DE3337439A1 - Power supply device - Google Patents

Power supply device

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DE3337439A1
DE3337439A1 DE19833337439 DE3337439A DE3337439A1 DE 3337439 A1 DE3337439 A1 DE 3337439A1 DE 19833337439 DE19833337439 DE 19833337439 DE 3337439 A DE3337439 A DE 3337439A DE 3337439 A1 DE3337439 A1 DE 3337439A1
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Manfred Dipl.-Ing. 5300 Bonn Gauchel
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    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Abstract

Power supply device with at least one supply unit driven by an air-cooled combustion engine, especially an electric generator and/or compressor, in which engine and combustion unit are arranged encapsulated in a heat and sound-insulated housing, which is provided with an inlet and an outlet for the cooling air, and in which, in the area of the outlet for the heated cooling air, a heat exchanger is arranged to which the hot engine exhaust gases are admitted and in which in the area of the inlet for the cold cooling air a further heat exchanger is arranged, to which engine exhaust gases coming from the first heat exchanger are admitted.

Description

Bezeichnung: EnergieversorgungseinrichtungDesignation: Energy supply facility

Beschreibung: Die Erfindung betrifft eine Energieversorgungseinrichtung mit wenigstens einem, durch einen luftgekühlten Verbrennungsmotor angetriebenen Versorgungsaggregat, insbesondere einem elektrischen Generator und/oder Kompressor, bei der; Motor und Versorgungsaggregat in einem wärme- und schallisolierten Gehäuse gekapselt angeordnet sind, das mit einem Einlaß und einem Auslaß für die Kühlluft versehen ist, und bei der im Bereich des Auslasses für die aufgeheizte Kühlluft ein Wärmetauscher angeordnet ist, der von den heißen Motorabgasen beaufschlagt ist.Description: The invention relates to an energy supply device with at least one, driven by an air-cooled internal combustion engine Supply unit, in particular an electric generator and / or compressor, in the; Motor and supply unit in a heat and sound insulated housing are arranged encapsulated, with an inlet and an outlet for the cooling air is provided, and in the area of the outlet for the heated cooling air a heat exchanger is arranged, which is acted upon by the hot engine exhaust gases.

Eine Energieversorgungseinrichtung der vorstehend bezeichneten Art ist aus der DE-OS 32 08 407 grundsätzlich bekannt.An energy supply device of the type described above is basically known from DE-OS 32 08 407.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, bei der Verwendung der aufgeheizten Kühlluft als Heizmedium hier die bei der Kühlung der Versorgungsa gregate anfallende Wärmeenergie wesentlich stärker auszunutzen, um so zu einer besseren Ausnutzung der in Form von Treibstoff eingesetzten Primärenergie zu gelangen.The invention is based on the object when using the heated cooling air as the heating medium here used for cooling the supply units to utilize the resulting thermal energy much more, in order to achieve a better one Use of the primary energy used in the form of fuel.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im Bereich des Einlasses für die kalte Kühlluft ein weiterer Wärmetauscher angeordnet ist, der von den aus dem ersten Wärmetauscher kommenden Motorabgasen beaufschlagt ist.This object is achieved according to the invention in that in the area Another heat exchanger is arranged at the inlet for the cold cooling air, which is acted upon by the engine exhaust gases coming from the first heat exchanger.

Eine derartige Anordnung hat den Vorteil, daß das Motorabgas nahezu bis auf die Temperatur der Umgebungstemperatur heruntergekühlt werden kann, so daß aus den Abgasen nicht nur die restliche fühlbare Wärme, sondern auch die noch vorhandene latente Wärme vollständig zurückgewonnén wird und mit der als Heizmedium verwendeten aufgeheizten Kühlluft ausgenutzt werden kann.Such an arrangement has the advantage that the engine exhaust gas is almost can be cooled down to the temperature of the ambient temperature, so that not only the remaining sensible heat from the exhaust gases, but also the remaining heat latent heat is completely recovered and used as a heating medium heated cooling air can be used.

