DE3044867A1 - Low-grade thermal energy converter - has liquefied gas evaporated by ambient air-heated circuit to drive motor, with expanded gas liquefied - Google Patents

Abstract

The arrangement is intended for converting low-grade thermal energy (in ambient air) into mechanical energy. It comprises a gas liquefaction unit (2) from which the liquid gas (4) is fed to an evaporator spiral (6,8) heated by a circuit (12-21) in which a liquid heat transfer medium is circulated (13) and warmed up by air (in 16). From the evaporator the gas passes to a pressure vessel (10) connected to a motor (24) via a control (22), its expansion producing mechanical energy. Expanded gas returns (25,26) to the unit (2). The gas pressure in the spiral (8) is increased by a compressor (30) connected to the unit (2).

Description

Vorrichtung zur Umwandlung von Umweltenergie Device for converting environmental energy

in Bewegungsenergie Vorrichtungen zum Umwandeln von Umweltenergie in Bewegungsenerci; sind in vielfältiger Form bekannt. Devices for converting environmental energy into kinetic energy in motion enerci; are known in many forms.

Seit den Anfängen der Technik gibt es solche Vorrichtungen, durch die die Energie bewegter Massen, z. B. die Energie des Windes durch Windmühlen oder die Bewegungs- und Lageenergie des Wassers durch Wassermühlen nutzbar gemacht wird. Mit der Weiterentwicklung der Technik trat zu der einfachen Nutzbarmachung der der Umwelt entnommenen Bewegungsenergie die Umwandlung dieser Bewegungsenergie insbesondere in elektrische Energie hinzu.Such devices have been around since the dawn of technology the energy of moving masses, z. B. the energy of the wind through windmills or the kinetic and positional energy of the water is harnessed by water mills. With the advancement of technology came the simple utilization of the Movement energy extracted from the environment is the conversion of this kinetic energy in particular in electrical energy.

Erst in neuerer Zeit geht man ernsthaft daran, die in der Umwelt vorhandene Wärmeenergie nutzbar zu machen, die wegen ihres niedrigen Temperaturniveaus nicht ohne weiteres auszuwerten ist.It is only in recent times that one has seriously started to address the existing ones in the environment To make heat energy usable, which because of their low temperature level is not can be evaluated without further ado.

sondern durch Einsatz von besonderen Vorrichtungen unter Aufwendung von Energie, nämlich durch elektrisch betriebene Wärmepumpen in einen höheren Temperaturbereich zu bringen.but through the use of special devices with expenditure of energy, namely through electrically operated heat pumps in a higher temperature range bring to.

Dabei beschränkt sich die Nutzbarmachung der Umweltwärme darauf, das mit Hilfe der Wärmepumpen gewonnene, warme Wasser als solches zu verbrauchen oder zur Raumbeheizung zu benutzen.The utilization of environmental heat is limited to that to consume warm water obtained with the help of the heat pumps as such or to use for room heating.

Aufgabe der Erfindung ist es, die der Umwelt entzogene Wärmeenergie in Bewegungsenergie umzuwandeln.The object of the invention is to recover the heat energy withdrawn from the environment to convert it into kinetic energy.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Vorrichtung zur Umwandlung von Umweltenergie in Bewegungsenergie aus einem mit Druckgas anzutreibenden Motor besteht, dem aus einem mit Flüssiggas gefüllten, wärmeisolierten Behälter einer Gasverflüssigungsanlage das Antriebsmittel zugeführt wird, indem das Flüssiggas die Rohrschlange eines als Wärmeaustauscher ausgebildeten Verdampfers durchläuft, dessen Mantelraum in einem von einem nicht gefrierenden, flüssigen Medium durchströmten, geschlossenen Kreislauf liegt, in welchem ein von der Umweltwärme aufgeheizten Durchlauferwärmer angeordnet ist, wobei das so erwärmte, unter hohem Druck stehende, sich beim Antreiben des Motors entspannende Gas von der Ausgangsseite des Motors zu der Gasverflüssigungsanlage zurückgeführt wird.This object is achieved according to the invention in that the device for converting environmental energy into kinetic energy from a pressurized gas Motor consists of a thermally insulated container filled with liquid gas a gas liquefaction plant, the drive means is supplied by the liquid gas the coil of one designed as a heat exchanger Evaporator passes through whose shell space in one of a non-freezing, liquid medium flowed through, closed circuit is in which one of the environmental heat heated flow heater is arranged, the so heated, under high Pressurized gas released from the outlet side when the motor is driven of the engine is returned to the gas liquefaction plant.

