DE3445785A1 - Method and apparatus for generating a force from the temperature difference of two heat storage media - Google Patents
Method and apparatus for generating a force from the temperature difference of two heat storage mediaInfo
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Abstract
Description
Verfahren und Einrichtung zur Erzeugung Method and device for production
einer Kraft aus der Temperaturdifferenz zweier Wärmespeichermedien Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung einer Kraft aus der Temperaturdifferenz zwischen einem Wärmeabgabe- und einem Wärmeaufnahmemedium nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft weiter eine Einrichtung zur Durchführung eines derartigen Verfahrens. a force from the temperature difference between two heat storage media The invention relates to a method for generating a force from the temperature difference between a heat emission and a heat absorption medium according to the preamble of Claim 1. The invention further relates to a device for carrying out a such procedure.
Es ist bekannt, mittels Wärmepumpenanlagen Wärmeenergie eines niedrigen Temperaturniveaus auf ein höheres Temperaturniveau zu bringen, wobei auf der Abgabeseite die Wärmeenergie an gewünschte Verbraucher abgegeben wird. Derartige Wärmepumpenanlagen arbeiten zumeist in Kreisprozessen.It is known to use heat pump systems of a low thermal energy Bring temperature levels to a higher temperature level, with on the delivery side the heat energy is delivered to the desired consumer. Such heat pump systems mostly work in circular processes.
Es ist weiterhin bekannt, Wärmeenergie von hohem Temperaturniveau in ein Drehmoment umzuwandeln. Das Grundprinzip eines derartigen Verfahrens ist als Rankine-Prozeß bekannt. Bei diesem bekannten Verfahren wird ein Wärmeträgermedium, nämlich Wassersdurch eine Heizanordnung bis weit in den Dampfbereich hinein erhitzt. Die Abkühlung und Entspannung des Wasserdampfes erfolgt in einer Turbine, von der ein Drehmoment abnehmbar ist. Der Nachteil eines derartigen Verfahrens besteht im wesentlichen darin, daß zur Aufheizung des Wärmeträgermediums insbesondere fossile Brennstoffe erforderlich sind. Eine Abwandlung dieses bekannten Verfahrens zur Verwendung bei tiefen Temperaturen ist nicht möglich, denn Turbinen benötigen zu ihrem getrieb eine hohe Dampftemperatur und Druckdifferenz bei einem schlechten Wirkungsgrad.It is also known, heat energy of a high temperature level convert it into a torque. The basic principle of one such Process is known as the Rankine process. In this known method, a Heat transfer medium, namely water through a heating arrangement far into the steam area heated into it. The cooling and relaxation of the water vapor takes place in one Turbine from which a torque can be removed. The disadvantage of such a procedure consists essentially in the fact that in particular for heating the heat transfer medium fossil fuels are required. A modification of this known method for use at low temperatures is not possible because turbines require to your transmission a high steam temperature and pressure difference with a bad one Efficiency.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Erzeugung einer Kraft aus einer Temperaturdifferenz zwischen zwei Wärmespeichermedien anzugeben, das auch bei geringen Temperaturdifferenzen zwischen zwei Wärmespeichermedien und, wobei das eine der Wärmespeichermedien Umgebungstemperatur aufweisen kann, einsetzbar ist. Des weiteren ist Aufgabe der Erfindung, eine Einrichtung zur Durchführung eines derartigen Verfahrens anzugeben, die einfach, kostengünstig, und mit hohem Wirkungsgrad die Umwandlung einer Temperaturdifferenz in eine Kraft ermöglicht.It is the object of the invention to provide a method for generating a force to indicate from a temperature difference between two heat storage media that too at low temperature differences between two heat storage media and, where that one of the heat storage media can have ambient temperature, can be used is. A further object of the invention is to provide a device for carrying out a to provide such a method that is simple, inexpensive, and highly efficient enables a temperature difference to be converted into a force.
Diese Aufgaben werden durch die in den Ansprüchen 1 und 6 angegebene Erfindung gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.These objects are given by the one specified in claims 1 and 6 Invention solved. Advantageous further developments of the invention are set out in the subclaims specified.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es möglich, Temperaturdifferenzen, wie sie z. B. zwischen der Umgebungsluft und dem Fluß-, Meer- oder Grundwasser bestehen,zur Erzeugung eines Drehmomentes auszunutzen. Vorzugsweise wird das erhaltene Drehmoment zum Antrieb eines Elektrogenerators verwendet.The method according to the invention makes it possible to measure temperature differences, how they z. B. exist between the ambient air and the river, sea or groundwater, for To exploit generation of a torque. Preferably the torque obtained is used to drive an electric generator.
