DE112015006214T5

DE112015006214T5 - Turbine and method of making and using same

Info

Publication number: DE112015006214T5
Application number: DE112015006214.9T
Authority: DE
Inventors: Frederick M. Huscher; Brock Fraser
Original assignee: BorgWarner Inc
Current assignee: BorgWarner Inc
Priority date: 2015-02-24
Filing date: 2015-02-24
Publication date: 2017-11-09
Also published as: WO2016137442A1

Abstract

Einige Variationen umfassen ein Produkt, das eine Turbine umfasst, die mehrere Turbinenstufen umfasst, die auf einer einzigen Welle befestigt sind, wobei die Turbine dahingehend konstruiert und angeordnet ist, unter Verwendung eines hintereinander in die Turbinenstufen eingeleiteten Fluids Leistung zu erzeugen, und wobei das Fluid eine Wärmeübertragung zwischen mindestens zwei der Turbinenstufen durchläuft.Some variations include a product that includes a turbine that includes a plurality of turbine stages mounted on a single shaft, wherein the turbine is constructed and arranged to generate power using a fluid introduced in series into the turbine stages, and wherein the fluid undergoes heat transfer between at least two of the turbine stages.

Description

Die vorliegende Anmeldung ist eine PCT-Anmeldung. The present application is a PCT application.

TECHNISCHES GEBIET TECHNICAL AREA

Das Gebiet, auf das sich die Offenbarung allgemein bezieht, umfasst Turbinen und Verfahren zur Herstellung und Verwendung derselben. The field to which the disclosure relates generally includes turbines and methods of making and using the same.

HINTERGRUND BACKGROUND

Gegenwärtig können einige Turbinen dazu verwendet werden, Energie aus einem Fluid zu entnehmen und in Nutzarbeit an einem System umzuwandeln. At present, some turbines can be used to extract energy from a fluid and convert it into useful work on a system.

KURZDARSTELLUNG BEISPIELHAFTER VARIATIONEN BRIEF DESCRIPTION OF EXEMPLARY VARIATIONS

Einige Variationen können ein Produkt umfassen, das eine Turbine umfasst, die mehrere Turbinenstufen umfasst, die auf einer einzigen Welle befestigt sind, wobei die Turbine dahingehend konstruiert und angeordnet sein kann, unter Verwendung eines hintereinander in die Turbinenstufen eingeleiteten Fluids Leistung zu erzeugen, und wobei das Fluid eine Wärmeübertragung zwischen mindestens zwei der Turbinenstufen durchläuft. Some variations may include a product that includes a turbine that includes a plurality of turbine stages mounted on a single shaft, wherein the turbine may be constructed and arranged to produce power using a fluid introduced in series into the turbine stages, and wherein the fluid undergoes heat transfer between at least two of the turbine stages.

Einige Variationen können ein System umfassen, das einen Fluidkreis umfasst, der ein Fluid, einen Wärmetauscher, eine erste Turbinenstufe, eine zweite Turbinenstufe und eine Leistungserzeugungskomponente umfasst, wobei das Fluid Leistung in der ersten Turbinenstufe bereitstellt, eine Wärmeübertragung in dem Wärmetauscher durchläuft und Leistung in der zweiten Turbinenstufe bereitstellt, und wobei die erste und die zweite Turbinenstufe mit einer einzigen Leistungserzeugungskomponente gekoppelt sein können. Some variations may include a system that includes a fluid circuit that includes a fluid, a heat exchanger, a first turbine stage, a second turbine stage, and a power generation component, wherein the fluid provides power in the first turbine stage, undergoes heat transfer in the heat exchanger, and power the second turbine stage, and wherein the first and second turbine stages may be coupled to a single power generation component.

Einige Variationen können ein Verfahren umfassen, das Bereitstellen eines Fluidkreises, der ein Fluid, einen ersten Wärmetauscher, eine erste Turbinenstufe, eine zweite Turbinenstufe und eine Leistungserzeugungskomponente umfasst; Bewegen eines Fluids durch eine erste Turbinenstufe; danach Bewegen eines Fluids durch einen ersten Wärmetauscher; danach Bewegen eines Fluids durch eine zweite Turbinenstufe umfasst, wobei die erste und die zweite Turbinenstufe mit der Leistungserzeugungskomponente gekoppelt sein können. Some variations may include a method of providing a fluid circuit that includes a fluid, a first heat exchanger, a first turbine stage, a second turbine stage, and a power generation component; Moving a fluid through a first turbine stage; thereafter moving a fluid through a first heat exchanger; then moving a fluid through a second turbine stage, wherein the first and second turbine stages may be coupled to the power generation component.

Weitere beispielhafte Variationen innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung gehen aus der detaillierten Beschreibung hervor, die im Folgenden bereitgestellt wird. Es versteht sich, dass die detaillierte Beschreibung und die spezifischen Beispiele, obgleich Variationen innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung offenbart werden, lediglich der Veranschaulichung dienen und den Schutzumfang der Erfindung nicht einschränken sollen. Further exemplary variations within the scope of the invention will become apparent from the detailed description provided hereinafter. It should be understood that the detailed description and specific examples, while disclosing variations within the scope of the invention, are intended for purposes of illustration only and are not intended to limit the scope of the invention.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Ausgewählte Beispiele für Variationen innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung werden durch die detaillierte Beschreibung und die beiliegenden Zeichnungen verständlicher; in den Zeichnungen zeigen: Selected examples of variations within the scope of the invention will become more apparent from the detailed description and the accompanying drawings; in the drawings show:

1 eine Darstellung eines Produkts gemäß einigen Variationen. 1 a representation of a product according to some variations.

2 eine Darstellung eines Produkts oder Systems gemäß einigen Variationen. 2 a representation of a product or system according to some variations.

3 eine Darstellung eines Verfahrens gemäß einigen Variationen. 3 a representation of a method according to some variations.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEISPIELHAFTER VARIATIONEN DETAILED DESCRIPTION OF EXEMPLARY VARIATIONS

Die folgende Beschreibung der Variationen ist lediglich beispielhaft und soll den Schutzumfang der Erfindung, ihre Anwendung oder Verwendungen keineswegs einschränken. The following description of the variations is merely exemplary in nature and is in no way intended to limit the scope of the invention, its application, or uses.

