WO2022263136A1 - Hybridantrieb für erntemaschine - Google Patents

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    • B60Y2200/92—Hybrid vehicles

Definitions

  • the present invention relates to a drive for a harvesting machine and a method for driving a harvesting machine.
  • drives for harvesting machines which are characterized by an internal combustion engine, in particular a diesel drive.
  • Effective use of resources to generate energy is necessary in order to enable fundamentally economical use of resources.
  • a high level of efficiency should therefore be sought in order to achieve this goal.
  • this goal can be achieved in that different drive types are made available in a harvesting machine.
  • a harvesting machine for agricultural use comprising a hybrid drive, the hybrid drive comprising: an electric drive and/or a fossil fuel drive and a steam utilization drive.
  • a hybrid drive makes it possible for the generation of energy to be economically optimized so that the corresponding drive is always switched on or switched on if this is economically advantageous.
  • waste heat from the combustion engine and/or the electric drive can be used to generate steam, which is converted into mechanical energy in the steam engine.
  • a method for driving a harvesting machine comprising the steps of: cooling an internal combustion engine with a liquid in a heat exchanger, driving a steam turbine of a steam engine with the liquid and cooling the liquid through a capacitor.
  • a harvester wherein the hybrid propulsion system includes: an electric propulsion system, a fossil fuel propulsion system, and a steam propulsion system.
  • a harvester wherein cooling of the fossil fuel engine is used to generate steam and/or wherein heat from the exhaust of the fossil fuel engine is used to generate steam and/or wherein Heat from braking the drive with fossil fuels is used to generate steam.
  • a harvesting machine is made available in which the cooling or the deceleration of the electric drive is used to generate steam.
  • heat as waste heat from the internal combustion engine or waste heat from the electric drive or heat generated by braking the internal combustion engine or the electric drive can be used to generate steam.
  • This steam can be converted into mechanical work in the steam engine.
  • a harvesting machine wherein the steam is supplied to the drive by steam utilization.
  • a harvesting machine wherein the drive is a steam engine or a steam engine by using steam and/or wherein the drive with fossil fuels is a combustion engine, in particular a gasoline engine or a diesel engine.
  • a harvesting machine is made available, with a heat exchanger being arranged on the internal combustion engine.
  • the heat generated by the internal combustion engine can be dissipated with a heat exchanger.
  • a harvesting machine wherein the heat exchanger is arranged at the exhaust manifold of the internal combustion engine.
  • a harvesting machine wherein a liquid in the heat exchanger is heated by the internal combustion engine, the liquid for driving the steam turbine of the steam engine is provided and/or wherein the liquid is cooled in a condenser, whereby the liquid in the heat exchanger is suitable for absorbing energy and/or wherein the liquid is provided in the heat exchanger for cooling and/or wherein the liquid is water and/or or wherein the liquid comprises water.
  • a closed circuit of a liquid between at least two types of drive namely electric drive and steam engine, internal combustion engine and steam engine or electric drive, internal combustion engine and steam engine.
  • An idea of the invention can be viewed as providing a hybrid drive that includes both an electric drive or a combustion drive and a drive through steam generation.
  • the drive has three different forms of drive, namely a drive through steam generation, an electric drive and a drive through a combustion engine.
  • the CO 2 emissions of a harvesting machine driven in this way can be reduced by 10% by the hybrid drive according to the invention.
  • the power yield can be increased by 10%.
  • FIG. 1 shows a drive system of a harvesting machine with a combustion engine 1 and a steam engine 2
  • Fig. 2 shows an alternative drive system of a harvesting machine with a combustion engine 1, a steam engine 2 and an electric drive 3 and
  • Fig. 3 shows a schematic representation of the invention with a heat exchanger 11 on an internal combustion engine 8.
  • the complete drive 7 of the harvesting machine therefore comprises a combustion engine 1 and a steam engine 2, with the steam engine 2 using the heat generated by the combustion engine 1 in order to implement a further type of drive.
  • Fig. 2 shows a drive system with an internal combustion engine 1, a steam engine 2 and an electric drive 3.
  • the electric drive 3 can be powered by a battery.
  • the battery is charged externally or it can be charged by the internal combustion engine 1 and/or the steam engine 2.
  • Fig. 3 shows a schematic representation of the invention with an internal combustion engine 8 on which a heat exchanger 11 is arranged.
  • the heat exchanger 11 can be arranged on the exhaust manifold, so that the engine heat of the internal combustion engine 8 can be used to drive a steam turbine of a steam engine 9 .
  • Cooling of the internal combustion engine 8 can be achieved in that the energy of the liquid heated by the heat exchanger 11 is extracted by extracting the energy by driving the steam turbine of the steam engine 9 .
  • the liquid further cooled via a condenser 10, which acts as a cooling system, in order to be able to serve again to cool the internal combustion engine 8.