Da das Verfahren mit einem geschlossenen Wärmeträgerkreislauf arbeitet, können Fluorkohlenwasserstoffe oder Chlorkohlenwasserstoffe als Arbeitsmittel verwendet werden.Since the process works with a closed heat transfer circuit, can be fluorocarbons or chlorinated hydrocarbons as Work equipment is used.
Bei entsprechender Auswahl dieser Arbeitsmittel in Abhängigkeit von den zur Verfügung stehenden Temperaturen der beiden Wärmespeichermedien läßt sich so auf jeden Anwendungsfall bezogen ein Drehmoment erzeugen.With appropriate selection of this work equipment depending on the available temperatures of the two heat storage media can generate a torque based on each application.
Die Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, daß als Druckmindereinrichtung ein Drehschieberverdichter verwendet ist, der vorzugsweise in umgekehrter Richtung läuft und dabei den ihm zugeführten Dampf entspannt und unter bestimmten Bedingungen bereits teilverflüssigt. Von dem Drehschieberverdichter kann unmittelbar ein Drehmoment zum Antrieb z. B. eines Elektroqenerators abgenommen werden. In vorteilhafter Weise kann ein Teil des Drehmomentes auch die zwischen Verflüssiger oder Verdampfer vorgesehene Kondensatpumpe antreiben. In Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausführungen angegeben, die eine Erhöhung des Wirkungsgrades der Anlage durch Zwischenkühlung des den Drehschieberverdichter verlassenden Dampfes bzw. Vorerwärmung der dem Verdampfer zugeführten Flüssigkeit ermöglichen. Weitere Vorzüge und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Bpschreibung und den Zeichnungen.The device for carrying out the method is characterized by this from that a rotary vane compressor is used as a pressure reducing device, the preferably runs in the opposite direction and thereby relaxes the steam supplied to it and under certain conditions already partially liquefied. From the rotary vane compressor can directly a torque to drive z. B. a Elektroqenerators removed will. Advantageously, part of the torque can also be used between Drive the condensate pump provided for the condenser or evaporator. In subclaims advantageous designs are given that increase the efficiency of the System through intermediate cooling of the steam leaving the rotary vane compressor or allow preheating of the liquid supplied to the evaporator. Further Advantages and features of the invention emerge from the description below and the drawings.
Es zeigen: Fig. 1 eine Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäßen Kraftwärmekopplungs-Anlage, Fig. 2 einen Drehschieberververdichter, Fig. 3 eine verbesserte Ausführungsform von Fig. 1, Fig. 4 eine gegenüber Fig. 3 alternative Ausführungsform, Fig. 5 eine erweiterte Ausführungsform eines Drehschieberverdichters nach Fig. 2, Fig. 6 eine Anordnung mit mehreren Verdampfern, Fig. 7 eine Anordnung mit einem Unterkühlungssystem, Fig. 8 eine andere Anordnung mit einem Unterkühlungssystem, Fig. 9 ein DruckEntalphi-Diagramm, Fig.10 einen Querschnitt eines Drehschieber-Verdichters, Fig. 11 eine Unterkühlungsanordnung.The figures show: FIG. 1 a basic illustration of a device according to the invention Combined heat and power plant, FIG. 2 shows a rotary vane compressor, FIG. 3 shows a improved embodiment of FIG. 1, FIG. 4 an alternative to FIG. 3 Embodiment, FIG. 5 shows an expanded embodiment of a rotary vane compressor according to Fig. 2, 6 shows an arrangement with several evaporators, FIG. 7 shows an arrangement with a supercooling system, FIG. 8 shows another arrangement a subcooling system, FIG. 9 a pressure Entalphi diagram, FIG. 10 a cross section a rotary vane compressor, FIG. 11 shows a subcooling arrangement.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Kältemittel in einem Kreisprozeß durch Wärmetauscher geführt, die aus einem Temperaturniveau höherer Temperatur Wärme entziehen und an das Wärmeträgermedium abgeben und in einem zweiten Wärmetauscher überschüssige Wärme an ein Temperaturniveau niedrigerer Temperatur abgeben. Als Wärmeträgermedium ist ein Kältemittel, z B. ein Fluorkohlenwasserstoff oder ein Chlorkohlenwasserstoff verwendet. Derartige Kältemittel sind bekannt, z. B. als Freone von der Firma Dupont.In the method according to the invention, a refrigerant is in one Cycle process carried out by heat exchangers, which from a temperature level higher Temperature extract heat and give it to the heat transfer medium and in a second Heat exchanger excess heat to a lower temperature level hand over. A refrigerant, e.g. a fluorocarbon, is used as the heat transfer medium or a chlorinated hydrocarbon is used. Such refrigerants are known, e.g. B. as freons from Dupont.
