AT511077A4 - Hochdruck-gas-antriebseinheit - Google Patents

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AT511077A4 ATA1184/2011A AT11842011A AT511077A4 AT 511077 A4 AT511077 A4 AT 511077A4 AT 11842011 A AT11842011 A AT 11842011A AT 511077 A4 AT511077 A4 AT 511077A4
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Abstract

Die Hochdruck-Gas-Flüssigkeitsantriebseinheit enthält zwei Hochdruckwärmetauscher (A) (B), in denen sich Gas (1) (2) und Flüssigkeit (3) (4) befinden und im Ausgangszustand gleich hoher Druck herrscht. Im ersten Wärmetauscher (A) wird der Gasdruck durch Zuführung von Wärme über Register (5) und Doppelmantel (16) erhöht. Im zweiten Wärmetauscher (B) wird der Gasdruck durch Abkühlung über Register (6) und Doppelmantel (16) vermindert. Die Flüssigkeit in Wärmetauscher (A) wird durch den Druckunterschied in den beiden Wärmetauschern bei Öffnen der Ventile (11,15,12,14) über den Verdichter (7) in den Wärmetauscher (B) mit geringerem Druck geleitet, was eine Verschiebung des Kolbens (8) bewirkt sowie über separate Gaskammern (9,10) zum Antrieb einer Turbine und zur Wärme-Kälteerzeugung dient, bis der Druckausgleich in beiden Hochdruckwärmetauschern (A,B) stattfindet. Das erhöhte Flüssigkeitsniveau im Hochdruckwärmetauscher (B) wird durch Öffnen des Ventiles (13) über die Verbindungsleitung der beiden Hochdruckwärmetauscher (A) (B) ausgeglichen. Der kontinuierliche Betrieb des Kolbens (8) erfolgt durch Hintereinanderschaltung mehrerer Stationen (I) (II) aus jeweils zwei Hochdruckwärmetauschern (A) (B).

