WO1996001362A1 - Niedertemperatur-wärmekraftmaschine, niedertemperaturmotor ntm bzw. tieftemperaturmotor - Google Patents
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- WO1996001362A1 WO1996001362A1 PCT/EP1994/002179 EP9402179W WO9601362A1 WO 1996001362 A1 WO1996001362 A1 WO 1996001362A1 EP 9402179 W EP9402179 W EP 9402179W WO 9601362 A1 WO9601362 A1 WO 9601362A1
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Definitions
- the object of this invention is to largely eliminate the disadvantages of the known motors.
- the solution is a low-temperature heat engine, a low-temperature engine (NTM) or low-temperature engine (TTM), which can also be referred to as a refrigeration engine, as described in the claims, which not only increases the thermal energy to the usual high, but also can implement at a low temperature level so that usable mechanical energy is obtained.
- NTM low-temperature engine
- TTM low-temperature engine
- a liquid gas is pumped to a higher pressure level in a closed circuit with a pump 1, then evaporated in an evaporator 4, relaxed in a relaxation machine 8 that delivers useful power, thereby cooled, liquefied in the relaxation machine 8 or in a subsequent expansion device 24 and kept ready in a liquid collector 10 for recirculation.
- the pump 1 only has to deliver one hundredth of the volume that passes through the expansion machine 8 to the high pressure side.
- the volume ratio is reduced in accordance with the set back pressure and the useful power of the expansion machine 8 is also reduced by the efficiency and the drive power for the pump 1.
- the gas (boiling or condensation temperature and pressure) and the pressure and pressure drop on the relaxation machine 8 and the temperature level are related and must be matched to the vapor pressure curve.
- the pump 1 (in Fig.l) is driven by a separate motor 14.
- the pump 1 can also take place mechanically via a gear transmission or an enveloping drive (drive 15) or directly from the motor shaft 16.
- liquid gas In the liquid collector 10 on the low pressure side, liquid gas must be present at a pressure which is so low that the pressure drop required for the liquefaction results.
- the low pressure results from a low temperature corresponding to the vapor pressure of the gas.
- the pump 1 pumps a liquid gas from the suction line 11 on the low-pressure side into the kHD line 2 on the high-pressure side and into the high-pressure heat exchanger 29 or into the evaporator 4.
- the pressure valve 3 prevents the pressure drop on the high pressure side when the machine is stopped and the pump itself cannot maintain the pressure (ZB flow machine).
- the pressure valve 3 can also be omitted if the pump (eg positive displacement pump) keeps this pressure at a standstill.
- Sufficient heat energy 5 is supplied to the evaporator that the gas evaporates under this increased pressure.
- the necessary heat of vaporization is absorbed by the evaporator 4 from the environment, from the air, water or other gases, liquids or solids (e.g. earth or latent heat storage).
- Combustion heat from a heat source 12 is not necessary, but can be used via a heat exchanger.
- the performance of the air heat exchanger can be reduced to a minimum with insulated outer sides and closed and also insulated flaps or blinds.
- the devices for limiting the temperature of the evaporator 4 are controlled by the heat sensor 21 directly or via a central control.
- the vaporized gas flows through the pipeline 6 through the throttle element 7 into the expansion machine 8. With the throttle element 7, the gas flow in the warm HP line 6 can be reduced and also shut off.
- the pressure energy in the gas is reduced to the necessary counter pressure and converted into mechanical energy.
- the relaxation machine 8 is set in motion and delivers usable power to the shaft 16.
- the gas is liquefied and supercooled by the high pressure drop. Liquefaction can be facilitated by the back pressure.
- a bypass line 25 can be used between the warm high pressure line 6 and the low pressure line 9 with a bypass valve 26 additional gas can be released.
- the bypass valve 26 opens when the pressure or the temperature in the LP line 9 rises by being controlled by the LP monitor 20 via a control line 28 or by the cold sensor 22 directly or via a central control unit or by increasing the pressure in the LP line 9 is just opened by this pressure, which can be supplied through line 27.
- bypass valve 26 can also function as a maximum pressure relief valve.
- pump 1 In order to maintain self-cooling and thus operational readiness, pump 1 must maintain a minimum pressure in wHD line 6 that is matched to the gas. For this purpose, the pump 1 can be switched on by the HD monitor 19 directly or via a central control unit if the pressure in the wHD line 6 is too low.
- the relaxation can take place in one stage in the relaxation machine 8 or in multiple stages, that is to say additionally in a previously arranged throttle element 7 or relaxation element 24 arranged subsequently.
- the back pressure can be adjusted so that the Ver liquefaction not in the expansion machine 8, but in the expansion member 24th takes place.
- the liquid gas flows through the LP line 9 to the liquid collector 10 and from there through the suction line 11 to the pump 1.
- the liquid gas can be heated close to or completely up to the boiling point in the case of severe subcooling in an additional HP heat exchanger 29 after the pump 1, in order to thus still have excess cooling capacity, e.g. to use for cooling purposes.
- the engine can be supplemented by a central control unit which, according to the temperature, pressure and speed data from the HD monitor 19, the LP monitor 20, the heat sensor 21, the cold sensor 22 and the speed sensor 23, the power of the evaporator 4, the heat source 5, the heat generator 12 and the throttle element 7 and thus torque, speed and the power of the relaxation machine 8 controls.
- a central control unit which, according to the temperature, pressure and speed data from the HD monitor 19, the LP monitor 20, the heat sensor 21, the cold sensor 22 and the speed sensor 23, the power of the evaporator 4, the heat source 5, the heat generator 12 and the throttle element 7 and thus torque, speed and the power of the relaxation machine 8 controls.
- the backflow preventer 17 and the pressure vessel 18 can additionally be installed in the pressure line.
- the pressure vessel 18 functions as an energy store and can cover short load peaks and facilitate self-starting.
- the heat sensor 21 or alternatively the HD monitor 19 can throttle the heat source, e.g. by operating cover flaps or blinds above the evaporator 4.
- the machine can be compared to a refrigeration machine via a connection to the pipeline or directly to the collector 10 or to the expansion machine 8.
- the pump 1 and the expansion machine 8 can be constructed according to the principles known from fluid and refrigeration technology (displacer or flow machine).
- Low-temperature motor for driving land, air, water and underwater vehicles work machines and aggregates of all kinds, i.e. for all areas of application of conventional internal combustion engines. Partly also in the area of use of electric motors.
- An environmentally friendly generator that supplies one or more houses can enforce the decentralized power supply.
- the heating can also be done electrically instead of gas or oil. Electric heating instead of hot water makes house installation easier and cheaper.
- NTM NTM
- work machine e.g. power generator
- the advantages are a closed cycle of the energy source (refrigerant, gas), more uniform mechanical stress on the components and more favorable noise behavior - less noise and no combustion. If combustion is still necessary in certain cases, it takes place continuously (gas turbine, steam engine, Sterling engine) and can thus be controlled more easily and the pollutant emissions can be reduced without time-consuming after-treatment.
- the efficiency is significantly better when compared to conventional heat engines when operated with additional combustion 12 and infinitely large if the free energy from the sun, air, water or waste heat 5 is not calculated (useful output without primary energy such as gas, gasoline, diesel, etc.) .
- NTM Low temperature heat engine Low temperature engine
- Claim 1 Low-temperature motor that can gain mechanical energy from thermal energy at a low temperature level.
- NTM according to the preceding claim, characterized in that the NTM, comparable to a refrigerator or a hydraulic drive, is constructed from individual components, according to Fig.l.
