DE2156856A1 - VEHICLE DRIVE WITH HIGH TEMPERATURE HEAT STORAGE AND ASSOCIATED QUICK CHARGING DEVICE - Google Patents

Description

Diplom-Ingenieur 819 Wolfratsha'isen Stobäusstraße SGraduate engineer 819 Wolfratsha'isen Stobäusstrasse S

"Fahrzeugantrieb mit Hochtemperatur-Wärmespeicher und zugehöriger Schnell-Nachlad^einrichtung»"Vehicle drive with high-temperature heat storage and the associated rapid reloading facility »

Die Erfindung bezieht sich auf einen Fahrzeugantrieb bestehend aus einem wärmespeicher und einem von diesem beaufschlagten thermodynamisehen Arbeitsprozeß, wobei zum Wärmeaustausch zwischen dem Wärmespeicher und einem Wärmeaustauscher des the dynamischen Kreisprozesses ein zirkulierendes Medium herangezogen wird, und auf eine zugehörige Schnell-Nachladeeinrichtung.The invention relates to a vehicle drive consisting of a heat accumulator and one acted upon by this thermodynamic work process, whereby the heat exchange between the heat accumulator and a heat exchanger of the dynamic cyclic process, a circulating medium is used, and an associated rapid reloading device.

Bekannt sind Fahrzeugantriebe unter AnwendungVehicle drives are known to be used

von thermodynainischenj^r^ in denen ein Brennstoffof thermodynainischenj ^ r ^ in which a fuel

- vorzugsweise Kohlenstoff «ter, ein Koh^nwasserstJff oder ein - Preferably carbon, a hydrocarbon or a

Gemisch mehrerer»Kohlenwasserstoffe - verbrannt wird rilJ _M ^ Mixture of several »hydrocarbons - is burned rilJ _M ^

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teil dieser Antriebe sys tf>r-» Hegt sowohl in ihrem Abgasverhai ten I 309821/0009 Part of these drives sys tf> r- »Hides both in their exhaust gas behavior I 309821/0009

durch Erzeugung schädlicher Abgase als auch in ihrer Rohstoffabhängigkeit, die für weitverbreitete Verkehrsmittel in Krisenzeiten problematisch werden kann. Im Falle von Verbrennungsmotoren kommt deren Geräuschentwicklung als weiteres schädliches Umweltverhalten hinzu. Gegen das schädliche Abgasverhalten und die Geräuschentwicklung werden Entgiftungs- bzw. Auspuffdämpfeinrichtungen entwickelt und eingesetzt, die jedoch im praktischen Falle nur eine teilweise Beseitigung der Mangel erreichen können.through the production of harmful exhaust gases as well as in their dependence on raw materials, which can be problematic for widespread means of transport in times of crisis. In the case of internal combustion engines, their noise development is another harmful environmental behavior. Detoxification and exhaust muffling devices are being developed and used to counteract harmful exhaust gas behavior and noise generation, however in the practical case can only achieve a partial elimination of the deficiency.

Weiter bekannt sind Fahrzeugantriebe unterVehicle drives are also known under

Ausnutzung der elektromotorischen Kraft, wobei der Fahrzeugmotor aus einer stationären Stromquelle über eine Kontaktschiene gespeist wird. Während ein solches Fahrzeug abgasfrei betrieben und auch die Erzeugung der elektrischen Energie an der Stromquelle umweltfreundlich gestaltet werden kann, z.B. in einem Wasser- oder Atomkraftwerk, liegt der Nachteil dieser Fahrzeuge in der Tatsache, dan sie nur schienengebunden eingesetzt werden können, was ihren Anwendungsbereich einschränkt. Des weiteren führt sogar die Überleitung der elektrischen Energie von der Kontaktschiene auf das Fahrzeug bei den angestrebten hohen Geschwindigkeiten zu bekannten Schwierigkeiten.Utilization of the electromotive force, the vehicle engine being fed from a stationary power source via a contact rail. While such a vehicle is emission-free operated and also the generation of electrical energy at the power source can be made environmentally friendly, e.g. In a hydroelectric or nuclear power plant, the disadvantage of these vehicles is the fact that they can only be used on rails, which limits their field of application. Furthermore, even the transfer of electrical energy from the contact rail to the vehicle leads to known difficulties at the desired high speeds.

Diese Nachteile wiederum werden durch die bekannten mit elektrischen Akkumulatoren ausgestatteten Elektrofahrzeuge beseitigt, die nicht schienengebunden sind. Jedoch kommt für ein Gebrauchsfahrzeug derzeit nur der relativ schwere Bleiakkumulator in Betracht, da bessere Leistungsgewichte nur unter Verwendung edlerer, und damit teurerer Materialien er-These disadvantages are in turn eliminated by the known electric vehicles equipped with electric accumulators that are not rail-bound. However For a utility vehicle, only the relatively heavy lead-acid battery is currently considered, as only better power to weight ratio using more noble and therefore more expensive materials

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zielbar sind. Die Verwendung des Bleiakkumulator -, beschränkt nachteiligerweise den Aktionsradius des Fahrzeuges auf Werte, die nicht den Erfordernissen eines Straßenfahrzeuges entsprechen, so daß diese Antriebsart sich auf z.B. innerbetrieblichen Kurzstreckenverkehr beschränkt oder auf ein umständliches Batteriewechselverfahren ausweicht. Bekannte Werte realisierbarer Energiespeicherkapazität betragen derzeit ca. 30 Wh pro kg Akkumulatorgewicht (siehe Technik Report 1 von Theo Pirker, Deutscher Taschenbuch-Verlag, Seite 56).are targetable. The use of the lead accumulator - disadvantageously restricts the vehicle's range of action to values which do not meet the requirements of a road vehicle, so that this type of drive is limited, for example, to internal short-haul traffic or to a cumbersome one Battery change procedure evades. Known values of realizable energy storage capacity are currently approx. 30 Wh per kg battery weight (see Technical Report 1 by Theo Pirker, Deutscher Taschenbuch-Verlag, page 56).

