.e. with engagement of co- operating members similar to that of toothed gearing
    • F01C1/12Rotary-piston machines or engines of intermeshing engagement type, i.e. with engagement of co- operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type
    • F01C1/126Rotary-piston machines or engines of intermeshing engagement type, i.e. with engagement of co- operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with elements extending radially from the rotor body not necessarily cooperating with corresponding recesses in the other rotor, e.g. lobes, Roots type
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01CROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C17/00Arrangements for drive of co-operating members, e.g. for rotary piston and casing
    • F01C17/02Arrangements for drive of co-operating members, e.g. for rotary piston and casing of toothed-gearing type
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03BMACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B3/00Machines or engines of reaction type; Parts or details peculiar thereto
    • F03B3/10Machines or engines of reaction type; Parts or details peculiar thereto characterised by having means for functioning alternatively as pumps or turbines
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01CROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C19/00Sealing arrangements in rotary-piston machines or engines
    • F01C19/02Radially-movable sealings for working fluids
    • F01C19/025Radial sealing elements specially adapted for intermeshing engagement type machines or engines, e.g. gear machines or engines
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2230/00Manufacture
    • F04C2230/60Assembly methods
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/20Hydro energy

Definitions

  • the invention relates to a device for converting energy contained in a fluid with a housing having a working space, an inlet opening and an outlet opening, at least two rotatably mounted in the housing
  • Rotors each having at least two wings, wherein the axes of rotation of the rotors are arranged axially parallel to each other, and wherein the rotors are operated in opposite directions and at the same speed.
  • the invention also relates to the use of such a device as a turbine.
  • Numerous devices with a housing, which has a working space, an egg opening and an outlet opening, with at least two rotatably mounted in the housing rotors, each having at least two wings, wherein the axes of rotation of the rotors are arranged axially parallel to each other, and the
  • Rotary lobe pump or "rotary lobe blower” known.
  • a typical rotary piston engine is known for example from DE 100 37 966 Cl.
  • rotary engines are usually well suited for the conveyance of gases or liquids.
  • rotary engines are often driven by a motor. she So take energy or "consume” energy advantages of rotary engines, for example, their high
  • the invention is therefore based on the object to design the device described above and previously described in such a way and further, that they as
  • Turbomachine for energy production in particular as a turbine, is suitable.
  • this object is achieved in that the rotors are mounted in such a manner in the housing, that at the end faces of the blades of the rotors an axial play of at least 0.01 mm, in particular of at least 0.05 mm, is complied with.
  • Rotors a ⁇ xialspiel of at least ' 0.01 mm, in particular of at least 0.05 mm, is maintained.
  • the axial play can only be present on one side or can be distributed approximately uniformly over both end faces.
  • Axial play is the smallest free space in the axial direction between the end face of the wing and the housing end part.
  • the rotors are mounted in the housing such that a radial clearance of at least 0.01 mm, in particular of at least 0.05 mm, is maintained between the blades of the rotors and the inner wall of the working space.
  • a radial clearance of at least 0.01 mm, in particular of at least 0.05 mm is maintained between the blades of the rotors and the inner wall of the working space.
  • Radial clearance is the smallest free space between the rotor and the inner wall of the working space in the radial direction. This may be the distance between the wing and the inner wall or - if the wings have sealing strips - the distance between the sealing strips and the inner wall.
  • Another teaching of the invention provides that the two rotors are synchronized by gears, in particular by spur gears with straight teeth.
  • the synchronization by helical gears has the advantage that a very precise
  • Synchronization of the rotors is reached, whereby the wings of the rotors can mesh very precisely.
  • a reversal of the direction of rotation is achieved automatically by gears. Due to the straight teeth axial forces are avoided, so that, for example, the use of
  • the gears are made of a high quality metal prepared to be tempered at about 180 ° C to 250 ° C. This increases the temperature resistance of the gears and improves the suitability of the device for large pressure and / or temperature differences, such as occur when used as a turbine.
  • the gears may for example be made of the material 18CrNiMo7-6, case hardened and have a ground toothing.
  • Alloy may preferably be annealed at about 230 ° and has a hardness of about 55 HRC. She joined
  • a further embodiment of the invention provides that the gears with a torque of 75 Nm to 90 Nm,
  • the housing is designed in several parts and has a parting plane or a housing flange, and that the parts of the
  • housing in the region of the parting plane or the housing flange bolted together and / or glued.
  • the housing can be replaced by a thin
  • Design of the gasket is to ensure that the bolt forces and the associated torques remain small.
  • a device with a multi-part housing can particularly easy to assemble and disassemble, since the access is facilitated in the interior of the housing. By a screw connection can be a particularly reliable
  • housing parts can be glued, which in addition to a further improvement of the connection, a better sealing of the separation point can be achieved.
  • Suitable screws are made of the material ADW7
  • the housing has a plurality of oil chambers.
  • seals are arranged between the working space and the oil spaces.
  • Oil chambers serve to accommodate means for lubricating the bearings and the gears such as oil.
  • seals By means of seals, a separation between the working space and the oil spaces can be achieved, so that the fluid flowing through the device does not come into contact with the lubricant and can remain free of contaminants.
  • the seals can be around
  • Radial shaft seals with integrated labyrinth openings act.
  • the radial shaft seal can in a
  • liners can be provided.
  • a further embodiment of the invention provides that the housing is a sight glass, in particular a sight glass
  • Borosilicate glass Through a sight glass, the oil level in the housing, especially in the oil chambers of the
  • borosilicate glass is characterized by ' its high chemical and
  • the housing has a ⁇ lbe satinen with a vent screw. Through an oil filler neck and a bleed screw, the housing can be easily filled with oil and vented without the entire housing must be opened for this purpose.
  • the housing has an opening for the passage of a drive shaft. This will continue
  • the port provides an interface for power transmission, such as through a drive shaft, between the device and a motor or generator.
  • a seal that can be
  • the seal may be a radial shaft seal
  • Radial shaft seal can be connected to the housing with a retaining ring. To remove the vapor from the
  • Wave spacing can be a connection for one
  • Drainage tube be provided.
  • the device described above and its advantageous developments are particularly suitable for use as a turbine and in particular for driving a generator for generating electrical energy. Due to the structural features of the
  • Device is suitable for high pressure and Temperature differences and thus for use as
  • Turbine Ideally, the mechanical energy of rotating rotors through a generator in electrical
  • the device can be used to generate energy in steam or gas networks, since such networks usually have different pressure levels anyway and therefore a reduction of the pressure must be made in some places.
  • the fluid can be passed through the device described above and the reduction of the pressure used to generate energy can be used. Accordingly, the device can be operated as a relaxation device, which
  • a pressure of a flowing into the inlet opening of the device described above fluid which, for example, a gaseous working fluid
  • organic media are used. When using water as a medium, pressure differences of up to 8 bar and temperatures of about 200 ° C have been found to be suitable. With organic media, good results were achieved with pressure differences of up to 5 bar and temperatures of about 160 ° C.