Da bei einer derart starken Abkühlung der Motorabgase der Taupunkt unterschritten wird, ist in zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß der die Motorabgase führende Teil des zweiten Wärmetauschers mit einer Kondensatsammeleinrichtung verbunden ist.Because with such a strong cooling of the engine exhaust the dew point is not reached, is provided in an expedient embodiment of the invention, that the engine exhaust leading part of the second heat exchanger with a condensate collecting device connected is.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen: Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch eine Versorgungseinrichtung, Fig. 2 den Temperaturverlauf für Motorabgas und Kühlluft.The invention is explained in more detail using an exemplary embodiment. The drawings show: FIG. 1 a schematic longitudinal section through a supply device, 2 shows the temperature profile for engine exhaust gas and cooling air.

Bei der in Fig. 1 schematisch dargestellten Energieversorgungseinrichtung ist in einem wärme- und schallisolierten Gehäuse 1 ein gas- oder dieselgetriebener, luftgekühlter Verbrennungsmotor 2 angeordnet. Der Verbrennungsmotor 2 treibt zwei Versorgungsaggregate an, nämlich einen Druckluftkompressor 3 und einen elektrischen Generator 4. Der Verbrennungsmotor 2 ist nur schematisch dargestellt. Ublicherweise werden hier mehrzylindrige Verbrennungsmotoren eingesetzt.In the energy supply device shown schematically in FIG. 1 is in a heat and sound insulated housing 1 a gas or diesel powered, air-cooled internal combustion engine 2 arranged. The internal combustion engine 2 drives two Supply units, namely a compressed air compressor 3 and an electrical one Generator 4. The internal combustion engine 2 is only shown schematically. Usually multi-cylinder internal combustion engines are used here.

Das Gehäuse 1 ist mit einem Einlaß 5 für die Kühlluft versehen, der durch Schalldämmkulissen 6 (hier ist nur eine Schalldämmkulisse dargestellt) in mehrere Teilkanäle unterteilt ist, so daß die Betriebsgeräusche von Motor, Kompressor und Generator nicht bzw. nicht über dem zulässigen Schallpegel aus dem Gehäuse nach außen.dringen können. Die durch das Gehäuse hindurchgeführte Kühlluft tritt als Heizmedium aus einem Auslaß 7 aus und wird entweder über entsprechende Rohrleitungen zur Verwendungsstelle geleitet oder aber unmittelbar in den zu beheizenden Raum, beispielsweise eine Traglufthalle eingeführt. Auch der Auslaß 7 ist in gleicher Weise mit Schalldämmkulissen 6 (auch hier ist nur schematisch eine Kulisse dargestellt) versehen, um das Austreten der Maschinengeräusche aus dem Gehäuse 1 weitgehend zu unterbinden.The housing 1 is provided with an inlet 5 for the cooling air, the through sound insulation baffles 6 (only one sound insulation baffle is shown here) in several subchannels are subdivided, so that the operating noises of the engine, compressor and generator not or not above the permissible sound level from the housing outside.can penetrate. The cooling air passed through the housing occurs as Heating medium from an outlet 7 and is either via appropriate pipes directed to the point of use or directly to the room to be heated, for example an air dome was introduced. The outlet 7 is also the same Way with soundproofing baffles 6 (here, too, a baffle is only shown schematically) provided in order to largely prevent the machine noise from escaping from the housing 1 prevent.

Die Kühlluft wird durch das Gehäuse 1 mittels entsprechender Kühlluftführungen geführt, die so ausgebildet sind, daß der Hauptteil der Kühlluft über Leiteinrichtungen 8 mit Hilfe eines vom Motor angetriebenen Ventilators 9 über die Zylinder des Verbrennungsmotors geführt wird. Ein Teil der in das Gehäuse eingeführten kalten Kühlluft wird durch den übrigen Teil des Gehäuses über den Generator, den Motorblock des Verbrennungsmotors und den Kompressor geführt.The cooling air is passed through the housing 1 by means of appropriate cooling air ducts out, which are designed so that the main part of the cooling air via guide devices 8 with the help of a fan 9 driven by the engine over the cylinders of the internal combustion engine to be led. Part of the cold cooling air introduced into the housing is passed through the remaining part of the housing via the generator, the engine block of the internal combustion engine and the compressor.