In 1 wird ein Produkt 10 gemäß einigen Variationen gezeigt. Bei einigen Variationen kann das Produkt 10 mindestens eine Turbine oder einen Expander 12 umfassen. Bei einigen Variationen kann die Turbine 12 eine Impuls- oder Reaktionsturbine sein. Bei einigen Variationen kann die Turbine 12 eine Dampfturbine und/oder eine Gasturbine und/oder eine transsonische Turbine und/oder eine Gegenlaufturbine und/oder eine statorlose Turbine und/oder eine ummantelte Turbine und/oder eine Keramikturbine und/oder eine mantellose Turbine und/oder eine schaufellose Turbine und/oder eine Wasserturbine (darunter Pelton, Francis, Kaplan, Turgo oder Durchströmturbine) und/oder eine Rateau-Turbine sein oder kann anderer Art sein. Bei einigen Variationen kann die Turbine 12 eine Axial- oder eine Radialturbine sein. Bei einigen Variationen kann das Produkt 10 mehrere Turbinen 12 umfassen. Bei einigen Variationen können die mehreren Turbinen 12 mechanisch miteinander gekoppelt sein. Bei einigen Variationen kann die Turbine 12 eine Welle 14 umfassen. Bei einigen Variationen kann die Turbine 12 mindestens eine Turbinenstufe 18 umfassen. Bei einigen Variationen kann die Turbine 12 mehrere Turbinenstufen 18, 18‘, 18“, 18“‘ umfassen. Bei einigen Variationen kann die mindestens eine Turbinenstufe 18 auf der Welle 14 befestigt sein. Bei einigen Variationen können mehrere Turbinenstufen 18, 18‘, 18“, 18“‘ auf der Welle 14 befestigt sein. Bei einigen Variationen kann die Turbine 12 mindestens ein Turbinenrad 16 umfassen. Bei einigen Variationen kann die mindestens eine Turbinenstufe 18 eine Komponente eines Turbinenrads 16 sein. Bei einigen Variationen kann bzw. können die Turbine 12 und/oder das Turbinenrad 16 mindestens eine Turbinenstufe 18 umfassen. Bei einigen Variationen kann bzw. können die Turbine 12 und/oder die Turbinenräder 16 mehrere Turbinenstufen 18, 18‘, 18“, 18“‘ umfassen. Bei einigen Variationen kann das mindestens eine Turbinenrad 16 auf der Welle 14 befestigt sein. Bei einigen Variationen kann die Turbine 12 Leistung durch Einleiten eines Arbeitsfluids 20 in die Turbinenstufe 18 erzeugen. Bei einigen Variationen kann die mindestens eine Turbinenstufe 18 starr auf der einzigen Welle 14 befestigt sein. Bei einigen Variationen können die mehreren Turbinenstufen 18, 18‘, 18“, 18“‘ starr auf einer einzigen Welle 14 befestigt sein. Bei einigen Variationen kann das Fluid 20 hintereinander in mehrere Turbinenstufen 18, 18‘, 18“, 18“‘ eingeleitet werden. Bei einigen Variationen kann das Fluid 20 gleichzeitig in mehrere Turbinenstufen 18, 18‘, 18“, 18“‘ eingeleitet werden. Bei einigen Variationen kann das Fluid 20 eine Wärmeübertragung zwischen mindestens zwei der Turbinenstufen 18, 18‘, 18“, 18“‘ durchlaufen. Bei einigen Variationen kann die mindestens eine Turbinenstufe 18 mindestens einen Turbinenstufenrotor 59 umfassen. Bei einigen Variationen kann sich der Turbinenstufenrotor 59 durch von dem Fluid 20 bereitgestellte Arbeit drehen. Bei einigen Variationen kann der Turbinenstufenrotor 59 die Welle 14 drehen. Bei einigen Variationen kann die mindestens eine Turbinenstufe 18 mindestens einen Turbinenstufenstator 62 umfassen. Bei einigen Variationen kann der Turbinenstufenstator 62 stationär sein und kann sich nicht entlang der Welle 14 drehen. Bei einigen Variationen kann die mindestens eine Turbinenstufe 18 mindestens ein Gehäuse 19 umfassen, das dahingehend konstruiert und angeordnet ist, das Fluid 20 aufzunehmen, während es Arbeit in der Turbinenstufe 18 verrichtet. Bei einigen Variationen kann das mindestens eine Gehäuse 19 das Fluid 20 aufnehmen, während es Arbeit in mehreren Turbinenstufen 18, 18‘, 18“, 18“‘ verrichtet. Bei einigen Variationen können mehrere Turbinenstufen 18, 18‘, 18“, 18“‘ auf einer einzigen Seite der Welle 14 befestigt sein. Bei einigen Variationen kann das Produkt 10 zur Wärmerückgewinnung aus einem Fahrzeug verwendet werden. Bei einigen Variationen kann das Fahrzeug unter anderem ein Kraftfahrzeug, ein Raumfahrzeug, ein Wasserfahrzeug, ein Luftfahrzeug oder einen Zug umfassen. Bei einigen Variationen kann die Turbine 12 zur Wärmerückgewinnung aus einem chemischen Prozess, wie z. B. unter anderem einem Prozess zur Erzeugung geothermischer Energie, einem Prozess zur Erzeugung von Solarenergie oder einem Prozess zur Erzeugung von Windenergie, verwendet werden. Bei einigen Variationen kann die Turbine 12 Turbinenwirkungsgradsteigerungen von mehr als 15 % gegenüber bekannten Alternativen erzielen. Bei einigen Variationen kann die Turbine 12 kompakt sein, um verbessertes Packaging in einem Fahrzeugauslasssystem oder -kühler zu gestatten. In 1 becomes a product 10 shown according to some variations. With some variations, the product may 10 at least one turbine or expander 12 include. With some variations, the turbine can 12 be a pulse or reaction turbine. With some variations, the turbine can 12 a steam turbine and / or a gas turbine and / or a transonic turbine and / or a counterflow turbine and / or a statorless turbine and / or a jacketed turbine and / or a Keramikturbine and / or a shellless turbine and / or a turbine blade and / or a water turbine (including Pelton, Francis, Kaplan, Turgo or through-flow turbine) and / or a Rateau turbine or may be of a different nature. With some variations, the turbine can 12 be an axial or a radial turbine. With some variations, the product may 10 several turbines 12 include. In some variations, the multiple turbines 12 be mechanically coupled together. With some variations, the turbine can 12 a wave 14 include. With some variations, the turbine can 12 at least one turbine stage 18 include. With some variations, the turbine can 12 several turbine stages 18 . 18 ' . 18 " . 18 "' include. In some variations, the at least one turbine stage 18 on the wave 14 be attached. With some variations, you can have multiple turbine stages 18 . 18 ' . 18 " . 18 "' on the wave 14 be attached. With some variations, the turbine can 12 at least one turbine wheel 16 include. In some variations, the at least one turbine stage 18 a component of a turbine wheel 16 be. In some variations, the turbine may or may not 12 and / or the turbine wheel 16 at least one turbine stage 18 include. In some variations, the turbine may or may not 12 and / or the turbine wheels 16 several turbine stages 18 . 18 ' . 18 " . 18 "' include. In some variations, this can be at least one turbine wheel 16 on the wave 14 be attached. With some variations, the turbine can 12 Performance by introducing a working fluid 20 in the turbine stage 18 produce. In some variations, the at least one turbine stage 18 rigid on the single shaft 14 be attached. In some variations, the multiple turbine stages 18 . 18 ' . 18 " . 18 '' rigid on a single shaft 14 be attached. In some variations, the fluid 20 one behind the other in several turbine stages 18 . 18 ' . 18 " . 18 "' be initiated. In some variations, the fluid 20 simultaneously in several turbine stages 18 . 18 ' . 18 " . 18 "' be initiated. In some variations, the fluid 20 a heat transfer between at least two of the turbine stages 18 . 18 ' . 18 " . 18 "' run through. In some variations, the at least one turbine stage 18 at least one turbine stage rotor 59 include. In some variations, the turbine stage rotor may 59 through from the fluid 20 rotate the work provided. In some variations, the turbine stage rotor 59 the wave 14 rotate. In some variations, the at least one turbine stage 18 at least one turbine stage stator 62 include. In some variations, the turbine stage stator 62 be stationary and can not move along the shaft 14 rotate. In some variations, the at least one turbine stage 18 at least one housing 19 which is constructed and arranged to contain the fluid 20 while working in the turbine stage 18 done. In some variations, this can be at least one housing 19 the fluid 20 record while working in multiple turbine stages 18 . 18 ' . 18 " . 18 "' done. With some variations, you can have multiple turbine stages 18 . 18 ' . 18 " . 18 "' on a single side of the shaft 14 be attached. With some variations, the product may 10 used for heat recovery from a vehicle. In some variations, the vehicle may include, but is not limited to, a motor vehicle, a spacecraft, a watercraft, an aircraft, or a train. With some variations, the turbine can 12 for heat recovery from a chemical process, such. These include, but are not limited to, a process of producing geothermal energy, a process of producing solar energy, or a process of producing wind energy. With some variations, the turbine can 12 Achieve turbine efficiency gains of more than 15% over known alternatives. With some variations, the turbine can 12 be compact to allow for improved packaging in a vehicle exhaust system or cooler.

Bei einigen Variationen kann bzw. können das Produkt 10 und/oder die Turbine 12 ferner eine Leistungserzeugungskomponente 60 umfassen. Bei einigen Variationen kann die Leistungserzeugungskomponente 60 Leistung durch von dem Fluid 20 in der mindestens einen Turbinenstufe 18 verrichtete Arbeit erzeugen. Bei einigen Variationen kann die Leistungserzeugungskomponente 60 ein elektrischer Generator sein. Bei einigen Variationen kann die Leistungserzeugungskomponente 60 einen Anker (nicht gezeigt) umfassen, der elektrischen Strom erzeugen kann, der von einer elektrischen Aufnahmekomponente (nicht gezeigt) aufgenommen wird. Bei einigen Variationen kann der elektrische Strom zur Versorgung eines Motors oder einer anderen Komponente eines Fahrzeugs verwendet werden. Bei einigen Variationen kann der elektrische Strom in einer Batterie (nicht gezeigt) gespeichert werden. Bei einigen Variationen kann die Leistungserzeugungskomponente 60 einen Rotor 70 umfassen. Bei einigen Variationen kann der Rotor 70 ein magnetischer Rotor sein. Bei einigen Variationen kann die Leistungserzeugungskomponente 60 einen elektrischen Stator 72 umfassen. Bei einigen Variationen kann der elektrische Stator 72 Drähte umfassen. Bei einigen Variationen kann die Leistungserzeugungskomponente 60 ein Magnetfeld (nicht gezeigt) umfassen, das durch Magneten oder Elektromagneten bereitgestellt werden kann, die entweder an dem Rotor 70 oder dem Stator 72 befestigt sind. Bei einigen Variationen kann der elektrische Stator 72 den Rotor 70 umgeben. Bei einigen Variationen kann der Rotor 70 mit der Welle 14 gekoppelt oder darauf angebracht sein. Bei einigen Variationen kann durch die Drehung der Welle 14 gleichzeitig mit dem Rotor 70 Leistung durch das Fluid 20 in den Turbinenstufen 18 erzeugt werden. Bei einigen Variationen kann die Welle 14 starr mit dem Rotor 70 verbunden sein. Bei einigen Variationen können die Welle 14 und der Rotor 70 dieselbe Komponente sein. Bei einigen Variationen kann bzw. können die Welle 14 und/oder der Rotor 70 durch mindestens ein Lager 74 gestützt werden. Bei einigen Variationen kann das Lager 74 ein Gleitlager, ein Rollkörperlager, ein Körnerlager, ein Fluidlager, ein magnetisches Lager oder ein Biegelager sein oder einer anderen Art sein. Bei einigen Variationen können mehrere Turbinenstufen 18, 18‘, 18“, 18“‘ axial außerhalb des mindestens einen Lagers 74 oder elektrischen Stators 72 hervortreten. Bei einigen Variationen können die mehreren Turbinenstufen 18, 18‘, 18“, 18“‘ mit der Leistungserzeugungskomponente 60 gekoppelt sein. Bei einigen Variationen können die mehreren Turbinenstufen 18, 18‘, 18“, 18“‘ von der Welle 14 hervortreten. Bei einigen Variationen kann die Welle 14 die Turbinenstufen 18 mit dem Rotor 70 der Leistungserzeugungskomponente 60 verbinden. Bei einigen Variationen können mehrere Turbinenstufen 18, 18‘, 18“, 18“‘ auf derselben axialen Seite des elektrischen Stators 72 hervortreten. Bei einigen Variationen können mehrere Turbinenstufen 18, 18‘, 18“, 18“‘ axial auf derselben axialen Seite der Welle 14 hervortreten. For some variations, the product may or may not 10 and / or the turbine 12 and a power generation component 60 include. For some variations, the power generation component may be 60 Power through from the fluid 20 in the at least one turbine stage 18 Produce done work. For some variations, the power generation component may be 60 to be an electrical generator. For some variations, the power generation component may be 60 an armature (not shown) capable of generating electrical current received by an electrical receiving component (not shown). In some variations, the electrical power may be used to power an engine or other component of a vehicle. In some variations, the electrical current may be stored in a battery (not shown). For some variations, the power generation component may be 60 a rotor 70 include. In some variations, the rotor can 70 to be a magnetic rotor. For some variations, the power generation component may be 60 an electric stator 72 include. In some variations, the electric stator 72 Wires include. For some variations, the power generation component may be 60 a magnetic field (not shown) that can be provided by magnets or electromagnets either on the rotor 70 or the stator 72 are attached. In some variations, the electric stator 72 the rotor 70 surround. In some variations, the rotor can 70 with the wave 14 coupled or mounted on it. In some variations, the rotation of the shaft 14 simultaneously with the rotor 70 Power through the fluid 20 in the turbine stages 18 be generated. With some variations, the wave can 14 rigid with the rotor 70 be connected. With some variations, the wave can 14 and the rotor 70 be the same component. With some variations, the wave can or can 14 and / or the rotor 70 through at least one warehouse 74 be supported. With some variations, the bearing can 74 be a plain bearing, a rolling bearing, a grain bearing, a fluid bearing, a magnetic bearing or a Biegelager or be another type. With some variations, you can have multiple turbine stages 18 . 18 ' . 18 " . 18 "' axially outside the at least one bearing 74 or electric stator 72 emerge. In some variations, the multiple turbine stages 18 . 18 ' . 18 " . 18 "' with the power generation component 60 be coupled. In some variations, the multiple turbine stages 18 . 18 ' . 18 " . 18 "' from the wave 14 emerge. With some variations, the wave can 14 the turbine stages 18 with the rotor 70 the power generation component 60 connect. With some variations, you can have multiple turbine stages 18 . 18 ' . 18 " . 18 "' on the same axial side of the electric stator 72 emerge. With some variations, you can have multiple turbine stages 18 . 18 ' . 18 " . 18 "' axially on the same axial side of the shaft 14 emerge.

