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WO2013037361A2 - Device for converting energy - Google Patents

Device for converting energy Download PDF

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Publication number
WO2013037361A2
WO2013037361A2 PCT/DE2012/100271 DE2012100271W WO2013037361A2 WO 2013037361 A2 WO2013037361 A2 WO 2013037361A2 DE 2012100271 W DE2012100271 W DE 2012100271W WO 2013037361 A2 WO2013037361 A2 WO 2013037361A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
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line section
slide
container
section
line
Prior art date
Application number
PCT/DE2012/100271
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German (de)
French (fr)
Other versions
WO2013037361A3 (en
Inventor
Arthur Bantle
Original Assignee
Arthur Bantle
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Arthur Bantle filed Critical Arthur Bantle
Publication of WO2013037361A2 publication Critical patent/WO2013037361A2/en
Publication of WO2013037361A3 publication Critical patent/WO2013037361A3/en

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K27/00—Plants for converting heat or fluid energy into mechanical energy, not otherwise provided for
    • F01K27/005—Plants for converting heat or fluid energy into mechanical energy, not otherwise provided for by means of hydraulic motors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K25/00—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for
    • F01K25/02—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for the fluid remaining in the liquid phase
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K25/00—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for
    • F01K25/08—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for using special vapours
    • F01K25/10—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for using special vapours the vapours being cold, e.g. ammonia, carbon dioxide, ether

Definitions

  • the invention relates to a device for the conversion of energy.
  • DE 100 07 685 Al discloses a fuel station with C0 2 flues ⁇ stechnik as working medium, which uses the pressure differential between hot and cold fluid for driving a liquid ⁇ turbine or a reciprocating engine.
  • the power station to a high-pressure vessel, a low-pressure tank, a supply pipe having at least one turbine from the high ⁇ pressure vessel to the low pressure reservoir and a return line from the low pressure reservoir to the high pressure tank with at least one pressure build-up means.
  • the relaxed and has cooled te liquid CO 2 is recycled back into the pressure vessel with higher pressure via a circulation process by Wär ⁇ mezu Adjust. It must be worked against the pressure, which requires a lot of energy.
  • the invention has for its object to provide a device for the conversion of energy, which has a favorable efficiency.
  • the object of the invention is to provide a device for converting energy to provide that uses the pressure difference or the volume difference between a hot or a cold liquid to drive a turbine or a reciprocating engine.
  • the object is achieved by a device having the features of claim 1.
  • the inventive device for the conversion of energy has a closed system in which a Häme ⁇ medium is arranged, wherein the system comprises a first container and a second container, which are connected to a connecting line, which at least a first line section, a The second line section and a third line section, wherein the first line ⁇ section and the third line section form a heat exchanger and are guided in such a way that the working medium in the first and the third line section in the heat exchanger countercurrently flows, and wherein in the second Line section is arranged a turbine or a piston engine.
  • the heat exchanger which is formed between line sections of the connecting line between the two containers of the system, offers the advantage of transmitting heat as effectively and efficiently as possible.
  • a heat exchanger also has the advantage that only little energy is needed to transfer heat, since it is a pure circulation that produces little back pressure.
  • the heat supplied on one side leads to the expansion of the working medium, the heat removed to reduce the volume of the working medium.
  • the Häme ⁇ medium flows through the second line section, in which the mechanical energy can be converted into electrical energy.
  • a liquid or a liquefied gas with high thermal expansion is used as the working medium, which allow the largest possible volume flows, which has a verbes ⁇ serten efficiency result.
  • the working medium is liquid CO 2 or liquid methane.
  • these liquids have the characteristic that they change their density when heated and thus want to expand out of a given volume out, resulting in a flow. This flow can be exploited to drive a turbine or piston engine to convert mechanical energy into electrical energy.
  • liquid CO 2 as the working medium further allows a temperature of the warm range in the range of about 20 ° C to 40 ° C and a temperature of the colder range in the range of about -10 ° C to + 10 ° C.
  • the device can also be operated below 0 ° C.
  • the volume of the first container preferably by means of a first slide, and / or the volume of the second container, preferably with ⁇ means of a second slide, variable.
  • the variable volume has the advantage that the volume of the container to the
  • a fourth lead portion is between the first line portion and the secondönsab ⁇ cut arranged, the Volu ⁇ men, in particular by means of a third slide is variable and / or between the second line portion and the third line portion is a fifth line section ⁇ is orders whose volume, in particular by means of a fourth slide, is variable. Also by this variable volumes to the changing volume of the working medium is taken into account in günsti ⁇ ger way.
  • the third slide and the fourth slide are formed by a single fifth slide, which allows a cost-effective and space-saving arrangement.
  • the first slider and the third slider are formed by a single slider and the second slider and the fourth slider are formed by a single slider.
  • This embodiment also allows a cost-effective and space-saving arrangement.
  • a particularly advantageous embodiment of the invention provides that the first slide and the second slide and preferably the fifth slide have a common drive.
  • this has the advantage of ponderegünsti ⁇ gen and space-saving arrangement.
  • a complex coordination of the movement of the various slides can be eliminated when they are driven by a common drive.
  • the first slider and the second slider and preferably the fifth slider are arranged on a coupling rod ⁇ , which is movable by means of the drive, which allows a particularly space-saving arrangement.
  • the second conduit section between the first Lei ⁇ line section and the third line portion is arranged so that in particular a symmetrical arrangement.
  • the heat exchanger on a cooler and a warmer side wherein on the cooler side of a cooling ⁇ device is arranged, which is designed in particular as nickeltau ⁇ shear. Since there is a tendency in a heat exchanger that heat flows from the warmer side to the cooler side, this effect can be counteracted by the cooling device.
  • the device has a heating device, which is designed in particular as a heat exchanger, being used as an energy source for the provision of hot water in the heat exchanger in particular industrial water or environmental heat.
  • the heater allows the energy input of thermal Energy in the closed system, which is designed as a heat exchanger particularly effective.
  • the use of industrial water or environmental heat or the like offers the advantage that thermal energy can be used, which is virtually unlimited and usually available for free.
  • the heat exchanger on a cooler and a warmer side, wherein the heating device on the warmer side and / or on the fourth line section and / or on the second line section and / or on the fifth Kausab ⁇ section and / or is arranged on the first container and / or on the second container.
  • the turbine or the piston engine drives a Ge ⁇ generator for power generation, in order to convert in this way particularly simple mechanical energy into electrical energy can.