  • OCR processes Organic Rankine Cycle
  • the device described above can be used, for example, as a rotary piston machine for the expansion of the fluid, wherein the rotary piston machine, which is also known as Roots blower or Roots blower can be referred to, operates on the principle of external compression, so that the fluid undergoes no relaxation by volume change in the closed working chamber of the rotary piston machine, but is pushed against the system back pressure. The relaxation of the working fluid therefore takes place during
  • Outlet opening of the device may have a pressure difference of at least 5 bar, in particular of at least 10 bar
  • a further embodiment of the invention provides for the use of the device described above in one of the following networks: steam network, carbonic acid network, compressed air network, and natural gas network.
  • the fluid may be, for example, water vapor, carbon dioxide, compressed air or natural gas.
  • FIG. 1 shows a device according to the invention for converting energy contained in a fluid in a perspective view
  • 2 shows the device according to the invention from FIG. 1 in a sectional view along the section plane II - II drawn in FIG. 1, and
  • FIG. 1 shows a device according to the invention for converting energy contained in a fluid in a perspective view
  • 2 shows the device according to the invention from FIG. 1 in a sectional view along the section plane II - II drawn in FIG. 1
  • FIG. 1 shows a device according to the invention for converting energy contained in a fluid in a perspective view
  • 2 shows the device according to the invention from FIG. 1 in a sectional view along the section plane II - II drawn in FIG. 1
  • FIG. 1 shows a device according to the invention for converting energy contained in a fluid in a perspective view
  • 2 shows the device according to the invention from FIG. 1 in a sectional view along the section plane II - II drawn in FIG. 1
  • FIG. 1 shows a device according to the invention for
  • Fig. 3 is a schematic representation of the operation of a device according to the invention for the conversion of energy contained in a fluid.
  • Fig. 1 shows an inventive device 1 for
  • the device has a housing 2, of which in Fig. 1, only one half is shown.
  • the housing 2 can be divided into two parts along a vertically extending parting plane 3.
  • the parting plane 3 has a plurality of through holes 4, via which the two halves of the housing 2 - can be connected to each other - such as by screws.
  • Housing 2 are glued together to increase the tightness of the housing 2 in the region of the parting plane 3.
  • the housing 2 has on its upper side an inlet opening 5 and on its underside an outlet opening 6 (hidden in FIG. 1) for the inflow or outflow of a fluid.
  • the housing 2 In its interior, the housing 2 has a working space 7, which has the shape of two overlapping circles in cross section.
  • two rotors 8 In the working space 7, two rotors 8 are arranged, whose axes of rotation 9 extend axially parallel to each other.
  • Each of the rotors 8 shown in FIG. 1 and so far preferred has three wings 10.
  • Each of the wings 10 is equipped at its radially outer region with a sealing strip 11. The sealing strip 11 touches upon rotation of the rotors 8, the inner wall of the Working space 7 and the surface of the other
  • Fig. 1 it can be seen that one of the two rotors 8 has at one of its ends a drive shaft 12.
  • Drive shaft 12 can be led out of the housing 2 through an opening, not shown in FIG. 1, in order to drive there a generator (not shown in FIG. 1).
  • the connection to the generator can be generated via a tongue and groove connection, for which purpose the drive shaft 12 has a groove 13.
  • the rotors 8 have at both ends adjacent to the wings 10 cylindrical portions 14.
  • the wings 10 of the rotors 8 have end faces 15, which are flat surfaces which run perpendicular to the axis of rotation 9 of the respective rotor 8.
  • the cylindrical portions 14 serve to support the rotors 8 in the housing 2
  • Housing 2 also has an oil filler neck 16 with a vent screw 17 and a sight glass 18 for checking the oil level (only shown in Fig. 2).
  • FIG. 2 shows the device 1 according to the invention from FIG. 1 in a sectional representation along the sectional plane II-II drawn in FIG. Fig. 2 thus allows a view from above into the housing 2 inside.
  • the features of the device 1 already described in connection with Fig. 1 are provided in Fig. 2 with identical reference numerals.
  • the housing 2 is formed in four parts in Fig. 2 and comprises the two at the
  • Parting plane 3 connected parts 2.1 and 2.2 and the two end-mounted parts 2.3 and 2.4. Both rotors 8 are mounted side by side in the housing 2, wherein the
  • Rotary axes 9 of the two rotors 8 are arranged axially parallel.
  • the rotors 8 are rotatable about bearings 19 in the housing 2 stored.
  • the bearings 19 are arranged on both sides of the wings 10 on the cylindrical portions 14 of the rotors 8 and are supported on the housing 2.
  • seals 20 are arranged. By the seals 20 is formed in the housing 2 on both sides of the working space 7, an oil chamber 21 which contains oil 19 for lubrication of the bearing.
  • Seals 20 prevent oil from entering one of the oil chambers 21 in the working space 7. Between the end faces 15 of the rotors and the immediately adjacent components, in this case arranged next to the seals 20
  • the drive shaft 12 of the rotor 8 shown in Fig. 2 above is led out through an opening 24 from the housing.
  • a seal 25 is arranged, which the housing 2 with respect to the rotatably mounted
  • FIG. 3 shows a schematic representation of the mode of operation of a device 1 according to the invention for converting energy contained in a fluid.
  • the rotors 8 of the device 1 rotate as shown by the arrows in FIG.
  • a fluid ie a gas, a vapor or a liquid, is pressed into the housing 2 due to a pressure difference through the inlet opening 5 and causes the rotors 8 to rotate.
  • the fluid ie a gas, a vapor or a liquid

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Abstract

A device (1) is described for converting energy which is contained in a fluid, with a housing (2) which has a working chamber (7), an inlet opening (5) and an outlet opening (6), at least two rotors (8) which are mounted rotatably in the housing (2) and have in each case at least two blades (10), wherein the rotational axes (9) of the rotors (8) are arranged axially parallel to one another, and wherein the rotors (8) can be operated in opposite directions and at the same rotational speed, wherein the rotors (8) are mounted in the housing (2) in such a way that an axial play (22) of at least 0.01 mm, in particular of at least 0.05 mm, is maintained at the end surfaces (15) of the blades (10) of the rotors (8).

Description

Vorrichtung zur Umwandlung von in einem Fluid enthaltener  Apparatus for converting fluid contained in a fluid
Energie  energy
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Umwandlung von in einem Fluid enthaltener Energie mit einem Gehäuse, das einen Arbeitsraum, eine Eintrittsöffnung und eine Austrittsöffnung aufweist, wenigstens zwei im Gehäuse drehbar gelagerten The invention relates to a device for converting energy contained in a fluid with a housing having a working space, an inlet opening and an outlet opening, at least two rotatably mounted in the housing
Rotoren, die jeweils wenigstens zwei Flügel aufweisen, wobei die Drehachsen der Rotoren achsparallel zueinander angeordnet sind, und wobei die Rotoren gegenläufig und mit gleicher Drehzahl betreibbar sind. Die Erfindung betrifft zudem die Verwendung einer derartigen Vorrichtung als Turbine. Rotors, each having at least two wings, wherein the axes of rotation of the rotors are arranged axially parallel to each other, and wherein the rotors are operated in opposite directions and at the same speed. The invention also relates to the use of such a device as a turbine.