Mit Bezug auf 1–2 kann ein Fluidsystem 50 vorgesehen sein, das bei einigen Variationen ein Organic-Rankine-Cycle (ORC) sein kann. Das System 50 kann ein Arbeitsfluid 20 umfassen, das bei einigen Variationen unter anderem Dampf und/oder Fluorinol und/oder Ammoniak und/oder Ethanol und/oder Methanol und/oder Kerosin und/oder Benzin und/oder Diesel und/oder Propanol und/oder Butanol und/oder Wasser und/oder Benzol und/oder Toluol und/oder Methan und/oder Ethan und/oder Propan und/oder Butan und/oder Aceton und/oder Flüssigwasserstoff einschließen kann. Bei einigen Variationen kann das System 50 einen Fluidkreis 51 umfassen, der eine Leitung 53 für einen Fluidpfad 23 umfasst. Bei einigen Variationen kann ein Arbeitsfluid 20 zur Erzeugung einer Wärmeübertragung von dem oder auf das Fluid 20 von umliegenden Komponenten, um das Fluid 20 aus einem Hochtemperaturzustand in einen Niedrigtemperaturzustand oder umgekehrt zu bringen, was in Nutzarbeit umgewandelt werden kann, die in elektrische, chemische oder mechanische Energie umgewandelt werden kann, mehrere Phasenwechsel über den Fluidkreis 51 hinweg durchlaufen. Bei einigen Variationen kann das System 50 oder der Fluidkreis 51 mindestens eine Turbine 12 umfassen, die mindestens eine Turbinenstufe 18 umfassen kann. Bei einigen Variationen kann das Fluid 20 durch einen ersten Turbinenstufeneinlass 24 in eine erste Turbinenstufe 18 eintreten. Bei einigen Variationen kann das Fluid 20 durch einen ersten Turbinenstufenauslass 26 aus der ersten Turbinenstufe 18 austreten. Bei einigen Variationen kann das Fluid 20 Leistung durch das Verrichten von Nutzarbeit in der ersten Turbinenstufe 18 erzeugen. Bei einigen Variationen kann das Fluid 20 durch einen zweiten Turbinenstufeneinlass 28 in eine zweite Turbinenstufe 18‘ eintreten. Bei einigen Variationen kann das Fluid 20 durch einen zweiten Turbinenstufenauslass 30 aus der zweiten Turbinenstufe 18‘ austreten. Bei einigen Variationen kann das Fluid 20 Leistung durch die Verrichtung von Nutzarbeit in der ersten Turbinenstufe 18 erzeugen. Bei einigen Variationen kann das System 50 oder der Fluidkreis 51 mindestens einen Wärmetauscher 52 umfassen. Bei einigen Variationen kann der Wärmetauscher 52 eine Wärmeübertragung zu oder von dem Fluid 20 durchführen. Bei einigen Variationen kann der Wärmetauscher 52 eine Wärmetauscherart sein, die unter anderem einen Elektrowärmetauscher, einen Doppelrohrwärmetauscher, einen Rohrbündelwärmetauscher, einen Plattenwärmetauscher, einen PSHE (Plate and Shell Heat Exchanger), einen Wärmetauscher mit adiabatischem System, einen Rippenplattenwärmetauscher, einen PPHE (Pillow Plate Heat Exchanger) oder einen Fluidwärmetauscher einschließt, oder kann anderer Art sein. Bei einigen Variationen kann der Wärmetauscher 52 das Fluid 20 verdampfen. Bei einigen Variationen kann der Wärmetauscher 52 einen Kessel umfassen, der gestatten kann, dass das Fluid einen Phasenwechsel von flüssig zu gasförmig durchläuft. Bei einigen Variationen kann der Wärmetauscher 52 eine Wärmeübertragung zwischen mindestens zwei der Turbinenstufen 18 durchführen. Bei einigen Variationen kann der Wärmetauscher 52 eine Wärmeübertragung an dem Fluid 20 durchführen, nachdem es aus dem ersten Turbinenstufenauslass 26 ausgetreten ist und bevor es in den zweiten Turbinenstufeneinlass 28 eintritt. Bei einigen Variationen kann der Fluidkreis 51 einen zweiten Wärmetauscher 54 umfassen. Bei einigen Variationen kann der zweite Wärmetauscher 54 eine Wärmeübertragung an dem Fluid 20 durchführen, bevor es in den ersten Turbinenstufeneinlass 24 eintritt. Bei einigen Variationen kann das System 50 oder der Fluidkreis 51 mindestens einen Kondensator 56 umfassen. Bei einigen Variationen kann der Kondensator 56 das Fluid 20 von einem gasförmigen Zustand in einen flüssigen Zustand verflüssigen und kann eine Wärmeübertragung an dem Fluid 20 durchführen. Bei einigen Variationen kann der Kondensator 56 ein zweites Fluid 21 hindurchströmen lassen, um eine Wärmeübertragung mit dem Fluid 20 durchzuführen. Bei einigen Variationen kann das zweite Fluid 21 Wasser, Luft oder ein anderes Fluid sein. Bei einigen Variationen kann der Kondensator 56 ein Wärmetauscher sein, der unter anderem einen Elektrowärmetauscher, einen Doppelrohrwärmetauscher, einen Rohrbündelwärmetauscher, einen PSHE (Plate and Shell Heat Exchanger), einen Wärmetauscher mit adiabatischem System, einen Rippenplattenwärmetauscher, einen PPHE (Pillow Plate Heat Exchanger) oder einen Fluidwärmetauscher einschließt, oder kann anderer Art sein. Bei einigen Variationen kann das System 50 oder der Fluidkreis 51 mindestens eine Pumpe 58 umfassen. Bei einigen Variationen kann die Pumpe 58 das Fluid 20 durch den Fluidkreis 51 hindurch bewegen und kann den Durchsatz des Fluids 20 bestimmen. Bei einigen Variationen kann die Pumpe 58 eine Umlaufverdrängerpumpe, eine Hubverdrängerpumpe, eine Zahnradpumpe, eine Schraubenpumpe, eine Exzenterschneckenpumpe, eine Rootspumpe, eine Peristaltikpumpe, eine Kolbenpumpe, eine Seilpumpe, eine Impellerpumpe, eine Hydraulikzylinderpumpe, eine Radialpumpe, eine Axialpumpe, eine Diagonalpumpe, eine Saugstrahlpumpe, eine Dampfpumpe, eine Schwerkraftpumpe, eine ventillose Pumpe oder einer anderen Art sein. Bei einigen Variationen kann die Pumpe 58 das Fluid 20 als eine Flüssigkeit oder ein Gas mit Druck beaufschlagen. Bei einigen Variationen kann der Fluidkreis 51 eine Hochdruckpumpe 58A, eine Niederdruckpumpe 58B oder beides umfassen. Bei einigen Variationen kann der Fluidkreis 51 ferner mindestens ein Ventil 90 umfassen. Bei einigen Variationen kann das Ventil 90 ein Kugelventil und/oder ein Klappenventil und/oder ein Keramikscheibenventil und/oder ein Rückschlagventil und/oder ein Drosselventil und/oder ein Membranventil und/oder ein Plattenschieberventil und/oder ein Hubventil und/oder ein Messerventil und/oder ein Nadelventil und/oder ein Quetschventil und/oder ein Kolbenventil und/oder ein Kegelventil und/oder ein Tellerventil und/oder ein Schieberventil und/oder ein Wärmeausdehnungsventil und/oder ein Druckreduzierungsventil und/oder ein Probeentnahmeventil und/oder ein Sicherheitsventil und/oder anderer Art sein. Bei einigen Variationen kann der Fluidkreis 51 mindestens eine Steuerung 55 umfassen. Bei einigen Variationen kann die Steuerung 55 den Betrieb der Turbine 12, des Wärmetauschers 52, 54, des Ventils 90, des Kondensators 56, der Pumpe 58, der Leistungserzeugungskomponente 60 oder anderer Komponenten basierend auf einer Reihe von Schwankungen, darunter unter anderem Fluidtemperatur, Fluiddruck, Leistungserzeugungskomponentenausgabe, Pumpendurchsatz, Motorbetriebsbedingungen, Wärmequellenbetriebszustand oder eine andere Variable, steuern. Bei einigen Variationen kann das System 50 und/oder der Fluidkreis 51 ein thermodynamischer Zyklus, darunter unter anderem ein Rankine-Zyklus, ein Kalina-Zyklus, ein Otto-Zyklus, oder anderer Art sein. Bei einigen Variationen kann das System 50 und/oder der Fluidkreis 51 ein Organic-Rankine-Cycle (ORC) sein. Bei einigen Variationen kann das System 50 oder der Fluidkreis 51 zur Entnahme von Energie aus Abgaswärme in einem Fahrzeug verwendet werden. Bei einigen Variationen kann das Packaging des Systems oder des Fluidkreises 51 vorteilhafterweise derart sein, dass es bzw. er mit dem Abgaswärmerückgewinnungssystem, dem Motorauslass oder dem Motor eines Fahrzeugs gekoppelt ist. Bei einigen Variationen kann der Fluidkreis 51 ferner Wärmetauschkomponenten für das Fluid 20, darunter unter anderem einen Kühler, einen Achsölwärmetauscher, einen Motorölwärmetauscher, eine Fahrgastraumheizung, umfassen oder anderer Art sein. Regarding 1 - 2 can be a fluid system 50 be provided, which in some variations may be an Organic Rankine Cycle (ORC). The system 50 can be a working fluid 20 include, in some variations, inter alia, steam and / or fluorinol and / or ammonia and / or ethanol and / or methanol and / or kerosene and / or gasoline and / or diesel and / or propanol and / or butanol and / or water and / or benzene and / or toluene and / or methane and / or ethane and / or propane and / or butane and / or acetone and / or liquid hydrogen. With some variations, the system can 50 a fluid circuit 51 include a lead 53 for a fluid path 23 includes. In some variations, a working fluid 20 for generating a heat transfer from or to the fluid 20 from surrounding components to the fluid 20 from a high temperature state to a low temperature state, or vice versa, which can be converted to useful work that can be converted into electrical, chemical or mechanical energy, multiple phase changes across the fluid circuit 51 go through it. With some variations, the system can 50 or the fluid circuit 51 at least one turbine 12 include the at least one turbine stage 18 may include. In some variations, the fluid 20 through a first turbine stage inlet 24 in a first turbine stage 18 enter. In some variations, the fluid 20 through a first turbine stage outlet 26 from the first turbine stage 18 escape. In some variations, the fluid 20 Performance by performing useful work in the first turbine stage 18 produce. In some variations, the fluid 20 through a second turbine stage inlet 28 in a second turbine stage 18 ' enter. In some variations, the fluid 20 through a second turbine stage outlet 30 from the second turbine stage 18 ' escape. In some variations, the fluid 20 Performance through the performance of useful work in the first turbine stage 18 produce. With some variations, the system can 50 or the fluid circuit 51 at least one heat exchanger 52 include. In some variations, the heat exchanger 52 a heat transfer to or from the fluid 20 carry out. In some variations, the heat exchanger 52 a type of heat exchanger including, inter alia, an electric heat exchanger, a double tube heat exchanger, a shell and tube heat exchanger, a plate heat exchanger, a plate and shell heat exchanger, an adiabatic system heat exchanger, a fin plate heat exchanger, a Pillow Plate Heat Exchanger (PPHE), or a fluid heat exchanger , or may be of a different nature. In some variations, the heat exchanger 52 the fluid 20 evaporate. In some variations, the heat exchanger 52 a boiler, which may allow the fluid to undergo a phase change from liquid to gaseous. In some variations, the heat exchanger 52 a heat transfer between at least two of the turbine stages 18 carry out. In some variations, the heat exchanger 52 a heat transfer to the fluid 20 Perform after it's out of the first turbine stage outlet 26 has leaked and before it enters the second turbine stage inlet 28 entry. In some variations, the fluid circuit 51 a second heat exchanger 54 include. In some variations, the second heat exchanger 54 a heat transfer to the fluid 20 Perform before entering the first turbine stage inlet 24 entry. With some variations, the system can 50 or the fluid circuit 51 at least one capacitor 56 include. In some variations, the capacitor can 56 the fluid 20 from a gaseous state to a liquid state, and may transfer heat to the fluid 20 carry out. In some variations, the capacitor can 56 a second fluid 21 to allow heat transfer with the fluid 20 perform. In some variations, the second fluid 21 Be water, air or another fluid. In some variations, the capacitor can 56 a heat exchanger, which may include, but is not limited to, an electric heat exchanger, a double tube heat exchanger, a shell and tube heat exchanger, a plate and shell heat exchanger, an adiabatic system heat exchanger, a fin plate heat exchanger, a Pillow Plate Heat Exchanger (PPHE), or a fluid heat exchanger be different kind. With some variations, the system can 50 or the fluid circuit 51 at least one pump 58 include. With some variations, the pump can 58 the fluid 20 through the fluid circuit 51 can move through and can the flow rate of the fluid 20 determine. With some variations, the pump can 58 a positive displacement pump, a Hubverdrängerpumpe, a gear pump, a screw pump, an eccentric screw pump, a Roots pump, a peristaltic pump, a piston pump, a rope pump, an impeller pump, a hydraulic cylinder pump, a radial pump, an axial flow pump, a diagonal pump, a suction jet pump, a steam pump, a gravity pump , a valveless pump or another type. With some variations, the pump can 58 the fluid 20 as a liquid or a gas pressurize. In some variations, the fluid circuit 51 a high pressure pump 58A , a low pressure pump 58B or both. In some variations, the fluid circuit 51 furthermore at least one Valve 90 include. In some variations, the valve can 90 a ball valve and / or a flap valve and / or a ceramic disk valve and / or a check valve and / or a throttle valve and / or a diaphragm valve and / or a valve gate valve and / or a lift valve and / or a metering valve and / or a needle valve and / or a pinch valve and / or a piston valve and / or a cone valve and / or a poppet valve and / or a slide valve and / or a thermal expansion valve and / or a pressure reducing valve and / or a sampling valve and / or a safety valve and / or other type. In some variations, the fluid circuit 51 at least one controller 55 include. In some variations, the controller can 55 the operation of the turbine 12 , the heat exchanger 52 . 54 , the valve 90 , the capacitor 56 , the pump 58 , the power generation component 60 or other components based on a variety of fluctuations, including, but not limited to, fluid temperature, fluid pressure, power generation component output, pump flow rate, engine operating conditions, heat source operating condition, or other variable. With some variations, the system can 50 and / or the fluid circuit 51 a thermodynamic cycle, including but not limited to a Rankine cycle, a Kalina cycle, an Otto cycle, or otherwise. With some variations, the system can 50 and / or the fluid circuit 51 an Organic Rankine Cycle (ORC). With some variations, the system can 50 or the fluid circuit 51 be used to remove energy from exhaust heat in a vehicle. In some variations, the packaging of the system or the fluid circuit 51 advantageously be such that it or he is coupled to the exhaust heat recovery system, the engine exhaust or the engine of a vehicle. In some variations, the fluid circuit 51 further heat exchange components for the fluid 20 including, but not limited to, a radiator, an axle oil heat exchanger, an engine oil heat exchanger, a passenger compartment heater, or otherwise.