In einer Offenlegungsschrift 1 910 137 desIn an unexamined patent application 1 910 137 des

Deutschen Patentamtes wird die Kopplung eines Wärmespeichers mit einem thermodynamisehen Arbeitsmotor für eine stationäre Anlage beschrieben, wobei der aus vornehmlich festem Material bestehende Wärmespeicher wahlweise über elektrische Heizwiderstände aus dem Stromnetz aufgeheizt wird, oder mittels umlaufender Luft Wärme aus dem Wärmespeicher zum Betrieb des Arbeitsmotors entnommen wird. Diese Anordnung ist für einen Fahrzeugantrieb wenig geeignet, da durch Benutzung von Luft als Zwi-German Patent Office is the coupling of a heat accumulator with a thermodynamic working engine for a stationary System described, with the heat accumulator consisting mainly of solid material optionally via electrical heating resistors is heated from the power grid, or by means of circulating air, heat is taken from the heat accumulator to operate the work engine. This arrangement is for vehicle propulsion not very suitable, as the use of air as an intermediate

schenwärmeaustauschmittel das Volumen des Speichers wegen der notwendigen Führungskanalβ unter Umständen zu untragbar umfangreichen Bauarten führt· Des weiteren führt eine Forderung nach kurzen Nachladeaufenthalten in evtl. Anwendung der Erfindung für ein Streckenfahrzeug unter Umständen zu untragbaren elektrischen Leitungsquerschnitten an den Zuleitungen der Heizwiderstände. intermediate heat exchange means the volume of the memory because of the The necessary guide channel may, under certain circumstances, become unacceptably extensive Bauarten leads · Furthermore, a demand for short periods of reloading leads to possible application of the invention For a road vehicle, the electrical cable cross-sections on the feed lines of the heating resistors may be unacceptable.

Ein weiterer Fahrzeugantrieb mit einem Wärmespeicher der Art, auf die sich diese Erfindung teilweise be-Another vehicle drive with a heat accumulator the way in which this invention relates in part

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zieht, ist in der Offenlegungsschrift 2 015 202 des Deutschen Patentamtes in der speziellen Verbindung mit einem Heißgasmotor beschrieben worden. Bei diesem bekannten Heißgasmotor ist ein Erhitzer entweder Verbrennungsgasen ausgesetzt und/ oder durch eine als Wärmespeicher wirkende Masse beaufschlagt, die ihrerseits ebenfalls von den erwähnten Verbrennungsgasen erhitzt werden kann. Diese Anordnung verfolgt den Zweck, neben der normalen Beheizung den Antriebsmotor längere Zeit auch alleine aus dem Wärmespeicher zu betreiben, in der Absicht, während des Aufenthaltes in Räumen, wo Auspuffgase unzulässig sind, abgasfrei zu arbeiten. Bei dieser bekannten Anordnung nehmen, wie aus der Beschreibung zu erkennen ist, die Perioden alleinigen Wärmebezugs aus dem Wärmespeicher nur einen gewiesen Teil der gesamten Betriebszeit ein, in der restlichen Seit werden bei der Verbrennung Verbrennungsprodakte frei, welche abgeführt werden müssen, was unerwünscht sein kann.draws, is in the Offenlegungsschrift 2 015 202 of the German Patent Office has been described in the special connection with a hot gas engine. In this known hot gas engine a heater is either exposed to combustion gases and / or acted upon by a mass acting as a heat accumulator, which in turn can also be heated by the combustion gases mentioned. This arrangement has the purpose alongside the normal heating to operate the drive motor for a longer period of time from the heat storage tank, with the intention of to work emission-free while staying in rooms where exhaust gases are not permitted. In this known arrangement take, as can be seen from the description, the periods of sole heat consumption from the heat storage only indicated Part of the total operating time, the rest of the time, combustion products are released during combustion, which have to be removed, which can be undesirable.

Des weiteren ist ein Fahrzeugantrieb mit Wärmespeicher der Art, auf die sich diese Erfindung bezieht, in der Offenlegungsschrift 1 601 463 des Deutschen Patentamtes angegeben, aber dort zugunsten einer andersartigen Lösung verworfen, mit der Begründung, daß der Nachteil derartiger Wärmespeicher der verhältnismäßig niedrige Wärmeinhalt pro Volumeneinheit ist, was zu sehr umfangreichen Bauarten führt, die unter Umständen nicht mehr brauchbar sind· Die in derselben Quelle vorgezogene Lösung besteht darin, daß der Erhitzerteil des thermodynamisehen Motors, insbesondere des Heißgasmotors, aus der exothermen chemischen Reaktion eines flüssigen Metalls mit einem OxydatorFurther, a heat accumulator vehicle drive of the type to which this invention relates is in Offenlegungsschrift 1 601 463 of the German Patent Office indicated, but discarded there in favor of a different solution, on the grounds that the disadvantage of such heat accumulators is the relatively low heat content per unit volume, which leads to very extensive designs which may no longer be usable · The ones preferred in the same source Solution is that the heater part of the thermodynamic Engine, especially the hot gas engine, from the exothermic chemical reaction of a liquid metal with an oxidizer