Die aufgeheizte Kühlluft wird dann über einen Wärmetauscher 10 geführt, der mit der Abgasleitung 11 des Verbrennungsmotors in Verbindung steht und von den heissen Motorabgasen beaufschlagt ist. In diesem Wärmetauscher erfolgt eine Abkühlung der heissen Motorabgase auf etwa 2000C. über eine Abgasleitung 12 werden die immernoch heissen Motorabgase einem zweiten Wärmetauscher 13 zugeführt, der im Bereich des Kühllufteinlasses 5 liegt und von der kalten Kühlluft durchströmt wird. In diesem zweiten Wärmetauscher 13 wird das Abgas von etwa 2000C bis nahezu auf die Temperatur der in das Gehäuse eintretenden Kühlluft abgekühlt. Die abgekühlten Motorabgase werden dann ins Freie abgeleitet.The heated cooling air is then passed through a heat exchanger 10, which is in communication with the exhaust pipe 11 of the internal combustion engine and of the hot engine exhaust is applied. Cooling takes place in this heat exchanger the hot engine exhaust to about 2000C. Via an exhaust pipe 12 they are still hot engine exhaust is fed to a second heat exchanger 13, which is located in the area of the Cooling air inlet 5 is and is flowed through by the cold cooling air. In this second heat exchanger 13, the exhaust gas from about 2000C to almost the temperature cooled by the cooling air entering the housing. The cooled engine exhaust are then diverted to the open air.

Der Temperaturverlauf für das Abgas einerseits und die durch das Gehäuse geführte Kühlluft andererseits ist anhand von Fig. 2 dargestellt. Der Temperaturverlauf für das Abgas ist durch die Kurve 1.4 wiedergegeben und der Temperaturverlauf für die Kühlluft ist durch die Kurve 15 wiedergegeben. Die Pfeile zeigen jeweils die Zuordnung zur Strömungsrichtung von Motorabgas bzw. Kühlluft an, so daß sich für das Motorabgas entsprechend Kurve 14 eine Temperaturabsenkung und für die Kühlluft entsprechend Kurve 15 ein Temperaturanstieg ergibt. Der Bereich I zeigt die einander zugeordneten Temperaturverläufe im Bereich des Wärmetauschers 10. Der Bereich II zeigt die Temperaturerhöhung für die Kühlluft infolge der Umströmung des Verbrennungsmotors und der Versorgungsaggregate. Der Bereich III zeigt den einander zugeordneten Temperaturverlauf von Motorabgas und Kühl luft im Bereich des Wärmetauschers 13.The temperature profile for the exhaust gas on the one hand and that through the housing guided cooling air, on the other hand, is shown with reference to FIG. 2. The temperature profile for the exhaust gas is shown by curve 1.4 and the temperature profile for the cooling air is shown by curve 15. The arrows show the Assignment to the direction of flow of engine exhaust gas or cooling air, so that for the engine exhaust gas according to curve 14 a temperature decrease and for the cooling air according to curve 15 results in a temperature increase. Area I shows each other associated temperature curves in the area of the heat exchanger 10. Area II shows the temperature increase for the cooling air as a result of the flow around the internal combustion engine and the supply units. Area III shows the temperature profile assigned to one another of engine exhaust gas and cooling air in the area of the heat exchanger 13.

Im Bereich II, in dem die heissen Motorabgase durch die Rohrleitung 12 geführt- werden, findet praktisch keine Abkühlung der Motorabgase statt, so daß nach der Temperaturabsenkung von etwa 6200C-auf 2000C im Wärmetauscher 10 die Motorabgase mit dieser Temperatur in den Wärmetauscher 13 eintreten und dort dann bei dem gegebenen Beispiel auf etwa 260C abgekühlt werden.In area II, in which the hot engine exhaust gases through the pipeline 12 are performed, there is practically no cooling of the engine exhaust gases, so that after the temperature drop from approximately 6200C to 2000C in the heat exchanger 10, the engine exhaust gases enter the heat exchanger 13 at this temperature and there then at the given Example to be cooled to about 260C.

