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DE2822289A1 - Driven machine efficiency improvement process - transforms prime mover power losses into secondary power superimposed on driven machine - Google Patents

Driven machine efficiency improvement process - transforms prime mover power losses into secondary power superimposed on driven machine

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Publication number
DE2822289A1
DE2822289A1 DE19782822289 DE2822289A DE2822289A1 DE 2822289 A1 DE2822289 A1 DE 2822289A1 DE 19782822289 DE19782822289 DE 19782822289 DE 2822289 A DE2822289 A DE 2822289A DE 2822289 A1 DE2822289 A1 DE 2822289A1
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DE
Germany
Prior art keywords
heat
heat pump
medium
engine
machine
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE19782822289
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German (de)
Inventor
Juergen Lochbuehler
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Individual
Original Assignee
Individual
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Publication date
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Publication of DE2822289A1 publication Critical patent/DE2822289A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02GHOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G5/00Profiting from waste heat of combustion engines, not otherwise provided for
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B27/00Machines, plants or systems, using particular sources of energy
    • 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
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/52Heat recovery pumps, i.e. heat pump based systems or units able to transfer the thermal energy from one area of the premises or part of the facilities to a different one, improving the overall efficiency
    • 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
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    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
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Abstract

The process improves the efficiency of machines driven by prime movers, and to which torque is transmitted by the latter. The power losses from the prime mover are transformed into secondary power, super-imposed on the torque transmitted to the driven machine. The torque from the prime mover can be used either solely or additionally to drive a heat pump compressor, the cooling water temp. and/or the exhaust heat energy extracted and transmitted by gas to the pump, there compressed, and converted into torque in a gas turbine (10) for transmission to the driven machine (11).

Description

Verfahren und Anordnung zur Erhöhung
des Wirkungsgrades von mit Primärenergie betriebenen Kraftmaschinen.
Procedure and arrangement for increasing
the efficiency of primary energy powered prime movers.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Anordnungen zur Erhöhung des Wirkungsgrades von mit Primärenergie betriebenen Kraftmaschinen, welches bei einer Arbeitsmaschine durch Übertragung des von der Kraftmaschine erzeugten Drehmomentes auf die Arbeitsmaschine erfolgt.The invention relates to a method and arrangements for increasing the efficiency of those operated with primary energy Power machines, which in a work machine by transmission the torque generated by the engine takes place on the work machine.

Bekanntlich arbeiten Kraftmaschinen, beispielsweise Verbrennungsmotoren, Kraftverbrennungsanlagen usw. mit einem sehr geringen Wirkungsgrad, so daß der erheblich größere Anteil an Energie als Abwärmeverluste der direkten Energieerzeugung verlorengeht und damit die Energieerzeugung ganz erheblich verteuert.It is well known that power machines, for example internal combustion engines, work Combustion plants, etc. with a very low Efficiency, so that the considerably larger proportion of energy is lost as waste heat losses from direct energy generation and thus the energy generation is considerably more expensive.

Aufgabe der Erfindung ist es, durch Nutzbarmachung der Abwärmeverluste als Niedertemperaturenergie Primärenergie einzusparen und damit sowohl den thermischen Wirkungsgrad von Verbrennungsmotoren und Wärmekraftmaschinen als auch die an die Arbeitsmaschinen abgegebene Leistung zu erhöhen.The object of the invention is to utilize the waste heat losses to save primary energy as low-temperature energy and thus both the thermal efficiency of combustion engines and to increase heat engines as well as the power delivered to the work machines.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird ein Verfahren vorgeschlagen, bei welchem die von der Kraftmaschine abgegebenen Leistungsverluste in zusätzliche Sekundärenergie umgewandelt werden, welche dem auf die Arbeitsmaschine übertragenen Drehmoment überlagert werden.To solve the problem, a method is proposed, in which the power losses emitted by the engine are converted into additional secondary energy, which are superimposed on the torque transmitted to the machine.