Bei einigen Variationen kann das System 50 oder der Fluidkreis 51 mindestens eine Leistungserzeugungskomponente 60 umfassen. Bei einigen Variationen kann die Leistungserzeugungskomponente 60 ein Gleichstromgenerator oder ein Drehstromgenerator sein. Bei einigen Variationen kann sich die Leistungserzeugungskomponente 60 bei Drehzahlen bis zu 200.000 U/min drehen und kann Leistung im Bereich von 1–1000 kW erzeugen. Bei einigen Variationen kann die Leistungserzeugungskomponente 60 mit der Turbine 12 oder mindestens einer Turbinenstufe 18 gekoppelt sein. Bei einigen Variationen können mehrere Turbinenstufen 18, 18‘, 18“, 18“‘ mit der Leistungserzeugungskomponente 60 gekoppelt sein. Bei einigen Variationen können eine erste Turbinenstufe 18 und eine zweite Turbinenstufe 18‘ mit der Leistungserzeugungskomponente 60 gekoppelt sein. Bei einigen Variationen kann die Leistungserzeugungskomponente 60 dadurch Leistung erzeugen, dass das Fluid 20 Arbeit bei mehreren Turbinenstufen 18, 18‘, 18“, 18“‘ verrichtet. Bei einigen Variationen kann die Leistungserzeugungskomponente 60 dadurch Leistung erzeugen, dass das Fluid 20 Arbeit bei der ersten Turbinenstufe 18 und/oder der zweiten Turbinenstufe 18‘ verrichtet. Bei einigen Variationen kann die Erzeugungskomponente 60 eine Untersetzungsvorrichtung sein, die mit einem Fahrzeugantriebsstrang mechanisch gekoppelt sein kann. Bei einigen Variationen kann die Erzeugungskomponente 60 mit einem Differenzial mechanisch gekoppelt sein, das mit einem Fahrzeugkurbeltrieb mechanisch gekoppelt sein kann. Bei einigen Variationen kann das System 50 oder der Fluidkreis 51 zur Wärmerückgewinnung aus einem Fahrzeug verwendet werden. Bei einigen Variationen kann das Fahrzeug unter anderem ein Kraftfahrzeug, ein Raumfahrzeug, ein Wasserfahrzeug, ein Luftfahrzeug oder einen Zug umfassen. Bei einigen Variationen kann das System 50 oder der Fluidkreis 51 zur Wärmerückgewinnung aus einem chemischen Prozess, wie z. B. unter anderem einem Prozess zur Erzeugung geothermischer Energie, einem Prozess zur Erzeugung von Solarenergie, einem Prozess zur Wärmerückgewinnung aus Industriemüll, einem Prozess zur Wärmerückgewinnung aus der Verbrennung oder einem Prozess zur Erzeugung von Windenergie, verwendet werden. Bei einigen Variationen kann das System 50 oder der Fluidkreis 51 Turbinenwirkungsgradsteigerungen von mehr als 15 % gegenüber bekannten Alternativen erzielen. Bei einigen Variationen kann das System 50 oder der Fluidkreis 51 kompakt sein, um verbessertes Packaging in einem Fahrzeugauslasssystem oder -kühler zu gestatten. With some variations, the system can 50 or the fluid circuit 51 at least one power generation component 60 include. For some variations, the power generation component may be 60 be a DC generator or an alternator. For some variations, the power generation component may be 60 rotate at speeds up to 200,000 rpm and can produce power in the range of 1-1000 kW. For some variations, the power generation component may be 60 with the turbine 12 or at least one turbine stage 18 be coupled. With some variations, you can have multiple turbine stages 18 . 18 ' . 18 " . 18 "' with the power generation component 60 be coupled. For some variations, a first turbine stage 18 and a second turbine stage 18 ' with the power generation component 60 be coupled. For some variations, the power generation component may be 60 thereby generating power that the fluid 20 Work at several turbine stages 18 . 18 ' . 18 " . 18 "' done. For some variations, the power generation component may be 60 thereby generating power that the fluid 20 Work at the first turbine stage 18 and / or the second turbine stage 18 ' done. For some variations, the generation component 60 a reduction device that may be mechanically coupled to a vehicle drive train. For some variations, the generation component 60 be mechanically coupled to a differential that may be mechanically coupled to a vehicle crank drive. With some variations, the system can 50 or the fluid circuit 51 used for heat recovery from a vehicle. In some variations, the vehicle may include, but is not limited to, a motor vehicle, a spacecraft, a watercraft, an aircraft, or a train. With some variations, the system can 50 or the fluid circuit 51 for heat recovery from a chemical process, such. These include, but are not limited to, a geothermal energy production process, a solar energy production process, an industrial waste heat recovery process, a waste heat recovery process, or a wind energy production process. With some variations, the system can 50 or the fluid circuit 51 Achieve turbine efficiency gains of more than 15% over known alternatives. With some variations, the system can 50 or the fluid circuit 51 be compact to allow for improved packaging in a vehicle exhaust system or cooler.