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gespeist wird, wobei ebenfalls, wie beabsichtigt, während des Betriebes keine Verbrennungsprodukte an die Umgebung abgegeben werden müssen. Bei dieser Lösung besteht Unklarheit über die Beseitigung der Abfallprodukte vor Neubeschickung der Anlage mit Metall und Oxydator bzw. vor dessen Regeneration, was unter Umständen zu einem Problem der Beseitigung der Abfallprodukte und/oder zu einem umständlichen Vorgang führt und/ oder Aufladezeiten benötigt, die sich für ein auf der Strecke befindliches Fahrzeug als untragbar erweisen. Des weiteren müssen Bedenken Über die Wirtschaftlichkeit der Erzeugung der Oxydationsgrundstoffe in größerem Umfange angemeldet werden.is fed, also, as intended, during the No combustion products have to be released into the environment. With this solution there is ambiguity about the Elimination of waste products before re-loading the system with metal and oxidizer or before its regeneration, which may lead to a problem of the disposal of waste products and / or to a cumbersome process and / or charging times are required which prove to be unacceptable for a vehicle on the route. Further must have concerns about the economics of producing the Oxidation raw materials are registered to a larger extent.

Die Erfindung hat den Zweck, die oben erwähnten Nachteile zu beseitigen und ein Fahrzeugantriebs- und -Versorgungssystem zu schaffen, welches auf dem genannten Wege von der Ersterzeugung der Grundenergie aus rohstoffunabhängigen Energiequellen bis zum Endverbrauch derselben als Vortriebsenergie keinerlei schädliche Verbrennungs- oder Abfallprodukte entstehen läßt und wirtschaftlich ist, wobei der Fahrzeugantrieb einen, einem Straßen fahrzeug angemessenen Aktionsradius zwischen Nachladeaufenthalten, die Möglichkeit zum Schnellaufladen, vertretbares Volumen und Gewicht, geringe Geräuschentwicklung und eine ausreichende Unfallfreundlichkeit aufweisen soll.The invention has the purpose of eliminating the above-mentioned drawbacks and a vehicle drive and -To create a supply system that does not use any harmful combustion or waste products from the initial generation of the basic energy from raw material-independent energy sources to the final consumption of the same as propulsion energy can arise and is economical, the vehicle drive a, a road vehicle appropriate radius of action between reloading stays, the possibility of quick charging, reasonable volume and weight, low noise development and adequate accident-friendliness target.

' Dies wird durch Ausbildung des Wärmespeichers'This is achieved through the formation of the heat accumulator

als Hochtemperaturfestspeicher erreicht, Oer erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß ihm die für die Beheizung einerachieved as a high-temperature fixed storage, Oer according to the invention is characterized in that it is the one for heating

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geeigneten thermodynamisehen Arbeitsmaschine notwendige Wärme durch ein Zwischenaustauschmittel hoher volumenspezifischer Wärmekapazität und mit einem oberhalb der maximalen Wärmespeichertemperatur liegenden Siedepunkt entnommen wird, ferner dadurch gekennzeichnet ist, daß der Wärmespeicher, abgesehen von einer Aufladung über elektrische Heizwiderstände, ggf. bei einem kurzzeitigen Nachladeaufenthalt durch die Einführung und Verbrennung von Knallgas schnell aufgezeigt wird, welches wiederum an der Nachladestation vorzugsweise durch Elektrolysesuitable thermodynamic working machine necessary heat by an intermediate exchange medium of high volume-specific Heat capacity and is removed with a boiling point above the maximum heat storage temperature, furthermore is characterized in that the heat accumulator, apart from being charged via electrical heating resistors, if necessary in the case of a short reload stay through the introduction and the combustion of oxyhydrogen is shown quickly, which in turn is carried out at the recharging station, preferably by electrolysis

von Wasser gewonnen wird.is obtained from water.

Als wärmespeicher kommen mit Vorzug im Temperaturbereich feste Materialien hoher gewichts- und volumenspezifischer Wärmekapazität und guter Wärmeleitfähigkeit in Frage, wie z.B. Magnesitstein, Graphit, verdichteter Koks. Diese befinden sich vorzugsweise in einem, aus Korrosionsgründen dichten Behälter aus hochtemperaturfestem Material, z.B. Titan oder Asbest, der zur Vermeidung von Druckdifferenzen zur Außenluft über eine Leitung mit einem außerhalb des Wärmespeichers liegender, dehnbaren Behälter oder Balg atmend verbunden ist. Die Anordnung des eigentlichen Speichermaterials in diesem Behälter erfolgt in einer Ausbildung der Erfindung zum Schnellheizen mittels Knallgas beispielsweise in obreren Schichten von Kugeln, wobei die Kugeln einen, abhängig von der Entfernung der eingeführten Knallgasflamme veränderlichen Durchmesser aufweisen, um eine annähernd gleichmäßige Erwärmung zu erzielen und um Übertemperaturen während des Schnellheizens zu vermeiden. Zur Vermeidung extremer Te.pera-Solid materials with a high weight and volume-specific heat capacity and good thermal conductivity, such as magnesite brick, graphite, and compressed coke, are preferred as heat accumulators in the temperature range. These are preferably in a container made of high-temperature-resistant material, e.g. titanium or asbestos, which is sealed for corrosion reasons and which is connected to an expandable container or bellows outside of the heat accumulator via a line to avoid pressure differences to the outside air. The arrangement of the actual storage material in this container takes place in an embodiment of the invention for rapid heating by means of oxyhydrogen gas, for example in upper layers of balls, the balls having a diameter that varies depending on the distance of the oxyhydrogen flame introduced, in order to achieve an approximately uniform heating and around Avoid excessive temperatures during rapid heating. To avoid extreme te.pera