In Anwendung des Verfahrens bei einem mit Primärenergie betriebenen Verbrennungsmotor oder einer Kraftmaschine betreibt dasIn application of the method in a primary energy operated Internal combustion engine or a prime mover operates this

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Drehmoment der Kraftmaschine ausschließlich oder zusätzlich eine Wärmepumpe (Kompressor), wobei der Wärmepumpe unter Entziehung der Wärmeenergie des Kühlwassers und/oder der Abwärme der Motorabgase diese durch ein gasförmiges Medium zugeführt wird, welches verdichtet und nachfolgend in einer Gasturbine in ein zusätzliches Drehmoment umgewandelt und der Arbeitsmaschine aufgegeben wird.Torque of the engine exclusively or additionally a heat pump (compressor), whereby the heat pump is withdrawn the thermal energy of the cooling water and / or the waste heat of the engine exhaust gases are supplied by a gaseous medium which is compressed and subsequently converted into additional torque in a gas turbine and the working machine is abandoned.

Eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens ist dahingehend ausgebildet, daß einer Kraftmaschine eine Arbeitsmaschine zugeordnet ist und von dem Antriebsstrang der Arbeitsmaschine eine Wärmepumpe angetrieben wird, der ein erhitztem, gasförmiges Medium von Wärmeaustauschern zugeführt wird, welche mit den Abgas- und/oder den Kühlwasserleitungen der Kraftmaschine verbunden sind.An arrangement for carrying out the method is designed in such a way that a working machine is assigned to a prime mover is and from the drive train of the work machine, a heat pump is driven, which is a heated, gaseous Medium is supplied from heat exchangers, which with the exhaust gas and / or the cooling water lines of the engine are connected.

In weiterer Ausbildung der Anordnung sind die Wärmeaustauscher für den Wärmeentzug aus dem Kühlwasser und aus den Abgasen zueinander parallel geschaltet. Dabei wird die Wärmeenergie beider Wärmeaustauscher einer Wärmepumpe zugeführt und das komprimierte gasförmige Medium einer Gasturbine zugeführt, welche getrieblich mit der Arbeitsmaschine verbunden ist. Alternativ sind die Wärmeaustauscher für den Wärmeentzug aus dem Kühlwasser und den Abgasen in Reihe mit der Wärmepumpe geschaltet. Weiter kann zwischen der Kraftmaschine und dem Wärmeaustauscher für den Wärmeentzug aus den Abgasen ein Turbolader eingeschaltet werden. Schließlich kann in der Arbeitsmediumrückleitung hinter der Rückkühleinrichtung ein Druckminderventil (Düse) angeordnet werden, wodurch die Temperatur des Arbeitsmediums weiter gesenkt wird oder eine Verflüssigung bei einem geeigneten Medium erfolgt.In a further development of the arrangement, the heat exchangers are for extracting heat from the cooling water and from the exhaust gases connected in parallel to each other. The thermal energy of both heat exchangers is fed to a heat pump and that compressed gaseous medium supplied to a gas turbine, which is geared to the machine. Alternatively are the heat exchangers for the extraction of heat from the cooling water and the exhaust gases in series with the heat pump switched. A further can be between the engine and the heat exchanger for the extraction of heat from the exhaust gases Turbocharger switched on. Finally, in the working medium return line downstream of the recooling device, a Pressure reducing valve (nozzle) are arranged, whereby the temperature of the working medium is further reduced or a liquefaction takes place in a suitable medium.

In Anwendung des Verfahrens bei einer mit Primärenergie betriebenen Verbrennungskraftmaschine betreibt das Drehmoment der Kraftmaschine ausschließlich oder zusätzlich eine Wärmepumpe,In application of the method in a primary energy operated Internal combustion engine operates the torque of the engine exclusively or in addition to a heat pump,

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wobei von der Wärmepumpe unter Entziehung der Wärmeenergie aus den Schornsteinabgasen und dem Kühlwasser diese auf ein gasförmiges Medium übertragen wird, welches verdichtet und nachfolgend in einer Gasturbine in ein zusätzliches Drehmoment umgewandelt und als Antrieb der Arbeitsmaschine überlagert wird.whereby the heat pump converts the heat energy from the chimney flue gases and the cooling water to a gaseous one Medium is transmitted, which is compressed and subsequently converted into additional torque in a gas turbine and is superimposed as the drive of the working machine.

Eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens ist dahingehend ausgebildet, daß einer Verbrennungskraftmaschine eine Dampferzeugungsanlage nachgeordnet ist, welche eine Dampfturbine antreibt, die getrieblich mit einer Arbeitsmaschine verbunden ist. Dem Abwärmeabzug und/oder dem Kühlwasserkreislauf sind Wärmeaustauscher zugeordnet, welche mit einer Wärmepumpe verbunden sind, und das die entzogene Wärmeenergie führende, gasförmige Medium treibt über eine Gasturbine zusätzlich die Arbeitsmaschine. An arrangement for carrying out the method is designed in such a way that an internal combustion engine has a steam generating system is downstream, which drives a steam turbine that is geared to a work machine is. Heat exchangers, which are connected to a heat pump, are assigned to the waste heat extractor and / or the cooling water circuit and the gaseous medium carrying the extracted thermal energy also drives the machine via a gas turbine.

In Anwendung des Verfahrens zum Entzug von zusätzlicher Energie aus Wasser oder Luft wird vorgeschlagen, die Temperatur des Mediums auf ein.weiteres Medium zu übertragen und dessen Temperatur unter Kompression zu erhöhen und direkt oder durch Austausch auf ein gasförmiges Medium zu überführen, welches die Arbeitsmaschine über eine Gasturbine oder dergl. betreibt.In application of the method for extracting additional energy from water or air, it is proposed that the temperature of the Medium to another medium and its temperature to increase under compression and to convert directly or by exchange to a gaseous medium, which Operates the machine via a gas turbine or the like.

Eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens besteht darin, daß das Plußwasser oder gasförmige Medium über eine Pumpe einem Wärmeaustauscher und das die Temperatur führende Medium einer Wärmepumpe zugeführt wird und über eine Turbine eine Arbeitsmaschine betreibt. In Weiterbildung der Anordnung ist ein Sonnenkollektor mit Wärmespeicher zur Erwärmung des Arbeitsmediums vorgesehen. Das Arbeitsmedium wird einer Wärmepumpe zugeführt und über eine Turbine oder dergl. einer Arbeitsmaschine aufgegeben.An arrangement for carrying out the method is that the plus water or gaseous medium via a pump to a Heat exchanger and the medium that carries the temperature is fed to a heat pump and a working machine via a turbine operates. In a further development of the arrangement, there is a solar collector with a heat store for heating the working medium intended. The working medium is fed to a heat pump and, via a turbine or the like, to a working machine given up.

Beispielsweise wird die Wandung eines Wasserfahrzeugs als Wärmeaustauscher gegenüber dem diese umgebendem Medium ausge-For example, the wall of a watercraft is used as a heat exchanger compared to the surrounding medium

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bildet und die Wärmeenergie des Wärmeaustauschers einer Wärmepumpe und weiter über eine Turbine oder dergl. einer Arbeitsmaschine zugeführt.forms and the thermal energy of the heat exchanger of a heat pump and further fed to a working machine via a turbine or the like.

Der Wärmepumpe ist eine Windturbine als Antrieb zugeordnet, und das zugeführte erwärmte, gasförmige Medium durch Kompression zu verdichten und als heißes Gas einer Gasturbine zuzuführen, von welcher das Drehmoment an eine Arbeitsmaschine, beispielsweise einen Generator abgegeben wird.The heat pump is assigned a wind turbine as a drive, and the supplied heated, gaseous medium by compression to compress and to supply as hot gas to a gas turbine, from which the torque is transmitted to a working machine, for example a generator is delivered.

Ausführungsbeispiele stellt die Zeichnung dar. Es zeigen:Exemplary embodiments are shown in the drawing. They show:

Fig. 1 die Anordnung einer Verbrennungskraftmaschine und Gewinnung von Sekundärenergie, die der Arbeitsmaschine gemeinsam mit der Primärenergie zugeführt wird.Fig. 1 shows the arrangement of an internal combustion engine and extraction of secondary energy that is fed to the machine together with the primary energy.

Fig. 2 die Anordnung in der weiteren Ausgestaltung nach Fig.FIG. 2 shows the arrangement in the further embodiment according to FIG.

Fig. 3 die Anordnung für die Gewinnung von Primärenergie aus Wasser oder Luft und ihrer Zuführung zu Arbeitsmaschinen. 3 shows the arrangement for the production of primary energy from water or air and their supply to work machines.