Aus dem Stand der Technik sind zahlreiche Vorrichtungen mit einem Gehäuse, das einen Arbeitsraum, eine Eihtrittsöffnung und eine Austrittsöffnung aufweist, mit wenigstens zwei im Gehäuse drehbar gelagerten Rotoren, die jeweils wenigstens zwei Flügel aufweisen, wobei die Drehachsen der Rotoren achsparallel zueinander angeordnet sind, und wobei die Numerous devices with a housing, which has a working space, an egg opening and an outlet opening, with at least two rotatably mounted in the housing rotors, each having at least two wings, wherein the axes of rotation of the rotors are arranged axially parallel to each other, and the
Rotoren gegenläufig und mit gleicher Drehzahl betreibbar sind, bekannt. Derartige Vorrichtungen werden üblicherweise als Pumpen zur Förderung von Gasen oder Flüssigkeiten Rotors in opposite directions and can be operated at the same speed known. Such devices are commonly used as pumps for conveying gases or liquids
eingesetzt und sind auch unter den Bezeichnungen are used and are also under the names
„Drehkolbenpumpe" oder „Drehkolbengebläse" bekannt. Eine typische Drehkolbenmaschine ist beispielsweise aus der DE 100 37 966 Cl bekannt. "Rotary lobe pump" or "rotary lobe blower" known. A typical rotary piston engine is known for example from DE 100 37 966 Cl.
Bekannte Drehkolbenmaschinen eignen sich üblicherweise gut zur Förderung von Gasen oder Flüssigkeiten. Hierzu werden Drehkolbenmaschinen häufig von einem Motor angetrieben. Sie nehmen also Energie auf bzw. „verbrauchen" Energie. Vorteile von Drehkolbenmaschinen sind beispielsweise ihre hohe Known rotary engines are usually well suited for the conveyance of gases or liquids. For this purpose, rotary engines are often driven by a motor. she So take energy or "consume" energy advantages of rotary engines, for example, their high
Fördermenge und - im Gegensatz zu Hubkolbenmaschinen - ihr vibrationsarmer Betrieb. Nachteilig an Drehkolbenmaschinen ist jedoch, dass sie regelmäßig nur eine sehr geringe Flow rate and - in contrast to reciprocating engines - their low-vibration operation. A disadvantage of rotary engines, however, is that they regularly only a very small
Druckdifferenz zwischen Fluideintritt und Fluidaustritt erreichen können. Als Folge der geringen Druckdifferenzen entstehen in Drehkolbenmaschinen regelmäßig auch keine hohen Temperaturdifferenzen. Drehkolbenmaschinen eignen sich daher zwar zur Förderung von Fluiden, jedoch weniger zur Pressure difference between fluid inlet and fluid outlet can reach. As a result of the small pressure differences arise in rotary engines regularly no high temperature differences. Rotary engines are therefore indeed suitable for the promotion of fluids, but less for
Kompression bzw. Dekompression von Fluiden. Compression or decompression of fluids.
Ebenso wenig eignen sich bekannte Drehkolbenmaschinen als Strömungsmaschinen, die nicht zur Förderung von Fluiden eingesetzt werden, sondern die einem strömenden Fluid Energie entziehen sollen, um sie in mechanische und/oder elektrische Energie umzuwandeln. Mit anderen Worten werden Nor are known rotary engines as turbomachines, which are not used for the promotion of fluids, but to withdraw energy from a flowing fluid to convert it into mechanical and / or electrical energy. In other words
Drehkolbenmaschinen bisher zwar als Energie aufnehmende Although rotary piston engines so far as an energy absorbing
Pumpe, nicht jedoch als Energie abgebende Turbine eingesetzt. Dies liegt vor allem daran, dass beim Betrieb von Turbinen aus thermodynamischen Gründen eine hohe Temperatur- und/oder Druckdifferenz zwischen Eintritt und Austritt erforderlich ist, um einen hohen Wirkungsgrad zu erreichen. Wie bereits zuvor erwähnt, sind bekannte Drehkolbenmaschinen jedoch gerade nicht auf hohe Druck- und Temperaturunterschiede ausgelegt . Pump, but not used as an energy-dispensing turbine. This is mainly due to the fact that when operating turbines for thermodynamic reasons, a high temperature and / or pressure difference between inlet and outlet is required in order to achieve high efficiency. However, as previously mentioned, known rotary engines are not designed for high pressure and temperature differences.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die eingangs beschriebene und zuvor näher dargestellte Vorrichtung derart auszugestalten und weiterzubilden, dass sie sich als The invention is therefore based on the object to design the device described above and previously described in such a way and further, that they as
Strömungsmaschine zur Energiegewinnung, insbesondere als Turbine, eignet. Bei einer Vorrichtung nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Rotoren derart in dem Gehäuse gelagert sind, dass an den Stirnflächen der Flügel der Rotoren ein Axialspiel von wenigstens 0,01 mm, insbesondere von wenigstens 0,05 mm, eingehalten wird. Turbomachine for energy production, in particular as a turbine, is suitable. In a device according to the preamble of claim 1, this object is achieved in that the rotors are mounted in such a manner in the housing, that at the end faces of the blades of the rotors an axial play of at least 0.01 mm, in particular of at least 0.05 mm, is complied with.
Allgemein wird in Drehkolbenmaschinen zur Förderung von Generally used in rotary engines for the promotion of
Fluiden ein äußerst geringes Spiel zwischen den Flügeln der Rotoren und dem Gehäuse angestrebt, um einen hohen Fluids strived for a very low clearance between the wings of the rotors and the housing to a high
volumetrischen Wirkungsgrad und eine hohe spezifische volumetric efficiency and high specificity
Liefermenge (Nm3 je kWh) zu erzielen. Die geringen Freiräume haben jedoch den Nachteil, dass es bei einer thermischen Ausdehnung des Rotors zu einem Schleifen und sogar Blockieren des Rotors kommen kann. Erfindungsgemäß wird daher Delivery quantity (Nm 3 per kWh) to achieve. However, the small clearances have the disadvantage that, with thermal expansion of the rotor, grinding and even blockage of the rotor can occur. Therefore, according to the invention
vorgeschlagen, dass die Rotoren derart in dem Gehäuse suggested that the rotors so in the housing
gelagert sind, dass an den Stirnflächen der Flügel der are stored at the end faces of the wings of the
Rotoren ein Äxialspiel von wenigstens' 0,01 mm, insbesondere von wenigstens 0,05 mm, eingehalten wird. Als besonders vorteilhaft hat sich ein Axialspiel im Bereich zwischen 0,01 mm und 0,5 mm, insbesondere zwischen 0,05 mm und 0,2 mm herausgestellt. Um ein derartiges Axialspiel zu erreichen, kann es erforderlich sein, die Flügel der Rotoren Rotors a Äxialspiel of at least ' 0.01 mm, in particular of at least 0.05 mm, is maintained. An axial clearance in the range between 0.01 mm and 0.5 mm, in particular between 0.05 mm and 0.2 mm, has proven particularly advantageous. To achieve such an axial clearance, it may be necessary, the wings of the rotors