Eine ausgeführte Anordnung arbeitet z. B. mit einem Kältemittel mit der Bezeichnung Freon R22.An executed arrangement works e.g. B. with a refrigerant called Freon R22.
Eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist in Fig.l gezeigt. Ein Wärmetauscher 1 entnimmt einem Wärmeabgabemedium Wärmeenergie. Das Wärmeabgabemedium kann z. B. die Luft, Grundwasser, Meerwasser, Flußwasser, Abwärme von Schiffsrnaschinen, Kraftfahrzeugen, Kraftwerken oder andere Wärmequellen, die im Vergleich zum Wärmeabgabemedium eine höhere Temperatur aufweisen, sein. In dem Wärmetauscher 1 wird die Wärmeenergie an das Wärmeträgermedium, nämlich das Kältemittel abgegeben. Dabei verdampft das dem Wärmetauscher 1 in flüssiger Form zugeführte Kältemittel. Der entstandene, gesättigte Dampf wird nun einem Drehschieberverdichter zugeführt, der jedoch gegenüber seiner Verdichterfunktion in umgekehrter Richtung läuft. Dieser Verdichter 3 weist einen Eingang 7 auf, der in einen scheibenförmigen Hohlraum 8 mündet. In diesem Hohlraum läuft eine Verdichterscheibe, die exzentrisch im Hohiraum gelagert ist. Am Außenumfang der Scheibe befinden sich in radialer Richtung Nuten, in die Lamellen eingesetzt sind. Bei Drehung der Scheibe mit einer genügenden Drehzahl werden diese Lamellen gegen die innere Oberfläche des scheibenförmigen Hohlraumes seitlich angedrückt.A device for performing the method is shown in Fig.l. A heat exchanger 1 takes heat energy from a heat release medium. The heat release medium can e.g. B. the air, groundwater, sea water, river water, waste heat from ship machines, Motor vehicles, power plants or other heat sources, which in comparison to the heat emitting medium have a higher temperature. In the heat exchanger 1, the thermal energy to the heat transfer medium, namely that Refrigerant released. Included the refrigerant supplied to the heat exchanger 1 in liquid form evaporates. Of the The resulting saturated steam is now fed to a rotary vane compressor, which however, it runs in the opposite direction compared to its compressor function. This Compressor 3 has an inlet 7 which enters a disk-shaped cavity 8 flows out. A compressor disk runs in this cavity, which is eccentric in the cavity is stored. On the outer circumference of the disc there are grooves in the radial direction, are inserted into the slats. When the disc rotates at a sufficient speed these lamellae are against the inner surface of the disc-shaped cavity pressed on the side.
Derartige Drehschieberverdichter sind bekannt. Zwischen zwei aufeinander folgenden Lamellen befinden sich dabei jeweils Hohlräume, die von dem Eingang 7 zum Ausgang 9 sich erweitern.Such rotary vane compressors are known. Between two on top of each other The following lamellae are each hollow spaces that lead from the entrance 7 to exit 9.
Die Folge ist, daß der dem Eingang 7 zugeführte Dampf infolge der sich vergrößernden Räume zwischen den Lamellen entspannt. Dadurch besteht ein Druckgefälle zwischen dem Eingang 7 und dem Ausgang 9, welches dazu führt, daß die Scheibe innerhalb des Hohlraumes dreht. An der Achse der Scheibe kann dann ein Drehmoment abgenommen werden und vorzugsweise einem Elektrogenerator zugeführt werden.The result is that the input 7 supplied steam as a result of expanding spaces between the slats. This creates a pressure gradient between the input 7 and the output 9, which leads to the fact that the disc within of the cavity rotates. A torque can then be picked up on the axis of the disk and are preferably fed to an electric generator.