  • the working medium flows cyclically from the first container into the second container, and then from the second container into the first container, to beitsmediums allow continuous movement of the working phase, including kon ⁇ continuously thermal energy into electric energy to umwan ⁇ spindles.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a first exemplary embodiment of a method according to the invention. direction to the conversion of energy in a first state,
  • FIG. 2 shows the device according to Figure 1 in a second
  • Figure 3 is a schematic representation of a second imple mentation example of an inventive device for the conversion of energy in a first state
  • Figure 4 shows the device according to Figure 3 in a second
  • Figures 1 and 2 show a device 10, which has a closed system in which a working medium 16 is arranged.
  • a closed system is to be understood as a system from which the working medium 16 can not escape.
  • the device 10 has a first container 12 and a second container 14, which are connected to one another via a connecting line 20.
  • the volume of the first container 12 is variable, for which purpose a first slide 51 is provided, which is displaceable within the first container 12.
  • the volume of the second container 14 is also variable, for which purpose a second slide 52 is provided, which is displaceable within the second container 52.
  • the connecting line 20 has a first line section 21 and a third line section 23, which has a
  • Form heat exchanger 30 The two line sections 21, 23 are arranged such that the working medium 16 in the first line section 21 in opposite directions to the flow direction tion in the third line section 23 is performed.
  • the heat ⁇ exchanger 30 is thus operated in countercurrent principle.
  • a second line section 24 is arranged ⁇ which thus connects in particular the two containers 12, 14 ends of the conduit sections 21 facing away from heat exchanger 23 of the 30th In the second line section 22, a turbine 40 or a piston motor is arranged, which or which can be driven by the working medium 16 flowing through the second line section 22.
  • the first container 12 may be connected to the first line section 21 via a sixth line section 26.
  • the second container 14 may be connected via a ninth line section 29 to the third line section 23 of the bathtau ⁇ shear 30.
  • a fourth line section 24 is arranged whose volume is variable.
  • a third slide 53 is provided which, in particular in the fourth line section 24, in particular transversely to the flow direction of the working medium 16, is displaceably arranged.
  • a fifth line section 25 is provided whose volume is configured variable.
  • a fourth slide 54 is provided, which in particular in the fifth line section 25, in particular transversely to the flow direction of the working medium 16, slidably angeord ⁇ net.
  • a seventh Kausab ⁇ section 27 may be provided between the first line section 21 and the fourth line section 24, a seventh Kausab ⁇ section 27 may be provided.
  • the working medium 16 is preferably a liquid having a large thermal coefficient of expan ⁇ coefficient, for example, liquid CO2. This has the egg ⁇ genschaft to change the density or the volume in dependence on temperature greatly. Since liquids are highly incompressible, high pressures occur at a given volume. If there is a possibility for the liquid to escape from the volume, a corresponding flow is created which, as described below, is utilized to drive the turbine 40 or a piston engine.
  • liquid CO2 of a higher temperature hereinafter also referred to as warm CO2 is arranged in the containers 12, 14.
  • the second line section 22 and the fifth line section 25 liquid CO2 of a lower temperature than the temperature in the first container 12 or the second container 14, hereinafter referred to as cold CO2, is arranged.
  • the heat exchanger 30 has a warmer side 31 and a colder one Page 32, where the warmer side 31 at the ends of the f ⁇ th and third conduit portion 21, 23 is arranged wel ⁇ surface 12 facing the containers 14, while the colder side 32 at the ends of the first and third lead resistance Section 21, 23 is arranged, which are the secondönsab ⁇ section 22 facing.
  • the heater 75 is preferably formed as if ⁇ exchanger, which gives off heat in particular to the ERS th container 12, the warmer side 31 of heat exchanger 30 and the second container fourteenth It is also possible to supply heat to only one component of the device 10.
  • the energy source for the heat exchanger of the heating device 75 is preferably ambient heat or industrial heat used, which is virtually unlimited and usually available for free.
  • a cooling device 70 is arranged on the colder side 32 of the heat exchanger 30, which counteracts this effect ⁇ AS POSSIBLE.
  • thedevorrich ⁇ device 70 is formed as a heat exchanger.
  • Figure 1 shows the device 10 in a first state is arranged in which in the first tank 12, liquid CO 2 having a height ⁇ ren temperature, which is, accordingly, be ⁇ tends to take a large volume.
  • the liquid CO 2 thus flows from the first container 12 through the sixth line section 26 in the first line section 21 of the heat exchanger 30 and is cooled in this until it flows as cold CO 2 in the seventh line section 27 and then the fourth line section 24.
  • the movement is assisted by a movement of the sixth slide 56, through which the reduced volume of the first container 12 and the volume of the fourth line portion 24 is increased accordingly spre ⁇ accordingly (see FIG. 2).
  • the liquid CO 2 continues to flow through the second line section 22, thereby driving the turbine 40. With the help of the turbine 40, a generator can be driven. Overall, the thermal energy supplied via the heating device 75 is thus converted into electrical energy via mechanical energy.
  • the liquid CO 2 flows through the fifth line section 25 and the eighth line section 28 in the third Kirsab ⁇ section 23 of the heat exchanger 30, in which it is reheated at fürströ ⁇ men of the heat exchanger 30 and thereby increases the volume accordingly, so that the volume of the two ⁇ th container 14, in particular by means of the seventh slide 57 is also increased accordingly. In this case, in the same way the volume of the fifth conduit section 25 is reduced entspre ⁇ accordingly.
  • Figure 2 shows this state, in which a large amount of warm liquid CO 2 is located in the second container 14, while the volume of the first Benzol ⁇ ters is significantly reduced 12th If this state is reached, the flow direction of the liquid CO 2 is reversed and the liquid CO 2 expands now via the ninth line section 29 into the third line section 23 of the heat exchanger 30, where it is cooled again and then flow through the second line section 22, to drive the Turbie 40 again. Subsequently, the liquid CO 2 flows through the fourth line section 24 and the seventh line section 27 again in the first line section 21 of the heat exchanger 30 to be reheated there and then to flow into the first container 12, the volume of which is thereby increased again. Thereafter, the state shown in Figure 1 is reached again, whereupon the flow direction of the liquid CO 2 is reversed again. In this way, a cyclic, continuous process can be made possible, in which quasi-continuous electrical energy is generated by means of the turbine 40.
  • FIGS. 3 and 4 show a device 110 which has a closed system in which a working medium 116 is arranged.
  • a closed system in this case is a system from which the working medium 116 can not escape.
  • the device 110 has a first container 112 and a second container 114, which are connected to one another via a connecting line 120.
  • the volume of the first container 112 is variable, for which purpose a first slide 151 is provided, which is displaceable within the first container 112.