Bei einer Reihe von Variationen gemäß der Darstellung in 3 wird ein Verfahren 800 gezeigt. Bei einigen Variationen kann das Verfahren 800 einen Schritt 802 der Bereitstellung eines Fluidkreises 51, der ein Fluid 20, einen ersten Wärmetauscher 52, eine erste Turbinenstufe 18 und eine zweite Turbinenstufe 18‘ und eine Leistungserzeugungskomponente 60 umfasst, umfassen. Bei einigen Variationen umfasst das Verfahren 800 ferner den Schritt 804 des Bewegens eines Fluids 20 durch eine erste Turbinenstufe 18. Bei einigen Variationen kann das Verfahren 800 ferner den Schritt 806 des nachfolgenden Bewegens eines Fluids 20 durch einen ersten Wärmetauscher 52 umfassen. Bei einigen Variationen kann das Verfahren 800 ferner den Schritt 808 des nachfolgenden Bewegens eines Fluids 20 durch eine zweite Turbinenstufe 18‘ umfassen, wobei die erste und die zweite Turbinenstufe mit der Leistungserzeugungskomponente gekoppelt sein können. Bei einigen Variationen kann das Verfahren 800 umfassen, dass der Fluidkreis 51 ferner eine Pumpe und/oder einen Kondensator umfasst. Bei einigen Variationen kann der Fluidkreis 51 ein Organic-Rankine-Cycle (ORC) sein. Bei einigen Variationen kann die Leistungserzeugungskomponente 60 ein elektrischer Generator sein. Bei einigen Variationen kann die Leistungserzeugungskomponente 60 eine Untersetzung sein, die mit einem Fahrzeugantriebsstrang mechanisch gekoppelt ist. Bei einigen Variationen kann bzw. können die erste Turbinenstufe 18 und/oder die zweite Turbinenstufe 18‘ in einem gemeinsamen Gehäuse 19 eingekapselt sein. For a number of variations as shown in FIG 3 becomes a procedure 800 shown. For some variations, the procedure may 800 one step 802 the provision of a fluid circuit 51 that is a fluid 20 , a first heat exchanger 52 , a first turbine stage 18 and a second turbine stage 18 ' and a power generation component 60 includes. For some variations, the procedure includes 800 also the step 804 moving a fluid 20 through a first turbine stage 18 , For some variations, the procedure may 800 also the step 806 the subsequent movement of a fluid 20 through a first heat exchanger 52 include. For some variations, the procedure may 800 also the step 808 the subsequent movement of a fluid 20 through a second turbine stage 18 ' include, wherein the first and the second turbine stage may be coupled to the power generation component. For some variations, the procedure may 800 include that the fluid circuit 51 further comprises a pump and / or a capacitor. With some variations can the fluid circuit 51 an Organic Rankine Cycle (ORC). For some variations, the power generation component may be 60 to be an electrical generator. For some variations, the power generation component may be 60 a reduction that is mechanically coupled to a vehicle drive train. For some variations, the first turbine stage may or may not 18 and / or the second turbine stage 18 ' in a common housing 19 be encapsulated.

Die folgende Beschreibung von Varianten dient lediglich der Veranschaulichung von Komponenten, Elementen, Vorgängen, Produkten und Verfahren, die als im Schutzbereich der Erfindung liegend angesehen werden, und soll keineswegs diesen Schutzbereich durch speziell Offenbartes oder nicht ausdrücklich Angeführtes beschränken. Die Komponenten, Elemente, Vorgänge, Produkte und Verfahren, die hier beschrieben werden, können anders als hier ausdrücklich beschrieben kombiniert und anders angeordnet werden und liegen dennoch im Schutzbereich der Erfindung. The following description of variants is merely illustrative of components, elements, acts, products and methods which are considered to be within the scope of the invention, and is in no way intended to limit this scope by specifically disclosing or not expressly stated. The components, elements, acts, products, and methods described herein may be combined and rearranged differently than as expressly described herein, and still fall within the scope of the invention.

Variation 1 kann ein Produkt umfassen, das eine Turbine umfasst, die mehrere Turbinenstufen umfasst, die auf einer einzigen Welle befestigt sind, wobei die Turbine dahingehend konstruiert und angeordnet ist, unter Verwendung eines hintereinander in die Turbinenstufen eingeleiteten Fluids Leistung zu erzeugen, und wobei das Fluid eine Wärmeübertragung zwischen mindestens zwei der Turbinenstufen durchläuft. Variation 1 may include a product comprising a turbine comprising a plurality of turbine stages mounted on a single shaft, the turbine being constructed and arranged to generate power using a fluid introduced in series into the turbine stages, and wherein the Fluid undergoes heat transfer between at least two of the turbine stages.