Die Erfindung sieht vor, die aus der Gasverflüssigungsanlage herausführende, zur Gegenstromanordnung gehörende Rohrleitung über einen Kompressor in die Rohrschlange des Verdampfers einzuleiten.The invention provides that the leading out of the gas liquefaction plant, the pipeline belonging to the counterflow arrangement via a compressor into the pipe coil initiate the evaporator.

Diese Maßnahme bringt den Vorteil, daß das durch die Kompression auf hohen Druck gebrachte und erwärmte Gas die Leistung des Verdampfers noch erhöht.This measure has the advantage that this is due to the compression High pressure and heated gas increases the performance of the evaporator.

Eine Weiterausbildung der Erfindung besteht darin, daß von der zum Regler des Motors führenden Flüssiggasleitung eine Steuerrohrleitung abzweigt, die zu einem in der Ausgangsrohrleitung der Gasverflüssigungsanlage angeordneten Absperrventil.A further development of the invention is that of the Regulator of the engine leading liquefied gas line branches off a control pipeline, the to a shut-off valve arranged in the outlet pipe of the gas liquefaction system.

führt, durch das die Zufuhr von Flüssiggas aus der Gasverflüssigungsanlage bei Überdruck im Verdampfer abgesperrt wird.leads through which the supply of liquid gas from the gas liquefaction plant is shut off in the event of overpressure in the evaporator.

Durch diese Maßnahme wird in einfacher Weise erreicht, daß in der Anlage kein Arbeitsdruck entstehen kann, der zu Zerstörungex führen könnte. Dadurch kann auf ein Sicherheitsventil, durch das Flüssiggas bei Überdruck ins Freie abgeblasen würde, verzichtet werden.By this measure it is achieved in a simple manner that in the System, no working pressure can arise that could lead to destruction ex. Through this can open to a safety valve through which liquid gas is blown off into the open when there is overpressure would be waived.

Anhand der Zeichnung, in der die letztgenannte Ausführungsform der Erfindung schematisch dargestellt ist, wird diese näher erläutert.Based on the drawing in which the last-mentioned embodiment of Invention is shown schematically, this will be explained in more detail.