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turbeaufschlagung der Kugeln wird das den Behälter verlassende Verbrennungsgas - Wasserdampf - noch einmal zurück- und der Knallgasflamme zur Temperatursenkung zugeführt. Dabei wird der Zwangsumlauf in dieser Rückführung beispielsweise durch einen Strahlpumpeneffekt an der entsprechend ausgebildeten Knallgaszuleitung bewirkt. Mindestens ein für die Verbrennung des Knallgases notwendiger Verbrennungsraum wird durch eine Glocke aus hochtemperaturfestern und gut wärmeleitendem Material, z.B. Titan, gebildet. In einer weiteren Ausbildung dieser Einzelheit wird das eingeführte Knallgas vor seiner Verbrennung, getrennt in Wasserstoff und Sauerstoff, über einen spinnenförmigen Verteiler einer Mehrzahl von kleineren Brennern, die üb~r eine Stirnseite des Wärmespeicherbehälters verteilt sind, zugeführt·Turbo impact of the balls is what leaves the container Combustion gas - water vapor - back again and fed to the oxyhydrogen flame to lower the temperature. The Forced circulation in this return, for example by a Jet pump effect on the appropriately designed oxyhydrogen gas supply line causes. At least one of the combustion chambers required for the combustion of the oxyhydrogen is closed by a bell made of high temperature resistant and highly thermally conductive material, e.g. Titanium. In a further development of this detail, the introduced oxyhydrogen is separated before it is burned in hydrogen and oxygen, via a spider-shaped distributor a plurality of smaller burners, which are distributed over one end of the heat storage tank, supplied

Zur Isolation des Wärmespeicherbeh?lters eignet sich z.B. hochtemperaturfeste Mineralwolle.High-temperature-resistant mineral wool, for example, is suitable for insulating the heat storage tank.

Als Zwischenaustauschmittel kommer. Materialien, wie z.B. Zinn, Blei oder Wismut oder eine Mischung derselben, in Frage, die neben den oben erwähnten Eigenschaften auch genügend niedere Schmelzpunkte aufweisen, welche jeweils die untere Temperaturgrenze darstellen, bei denen der thermodynamische Arbeitsprozeß mit Wärme versorgt werden kann. Ihr Siedepunkt bei Außendruck muß oberhalb der maximalen Speiehertemperatur liegen, um drucklosen Zwischenkreislauf zu ermöglichen. Zur Führung des ZwischenaustauschmitteIs vom Wärmespeicher zum Wärmetauscher -\d zurück vjerden Rohre aus Material verwendet, dessen Schmelzpunkt ebenfalls oberhalb der maximalen Wärmespeichertemperatur liegt, z.B. Stahl oder Titan.Commer as an intermediate exchange medium. Materials such as tin, lead or bismuth or a mixture thereof, which in addition to the properties mentioned above also have sufficiently low melting points, which each represent the lower temperature limit at which the thermodynamic work process can be supplied with heat. Their boiling point at external pressure must be above the maximum storage temperature in order to enable an unpressurized intermediate circuit. To guide the intermediate exchange medium from the heat accumulator to the heat exchanger - \ d back, tubes made of material are used whose melting point is also above the maximum heat accumulator temperature, e.g. steel or titanium.

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Die Zirkulation des Arbeitsmittels wird inThe circulation of the work medium is in

bekannter Weise nach dem Prinzip des Gravitationskreislaufes aufrecht erhalten. In einer weiteren Ausbildung dieser Einzelheit wird die Zirkulation durch einen magneto-hydrodynamisehen Antrieb erzielt oder unterstützt.as is known, according to the principle of the gravitational cycle. In a further development of this particular the circulation is through a magneto-hydrodynamic Drive achieved or supported.

Die Regelung des Durchsatzes des Zwischenaustauschmittels durch den Wärmetauscher des thermodynamischen Arbeitsprozesses hindurch wird nach den Anforderungen des speziellen Wärmetauschers durchgeführt. In der beispielhaften Ausbildung des thermodynamischen Kreisprozesses als Dampfmaschine tritt der Wärmetauscher als Kessel mit Verdampfer- und ^T'Jberhitzerteil auf. In diesem Falle spaltet sich der Kreislauf des Zwischenaustauschmitteis vor oaer innerhalb des Kessels in mindestens zwei Zweige auf, wobei ein Zweig mit einer mittleren Temperatur entsprechend der Verdampfungstemperatur den Verdampfer versorgt und der andere Zweig mit einer mittleren Temperatur entsprechend der Überhitzungstemperatur den Uberhitzerteil beschickt. Hinter dem Verdampfer wird die Verzweigung wieder vereinigt. Die Regelung auf jede dieser Temperaturen erfolgt beispielsweise durch je einen Thermostat in den entsprechenden Zweigen, der jeder je ein Sperrventil betätigt, welches auf der hinter dem Kessel liegenden - und damit kälteren - Seite des jeweiligen Zweiges liegt.The regulation of the throughput of the intermediate exchange medium through the heat exchanger of the thermodynamic work process is carried out according to the requirements of the special heat exchanger. In the exemplary embodiment of the thermodynamic cycle as a steam engine, the heat exchanger acts as evaporator and boiler with ^T 'Jberhitzerteil. In this case, the circuit of the intermediate exchange medium is split into at least two branches before or inside the boiler, one branch with an average temperature corresponding to the evaporation temperature supplying the evaporator and the other branch supplying the superheater part with an average temperature corresponding to the superheating temperature. The branch is reunited after the evaporator. The regulation to each of these temperatures is carried out, for example, by a thermostat in each of the corresponding branches, each of which actuates a shut-off valve which is located on the - and therefore colder - side of the respective branch behind the boiler.

