DE102013110597A1 - Plant for the production of electricity as well as compressed air, heat and cold - Google Patents
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Abstract
Eine Anlage zur Erzeugung von Strom sowie Druckluft, Wärme und Kälte umfasst eine aus mehreren lösbar aneinander gekoppelten Wellenstücken bestehende Antriebswelle (2), die an einem ersten Wellenstück (2.1) eine als Antriebsaggregat und als Wärmetauscher (6) zur Wärmeerzeugung fungierende Verbrennungskraftmaschine (1) aufweist. An einem zweiten Wellenstück (2.2) ist ein auch als Elektromotor und Starter für die Verbrennungskraftmaschine (1) fungierender Generator (8) angebracht und ein drittes Wellenstück (2.3) ist mit einem auch als Druckluftmotor und Starter fungierenden Drucklufterzeuger (15) verbunden. Eine weitere, von der Antriebswelle (2) angetriebene Welle (11) ist lösbar an den Kompressor einer Kompressionskältemaschine (13) gekoppelt. Der Anlage sind Speichereinrichtungen (7, 9, 14) für Wärme, Strom und Druckluft zugeordnet.A plant for the production of electricity and compressed air, heat and cold comprises a drive shaft (2) consisting of several detachably coupled shaft pieces, which on a first shaft piece (2.1) acts as a drive unit and as a heat exchanger (6) for heat generation internal combustion engine (1) having. On a second shaft piece (2.2), a generator (8) which also functions as electric motor and starter for the internal combustion engine (1) is mounted, and a third shaft piece (2.3) is connected to a compressed air generator (15) which also functions as a compressed air motor and starter. Another, driven by the drive shaft (2) shaft (11) is detachably coupled to the compressor of a compression refrigeration machine (13). The system is associated with storage facilities (7, 9, 14) for heat, electricity and compressed air.
Description
Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Erzeugung von Strom sowie Druckluft, Wärme und Kälte. The invention relates to a system for generating electricity and compressed air, heat and cold.
Die Nutzung der aus dem öffentlichen Stromnetz entnommenen elektrischen Energie in der industriellen Produktion für den Betrieb von Maschinen- und Anlagen ist mit hohen, ständig steigenden Kosten verbunden, zumal für die Bereitstellung von im Produktionsprozess benötigten Medien wie Wärme, Kälte und Druckluft ebenfalls der von den Stromversorgern bereitgestellte teuere Strom genutzt wird. Andererseits gibt es auch Bereiche, beispielsweise bei militärischen oder humanitären Einsätzen, in denen ein Stromnetz zur Entnahme elektrischer Energie nicht vorhanden ist und darüber hinaus benötigte Medien wie Druckluft und Wärme oder Kälte nicht zur Verfügung stehen. The use of electricity taken from the public power grid in industrial production for the operation of machinery and equipment is associated with high, constantly increasing costs, especially for the provision of required in the production process media such as heat, cold and compressed air also of the Electricity suppliers provided expensive electricity is used. On the other hand, there are also areas, for example in military or humanitarian operations, in which a power grid for removing electrical energy is not available and beyond required media such as compressed air and heat or cold are not available.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine kompakte, transportable, autark arbeitende Anlage zur kostengünstigen Bereitstellung von elektrischer Energie und industriellen Medien wie Wärme, Kälte und Druckluft anzugeben. The invention is therefore based on the object to provide a compact, portable, self-sufficient system for the cost-effective provision of electrical energy and industrial media such as heat, cold and compressed air.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit einer gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 ausgebildeten Anlage gelöst. According to the invention the object is achieved with a trained according to the features of
Vorteilhafte Weiterbildungen und zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Advantageous developments and expedient embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.
Der Kern der Erfindung besteht in der lösbaren Kopplung mehrerer jeweils separat gelagerter Wellenstücke, von denen ein erstes Wellenstück an eine Verbrennungskraftmaschine zum Antreiben der übrigen Wellenstücke vorgesehen ist. Ein der Verbrennungskraftmaschine zugeordneter Wärmetauscher dient zur Wärmeerzeugung in Form von Warmwasser für Heizungszwecke und als Brauchwasser. Ein an das erste – von der Verbrennungskraftmaschine angetriebenes – Wellenstück lösbar gekoppeltes zweites Wellenstück weist einen auch als Elektromotor und Starter für die Verbrennungskraftmaschine fungierenden Generator zur Stromerzeugung auf. Des Weiteren ist ein an das zweite Wellenstück lösbar gekoppeltes drittes Wellenstück mit einem auch als Druckluftmotor und Starter fungierenden Drucklufterzeuger verbunden, um auf diese Weise unabhängig von einem Stromnetz Druckluft bereitstellen zu können. Dem Wärmetauscher, dem Generator und dem Drucklufterzeuger sind entsprechende Speichereinrichtungen zugeordnet. Schließlich ist ein weiteres, über die Antriebswelle angetriebenes Wellenstück lösbar an den Kompressor einer Kompressionskältemaschine gekoppelt, um mit der erfindungsgemäßen Anlage neben Wärme, Strom und Druckluft auch Kälte erzeugen zu können. The essence of the invention consists in the releasable coupling of several separately mounted shaft pieces, of which a first shaft piece is provided to an internal combustion engine for driving the other shaft pieces. A heat exchanger associated with the internal combustion engine serves to generate heat in the form of hot water for heating purposes and as process water. A to the first - driven by the internal combustion engine - shaft piece releasably coupled second shaft piece has a generator which also functions as an electric motor and starter for the internal combustion engine for generating electricity. Furthermore, a third shaft piece, which is detachably coupled to the second shaft piece, is connected to a compressed air generator, which also functions as a compressed air motor and starter, in order to be able to provide compressed air independently of a power network in this way. The heat exchanger, the generator and the compressed air generator are assigned corresponding memory devices. Finally, another, driven by the drive shaft shaft piece is releasably coupled to the compressor of a compression refrigeration machine to generate the system according to the invention in addition to heat, electricity and compressed air and cold.