Der den Drchschieberverdichter 3 verlassende, im wesentlichen noch gesättigte Dampf wird gemäß Fig. 1 einem weiteren Wärmetauscher 2 zugeführt, in dem die überschüssige Wärme an ein Wärmeaufnahmemedium 6 abgegeben wird, wobei sich der Dampf verflüssigt. Das Wärmeaufnahmemedium kann ebenfalls Luft, Seewasser, Meerwasser, Grundwasser oder ein anderes Energieaufnahmemedium sein, dessen Temperatur geringer ist als die Temperatur des Energieabgabemediums. Das verflüssigte, den Wärmetauscher 2 verlassende Kältemittel gelangt dann über eine Kondensatpumpe 4 wieder in den Wärmetauscher 1, dem Verdampfer. Da das Druckniveau zwischen Verdampfer 1 und Wärmetauscher 2 im wesentlichen den Antrieb des Drehschiebberverdichters 3 bewirkt,ist es erforderlich, daß das unter niedrigem Druck stehende Kältemittel im Wärmetauscher 2 wieder auf den hohen Druck im Verdampfer 1 gebracht wird. Dies ist besonders einfach erreichbar, wenn den Wärmetauscher 2 nur Flüssigkeit verläßt, die z. B.The one leaving the rotary vane compressor 3, essentially still saturated steam is fed to a further heat exchanger 2 according to FIG. 1, in which the excess heat is given off to a heat absorption medium 6, whereby the steam liquefies. The heat absorption medium can also be air, sea water, sea water, Groundwater or another energy absorption medium, the temperature of which is lower is than the temperature of the energy delivery medium. The liquefied, the heat exchanger 2 leaving refrigerant then returns to the via a condensate pump 4 Heat exchanger 1, the evaporator. Because the pressure level between evaporator 1 and heat exchanger 2 essentially the drive of the rotary vane compressor 3 causes is it requires that the low pressure refrigerant be in the heat exchanger 2 is brought back to the high pressure in the evaporator 1. This is particularly easy achievable when the heat exchanger 2 leaves only liquid that z. B.
mittels einer Zahnradpumpe auf das im Verdampfer 1 dort herrschende Druckniveau gebracht werden kann.by means of a gear pump on the prevailing in the evaporator 1 there Pressure level can be brought.
Es hat sich gezeigt, daß bereits bei einer Temperaturdifferenz von etwa 100 zwischen dem Wärmeabgabe- und dem Wärmeaufnahmemedium ein Betrieb einer derartigen Wärmekraftkopplungsanlage mit Vorteil einsetzbar ist. Der Betrieb einer derartigen Anlage ist je nach Wahl des Arbeitsmittels bei jeder beliebigen Temperatur möglich, solange die Temperaturdifferenz zwischen Energieaufnahme und Energieabgabemedium ausreichend groß ist.It has been shown that even at a temperature difference of about 100 between the heat emission and the heat absorption medium an operation of a such a thermal power coupling system can be used with advantage. The operation of a Such a system is at any temperature, depending on the choice of working medium possible as long as the temperature difference between energy consumption and energy output medium is big enough.
Die Auswahl des Arbeitsmittels richtet sich daher zunächst nach dem vorhandenen Temperaturniveau der vorhandenen Energieträger. Bereits bei einer geringen Temperaturerhöhung der Kältemittelflüssigkeit soll das Arbeitsmittel verdampfen, dabei von der Wärmequelle möglichst viel Energie aufnehmen, so daß eine entsprechend große Arbeitsmittel-Volumenleistung vorliegt. Dadurch wird ein entsprechender Dampfdruck erzeugt, der den Drehschieberverdichter antreibt. Nach dem Austreten des Arbeitsmittels aus dem Drehschieberverdichter soll es möglichst bereits flüssig sein oder durch Abkühlen im Wärmetauscher 2 sich unmittelbar verflüssigen. Das Arbeitsmittel soll dann so kalt wie möglich im flüssigen Zustand von einer Pumpe von einem niedrigen Druck auf einen hohen Druck gepumpt werden, der sich im Verdampfer befindet. Müßte anstelle einer Flüssigkeit ein Dampf auf ein erhöhtes Dampfdruckniveau gebracht werden, wäre eine wesentlich höhere Pump- oder Kompressorleistung erforderlich.The selection of the work equipment is therefore initially based on the existing temperature level of the available energy sources. Even with a small one If the temperature of the refrigerant liquid increases, the working medium should evaporate, absorb as much energy as possible from the heat source, so that a corresponding there is a large volume of work equipment. This creates a corresponding vapor pressure that drives the rotary vane compressor. After the work equipment has escaped from the rotary vane compressor, it should, if possible, already be liquid or through Cooling in the heat exchanger 2 liquefy immediately. The work equipment should then as cold as possible in the liquid state from a pump from a low one Pressure can be pumped to a high pressure, which is located in the evaporator. Ought to Instead of a liquid, a vapor is brought to an increased vapor pressure level a significantly higher pump or compressor power would be required.