In der Fig. 1 ist mit 1 eine Kraftmaschine, beispielsweise ein Verbrennungsmotor bezeichnet, die die Abtriebsenergie ausschließlich oder zusätzlich einer Wärmepumpe 2 (Kompressor) über eine Antriebswelle 3 zuführt. Die Wärmeenergie der Abgase der Kraftmaschine wird über eine Zuleitung 1J einem Wärmeaustauscher 5 und die Wärmeenergie des Kühlwasserkreislaufs wird über eine Zuleitung 6 einem weiteren parallel zu dem Wärmeaustauscher 5 angeordneten Wärmeaustauscher 5a zugeführt. InIn FIG. 1, 1 denotes an engine, for example an internal combustion engine, which supplies the output energy exclusively or in addition to a heat pump 2 (compressor) via a drive shaft 3. The thermal energy of the exhaust gases of the engine is supplied via a supply line 1 J a heat exchanger 5 and the heat energy of the cooling water circuit is fed via a feed line 6 to a further arranged parallel to the heat exchanger 5 heat exchanger 5a. In

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— Q —- Q -

den Wärmeaustauschern 5, 5a wird die Wärmeenergie den Abgasen bzw. dem Kühlwasser entzogen und einem gasförmigen Medium wie Kohlendioxyd, Helium, Ammoniak oder Freon zugeführt. Das gasförmige, die Wärmeenergie aufnehmende Medium wird über Leitungen 7, 8 der Wärmepumpe 2 zugeführt, wo dieses unter Verdichten eine Temperaturerhöhung erfährt und über eine Leitung 9 eine Gasturbine 10 betreibt, deren Drehmoment über eine Antriebswelle 10a einer Arbeitsmaschine 11, beispielsweise einem Elektrogenerator oder dem Getriebe eines Kraftfahrzeugs zugeführt wird, wo Primär- und Sekundärenergie gemeinsam zur Leistung einer Arbeit verwendet werden.the heat exchangers 5, 5a, the thermal energy is withdrawn from the exhaust gases or the cooling water and a gaseous medium such as Carbon dioxide, helium, ammonia or freon are supplied. The gaseous medium, which absorbs the heat energy, is conveyed via pipes 7, 8 are fed to the heat pump 2, where the latter experiences a temperature increase with compression, and via a line 9 a gas turbine 10 operates, the torque of which via a drive shaft 10a of a work machine 11, for example a Electric generator or the gearbox of a motor vehicle is fed, where primary and secondary energy together for power be used in a work.

Der Vorteil einer derartigen Anordnung ist darin zu sehen, daß der Wirkungsgrad der Kraftmaschine 1 durch Ausnutzung der Primärenergie (direkt abgegene Leistung) und dem zusätzlichen Leistungsgewinn aus den in den Abgase und dem Kühlwasserkreislauf enthaltenen Wärmeenergien an der Gasturbine 10 wirksam werden und somit der Wirkungsgrad der Kraftmaschine 1 durch Ausnutzung der Wärmeverluste und deren Umsetzung in zusätzliche Leistung erheblich erhöht wird.The advantage of such an arrangement can be seen in the fact that the efficiency of the engine 1 is achieved by utilizing the primary energy (directly delivered performance) and the additional performance gain from the in the exhaust gases and the cooling water circuit Thermal energies contained in the gas turbine 10 are effective and thus the efficiency of the engine 1 through Utilization of the heat losses and their conversion into additional power is increased considerably.