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Abstract
Herkömmliche Verbrennungsmotoren haben eine Reihe von Nachteilen, die prinzipbedingt und kaum abzustellen sind. Getaktete Arbeitsweise, oszillierende Bauteile, Schwingungen und Lärm, mässiger Wirkungsgrad und schädliche Abgasemissionen. Der neue Motor ist deshalb nach einem völlig anderen Prinzip konzipiert und umweltfreundlich. Die Erfindung betrifft einen Niedertemperaturmotor, der mechanische Energie aus Wärmeenergie auf einem niedrigen Temperaturniveau gewinnen kann. Sein Aufbau kann als kompakte Einheit und auch in Komponenten erfolgen. Ein flüssiges Gas wird in einem geschlossenen Kreislauf von einer Pumpe (1) unter hohem Druck in einen Verdampfer (4) gefördert und dort durch Wärmezufuhr (z.B. Abwärme, oder Umgebungswärme) verdampft. Das dampf- bzw. gasförmige Fluid treibt eine Entspannungsmaschine (8) und wird bei einem hohen Druckabfall unterkühlt und verflüssigt. Die Einsatzmöglichkeiten sind vergleichbar mit den bisherigen Verbrennungsmotoren (Fahrzeuge, stationäre Antriebe und Energieversorgung). Ein weiteres Einsatzgebiet ergibt sich durch die Nutzung des NTM als Kältemaschine.
Description
Beschreibung
1.1) Niedertemperatur-Wärmekraftmaschine Niedertemperaturmotor NTM bzw. Tieftemperaturmotor
( Kältekraftmaschine )
1.2) Bekannt ist die Arbeitsweise der Otto- und Diesel- Hubkolbenmotoren, der Kreiskolbenmotoren (Wankel) , des Sterlingmotors, der Dampfmaschinen, Gasturbinen, Kältemaschinen und Solaranlagen.
1.3.1) Die Aufgabe dieser Erfindung ist es, die Nachteile der bekannten Motoren weitgehend zu beseitigen.
Bei Hubkolbenmotoren: Oszillierende Teile, Vibration, Lärmentwicklung, getaktetes Arbeitsprinzip, schwierige Beeinflussung und Kontrolle der diskontinuierlichen Verbrennung, Abgas-SchadstoffProbleme, hohes Gewicht, Vielzahl von Bauteilen, hohe Spitzendrücke, niedrige Mitteldrücke und beim Wankelmotor auch: Große Brennraum¬ oberfläche. Beim Sterlingmotor: Umständliche Mechanik und trägere Regelbarkeit.
Der gemeinsame Nachteil der bekannten Motoren ist auch das notwendige hohe Temperaturniveau bei der Verbrennung und die ungleiche Temperaturbelastung der Bauteile. Gasturbine: Nur für größere Leistungen wirtschaftlich; hohe Drehzahlen und Temperaturen, Material setzt Grenzen.
Bei den bisherigen Verbrennungsmotoren in der Leistungsklasse bis einige 100 KW wird mehr Kraftstoff in Wärme als in mechanische Arbeit umgewandelt. Die Abgase erfordern eine besondere und meist teure Nachbehandlung und selbst "saubere" Abgase schaden allein schon durch ihre Menge (Treibhauswirkung) dem Klima unseres Planeten. Solaranlagen bleiben wegen der geringen Leistungen und hohen Kosten als Lückenfüller ohne große Bedeutung.
1.3.2) Gesucht ist ein Motor, der so umweltfreundlich ist, daß er die Erde von den schädlichen Auswirkungen der Verbrennung von fossilen Energieträgern wirksam entlastet. Sowohl im Verkehr als auch im stationären Bereich.
Das heißt, weniger Abgase und schädliche Emissionen, weniger Auswirkungen auf das Treibhausklima, weniger Lärm, hohe Wirtschaftlichkeit und universelle Verwendbarkeit zwecks schneller Einführung und Verbreitung.
1.4.1) Die Lösung ist eine Niedertemperatur-Wärmekraftmaschine, ein Niedertemperaturmotor ( NTM ) bzw. Tieftemperaturmotor ( TTM ) , der auch als Kältekraftmaschine bezeichnet werden kann, wie in den Ansprüchen beschrieben, der die Wärmeenergie nicht nur auf dem üblichen hohen, sondern auch auf einem niedrigen Temperaturniveau so umsetzen kann, daß nutzbare mechanische Energie gewonnen wird.
Ein flüssiges Gas wird in einem geschlossenen Kreislauf mit einer Pumpe 1 auf ein höheres Druckniveau gepumpt, dann im einem Verdampfer 4 verdampft, in einer Entspannungsmaschine 8, die Nutzleistung abgibt, entspannt, dabei abgekühlt, in der Entspannungsmaschine 8 oder in einem nachfolgenden Entspannungsorgan 24 verflüssigt und in einem Flüssigkeitssammler 10 für den erneuten Kreislauf bereitgehalten.
Angenommen das verwendete Gas hat ein Volumenverhältnis flüssig zu gasförmig von 1:400, dann muß die Pumpe 1 nur ein ierhundertstel von dem Volumen, das die Entspannungs¬ maschine 8 durchsetzt, auf die Hochdruckseite fördern. Das Volumenverhältnis reduziert sich entsprechend dem eingestellten Gegendruck und die Nutzleistung der Entspan¬ nungsmaschine 8 verringert sich dazu noch um den Wirkungsgrad und um die Antriebsleistung für die Pumpe 1. Das Gas ( Siede- bzw. Kondensationstemperatur und -Druck) sowie der Druck und das Druckgefälle an der Entspannungs¬ maschine 8 und das Temperaturniveau hängen zusammen und müssen entsprechend der Dampfdruckkurve abgestimmt sein.
Die Pumpe 1 (in Fig.l) wird über einen separaten Motor 14 angetrieben. Alternativ kann die Pumpe 1 auch mechanisch über ein Zahnradgetriebe oder einem Hülltrieb (Antrieb 15) oder direkt von der Motorwelle 16 her erfolgen.
Im Flüssigkeitssammler 10 auf der Niederdruckseite muß flüssiges Gas bei einem Druck vorliegen, der so niedrig ist, daß sich das zur Verflüssigung notwendige Druckgefälle ergibt. Der niedrige Druck ergibt sich durch eine dem Dampfdruck des Gases entsprechende niedrige Temperatur.
Die Pumpe 1 pumpt ein flüssiges Gas aus der Saug-Leitung 11 auf der ND-Seite in die kHD-Leitung 2 auf der HD-Seite und in den HD-Wärmetauscher 29 bzw. in den Verdampfer 4 .
Das Druckventil 3 verhindert den Druckabfall auf der Hochdruckseite, wenn die Maschine steht und die Pumpe selbst den Druck nicht halten kann (Z.B.Strömungsmaschine). Das Druckventil 3 kann auch entfallen, wenn die Pumpe (Z.B.Verdrängerpumpe) diesen Druck im Stillstand hält.
Dem Verdampfer wird soviel Wärmeenergie 5 zugeführt, daß das Gas unter diesem erhöhten Druck verdampft. Die dazu notwendige Verdampfungswärme wird über den Verdampfer 4 aus der Umgebung, aus der Luft, Wasser oder sonstigen Gasen, Flüssigkeiten oder Feststoffen (z.B.Erde oder Latentwärmespeicher) aufgenommen. Verbrennungswärme von einer Wärmequelle 12 ist nicht notwendig, kann aber über einen Wärmetauscher genutzt werden. Die Leistung des Luftwärmetauschers kann bei isolierten Außenseiten und geschlossenen und ebenfalls isolierten Klappen bzw. Rollos auf ein Minimum reduziert werden. Die Vorrichtungen zur Begrenzung der Temperatur des Verdampfers 4 werden vom Wärmefühler 21 direkt oder über eine zentrale Steuerung angesteuert.