Fig. 3 zeigt eine erweiterte Ausführungsform von Fig. 1.FIG. 3 shows an expanded embodiment of FIG. 1.
Das im Verdampfer 1 in das Sattdampfgebiet geführte Kältemittel wird dem umgekehrt laufenden Drehschieberverdichter 3 zugeführt, in dem es entspannt wird. Dabei wird an der Achse des Verdichters eine Arbeit abgegeben. Das Kältemittel gelangt dann als Naßdampf über einen Wärmetauscher 10 in den Kondensator 2, in dem es verflüssigt wird. Dabei gibt es die restliche Energie an einen Wärmespeicher geringere Temperatur ab. Das verflüssigte Kondensat wird dann über eine Kondensatpumpe 4 und den Wärmetauscher 10 wieder an den Verdampfer 1 zurückgeführt. Durch den Wärmetauscher 10 wird der den Verdichter 3 verlassende Naßdampf durch das flüssige Kältemittel unterkühlt. Dadurch ergibt sich ein besserer Wirkungsgrad des Kondensators 2. Gleichzeitig wird der Druck im Niederdruckteil der Einrichtung verringert, so daß die Druckdifferenz, die im wesentlichen für die zu gewinnende Energie maßgeblich ist, vergrößert ist.The refrigerant conducted in the evaporator 1 into the saturated steam area will fed to the reverse rotating vane compressor 3, in which it relaxes will. Work is done on the axis of the compressor. The refrigerant then passes as wet steam through a heat exchanger 10 in the condenser 2, in which it is liquefied. The rest of the energy is transferred to a heat store lower temperature. The liquefied condensate is then pumped through a condensate pump 4 and the heat exchanger 10 are fed back to the evaporator 1. Through the heat exchanger 10, the wet steam leaving the compressor 3 is caused by the liquid refrigerant hypothermic. This results in a better efficiency of the capacitor 2. At the same time the pressure in the low-pressure part of the device is reduced so that the pressure difference, which is essential for the energy to be obtained is enlarged.
Zum Antrieb der Kondensatpumpe 4 eignet sich vorzugsweise ein weiterer Drehschieberverdichter 11, der mit der Kondensatpumpe 4 gekuppelt ist. Der Verdichter 11 läuft ebenfalls in umgekehrter Richtung und wird von einem Teil des den Verdampfer 1 verlassenden Dampfes gespeist. Da die Energie zum Betrieb der Kondensatpumpe gegenüber der Abtriebsenergie an dem Drehschieberverdichter 3 gering ist, reicht ein kleiner Teil des den Verdampfer 1 verlassenden Dampfes aus, um die Kondesatpumpe anzutreiben. Der den Verdichter 11 verlassende Dampf wird dem Eingang des Kondensators 2 oder dem Eingang des Wärmetauschers 10 -zugeführt.Another is preferably suitable for driving the condensate pump 4 Rotary vane compressor 11, which is coupled to the condensate pump 4. The compressor 11 also runs in reverse and is used by part of the evaporator 1 leaving steam fed. Since the energy to operate the condensate pump is opposite the output energy at the rotary vane compressor 3 is low, a smaller one is sufficient Part of the vapor leaving the evaporator 1 to drive the condensate pump. The steam leaving the compressor 11 is the inlet of the condenser 2 or The input of the heat exchanger 10 -supplied.
Fig. 4 zeigt eine Einrichtung, in der der zum Antrieb der Pumpe 4 benötigte Dampf zwischen Verdampfer 1 und Drehschieberverdichter 3 abgenommen und zwischen Drehschieberverdichter 3 und Wärmetauscher 10 wiedereingeführt wird.FIG. 4 shows a device in which the one for driving the pump 4 required steam between evaporator 1 and rotary vane compressor 3 removed and is reintroduced between rotary vane compressor 3 and heat exchanger 10.