In der Fig. 2 ist eine alternative Anordnung zu der von Fig. 1 dargestellt. Eine Kraftmaschine 1, beispielsweise eine Verbrennungskraftmaschine, betreibt ausschließlich oder zusätzlich über eine Antriebswelle 3 eine Wärmepumpe 2. Die Abgase können auch zuerst über eine Leitung 4 einen Turbolader 14 durchlaufen und dann einem Wärmeaustauscher 5b zugeleitet werden, der mit einem vorgeschalteten Wärmeaustauscher 5c in Reihe geschaltet ist. Die im Kühlwasserkreislauf enthaltene Wärmeenergie wird über eine Zuleitung 6 dem Wärmeaustauscher 5c zugeführt und, wie bereits vorbeschrieben, durch ein gasförmiges Medium aus Kohlendioxyd, Helium, Ammoniak oder Freon diesem entzogen. Dadurch erfolgt eine kaskadenförmige Aufheizung des über die Zuleitung 15a und 9a der Wärmepumpe 2 zugeführten gasförmigenFIG. 2 shows an alternative arrangement to that of FIG. 1 shown. An engine 1, for example an internal combustion engine, operates a heat pump 2 exclusively or additionally via a drive shaft 3. The exhaust gases can also first pass through a turbocharger 14 via a line 4 and then fed to a heat exchanger 5b, which is connected in series with an upstream heat exchanger 5c is. The thermal energy contained in the cooling water circuit is fed to the heat exchanger 5c via a feed line 6 and, as already described above, withdrawn from it by a gaseous medium of carbon dioxide, helium, ammonia or freon. This results in a cascade heating of the via the Supply lines 15a and 9a of the heat pump 2 supplied gaseous

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Mediums, welches in der Wärmepumpe 2 verdichtet wird und dabei eine weitere Temperaturerhöhung erfährt. Von der Wärmepumpe wird das gasförmige Medium über eine Leitung 9a einer Gasturbine 10 oder dergl. zugeführt, welche über eine Antriebswelle 10a das erzeugte Drehmoment auf eine Arbeitsmaschine 11 überträgt.Medium, which is compressed in the heat pump 2 and thereby experiences a further increase in temperature. From the heat pump If the gaseous medium is supplied via a line 9a to a gas turbine 10 or the like, which via a drive shaft 10a transmits the generated torque to a work machine 11.

Um eine noch bessere Energieausnutzung zu erzielen, wird über eine Leitung 16 das die Gasturbine 10 betreibende Medium über einer Rückkühleinrichtung 17, eine Rückkühlleitung 18 und ein temperaturabhängiges Steuerventil 19 entweder dem Wärmeaustauscher 5c oder über eine Leitung 20 zu dem Kühlwasserkreislauf der Verbrennungskraftmaschine 1 zugeleitet.In order to achieve even better energy utilization, the medium operating the gas turbine 10 is transferred via a line 16 a recooling device 17, a recooling line 18 and a temperature-dependent control valve 19 either to the heat exchanger 5c or via a line 20 to the cooling water circuit of the internal combustion engine 1.

Die Anordnungen nach den Fig. 1 und 2 sind sinngemäß anwendbar für jegliche Verbrennungsmotoren bei Kraftfahrzeugen, Luft- und Wasserfahrzeugen als auch bei Kraftwerksanlagen und dienen der Steigerung des Wirkungsgrades der Kraftmaschinen. Die Anordnung nach den Fig. 1 und 2 kann auch derart ausgebildet sein, daß die Verbrennungskraftmaschine eine Dampferzeugungsanlage, beispielsweise eine Kesselanlage betreibt, welche Heißdampf erzeugt, der verdichtet eine Dampfturbine speist, welche getrieblich mit einer Arbeitsmaschine verbunden ist. Dabei sind dem Abwärmeabzug und/oder dem Kühlwasserkreislauf Wärmeaustauscher zugeordnet, welche den Abgasen und dem Kühlwasserkreislauf die Restwärme entziehen und über wärmeleitende, gasförmige Medien diese einer Wärmepumpe zuführen, wo diese verdichtet und einer Gasturbine zugeführt werden, welche zusätzlich zur Dampfturbine eine Drehmoment auf die Arbeitsmaschine überträgt.The arrangements according to FIGS. 1 and 2 can be used mutatis mutandis for all internal combustion engines in motor vehicles, aircraft and watercraft as well as in power plants and serve to increase the efficiency of the prime mover. The arrangement according to FIGS. 1 and 2 can also be designed in this way be that the internal combustion engine operates a steam generation system, for example a boiler system, which generates superheated steam, which is compressed and feeds a steam turbine, which is connected in a geared manner to a working machine is. In this case, the waste heat exhaust and / or the cooling water circuit are assigned to heat exchangers, which the exhaust gases and Extract the residual heat from the cooling water circuit and feed it to a heat pump via heat-conducting, gaseous media, where these are compressed and fed to a gas turbine, which in addition to the steam turbine generates a torque on the Working machine transfers.