Durch die Rohrleitung 6 strömt das verdampfte Gas durch das Drosselorgan 7 in die Entspannungs aschine 8. Mit dem Drosselorgan 7 kann der Gasstrom in der warmen HD-Leitung 6 reduziert und auch abgesperrt werden.
In der Entspannungsmaschine 8 wird die Druckenergie im Gas bis auf den notwendigen Gegendruck abgebaut und in mechanische Energie umgewandelt. Dabei wird die Entspannungsmaschine 8 in Bewegung gesetzt und gibt nutzbare Leistung an der Welle 16 ab. Durch das hohe Druckgefälle wird das Gas verflüssigt und unterkühlt. Durch den Gegendruck kann die Verflüssigung erleichtert werden.
Bei einem Kondensationspunkt (Druck/Temp.) unterhalb der Umgebungstemperatur kann die dabei anfallende Wärme nicht (im Gegesatz zur Dampfmaschine) über einen Wärmetauscher an die Umgebung abgegeben werden, da die Umgebung wärmer ist. Damit die Rückverflüssigung doch funktioniert, muß zumindest so viel Gas entspannt und unterkühlt werden, daß die Wärmeenergie, die durch die Entspannung entzogen wird bzw. die Kälte, die dabei gewonnen wird, zumindest
ausreicht, um die Wärmemenge auszugleichen, die durch die Kondensation anfällt und die das flüssige Gas durch Wärmeleitung über Bauteile, Wärmestrahlung, oder sonstwie, auch durch eine Wärmeisolierung hindurch, aufnimmt.
Um die Kälteleistung der Maschine (zum Beispiel bei geringerer mechanischer Leistung) zu erhöhen und damit durch eine niedrige Temperatur den Dampfdruck auf der Niederdruckseite niedrig zu halten und ein ausreichend hohes Druckgefälle in der Entspannungsmaschine 8 zu ermöglichen, kann über eine Bypassleitung 25 zwischen der warmen Hochdruckleitung 6 und der Niederdruckleitung 9 mit einem Bypass-Ventil 26 zusätzlich Gas entspannt werden. Das Bypass-Ventil 26 öffnet bei ansteigendem Druck bzw. zu hoher Temperatur in der ND-Leitung 9 indem es von der ND-überwachung 20 über eine Steuerleitung 28 oder vom Kältefühler 22 direkt oder über eine zentrale Steuerungseinheit angesteuert wird oder indem es bei ansteigendem Druck in der ND-Leitung 9 eben durch diesen Druck, der durch die Leitung 27 zugeführt werden kann, geöffnet wird.
Diese Funktion ist auch beim Stillstand der Maschine möglich, solange der Druck in der wHD-Leitung 6, im Verdampfer 4 beziehungsweise im Druckbehälter 18 hoch genug ist. Zusätzlich kann das Bypass-Ventil 26 auch als Höchstdruck-überstömventil fungieren.
Um die Selbstkühlung und damit die Betriebsbereitschaft zu erhalten, muß dazu die Pumpe 1 in der wHD-Leitung 6 einen Mindestdruck aufrechterhalten, der auf das Gas abgestimmt ist. Dazu kann die Pumpe 1 von der HD-Überwachung 19 bei zu geringem Druck in der wHD- Leitung 6 direkt oder über eine zentrale Steuereinheit eingeschaltet werden.
Die Entspannung kann einstufig in der Entspannungs¬ maschine 8 oder mehrstufig, also zusätzlich in einem vorher angeordneten Drosselorgan 7 oder nachfolgend angeordneten Entspannungsorgan 24 erfolgen. Mit dem Entspannungsorgan 24 kann der Gegendruck so eingestellt werden, daß die Ver lüssigung nicht in der Entspannungsmaschine 8 , sondern im Entspannungsorgan 24
statt findet.
Das flüssige Gas fließt durch die ND-Leitung 9 zum Flüssigkeitssammler 10 und von da wieder durch die Saug-Leitung 11 zur Pumpe 1.
Das flüssige Gas kann bei starker Unterkühlung in einem zusätzlichen HD-Wärmetauscher 29 nach der Pumpe 1 nahe oder ganz bis an die Siedetemperatur heran erwärmt werden, um damit noch überschüssige Kälteleistung z.B. für Kühlzwecke zu nutzen.
Der Motor kann durch eine zentrale Steuerungseinheit ergänzt werden, die nach den Temperatur-, Druck- und Drehzahldaten von der HD-Überwachung 19, der ND-überwachung 20, dem Wärmefühler 21, dem Kältefühler 22 und dem Drehzahlgeber 23 die Leistung des Verdampfers 4, der Wärmequelle 5, des Wärmeerzeugers 12 und das Drosselorgan 7 und damit Drehmoment, Drehzahl und die Leistung der Entspannungsmaschine 8 regelt.
In die Druckleitung können zusätzlich der Rückflußver¬ hinderer 17 und der Druckbehälter 18 eingebaut werden. Der Druckbehälter 18 fungiert als Energiespeicher und kann kurze Belastungεpitzen abdecken und den Selbstanlauf erleichtern. Der Wärmefühler 21 oder alternativ die HD-Überwachung 19 kann die Wärmequelle drosseln, z.B. durch das Betätigen von Abdeckklappen oder Rollo über dem Verdampfer 4.
Evakuiert und mit dem Gas befüllt kann die Maschine vergleichbar einer Kältemaschine über einen Anschluß an der Rohrleitung oder direkt am Sammler 10 oder an der Entspannungsmaschine 8 werden. Die Pumpe 1 und die Entspannungsmaschine 8 kann nach den Prinzipien aufgebaut sein, wie sie aus der Fluid- und aus der Kältetechnik bekannt sind {Verdränger oder Strömungsmaschine) .
Verdampfer und Wärmetauscher sind im Prinzip aus der Kältetechnik ebenfalls hinreichend bekannt. Es muß aber das hohe Druckniveau besonders beachtet werden.
3.) Gewerbliche Anwendung
Niedertemperaturmotor für den Antrieb von Land-, Luft-, Wasser- und Unterwasserfahrzeugen, Arbeitsmaschinen und Aggregaten jeglicher Art, also für alle Einsatzgebiete der herkömmlichen Verbrennungsmotoren. Zum Teil auch im Einsatzbereich der Elektromotoren.
Im Bereich der Energieversorgung bieten sich neue Aspekte. Ein umweltfreundliches Stromaggregat, das ein Wohnhaus oder mehrere versorgt, kann die dezentrale Stromversorgung durchsetzen. Dabei kann auch die Heizung elektrisch statt mit Gas oder öl erfolgen. Elektro- statt Warmwasserheizung macht die Hausinstallation einfacher und billiger.
Die Energieabhängigkeit von einem bestimmten Land oder einer Region entfällt. Die Atomgefahr und schädliche und störende Hochspannungs-Energietrassen ebenfalls.
Ein weiteres Einsatzgebiet ergibt sich durch die Nutzung des NTM als Kältemaschine.