Variation 2 kann ein Produkt nach Variation 1 umfassen, wobei das Produkt ferner eine Leistungserzeugungskomponente umfasst, die einen Rotor umfasst, der dahingehend konstruiert und angeordnet ist, durch das Fluid in den Turbinenstufen Leistung zu erzeugen. Variation 2 may include a product according to Variation 1, the product further comprising a power generation component including a rotor constructed and arranged to generate power by the fluid in the turbine stages.

Variation 3 kann ein Produkt nach einer der Variationen 1–2 umfassen, wobei die Welle mit dem Rotor verbunden ist und durch mindestens ein Lager gestützt wird. Variation 3 may include a product according to any of Variations 1-2, wherein the shaft is connected to the rotor and supported by at least one bearing.

Variation 4 kann ein Produkt nach einer der Variationen 1–3 umfassen, wobei die Leistungserzeugungskomponente ferner einen elektrischen Stator umfasst. Variation 4 may include a product according to any of Variations 1-3, wherein the power generation component further comprises an electrical stator.

Variation 5 kann ein Produkt nach einer der Variationen 1–4 umfassen, wobei das Produkt ferner einen Fluidkreis umfasst, wobei das Fluid aus einer ersten Turbinenstufe austritt und danach die Wärmeübertragung in einem Wärmetauscher durchläuft. Variation 5 may include a product according to any one of Variations 1-4, the product further comprising a fluid circuit wherein the fluid exits a first turbine stage and thereafter undergoes heat transfer in a heat exchanger.

Variation 6 kann ein Produkt nach einer der Variationen 1–5 umfassen, wobei mindestens eine Turbinenstufe zumindest teilweise durch ein Gehäuse eingekapselt wird, das dahingehend konstruiert und angeordnet ist, mindestens ein Fluid aufzunehmen. Variation 6 may include a product according to any of variations 1-5, wherein at least one turbine stage is at least partially encapsulated by a housing constructed and arranged to receive at least one fluid.

Variation 7 kann ein Produkt nach einer der Variationen 1–6 umfassen, wobei die mehreren Turbinenstufen auf derselben axialen Seite der Welle hervorragen. Variation 7 may include a product according to any of Variations 1-6, wherein the plurality of turbine stages protrude on the same axial side of the shaft.

Variation 8 kann ein System umfassen, das einen Fluidkreis umfasst, der ein Fluid, einen Wärmetauscher, eine erste Turbinenstufe, eine zweite Turbinenstufe und eine Leistungserzeugungskomponente umfasst, wobei das Fluid Leistung in der ersten Turbinenstufe bereitstellt, danach eine Wärmeübertragung in dem Wärmetauscher durchläuft und Leistung in der zweiten Turbinenstufe bereitstellt, und wobei die erste und die zweite Turbinenstufe mit einer einzigen Leistungserzeugungskomponente gekoppelt sind. Variation 8 may include a system that includes a fluid circuit that includes a fluid, a heat exchanger, a first turbine stage, a second turbine stage, and a power generation component, wherein the fluid provides power in the first turbine stage, thereafter undergoes heat transfer in the heat exchanger, and power in the second turbine stage, and wherein the first and second turbine stages are coupled to a single power generation component.

Variation 9 kann ein System nach einer von Variation 8 umfassen, wobei der Fluidkreis ein Organic-Rankine-Cycle-System (ORC-System) ist. Variation 9 may include a system according to any one of variation 8, wherein the fluid circuit is an Organic Rankine Cycle (ORC) system.

Variation 10 kann ein System nach einer der Variationen 8–9 umfassen, wobei der Fluidkreis ferner eine Pumpe umfasst. Variation 10 may include a system according to any of variations 8-9, wherein the fluid circuit further comprises a pump.

Variation 11 kann ein System nach einer der Variationen 8–10 umfassen, wobei der Fluidkreis ferner einen Kondensator umfasst. Variation 11 may include a system according to any of variations 8-10, wherein the fluid circuit further comprises a capacitor.

Variation 12 kann ein System nach einer der Variationen 8–11 umfassen, wobei die Leistungserzeugungskomponente ein elektrischer Generator ist. Variation 12 may include a system according to any of variations 8-11, wherein the power generation component is an electrical generator.

Variation 13 kann ein System nach einer der Variationen 8–12 umfassen, wobei die Leistungserzeugungskomponente eine Untersetzung ist, die mit einem Fahrzeugantriebsstrang mechanisch gekoppelt ist. Variation 13 may include a system according to any of variations 8-12, wherein the power generation component is a reduction that is mechanically coupled to a vehicle driveline.

Variation 14 kann ein Verfahren umfassen, das Bereitstellen eines Fluidkreises, der ein Fluid, einen Wärmetauscher, eine erste Turbinenstufe, eine zweite Turbinenstufe und eine Leistungserzeugungskomponente umfasst; Bewegen eines Fluids durch eine erste Turbinenstufe; nachfolgendes Bewegen eines Fluids durch einen Wärmetauscher; nachfolgendes Bewegen eines Fluids durch eine zweite Turbinenstufe, wobei die erste und die zweite Turbinenstufe mit der Leistungserzeugungskomponente gekoppelt sind, umfasst. Variation 14 may include a method of providing a fluid circuit that includes a fluid, a heat exchanger, a first turbine stage, a second turbine stage, and a power generation component; Moving a fluid through a first turbine stage; subsequently moving a fluid through a heat exchanger; subsequently moving a fluid through a second turbine stage, wherein the first and second turbine stages are coupled to the power generation component.

Variation 15 kann ein Verfahren nach Variation 14 umfassen, wobei der Fluidkreis ein Organic-Rankine-Cycle-System (ORC-System) ist. Variation 15 may include a method of variation 14 wherein the fluid circuit is an Organic Rankine Cycle (ORC) system.

Variation 16 kann ein Verfahren nach einer der Variationen 14–15 umfassen, wobei der Fluidkreis ferner eine Pumpe umfasst. Variation 16 may include a method according to any of variations 14-15, wherein the fluid circuit further comprises a pump.

Variation 17 kann ein Verfahren nach einer der Variationen 14–16 umfassen, wobei der Fluidkreis ferner einen Kondensator umfasst. Variation 17 may include a method according to any of variations 14-16, wherein the fluid circuit further comprises a capacitor.

Variation 18 kann ein Verfahren nach einer der Variationen 14–17 umfassen, wobei die Leistungserzeugungskomponente ein elektrischer Generator ist. Variation 18 may include a method according to any of variations 14-17, wherein the power generation component is an electrical generator.

Variation 19 kann ein Verfahren nach einer der Variationen 14–18 umfassen, wobei die Leistungserzeugungskomponente eine Untersetzungsvorrichtung ist, die mit einem Fahrzeugantriebsstrang mechanisch gekoppelt ist. Variation 19 may include a method according to any of variations 14-18, wherein the power generation component is a reduction device that is mechanically coupled to a vehicle driveline.

Variation 20 kann ein Verfahren nach einer der Variationen 14–19 umfassen, wobei die Turbinenstufen in einem gemeinsamen Gehäuse eingekapselt sind. Variation 20 may include a method according to any of variations 14-19, wherein the turbine stages are encapsulated within a common housing.

Variation 21 kann ein Produkt nach einer der Variationen 1–20 umfassen, wobei die Turbine eine Dampfturbine und/oder eine Gasturbine und/oder eine transsonische Turbine und/oder eine Gegenlaufturbine und/oder eine Axialturbine und/oder eine Radialturbine und/oder eine statorlose Turbine und/oder eine ummantelte Turbine und/oder eine Keramikturbine und/oder eine mantellose Turbine und/oder eine schaufellose Turbine und/oder eine Wasserturbine (darunter Pelton, Francis, Kaplan, Turgo oder Durchströmturbine) und/oder eine Rateau-Turbine und/oder eine Impuls- und/oder Reaktionsturbine ist. Variation 21 may include a product according to any of variations 1-20, wherein the turbine is a steam turbine and / or a gas turbine and / or a transonic turbine and / or a mating turbine and / or an axial turbine and / or a radial turbine and / or a statorless Turbine and / or a jacketed turbine and / or a ceramic turbine and / or a shellless turbine and / or a turbine blade and / or a water turbine (including Pelton, Francis, Kaplan, Turgo or Durchströmturbine) and / or a Rateau turbine and / or or a pulse and / or reaction turbine.

Variation 22 kann ein Produkt, ein System oder ein Verfahren nach einer der Variationen 1–21 umfassen, wobei die Turbine mindestens ein Turbinenrad umfasst, das die mindestens eine Turbinenstufe umfasst. Variation 22 may include a product, system, or method according to any of Variations 1-21, wherein the turbine includes at least one turbine wheel that includes the at least one turbine stage.