In der Fig. 3 ist ein weiteres Verfahren und eine entsprechende Anordnung zur Gewinnung von zusätzlicher Energie aus dem Wasser oder der Luft zum Betrieb von Arbeitsmaschinen im Prinzip dargestellt.In Fig. 3 is a further method and a corresponding arrangement for obtaining additional energy from the Water or air for the operation of work machines shown in principle.

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über eine Zuleitung 30 wird Flußwasser oder erwärmte Luft über eine Pumpe 31 einem Wärmeaustauscher 33 zugeführt, in welchem die in dem zugeführten Medium enthaltene Wärmeenergie diesem entzogen und auf ein gasförmiges Medium, beispielsweise Freon, Helium, Kohlendioxyd oder Ammoniak übertragen wird. Das erhitzte gasförmige Medium wird über eine Leitung 34 einer Wärmepumpe 35 zugeführt. Die Wärmepumpe 35 wird beispielsweise von einer Windturbine 36 angetrieben. Das komprimierte gasförmige Medium wird über eine Leitung unter Zwischenschalten eines Wärmespeichers 38 auf eine Gasturbine 39 gegeben, welche über eine Antriebswelle 40 eine Arbeitsmaschine 41 treibt. Gegebenenfalls wird die erwärmte Luft bzw. das Wasser durch einen Sonnenkollektor 42 mit Wärmespeicher 42a vor Erreichen des Wärmeaustauschers 33 noch weiter vorgewärmt.River water or heated air is supplied via a supply line 30 fed via a pump 31 to a heat exchanger 33, in which the thermal energy contained in the supplied medium withdrawn from this and transferred to a gaseous medium, for example freon, helium, carbon dioxide or ammonia will. The heated gaseous medium is fed to a heat pump 35 via a line 34. The heat pump 35 is driven by a wind turbine 36, for example. The compressed gaseous medium is transferred to a gas turbine via a line with the interposition of a heat accumulator 38 39 given, which drives a work machine 41 via a drive shaft 40. If necessary, the heated Air or the water through a solar collector 42 with Heat accumulator 42a is further preheated before reaching the heat exchanger 33.

Das Verfahren nach Fig. 3 ist vorzugsweise bei Wasserfahrzeugen und für die Schiffahrt vorteilhaft verwendbar, kann jedoch auch in an Primärenerg'ie armen Entwicklungsländern als stationäre Anlage Anwendung finden.The method according to FIG. 3 can preferably be used advantageously in watercraft and for shipping but also in developing countries that are poor in primary energy can be used as a stationary system.

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Claims (1)