Dicht über dem Boden 1 des Tankraums der Gasverflüssigungsanlage 2 ist die Rohrleitung 3 angeschlossen, die das den Tankraum der Gasverflüssigungsanlage füllende, flüssige Gas 4 der Einspritzpumpe 5 zuführt, mit der dieses in den Vorverdampfer 6 des als Wärmeaustauscher ausgebildeten Verdampfers 7 eingedüst wird. An die Ausgangsseite des Vorverdampfers 6 schließt sich die Rohr schlange 8 an, die den Hohlraum des Verdampfers 7 unter Belassung von etwa gleichmäßigen Zwischenräumen durchläuft und an ihrer Austrittsstelle 9 in die zum Druckausgleichsgefäß 10 führende Rohrleitung 11 übergeht. Der die Rohrschlange 8 umgebende Mantelraum im Verdampfer 7 ist von dem nicht gefrierenden, flüssigen Medium ausgefüllt, das über die Eingangsöffnung 12 der auf dem Mantel des Verdampfers 7 befestigten Kreiselpumpe 13 über die Ausgangs seite 14 dieser Pumpe sowie der dort anschließenden Rohrleitung 15 zum Durchlauferwärmer 16 gedrückt wird. Das nicht gefrierende, flüssige Medium, das sich im Mantelraum des Verdampfers 7 unter Einwirkung des verdampfenden Flüssiggases stark abgekühlt hat, wird in der Rohrschlange 17 des Durchlauferwärmers 16 durch die zwischen den Lamellen 18 des Durchlauferwärmers hindurchtretende Umweltluft stark erwärmt und über die an der Austrittsstelle 19 des Durchlauferwärmers anschließende Rohrleitung 20 zum Rohrstutzen 21 des Mantels des Verdampfers 7 geführt. Unter Einwirkung der Kreiselpumpe 13 wird das erwärmte flüssige Medium durch den Mantelraum des Verdampfers 7 hindurchgeführt, womit der Kreislauf des flüssigen Mediums geschlossen ist. Aus dem Druckausgleichsgefäß 10 gelangt das hochgespannte Gas über Gashebel 22 und Rohrstutzen 23 zum Kreiskolbenmotor 24, der dadurch angetrieben wird, und verläßt diesen entspannt über Ausgangsstutzen 25, von wo es über Leitung 26 in die Rohrschlange 27 der Gasverflüssigungsanlage 2 eingeleitet wird, die es durchläuft, um nach Durchtritt durch die Drossel 28 als Flüssiggas in den Tankraum zu tropfen. Die aus der Gasverflüssigungsanlage herausführende, zur Gegenstromanordnung gehörende Rohrleitung 29 ist über den Kompressor 30 in die Rohrschlange des Verdampfers 7 eingeleitet, dessen Gasdruck durch die Einleitung des komprimierten, warmen Gases erhöht wird. Vom Druckausgleichsgefäß 10 führt eine Steuerrohrleitung 31 zum in die aus dem Verdampfer heraus führende Rohrleitung 3 angeordneten Absperrventil 32. Wird weniger Gas vom Motor 24 verbraucht, als der Verdampfer 7 liefert, und steigt dabei der Gasdruck im Druckausgleichsgefäß 10 höher an als zulässig, betätigt der Gasdruck in der Steuerrohrleitung 31 das Absperrventil 32, so daß weiteres Flüssiggas erst wieder in den Verdampfer 7 eingeleitet wird, wenn der Gasdruck im Druckausgleichsgefäß 10 unter die zulä.ssige Höchstgrenze abgesunken ist. LeerseiteJust above the floor 1 of the tank space of the gas liquefaction plant 2 the pipeline 3 is connected, which is the tank space of the gas liquefaction plant Filling, liquid gas 4 of the injection pump 5, with which this in the pre-evaporator 6 of the evaporator 7 designed as a heat exchanger sprayed will. At the output side of the pre-evaporator 6, the pipe snakes up 8 to which the cavity of the evaporator 7 leaving approximately uniform Gaps passes through and at its exit point 9 into the pressure equalization vessel 10 leading pipeline 11 passes. The jacket space surrounding the pipe coil 8 in the evaporator 7 is filled by the non-freezing, liquid medium that via the inlet opening 12 of the centrifugal pump attached to the jacket of the evaporator 7 13 on the output side 14 of this pump and the pipeline connected there 15 is pressed to the continuous heater 16. The non-freezing, liquid medium, which is in the jacket space of the evaporator 7 under the action of the evaporating liquid gas Has cooled significantly, is in the coil 17 of the flow heater 16 by the ambient air passing between the fins 18 of the instantaneous water heater strongly heated and via the subsequent at the outlet point 19 of the flow heater Pipeline 20 led to the pipe socket 21 of the jacket of the evaporator 7. Under action the centrifugal pump 13 is the heated liquid medium through the jacket space of the evaporator 7 passed through, whereby the circuit of the liquid medium is closed. the end The high-tension gas reaches the pressure equalization vessel 10 via the gas lever 22 and pipe socket 23 to the rotary piston engine 24, which is driven thereby, and leaves this relaxed Via outlet connection 25, from where it is via line 26 into the coil 27 of the gas liquefaction plant 2 is initiated, which it passes through to after passing through the throttle 28 as Liquefied gas to drip into the tank room. The leading out of the gas liquefaction plant, pipeline 29 belonging to the countercurrent arrangement is via the compressor 30 into the Coil of the evaporator 7 initiated, its gas pressure by the introduction of the compressed, warm gas is increased. From the pressure equalization vessel 10 leads a Control pipeline 31 to pipeline 3 leading out of the evaporator arranged shut-off valve 32. If less gas is consumed by the engine 24, as the vaporizer 7 delivers, and the gas pressure in the pressure equalization vessel rises in the process 10 higher than permissible, the gas pressure in the control pipeline 31 actuates the Shut-off valve 32, so that further liquefied gas is only fed into the evaporator 7 again when the gas pressure in the pressure equalization vessel 10 falls below the maximum permissible limit has sunk. Blank page