  • the volume of the second container 114 is also variable, for which purpose a second slide 152 is provided, which is displaceable within the second container 152.
  • the connecting line 120 includes a first line portion 121 and a third line portion 123, wel ⁇ surface constitute a heat exchanger 130th
  • the two line sections 121, 123 are arranged such that the working beitsmedium is performed 116 ⁇ fig any opposite to the direction of flow in the third conduit section 123 in the first line section 121st
  • the heat exchanger 130 is thus operated in countercurrent.
  • a second conduit section 124 is attached ⁇ arranged, which is thus in particular the two containers 112, 114 ends of the conduit sections 121 is remote, 123 of the heat exchanger 130 connects.
  • a turbine 140 or a piston motor is arranged, wel ⁇ che or which can be driven by the flowing through the second line section 122 working fluid 116.
  • the first container 112 may be connected to the first line section 121 via a sixth line section 126.
  • the second container 114 may be connected to the third line section 123 of the heat exchanger 130 via a ninth line section 129.
  • a fourth line section 124 is arranged, the volume of which is variable.
  • a third slide 153 is provided which, in particular in the fourth line section 124, in particular transversely to the flow direction of the working medium 116, is displaceably arranged.
  • a fifth Kausab ⁇ section 125 is provided, whose volume is configured variable.
  • a fourth slide 154 is provided, which is arranged in particular in the fifth line section 125, in particular transversely to the flow direction of the working medium 116, displaceable ⁇ bar.
  • a seventh line section 127 may be provided between the first line section 121 and the fourth line section 124.
  • an eighth line section 128 can be seen before ⁇ . It is possible to adjacently arrange the fourth line portion 124 with the va ⁇ ables volume and the fifth conduit section 125 to the variable volume. This allows in particular that the third slide 153 and the fourth slide 154 can be realized by a single slider 155. An increase in volume of the fourth line section 124 thus is associated with a corresponding Volu ⁇ menverklein réelle of the fifth conduit section 125 and vice versa.
  • the first slide 151 and the second slide 152 preferably work against gas, in particular CO 2 gas.
  • the ERS te container 112, the fourth line section 124, the fifth lead portion 125 and the second container 114 are juxtaposed such that a coupling rod 162, ers ⁇ th vessel 112 through the fourth line section 124 and the fifth lead portion 125 into the second container 114 can be performed.
  • the first Benzol ⁇ ter 112, the fourth line section 124, the fifth Lei ⁇ line section 125 and the second container are for example arranged in a single housing 114, wherein a partition wall 164 between the first container 112 and the fourth line portion 124 so-like further partition wall 166 between the fifth line ⁇ section 125 and the second container 114 are arranged.
  • the partitions 164, 166 are fixed in position. In this case, the partitions 164, 166 of the Koppenstange 162 in We ⁇ sentlichen penetrated vertically.
  • the first slider 151, the second slider 152 and the fifth slider 155 are fixedly arranged in the longitudinal direction of the coupling rod 162.
  • the coupling rod 162 can be driven by means of a drive 160. Upon movement of the coupling rod 162 along its Longitudinal thus all three slides 151, 152, 155 are simultaneously moved. An increase in the volume of the f ⁇ th vessel 112 leads simultaneously to a Verkleine ⁇ tion of the volume of the fourth line portion 124, an enlargement of the volume of the fifth conduit section 125 and a reduction of the volume of the second container 114th
  • the working medium 116 is, as in the illustrated in Figures 1 and 2, preferably a liquid having a large thermal expansion coefficient ⁇ , for example, liquid CO2.
  • liquid CO2 of a lower temperature is arranged in the containers 112, 114.
  • the fourth wisab ⁇ section 124, the second line section 122 and the fifth line section 125 is liquid CO2 a higher tempera ⁇ temperature than the temperature in the first container 112 or the second container 114, hereinafter referred to as warm CO2 angeord ⁇ net.
  • the heat exchanger 130 has a warmer side 131 and a colder side 132, wherein the warmer side 131 is arranged at the ends of the first and third line sections 121, 123, which face the second line section 122, while the colder side 132 abuts the ends of the first and third line sections 121, 123 are arranged, which the containers 112, 114 facing. Due to the enforcement of the heat exchanger 130 in counter-current principle, it is possible ent ⁇ speaking dimensioning of the heat exchanger 130, zutau Sensor the temperatures of the fluid flowing through the conduit sections 121, 123 ge ⁇ gen gallery working medium 116 almost completely. Via a heating device 175, heat is supplied to the device 110.
  • the heating device 175 is preferably designed as a heat exchanger, which in particular emits heat to the fourth line section 124 and / or the fifth line section 125. It is also possible to supply heat to only one component of the device 110.
  • an energy source for the heat exchanger of the heating device 175 preferably environmental heat or industrial heat is used, which is available virtually indefinitely and generally free of charge.
  • the tendency for heat to flow from the warmer side 131 to the colder side 132, 132 of the heat exchangers is exchanger 130.
  • a cooling device 170 on the colder side which counteracts this Ef ⁇ fect as possible.
  • the cooling ⁇ device 170 is formed as a heat exchanger.
  • FIG. 3 shows the device 110 in a first state.
  • a larger amount of working medium 116 is arranged ⁇ than in the first container 112.
  • the arranged in the second container 114 colder CO 2 flows through the ninth line section 129 in the third line section 123 of the heat exchanger 130 is heated there and expands into the fifth line section 125.
  • the CO 2 in the first Lei ⁇ processing section 122 of the heat exchanger 130 is further cooled and then flows through the sixth line section 126 in the first container 112, whose volume increases correspondingly upon movement of the coupling rod 162 becomes.
  • the device 110 is in the state shown in Figure 4.
  • the flow direction of the working medium 116 is reversed until the first state shown in FIG. 3 is reached again and the flow direction then reverses again. In this way, a cyclic, continuous process can be made possible, in which quasi-continuous electrical energy is generated by means of the turbine 140.
  • each hot and cold working medium 16, 116 are reversed. In these cases, it is also necessary to exchange the position of the cooling devices 70, 170 with the positions of the heating device 75, 175.
  • the temperature can vary within a so-called warm range or within a so-called cold range, depending on where heat is supplied and depending on how much heat the Häme ⁇ medium when flowing through the turbine 40, 140 or a piston engine is withdrawn.