Liste für die Benennung der Positionen in Fig.l, 2 und 3
1 = Pumpe
2 = kHD-Leitung (kalte Hochdruckleitung)
3 = Druckventil (bei Pumpe)
4 = Verdampfer
5 = Wärmequelle
6 = wHD-Leitung (warme Hochdruckleitung)
7 = Drosselorgan (vor der Turbine)
8 = Entspannungsmaschine
9 = ND-Leitung (Niederdruckleitung)
10 = Flüssigkeitssammler
11 = Saug-Leitung
12 = Wärmeerzeuger
13 = ND-Wärmetauscher
14 = Motor ( für Pumpe 1)
15 = Antrieb ( für Pumpe, Hülltrieb )
16 = Welle (von Entspannungsmaschine)
17 = Rückflußverhinderer (Rückschlagventil)
18 = Druckbehälter
19 = HD-Überwachung
20 = ND-überwachung
21 = Wärmefühler
22 = Kältefühler
23 =• Drehzahlgeber
24 = Entspannungsorgan
25 = Bypass-Leitung
26 = Bypass-Ventil
27 = Rohrleitung
28 = Steuerleitung
29 = HD-Wärmetauscher
30 = Arbeitsmaschine (z.B.Stromgenerator)
31 = Raum
32 = Überströmkanäle
33 = Gehäuse
34 = Deckel
35 = Lager
36 = Trennwand
37 = Strömungsleitvorrichtung
38 = Ventilkörper
39 = Federelement
40 = Getriebe
41 = Flansch
42 = Wellenkupplung
4) Vorteile
In diesem neuen NTM sind die Vorteile der Fluidtechnik, wie hohe Leistungsdichte und wahlweise Komponenten¬ oder Blockbauweise, der Kältemaschinen und Wärmepumpen, der Otto- und Dieselmotoren und der Gasturbinen vereinigt und deren Nachteile weitgehend ausgeschaltet.
Vorteile sind geschlossener Kreislauf des Energieträgers (Kältemittel, Gas), gleichmäßigere mechanische Beanspruchung der Bauteile und günstigeres Geräusch¬ verhalten - weniger Lärm und Entfall einer Verbrennung. Falls in bestimmten Fällen noch eine Verbrennung notwendig ist, erfolgt sie kontinuierlich (Gasturbine, Dampfmaschine, Sterling-Motor) und kann so leichter beherrscht und die Schadstoffemission ohne aufwendige Nachbehandlung reduziert werden.
Gleichmäßigere Temperaturbeanspruchung der Bauteile. Niedriges Temperaturniveau (Wärmep., Kältemasch. ) . Geringere thermische Beanspruchung der Bauteile
Hohes Druckniveau, weniger pulsierender Druck. Abgeschlossener Verdichtungsraum zwischen Pumpe und Motor. Komponenten- und Kompaktbauweise (Kältemasch., Fluidtechnik)
Der Wirkungsgrad ist im Vergleich mit den herkömmlichen Wärmekraftmotoren erheblich besser bei Betrieb mit zusätzlicher Verbrennung 12 und unendlich groß, wenn die kostenlose Energie aus Sonne, Luft, Wasser oder Abwärme 5 nicht gerechnet wird (Nutzleistung ohne Primärenergie wie Gas, Benzin, Diesel usw.) .
Niedertemperatur-Wärmekraftmaschine Niedertemperaturmotor ( NTM ) , Kältekraftmaschine
Patentanspruch 1) Niedertemperaturmotor, der mechanische Energie aus Wärmeenergie auf einem niedrigen Temperaturniveau gewinnen kann.
1.1) NTM nach vorhergehendem Anspruch, gekennzeichnet dadurch, daß der NTM, vergleichbar mit einer Kältemaschine oder einem Hydraulikantrieb aus einzelnen Komponenten aufgebaut ist, nach Fig.l
1.1.1) bestehend aus einer Pumpe 1
1.1.2) mit einem Motor 14 als Antrieb,
1.1.3) einem Verdampfer 4,
1.1.4) einer Entspannungsmaschine 8
1.1.5) einem Flüssigkeitssammler 10,
1.1.6) der kalten Hochdruckleitung 2, (kHD-Leitung)
1.1.7) der warmen Hochdruckleitung 6, (wHD-Leitung)
1.1.8) der Niederdruckleitung 9, (ND-Leitung)
1.1.9) der Saugleitung 11 und
1.1.10) einem Fluid bzw. Gas oder
1.1.11) einem Gasgemisch als Energieträger und
1.1.12) dadurch gekennzeichnet, daß dieser Energieträger in einem geschlossenen Kreislauf zirkuliert.
1.2) NTM nach vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Pumpe 1
1.2.1) flüssiges Gas
1.2.2) aus einem Flüssigkeitssammler 10
1.2.3) ansaugt oder
1.2.4) daß dieses Gas durch einen Vordruck
1.2.5) der Pumpe 1 zuströmt,
1.2.6) daß die Pumpe 1 das flüssige Gas
1.2.7) auf ein höheres Druckniveau pumt,
1.2.8) daß das Gas in einen Verdamfer 4 gepumpt wird,
1.2.9) daß das Gas im Verdampfer 4 verdampft wird,
Claims
1.2.10) daß das Gas in einer Entspannungsmaschine 8
1.2.11) entspannt wird und
1.2.12) daß die Entspannungsmaschine dabei Nutzleistung abgibt,
1.2.13) daß das Gas auf einem niedrigeren Druckniveau und
1.2.14) auf einem niedrigeren Temperaturniveau
1.2.15) wieder verflüssigt wird und
1.2.16) in der ND-Leitung 9 zum Flüssigkeitssammler 10 strömt,
1.2.17) daß das flüssige Gas im Flüssigkeitssammler 10
1.2.18) gesammelt wird und
1.2.19) daß es für einen erneuten und
1.2.20) geschlossenen Kreislauf zur Verfügung steht.
1.3) NTM nach vorhergehenden Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, daß der optimale Energieträger im Gegensatz zur Kältemaschine bzw. Wärmepumpe
1.3.1) eine möglichst geringe Verdampfungswärmeenergie,
1.3.2) ein möglichst großes Verhältnis von Dampfvolumen zum Flüssigvolumen und
1.3.3) einen möglichst großen Druckunterschied zwischen der Niederdruckseite und der Hochdruckseite hat.
1.4) NTM nach vorhergehenden Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, daß im Gegensatz zur Kältemaschine bzw. Wärmepumpe
1.4.1) die Verdampfung auf der Hochdruckseite HD und die
1.4.2) Verflüssigung auf der Niederdruckseite ND stattfindet,
1.4.3) daß der Druck in der ND-Seite bei der erreichten Temperatur noch groß genug für die Verflüssigung ist und
1.4.4) daß - im Gegensatz zur Dampfmaschine, die Kondensationswärme nicht nach außen abgegeben bzw. weggekühlt wird, sondern
1.4.5) daß durch ein entsprechend hoch gewähltes Druckgefälle und die anfallende Kälte das Gas vollständig verflüssigt wird,
1.4.6) daß dabei die Kondensationswärme zumindest ausgeglichen wird,
1.4.7) daß auch die Einströmung von Wärme durch Strahlung oder durch Wärmeleitung in die kalten Bereiche der Maschine ausgeglichen wird und
1.4.8) daß dadurch der Rückverflüssigungsvorgang und somit der Gaskreislauf aufrechterhalten wird.
