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DE102021003419B3 - CO2 - Gasmotor mit System - Google Patents

CO2 - Gasmotor mit System Download PDF

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DE102021003419B3
DE102021003419B3 DE102021003419.8A DE102021003419A DE102021003419B3 DE 102021003419 B3 DE102021003419 B3 DE 102021003419B3 DE 102021003419 A DE102021003419 A DE 102021003419A DE 102021003419 B3 DE102021003419 B3 DE 102021003419B3
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    • F01K25/103—Carbon dioxide
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Abstract

Die antreibende Kraft wird durch die große Volumendifferenz zwischen gasförmigem und flüssigem Kohlendioxid bei gleichzeitig großen Temperaturdifferenzen und großen Differenzdrücken hergestellt. Durch die Kombination von großen Gaszylindern in Verbindung mit kleinen Flüssiggaszylindern mit selben Massenstrom ist es möglich, bei sehr niedrigen Temperaturen eine enorm hohe Energieleistung zu generieren.
Im Gegensatz zu allen bisher mit fossilen Brennstoffen oder anderen Energieträgern betriebenen Anlagen, werden hier kein CO2 noch andere Schadstoffe freigesetzt, sondern CO2 zur schadstofffreien Lieferung von Energie verwendet.
Dieses System ist umweltneutral und witterungsunabhängig. Es braucht keine Sonne und keinen Wind und läuft Tag und Nacht. Es entstehen dabei keine Störfaktoren für Anwohner, Flora und Fauna. Standorte durch kleine Baugrößen sind dezentral überall möglich.
Niedrige Baukosten und kurze Bauzeiten. Es werden keine Bodenschätze und Rohstoffe verbraucht. Kann zu 100% recycelt werden. Keine Renaturierungskosten.
Keine Abfallstoffe und Kontaminationen. Keine Abhängigkeit von Lieferanten (Staaten).
Es könnte dezentral überall Wasserstoff an Tankstellen vor Ort hergestellt werden und das weltweit!
Es liefert Energie zum Nulltarif und ist ein auf Ewigkeit nachhaltiges System!
Es ist mir keine technische Erfindung bekannt die CO2 zur Energiegewinnung verwendet.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen CO2- Motor mit System.
  • US 5 467 600 A zeigt ein thermisches Zyklussystem mit einem Verdampfer und einem Kühler und zwei getrennten Leitungen, die sich zwischen dem Verdampfer und dem Heizkörper erstrecken, um einen geschlossenen Kreislauf zu bilden. Der Verdampfer ist so angeordnet, dass er die um den Verdampfer herum verfügbare Wärmeenergie aufnimmt, und der Kühler strahlt die Wärme des vom Verdampfer zum Kühler strömenden fluiden Mediums ab. An den ersten und zweiten Leitungen ist ein Motor angeordnet, der Betätigungskolben, mindestens einen Druckzylinder und eine Kurbelwelle umfasst, die die Betätigungskolben und den Druckkolben miteinander verbindet. Die Anordnung ist so, dass die Betätigungskolben durch den hohen Druck des fluiden Mediums im Verdampfer bewegt werden und dadurch den Druckkolben betätigen. Das unter hohem Druck stehende fluide Medium wird so gesteuert, dass es durch die Betätigungszylinder zum Kühler strömt und dort Wärme abgibt. Das fluide Medium mit niedriger Temperatur und niedrigem Druck wird durch den Druckkolben hochgepumpt, der durch die Betätigungskolben betätigt wird.
  • US 2005 / 0 155 347 A1 zeigt weiterhin einen Motor zur Umwandlung von Wärmeenergie in gespeicherte Fluidenergie umfassend einen Expansionszylinder mit einer Expansionskammer. Die Erwärmung und Abkühlung eines Arbeitsfluids in dem Zylinder erfolgt über Fluidversorgungsleitungen, die mit externen Wärmequellen und -senken verbunden sind.
  • Demgegenüber wurde die vorliegende Erfindung in Anbetracht des Problems gemacht, einen effizienteren CO2- Motor mit System vorzusehen.
  • Dieses Problem wird gelöst durch einen CO2- Motor mit System nach Anspruch 1.
  • Der Betrieb dieses Gasmotors wird durch einen Kreisprozess ermöglicht. Der sich in einen Primärkreis (A) der vom Gaszylinder (1) Austritt bis zum Drosselventil (14) reicht und einen Sekundärkreis (B) der vom Drosselventil (14) bis zum Eintritt vom Gaszylinder (1) reicht.
  • Dieser CO2 Gasmotor besteht aus mindestens einem Gaszylinder (1) mit Kolben und großem Volumen, sowie einem Flüssiggaszylinder (2) mit Kolben und kleinem Volumen. Bei gleicher Hublänge der Zylinder entstehen bedingt durch die Volumendifferenzen verschieden große Querschnitte der Zylinder. Der Gaszylinder hat einen großen und der Flüssiggaszylinder einen kleinen Querschnitt bei gleichem Massenstrom. Der Wechsel des Aggregatzustandes bei CO2 vom gasförmigen in den flüssigen Zustand bewirkt eine Temperatur, - Druck und Volumenreduzierung. Es entsteht dadurch ein hoher Differenzdruck der multipliziert mit der Differenzgröße der Querschnittsflächen zwischen Gas und Flüssiggaszylinder eine sehr große Kraft erzeugt.
  • Die Zylinder mit Kolben (1+2) sind direkt miteinander verbunden und mit wechselseitig arbeitenden Regelventilen (13) ausgestattet, sodass durch das Umschalten eine permanente hin- und her Bewegung (11), erreicht wird. Diese Bewegung kann auch durch eine entsprechende Vorrichtung in eine drehende Bewegung umgewandelt werden.
  • Der Gaszylinder (1) und der Flüssiggaszylinder (2) sind mit einer Vorrichtung (9) zur Volumenanpassung bestückt. Denn bei einer Änderung der Temperatur im Gaszylinder (1) ändert sich auch der Massenstrom und kann damit individuell angepasst werden.
  • Das erwärmte CO2 Gas drückt den Kolben im Gaszylinder (1) mit hohem Druck nach unten.
  • Dadurch wird das Gas in den Primärkreis (A) durch den multifunktionalen Gegenstromwärmetauscher (3) gepumpt. Im Sekundärkreis (B) wird gleichzeitig das kalte flüssige CO2 vom Flüssiggaszylinder (2) im Gegenstrom durch den multifunktionalen Gegenstromwärmetauscher (3) gepumpt. Bei diesem direkten Aufeinandertreffen beider Kreise (A+B) findet der fast 100%ige Energieaustausch statt. Der Primärkreis (1) wird durch den Sekundärkreis (B) abgekühlt und das Gas verflüssigt sich. Im Gegenzug wird im Sekundärkreis (B) das flüssige CO2 erwärmt und verdampft.
  • Das verflüssigte CO2 im Primärkreis fließt weiter durch das Drosselventil (14) in den Sekundärkreis (B) in einen Ausgleichsbehälter (8). In diesem Behälter ist ein Wärmetauscher eingebaut, der zum Abkühlen des CO2 im Behälter (8) (Kaltsenke) für die erste Inbetriebnahme benötigt wird. Dies kann mit flüssigem Stickstoff oder ähnlichem erfolgen.
  • Am Ausgleichbehälter (8) ist eine Niveauregulierung (15) installiert, die das Regelventil (12) in Verbindung mit dem verstellbaren Flüssiggaszylinder (2) und dem Niveaufühler (15a) am multifunktionalen Gegenstromwärmetauscher (3) immer so regelt, dass im Ausgleichsbehälter (8) und im multifunktionalen Gegenstromwärmetauscher (3) immer das ideale Füllstandsniveau bestehen bleibt.
  • Das flüssige CO2 aus dem Sekundärkreis (13) wird vom Flüssiggaszylinder (2) in den multifunktionalen Gegenstromwärmetauscher gepumpt, wo es verdampft.
  • Im Sekundärkreis (13) ist kurz vor dem multifunktionalen Gegenstromwärmetauscher (3) noch ein Wärmetauscher mit einem Verdampfer (6a) von einer Kältemaschine (6) eingebaut. Diese Kältemaschine (6) soll eventuelle Temperaturschwankungen im Sekundärkreis (B) ausgleichen. Ebenfalls ist im multifunktionalen Gegenstromwärmetauscher (3) ein Heizregister (4) zur optimalen Nachheizung des verdampften CO2 aus dem Sekundärkreis(B) eingebaut. Diese Nachheizung wird über einen geregelten Mischerkreis mit Pumpe (10) und mit Warmwasser (WW) betrieben. Die Abwärme der Kältemaschine (6) wird dafür mitgenutzt. Im Gegenzug dafür das Kaltwasser (KW) für die Kältemaschine (6).
  • In der Druckgasleitung zum Gaszylinder (1) ist ein automatisches Druckregelventil (10) eingebaut das über die zentrale Steuerung durch den Druckfühler (17) und dem Temperaturfühler (16) geregelt wird.