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Abstract

The invention relates to a device (10, 110) for converting energy, comprising a closed system, in which a working medium (16, 116) is arranged, wherein the system comprises a first container (12, 112) and a second container (14, 114) connected by a connecting line (20, 120) that has at least a first line section (21, 121), a second line section (22, 122) and a third line section (23, 123), wherein the first line section (21, 121) and the third line section (23, 123) form a heat exchanger (30, 130) and are guided next to each other in such a way that the working medium (16, 116) in the first line section (21, 121) and the third line section (23, 123) flows in opposite directions in the heat exchanger (30, 130), and wherein a turbine (40, 140) or a piston engine is arranged in the second line section (22, 122).

Description

Beschreibung description
Vorrichtung zur Umwandlung von Energie Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Umwandlung von E- nergie . Energy conversion device The invention relates to a device for the conversion of energy.
Bekannt sind Arbeitsmedien, insbesondere Flüssigkeiten, wie beispielsweise flüssiges CO2, welche einen hohen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweisen, was bedeutet, dass sich das Volumen des Mediums in Abhängigkeit von der Temperatur stark ändert. Bei einem vorgegebenen Volumen ändert sich dementsprechend der Druck des Arbeitsmediums in Abhängigkeit von der Temperatur. Are known working fluids, especially liquids, such as liquid CO 2 , which have a high coefficient of thermal expansion, which means that the volume of the medium changes greatly depending on the temperature. For a given volume, accordingly, the pressure of the working medium changes depending on the temperature.
Die DE 100 07 685 AI offenbart eine Kraftstation mit C02 Flüs¬ sigkeit als Arbeitsmedium, welche die Druckdifferenz zwischen warmer und kalter Flüssigkeit zum Antrieb einer Flüssigkeits¬ turbine oder eines Kolbenmotors nutzt. Dazu weist die Kraft- Station einen Hochdruckbehälter, einen Niederdruckbehälter, eine Vorlaufleitung mit mindestens einer Turbine vom Hoch¬ druckbehälter zum Niederdruckbehälter und eine Rücklaufleitung vom Niederdruckbehälter zum Hochdruckbehälter mit mindestens einer Druckaufbaueinrichtung auf. Die entspannte und abgekühl- te CO2 Flüssigkeit wird über einen Kreislaufprozess durch Wär¬ mezuführung wieder in den Druckbehälter mit höherem Druck zurückgeführt. Dabei muss gegen den Druck gearbeitet werden, was einen hohen Energieaufwand erfordert. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Umwandlung von Energie bereitzustellen, welche einen günstigen Wirkungsgrad aufweist. Insbesondere besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine Vorrichtung zur Umwandlung von Energie bereitzustellen, welche die Druckdifferenz oder die Volumendifferenz zwischen einer warmen oder einer kalten Flüssigkeit zum Antrieb einer Turbine oder eines Kolbenmotors ausnutzt. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. DE 100 07 685 Al discloses a fuel station with C0 2 flues ¬ sigkeit as working medium, which uses the pressure differential between hot and cold fluid for driving a liquid ¬ turbine or a reciprocating engine. For this purpose, the power station to a high-pressure vessel, a low-pressure tank, a supply pipe having at least one turbine from the high ¬ pressure vessel to the low pressure reservoir and a return line from the low pressure reservoir to the high pressure tank with at least one pressure build-up means. The relaxed and has cooled te liquid CO 2 is recycled back into the pressure vessel with higher pressure via a circulation process by Wär ¬ mezuführung. It must be worked against the pressure, which requires a lot of energy. The invention has for its object to provide a device for the conversion of energy, which has a favorable efficiency. In particular, the object of the invention is to provide a device for converting energy to provide that uses the pressure difference or the volume difference between a hot or a cold liquid to drive a turbine or a reciprocating engine. The object is achieved by a device having the features of claim 1.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. Advantageous embodiments and further developments of the invention are described in the dependent claims.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Umwandlung von Energie weist ein geschlossenes System auf, in welchem ein Arbeitsme¬ dium angeordnet ist, wobei das System einen ersten Behälter und einen zweiten Behälter aufweist, welche mit einer Verbin- dungsleitung verbunden sind, welche wenigstens einen ersten Leitungsabschnitt, einen zweiten Leitungsabschnitt und einen dritten Leitungsabschnitt aufweist, wobei der erste Leitungs¬ abschnitt und der dritte Leitungsabschnitt einen Wärmetauscher bilden und derart aneinander geführt sind, dass das Arbeitsme- dium in dem ersten und dem dritten Leitungsabschnitt in den Wärmetauscher gegenläufig strömt, und wobei in dem zweiten Leitungsabschnitt eine Turbine oder ein Kolbenmotor angeordnet ist. Der Wärmetauscher, welcher zwischen Leitungsabschnitten der Verbindungsleitung zwischen den beiden Behältern des Sys- tems gebildet ist, bietet den Vorteil, möglichst effektiv und effizient Wärme zu übertragen. Insbesondere ist es möglich, in dem geschlossenen System im Wesentlichen konstanten Druck zu halten, so dass die Bewegung des Arbeitsmediums nicht gegen den Druck erfolgen muss und somit weniger Energie aufgewendet werden muss, was insbesondere den Wirkungsgrad der Vorrichtung verbessert . Ein Wärmetauscher weist weiterhin den Vorteil auf, dass zur Übertragung von Wärme nur wenig Energie benötigt wird, da es sich um eine reine Umwälzung handelt, die kaum Gegendruck produziert . The inventive device for the conversion of energy has a closed system in which a Arbeitsme ¬ medium is arranged, wherein the system comprises a first container and a second container, which are connected to a connecting line, which at least a first line section, a The second line section and a third line section, wherein the first line ¬ section and the third line section form a heat exchanger and are guided in such a way that the working medium in the first and the third line section in the heat exchanger countercurrently flows, and wherein in the second Line section is arranged a turbine or a piston engine. The heat exchanger, which is formed between line sections of the connecting line between the two containers of the system, offers the advantage of transmitting heat as effectively and efficiently as possible. In particular, it is possible to maintain a substantially constant pressure in the closed system, so that the movement of the working medium does not have to take place against the pressure and thus less energy has to be expended, which in particular improves the efficiency of the device. A heat exchanger also has the advantage that only little energy is needed to transfer heat, since it is a pure circulation that produces little back pressure.
Die auf einer Seite zugeführte Wärme führt zur Ausdehnung des Arbeitsmediums, die weggenommene Wärme zur Volumenreduzierung des Arbeitsmediums. Durch diesen Vorgang strömt das Arbeitsme¬ dium durch den zweiten Leitungsabschnitt, in welchem die mechanische Energie in elektrische Energie umgewandelt werden kann . The heat supplied on one side leads to the expansion of the working medium, the heat removed to reduce the volume of the working medium. Through this process, the Arbeitsme ¬ medium flows through the second line section, in which the mechanical energy can be converted into electrical energy.