1.5) NTM nach vorhergehenden Ansprüchen, gekennzeichnet dadurch, daß alternativ zu Anspruch 1.1.2 die Pumpe 1 mechanisch über einen Zahnradantrieb,
1.5.1) einem Schneckengetriebe
1.5.2) oder einen Antrieb 15
1.5.3) von der Welle 16 her angetrieben wird oder
1.5.4) daß die Pumpe 1 direkt auf der der Welle 16 oder
1.5.5) auf der verlängerten Achse der Welle 16 ist und
1.5.6) über eine Kupplung oder
1.5.7) über eine Welle-Nabenverbindung angetrieben wird und
1.5.8) dadurch gekennzeichnet, daß zumindest nach einer Pumpe 1 als Strömungsmaschine ein Druckventil 3 am Ausgang der Pumpe 1 oder
1.5.9) in der kHD-Leitung 2 ist.
1.6) NTM nach vorhergehenden Ansprüchen, gekennzeichnet dadurch, daß die Pumpe 1 eine Druckübersetzerpumpe ist,
1.6.1) daß diese Pumpe von dem dampfförmigen Gas aus der wHD-Leitung 6 betätigt bzw. betrieben wird und
1.6.2) daß dieses Gas in die Niederdruckseite entspannt wird,
1.6.3) daß die Entspannung in die ND-Leitung 9 oder
1.6.4) direkt in den Flüssigkeitssammler 10 erfolgt.
1.7) NTM nach vorhergehenden Ansprüchen, gekennzeichnet dadurch, daß der Verdampfer 4 in der Wärmeaufnahme geregelt werden kann
1.7.1) durch Drosselung der Durchströmung,
1.7.2) durch Drehzahlregelung oder
1.7.3) durch das An- oder Abschalten
1.7.4) eines Lüfters
1.7.5) oder - bei Flüssigkeitswärmetauschern - einer Pumpe,
1.7.6) durch teilweises oder
1.7.7) durch vollständiges Abdecken mit geeigneten Vorrichtungen wie
1.7.8) mittels Klappen
1.7.9) oder Rollos,
1.7.10) durch Hinzu- oder Wegschalten von Wärmetauschern,
1.7.11) die parallel oder
1.7.12) in Reihe angeschlossen sind und
1.7.13) dadurch gekennzeichnet, daß die Verdampfungstemperatur so niedrig liegen kann, daß Wärmeenergie aus den Wärmequellen 5 wie
1.7.14) Solarwärme,
1.7.15) Niedertemperatur-Abwärme und
1.7.16) Wärme aus der Umgebungsluft ohne Vorwärmung,
1.7.17) Erdwärme,
1.7.18) Grundwasser und
1.7.19) Oberflächenwasser für die Verdampfung des Gases im Verdampfer 4 nutzbar ist und
1.7.20) daß insbesondere bei tiefsiedenden Gasen für die Erzeugung der für den Betrieb erforderlichen Verdampfungstemperatur
1.7.21) keine Verbrennungswärme aus einem Wärmeerzeuger 12 notwendig ist,
1.7.22) daß auch keine flüssigen oder festen oder gasförmigen Brennstoffe notwendig sind,
1.7.23) daß aber alternativ auch Verbrennungswärme über einen Wärmetauscher bzw. Verdampfer ganz oder nur
1.7.24) zusätzlich zu den übrigen Energiequellen genutzt werden kann.
1.8) NTM nach vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß das verdampfte Gas vom Verdampfer 4 durch die wHD-Leitung 6 in ein Drosselorgan 7 strömt,
1.8.1) daß der Zustrom des Gases mit dem Drosselorgan 7 geregelt oder
1.8.2) ganz gesperrt werden kann,
1.8.3) daß alternativ das Drosselorgan 7 in die Entspannungsmaschine 8 integriert ist,
1.8.4) daß die Entspannungsmaschine 8 zumindest mit kleiner Leistung ständig läuft,
1.8.5) daß dabei die zur Verflüssigung notwendige niedrige Temperatur erhalten wird,
1.8.6) daß dabei Nebenaggregate wie Stromgenerator und
1.8.7) beliebige Verbraucher wie beispielsweise Beleuchtung
1.8.8) oder Klimaanlage mit Energie versorgt werden,
1.8.9) daß der NTM als Antriebsmotor immer bereit ist für eine Leistungsanforderung,
1.8.10) daß dadurch eine Starterbatterie entfallen kann und
1.8.11) daß das Bordstromnetz oder
1.8.12) auch elektrische Motoren in Fahrzeugen
1.8.13) wahlweise auf Gleichstrom,
1.8.14) auf Wechselstrom oder
1.8.15) auf Drehstrom
1.8.16) in Schutzspannung ausgelegt sind.
1.9) NTM nach vorhergehenden Ansprüchen, gekennzeichnet dadurch, daß in dem Gaskreislauf eine nutzbare Kälteleistung anfällt,
1.9.1) daß nach der Pumpe 1 ein zusätzlicher HD-Wärmetauscher 29 zur Abnahme von Kälte ist,
1.9.2) daß nach der Entspannungsmaschine 8 ein ND-Wärmetauscher 13 ist,
1.9.3) der in der ND-Leitung 9 oder
1.9.4) in einer Bypassleitung parallel zur ND-Leitung 9 angeordnet ist und
1.9.5) daß damit überschüssige Kälteleistung abgenommen werden kann,
1.9.6) daß die Kälteleistung für andere bekannte und übliche Kühlzwecke verwendbar ist und
1.9.7) dadurch gekennzeichnet, daß beim Betrieb mit einem sehr tiefsiedenden Gas so tiefe Temperaturen möglich sind, daß die Kühlleistung auch für technische Anwendungen verwendbar ist und
1.9.8) daß eine dieser technischen Anwendungen die Verflüssigung von Gasen ist und
1.9.9) daß beim Betrieb mit einem entsprechend tiefsiedenden Gas bis in den Bereich der elektrischen Supraleitung gekühlt wird.
1.10) NTM nach vorhergehenden Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, daß das Gas
1.10.1) in Abhängigkeit vom Betriebszustand
1.10.2) einstufig oder
1.10.3) mehrstufig entspannt wird,
1.10.4) daß es teilweise in dem Drosselorgan 7 und
1.10.5) in der Entspannungsmaschine 8 entspannt wird,
1.10.6) daß es auch in dem Entspannungsorgan 24 entspannt und verflüssigt wird,
1.10.7) daß dazu das Entspannungsorgan 24 in der ND-Leitung 9
U am Ausgang der Entspannungsmaschine 8 oder
1.10.8) an einer beliebigen Stelle in der ND-Leitung 9 oder
1.10.9) am Eingang des Flüssigkeitssammlers 10 eingebaut ist.
1.11) NTM nach vorhergehenden Ansprüchen, gekennzeichnet dadurch, daß nach dem Verdampfer 4 ein Rückflußverhinderer 17 (Rückschlagventil) und
1.11.1) ein Druckbehälter 18 in der wHD-Leitung 6 ist.
1.11.2) daß eine Bypass-Leitung 25 von der wHD-Leitung 6 zur ND-Leitung 9 führt,
1.11.3) daß in der Bypass-Leitung 25 ein Bypass-Ventil 26 ist,
1.11.4) daß das Bypass-Ventil 26 wie ein Höchstdruckventil die HD-Leitung 6 absichert,
1.11.5) daß es auch mit einem Steueranschluß über eine Rohrleitung 27 mit der ND-Leitung 9 verbunden ist oder
1.11.6) über eine Steuerleitung 28 mit der ND-Überwachung 20 oder mit dem Kältefühler 22 und
1.11.7) daß dieses Bypass-Ventil 26 bei zu hohem Druck
1.11.8) oder zu hoher Temperatur in der ND-Leitung 9 selbsttätig geöffnet wird,
1.11.9) daß durch die Entspannug von Gas die zur Verflüssigung notwendige, niedrige Temperatur erhalten wird und
1.11.10) daß das Gas im Bypass-Ventil 26
1.11.11) vom Eingangsdruck bis
1.11.12) zum Ausgangsdruck
1.11.13) definiert und
1.11.14) kontrolliert entspannt wird.