Anmelder: J. Lochbühler Düsseldorf, den 5·5·1978Applicant: J. Lochbühler Düsseldorf, 5 · 5 · 1978 L 076978L 076978 Patentansprüche:Patent claims: ^) Verfahren zur Erhöhung des Wirkungsgrades von mit Primärenergie betriebenen Kraftmaschinen, welches bei einer Arbeitsmaschine durch übertragung des von der Kraftmaschine erzeugten Drehmomentes auf die Arbeitsmaschine erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Kraftmaschine abgegebenen Leistungsverluste in zusätzliche Sekundärenergie umgewandelt werden, welche dem auf die Arbeitsmaschine übertragenen Drehmoment überlagert wird.^) Process to increase the efficiency of using primary energy operated prime movers, which in a work machine by transferring the from the prime mover generated torque takes place on the machine, characterized in that the of the engine output power losses are converted into additional secondary energy, which the torque transmitted to the driven machine is superimposed. 2. Verfahren nach Anspruch 1 bei einem mit Primärenergie betriebenen Verbrennungsmotor oder Kraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehmoment der Kraftmaschine ausschließlich oder zusätzlich eine Wärmepumpe (Kompressor) betreibt und der Wärmepumpe unter Entziehung der Wärmeenergie der Kühlwassertemperatur und/oder der Abwärme der Motorabgase diese durch ein gasförmiges Medium zugeführt wird, welches verdichtet und nachfolgend in einer Gasturbine (lo) in ein zusätzliches Drehmoment umgewandelt und der Arbeitsmaschine (11) aufgegeben wird.2. The method according to claim 1 in one operated with primary energy Internal combustion engine or engine, characterized in that the torque of the engine exclusively or additionally operates a heat pump (compressor) and the heat pump with withdrawal the thermal energy of the cooling water temperature and / or the waste heat of the engine exhaust gases this through a gaseous medium is supplied, which is compressed and subsequently converted into additional torque in a gas turbine (lo) and the work machine (11) is abandoned. 3. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 oder 2,3. Arrangement for performing the method according to one of claims 1 or 2, dadurch gekennzeichnet, daß einer Kraftmaschine eine Arbeitsmaschine zugeordnet ist und von dem Antriebsstrang (3) der Kraftmaschine (1) eine Wärmepumpe (2) angetrieben wird, der ein erhitztes, gasförmiges Medium von Wärmeaustauschern (5> 5a; 5b, 5c) zugeführt wird, welche mit den Abgas- und/oder den Kühlwasserleitungen (4 bzw. 6) der Kraftmaschine (1) verbunden sind.characterized in that a prime mover is a work machine is assigned and driven by the drive train (3) of the engine (1) a heat pump (2) which is a heated, gaseous medium from heat exchangers (5> 5a; 5b, 5c) is supplied, which with the exhaust gas and / or the cooling water lines (4 and 6) of the Power machine (1) are connected. 909848/0107909848/0107 ORIGINAL IMSPECTEDORIGINAL IMSPECTED Ί. Anordnung nach Anspruch 3,Ί. Arrangement according to claim 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeaustauscher (5» 5a) für den Wärmeentzug aus dem Kühlwasser und aus den Abgasen zueinander parallel geschaltet sind und die Wärmeenergie beider Wärmeaustauscher über eine Wärmepumpe (2) als komprimiertes gasförmiges Medium einer Gasturbine •zugeführt wird, welche getrieblich mit der Arbeitsmaschine (11) verbunden ist.characterized in that the heat exchangers (5 »5a) for the extraction of heat from the cooling water and from the exhaust gases are connected in parallel to each other and the thermal energy both heat exchangers via a heat pump (2) as compressed gaseous medium of a gas turbine • is fed, which is geared to the working machine (11) connected is. 5. Anordnung nach Anspruch 3 oder 4,5. Arrangement according to claim 3 or 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeaustauscher (5b, 5c) für den Wärmeentzug aus dem Kühlwasser und den Abgasen in Reihe mit der Wärmepumpe (2) geschaltet sind.characterized in that the heat exchangers (5b, 5c) for the extraction of heat from the cooling water and the exhaust gases in Are connected in series with the heat pump (2). 6. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Kraftmaschine (1) und dem Wärmeaustauscher (5b) für den Wärmeentzug aus den Abgasen ein Turbolader (1^) eingeschaltet ist.6. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that between the engine (1) and a turbocharger (1 ^) is switched on in the heat exchanger (5b) for extracting heat from the exhaust gases. 7. Anordnung nach einer der Ansprüche h bis 6,7. Arrangement according to one of claims h to 6, dadurch gekennzeichnet, daß von der Gasturbine (lo) in einer Arbeitsmediumrückleitung (18) hinter der Rückkühleinrichtung (17) ein Druckminderventil (Düse) (19) angeordnet ist.characterized in that the gas turbine (lo) in a working medium return line (18) downstream of the recooling device (17) a pressure reducing valve (nozzle) (19) is arranged. 