In einer anderen Ausführung dieser Einzelheit tritt anstelle des Sperrventils ein konbiniertes Sperr-Mischventil, welches neben der vollständigen Unterbindung des Durchflusses im jeweiligen Zweig des Zwischenkreislaufes auch die Zumischung von den Kessel verlassendem kälterem Zwis«-henaustauschmittel zuIn another embodiment of this detail, instead of the shut-off valve, there is a combined shut-off mixing valve, which in addition to the complete suppression of the flow in the respective branch of the intermediate circuit, also the admixing of colder intermediate exchange medium leaving the boiler

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in den Kesselbereich eintretendem heißerem Zwischenaustauschmittel steuert, um dessen Temperatur zu erniedrigen. Zur fortwährenden Aufrechterhaltung der Zirkulation des Zwischenaustauschmittels aus Gründen der Wärmeverteilung innerhalb des WärmeSpeichers dient gegebenenfalls ein^ Leitung, welche den Wärmetauscher kurzschließt.hotter intermediate exchange medium entering the boiler area controls to lower its temperature. For the continuous maintenance of the circulation of the intermediate exchange medium For reasons of heat distribution within the heat accumulator, a ^ line may be used, which the Heat exchanger short-circuits.

Als Antriebsmotor findet im Prinzip jeder thermodynamische Motor, beispielsweise eine Dampfmaschine, Dampfturbine, Gasturbine oder Heißgasmaschine unter Bevorzugung seiner anwendungsspezifischen Vorteile Verwendung. In einer beispielhaften Ausführung der Erfindung wird eine Dampfmaschine ohne nachgeschaltete Kupplung oder Getriebe r'.ngesetzt, um die hierzu günstigen Eigenschaften dieser Moterart zum Vorteil der Einfachheit, leichten Bedienbarkeit und der Vermeidung von Getriebe- und Leerlaufverlusten auszunutzen. Die beispielhafte Verwendung einer Dampfmaschine zieht wegen der Forderung nach einem geschlossenen Kreislauf die Anwendung eines Kondensators nach sich, der z.B. in üblicher Form als luftgekühlter Kondensator ausgeführt wird, des weiteren einer Pumpe für·das Kondensatwasser und des oben erwähnten Kessels. In einer anderen beispielhaften Ausführung der Erfindung mit Gasturbine und Luft als Arbeitsmittel entfällt ein Kondensator oder Wärmetauscher zur Wärmeabfuhr. An die Stelle der Kondensatwasserpumpe ^ritt ein Luftkompressor, der mit Frischluft ( gespeist wird. Den entsprechenden Grundaufbau weist eine andere ι beispielhafte Ausführung mit Heißgasmaschine mit Luft als Arbeitsmittel auf. In principle, any thermodynamic motor, for example a steam engine, steam turbine, gas turbine or hot gas engine, is used as the drive motor, with preference given to its application-specific advantages. In an exemplary embodiment of the invention, a steam engine without a downstream clutch or gearbox is used in order to utilize the favorable properties of this type of engine for the advantage of simplicity, ease of use and the avoidance of gearbox and idling losses. The exemplary use of a steam engine, because of the requirement for a closed circuit, entails the use of a condenser which, for example, is usually designed as an air-cooled condenser, as well as a pump for the condensate water and the above-mentioned boiler. In another exemplary embodiment of the invention with a gas turbine and air as the working medium, a condenser or heat exchanger for heat dissipation is omitted. In place of the condensate water pump ^ rode an air compressor, which is supplied with fresh air (. The corresponding basic structure has a different ι exemplary embodiments of hot gas engine with air as the working medium.

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Ausführungsbeispiele zur Erläuterung der ErfindungExemplary embodiments to explain the invention