Vorzugsweise wird eine Flüssigkeit oder ein verflüssigtes Gas mit großer Wärmeausdehnung als Arbeitsmedium verwendet, welche möglichst große Volumenströme ermöglichen, was einen verbes¬ serten Wirkungsgrad zur Folge hat. Preferably, a liquid or a liquefied gas with high thermal expansion is used as the working medium, which allow the largest possible volume flows, which has a verbes ¬ serten efficiency result.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Arbeitsmedium flüssiges CO2 oder flüssiges Methan. Diese Flüssigkeiten weisen die Eigenschaft auf, dass sie ihre Dichte bei Erwärmung ändern und somit aus einem vorgegebenen Volumen heraus expandieren wollen, was zu einer Strömung führt. Diese Strömung kann ausgenutzt werden, um eine Turbine oder einen Kolbenmotor anzutreiben, um mechanische Energien in elektrische Energie umzuwandeln. According to a particularly preferred embodiment of the invention, the working medium is liquid CO 2 or liquid methane. These liquids have the characteristic that they change their density when heated and thus want to expand out of a given volume out, resulting in a flow. This flow can be exploited to drive a turbine or piston engine to convert mechanical energy into electrical energy.
Die Verwendung von flüssigem CO2 als Arbeitsmedium ermöglicht weiterhin eine Temperatur des warmen Bereichs im Bereich von ca. 20°C bis 40°C und eine Temperatur des kälteren Bereichs im Bereich von ca. -10°C bis +10°C. Bei der Verwendung beispiels¬ weise von flüssigem Methan kann die Vorrichtung auch unter 0°C betrieben werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind das Volumen des ersten Behälters, vorzugsweise mittels eines ersten Schiebers, und/oder das Volumen des zweiten Behälters, vorzugsweise mit¬ tels eines zweiten Schiebers, variabel. Das variable Volumen weist den Vorteil auf, dass das Volumen der Behälter an dasThe use of liquid CO 2 as the working medium further allows a temperature of the warm range in the range of about 20 ° C to 40 ° C and a temperature of the colder range in the range of about -10 ° C to + 10 ° C. When using example ¬ of liquid methane, the device can also be operated below 0 ° C. According to a preferred embodiment, the volume of the first container, preferably by means of a first slide, and / or the volume of the second container, preferably with ¬ means of a second slide, variable. The variable volume has the advantage that the volume of the container to the
Volumen des Arbeitsmediums angepasst werden kann und zudem die Strömung des Arbeitsmediums unterstützt wird. Schieber sind zudem einfach und kostengünstig zu realisieren. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist zwischen dem ersten Leitungsabschnitt und dem zweiten Leitungsab¬ schnitt ein vierter Leitungsabschnitt angeordnet, dessen Volu¬ men, insbesondere mittels eines dritten Schiebers, variabel ist und/oder zwischen dem zweiten Leitungsabschnitt und dem dritten Leitungsabschnitt ein fünfter Leitungsabschnitt ange¬ ordnet ist, dessen Volumen, insbesondere mittels eines vierten Schiebers, variabel ist. Auch durch diese variablen Volumina wird dem sich ändernden Volumen des Arbeitsmediums in günsti¬ ger Weise Rechnung getragen. Volume of the working medium can be adjusted and also the flow of the working medium is supported. Sliders are also easy and inexpensive to implement. According to a preferred embodiment of the invention, a fourth lead portion is between the first line portion and the second Leitungsab ¬ cut arranged, the Volu ¬ men, in particular by means of a third slide is variable and / or between the second line portion and the third line portion is a fifth line section ¬ is orders whose volume, in particular by means of a fourth slide, is variable. Also by this variable volumes to the changing volume of the working medium is taken into account in günsti ¬ ger way.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind der dritte Schieber und der vierte Schieber durch einen einzigen fünften Schieber gebildet, was eine kostengünstige und platzsparende Anordnung ermöglicht. According to a particularly preferred embodiment of the invention, the third slide and the fourth slide are formed by a single fifth slide, which allows a cost-effective and space-saving arrangement.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind der erste Schieber und der dritte Schieber durch einen einzigen Schieber gebildet und der zweite Schieber und der vierte Schieber durch einen einzigen Schieber gebildet. Auch diese Ausführungsform ermöglicht eine kostengünstige und platzsparende Anordnung. Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass der erste Schieber und der zweite Schieber und vorzugsweise der fünfte Schieber einen gemeinsamen Antrieb aufweisen. Dies hat einerseits den Vorteil einer kostengünsti¬ gen und platzsparenden Anordnung. Andererseits kann eine aufwändige Abstimmung der Bewegung der verschiedenen Schieber aufeinander entfallen, wenn sie durch einen gemeinsamen Antrieb angetrieben werden. According to a particularly advantageous embodiment of the invention, the first slider and the third slider are formed by a single slider and the second slider and the fourth slider are formed by a single slider. This embodiment also allows a cost-effective and space-saving arrangement. A particularly advantageous embodiment of the invention provides that the first slide and the second slide and preferably the fifth slide have a common drive. One hand this has the advantage of kostengünsti ¬ gen and space-saving arrangement. On the other hand, a complex coordination of the movement of the various slides can be eliminated when they are driven by a common drive.
Vorzugsweise sind der erste Schieber und der zweite Schieber und vorzugsweise der fünfte Schieber an einer Koppelstange an¬ geordnet, welche mittels des Antriebs bewegbar ist, was eine besonders platzsparende Anordnung ermöglicht. Preferably, the first slider and the second slider and preferably the fifth slider are arranged on a coupling rod ¬ , which is movable by means of the drive, which allows a particularly space-saving arrangement.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der zweite Leitungsabschnitt zwischen dem ersten Lei¬ tungsabschnitt und dem dritten Leitungsabschnitt angeordnet, so dass insbesondere eine symmetrische Anordnung entsteht. According to a particularly preferred embodiment of the invention, the second conduit section between the first Lei ¬ line section and the third line portion is arranged so that in particular a symmetrical arrangement.