8. Verfahren nach Anspruch 1, bei einer mit Primärenergie betriebenen Verbrennungskraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehmoment der Kraftmaschine (1) ausschließlich oder zusätzlich eine Wärmepumpe betreibt und von der Wärmepumpe unter Entziehung der Wärmeenergie aus den Schornsteinabgasen und dem Kühlwasser durch ein gasförmiges Medium, welches verdichtet und nachfolgend in einer Gasturbine in ein zusätzliches Drehmoment umgewandelt und als Antrieb der Arbeitsmaschine (11) überlagert wird.8. The method of claim 1, in one operated with primary energy Internal combustion engine, characterized in that the torque of the engine (1) exclusively or additionally operates a heat pump and from the heat pump with the withdrawal of the Thermal energy from the chimney flue gases and the cooling water through a gaseous medium, which compresses and subsequently converted into additional torque in a gas turbine and superimposed as a drive for the working machine (11) will. 909848/0107909848/0107 9. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß einer Verbrennungskraftmaschine (1) eine Dampferzeugungsanlage nachgeordnet ist, welche eine Dampfturbine (2) antreibt, die getrieblich mit einer Arbeitsmaschine (11) verbunden ist und dem Abwärmeabzug und/oder dem Kühlwasserkreislauf Wärmeaustauscher zugeordnet sind, welche mit einer Wärmepumpe verbunden sind und das die entzogene Wärmeenergie führende, gasförmige Medium über eine Gasturbine zusätzlich die Arbeitsmaschine treibt.9. Arrangement for performing the method according to claim 8, characterized in that an internal combustion engine (1) a steam generation system is arranged downstream, which drives a steam turbine (2), which is geared with a Work machine (11) is connected and assigned to the waste heat exhaust and / or the cooling water circuit heat exchanger which are connected to a heat pump and the gaseous medium carrying the extracted heat energy Additionally drives the machine via a gas turbine. 10. Verfahren nach Anspruch 1 zum Entzug von zusätzlicher Energie aus Wasser oder Luft,10. The method according to claim 1 for the extraction of additional energy from water or air, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Mediums auf ein weiteres Medium übertragen und dieses unter Kompression erhöht und direkt oder durch Austausch auf ein gasförmiges Medium überführt wird, welches die Arbeitsmaschine (41) treibt.characterized in that the temperature of the medium is transferred to another medium and this under compression increased and transferred directly or by exchange to a gaseous medium, which the working machine (41) drives. 11. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Flußwasser oder gasförmige Medium über eine Pumpe (31) einem Wärmeaustauscher (33) und das die Temperatur führende Medium einer Wärmepumpe (35) zugeführt wird und über eine Turbine (39) eine Arbeitsmaschine (41) treibt. '11. Arrangement for performing the method according to claim 10, characterized in that the river water or gaseous Medium via a pump (31) to a heat exchanger (33) and the temperature-carrying medium to a heat pump (35) is supplied and drives a working machine (41) via a turbine (39). ' 12. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sonnenkollektor (42) mit Wärmespeicher (42a) zur Erwärmung des Arbeitsmediums vorgesehen ist, das Arbeitsmedium einer Wärmepumpe (35) zugeführt wird und über eine Turbine (39) oder dergl. eine Arbeitsmaschine (41) treibt.12. Arrangement for performing the method according to claim 10, characterized in that a solar collector (42) with Heat accumulator (42a) is provided for heating the working medium, and the working medium is fed to a heat pump (35) and drives a working machine (41) via a turbine (39) or the like. 13. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung eines Wasserfahrzeugs als Wärmeaustauscher (33) gegenüber dem diesen umge-13. Arrangement for performing the method according to claim 10, characterized in that the wall of a watercraft as a heat exchanger (33) compared to the surrounding 909848/0107909848/0107 benden Medium ausgebildet ist und die Wärmeenergie des Wärmeaustauschers (33) einer Wärmepumpe (35) und einer Turbine (39) oder dergl. zugeführt und mit dieser eine Arbeitsmaschine (2Il) getrieblich gekuppelt ist.Benden medium is formed and the thermal energy of the heat exchanger (33) of a heat pump (35) and a turbine (39) or the like. Supplied and with this a working machine (2 Il) is geared coupled. Anordnung nach einem der Ansprüche 11 bis 13»
dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmepumpe (35) eine
Windturbine (36) als Antrieb zugeordnet ist.
Arrangement according to one of Claims 11 to 13 »
characterized in that the heat pump (35) has a
Wind turbine (36) is assigned as a drive.
909848/0107909848/0107
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0050311A3 (en) * 1980-10-18 1982-10-27 Günter Dipl.-Ing. Schönnenbeck Method of increasing the power or decreasing energy use in heat engines by profiting from waste heat

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0050311A3 (en) * 1980-10-18 1982-10-27 Günter Dipl.-Ing. Schönnenbeck Method of increasing the power or decreasing energy use in heat engines by profiting from waste heat

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