entsprechend zu kürzen. Das Axialspiel kann je nach Art der Lagerung lediglich einseitig vorhanden sein oder sich etwa gleichmäßig auf beide Stirnflächen verteilen. Als Axialspiel wird der geringste Freiraum in axialer Richtung zwischen der Stirnfläche des Flügels und dem Gehäusestirnteil bezeichnet. Durch diesen erfindungsgemäß recht großen axialen Freiraum an den Stirnflächen der Flügel wird erreicht, dass die Rotoren auch bei sehr starker thermisch bedingter Ausdehnung nicht am Gehäuse schleifen und auch nicht blockieren. Eine erfindungsgemäß angepasste Vorrichtung kann daher auch große Druck- und/oder Temperaturdifferenzen bewältigen und ist daher überraschender Weise sogar als Turbine einsetzbar. In weiterer Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Rotoren derart in dem Gehäuse gelagert sind, dass zwischen den Flügeln der Rotoren und der Innenwand des Arbeitsraumes ein Radialspiel von wenigstens 0,01 mm, insbesondere von wenigstens 0,05 mm, eingehalten wird. Wie bereits zuvor für das Axialspiel beschrieben wurde, hat auch ein erhöhtes shorten accordingly. Depending on the type of storage, the axial play can only be present on one side or can be distributed approximately uniformly over both end faces. Axial play is the smallest free space in the axial direction between the end face of the wing and the housing end part. By this inventively quite large axial clearance at the end faces of the wings is achieved that the rotors do not grind on the housing even with very strong thermally induced expansion and not block. A According to the invention adapted device can therefore cope with large pressure and / or temperature differences and is therefore surprisingly even used as a turbine. In a further embodiment of the invention, it is provided that the rotors are mounted in the housing such that a radial clearance of at least 0.01 mm, in particular of at least 0.05 mm, is maintained between the blades of the rotors and the inner wall of the working space. As previously described for the axial play also has an increased
Radialspiel den Vorteil, dass der Rotor sich bei hohen Radial play the advantage that the rotor is at high
Temperaturen ausdehnen kann, ohne am Gehäuse zu schleifen oder zu blockieren. Als besonders vorteilhaft hat sich ein Radialspiel im Bereich zwischen 0,01 mm und 0,2 mm, Can expand temperatures without dragging or blocking the housing. Particularly advantageous is a radial play in the range between 0.01 mm and 0.2 mm,
insbesondere zwischen 0,05 mm und 0,1 mm herausgestellt. Als Radialspiel wird der geringste Freiraum zwischen dem Rotor und der Innenwand des Arbeitsraumes in radialer Richtung bezeichnet. Dies kann der Abstand zwischen dem Flügel und der Innenwand oder - wenn die Flügel Dichtleisten aufweisen - der Abstand zwischen den Dichtleisten und der Innenwand sein. especially exposed between 0.05 mm and 0.1 mm. Radial clearance is the smallest free space between the rotor and the inner wall of the working space in the radial direction. This may be the distance between the wing and the inner wall or - if the wings have sealing strips - the distance between the sealing strips and the inner wall.
Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass die beiden Rotoren durch Zahnräder, insbesondere durch Stirnräder mit Geradeverzahnung, synchronisiert sind. Die Synchronisation durch Stirnräder hat den Vorteil, dass ein sehr präziserAnother teaching of the invention provides that the two rotors are synchronized by gears, in particular by spur gears with straight teeth. The synchronization by helical gears has the advantage that a very precise
Gleichlauf der Rotoren erreichbar ist, wodurch die Flügel der Rotoren sehr exakt ineinander greifen können. Zudem wird durch Zahnräder automatische eine Drehrichtungsumkehr erreicht. Durch die Geradeverzahnung werden Axialkräfte vermieden, so dass beispielsweise auch der Einsatz von Synchronization of the rotors is reached, whereby the wings of the rotors can mesh very precisely. In addition, a reversal of the direction of rotation is achieved automatically by gears. Due to the straight teeth axial forces are avoided, so that, for example, the use of
Zylinderrollenlagern zur Lagerung der Rotoren möglich ist. Bevorzugt sind die Zahnräder aus einem hochwertigen Metall hergestellt, dass bei etwa 180°C bis 250°C angelassen wurde. Dies erhöht die Temperaturfestigkeit der Zahnräder und verbessert die Eignung der Vorrichtung für große Druck- und/oder Temperaturdifferenzen, wie sie beim Einsatz als Turbine auftreten. Die Zahnräder können beispielsweise aus dem Material 18CrNiMo7-6 hergestellt sein, einsatzgehärtet sein und eine geschliffene Verzahnung aufweisen. Diese Cylindrical roller bearings for mounting the rotors is possible. Preferably, the gears are made of a high quality metal prepared to be tempered at about 180 ° C to 250 ° C. This increases the temperature resistance of the gears and improves the suitability of the device for large pressure and / or temperature differences, such as occur when used as a turbine. The gears may for example be made of the material 18CrNiMo7-6, case hardened and have a ground toothing. These
Legierung kann bevorzugt bei etwa 230° angelassen werden und weist eine Härte von etwa 55 HRC auf. Sie hat sich bei Alloy may preferably be annealed at about 230 ° and has a hardness of about 55 HRC. She joined
Einsatztemperaturen bis zu 210°C bewährt. Operating temperatures up to 210 ° C proven.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Zahnräder mit einem Drehmoment von 75 Nm bis 90 Nm, A further embodiment of the invention provides that the gears with a torque of 75 Nm to 90 Nm,
insbesondere von 80 Nm bis 85 Nm, angezogen sind. Durch das hohe Anzugsmoment werden die Zahnräder besonders fest mit den Rotoren verbunden. Auch dies verbessert die Eignung der in particular from 80 Nm to 85 Nm, are tightened. Due to the high torque, the gears are particularly firmly connected to the rotors. This also improves the suitability of the
Vorrichtung für besonders hohe Belastungen wie sie beim Device for particularly high loads as in the case of
Betrieb als Turbine auftreten können. Als vorteilhaft hat sich der Einsatz von hochfesten Schrauben der Operation as a turbine can occur. As advantageous, the use of high-strength screws has the
Festigkeitsklasse 12.9 (Nennzugfestigkeit von 1200 N/mm2) zur Befestigung der Zahnräder erwiesen. Strength class 12.9 (nominal tensile strength of 1200 N / mm 2 ) proved for the attachment of the gears.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Gehäuse mehrteilig ausgebildet ist und eine Trennebene oder einen Gehäuseflansch aufweist, und dass die Teile desIn a further embodiment of the invention it is provided that the housing is designed in several parts and has a parting plane or a housing flange, and that the parts of the
Gehäuses im Bereich der Trennebene oder des Gehäuseflansches miteinander verschraubt und/oder verklebt sind. Alternativ oder zusätzlich kann das Gehäuse durch eine dünne Housing in the region of the parting plane or the housing flange bolted together and / or glued. Alternatively or additionally, the housing can be replaced by a thin
Flachdichtung abgedichtet sein. Bei der geometrischen Be sealed flat gasket. In the geometric
Gestaltung der Flachdichtung ist darauf zu achten, dass die Schraubenkräfte und die zugehörigen Drehmomente klein bleiben. Eine Vorrichtung mit einem mehrteiligen Gehäuse kann besonders einfach montiert und demontiert werden, da der Zugriff in das Innere des Gehäuses erleichtert ist. Durch eine Verschraubung kann eine besonders zuverlässige Design of the gasket is to ensure that the bolt forces and the associated torques remain small. A device with a multi-part housing can particularly easy to assemble and disassemble, since the access is facilitated in the interior of the housing. By a screw connection can be a particularly reliable
Verbindung zwischen den Gehäuseteilen erreicht werden. Connection between the housing parts can be achieved.