Vorteilhafterweise weist der Wärmetauscher eine kühlere und eine wärmere Seite auf, wobei an der kühleren Seite eine Kühl¬ vorrichtung angeordnet ist, welche insbesondere als Wärmetau¬ scher ausgebildet ist. Da in einem Wärmetauscher die Tendenz besteht, dass Wärme von der wärmeren Seite zur kühleren Seite strömt, kann durch die Kühlvorrichtung diesem Effekt entgegengewirkt werden. Advantageously, the heat exchanger on a cooler and a warmer side, wherein on the cooler side of a cooling ¬ device is arranged, which is designed in particular as Wärmetau ¬ shear. Since there is a tendency in a heat exchanger that heat flows from the warmer side to the cooler side, this effect can be counteracted by the cooling device.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist die Vorrichtung eine Heizvorrichtung auf, welche insbesondere als Wärmetauscher ausgebildet ist, wobei als Energiequelle zur Bereitstellung von warmem Wasser in den Wärmetauscher insbesondere Industriewasser oder Umweltwärme verwendet wird. Die Hei zVorrichtung ermöglicht den Energieeintrag von thermischer Energie in das geschlossene System, welche als Wärmetauscher insbesondere besonders effektiv ausgelegt ist. Die Verwendung von Industriewasser oder Umweltwärme oder ähnlichem bietet den Vorteil, dass thermische Energie benutzt werden kann, welche quasi unbegrenzt und in der Regel kostenlos zur Verfügung steht . According to an advantageous embodiment of the invention, the device has a heating device, which is designed in particular as a heat exchanger, being used as an energy source for the provision of hot water in the heat exchanger in particular industrial water or environmental heat. The heater allows the energy input of thermal Energy in the closed system, which is designed as a heat exchanger particularly effective. The use of industrial water or environmental heat or the like offers the advantage that thermal energy can be used, which is virtually unlimited and usually available for free.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Wärmetauscher eine kühlere und eine wärmere Seite auf, wobei die Heizvorrichtung an der wärmeren Seite und/oder an dem vierten Leitungsabschnitt und/oder an dem zweiten Leitungsabschnitt und/oder an dem fünften Leitungsab¬ schnitt und/oder an dem ersten Behälter und/oder an dem zweiten Behälter angeordnet ist. According to a particularly preferred embodiment of the invention, the heat exchanger on a cooler and a warmer side, wherein the heating device on the warmer side and / or on the fourth line section and / or on the second line section and / or on the fifth Leitungsab ¬ section and / or is arranged on the first container and / or on the second container.
Vorzugsweise treibt die Turbine oder der Kolbenmotor einen Ge¬ nerator zur Stromerzeugung an, um auf diese Weise besonders einfach mechanische Energie in elektrische Energie umwandeln zu können. Preferably, the turbine or the piston engine drives a Ge ¬ generator for power generation, in order to convert in this way particularly simple mechanical energy into electrical energy can.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung strömt das Arbeitsmedium zyklisch vom ersten Behälter in den zweiten Behälter und anschließend vom zweiten Behälter in den ersten Behälter, um eine kontinuierliche Bewegung des Ar- beitsmediums ermöglichen zu können und somit insbesondere kon¬ tinuierlich thermische Energie in elektrische Energie umwan¬ deln zu können. According to a particularly preferred embodiment of the invention, the working medium flows cyclically from the first container into the second container, and then from the second container into the first container, to beitsmediums allow continuous movement of the working phase, including kon ¬ continuously thermal energy into electric energy to umwan ¬ spindles.
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren ausführ- lieh erläutert. Es zeigen The invention will be explained in detail with reference to the following figures. Show it
Figur 1 eine schematische Darstellung eines ersten Aus¬ führungsbeispieles einer erfindungsgemäßen Vor- richtung zur Umwandlung von Energie in einem ersten Zustand, FIG. 1 is a schematic representation of a first exemplary embodiment of a method according to the invention. direction to the conversion of energy in a first state,
Figur 2 die Vorrichtung gemäß Figur 1 in einem zweiten 2 shows the device according to Figure 1 in a second
Zustand,  Status,
Figur 3 eine schematische Darstellung eines zweiten Aus führungsbeispieles einer erfindungsgemäßen Vor richtung zur Umwandlung von Energie in einem ersten Zustand und Figure 3 is a schematic representation of a second imple mentation example of an inventive device for the conversion of energy in a first state and
Figur 4 die Vorrichtung gemäß Figur 3 in einem zweiten Figure 4 shows the device according to Figure 3 in a second
Zustand . Die Figuren 1 und 2 zeigen eine Vorrichtung 10, welchen ein geschlossenes System aufweist, in welchem ein Arbeitsmedium 16 angeordnet ist. Als geschlossenes System ist in diesem Fall ein System zu verstehen, aus welchem das Arbeitsmedium 16 nicht ausdringen kann. Die Vorrichtung 10 weist einen ersten Behälter 12 und einen zweiten Behälter 14 auf, welche über eine Verbindungsleitung 20 miteinander verbunden sind. Das Volumen des ersten Behälters 12 ist variabel ausgestaltet, wozu ein erster Schieber 51 vorgesehen ist, welcher innerhalb des ersten Behälters 12 verschiebbar ist. Das Volumen des zweiten Behälters 14 ist ebenfalls variabel ausgestaltet, wozu ein zweiter Schieber 52 vorgesehen ist, welcher innerhalb des zweiten Behälters 52 verschiebbar ist.  Status . Figures 1 and 2 show a device 10, which has a closed system in which a working medium 16 is arranged. In this case, a closed system is to be understood as a system from which the working medium 16 can not escape. The device 10 has a first container 12 and a second container 14, which are connected to one another via a connecting line 20. The volume of the first container 12 is variable, for which purpose a first slide 51 is provided, which is displaceable within the first container 12. The volume of the second container 14 is also variable, for which purpose a second slide 52 is provided, which is displaceable within the second container 52.
Die Verbindungsleitung 20 weist einen ersten Leitungsabschnitt 21 und einen dritten Leitungsabschnitt 23 auf, welche einenThe connecting line 20 has a first line section 21 and a third line section 23, which has a
Wärmetauscher 30 bilden. Die beiden Leitungsabschnitte 21, 23 sind dabei derart angeordnet, dass das Arbeitsmedium 16 in dem ersten Leitungsabschnitt 21 gegenläufig zu der Strömungsrich- tung im dritten Leitungsabschnitt 23 geführt ist. Der Wärme¬ tauscher 30 wird somit im Gegenstromprinzip betrieben. Form heat exchanger 30. The two line sections 21, 23 are arranged such that the working medium 16 in the first line section 21 in opposite directions to the flow direction tion in the third line section 23 is performed. The heat ¬ exchanger 30 is thus operated in countercurrent principle.