Claims (4)

  1. CO2- Motor mit System umfassend, dass mindestens ein Gaszylinder mit Kolben (1) und großem Volumen mit einem Flüssigkeitsgaszylinder mit Kolben (2) und kleinem Volumen direkt verbunden sind und sich synchron miteinander hin- und herbewegen und während dem Betrieb, das Volumen verändern können, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Primärkreis (A) in einem multifunktionalen Gegenstromwärmetauscher (3) warmes CO2-Gas aus dem Gaszylinder (1) die Energie im Gegenstrom an das kalte, flüssige und verdampfende CO2 an einen kalten Sekundärkreis abgibt und sich dabei verflüssigt, und das flüssige, kalte CO2 aus dem Sekundärkreis (B) dabei erwärmt wird und verdampft.
  2. CO2- Motor mit System nach Anspruch 1, dass im Sekundärkreis (B) vor dem multifunktionalen Gegenstromwärmetauscher (3) noch ein Verdampfer Register (6a) einer Kältemaschine (6) eingebaut ist.
  3. CO2- Motor mit System nach Anspruch 1, dass im Sekundärkreis (B) an einem Ausgleichsbehälter (8) eine Niveauregulierung (15) eingebaut ist, die ein Regelventil (12) in Verbindung mit dem verstellbaren Flüssigkeitszylinder (2) und einem Niveaufühler (15a) im multifunktionalem Gegenstromwärmetauscher (3) so regelt, dass im Ausgleichsbehälter (8) und im multifunktionalem Gegenstromwärmetauscher (3) immer das ideale Füllstandsniveau bestehen bleibt.
  4. CO2- Motor mit System nach Anspruch 2, dass für die Nacherwärmung mit einem Wärmetauscher (4) ein geregelter Mischerkreis mit Pumpe (5) eingebaut ist.
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