Zusätzlich können die Gehäuseteile verklebt werden, wodurch neben einer weiteren Verbesserung der Verbindung auch eine bessere Abdichtung der Trennstelle erreicht werden kann. Als geeignet haben sich Schrauben aus dem Material ADW7 In addition, the housing parts can be glued, which in addition to a further improvement of the connection, a better sealing of the separation point can be achieved. Suitable screws are made of the material ADW7
X49CrMoVl2-l für die höheren Betriebsdrücke erwiesen X49CrMoVl2-l proved for the higher operating pressures
(Nennzugfestigkeit Rm von 800 bis 950 N/mm2 ) . (Nominal tensile strength Rm from 800 to 950 N / mm 2 ).
Nach einer weiteren Lehre der Erfindung ist vorgesehen, dass das Gehäuse mehrere Ölräume aufweist. Hierzu wird weiter vorgeschlagen, dass zwischen dem Arbeitsraum und den Ölräumen Dichtungen angeordnet sind. Ölräume dienen der Aufnahme von Mitteln zur Schmierung der Lager sowie der Zahnräder wie beispielsweise Öl. Durch Dichtungen kann eine Trennung zwischen dem Arbeitsraum und den Ölräumen erreicht werden, so dass das durch die Vorrichtung strömende Fluid nicht mit dem Schmiermittel in Kontakt kommt und frei von Verunreinigungen bleiben kann. Bei den Dichtungen kann es sich um According to another teaching of the invention it is provided that the housing has a plurality of oil chambers. For this purpose, it is further proposed that seals are arranged between the working space and the oil spaces. Oil chambers serve to accommodate means for lubricating the bearings and the gears such as oil. By means of seals, a separation between the working space and the oil spaces can be achieved, so that the fluid flowing through the device does not come into contact with the lubricant and can remain free of contaminants. The seals can be around
Radialwellendichtringe mit integrierten Labyrinthöffnungen handeln. Der Radialwellendichtring kann in ein Radial shaft seals with integrated labyrinth openings act. The radial shaft seal can in a
Dichtringgehäuse eingesetzt sein. Zudem können Laufbuchsen vorgesehen sein. Be used sealing ring housing. In addition, liners can be provided.
Eine weitere Ausbildung der Erfindung sieht vor, dass das Gehäuse ein Schauglas, insbesondere ein Schauglas aus A further embodiment of the invention provides that the housing is a sight glass, in particular a sight glass
Borosilikatglas , aufweist. Durch ein Schauglas kann der Ölstand im Gehäuse, insbesondere in den Ölräumen des Borosilicate glass. Through a sight glass, the oil level in the housing, especially in the oil chambers of the
Gehäuses, bequem kontrolliert werden, ohne dass hierzu das gesamte Gehäuse geöffnet werden muss. Borosilikatglas zeichnet sich durch' seine hohe Chemikalien- und Housing, conveniently controlled without the need to open the entire housing. borosilicate glass is characterized by ' its high chemical and
Temperaturbeständigkeit aus. Temperature resistance.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist According to a further embodiment of the invention
vorgesehen, dass das Gehäuse einen Ölbefüllstutzen mit einer Entlüftungsschraube aufweist. Durch einen Ölbefüllstutzen sowie eine Entlüftungsschraube kann das Gehäuse in einfacher Weise mit Öl befüllt und entlüftet werden, ohne dass hierzu das gesamte Gehäuse geöffnet werden muss. provided that the housing has a Ölbefüllstutzen with a vent screw. Through an oil filler neck and a bleed screw, the housing can be easily filled with oil and vented without the entire housing must be opened for this purpose.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist schließlich vorgesehen, dass das Gehäuse eine Öffnung zur Durchführung einer Antriebswelle aufweist. Hierzu wird weiter In a further embodiment of the invention is finally provided that the housing has an opening for the passage of a drive shaft. This will continue
vorgeschlagen, dass die Öffnung durch eine Dichtung, suggested that the opening through a seal,
insbesondere eine abgedichtet ist. Durch die Öffnung wird eine Schnittstelle zur Leistungsübertragung, etwa durch eine Antriebswelle, zwischen der Vorrichtung und einem Motor oder Generator bereitgestellt. Durch eine Dichtung kann das in particular one is sealed. The port provides an interface for power transmission, such as through a drive shaft, between the device and a motor or generator. Through a seal that can
Austreten von Schmiermittel und das Eintreten von Leakage of lubricant and the onset of
Verunreinigungen verhindert werden. Bei der Dichtung" kann es sich um einen Radialwellendichtring handeln. Der Impurities are prevented. The seal "may be a radial shaft seal
Radialwellendichtring kann mit einem Haltering an das Gehäuse angebunden sein. Zur Abfuhr der Wrasen aus dem Radial shaft seal can be connected to the housing with a retaining ring. To remove the vapor from the
Wellenzwischenraum kann ein Anschluss für einen Wave spacing can be a connection for one
Drainageschlauch vorgesehen sein. Drainage tube be provided.
Die zuvor beschriebene Vorrichtung sowie ihre vorteilhaften Weiterbildungen sind besonders dazu geeignet, als Turbine und insbesondere zum Antrieb eines Generators zur Erzeugung von elektrischer Energie verwendet zu werden. Aufgrund der zuvor detailliert beschriebenen strukturellen Merkmale der The device described above and its advantageous developments are particularly suitable for use as a turbine and in particular for driving a generator for generating electrical energy. Due to the structural features of the
Vorrichtung eignet sie sich für hohe Druck- und Temperaturdifferenzen und somit für einen Einsatz als Device is suitable for high pressure and Temperature differences and thus for use as
Turbine. Idealerweise wird die mechanische Energie der drehenden Rotoren durch einen Generator in elektrische Turbine. Ideally, the mechanical energy of rotating rotors through a generator in electrical
Energie umgewandelt. Beispielhaft kann die Vorrichtung zur Energiegewinnung bei Dampf- oder Gasnetzen eingesetzt werden, da derartige Netze meist ohnehin unterschiedliche Druckstufen aufweisen und daher an einigen Stellen eine Reduzierung des Druckes erfolgen muss. An genau diesen Stellen kann das Fluid durch die zuvor beschriebene Vorrichtung geleitet werden und die vorgenommene Absenkung des Druckes zur Energiegewinnung genutzt werden. Dementsprechend kann die Vorrichtung als Entspannungsvorrichtung betrieben werden, welche dazu Energy converted. For example, the device can be used to generate energy in steam or gas networks, since such networks usually have different pressure levels anyway and therefore a reduction of the pressure must be made in some places. At exactly these points, the fluid can be passed through the device described above and the reduction of the pressure used to generate energy can be used. Accordingly, the device can be operated as a relaxation device, which
eingerichtet sind, einen Druck eines in die Eintrittöffnung der zuvor beschriebenen Vorrichtung einströmenden Fluids, welches beispielsweise ein gasförmiges Arbeitsmittels are arranged, a pressure of a flowing into the inlet opening of the device described above fluid, which, for example, a gaseous working fluid