Variation 23 kann ein Produkt, ein System oder ein Verfahren nach einer der Variationen 1–22 umfassen, wobei der Wärmetauscher eine Wärmetauscherart ist, die unter anderem einen Elektrowärmetauscher, einen Doppelrohrwärmetauscher, einen Rohrbündelwärmetauscher, einen Plattenwärmetauscher, einen PSHE (Plate and Shell Heat Exchanger), einen Wärmetauscher mit adiabatischem System, einen Rippenplattenwärmetauscher, einen PPHE (Pillow Plate Heat Exchanger) oder einen Fluidwärmetauscher einschließt. Variation 23 may include a product, system or method according to any of Variations 1-22, wherein the heat exchanger is a heat exchanger type including, but not limited to, an electric heat exchanger, a double tube heat exchanger, a shell and tube heat exchanger, a plate heat exchanger, a Plate and Shell Heat Exchanger (PSHE) ), an adiabatic system heat exchanger, a fin plate heat exchanger, a Pillow Plate Heat Exchanger (PPHE), or a fluid heat exchanger.

Variation 24 kann ein Produkt, ein System oder ein Verfahren nach einer der Variationen 1–23 umfassen, wobei das Produkt oder das System ferner ein Arbeitsfluid 20 umfassen kann, das Dampf und/oder Fluorinol und/oder Ammoniak und/oder Ethanol und/oder Methanol und/oder Kerosin und/oder Benzin und/oder Diesel und/oder Propanol und/oder Butanol und/oder Wasser und/oder Benzol und/oder Toluol und/oder Methan und/oder Ethan und/oder Propan und/oder Butan und/oder Aceton und/oder Flüssigwasserstoff einschließt. Variation 24 may include a product, system, or method according to any of Variations 1-23, wherein the product or system further comprises a working fluid 20 may include the vapor and / or fluorinol and / or ammonia and / or ethanol and / or methanol and / or kerosene and / or gasoline and / or diesel and / or propanol and / or butanol and / or water and / or benzene and / or toluene and / or methane and / or ethane and / or propane and / or butane and / or acetone and / or liquid hydrogen.

Variation 25 kann ein Produkt, ein System oder ein Verfahren nach einer der Variationen 1–24 umfassen, wobei die mindestens eine Pumpe eine Umlaufverdrängerpumpe, eine Hubverdrängerpumpe, eine Zahnradpumpe, eine Schraubenpumpe, eine Exzenterschneckenpumpe, eine Rootspumpe, eine Peristaltikpumpe, eine Kolbenpumpe, eine Seilpumpe, eine Impellerpumpe, eine Hydraulikzylinderpumpe, eine Radialpumpe, eine Axialpumpe, eine Diagonalpumpe, eine Saugstrahlpumpe, eine Dampfpumpe, eine Schwerkraftpumpe oder eine ventillose Pumpe ist. Variation 25 may include a product, system, or method of any of Variations 1-24, wherein the at least one pump is a recirculating displacement pump, a reciprocating pump, a gear pump, a screw pump, an eccentric screw pump, a root pump, a peristaltic pump, a piston pump Rope pump, an impeller pump, a hydraulic cylinder pump, a radial pump, an axial pump, a diagonal pump, a suction jet pump, a steam pump, a gravity pump or a valveless pump.

Variation 26 kann ein Produkt, ein Systemen oder ein Verfahren nach einer der Variationen 1–25 umfassen, wobei das Fluid gleichzeitig in mehrere Turbinenstufen 18 eingeleitet wird. Variation 26 may include a product, systems, or method according to any of variations 1-25, wherein the fluid simultaneously flows into multiple turbine stages 18 is initiated.

Variation 27 kann ein Produkt, ein System oder ein Verfahren nach einer der Variationen 1–26 umfassen, wobei die Turbine ferner mindestens einen Turbinenstufenrotor und mindestens einen Turbinenstufenstator umfasst. Variation 27 may include a product, system or method according to any of Variations 1-26, wherein the turbine further comprises at least one turbine stage rotor and at least one turbine stage stator.

Variation 28 kann ein Produkt, ein System oder ein Verfahren nach einer der Variationen 1–27 umfassen, wobei das Produkt, das System oder das Verfahren zur Wärmerückgewinnung aus einem Fahrzeug verwendet wird. Variation 28 may include a product, system or method according to any of Variations 1-27 using the product, system or method of heat recovery from a vehicle.

Variation 29 kann ein Produkt, ein System oder ein Verfahren nach Variation 28 umfassen, wobei das Fahrzeug ein Kraftfahrzeug und/oder ein Raumfahrzeug und/oder ein Wasserfahrzeug und/oder ein Luftfahrzeug und/oder einen Zug umfasst. Variation 29 may comprise a product, system or method according to variation 28, wherein the vehicle comprises a motor vehicle and / or a spacecraft and / or a watercraft and / or an aircraft and / or a train.

Variation 30 kann ein Produkt, ein System oder ein Verfahren nach einer der Variationen 1–29 umfassen, wobei das Produkt, das System oder das Verfahren zur Wärmerückgewinnung aus einem chemischen Prozess, wie z. B. unter anderem einem Prozess zur Erzeugung geothermischer Energie, einem Prozess zur Erzeugung von Solarenergie oder einem Prozess zur Erzeugung von Windenergie, verwendet wird. Variation 30 may include a product, system, or method according to any of Variations 1-29, wherein the product, system, or process for recovering heat from a chemical process, such as a process. Example, a process for generating geothermal energy, a process for generating solar energy or a process for generating wind energy, is used.

Variation 31 kann ein Produkt, ein System oder ein Verfahren nach einer der Variationen 1–30 umfassen, wobei die Turbine kompakt ist, um verbessertes Packaging in einem Fahrzeugauslasssystem oder -kühler zu gestatten. Variation 31 may include a product, system, or method according to any of variations 1-30, wherein the turbine is compact to allow for improved packaging in a vehicle exhaust system or radiator.

Variation 32 kann ein Produkt, ein System oder ein Verfahren nach einer der Variationen 1–31 umfassen, wobei die Leistungserzeugungskomponente einen Anker umfasst, der elektrischen Strom erzeugt, der von einer elektrischen Aufnahmekomponente aufgenommen wird. Variation 32 may include a product, system, or method according to any of Variations 1-31, wherein the power generation component includes an armature that generates electrical current received by an electrical receiving component.

Variation 33 kann ein Produkt, ein System oder ein Verfahren nach einer der Variationen 1–32 umfassen, wobei das mindestens eine Ventil ein Kugelventil und/oder ein Klappenventil und/oder ein Keramikscheibenventil und/oder ein Rückschlagventil und/oder ein Drosselventil und/oder ein Membranventil und/oder ein Plattenschieberventil und/oder ein Hubventil und/oder ein Messerventil und/oder ein Nadelventil und/oder ein Quetschventil und/oder ein Kolbenventil und/oder ein Kegelventil und/oder ein Tellerventil und/oder ein Schieberventil und/oder ein Wärmeausdehnungsventil und/oder ein Druckreduzierungsventil und/oder ein Probeentnahmeventil und/oder ein Sicherheitsventil ist. Variation 33 may include a product, system or method according to any of Variations 1-32, wherein the at least one valve is a ball valve and / or a flapper valve and / or a ceramic disc valve and / or a check valve and / or a throttle valve and / or a diaphragm valve and / or a plate slide valve and / or a lift valve and / or a metering valve and / or a needle valve and / or a pinch valve and / or a piston valve and / or a cone valve and / or a poppet valve and / or a slide valve and / or a thermal expansion valve and / or a pressure reducing valve and / or a sampling valve and / or a safety valve is.

Variation 34 kann ein Produkt, ein System oder ein Verfahren nach einer der Variationen 1–33 umfassen, wobei das Lager ein Gleitlager, ein Rollkörperlager, ein Körnerlager, ein Fluidlager, ein magnetisches Lager oder ein Biegelager einschließt. Variation 34 may include a product, system, or method according to any of Variations 1-33, wherein the bearing includes a plain bearing, a rolling bearing, a grain bearing, a fluid bearing, a magnetic bearing, or a flexure bearing.

Variation 35 kann ein Produkt, ein System oder ein Verfahren nach einer der Variationen 1–34 umfassen, wobei der mindestens eine Wärmetauscher eine Wärmetauscherart umfasst, die unter anderem einen Elektrowärmetauscher, einen Doppelrohrwärmetauscher, einen Rohrbündelwärmetauscher, einen Plattenwärmetauscher, einen PSHE (Plate and Shell Heat Exchanger), einen Wärmetauscher mit adiabatischem System, einen Rippenplattenwärmetauscher, einen PPHE (Pillow Plate Heat Exchanger) oder einen Fluidwärmetauscher einschließt. Variation 35 may include a product, system, or method according to any of Variations 1-34, wherein the at least one heat exchanger comprises a heat exchanger type including, but not limited to, an electric heat exchanger, a double tube heat exchanger, a shell and tube heat exchanger, a plate heat exchanger, a PSHE (Plate and Shell Heat Exchanger), an adiabatic heat exchanger, a fin plate heat exchanger, a PPHE (Pillow Plate Heat Exchanger) or a fluid heat exchanger.

Variation 36 kann ein Produkt, ein System oder ein Verfahren nach einer der Variationen 1–35 umfassen, wobei der Fluidkreis ferner Wärmetauschkomponenten für das Fluid umfasst, die einen Kühler und/oder einen Achsölwärmetauscher und/oder einen Motorölwärmetauscher und/oder eine Fahrgastraumheizung einschließen. Variation 36 may include a product, system, or method of any of variations 1-35, wherein the fluid circuit further includes heat exchange components for the fluid, including a radiator and / or axle oil heat exchanger and / or an engine oil heat exchanger and / or passenger compartment heater.