Zwischen dem ersten Leitungsabschnitt 21 und dem dritten Lei- tungsabschnitt 23 ist ein zweiter Leitungsabschnitt 24 ange¬ ordnet, welcher somit insbesondere die beiden den Behältern 12, 14 abgewandten Enden der Leitungsabschnitte 21, 23 des Wärmetauschers 30 verbindet. In dem zweiten Leitungsabschnitt 22 ist eine Turbine 40 oder ein Kolbenmotor angeordnet, welche oder welcher durch das durch den zweiten Leitungsabschnitt 22 strömende Arbeitsmedium 16 angetrieben werden kann. Between the first line portion 21 and the third conduit portion 23, a second line section 24 is arranged ¬ which thus connects in particular the two containers 12, 14 ends of the conduit sections 21 facing away from heat exchanger 23 of the 30th In the second line section 22, a turbine 40 or a piston motor is arranged, which or which can be driven by the working medium 16 flowing through the second line section 22.
Der erste Behälter 12 kann über einen sechsten Leitungsabschnitt 26 mit dem ersten Leitungsabschnitt 21 verbunden sein. Der zweite Behälter 14 kann über einen neunten Leitungsabschnitt 29 mit dem dritten Leitungsabschnitt 23 des Wärmetau¬ schers 30 verbunden sein. The first container 12 may be connected to the first line section 21 via a sixth line section 26. The second container 14 may be connected via a ninth line section 29 to the third line section 23 of the Wärmetau ¬ shear 30.
Zwischen dem Wärmetauscher 30 und dem zweiten Leitungsab- schnitt 22 ist ein vierter Leitungsabschnitt 24 angeordnet, dessen Volumen variabel ausgebildet ist. Dazu ist ein dritter Schieber 53 vorgesehen, welcher insbesondere in dem vierten Leitungsabschnitt 24, insbesondere quer zur Strömungsrichtung des Arbeitsmediums 16, verschiebbar angeordnet ist. Zwischen dem dritten Leitungsabschnitt 23 des Wärmetauschers 30 und dem zweiten Leitungsabschnitt 22 ist ein fünfter Leitungsabschnitt 25 vorgesehen, dessen Volumen variabel ausgestaltet ist. Dazu ist ein vierter Schieber 54 vorgesehen, welcher insbesondere in dem fünften Leitungsabschnitt 25, insbesondere quer zur Strömungsrichtung des Arbeitsmediums 16, verschiebbar angeord¬ net ist. Zwischen dem ersten Leitungsabschnitt 21 und dem vierten Leitungsabschnitt 24 kann ein siebenter Leitungsab¬ schnitt 27 vorgesehen sein. Zwischen dem fünften Leitungsab- schnitt 25 und dem dritten Leitungsabschnitt 23 des Wärmetau¬ schers 30 kann ein achter Leitungsabschnitt 28 vorgesehen sein . Es ist möglich, den ersten Behälter 12 und den vierten Leitungsabschnitt 24 mit dem variablen Volumen aneinander angrenzend anzuordnen. Dies ermöglicht insbesondere, dass der erste Schieber 51 und der dritte Schieber 53 durch einen einzigen Schieber 56 realisiert werden können. Ebenso ist es möglich, den zweiten Behälter 14 und den fünften Leitungsabschnitt 25 mit dem variablen Volumen aneinander angrenzend anzuordnen und dementsprechend den zweiten Schieber 52 und den vierten Schieber 54 durch einen einzigen Schieber 57 auszubilden. Bei dem Arbeitsmedium 16 handelt es sich vorzugsweise um eine Flüssigkeit mit einem großen thermischen Ausdehnungskoeffi¬ zienten, beispielsweise um flüssiges CO2 . Dieses weist die Ei¬ genschaft auf, die Dichte bzw. das Volumen in Abhängigkeit von der Temperatur stark zu ändern. Da Flüssigkeiten stark in- kompressibel sind, entstehen bei einem vorgegebenen Volumen hohe Drücke. Besteht die Möglichkeit für die Flüssigkeit, aus dem Volumen auszutreten, entsteht eine entsprechende Strömung, welche, wie nachfolgend beschrieben, ausgenutzt wird, um die Turbine 40 oder einen Kolbenmotor anzutreiben. Between the heat exchanger 30 and the second line section 22, a fourth line section 24 is arranged whose volume is variable. For this purpose, a third slide 53 is provided which, in particular in the fourth line section 24, in particular transversely to the flow direction of the working medium 16, is displaceably arranged. Between the third line section 23 of the heat exchanger 30 and the second line section 22, a fifth line section 25 is provided whose volume is configured variable. For this purpose, a fourth slide 54 is provided, which in particular in the fifth line section 25, in particular transversely to the flow direction of the working medium 16, slidably angeord ¬ net. Between the first line section 21 and the fourth line section 24, a seventh Leitungsab ¬ section 27 may be provided. Between the fifth line section 25 and the third conduit portion 23 of the Wärmetau ¬ exchanger 30 may be provided 28 an eighth conduit portion. It is possible to arrange the first container 12 and the fourth variable volume line portion 24 adjacent to each other. This allows in particular that the first slider 51 and the third slider 53 can be realized by a single slider 56. It is also possible to arrange the second container 14 and the fifth variable-volume pipe section 25 adjacent to each other and, accordingly, to form the second slider 52 and the fourth slider 54 by a single slider 57. The working medium 16 is preferably a liquid having a large thermal coefficient of expan ¬ coefficient, for example, liquid CO2. This has the egg ¬ genschaft to change the density or the volume in dependence on temperature greatly. Since liquids are highly incompressible, high pressures occur at a given volume. If there is a possibility for the liquid to escape from the volume, a corresponding flow is created which, as described below, is utilized to drive the turbine 40 or a piston engine.