Parallel zum Drehschieberverdichter 3 ist ein weiterer Abzweig vorhanden, der als regelbarer Bypass 12 ausgebildet ist, um eine Regelung bzw. Steuerung der gesamten Anlage zu ermöglichen. Der Bypass kann ein Drosselventil sein, das je nach Abgabeleistung öffnet oder schließt oder es kann von Hand eingestellt werden.There is another branch parallel to the rotary vane compressor 3, which is designed as a controllable bypass 12 is to make a scheme or to enable control of the entire system. The bypass can be a throttle valve be that opens or closes depending on the output power or it can be set by hand will.
Fig. 5 zeigt einen Drehschieberverdichter mit einer weiteren seitlichen Einführung 13. Durch diese Einführung 13 kann in eine Zwischenstufe des Verdichters Dampf mit geringerem Dampfdruck eingespeist werden.Fig. 5 shows a rotary vane compressor with another side Introduction 13. This introduction 13 enables an intermediate stage of the compressor Steam with a lower steam pressure can be fed in.
Fig. 6 zeigt eine Ausführungsanordnung mit einem Drehschieberverdichter nach Fig. 5. Dabei sind anstelle eines Wärmetauschers 1, eines Verdampfers, zwei Wärmetauscher 14 und 15 vorgesehen, die aus Wärmequellen mit unterschiedlichem Temperaturniveau gespeist werden können. So kann z. B. einerseits das Kühlwasser eines Motors verwendet werden und andererseits zusätzlich die Auspuffgase des Motors. Wegen des unterschiedlichen Dampfdrucks in den beiden Verdampfern 14 und 15 wird vorzugsweise der Dampf des Verdampfers 14 auf den Haupteingang 7 des Drehschieberverdichters weitergeleitet und der Ausgang des Verdampfers 15 an den Eingang 13 des Drehschieberverdichters 3. Die Verteilung der Flüssigkeit aus der Kondensatpumpe 4 erfolgt über den Verdampfern 14 und 15 vorgeschaltete Magnetventile bzw. Schwimmerschalter.Fig. 6 shows an embodiment arrangement with a rotary vane compressor according to Fig. 5. Instead of a heat exchanger 1, an evaporator, two Heat exchangers 14 and 15 are provided, which consist of heat sources with different temperature levels can be fed. So z. B. on the one hand used the cooling water of an engine and on the other hand, the exhaust gases from the engine. Because of the different Vapor pressure in the two evaporators 14 and 15 is preferably the vapor of the Evaporator 14 forwarded to the main inlet 7 of the rotary vane compressor and the outlet of the evaporator 15 to the inlet 13 of the rotary vane compressor 3. The liquid from the condensate pump 4 is distributed via the evaporators 14 and 15 upstream solenoid valves or float switches.
Je nach der Temperatur der vorhandenen Wärmeenergiespeicher und des damit erzielbaren Dampfdrucks wird der Eingang 13 des Drehschieberverdichters im räumlichen Verhältnis zum Haupteingang 7 des Drehschieberverdichters festgelegt.Depending on the temperature of the existing thermal energy storage and the thus achievable vapor pressure is the input 13 of the rotary vane compressor in spatial relationship to the main entrance 7 of the rotary vane compressor set.
Fig. 7 zeigt eine Anordnung zur Zwischenkühlung des den Drehschieberverdichter 3 verlassenden Naßdampfes. Der Dampf wird in einen Behälter 16 eingeleitet, in den zusätzlich ein geringer Teil der Kältemittelflüssigkeit eingespeist wird, der hinter der Kondensatpumpe 4 abgezweigt wird. Damit verringert sich die Temperatur des Naßdampfes und das Kondensat kann mit einer niedrigeren Temperatur dem Kondensator 2 zugeführt werden.Fig. 7 shows an arrangement for intermediate cooling of the rotary vane compressor 3 leaving wet steam. The steam is introduced into a container 16, in the In addition, a small part of the refrigerant liquid is fed in behind the condensate pump 4 is branched off. This reduces the temperature of the wet steam and the condensate can be at a lower temperature the capacitor 2 are fed.