1.12) NTM nach vorhergehenden Ansprüchen gekennzeichnet dadurch, daß in der wHD-Leitung 6 eine HD-Überwachung 19 und ein Wärmefühler 21 ist,
1.12.1) daß in der ND-Leitung 9 eine ND-Überwachung 20,
1.12.2) ein Kältefühler 22 und
1.12.3) an der Welle 16 ein Drehzahlgeber 23 ist,
1.12.4) die mit einer Steuerung verbunden sind, die
1.12.5) die Leistung der Pumpe 1,
1.12.6) die Leistung des Verdampfers 4,
1.12.7) der Wärmequelle 5,
1.12.8) des Wärmeerzeugers 12 und
1.12.9) das Drosselorgan 7 regelt und
1.12.10) das Bypass-Ventil 26 ansteuern kann und
1.12.11) dadurch gekennzeichnet, daß auch der Motor 14, beispielsweise ein Elektromotor, geregelt wird,
1.12.12) daß der Motor 14 bei zu hohem Druck in der
1.12.13) wHD-Leitung 6 bzw. HD-Überwachung 19 abgeschaltet und
1.12.14) bei zu niedrigem Druck eingeschaltet wird.
1.13) NTM nach vorhergehenden Ansprüchen gekennzeichnet dadurch, daß die Rohrleitungen und Komponenten wärmeisoliert sind, die eine für die Funktion nachteilige Temperaturdifferenz zur Umgebung haben,
1.13.1) daß zumindest die ND-Seite mit
1.13.2) dem Flüssigkeitssammler 10,
1.13.3) den kalten Teilen der Entspannungsmaschine 8 und
1.13.4) der Pumpe 1,
1.13.5) der ND-Leitung 9 und
1.13.6) der Saugleitung 11 und
1.13.7) den Armaturen zwischen Entspannungsmaschine 8 und der Pumpe 1 wärmeisoliert sind und
1.13.8) dadurch gekennzeichnet, daß um den NTM herum ein Gehäuse ist,
1.13.9) daß das Gehäuse wärmegedämmt ist und
1.13.10) daß nur die Bauteile aus dem Gehäuse herausragen,
1.13.11) die für den Energieaustausch außerhalb des Gehäuses,
1.13.12) zur Entnahme der Motorleistung
1.13.13) oder der Kälteleistung und
1.13.14) zur Steuerung bzw. Regelung notwendig sind.
1.14) NTM nach vorhergehenden Ansprüchen gekennzeichnet dadurch, daß in dem Gehäuse auch eine Arbeitsmaschine 30 sein kann,
1.14.1) daß die Arbeitsmaschine 30 vom NTM gekühlt wird,
1.14.2) daß die Temperatur der Arbeitsmaschine 30 annähernd niedrig ist, wie die Temperatur des NTM,
1.14.3) daß durch die gute Kühlung der Wirkungsgrad von elektrischen Maschinen bei einem geeigneten Gas bis in eine Größenordnung geht, wie er im Bereich der Supraleitung möglich ist und
1.14.4) daß die angetriebene Arbeitsmaschine 30 beispielsweise ein Generator zur Stromerzeugung ist.
1.15) NTM nach den vorhergehenden Patentansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die NTM-Motoren vergleichbar den Elektromotoren in Leistungsstufen eingeteilt sind
1.15.1) und daß Bauggrößen und
1.15.2) Anschlußmaße
1.15.3) abgestuft und
1.15.4) vereinheitlicht sind und dadurch gekennzeichnet, daß die NTM-Motoren
1.15.5) eine komplette Antriebsmaschine
1.15.6) als Antriebsmotor für Landfahrzeuge,
1.15.7) Wasserfahrzeuge,
1.15.8) Luftfahrzeuge und
1.15.9) Arbeitsmaschinen sind und dadurch gekennzeichnet, daß die NTM-Motoren nach Bauart-
1.15.10) und nach Verwendungstypen eingeteilt
1.15.11) und charakterisiert sind,
1.15.12) durch die Bezeichnung des verwendeten Gases,
1.15.13) das Druckniveau z.B. in Mittel- und
1.15.14) in Hochdruckmotor oder
1.15.15) durch das Temperaturniveau z.B. in Niedertemperatur-
1.15.16) und Tieftemperaturmotor (= Kältekraftmaschine)
2) Niedertemperaturmotor ( NTM ) .
NTM nach den vorhergehenden Patentansprüchen, gekennzeichnet dadurch, daß der NTM nach Fig.2 und 3 in kompakter Blockbauweise
2.1) mit horizontaler Welle (z.B. Fig.2) und
2.1.1) mit vertikaler Welle (z.B. Fig.3) der Entspannungsmaschine 8 aufgebaut ist und
2.1.2) daß das Laufrad der Turbine radial (z.B. in Fig.2)
2.1.3) oder axial (z.B. in Fig.3)
2.1.4) aus einer Düse oder
2.1.5) aus mehreren Düsen vom Gas angeströmt wird.
2.2) NTM nach den vorhergehenden Ansprüchen, nach Fig.2 und 3, gekennzeichnet dadurch, daß die Welle 16 in Lagern 35,
2.2.1) die Wälzlager (z.B. in Fig.2) oder
2.2.2) Gleitlager sind (z.B. in Fig.3), gelagert ist,
2.2.3) daß zwischen der Entspannungsmaschine 3 und dem Getriebe 40 ein verlängerter Flansch 41 (Fig.3) ist und
2.2.4) daß die Welle 16 wahlweise
2.2.5) mit einer schleifenden Wellendichtung,
2.2.6) mit einer Gleitringdichtung oder
2.2.7) mit einer Magnetkupplung abgedichtet ist und
2.2.8) daß der Anschlußflansch ein DIN/SAE-Normflansch ist.
2.3) NTM nach den vorhergehenden Ansprüchen, nach Fig.2 und 3, gekennzeichnet dadurch, daß das Drosselorgan 7,
2.3.1) die Entspannungsmaschine 8 und
2.3.2) der Flüssigkeitssammler 10 in einem gemeinsamen Gehäuse sind,
2.3.3) daß im gemeinsamen Gehäuse 33 auch noch die Pumpe 1
(Fig.2) ist,
2.3.4) daß in Bohrungen, Kanälen und Räumen wärme- bzw. kälteisolierende Hülsen,
2.3.5) Schalen oder Auskleidungen sind.
2.4) NTM nach vorhergehenden Ansprüchen, gekennzeichnet dadurch, daß innenliegende Leitungen als Kanäle oder Bohrungen im Gehäuse ausgeführt sind,
2.4.1) daß in diese Leitungen Bauteile integriert sind, wie
2.4.2) Regel- und Überwachungsorgane für Drehzahl-,
2.4.3) Druck- und
2.4.4) Temperatur und
2.4.5) daß das Drosselorgan 7 (Fig.2 und 3) und
2.4.6) das Bypass-Ventil 26 in diese Bohrungen und Kanäle integriert ist,
2.4.7) daß das Bypass-Ventil 26 (Fig.2) als Nebendüse funktioniert,
2.4.8) daß es in den Raum 31 hinter die Entspannungsmaschine 8 hinein (Fig.2) , oder das das Bypass-Ventil 26 und
2.4.9) ein Entspannungsorgan 24
2.4.10) in den Flüssigkeitssammler 10 hinein öffnen.