Da je nach den Betriebsbedingungen im Wärmetauscher 13 der Taupunkt unterschritten-wird, tritt hier eine entsprechende Kondensatbildung ein, so daß der Wärmetauscher 13, wie in Fig. 1 schematisch dargestellt, über eine entsprechende Rohrleitung 16 an eine Kondensatsammeleinrichtung angeschlossen ist.Since depending on the operating conditions in the heat exchanger 13, the dew point is not reached, a corresponding condensate formation occurs here, so that the heat exchanger 13, as shown schematically in FIG. 1, via a corresponding one Pipe 16 is connected to a condensate collection device.

Wie der in Gegenrichtung verlaufende Temperaturanstieg für die Kühlluft zeigt, erwärmt sich diese im Bereich des Wärmetauschers 13 von beispielsweise 200C auf etwa 260C, dann durch Kühlung des Verbrennungsmotors und der Versorgungsaggregate auf etwa 680C und schließlich im Wärmetauscher 10 auf etwa 880C, Eine Leistungsbilanz für die unterschiedlichen Einsatzfälle, d.h. die Erzeugung von Strom plus Druckluft plus Wärme oder die Erzeugung von Strom plus Wärme oder die Erzeugung von Druckluft plus Wärme ist aus der nachstehenden Tabelle zu entnehmen.Like the temperature rise in the opposite direction for the cooling air shows, this heats up in the region of the heat exchanger 13 of, for example, 200C to about 260C, then by cooling the internal combustion engine and the supply units to about 680C and finally in heat exchanger 10 to about 880C, One Power balance for the different applications, i.e. the generation of electricity plus compressed air plus heat or the generation of electricity plus heat or the generation of compressed air plus heat can be found in the table below.

Bei Erzeugung von: Strom + Druckluft.When generating: electricity + compressed air.

+ Wärme Bei Erzeugung von: Strom + Wärme Bei Erzeugung von: Druckluft + Wärme - Primärenergieaufnahme kW 37 73 73 Wellenleistung des Motors kW 10 24 24 Elektrische Leistung kW -- 22 13 Druckluftliefermenge bei 8 bar Nm3-/h 64 -- 64 Leistungsaufnahme des Verdichters kW 10 -- 10 Leistung Motor WT kW 14 27,0 27,0 fühlbare Wärme im Abgas-WT kW 9,5 18,5 18,5 latente Wärme im Abgas-WT kW 4,2 8,2 8,2 Verlust Generator (wird genutzt) kW -- 2 1 Abstrahlwärme in der Kapsel kW3 3 3 3 Rückgewinnung bei Drucklufterzeugung kW 9,4 -- 9,4 Wärmedurchtritt durch Kapsel kW 0,5 0,5 0,5 gesamte nutzbare Wärme bei | | | Aufstellung in der Halle kW 40,6 59,2 67,6 gesamte nutzbare Energie 1 l (ohne Druckluft selbst) kW | 40-6, 81,2 | 80,6 Nutzungsgrad (ohne Druckluft selbst) 1,10 1,11 1,10 Das anhand von Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel kann sowohl in Gebäuden als auch im Freien aufgestellt werden. Der Verbrennungsmotor 2 sowie der Druckluftkompressor 3 und der Generator 4 sind innerhalb des Gehäuses 1 auf einem Fundamentrahmen 17 aufgestellt, der über entsprechcnde Elemente 18 auf dem Gehäuseboden schwingungsisoliert abgestützt ist. Zweckmäßigerweise wird der erforderliche Schaltschrank 19 auf der Außenseite am Gehäuse angeordnet.+ Heat When generating: electricity + heat When generating: compressed air + heat - Primary energy consumption kW 37 73 73 Motor shaft power kW 10 24 24 Electrical power kW - 22 13 Compressed air delivery volume at 8 bar Nm3- / h 64 - 64 Power consumption of the compressor kW 10 - 10 Motor power WT kW 14 27.0 27.0 sensible heat in the exhaust gas heat exchanger kW 9.5 18.5 18.5 latent heat in the exhaust gas heat exchanger kW 4.2 8.2 8.2 Loss of generator (is used) kW - 2 1 Radiated heat in the capsule kW3 3 3 3 Recovery when generating compressed air kW 9.4 - 9.4 Heat transfer through capsule kW 0.5 0.5 0.5 total usable heat at | | | Installation in the hall kW 40.6 59.2 67.6 total usable energy 1 l (without compressed air itself) kW | 40-6, 81.2 | 80.6 Efficiency rate (without compressed air itself) 1.10 1.11 1.10 The embodiment shown with reference to Fig. 1 can be set up both in buildings and outdoors. The internal combustion engine 2 as well as the air compressor 3 and the generator 4 are set up inside the housing 1 on a foundation frame 17, which is supported in a vibration-isolated manner on the housing floor via corresponding elements 18. The required switchgear cabinet 19 is expediently arranged on the outside of the housing.