Fig. 8 zeigt eine Anordnung der Erfindung mit mehreren Zwischenkühlereinrichtungen. Das den Drehschieberverdichter 3 hier verlassende Dampfgemisch wird über eine sich in einem Behälter 17 befindliche Wärmetauscherschlange dem Wärmetauscher 10 zugeführt. Dieser steht in Kontakt mit dem den Kondensator 2 verlassenden Kältemittel, das weiter von der Kondensatpumpe 4 etwa in die Mitte des Behälters 17 eingepumpt wird. Hier kühlt es über die Kühlschlangen den den Drehschieberverdichter verlassenden Naßdampf. über einen Auslaß wird das Kondensat dann dem Verdampfer 1 zugeführt.Fig. 8 shows an arrangement of the invention with a plurality of intercooler devices. The vapor mixture leaving the rotary vane compressor 3 here is via a The heat exchanger coil located in a container 17 is fed to the heat exchanger 10. This is in contact with the refrigerant leaving the condenser 2, the is further pumped by the condensate pump 4 approximately into the middle of the container 17. Here it cools the rotary vane compressor leaving the rotary vane compressor via the cooling coils Wet steam. The condensate is then fed to the evaporator 1 via an outlet.
Durch den Wärmetausch im Behälter 17 verdampft ein Teil des gepumpten Kondensats bereits und dieser Dampf kann über eine Drossel 18 in eine Zwischenstufe des Drehschieberverdichters 3 eingeführt werden. Dies erhöht ebenfalls den Wirkungsgrad.As a result of the heat exchange in the container 17, part of the pumped material evaporates Condensate already and this steam can via a throttle 18 in an intermediate stage of the rotary vane compressor 3 are introduced. This also increases the efficiency.
Eine weitere Verbesserung wird auch dadurch erreicht9 daß noch ein geringfügiger Teil der Kondensatflüssigkeit unmittelbar hinter der Kondensatpumpe 4 abgezweigt und über ein Drosselventil unmittelbar an den Ausgang des Drehschieberverdichters 3 geleitet wird. Damit läßt sich eine Druckdifferenzerhöhung an dem Drehschieberverdichter 3 erreichen, denn durch die durch die Flüssigkeit bewirkte Verringerung der Temperatur des aus dem Drehschieberverdichter 3 austretenden Naßdampfes wird eine Druckverminderung erreicht, welche zu einer Erhöhung des Differenzdruckes führt und damit zu einer Erhöhung der gewonnenen Arbeit.A further improvement is also achieved9 that another insignificant part of the condensate liquid immediately behind the condensate pump 4 branched off and via a throttle valve directly to the outlet of the rotary vane compressor 3 is directed. This allows an increase in the pressure difference at the rotary vane compressor 3 because of the decrease in temperature caused by the liquid of the wet steam emerging from the rotary vane compressor 3 is a pressure reduction achieved, which leads to an increase in the differential pressure and thus to a Increase in the work gained.
Fig. 9 zeigt ein Druck/Entalphi-Diagramm. Von Punkt 19 nach Punkt 20 erfolgt die Verdampfung und überhitzung im Verdampfer 1.9 shows a pressure / entalphi diagram. From point 19 to point 20 the evaporation and overheating takes place in the evaporator 1.
Von 20 nach 21 kann die Arbeit im umgekehrt laufenden Drehschieberverdichter abgenommen werden. Von 21 nach 22 erfolgt die Abkühlung des Kondensats und der Weg von 22 nach 19 entspricht der Druckerhöhung durch die Kondensatpumpe 4.From 20 to 21 you can work in the reverse vane compressor be removed. From 21 to 22 the condensate is cooled down and the way is done from 22 to 19 corresponds to the pressure increase caused by the condensate pump 4.
Durch entsprechende Zwischenkühlung, z. B. gemäß Fig. 8, kann ein Weg erreicht werden, der anstelle von 20 über 21 nach 22 den Weg 20, 23, 22 nimmt. Damit ist gezeigt, daß auf diese Weise die gewonnene Arbeit erhöht und gleichzeitig die erforderliche Kühlarbeit verringert werden kann.By appropriate intermediate cooling, e.g. B. according to FIG. 8, a Path can be reached that takes path 20, 23, 22 instead of 20 via 21 after 22. This shows that in this way the work gained increases and at the same time the required cooling work can be reduced.