Claims (3)

Vorrichtung zur Umwandlung von Umweltenergie in Bewegungsenergie Patentansprüche = = := == == = == = = = = = Vorrichtung zur Umwandlung von Umweltenergie in Bewegungsenergie, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem mit Druckgas anzutreibenden Motor (24) besteht, dem aus einem mit Flüssiggas gefüllten, wärmeisolierten Behälter einer Gasverflüssigungsanlage (2) das Antriebsmittel zugeführt wird, indem das Flüssiggas die Rohrschlange (8) eines als Wärmeaustauscher ausgebildeten Verdampfers (7) durchläuft, dessen Mantelraum in einem von einem nicht gefrierenden, flüssigen Medium durchströmten, geschlossenen Kreislauf liegt, in welchem ein von der Umweltwärme aufgeheizter Durchlauferwärmer (16) angeordnet ist, wobei das so erwärmte, unter hohem Druck stehende, sich beim Antreiben des Motors (24) entspannende Gas von der Ausgangsseite (25) des Motors (24) zu der Gasverflüssigungsanlage (2) zurückgeführt wird. Device for converting environmental energy into kinetic energy Claims = =: = == == = == = = = = = Device for converting environmental energy in kinetic energy, characterized in that it consists of a pressurized gas Motor (24) consists of a thermally insulated container filled with liquid gas a gas liquefaction plant (2) the drive means is supplied by the liquid gas runs through the coil (8) of an evaporator (7) designed as a heat exchanger, whose shell space was flowed through by a non-freezing, liquid medium, closed circuit is in which a heated by the ambient heat flow heater (16) is arranged, the so heated, under high pressure, at Driving the motor (24) releases gas from the output side (25) of the motor (24) is returned to the gas liquefaction plant (2). 2 Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aus der Gasverflüssigungsanlage (2) herausführende, zur Gegenstromanordnung gehörende Rohrleitung (29) über einen Kompressor (30) in die Rohrschlange (8) des Verdampfers (7) eingeleitet ist.2 Apparatus according to claim 1, characterized in that the from the gas liquefaction system (2) leading out, belonging to the countercurrent arrangement Pipeline (29) via a compressor (30) into the coil (8) of the evaporator (7) is initiated. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß von der zum Regler, z. B. Gashebel (22) des Motors (24) führenden Flüssiggasleitung (11) eine Steuerrohrleitung (31) abzweigt, die zu einem in der Ausgangsrohrleitung (3) der Gasverflüssigungsanlage (2) angeordneten Absperrventil (32) führt, durch das die Zufuhr von Flüssiggas aus der Gasverflüssigungsanlage bei Überdruck im Verdampfer abgesperrt wird.3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that from the to the controller, z. B. throttle lever (22) of the motor (24) leading to the liquefied gas line (11) a control pipe (31) branches off to one in the outlet pipe (3) the gas liquefaction system (2) arranged shut-off valve (32) performs the supply of liquid gas from the gas liquefaction system when there is overpressure in the evaporator is locked.