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Abstract

1. Erntemaschine zur umfassend einen Hybridantrieb (7), wobei der Hybridantrieb (7) aufweist: einen Elektroantrieb (3) und/oder einen Antrieb (1) mit fossilen Kraftstoffen und einen Antrieb (2) durch Dampfverwertung.

Description

STOTZ Im- und Export GmbH Hohenau 1 24977 Langballig
Hybridantrieb für Erntemaschine
BESCHREIBUNG
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Antrieb für eine Erntemaschine und ein Verfahren zum Antrieb einer Erntemaschine.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Im Stand der Technik sind Antriebe für Erntemaschinen bekannt, die durch einen Verbrennermotor, insbesondere einen Dieselantrieb, gekennzeichnet sind.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Eine effektive Verwertung der Ressourcen zur Energieerzeugung ist erforderlich, um einen grundsätzlich sparsamen Umgang mit den Ressourcen zu ermöglichen. Es sollte daher ein hoher Wirkungsgrad angestrebt werden, um dieses Ziel zu erreichen. Außerdem kann dieses Ziel dadurch erreicht werden, dass in einer Erntemaschine unterschiedliche Antriebsarten zur Verfügung gestellt werden. Außerdem kann es erforderlich sein, dass eine Erntemaschine für den Hallenbetrieb einen Elektroantrieb aufweist, um eine Abgaserzeugung durch einen Verbrennermotor in einer Halle zu vermeiden.
Eine Aufgabe ist daher, einen Antrieb für eine Erntemaschine zur Verfügung zu stellen, der sich durch einen hohen Wirkungsgrad und eine flexible Verwendung auszeichnet. Als erster Aspekt der Erfindung wird eine Erntemaschine zur landwirtschaftlichen Verwendung zur Verfügung gestellt, umfassend einen Hybridantrieb, wobei der Hybridantrieb aufweist: einen Elektroantrieb und/oder einen Antrieb mit fossilen Kraftstoffen und einen Antrieb durch Dampfverwertung.
Durch einen Hybridantrieb wird es ermöglicht, dass die Energieerzeugung ökonomisch optimiert wird, sodass immer dann der entsprechende Antrieb ein- oder zugeschaltet wird, falls dies ökonomisch vorteilhaft ist. Insbesondere kann Abwärme des Verbrennermotors und/oder des Elektroantriebs genutzt werden, um Dampf zu erzeugen, der in der Dampfmaschine in mechanische Energie gewandelt wird.
Als zweiter Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Antrieb einer Erntemaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9 zur Verfügung gestellt, umfassend die Schritte: Kühlen eines Verbrennungsmotors mit einer Flüssigkeit in einem Wärmetauscher, Antreiben einer Dampfturbine eines Dampfmotors mit der Flüssigkeit und Abkühlen der Flüssigkeit durch einen Kondensator.
Beispielhafte Ausführungsformen werden in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird eine Erntemaschine zur Verfügung gestellt, wobei der Hybridantrieb aufweist: einen Elektroantrieb, einen Antrieb mit fossilen Brennstoffen und einen Antrieb durch Dampfverwertung.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird eine Erntemaschine zur Verfügung gestellt, wobei die Kühlung des Antriebs mit fossilen Brennstoffen zur Erzeugung von Dampf genutzt wird und/oder wobei die Hitze des Auspuffes des Antriebs mit fossilen Brennstoffen zur Erzeugung von Dampf genutzt wird und/oder wobei Wärme durch das Bremsen des Antriebs mit fossilen Brennstoffen zur Erzeugung von Dampf genutzt wird. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird eine Erntemaschine zur Verfügung gestellt, wobei die Kühlung oder die Abbremsung des Elektroantriebs zur Erzeugung von Dampf genutzt wird.
Vorteilhafterweise kann Wärme als Abwärme des Verbrennermotors oder Abwärme des Elektroantriebs oder Wärme, die durch das Abbremsen des Verbrennermotors oder des Elektroantriebs erzeugt wird, dazu genutzt werden, Dampf zu erzeugen. Dieser Dampf kann in der Dampfmaschine in mechanische Arbeit gewandelt werden.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird eine Erntemaschine zur Verfügung gestellt, wobei der Dampf dem Antrieb durch Dampfverwertung zugeführt wird.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform wird eine Erntemaschine zur Verfügung gestellt, wobei der Antrieb durch Dampfverwertung eine Dampfmaschine oder ein Dampfmotor ist und/oder wobei der Antrieb mit fossilen Brennstoffen ein Verbrennermotor, insbesondere ein Benzin- oder ein Dieselmotor, ist.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird eine Erntemaschine zur Verfügung gestellt, wobei an dem Verbrennungsmotor ein Wärmetauscher angeordnet ist.