Fig. 10 zeigt eine Ausführungsform eines Drehschieberverdichters im Querschnitt. Der scheibenförmige Läufer des Drehschieberverdichters wird seitlich durch eine Platte 24 abgedichtet, die federnd gegen ein Gehäuseteil 25 festgelegt ist. Bei einem zu großen Druck im Drehschieberverdichter wird dieser Druck seitlich über die Platte 24 in abgehobenem Zustand entweichen. Damit läßt sich ein sehr sicherer Betrieb des Verdichters erreichen. Desweiteren ist dargestellt, daß der Auslaß 9 des Drehschieberverdichters 3 seitlich von der Drehscheibe angeordnet ist. Dadurch ist erreichbar, daß die Exzentrizität .der Scheibe im Verdichtergehäuse einstellbar gemacht werden kann. Insbesondere erfolgt dies dadurch, daß die Achse der Drehschieberwelle auf einem Exzenter angeordnet ist, der verstellbar ist.Fig. 10 shows an embodiment of a rotary vane compressor in Cross-section. The disc-shaped rotor of the rotary vane compressor is on the side sealed by a plate 24 which is resiliently fixed against a housing part 25 is. If the pressure in the rotary vane compressor is too high, this pressure will be on the side escape via the plate 24 in the lifted state. This makes a very safe Reach compressor operation. It is also shown that the outlet 9 of the rotary vane compressor 3 is arranged to the side of the turntable. Through this it is possible to adjust the eccentricity of the disk in the compressor housing can be done. In particular, this takes place in that the axis of the rotary valve shaft is arranged on an eccentric which is adjustable.
Fig. 11 zeigt eine Anordnung eines Verdampferbehälters 16, in dem ein Auslaß durch einen Schwimmer 26 abgesperrt werden kann. Sobald die Flüssigkeit im Behälter eine bestimmte Höhe überschreitet, öffnet der Schwimmer den Auslaß.Fig. 11 shows an arrangement of an evaporator container 16 in which an outlet can be blocked by a float 26. Once the liquid exceeds a certain height in the container, the float opens the outlet.
Damit kann das Flüssigkeitsniveau auf einer bestimmten Höhe gehalten werden.This allows the liquid level to be kept at a certain level will.
Die Funktionen der Verdampfer und des Kondensators 1 und 2 können für bestimmte Zwecke auch vertauscht werden, nämlich wenn z. B. die Luft als Wärmeenergieträger mit höherem Temperaturniveau in anderen Fällen eine niedrigere Temperatur aufweist. Die entsprechende Umschaltung kann durch an geeigneter Stelle vorgesehene Magnet- oder Handventile erreicht werden.The functions of the evaporator and the condenser 1 and 2 can can also be swapped for certain purposes, namely if z. B. the air as a heat energy carrier with a higher temperature level has a lower temperature in other cases. The corresponding switchover can be carried out by means of magnetic or manual valves can be achieved.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung läuft der Drehschieberverdichter 3 in seiner üblichen Richtung (Verdichterfunktion). Zum Entspannen des Dampfes sind seitlich am Gehäuse ein oder mehrere Auslässe vorgesehen, die in die Leitung zum Kondensator 2 münden. Einer der Auslässe kann auch zum Antrieb der Kondensatpumpe verwendet werden. Trotz der Verdichtungsfunktion erfolgt an den jeweiligen Auslässen eine Entspannung, die für tiefe Temperaturen des Kondensats sorgt.In a further embodiment of the invention, the rotary vane compressor is running 3 in its usual direction (compressor function). To relax the steam are One or more outlets are provided on the side of the housing, which lead into the line to Condenser 2 open. One of the outlets can also be used to drive the condensate pump be used. Despite the compression function takes place at the respective outlets a relaxation that ensures low temperatures of the condensate.
Bezugszeichenliste 1 Verdampfer 1 Kondensator 3 Krafterzeuger 4 Pumpe 5 Wärmeträger (hohes Energieniveau) 6 Wärmeträger (niedriges Energieniveau) 7 Eingang 8 Verdichterraum 9 Ausgang 10 Wärmetauscher 11 Drehschieberverdichter 12 Regelventil 13 Nebeneinlaß 14 Verdampfer 15 Verdampfer 16 Zwischenkühler 17 Behälter 18 Drosselventil 19, 20, 21, 22, 23 Fixpunkte 24 Platte 25 Gehäuseteil 26 SchwimmerLIST OF REFERENCE NUMERALS 1 evaporator 1 condenser 3 power generator 4 pump 5 heat transfer medium (high energy level) 6 heat transfer medium (low energy level) 7 input 8 Compressor room 9 Outlet 10 Heat exchanger 11 Rotary vane compressor 12 Control valve 13 Secondary inlet 14 Evaporator 15 Evaporator 16 Intercooler 17 Reservoir 18 Throttle valve 19, 20, 21, 22, 23 fixed points 24 plate 25 housing part 26 float
Claims (14)
Priority Applications (2)
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