Die Anlage ist kompakt und transportabel ausgebildet und bietet kleinen und mittleren Produktionsstätten und anderen Einrichtungen unabhängig von fremden Stromanbietern oder bei nicht zur Verfügung stehendem Strom die Möglichkeit, elektrische Energie sowie Kälte, Wärme und Druckluft eigenständig und kostengünstig zu erzeugen. Der Generator und der Drucklufterzeuger können sich aufgrund der gleichzeitigen Motorfunktion unter Nutzung von gespeicherter elektrischer Energie bzw. Druckluft auch unabhängig vom Betrieb der Verbrennungskraftmaschine gegenseitig antreiben bzw. ersetzen, so dass die Anlage optimal genutzt werden kann. The system is compact and portable and offers small and medium-sized production facilities and other facilities independent of third-party electricity providers or unavailable electricity the ability to generate electrical energy and cold, heat and compressed air independently and inexpensively. The generator and the compressed air generator can also drive or replace each other independently of the operation of the internal combustion engine due to the simultaneous engine function using stored electrical energy or compressed air, so that the system can be used optimally.
In weiterer Ausbildung der Erfindung ist der an die Verbrennungskraftmaschine gekoppelte Wärmetauscher an einen Warmwasserspeicher zur Bereitstellung von Heizenergie und warmem Brauchwasser angeschlossen. Der Warmwasserspeicher kann vorzugsweise zusätzlich an eine Solaranlage angeschlossen sein. In a further embodiment of the invention, coupled to the internal combustion engine heat exchanger is connected to a hot water tank for the provision of heating energy and domestic hot water. The hot water tank may preferably be additionally connected to a solar system.
In weiterer Ausbildung der Erfindung ist der Generator zur Zwischenspeicherung des erzeugten Stroms an eine Batterie angeschlossen, die auch die elektrische Energie zum Betreiben des Generators als Elektromotor und als Starter für die Verbrennungskraftmaschine liefert. Die Batterie kann auch an eine Solaranlage angeschlossen sein. Der Generator kann für den Betrieb als Elektromotor/Starter auch an ein Stromnetz angeschlossen werden. In a further embodiment of the invention, the generator for temporarily storing the power generated is connected to a battery, which also supplies the electrical energy for operating the generator as an electric motor and as a starter for the internal combustion engine. The battery can also be connected to a solar system. The generator can also be connected to a power grid for operation as an electric motor / starter.
In weiterer Ausbildung der Erfindung ist der Drucklufterzeuger an einen mit einem Verbraucher verbundenen – auch extern aufladbaren – Druckluftspeicher angeschlossen. Für den Betrieb des Drucklufterzeugers als Druckluftmotor/Starter (Lamellenmotor) ist der Drucklufterzeuger über ein Magnetventil auch in umgekehrter Richtung an den Druckluftspeicher anschließbar, so dass ein weiterer – von der Verbrennungskraftmaschine und der Stromerzeugung unabhängiger Motor zur Verfügung steht. In a further embodiment of the invention, the compressed air generator is connected to a connected to a consumer - also externally charged - compressed air storage. For the operation of the compressed air generator as a compressed air motor / starter (vane motor) of the compressed air generator via a solenoid valve in the opposite direction to the compressed air reservoir can be connected, so that another - independent of the internal combustion engine and power generation engine is available.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das mit dem Kompressor der Kälteanlage lösbar verbundene Wellenstück über einen Riementrieb mit dem auch den Generator antreibenden zweiten Wellenabschnitt verbunden. In a further embodiment of the invention, the releasably connected to the compressor of the refrigeration system shaft piece is connected via a belt drive with the generator also driving the second shaft portion.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist zur Verbindung der ersten bis dritten Wellenstücke sowie zur Verbindung der über den Riementrieb angetriebenen Welle mit dem Kompressor der Kompressionskältemaschine jeweils eine elektromagnetische Kupplung vorgesehen. In a further embodiment of the invention, an electromagnetic clutch is provided in each case for connecting the first to third shaft pieces and for connecting the shaft driven by the belt drive to the compressor of the compression refrigeration machine.