darstellen kann, zu reduzieren und hierbei zumindest einen Teil der bei der Druckreduzierung freigesetzten Energie durch Entspannung des Fluids in mechanische Energie umzuwandeln. Bei dieser Verwendung kann als Arbeitsmedium sowohl Wasser (insbesondere in Gestalt von Wasserdampf) , als auch can represent, reduce and thereby convert at least a portion of the energy released in the pressure reduction by relaxation of the fluid into mechanical energy. In this use, as a working medium both water (especially in the form of water vapor), as well
organische Medien eingesetzt werden. Beim Einsatz von Wasser als Medium haben sich Druckdifferenzen von bis zu 8 bar und Temperaturen von etwa 200 °C als geeignet erwiesen. Bei organischen Medien wurden mit Druckdifferenzen von bis zu 5 bar und Temperaturen von etwa 160°C gute Ergebnisse erzielt. Der Einsatz von organischen Medien kann beispielsweise im Rahmen von OCR-Prozessen („Organic Rankine Cycle") erfolgen. Die zuvor beschriebene Vorrichtung kann beispielsweise als Drehkolbenmaschine zur Entspannung des Fluids verwendet werden, wobei sich die Drehkolbenmaschine, welche auch als Wälzkolbengebläse oder Rootsgebläse bezeichnet werden kann, nach dem Prinzip der äußeren Verdichtung arbeitet, so dass das Fluid keine Entspannung durch Volumenänderung in der geschlossenen Arbeitskammer der Drehkolbenmaschine erfährt, sondern gegen den Anlagengegendruck ausgeschoben wird. Die Entspannung des Arbeitsmittels erfolgt daher beim organic media are used. When using water as a medium, pressure differences of up to 8 bar and temperatures of about 200 ° C have been found to be suitable. With organic media, good results were achieved with pressure differences of up to 5 bar and temperatures of about 160 ° C. The use of organic media can be carried out, for example, in the context of OCR processes ("Organic Rankine Cycle") .The device described above can be used, for example, as a rotary piston machine for the expansion of the fluid, wherein the rotary piston machine, which is also known as Roots blower or Roots blower can be referred to, operates on the principle of external compression, so that the fluid undergoes no relaxation by volume change in the closed working chamber of the rotary piston machine, but is pushed against the system back pressure. The relaxation of the working fluid therefore takes place during
Drehkolbengebläse beispielsweise durch den Austritt des Positive displacement blower, for example, by the exit of the
Fluids an der Austrittsöffnung der Vorrichtung. Die zuvor beschriebene Vorrichtung und ihre vorteilha tenFluids at the outlet opening of the device. The device described above and its vorteilha th
Weiterbildungen können bei hohen Druckdifferenzen eingesetzt werden. Zwischen der Eintrittsöffnung und der Further developments can be used at high pressure differences. Between the inlet and the
Austrittsöffnung der Vorrichtung kann eine Druckdifferenz von wenigstens 5 bar, insbesondere von wenigstens 10 bar  Outlet opening of the device may have a pressure difference of at least 5 bar, in particular of at least 10 bar
vorhanden sein. Auch bei Druckdifferenzen von 15 bar hat die beschriebene Vorrichtung zuverlässig gearbeitet. to be available. Even with pressure differences of 15 bar, the described device has worked reliably.
Eine weitere Ausbildung der Erfindung sieht die Verwendung der zuvor beschriebenen Vorrichtung in einem der folgenden Netze vor: Dampfnetz, Kohlensäurenetz, Druckluftnetz, und Erdgasnetz. A further embodiment of the invention provides for the use of the device described above in one of the following networks: steam network, carbonic acid network, compressed air network, and natural gas network.
Dementsprechend kann das Fluid beispielsweise Wasserdampf, Kohlensäure, Druckluft oder Erdgas darstellen. Accordingly, the fluid may be, for example, water vapor, carbon dioxide, compressed air or natural gas.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer lediglich ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Umwandlung von in einem Fluid enthaltener Energie in einer perspektivischen Ansicht, Fig. 2 die erfindungsgemäße Vorrichtung aus Fig. 1 in geschnitten Darstellung entlang der in Fig. 1 eingezeichneten Schnittebene II-II, und The invention will be explained in more detail with reference to a drawing showing only a preferred embodiment. 1 shows a device according to the invention for converting energy contained in a fluid in a perspective view, 2 shows the device according to the invention from FIG. 1 in a sectional view along the section plane II - II drawn in FIG. 1, and FIG
Fig. 3 eine schematische Darstellung der Funktionsweise einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Umwandlung von in einem Fluid enthaltener Energie. Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zur Fig. 3 is a schematic representation of the operation of a device according to the invention for the conversion of energy contained in a fluid. Fig. 1 shows an inventive device 1 for
Umwandlung von in einem Fluid enthaltener Energie in einer perspektivischen Ansicht. Die Vorrichtung weist ein Gehäuse 2 auf, von dem in Fig. 1 nur eine Hälfte dargestellt ist. Das Gehäuse 2 kann entlang einer vertikal verlaufenden Trennebene 3 in zwei Teile geteilt werden. Die Trennebene 3 weist mehrere Durchgangslöcher 4 auf, über die die beiden Hälften des Gehäuses 2 - etwa durch Schrauben - miteinander verbunden werden können. Zusätzlich können die beiden Teile des  Conversion of energy contained in a fluid in a perspective view. The device has a housing 2, of which in Fig. 1, only one half is shown. The housing 2 can be divided into two parts along a vertically extending parting plane 3. The parting plane 3 has a plurality of through holes 4, via which the two halves of the housing 2 - can be connected to each other - such as by screws. In addition, the two parts of the
Gehäuses 2 miteinander verklebt werden, um die Dichtigkeit des Gehäuses 2 im Bereich der Trennebene 3 zu erhöhen. Das Gehäuse 2 weist an seiner Oberseite eine Eintrittsöffnung 5 und an seiner Unterseite eine Austrittsöffnung 6 (in Fig. 1 verdeckt) zum Ein- bzw. Ausströmen eines Fluids auf. Im seinem Inneren weist das Gehäuse 2 einen Arbeitsraum 7 auf, der im Querschnitt die Form von zwei sich überlagernden Kreisen hat. In dem Arbeitsraum 7 sind zwei Rotoren 8 angeordnet, deren Drehachsen 9 achsparallel zueinander verlaufen. Jeder der in Fig. 1 dargestellten und insoweit bevorzugten Rotoren 8 weist drei Flügel 10 auf. Jeder der Flügel 10 ist an seinem radial außen liegenden Bereich mit einer Dichtleiste 11 ausgerüstet. Die Dichtleiste 11 berührt bei einer Rotation der Rotoren 8 die Innenwand des Arbeitsraumes 7 bzw. die Oberfläche des jeweils anderen Housing 2 are glued together to increase the tightness of the housing 2 in the region of the parting plane 3. The housing 2 has on its upper side an inlet opening 5 and on its underside an outlet opening 6 (hidden in FIG. 1) for the inflow or outflow of a fluid. In its interior, the housing 2 has a working space 7, which has the shape of two overlapping circles in cross section. In the working space 7, two rotors 8 are arranged, whose axes of rotation 9 extend axially parallel to each other. Each of the rotors 8 shown in FIG. 1 and so far preferred has three wings 10. Each of the wings 10 is equipped at its radially outer region with a sealing strip 11. The sealing strip 11 touches upon rotation of the rotors 8, the inner wall of the Working space 7 and the surface of the other
Rotors 8. Rotor 8.