Die Anwendung dieser Energieversorgungseinrichtung ist überall da zweckmäßig, wo die Energieversorgung nicht gesichert ist, beispielsweise für Traglufthallen, Lagerhallen, Produktionsstätten weitab von öffentlichen Versorgungseinrichtungen, für vorübergehende Produktionserweiterungen, bei der Errichtung von Neubauten oder in Gebieten mit schwacher oder ohne Energieversorgung. Auch da, wo die Erzeugung von Druckluft aus elektrischem Strom zu teuer ist oder wo mit Hilfe einer eigenen Stromerzeugungsanlage Verbrauchs spitzen zu glätten sind, ergeben sich vorteilhafte Einsatzmöglichkeiten.The application of this energy supply device is everywhere useful where the energy supply is not secured, e.g. for air domes, Warehouses, production facilities far from public utilities, for temporary production expansions, when constructing new buildings or in areas with weak or no energy supply. Even where the production of compressed air from electricity is too expensive or where using your own Power generation plant consumption peaks are to be smoothed, result in advantageous Possible uses.

Da die Energieversorgungseinrichtung allseitig geschlossen ist, können Schallwerte in der Größenordnung von 55 dBA eingehalten werden. Da es sich um ein kompaktes, beim Hersteller bereits durchprüfbares Gerät handelt, kann dieses anschlußfertig zur Baustelle geliefert werden. Die Einbindung eines derartigen autonomen Systems in vorhandene Systeme ist in einfacher Weise möglich.Since the energy supply device is closed on all sides, can Sound levels in the order of 55 dBA are complied with. Since it is a is a compact device that can already be tested by the manufacturer, it can be ready for connection to be delivered to the construction site. The integration of such an autonomous system in existing systems is possible in a simple manner.

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Claims (2)

Bezeichnung: Energieversorgungseinrichtung Ansprüche: U Energieversorgungseinrichtung mit wenigstens einem durch einen luftgekühlten Verbrennungsmotor angetriebenen Versorgungsaggregat, insbesondere einem elektrischen Genrator und/oder Kompressor, bei der Motor und Versorgungsaggregat in einem wärme- und schallisolierten Gehäuse gekapselt angeordnet sind, das mit einem Einlaß und einem'Auslaß für die Kühlluft versehen ist, und bei der im Bereich des Auslasses für die aufgeheizte Kühlluft ein Wärmetauscher angeordnet ist, der von den heissen Motorabgasen beaufschlagt ist, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß im Bereich des Einlasses (5) für die kalte Kühlluft ein weiterer Wärmetauscher (13) angeordnet.ist, der von den aus dem ersten Wärmetauscher (10) kommenden Motorabgas beaufschlagt ist. Designation: Energy supply device. Claims: U Energy supply device with at least one supply unit driven by an air-cooled internal combustion engine, in particular an electrical generator and / or compressor, with the engine and Supply unit encapsulated in a heat and sound insulated housing which is provided with an inlet and an outlet for the cooling air, and at which a heat exchanger is arranged in the area of the outlet for the heated cooling air which is acted upon by the hot engine exhaust gases, thereby g e k e n n z e i c h n e t that in the area of the inlet (5) for the cold cooling air there is another Heat exchanger (13) is arranged, which from the first heat exchanger (10) coming engine exhaust is acted upon. 2. Energieversorgungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der die Motorabgase führende Teil des zweiten Wärmetauschers (13) mit einer Xondensatsammeleinrichtung (16) verbunden ist.2. Energy supply device according to claim 1, characterized in that that the engine exhaust leading part of the second heat exchanger (13) with a Xondensatsammeleinrichtung (16) is connected.
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