2.5) NTM nach vorhergehenden Ansprüchen, nach Fig.2, gekennzeichnet dadurch, daß von einer Seite
2.5.1) oder wechselseitig
2.5.2) zwei runde oder
2.5.3) unrunde Räume in Form von Bohrungen oder Löcher im Gehäuse 33 sind,
2.5.4) daß diese Räume alternativ ganz durch das Gehäuse 33 durchgehen und
2.5.5) dann mit Deckel oder Bauteilen druckdicht verschlossen
sind ,
2.5.6) daß im Raum 31 die Entspannungsmaschine 8 ist,
2.5.7) daß im zweiten Raum der Flüssigkeitssammler 10 ist,
2.5.8) daß das Gas dampfförmig oder flüssig aus dem Raum 31 in einen oder mehrere Überströmkanäle 32 strömt,
2.5.9) daß das überströmen durch Schwerkraft erfolgt oder
2.5.10) durch eine Druckdifferenz unterstützt wird,
2.5.11) daß ein
2.5.12) oder mehrere Entspannungsorgane 24 eine Druckdifferenz zwischen dem Raum 31 und dem Flüssigkeitssammler 10 erzeugen.
2.6) NTM nach vorhergehenden Ansprüchen, gekennzeichnet dadurch, daß der Raum für den Flüssigkeitssammler 10 mit einem Deckel 34 druckdicht verschlossen ist,
2.6.1) daß im Deckel 34 der Anschluß für die Saug-Leitung 11 zu der Eingangsseite der Pumpe 1 ist,
2.6.2) daß das Pumpengehäuse zugleich der Deckel ist oder
2.6.3) daß die Pumpe 1 auf dem Deckel 34 montiert ist.
2.7) NTM nach vorhergehenden Ansprüchen, gekennzeichnet dadurch, daß im Gehäuse 33 oder
2.7.1) in den Deckeln 34
2.7.2) Wärmetauscherflächen sind,
2.7.3) die aus Bohrungen,
2.7.4) aus Kanälen,
2.7.5) aus Verrippungen, 2.7.5) aus Nuten oder
2.7.7) aus sonstigen oberflächenvergrößernden Gestaltungen bestehen.
2.8) NTM nach vorhergehenden Ansprüchen, nach Fig.3, gekennzeichnet dadurch, daß das Gehäuse 33 rohrförmig aufgebaut ist,
2.8.1) daß der Flüssigkeitssammler 10 die Form eines Topfes
2.8.2) oder eines Druckkessels bzw. eines Druckgaszylinders hat,
2.8.3) daß er unter der Entspannungsmaschine 8 angeordnet ist
2.8.4) und daß das Gas direkt in den Flüssigkeitssammler 10 hinein entspannt wird.
2.9) NTM nach vorhergehenden Ansprüchen, gekennzeichnet dadurch, daß zwischen dem Raum 31 und dem Flüssigkeitssammler 10 eine Trennwand 36 ist,
2.9.1) daß die Trennwand 36 eine oder mehrere
Überströmkanäle 32 hat,
2.9.2) daß über jedem Überströmkanal 32 eine Strömungsleitvorrichtung 37 ist,
2.9.3) daß die Überströmkanäle 32 in der Form,
2.9.4) in der Größe
2.9.5) und Anzahl so gewählt sind,
2.9.6) daß sich eine vorbestimmte Druckdifferenz ergibt.
2.10) NTM nach vorhergehenden Ansprüchen, gekennzeichnet dadurch, daß an den Überströmkanälen 32 Entspannungsorgane 24 angeordnet sind und
2.10.1) daß ein Federelement 39 den Ventilkörper 38
2.10.2) in platten-
2.10.3) kugel- oder
2.10.4) kegelähnlicher Form
2.10.5) mit einer voreingestellten Kraft in den Dichtsitz drückt,
2.11) NTM nach vorhergehenden Ansprüchen, gekennzeichnet dadurch, daß die Trennwand 36 ein Zwischenflansch ist
2.11.1) und daß die Entspannungsorgane 24 von außen betätigt bzw. eingestellt werden können.
2.12) NTM nach vorhergehenden Ansprüchen, gekennzeichnet dadurch, daß ein Getriebe 40 auf der Achse der Welle 16 ist,
2.12.1) daß es ein Planetengetriebe ist,
2.12.2) daß das Getriebe 40 Teil des druckfesten Gehäuses ist und
2.12.3) daß zwischen der Welle 16 und dem Getriebe 40 eine Wellenkupplung 42 ist,
2.12.4) daß über dem Getriebe 40 die Abtriebswelle oder eine Arbeitsmaschine 30 ist,
2.12.5) daß am zweiten Wellenende der Arbeitsmaschine 30
2.12.6) die Pumpe 1 angetrieben wird.
3) Niedertemperaturmotor ( NTM ) .
NTM nach vorhergehenden Patentansprüchen, gekennzeichnet dadurch, daß der NTM eine Antriebsmaschine für einen Stromerzeuger ist, 3.1) daß der Verdampfer 4 (nach Fig.l) oder 3.1.1) ein zusätzlicher Wärmetauscher um das Gehäuse des
Generators herum angeordnet ist oder
3.1.2) im Kühlluftstrom des Generators liegt, so
3.1.3) daß die Abwärme des Generators zur Erwärmung
3.1.4) oder zur Verdampfung des Gases genutzt wird und
3.1.5) daß der Verdampfer 4 bzw. der zusätzliche Wärmetauscher den Generator kühlt.
3.2) Stromerzeuger mit NTM nach vorhergehenden Ansprüchen, gekennzeichnet dadurch, daß ein Stromgenerator
3.2.1) in einem druckfesten Gehäuse ist,
3.2.2) daß dieses Gehäuse dicht mit dem NTM verbunden ist,
3.2.3) daß es auf den Druck der ND-Seite ausgelegt ist,
3.2.4) daß das Gehäuse mit einer Druckausgleichsleitung
3.2.5) mit der Niederdruckseite verbunden ist,
3.2.6) daß ein Teilstrom des Gases oder
3.2.7) daß der gesamte Gasstrom
3.2.8) in einem röhr- oder
3.2.9) kanalförmigen Wärmetauscher dieses druckfeste Gehäuse durchströmt,
3.2.10) so daß die feststehenden Teile des Generators gekühlt werden.
3.3) Stromerzeuger mit NTM, nach vorhergehenden Ansprüchen, gekennzeichnet dadurch, daß in die feststehenden Teile des Generators selbst Mittel und Vorrichtungen eingebaut sind,
3.3.1) die das Gas durch die feststehenden Teile des Generators leiten und
3.3.2) daß diese Mittel und Vorrichtungen Bohrungen,
3.3.3) Kanäle oder auch
3.3.4) Rohre oder
3.3.5) Spalte sind, so
3.3.6) daß dadurch eine intensive Kühlung des Generators ermöglicht ist.