Abb. 1 - Ein von geeigneter Hülle 1 und Fig. 1 - One of suitable casing 1 and

Isolation 2 umschlossener Festkörper-Wärmespeicher 3 ist mit einer elektrischen Widerstandsheizung 4 versehen, welche mittels Stecker 5 an eine stationäre elektrische Versorgung, z.B. das öffentliche Stromnetz 6 angeschlossen werden kann. Eine weitere Aufheizmöglichkeit bietet das Röhrenverteilersystem 7, durch welches brannbare Gase dem gasdurchlässigen Festkörper— wärmespeicher 3 zugeführt werden können. Zur Zündung der brennbaren Gc.se dienen Katalysatoren 8 an den Austrittsöffnungen des Verteilersystems 7. Die Versorgung des Röhrenverteilersystems mit brennbaren Gasen erfolgt über Anschluß 9 aus einer stationären Tankfitelle 10, wo mittels Elektrolyse Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff in bekannter Art zerlegt, diese gegebenenfalls getrennt in den Behältern 11 bzw.12 gespeichert wird, und die ihrerseits wiederum an das öffentliche Stromnetz bei 13 angeschlossen ist. Zur notwendigen Umwandlung von Wechselstrom des Netzes in Gleichstrom für die Elektrolyse wird ein geeigneter Stromrichter 14 an sich bekannter Ausführung herangezogen. Ein im Temperaturarbeitsbereich der Anlage und unter Außendruck flüssiges Zwiscnenwärmeaustauschmittel entnimmt unter Zirkulation in der den Festkörperwärmespeicher 3 durchsetzenden Leitung 15 die Wärme dem Festkörperwärmespeicher 3 und führt sie dem Wärmetauscher 16 eines thermodynamischen Arbeitsprozesses zu. Dieser Wärmetauscher 16 ist Teil eines thermodynamischen Kreislaufes eines Arbeitsmittels, z.B. Wasser, im weiteren beispielsweise bestehend aus einem Motor 17, einem Kondensator 18 mit Kühlung durch Außenluft 19 und einer Kondensat-Insulation 2 enclosed solid-state heat storage 3 is provided with an electrical resistance heater 4, which by means of Plug 5 can be connected to a stationary electrical supply, e.g. the public power grid 6. One The pipe distribution system 7 offers further heating options, through which combustible gases are added to the gas-permeable solid - heat accumulator 3 can be supplied. Catalysts 8 at the outlet openings of the Distribution system 7. The pipe distribution system is supplied with combustible gases via connection 9 from a stationary one Tank rafts 10, where water is broken down into hydrogen and oxygen in a known manner by means of electrolysis, these optionally is stored separately in the containers 11 and 12, respectively, and which in turn are connected to the public power grid at 13 is. For the necessary conversion of alternating current of the network into direct current for the electrolysis, a suitable one is used Converter 14 of known design is used. One in the temperature working range of the system and under external pressure liquid intermediate heat exchange medium removes with circulation in the line passing through the solid-state heat accumulator 3 15 the heat to the solid-state heat accumulator 3 and leads it to the heat exchanger 16 of a thermodynamic work process to. This heat exchanger 16 is part of a thermodynamic cycle of a working medium, e.g. water, in the following for example consisting of a motor 17, a condenser 18 with cooling by outside air 19 and a condensate

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pumpe 20. Die Abtriebswelle 21 des Motors 17 wirkt in geeigneter Weise auf die Antriebsräder 22 des Fahrzeuges 23.pump 20. The output shaft 21 of the motor 17 acts in a suitable manner on the drive wheels 22 of the vehicle 23.

_Abb> 2 - In einer beispielhaften Ausgestaltung der Erfindung werden nach Abb. 2 mit der Absicht der Erniedrigung der Gastemperatur hinter den Eintrittsöffnungen des Verteilersystens 7, die Abgase durch die Rückführleitung 24 zumindest einer der Zuführungsleitungen des Verteilersystems 7, z.B. der Brennstoff führenden Leitung, wieder zugeführt und beispielsweise mittels Strahlpumpe 25 zugemischt. Zur Unterstützung der Rückführung enthält die Austrittsleitung 26 eine entsprechend dimensionierte Drossel 27. _Fig> 2 - In an exemplary embodiment of the invention, according to Fig. 2, with the intention of lowering the gas temperature behind the inlet openings of the distributor system 7, the exhaust gases are returned through the return line 24 to at least one of the supply lines of the distributor system 7, e.g. the fuel-carrying line supplied and admixed for example by means of a jet pump 25. To support the return, the outlet line 26 contains a correspondingly dimensioned throttle 27.

In der Absicht, bei Beendigung des Aufheizprozesses des Speichers eine möglichst gleichmäßige Wärmeverteilung im gesamten Speicherinhalt zu erreichen und gleichzeitig die örtliche Temperaturbelastung des Speichermaterials in Grenzen zu halten, wird das Speichermaterial 3 beispielsweise Xn Kugelform oder in FoVm ähnlich kompakter Körper eingebracht, wobei der Kugeldurchmesser bzw. die Körperhauptabmessung mit wachsender Entfernung von der Einleitungsseite der Verbrennung* gase abnimmt. In einer anderen beispielhaften Ausbildung dieser Einzelheit reduziert sich im angeführten Sinn mindestens eine der Hauptabmessungen des einzelnen Speicherelementes.With the intention at the completion of the heating process of the memory to achieve the most uniform possible distribution of heat in the entire memory content and simultaneously to keep the local temperature load of the storage material within limits, the storage material 3, for example Xn spherical shape or similar compact in FoVm body is introduced, with the ball diameter or the main body dimension decreases with increasing distance from the inlet side of the combustion gases. In another exemplary embodiment of this detail, at least one of the main dimensions of the individual storage element is reduced in the stated sense.