Mit einem Wärmetauscher kann die von dem Verbrennungsmotor erzeugte Wärme abgeführt werden.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform wird eine Erntemaschine zur Verfügung gestellt, wobei der Wärmetauscher an dem Auspuffkrümmer des Verbrennungsmotors angeordnet ist.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform wird eine Erntemaschine zur Verfügung gestellt, wobei eine Flüssigkeit im Wärmetauscher durch den Verbrennungsmotor aufgewärmt wird, wobei die Flüssigkeit zum Antreiben der Dampfturbine des Dampfmotors vorgesehen ist und/oder wobei die Flüssigkeit in einem Kondensator abgekühlt wird, wodurch die Flüssigkeit in dem Wärmetauscher zur Energieaufnahme geeignet ist und/oder wobei die Flüssigkeit in dem Wärmetauscher zur Kühlung vorgesehen ist und/oder wobei die Flüssigkeit Wasser ist und/oder wobei die Flüssigkeit Wasser umfasst.
Erfindungsgemäß ergibt sich ein geschlossener Kreislauf einer Flüssigkeit zwischen zumindest zwei Antriebsarten, nämlich Elektroantrieb und Dampfmotor, Verbrennungsmotor und Dampfmotor oder Elektroantrieb, Verbrennungsmotor und Dampfmotor.
Als eine Idee der Erfindung kann angesehen werden, einen Hybridantrieb zur Verfügung zu stellen, der sowohl einen Elektroantrieb oder einen Verbrennungsantrieb als auch einen Antrieb durch Dampferzeugung umfasst. In einer alternativen Ausführungsform weist der Antrieb drei unterschiedliche Antriebsformen auf, nämlich einen Antrieb durch Dampferzeugung, einen Elektroantrieb und einen Antrieb durch einen Verbrennermotor. Vorteilhafterweise kann durch den erfindungsgemäßen Hybridantrieb der C02-Ausstoss einer derart angetriebenen Erntemaschine um 10% verringert werden. Außerdem kann die Leistungsausbeute um 10% gesteigert werden.
Die einzelnen Merkmale können selbstverständlich auch untereinander kombiniert werden, wodurch sich zum Teil auch vorteilhafte Wirkungen einstellen können, die über die Summe der Einzelwirkungen hinausgehen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele deutlich. Es zeigen:
Fig. 1 ein Antriebssystem einer Erntemaschine mit einem Verbrennermotor 1 und einer Dampfmaschine 2, Fig. 2 ein alternatives Antriebssystem einer Erntemaschine mit einem Verbrennermotor 1, einer Dampfmaschine 2 und einem Elektroantrieb 3 und
Fig. 3 eine schematische Darstellung der Erfindung mit einem Wärmetauscher 11 an einem Verbrennungsmotor 8.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEISPIELHAFTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Fig. 1 zeigt ein Antriebssystem mit einem Verbrennermotor 1 und einer Dampfmaschine 2. Hierbei wird Dampf durch die Kühlung des Verbrennermotors 1 und/oder am Auspuff des Verbrennermotors 1 erzeugt, der in der Dampfmaschine 2 zur Erzeugung eines Antriebs genutzt wird. Der komplette Antrieb 7 der Erntemaschine umfasst daher einen Verbrennermotor 1 und eine Dampfmaschine 2, wobei die Dampfmaschine 2 die Wärme, die durch den Verbrennermotor 1 erzeugt wird, verwendet wird, um eine weitere Antriebsart zu realisieren.
Fig. 2 zeigt ein Antriebs System mit einem Verbrennermotor 1, einer Dampfmaschine 2 und einem Elektroantrieb 3. Der Elektroantrieb 3 kann durch eine Batterie gespeist werden. Die Batterie wird extern aufgeladen oder sie kann durch den Verbrennungsmotor 1 und/oder die Dampfmaschine 2 aufgeladen werden.
Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung der Erfindung mit einem Verbrennungsmotor 8, an dem ein Wärmetauscher 11 angeordnet ist. Insbesondere kann der Wärmetauscher 11 am Auspuffkrümmer angeordnet sein, sodass die Motorwärme des Verbrennungsmotors 8 genutzt werden kann, um eine Dampfturbine eines Dampfmotors 9 anzutreiben. Eine Kühlung des Verbrennungsmotors 8 kann dadurch erreicht werden, dass die Energie des durch den Wärmetauscher 11 erwärmten Flüssigkeit durch den Entzug der Energie durch das Antrieben der Dampfturbine des Dampfmotors 9 entzogen wird. Außerdem wird die Flüssigkeit über einen Kondensator 10, der als Kühlung wirkt, weiter abgekühlt, um wieder zur Kühlung des Verbrennungsmotors 8 dienen zu können.
Es sei angemerkt, dass der Begriff „umfassen“ weitere Elemente oder Verfahrensschritte nicht ausschließt, ebenso wie der Begriff „ein“ und „eine“ mehrere Elemente und Schritte nicht ausschließt.
Die verwendeten Bezugszeichen dienen lediglich zur Erhöhung der Verständlichkeit und sollen keinesfalls als einschränkend betrachtet werden, wobei der Schutzbereich der Erfindung durch die Ansprüche wiedergegeben wird.
LISTE DER BEZUGSZEICHEN
1 Antrieb mit fossilen Kraftstoffen bzw. ein Verbrennermotor/Verbrennungsmotor, insbesondere Benzinmotor oder Dieselmotor
2 Antrieb durch Dampfverwertung bzw. eine Dampfmaschine
3 Elektroantrieb
4 kompletter Antrieb
5 durch den Verbrennermotor erzeugter Dampf wird dem Dampfantrieb zugeführt
6 Antriebskraft durch die einzelnen Antriebsarten
7 Antrieb Erntemaschine: der komplette Antrieb der Erntemaschine
8 Verbrennermotor/Verbrennungsmotor, insbesondere Benzinmotor oder Dieselmotor 9 Dampfmotor/Dampfmaschine
10 Kondensator zur Kühlung
11 Wärmetauscher