3.4) Stromerzeuger mit NTM nach vorhergehenden Ansprüchen, gekennzeichnet dadurch, daß das Gehäuse auf den Druck der HD-Seite ausgelegt ist,
3.4.1) daß das Gehäuse des Generators zugleich dieses druckfeste Gehäuse ist,
3.4.2) daß ein Teilstrom des Gases
3.4.3) mit einer Düse
3.4.4) dosiert
3.5.5) in das Gehäuse, in dem der Generator ist, geleitet wird, oder
3.4.6) daß der gesamte Gasstrom durch dieses druckfeste Gehäuse strömt, so
3.4.7) daß der Generator außen vom Gas umströmt und
3.4.8) innen durchströmt und gekühlt wird.
3.5) Stromerzeuger mit NTM, nach vorhergehenden Ansprüchen, gekennzeichnet dadurch, daß das druckfeste Gehäuse mit einer
3.5.1) Flanschverschraubung mit dem NTM verbunden ist und
3.5.2) daß die Leitungen druckdicht durch das Druckgehäuse geführt werden oder
3.5.3) daß die Verbindung mit einer Muffenverschraubung erfolgt,
3.5.4) daß dabei die Leitungen durch den am NTM feststehenden inneren Teil der Verschraubung geführt werden.
3.6) Stromerzeuger mit NTM, nach vorhergehenden Ansprüchen, gekennzeichnet dadurch, daß der Stromgenerator auf der Achse der Welle 16 (Fig.2) ist,
3.6.1) daß er mit gleicher Drehzahl läuft oder
3.6.2) daß er alternativ auf einer versetzten Achse und
3.6.3) mit einer verringerten Drehzahl läuft und
3.6.4) daß ein Stirnradgetriebe die Drehzahl reduziert.
3.7) Stromerzeuger mit NTM, nach vorhergehenden Ansprüchen, . gekennzeichnet dadurch, daß er betriebsfertig in einen Rahmen
3.7.1) oder einem Behälter eingebaut ist,
3.7.2) die gleichzeitig Transport- und Stapelgestell und
3.7.3) Maschinengehäuse sind,
3.7.4) daß die Größe der Gestelle den Normabmessungen der Transport- und Stapelpaletten, oder
3.7.5) einer kleineren oder
3.7.6) größeren Standardabmessung dieser Transport- und Stapelgestelle entsprechen,
3.7.7) bis zur Kontainergröße und
3.7.8) daß die Stromerzeuger zusätzlich zu den üblichen Spannungen und Frequenzen von 50 Hz und 60 Hz auch auf die Frequenz 100 Hz ausgelegt sind.
4) Fahrzeuge mit einem Niedertemperatur nach vorhergehenden Ansprüchen, als Kraftmaschine und Antrieb für
4.1) Landfahrzeuge,
4.1.1) Luftfahrzeuge,
4.1.2) Wasser- und
4.1.3) Unterwasserfahrzeuge und
4.1.4) bewegliche und
4.1.5) stationäre
4.1.6) Arbeitsmaschinen und
4.1.7) Geräte, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einem Niedertemperaturmotor (NTM) bzw. Tieftemperaturmotor ausgestattet sind.
4.2) Fahrzeuge, Arbeitsmaschinen und Geräte nach den vorhergehenden Patentansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit Wärmetauschern ausgestattet sind,
4.2.1) die von Luft oder
4.2.2) von Wasser durchströmt werden und so
4.2.3) die Antriebsenergie für den Hauptantrieb und
4.2.4) für die Nebenaggregate
4.2.5) ganz oder
4.2.6) teilweise über diese Wärmetauscher
4.2.7) aus der Umgebung erhalten und
4.3) Fahrzeuge, Arbeitsmaschinen und Geräte nach den vorhergehenden Patentansprüchen, dadurch gekennzeichnet,
4.3.1) daß diese Wärmetauscher innerhalb der Außenwand oder
4.3.2) außerhalb liegen oder
4.3.3) daß Wärmetauscher in die Außenwand oder
4.3.4) in Bauteile des Rahmens
4.3.5) Rumpfes oder
4.3.6) des Decks oder
4.3.7) der Tragflächen integriert sind.
4.4) Fahrzeuge mit NTM nach vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Allradantrieb
4.4.1) die Entspannungsmaschinen oder alternativ
4.4.2) die kompletten Motoren zu einem Allradantrieb auf
4.4.3) verschiedene Achsen gesetzt werden können.
4.5) Fahrzeuge mit NTM nach vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß je ein Motor eine Achshälfte antreibt, so
4.5.1) daß sich ein Differentialgetriebe erübrigt.
5) Niedertemperaturmotors (NTM) als Kältemaschine dadurch gekennzeichnet, daß der NTM als eine Kältekraftmaschine vorranging auf Kälteleistung statt auf mechanische Leistung ausgelegt ist.
5.1) NTM nach vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Unterkühlung des entspannten, flüssigen und unterkühlten Gases
5.1.1) vorhandene Kälte im geschlossenen Kreislauf in einem Wärmetauscher zur Kälteerzeugung genutzt wird und
5.1.2) daß dabei auch Gase verflüssigt werden können.
5.2) NTM nach vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterkühlung im einem
5.2.1) halboffenen Kreislauf zur Gasverflüssigung genutzt wird, so,
5.2.2) daß ein Teil des flüssigen Gases
5.2.3) aus einem Flüssiggasbehälter
5.2.4) mit einer Pumpe
5.2.5) mit hohem Druck
5.2.6) in einen Wärmetauscher gepumpt wird,
5.2.7) daß das Gas verdampft wird,
5.2.8) daß das Gas in einer Entspannungsmaschine
5.2.9) mit Nutzleistung entspannt wird,
5.2.10) daß das entspannte Gas abgekühlt und flüssig wird,
5.2.11) daß zusätzlich gasförmiges Gas gekühlt und flüssig wird,
5.2.12) daß gasförmiges Gas aus einem Vorratsbehälter in den
5.2.13) Dampfbereich des Flussiggasbehalters nachströmt oder
5.2.14) daß es mit Druck in den Behälter mit Flüssiggas
5.2.15) in den Dampfbereich oder
5.2.16) in den Flüssigbereich gefördert wird und
5.2.17) kontinuierlich verflüssigt wird,
5.2.18) daß ein Teil des flüssigen Gases aus dem Flüssiggas¬ behälter zurück in den Kreislauf zur Hochdruckpumpe fließt.
5.3) NTM nach vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß das verdampfte Gas anstatt mit einer Entspannungsmaschine nach Anspruch 5.2.8
5.3.1) mit einem Ventil
5.3.2) direkt in den Flussiggasbehalter hinein entspannt wird
5.3.3) und daß dabei nur eine Verhältnismäßig geringe Pumpenleistung aufgewendet werden muß.
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|---|---|---|---|
| DE4481032T DE4481032D2 (de) | 1994-07-04 | 1994-07-04 | Niedertemperatur-Wärmekraftmaschine, Niedertemperaturmotor NTM bzw. Tieftemperaturmotor |
| PCT/EP1994/002179 WO1996001362A1 (de) | 1994-07-04 | 1994-07-04 | Niedertemperatur-wärmekraftmaschine, niedertemperaturmotor ntm bzw. tieftemperaturmotor |
| EP94924714A EP0775250A1 (de) | 1994-07-04 | 1994-07-04 | Niedertemperatur-wärmekraftmaschine, niedertemperaturmotor ntm bzw. tieftemperaturmotor |
| AU74908/94A AU7490894A (en) | 1994-07-04 | 1994-07-04 | Low-temperature heat engine |
| EP95924967A EP0778917A1 (de) | 1994-07-04 | 1995-07-03 | Niedertemperaturmotor (ntm), tieftemperaturmotor (ttm) bzw. kältekraftmaschine (kkm) |
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