Gemäß Abb. 2 wird in einer Ausgestaltung desAccording to Fig. 2, in one embodiment of the

Kessels des thermodynamisehen Arb*itskreislaufes im Falle eines sowohl die flüssige als auch die gasförmige Phase des Arbeits_medium_S benutzenden Prozesses - z.B. Dampfmaschine oder Dampfturbine - die Wärmezufuhr über zwei getrennt geregelte Leitungen W und 29 vorgenommen, wovon eine, z.B. 28, -n Verdampfer-The boiler of the thermodynamic Arb * itskreislaufes in the case of both the liquid and the gaseous phase of the work _m edium _S-use process - for example, steam engine or steam turbine - the heat supply via two separately controlled lines W and made 29, one of which, including 28, -N Evaporator-

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teil 30 des Kessels, und die andere - 29 - den Überhitzerteil 31 des Kessels beaufschlagt. Durch Thermostaten 32 bzw. 33 und Ventile 34 bzw. 35 wird die Temperatur im Verdampferteil auf die dem gewünschten Arbeitsdruck entsprechende Temperatur und im Überhitzerteil auf die Überhitzertemperatür geregelt.part 30 of the boiler, and the other - 29 - acts on the superheater part 31 of the boiler. With thermostats 32 or 33 and valves 34 and 35, the temperature in the evaporator section is adjusted to the temperature corresponding to the desired working pressure and regulated to the superheater temperature in the superheater part.

^Abb· ³ - Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausgestaltung der Erfindung wird in der Tankstelle 10 zur Elektrolyse anstelle von Gleichstrom Wechselstrom benutzt und das entstandene Wasscrstoff-Sauerstoff-Gemisch wird im Behälter gespeichert. Bei dieser Ausführung wird ein Durchschlag einer Zündung durch an sich bekannte Wasser-Rückschlagsperren 37 und Rückschlagsperren eines porösen und stark wärmeleitenden Materials verhindert. Diese Ausführung erübrigt gegenüber Abb. 1 den Stromrichter 14. ^Fig . ³ - According to a further exemplary embodiment of the invention, alternating current is used for electrolysis in the filling station 10 instead of direct current and the resulting hydrogen-oxygen mixture is stored in the container. In this embodiment, a breakthrough of an ignition is prevented by known water flashback barriers 37 and kickback barriers made of a porous and highly thermally conductive material. Compared to Fig. 1, this design eliminates the need for the converter 14.

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Claims (1)