Claims

ANSPRÜCHE
1. Erntemaschine zur landwirtschaftlichen Verwendung umfassend einen Hybridantrieb (7), wobei der Hybridantrieb (7) aufweist: einen Elektroantrieb (3) und/oder einen Antrieb (1) mit fossilen Kraftstoffen und einen Antrieb (2) durch Dampfverwertung.
2. Erntemaschine nach Anspruch 1, wobei der Hybridantrieb (7) aufweist: einen Elektroantrieb (3), einen Antrieb (1) mit fossilen Brennstoffen und einen Antrieb (2) durch Dampfverwertung.
3. Erntemaschine nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Kühlung des Antriebs (1) mit fossilen Brennstoffen zur Erzeugung von Dampf genutzt wird und/oder wobei die Hitze des Auspuffes des Antriebs (1) mit fossilen Brennstoffen zur Erzeugung von Dampf genutzt wird und/oder wobei Wärme durch das Bremsen des Antriebs (1) mit fossilen Brennstoffen zur Erzeugung von Dampf genutzt wird.
4. Erntemaschine nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Kühlung oder die Abbremsung des Elektroantriebs (3) zur Erzeugung von Dampf genutzt wird.
5. Erntemaschine nach einem der Ansprüche 3 oder 4, wobei der Dampf dem Antrieb (2) durch Dampfverwertung zugeführt wird.
6. Erntemaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Antrieb (2) durch Dampfverwertung eine Dampfmaschine oder ein Dampfmotor (9) ist und/oder wobei der Antrieb (1) mit fossilen Brennstoffen ein Verbrennungsmotor, insbesondere ein Benzin- oder ein Dieselmotor, ist.
7. Erntemaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei an dem Verbrennungsmotor (8) ein Wärmetauscher (11) angeordnet ist.
8. Erntemaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Wärmetauscher (11) an dem Auspuffkrümmer des Verbrennungsmotors (8) angeordnet ist.
9. Erntemaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Flüssigkeit im Wärmetauscher durch den Verbrennungsmotor (8) aufgewärmt wird, wobei die Flüssigkeit zum Antreiben der Dampfturbine des Dampfmotors (9) vorgesehen ist und/oder wobei die Flüssigkeit in einem Kondensator abgekühlt wird, wodurch die Flüssigkeit in dem Wärmetauscher (11) zur Energieaufnahme geeignet ist und/oder wobei die Flüssigkeit in dem Wärmetauscher (11) zur Kühlung vorgesehen ist und/oder wobei die Flüssigkeit Wasser ist und/oder wobei die Flüssigkeit Wasser umfasst.
10. Verfahren zum Antrieb einer Erntemaschine nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, umfassend die Schritte:
Kühlen eines Verbrennungsmotors (8) mit einer Flüssigkeit in einem Wärmetauscher (11),
Antreiben einer Dampfturbine eines Dampfmotors (9) mit der Flüssigkeit und Abkühlen der Flüssigkeit durch einen Kondensator (10).
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