In Fig. 1 ist erkennbar, dass einer der beiden Rotoren 8 an einem seiner Enden eine Antriebswelle 12 aufweist. Die In Fig. 1 it can be seen that one of the two rotors 8 has at one of its ends a drive shaft 12. The
Antriebswelle 12 kann durch eine in Fig. 1 nicht dargestellte' Öffnung aus dem Gehäuse 2 herausgeführt werden, um dort einen - in Fig. 1 nicht dargestellten - Generator anzutreiben. Die Verbindung zu dem Generator kann über eine Nut-Feder- Verbindung erzeugt werden, wozu die Antriebswelle 12 eine Nut 13 aufweist. Die Rotoren 8 weisen an beiden Enden angrenzend an die Flügel 10 zylindrische Bereiche 14 auf. Die Flügel 10 der Rotoren 8 weisen Stirnflächen 15 auf, bei denen es sich um ebene Flächen handelt, die senkrecht zur Drehachse 9 des jeweiligen Rotors 8 verlaufen. Die zylindrischen Bereiche 14 dienen der Lagerung der Rotoren 8 in dem Gehäuse 2. Das  Drive shaft 12 can be led out of the housing 2 through an opening, not shown in FIG. 1, in order to drive there a generator (not shown in FIG. 1). The connection to the generator can be generated via a tongue and groove connection, for which purpose the drive shaft 12 has a groove 13. The rotors 8 have at both ends adjacent to the wings 10 cylindrical portions 14. The wings 10 of the rotors 8 have end faces 15, which are flat surfaces which run perpendicular to the axis of rotation 9 of the respective rotor 8. The cylindrical portions 14 serve to support the rotors 8 in the housing 2
Gehäuse 2 weist zudem einen Öleinfüllstutzen 16 mit einer Entlüftungsschraube 17 sowie ein Schauglas 18 zur Kontrolle des Ölstands auf (nur in Fig. 2 dargestellt) . Housing 2 also has an oil filler neck 16 with a vent screw 17 and a sight glass 18 for checking the oil level (only shown in Fig. 2).
Fig. 2 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 aus Fig. 1 in geschnitten Darstellung entlang der in Fig. 1 eingezeichneten Schnittebene II-II. Fig. 2 erlaubt also einen Blick von oben in das Gehäuse 2 hinein. Die bereits im Zusammenhang mit Fig. 1 beschriebenen Merkmale der Vorrichtung 1 sind in Fig. 2 mit identischen Bezugszeichen versehen. Das Gehäuse 2 ist in Fig. 2 vierteilig ausgebildet und umfasst die beiden an der FIG. 2 shows the device 1 according to the invention from FIG. 1 in a sectional representation along the sectional plane II-II drawn in FIG. Fig. 2 thus allows a view from above into the housing 2 inside. The features of the device 1 already described in connection with Fig. 1 are provided in Fig. 2 with identical reference numerals. The housing 2 is formed in four parts in Fig. 2 and comprises the two at the
Trennebene 3 verbundenen Teile 2.1 und 2.2 sowie die beiden stirnseitig montierten Teile 2.3 und 2.4. Beide Rotoren 8 sind nebeneinander in dem Gehäuse 2 gelagert, wobei die Parting plane 3 connected parts 2.1 and 2.2 and the two end-mounted parts 2.3 and 2.4. Both rotors 8 are mounted side by side in the housing 2, wherein the
Drehachsen 9 der beiden Rotoren 8 achsparallel angeordnet sind. Die Rotoren 8 sind über Lager 19 drehbar in dem Gehäuse 2 gelagert. Die Lager 19 sind auf beiden Seiten der Flügel 10 auf den zylindrischen Bereichen 14 der Rotoren 8 angeordnet und werden am Gehäuse 2 abgestützt. Neben den Lagern 19 sind Dichtungen 20 angeordnet. Durch die Dichtungen 20 entsteht im Gehäuse 2 auf beiden Seiten des Arbeitsraumes 7 ein Ölraum 21, der zur Schmierung der Lager 19 Öl enthält. Die Rotary axes 9 of the two rotors 8 are arranged axially parallel. The rotors 8 are rotatable about bearings 19 in the housing 2 stored. The bearings 19 are arranged on both sides of the wings 10 on the cylindrical portions 14 of the rotors 8 and are supported on the housing 2. In addition to the bearings 19 seals 20 are arranged. By the seals 20 is formed in the housing 2 on both sides of the working space 7, an oil chamber 21 which contains oil 19 for lubrication of the bearing. The
Dichtungen 20 verhindern, dass Öl aus einem der Ölräume 21 in den Arbeitsraum 7 gelangt. Zwischen den Stirnflächen 15 der Rotoren und den unmittelbar benachbarten Bauteilen, in diesem Fall den neben den Dichtungen 20 angeordneten Seals 20 prevent oil from entering one of the oil chambers 21 in the working space 7. Between the end faces 15 of the rotors and the immediately adjacent components, in this case arranged next to the seals 20
Gehäusestirnseiten, ist ein Axialspiel 22 ausgebildet. In entsprechender Weise ist zwischen den Flügeln 10 der Rotoren 8 und der Innenwand des Arbeitsraums 7 ein Radialspiel 23 ausgebildet .  Housing end faces, an axial clearance 22 is formed. In a corresponding manner, a radial clearance 23 is formed between the blades 10 of the rotors 8 and the inner wall of the working space 7.
Die Antriebswelle 12 des in Fig. 2 oben dargestellten Rotors 8 wird durch eine Öffnung 24 aus dem Gehäuse herausgeführt. Im Bereich dieser Öffnung 24 ist eine Dichtung 25 angeordnet, die das Gehäuse 2 gegenüber der drehbar gelagerten The drive shaft 12 of the rotor 8 shown in Fig. 2 above is led out through an opening 24 from the housing. In the region of this opening 24, a seal 25 is arranged, which the housing 2 with respect to the rotatably mounted
Antriebswelle 12 abdichtet. An dem der Antriebswelle 12 gegenüberliegenden Ende weist jeder Rotor 8 ein Zahnrad 26 auf. Die beiden Zahnräder 26 sind identisch gebaut und greifen ineinander, so dass beide Rotoren 8 mit der gleichen Drehzahl und gegenläufiger Drehrichtung betrieben werden. Durch die Zahnräder 26 werden also beide Rotoren 8 Drive shaft 12 seals. At the opposite end of the drive shaft 12, each rotor 8, a gear 26. The two gears 26 are identically constructed and interlock, so that both rotors 8 are operated at the same speed and opposite direction of rotation. By the gears 26 so both rotors are the eighth
synchronisiert . synchronized.