-■„>- ■ "> PATENTANSPRÜCHE:PATENT CLAIMS: Fahrzeugantrieb mit Wärmespeicher undVehicle drive with heat storage and nachgeschaltetem thermodynamischem Arbeitsprozeß, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmespeicher zur Erzielung höchster Kapazität mit einer oberen Speichertemperatur gefahren wird, die mit Rücksicht auf die Schmelztemperatur von Rohrleitungen zur Führung von Wärmeausbauschmedien eine Entnahme der Wärme mittels eines Wärmeaustauschmediums erfordert, das nur unter einem etwa dem Außendruck entsprechenden Druck, steht.downstream thermodynamic work process, characterized in that that the heat storage tank is operated at an upper storage temperature in order to achieve maximum capacity, which, with regard to the melting temperature of pipelines for guiding heat exchange media, removes the heat by means of a heat exchange medium which is only under a pressure approximately corresponding to the external pressure. 2· Fahrzeugantrieb mit Hochtemperatur-2 Vehicle drive with high-temperature Wärmespeicher nach Anspruch 1 und nachgeschaltetem thermodynamischem Arbeitsprozeß, dadurch gekennzeichnet, dJiß die Wärme dem Speicher mittels eines zwischen der unteren Arbeitstemperatur des thermodynamisehen Arbeitsprozesses und der oberen Speichertemperatur flüssigen und gegen Außendruck neutralen Zwischenwärmeaustauschmaterials, z.B. Monel-Metall, entnommen und einem geeigneten Wärmetauscher, der wärmezuführender Teil des thermodynamisehen Arbeitsprozesses ist, zugeleitet wird.Heat accumulator according to claim 1 and a downstream thermodynamic Work process, characterized in that the heat the memory by means of a temperature between the lower working temperature of the thermodynamic working process and the upper one Storage temperature of liquid intermediate heat exchange material that is neutral against external pressure, e.g. Monel metal and a suitable heat exchanger, which is the heat-supplying part of the thermodynamic work process, is fed. 3. Fahrzeugantrieb nach Anspruch 2, dadurch3. Vehicle drive according to claim 2, characterized gekennzeichnet, daß der Hochtemperatur-Wärmespeicher über eingebettete elektrische Widerstände aufgeheizt wird, wobei der elektrische Strom exner stationären Anlage, vorzugsweise dem elektrischen Stromnetz, mit evtl. Umwandlung entnommen wird.characterized in that the high-temperature heat storage is embedded over electrical resistors is heated, the electrical current exner stationary system, preferably the electrical power grid, with possible conversion. 4. Fahrzeugantrieb nach Anspruch 1 bis 3,4. Vehicle drive according to claim 1 to 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochtemperatur-Wärmespeicher aus Material aufgebaut ist, welches auch bei höchster Speichertemperatur noch im festen Aggregatszustand verbleibt und durch seinencharacterized in that the high-temperature heat storage is constructed from material which is also at the highest storage temperature still remains in the solid state of aggregation and through its 309821/0099309821/0099 * 21568^Γ;6* 21568 ^Γ ; 6 Aufbau oder seine Formgebung gasdurchlässig ist, und daß über ein Verteilersystem von Röhren brennbare Gase in den Wärmespeicher eingeleitet werden und durch geeignete Zündmittel ^r Verbrennung kommen können,und daß durch mindestens eine Öffnung die Verbrennungsabgace aus dem Wärmespeicher wiederStructure or its shape is gas-permeable, and that combustible gases in the heat accumulator via a distribution system of tubes are initiated and can come by suitable ignition means ^ r combustion, and that by at least one Open the combustion exhaust from the heat storage again entweichen können.can escape. 5. Fahrzeugantrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungsgase beim Entweichen aus dem Wärmespeicher teilweise wieder gefaßt werden und in mindestens einer Rohrleitung zurück-und den brennbaren Gasen wieder zugeführt werden, wobei diese Rückzirkulation beispielsweise durch die Ausbildung mindestens einer der gaszuführenden Leitungen als Strahlpumpe erzwungen wird.5. Vehicle drive according to claim 4, characterized in that the combustion gases escape from the heat accumulator can be partially recaptured and returned in at least one pipe and the combustible gases again are supplied, this return circulation, for example, through the formation of at least one of the gas-supplying lines is forced as a jet pump. 6. Fahrzeugantrieb nach Anspruch 4 oder 5,6. Vehicle drive according to claim 4 or 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Material des Hochtemperatur-Wärmespeichers in Kugelform oder in Form ähnlich kompakter Körper mit freien Zwischenräumen aufgebaut ist und der Kugeldurchmesser bzw. die Hauptabmessung der Körper , ausgehend von der Einmündung der heißen Verbrennungsgase, mit wachsender Entfermmg in geeignetem Maße abnehmen.characterized in that the material of the high-temperature heat storage is constructed in spherical shape or in the form of a similarly compact body with free spaces and the ball diameter or the main dimension of the body, based on the confluence of the hot combustion gases, with increasing Remove the distance to an appropriate extent. 7. Fahrzeugantireb nach Anspruch 2, dadurch7. Vehicle antireb according to claim 2, characterized gekennzeichnet, daß im Falle eines thermodynamisehen Arbeitsprozesses unter Verwendung sowohl des flüssigen wie des gasförmigen Aggr atzustandes die das Zwischenwärmeaustauschmaterial führenden Rohre in mindestens zwei Äste getrennt sind, wobei der eine Ast durch Thermostat und Ventil geregelt den Verdampferteil und der andere Ast, durch Thermostat und Ventilcharacterized in that in the case of a thermodynamic work process using both the liquid and the gaseous aggregate state, the intermediate heat exchange material leading pipes are separated into at least two branches, one branch regulated by a thermostat and valve Evaporator part and the other branch, through thermostat and valve 309821/0099309821/0099 geregelt, den Überhitzerteil mit oer jeweils beabsichtigten Arbeitstemperatur beaufschlagt.regulated, the superheater part with each intended Working temperature applied. 8. Fahrzeugantrieb nach Anspruch 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß für die Sehne11aufheizung des Wärmespeichers bei kurzfristigem Fahrzeugaufenthalt über das Verteilersystem von Röhren Wasserstoff und Sauerstoff eingeführt und zur Verbrennung gebracht wird, und dieser Wasserstoff und Sauerstoff in einer ortsfesten Anlage durch Elektrolyse aus Wasser gewonnen und gegebenenfalls zur Abdeckung von Verbrauchsspitzen oder zur Ausnutzung des Nachtstromtarifs in entsprechenden Behältern zwischongespeichert wird.8. Vehicle drive according to claim 4 to 7, characterized in that for the Sehne11aufheiz the Heat storage for short-term vehicle stay introduced via the distribution system of tubes hydrogen and oxygen and is brought to combustion, and this hydrogen and oxygen in a fixed installation by electrolysis Obtained from water and, if necessary, to cover consumption peaks or to take advantage of the night electricity tariff in corresponding containers is temporarily stored. 9. Fahrzeugantrieb nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrolyse des Wassers anstelle von Gleichstrom mit Wechselstrom durchgeführt wird und das entstehende Knallgasgenisch dem Verteilersystem von Röhren zugeführt und zur Verbrennung im Fahrzeug-Wärmespeicher gebracht wird, wobei mittels an sich bekannter Rückschlagsperren eine Rückzündung des Knallgases vermieden wird und das Knallgasgemisch gegebenenfalls in einem entsprechenden Behälter zwischengespeichert wird, der gegebenenfalls mit einem eine Reaktion des Knallgases unterbindenden vorzugsweise porösen Material9. Vehicle drive according to claim 8, characterized in that the electrolysis of the water instead of Direct current is carried out with alternating current and the resulting oxyhydrogen mixture is fed to the distribution system by pipes and is brought to the combustion in the vehicle heat accumulator, with a non-return barriers known per se Ignition back of the oxyhydrogen gas is avoided and the oxyhydrogen gas mixture is temporarily stored in a corresponding container, if necessary is, optionally with a reaction of the oxyhydrogen gas suppressing preferably porous material ausgefüllt ist.is filled out. 10. Fahrzeugantrieb nach Ansprch 1 bis 9,10. Vehicle drive according to claims 1 to 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Verlustwärme des Wärmespeichers und evtl. auch die Wärme des thermodynamischen Arbeitsprozesses wahlweise zum Beheizen oder Kühlen insbesondere des Fahrqastraumes herangezogen wird, wobei für die Kühlung bei_i(._Jr,._/|ljüf. .nil fin." AlM-.orplionr.kültemaschinonpi-ozen zurück-characterized in that the heat loss of the heat accumulator and possibly also the heat of the thermodynamic work process is optionally used for heating or cooling, in particular of the passenger compartment, whereby for cooling at _{i (} . _{Jr ,. / | ljüf} . .nil fin. "AlM- .orplionr.kühltemaschinonpi-ozen back- 3f)HÖ?1 /00993f) HÖ? 1/0099 ;< Ht i i i «-M Wi )"<>·; < Ht iii «-M Wi)"<> ·