Variation 37 kann ein Produkt, ein System oder ein Verfahren nach einer der Variationen 1–36 umfassen, wobei der Kondensator einen Elektrowärmetauscher und/oder einen Doppelrohrwärmetauscher und/oder einen Rohrbündelwärmetauscher und/oder einen Plattenwärmetauscher und/oder einen PSHE (Plate and Shell Heat Exchanger) und/oder einen Wärmetauscher mit adiabatischem System und/oder einen Rippenplattenwärmetauscher und/oder einen PPHE (Pillow Plate Heat Exchanger) und/oder einen Fluidwärmetauscher umfasst. Variation 37 may include a product, system or method according to any one of Variations 1-36, wherein the condenser comprises an electric heat exchanger and / or a double-tube heat exchanger and / or a tube-bundle heat exchanger and / or a plate heat exchanger and / or a PSHE (Plate and Shell Heat Exchanger) and / or a heat exchanger with adiabatic system and / or a fin plate heat exchanger and / or a PPHE (Pillow Plate Heat Exchanger) and / or a fluid heat exchanger.

Variation 38 kann ein Produkt, ein System oder ein Verfahren nach einer der Variationen 1–37 umfassen, wobei die Leistungserzeugungskomponente einen Gleichstromgenerator oder einen Drehstromgenerator umfasst. Variation 38 may include a product, system, or method according to any of variations 1-37, wherein the power generation component comprises a DC generator or an AC generator.

Variation 39 kann ein Produkt, ein System oder ein Verfahren nach einer der Variationen 1–37 umfassen, wobei der Fluidkreis 51 mindestens eine Steuerung umfasst, die den Betrieb der Turbine und/oder des Wärmetauschers und/oder des Ventils und/oder des Kondensators und/oder der Pumpe und/oder der Leistungserzeugungskomponente basierend auf einer Reihe von Schwankungen, die die Fluidtemperatur und/oder den Fluiddruck und/oder die Leistungserzeugungskomponentenausgabe und/oder den Pumpendurchsatz umfassen, steuert. Variation 39 may include a product, system or method according to any of Variations 1-37, wherein the fluid circuit 51 includes at least one controller controlling the operation of the turbine and / or the heat exchanger and / or the valve and / or the condenser and / or the pump and / or the power generation component based on a series of fluctuations including the fluid temperature and / or the fluid pressure and / or the power generation component output and / or the pump flow rate controls.

Die obige Beschreibung ausgewählter Variationen innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung ist lediglich veranschaulichend und somit sollen Variationen oder Varianten davon nicht als Abweichung von dem Gedanken und Schutzumfang der Erfindung betrachtet werden. The above description of selected variations within the scope of the invention is merely illustrative, and thus variations or variants thereof are not to be regarded as a departure from the spirit and scope of the invention.

Claims

Produkt, das Folgendes umfasst: eine Turbine, die mehrere Turbinenstufen umfasst, die auf einer einzigen Welle befestigt sind, wobei die Turbine dahingehend konstruiert und angeordnet ist, unter Verwendung eines hintereinander in die Turbinenstufen eingeleiteten Fluids Leistung zu erzeugen, und wobei das Fluid eine Wärmeübertragung zwischen mindestens zwei der Turbinenstufen durchläuft. A product comprising: a turbine comprising a plurality of turbine stages mounted on a single shaft, the turbine constructed and arranged to generate power using a fluid introduced in series into the turbine stages, and wherein the fluid is a heat transfer passes through at least two of the turbine stages.

Produkt nach Anspruch 1, wobei das Produkt ferner eine Leistungserzeugungskomponente umfasst, die einen Rotor umfasst, der dahingehend konstruiert und angeordnet ist, durch das Fluid in den Turbinenstufen Leistung zu erzeugen. The product of claim 1, wherein the product further comprises a power generation component including a rotor constructed and arranged to generate power by the fluid in the turbine stages.

Produkt nach Anspruch 2, wobei die Welle mit dem Rotor verbunden ist und durch mindestens ein Lager gestützt wird. A product according to claim 2, wherein the shaft is connected to the rotor and is supported by at least one bearing.

Produkt nach Anspruch 2, wobei die Leistungserzeugungskomponente ferner einen elektrischen Stator umfasst. The product of claim 2, wherein the power generation component further comprises an electrical stator.

Produkt nach Anspruch 1, wobei das Produkt ferner einen Fluidkreis umfasst, wobei das Fluid aus einer ersten Turbinenstufe austritt und danach die Wärmeübertragung in einem Wärmetauscher durchläuft. The product of claim 1, wherein the product further comprises a fluid circuit, wherein the fluid exits a first turbine stage and thereafter undergoes heat transfer in a heat exchanger.

Produkt nach Anspruch 1, wobei mindestens eine Turbinenstufe zumindest teilweise durch ein Gehäuse eingekapselt wird, das dahingehend konstruiert und angeordnet ist, mindestens ein Fluid aufzunehmen. The product of claim 1, wherein at least one turbine stage is at least partially encapsulated by a housing constructed and arranged to receive at least one fluid.

Produkt nach Anspruch 4, wobei die mehreren Turbinenstufen auf derselben axialen Seite der Welle hervorragen. The product of claim 4, wherein the plurality of turbine stages protrude on the same axial side of the shaft.

System, das Folgendes umfasst: einen Fluidkreis, der ein Fluid, einen Wärmetauscher, eine erste Turbinenstufe, eine zweite Turbinenstufe und eine Leistungserzeugungskomponente umfasst, wobei das Fluid Leistung in der ersten Turbinenstufe bereitstellt, danach eine Wärmeübertragung in dem Wärmetauscher durchläuft und Leistung in der zweiten Turbinenstufe bereitstellt, und wobei die erste und die zweite Turbinenstufe mit einer einzigen Leistungserzeugungskomponente gekoppelt sind. A system comprising: a fluid circuit comprising a fluid, a heat exchanger, a first turbine stage, a second turbine stage and a power generation component, the fluid providing power in the first turbine stage, thereafter undergoing heat transfer in the heat exchanger and providing power in the second turbine stage, and wherein the first and second turbine stages are coupled to a single power generation component.

System nach Anspruch 8, wobei der Fluidkreis ein Organic-Rankine-Cycle-System (ORC-System) ist. The system of claim 8, wherein the fluid circuit is an Organic Rankine Cycle (ORC) system.

System nach Anspruch 8, wobei der Fluidkreis ferner eine Pumpe umfasst. The system of claim 8, wherein the fluid circuit further comprises a pump.

System nach Anspruch 8, wobei der Fluidkreis ferner einen Kondensator umfasst. The system of claim 8, wherein the fluid circuit further comprises a capacitor.

System nach Anspruch 8, wobei die Leistungserzeugungskomponente ein elektrischer Generator ist. The system of claim 8, wherein the power generation component is an electrical generator.

System nach Anspruch 8, wobei die Leistungserzeugungskomponente eine Untersetzung ist, die mit einem Fahrzeugantriebsstrang mechanisch gekoppelt ist. The system of claim 8, wherein the power generation component is a reduction gear mechanically coupled to a vehicle driveline.

Verfahren, das Folgendes umfasst: Bereitstellen eines Fluidkreises, der ein Fluid, einen Wärmetauscher, eine erste Turbinenstufe, eine zweite Turbinenstufe und eine Leistungserzeugungskomponente umfasst; Bewegen eines Fluids durch eine erste Turbinenstufe; nachfolgendes Bewegen eines Fluids durch einen Wärmetauscher; nachfolgendes Bewegen eines Fluids durch eine zweite Turbinenstufe, wobei die erste und die zweite Turbinenstufe mit der Leistungserzeugungskomponente gekoppelt sind. A method comprising: Providing a fluid circuit comprising a fluid, a heat exchanger, a first turbine stage, a second turbine stage, and a power generation component; Moving a fluid through a first turbine stage; subsequently moving a fluid through a heat exchanger; subsequently moving a fluid through a second turbine stage, wherein the first and second turbine stages are coupled to the power generation component.

Verfahren nach Anspruch 14, wobei der Fluidkreis ein Organic-Rankine-Cycle-System (ORC-System) ist. The method of claim 14, wherein the fluid circuit is an Organic Rankine Cycle (ORC) system.

Verfahren nach Anspruch 14, wobei der Fluidkreis ferner eine Pumpe umfasst. The method of claim 14, wherein the fluid circuit further comprises a pump.

Verfahren nach Anspruch 14, wobei der Fluidkreis ferner einen Kondensator umfasst. The method of claim 14, wherein the fluid circuit further comprises a capacitor.

Verfahren nach Anspruch 14, wobei die Leistungserzeugungskomponente ein elektrischer Generator ist. The method of claim 14, wherein the power generation component is an electrical generator.

Verfahren nach Anspruch 14, wobei die Leistungserzeugungskomponente eine Untersetzungsvorrichtung ist, die mit einem Fahrzeugantriebsstrang mechanisch gekoppelt ist. The method of claim 14, wherein the power generation component is a reduction device mechanically coupled to a vehicle driveline.

Verfahren nach Anspruch 14, wobei die Turbinenstufen in einem gemeinsamen Gehäuse eingekapselt sind. The method of claim 14, wherein the turbine stages are encapsulated in a common housing.