Description

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Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Hochdruck-Gas-Antriebseinheit, mit der auf Basis von Temperatur-und Druckunterschieden in Hochdruckwärmetauschern Gas komprimiert wird, das in Verbindung mit einer Flüssigkeit zum Antrieb einer Turbine genutzt wird.
Aus der US 5 259 363 ist eine Anlage zur Solargewinnung bekannt, ebenso Patent AT 410 966 B. Darin wird eine Vorrichtung zum Verdichten eines Gases mittels Sonnenenergie und/oder Umgebungswärme beschrieben, wobei ein erster Wärmetauscher auf hohem Temperaturniveau und ein zweiter Wärmetauscher auf niedrigem Temperatumiveau und dazwischen eine Turbine zur Abgabe mechanischer Energie vorgesehen ist.
Die Erfindung zielt darauf ab, dass sich in den Hochdruckwärmetauschem teils Gas, teils Flüssigkeit befindet, wobei die Flüssigkeit durch das komprimierte Gas über den Verdichter in den zweiten Hochdruckwärmetauscher geleitet wird. Der Vorteil besteht darin, dass bei erfolgtem Druckausgleich in den beiden Hochdruckwärmetauschern die Flüssigkeit, die im zweiten Hochdruckwärmetauscher angestiegen ist, durch Öffnen eines Ventils über eine Verbindungsleitung der beiden Hochdruckwärmetauscher der Niveauausgleich der Flüssigkeiten in den beiden Hochdruckwärmetauschern wieder hergestellt wird, wodurch das Gas nicht wie in Patent AT 410 966 B beschrieben, nach erfolgtem Druckausgleich durch eine Pumpe - die zusätzlich Energie verbraucht - rückgeführt werden muss (vgl. Merkmale in Anspruch 1 und 2). Weiters wird die jeweilige Temperatur der beiden Hochdruckwärmetauschern nicht gewechselt, der erste Hochdruckwärmetauscher bleibt im Hochtemperaturbereich, der zweite Hochdruckwärmetauscher im Niedrigtemperaturbereich, was zusätzliche Energieeinsparung bringt (vgl. Merkmal in Anspruch 3).
Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung weiter erläutert. Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung der Anlage. 1 • · · « · · ·«« « * » · * * · * * t I ·
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Die Antriebseinheit besteht aus zwei H0chclrucMväft*rte1!äuschem A und B in Station I, in denen sich Gas und Flüssigkeit befindet und im Ausgangszustand gleich hoher Druck herrscht. Im ersten Wärmetauscher A wird das Gas 1 und die Flüssigkeit 3 beispielsweise durch Sonnenenergie, Erdwärme, Industrieabwärme und dergleichen, über Register 5 und Doppelmantel 16 erwärmt, was zu Druckanstieg in diesem Wärmetauscher A führt. Im zweiten Wärmetauscher B wird das Gas 2 und die Flüssigkeit 4 z.B. durch geringere Umgebungstemperatur, Kühlwasser, Industriekühlung, Windeinfluss usw., über Register 6 und Doppelmantel 16 abgekühlt, was Druckabfall in diesem Wärmetauscher B bewirkt.
Die beiden Hochdruckwärmetauscher A und B sind mit Leitungen und Ventilen 11, 12 und 14, 15 verbunden. Die Flüssigkeit in Hochdruckwärmetauscher A wird durch das im Überdruck befindliche Gas bei Öffnung der Ventile 11 und 15 über den Verdichter 7 in den im geringeren Druck befindlichen Hochdruckwärmetauscher ß geleitet und wirkt dabei auf den Kolben 8. Nach erfolgtem Arbeitsgang des Kolbens 8 werden die Ventile 12 und 14 geöffnet, wodurch sich der Kolben 8 in die Gegenrichtung bewegt. Diese Kolbenbewegungen werden in einem Sekundär-Gaskreislauf 9 und 10 zum Antrieb einer Turbine genutzt und dienen zudem durch Pressen und Entspannen des Gases zur Wärmerzeugung und Kühlung. Dieser Effekt besteht solange, bis der Druckausgleich in beiden Hochdruckwärmetauschern A und B eintritt.
Da sich jetzt die Flüssigkeit im Hochdruckwärmetauscher B auf einem höheren Niveau als im Hochdruckwärmetauscher A befindet, wird bei Öffnung des Ventiles 13 über die Hochdruckwärmetauscher-Verbindungsleitung der Niveauausgleich der Flüssigkeiten wieder hergestellt.
Der Zyklus kann nach Erwärmung von Hochdruckwärmetauscher A und Abkühlung von Hochdruckwärmetauscher B von Neuem beginnen.
Die kontinuierliche Fortsetzung des Arbeitsganges des Kolbens 8 wird in der Zwischenzeit von Station II bzw. mehreren nachgeschalteten Stationen sichergestellt. 2

Claims (3)

  1. « * * · • · • · Μ • ·· ·« ·· « • * * *9··· · * Λ • * * * » *«*« · · Patentansprüche 1. Hochdruck-Gas-Antriebseinheit, mit der auf Basis von Temperatur - und Druckunterschieden in Hochdruckwärmetauschern (A) (B) über einen Verdichter (7) Gas (9) (10) komprimiert wird, das zum Antrieb einer Turbine sowie zur Wärme-und Kälteerzeugung genutzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass sich in den Hochdruckwärmetauschern (A) (B) teilweise Gas (1) (2) und Flüssigkeit (3) (4) befinden und das komprimierte Gas (1) auf die Flüssigkeit (3) wirkt, die den Kolben (8) vom Verdichter (7) antreibt.
  2. 2. Hochdruck-Gas-Antriebseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die auf gleichen Niveau stehenden Hochdruckwärmetauscher (A) (B) durch eine Leitung mit Ventil (13) verbunden sind, das bei Öffnung einen Druck- und Niveauausgleich von Gas (1) (2) und Flüssigkeit (3) (4) ermöglicht.
  3. 3. Hochdruck-Gas-Antriebseinheit nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Temperaturen der beiden Hochdruckwärmetauscher (A) (B) nicht abwechseln, der erste Hochdruckwärmetauscher (A) bleibt im Hochtemperaturbereich, der zweite Hochdruckwärmetauscher (B) im N ied rigte m peratu rbere ich. 1
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