Gemäß einem noch anderen Merkmal der Erfindung umfasst die Anlage eine Steuereinheit, die mit der Verbrennungskraftmaschine, dem Generator und dem Drucklufterzeuger sowie mit den elektromagnetischen Kupplungen zum Ein- oder Entkoppeln der ersten bis dritten Wellenstücke und der an den Kompressor koppelbaren Welle und dem Magnetventil zur Freigabe der Druckluftzufuhr zu dem als Druckluftmotor betriebenen Drucklufterzeuger verbunden ist. Dadurch können die Funktionen der einzelnen Aggregate unabhängig voneinander gesteuert werden. According to yet another feature of the invention, the system comprises a control unit connected to the internal combustion engine, the generator and the compressed air generator and to the electromagnetic couplings for coupling or decoupling the first to third shaft pieces and the coupled to the compressor shaft and the solenoid valve for releasing the compressed air supply to the operated as a compressed air motor compressed air generator is connected. This allows the functions of the individual units to be controlled independently of each other.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung, in der An embodiment of the invention will be described with reference to the drawing, in which
zeigt, näher erläutert.
shows, explained in more detail.
Wie die Zeichnung zeigt, umfasst die Anlage eine Verbrennungskraftmaschine
Das zweite Wellenstück
Das zweite Wellenstück
An dem dritten Wellenstück
Der Druckluftspeicher
Wesentlicher Bestandteil zum Betreiben der oben beschriebenen Anlage ist eine Steuereinheit
Die Anlage zur Erzeugung von Strom sowie Druckluft, Wärme und Kälte ist kompakt und transportabel ausgebildet und bietet insbesondere kleinen und mittleren Produktionsstätten mit der Mehrfachfunktion der verschiedenen Anlagenteile die Möglichkeit, Strom und Druckluft sowie Kälte und Wärme unabhängig von Fremderzeugern, das heißt eigenständig und kostengünstig zu erzeugen.The plant for the production of electricity as well as compressed air, heat and cold is compact and transportable and offers in particular small and medium-sized production facilities with the multiple function of the different plant parts the possibility of electricity and compressed air as well as cold and heat independent of external producers, that is independently and cost-effectively produce.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1 1
- Verbrennungskraftmaschine Internal combustion engine
- 2 2
- Antriebswelle drive shaft
- 2.12.1
- erstes Wellenstück first wave piece
- 2.22.2
- zweites Wellenstück second wave piece
- 2.32.3
- drittes Wellenstück third wave piece
- 3 3
- erste elektromagnetische Kupplung first electromagnetic clutch
- 4 4
- zweite elektromagnetische Kupplung second electromagnetic clutch
- 5 5
-
Lager von
2.1 ,2.2 ,2.3 ,11 Warehouse of2.1 .2.2 .2.3 .11 - 6 6
- Wärmetauscher heat exchangers
- 7 7
- Warmwasserspeicher Hot water storage
- 8 8th
-
Generator (Elektromotor, Starter von
1 ) Generator (electric motor, starter of1 ) - 9 9
- Batterie battery
- 10 10
- Riementrieb belt drive
- 11 11
- Welle, viertes Wellenstück Wave, fourth wave piece
- 12 12
- dritte elektromagnetische Kupplung third electromagnetic clutch
- 13 13
- Kompressionskältemaschine Compression chiller
- 14 14
- Druckluftspeicher Compressed air storage
- 15 15
-
Drucklufterzeuger (Druckluftmotor/Lamellenmotor, Starter von
1 )Compressed air generator (air motor / vane motor, starter of1 ) - 16 16
- Magnetventil magnetic valve
- 17 17
- Steuereinheit control unit
- Pfeil SArrow S
- Solaranlage solar system
- Pfeil HArrow H
- Heizung heater
- Pfeil WArrow W
- Brauchwasser water
- Pfeil VArrow V
- Stromverbraucher electricity consumers
- Pfeil EArrow E
- externe Stromzufuhr external power supply
- Pfeil D1Arrow D1
- Druckluft zum Verbraucher Compressed air to the consumer
- Pfeil D2Arrow D2
- Druckluft für Druckluftmotor Compressed air for compressed air motor
- Pfeil D3Arrow D3
- externe Druckluft external compressed air
Claims (10)
Priority Applications (1)
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Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE201310110597 DE102013110597A1 (en) | 2013-09-25 | 2013-09-25 | Plant for the production of electricity as well as compressed air, heat and cold |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102013110597A1 true DE102013110597A1 (en) | 2015-03-26 |
Family
ID=52623451
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE201310110597 Withdrawn DE102013110597A1 (en) | 2013-09-25 | 2013-09-25 | Plant for the production of electricity as well as compressed air, heat and cold |
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- 2013-09-25 DE DE201310110597 patent/DE102013110597A1/en not_active Withdrawn
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