Fig. 3 zeigt schließlich eine schematische Darstellung der Funktionsweise einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zur Umwandlung von in einem Fluid enthaltener Energie. Auch hier sind Merkmale der Vorrichtung 1, die bereits im Zusammenhang mit Fig. 1 und/oder Fig. 2 beschrieben wurden, mit identischen Bezugszeichen versehen. Im Betrieb drehen sich die Rotoren 8 der Vorrichtung 1 wie durch die Pfeile in Fig. 3 dargestellt. Ein Fluid, also ein Gas, ein Dampf oder eine Flüssigkeit, wird aufgrund eines Druckunterschieds durch die Eintrittsöffnung 5 in das Gehäuse 2 gepresst und versetzt die Rotoren 8 in eine Drehung. Im weiteren Verlauf' wird das Fluid zwischen zwei benachbarten Flügeln 10 des Rotors 8 Finally, FIG. 3 shows a schematic representation of the mode of operation of a device 1 according to the invention for converting energy contained in a fluid. Again, features of the device 1, which have already been described in connection with Fig. 1 and / or Fig. 2, with provided identical reference numerals. In operation, the rotors 8 of the device 1 rotate as shown by the arrows in FIG. A fluid, ie a gas, a vapor or a liquid, is pressed into the housing 2 due to a pressure difference through the inlet opening 5 and causes the rotors 8 to rotate. In the further course 'is the fluid between two adjacent vanes 10 of the rotor 8
eingeschlossen weiter durch das Gehäuse 2 gepresst. further enclosed by the housing 2 pressed.
Schließlich wird das Fluid durch die Austrittsöffnung 6 aus dem Gehäuse 2 ausgeschoben. Finally, the fluid is pushed out of the housing 2 through the outlet opening 6.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e P a n t a n s p r e c h e
Vorrichtung (1) zur Umwandlung von in einem Fluid Device (1) for the conversion of into a fluid
enthaltener Energie mit contained energy with
- einem Gehäuse (2), das einen Arbeitsraum (7), eine  - A housing (2) having a working space (7), a
Eintrittsöffnung (5) und eine Austrittsöffnung (6) aufweist,  Having inlet opening (5) and an outlet opening (6),
- wenigstens zwei im Gehäuse (2) drehbar gelagerten  - At least two in the housing (2) rotatably mounted
Rotoren (8), die jeweils wenigstens zwei Flügel (10) aufweisen,  Rotors (8) each having at least two wings (10),
- wobei die Drehachsen (9) der Rotoren (8) achsparallel zueinander angeordnet sind, und  - Wherein the axes of rotation (9) of the rotors (8) are arranged axially parallel to each other, and
- wobei die Rotoren (8) gegenläufig und mit gleicher  - Where the rotors (8) in opposite directions and with the same
Drehzahl betreibbar sind,  Speed are operable,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
die Rotoren (8) derart in dem Gehäuse (2) gelagert sind, dass an den Stirnflächen (15) der Flügel (10) der Rotoren (8) ein Axialspiel (22) von wenigstens 0,01 mm, the rotors (8) are mounted in the housing (2) such that at the end faces (15) of the blades (10) of the rotors (8) an axial clearance (22) of at least 0.01 mm,
insbesondere von wenigstens 0,05 mm, eingehalten wird. in particular of at least 0.05 mm.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch Apparatus according to claim 1, characterized
gekennzeichnet, dass die Rotoren (8) derart in dem Gehäuse (2) gelagert sind, dass zwischen den Flügeln (10) der Rotoren (8) und der Innenwand des Arbeitsraumes (7) ein Radialspiel (23) von wenigstens 0,01 mm, in that the rotors (8) are mounted in the housing (2) in such a way that between the vanes (10) of the rotors (8) and the inner wall of the working space (7) a radial play (23) of at least 0.01 mm,
insbesondere von wenigstens 0,05 mm, eingehalten wird. in particular of at least 0.05 mm.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch Apparatus according to claim 1 or 2, characterized
gekennzeichnet, dass die beiden Rote '°' J Zahnräder (26) , insbesondere durch Stirnräder mit characterized in that the two red '°' J Gears (26), in particular by spur gears with
Geradeverzahnung, synchronisiert sind. Straight teeth, synchronized.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch Apparatus according to claim 3, characterized
gekennzeichnet, das s die Zahnräder (26) mit einem Drehmoment von 75 Nm bis 90 Nm, insbesondere von 80 Nm bis 85 Nm, angezogen sind. characterized in that s the gears (26) with a torque of 75 Nm to 90 Nm, in particular from 80 Nm to 85 Nm, are tightened.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) mehrteilig ausgebildet ist und eine Trennebene (3) oder einen Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the housing (2) is designed in several parts and a parting plane (3) or a
Gehäuseflansch aufweist, und dass die Teile des Gehäuses (2) im Bereich der Trennebene (3) oder des Has housing flange, and that the parts of the housing (2) in the region of the parting plane (3) or the
Gehäuseflansches miteinander verschraubt und/oder Housing flange bolted together and / or
verklebt sind. are glued.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) mehrere Ölräume (21) aufweist. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the housing (2) has a plurality of oil chambers (21).
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch Apparatus according to claim 6, characterized
gekennzeichnet, dass das zwischen dem Arbeitsraum (7) und den Ölräumen (21) Dichtungen (20) angeordnet sind . in that the seals (20) are arranged between the working space (7) and the oil spaces (21).
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) ein Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the housing (2) a
Schauglas (18), insbesondere ein Schauglas (18) aus Sight glass (18), in particular a sight glass (18)
Borosilikatglas , aufweist. Borosilicate glass.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) einen Ölbefüllstutzen (16) mit einer Entlüftungsschraube (17) aufweist . Device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the housing (2) has a Has oil filler neck (16) with a bleed screw (17).
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2 ) eine Öffnung (24) zur Durchführung einer Antriebswelle (12) aufweist. Device according to one of claims 1 to 9, characterized in that the housing (2) has an opening (24) for the passage of a drive shaft (12).
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch 11. The device according to claim 10, characterized
gekennzeichnet, dass die Öffnung (24) durch eine Dichtung (25) abgedichtet ist  characterized in that the opening (24) is sealed by a seal (25)
12. Verwendung einer Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 als Turbine. 12. Use of a device (1) according to one of claims 1 to 11 as a turbine.
Verwendung nach Anspruch 12 zum Antrieb eines Generators zur Erzeugung von elektrischer Energie. Use according to claim 12 for driving a generator for generating electrical energy.
Verwendung nach Anspruch 12 oder 13, wobei als Use according to claim 12 or 13, wherein as
Arbeitsmedium Wasser oder organische Medien eingesetzt werden .  Working medium can be used water or organic media.
15. Verwendung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei Use according to any one of claims 12 to 14, wherein
zwischen der Eintrittsöffnung (5) und der  between the inlet opening (5) and the
Austrittsöffnung (6) der Vorrichtung (1) eine  Outlet opening (6) of the device (1) a
Druckdifferenz von wenigstens 5 bar, insbesondere von wenigstens 10 bar vorhanden ist.  Pressure difference of at least 5 bar, in particular of at least 10 bar is present.
16. Verwendung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, wobei die Vorrichtung in einem der folgenden Netze betrieben wird: 16. Use according to one of claims 12 to 15, wherein the device is operated in one of the following networks:
Dampfnetz,  Steam network,
Kohlensäurenetz,  Carbonated network
Druckluftnetz, und Erdgasnetz . Compressed air network, and Natural gas network.
PCT/EP2014/050494 2013-01-15 2014-01-13 Device for converting energy which is contained in a fluid WO2014111347A1 (en)

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EP14700606.8A EP2946106A1 (en) 2013-01-15 2014-01-13 Device for converting energy which is contained in a fluid

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