Bei der Vorrichtung 10 ist in den Behältern 12, 14 flüssiges CO2 einer höheren Temperatur, im Folgenden auch als warmes CO2 bezeichnet, angeordnet. In dem vierten Leitungsabschnitt 24, dem zweiten Leitungsabschnitt 22 und dem fünften Leitungsab- schnitt 25 ist flüssiges CO2 einer niedrigeren Temperatur als der Temperatur in dem ersten Behälter 12 oder dem zweiten Behälter 14, im Folgenden kaltes CO2 genannt, angeordnet. Der Wärmetauscher 30 weist eine wärmere Seite 31 und eine kältere Seite 32 auf, wobei die wärmere Seite 31 an den Enden des ers¬ ten und dritten Leitungsabschnitts 21, 23 angeordnet ist, wel¬ che den Behältern 12, 14 zugewandt sind, während die kältere Seite 32 an den Enden des ersten und dritten Leitungsab- Schnitts 21, 23 angeordnet ist, welche dem zweiten Leitungsab¬ schnitt 22 zugewandt sind. Durch die Betreibung des Wärmetau¬ schers 30 im Gegenstromprinzip ist es bei entsprechender Dimensionierung des Wärmetauschers 30 möglich, die Temperaturen des durch die Leitungsabschnitte 21, 23 gegenläufig strömenden Arbeitsmediums 16 nahezu vollständig auszutauschen. In the apparatus 10, liquid CO2 of a higher temperature, hereinafter also referred to as warm CO2, is arranged in the containers 12, 14. In the fourth line section 24, the second line section 22 and the fifth line section 25, liquid CO2 of a lower temperature than the temperature in the first container 12 or the second container 14, hereinafter referred to as cold CO2, is arranged. The heat exchanger 30 has a warmer side 31 and a colder one Page 32, where the warmer side 31 at the ends of the f ¬ th and third conduit portion 21, 23 is arranged wel ¬ surface 12 facing the containers 14, while the colder side 32 at the ends of the first and third lead resistance Section 21, 23 is arranged, which are the second Leitungsab ¬ section 22 facing. By operating the Wärmetau ¬ shear 30 countercurrent principle, it is possible with appropriate dimensioning of the heat exchanger 30, the temperatures of the line sections 21, 23 in opposite directions flowing working medium 16 almost completely replaced.
Über eine Heizvorrichtung 75 wird der Vorrichtung 10 Wärme zugeführt. Dazu ist die Heizvorrichtung 75 vorzugsweise als Wär¬ metauscher ausgebildet, welche insbesondere Wärme an den ers- ten Behälter 12, die wärmere Seite 31 des Wärmetauschers 30 und den zweiten Behälter 14 abgibt. Es ist auch möglich, Wärme lediglich einer Komponente der Vorrichtung 10 zuzuführen. Dabei wird als Energiequelle für den Wärmetauscher der Heizvorrichtung 75 vorzugsweise Umweltwärme oder Industriewärme ver- wendet, welche quasi unbegrenzt und in der Regel kostenlos zur Verfügung steht . Via a heating device 75, heat is supplied to the device 10. For this purpose, the heater 75 is preferably formed as if ¬ exchanger, which gives off heat in particular to the ERS th container 12, the warmer side 31 of heat exchanger 30 and the second container fourteenth It is also possible to supply heat to only one component of the device 10. The energy source for the heat exchanger of the heating device 75 is preferably ambient heat or industrial heat used, which is virtually unlimited and usually available for free.
Da in der Regel in einem Wärmetauscher 30 die Tendenz dazu besteht, dass Wärme von der wärmeren Seite 31 zur kälteren Seite 32 strömt, ist an der kälteren Seite 32 des Wärmetauschers 30 eine Kühlvorrichtung 70 angeordnet, die diesem Effekt mög¬ lichst entgegenwirkt. Vorzugsweise ist auch die Kühlvorrich¬ tung 70 als Wärmetauscher ausgebildet. Figur 1 zeigt die Vorrichtung 10 in einem ersten Zustand, bei welchem in dem ersten Behälter 12 flüssiges CO2 mit einer höhe¬ ren Temperatur angeordnet ist, welches dementsprechend be¬ strebt ist, ein großes Volumen einzunehmen. Das flüssige CO2 strömt somit aus dem ersten Behälter 12 durch den sechsten Leitungsabschnitt 26 in den ersten Leitungsabschnitt 21 des Wärmetauschers 30 und wird in diesem abgekühlt, bis es als kaltes CO2 in den siebten Leitungsabschnitt 27 und anschließend den vierten Leitungsabschnitt 24 strömt. Die Bewegung wird durch eine Bewegung des sechsten Schiebers 56 unterstützt, durch welchen das Volumen des ersten Behälters 12 verkleinert und das Volumen des vierten Leitungsabschnitts 24 dementspre¬ chend vergrößert wird (vgl. Figur 2) . Das flüssige CO2 strömt weiter durch den zweiten Leitungsabschnitt 22 und treibt dabei die Turbine 40 an. Mit Hilfe der Turbine 40 kann ein Generator angetrieben werden. Insgesamt wird somit die über die Heizvorrichtung 75 zugeführte thermische Energie über mechanische E- nergie in elektrische Energie umgewandelt. As a rule, in a heat exchanger 30, there is a tendency that heat flows from the warmer side 31 to the colder side 32, a cooling device 70 is arranged on the colder side 32 of the heat exchanger 30, which counteracts this effect ¬ AS POSSIBLE. Preferably, the Kühlvorrich ¬ device 70 is formed as a heat exchanger. Figure 1 shows the device 10 in a first state is arranged in which in the first tank 12, liquid CO 2 having a height ¬ ren temperature, which is, accordingly, be ¬ tends to take a large volume. The liquid CO 2 thus flows from the first container 12 through the sixth line section 26 in the first line section 21 of the heat exchanger 30 and is cooled in this until it flows as cold CO 2 in the seventh line section 27 and then the fourth line section 24. The movement is assisted by a movement of the sixth slide 56, through which the reduced volume of the first container 12 and the volume of the fourth line portion 24 is increased accordingly spre ¬ accordingly (see FIG. 2). The liquid CO 2 continues to flow through the second line section 22, thereby driving the turbine 40. With the help of the turbine 40, a generator can be driven. Overall, the thermal energy supplied via the heating device 75 is thus converted into electrical energy via mechanical energy.
Das flüssige CO2 strömt durch den fünften Leitungsabschnitt 25 und den achten Leitungsabschnitt 28 in den dritten Leitungsab¬ schnitt 23 des Wärmetauschers 30, in welchem es bei Durchströ¬ men des Wärmetauschers 30 wieder aufgeheizt wird und dabei das Volumen entsprechend vergrößert, so dass das Volumen des zwei¬ ten Behälters 14 insbesondere mittels des siebten Schiebers 57 ebenfalls entsprechend vergrößert wird. Dabei wird in gleichem Maße das Volumen des fünften Leitungsabschnitts 25 entspre¬ chend verkleinert. Figur 2 zeigt diesen Zustand, in welchem sich in dem zweiten Behälter 14 eine große Menge an warmem flüssigem CO2 befindet, während das Volumen des ersten Behäl¬ ters 12 deutlich verringert ist. Ist dieser Zustand erreicht, kehrt sich die Strömungsrichtung des flüssigen CO2 um und das flüssige CO2 expandiert nun über den neunten Leitungsabschnitt 29 in den dritten Leitungsabschnitt 23 des Wärmetauschers 30, um dort wiederum abgekühlt zu werden und anschließend den zweiten Leitungsabschnitt 22 zu durchströmen, um erneut die Turbie 40 anzutreiben. Anschließend fließt das flüssige CO2 durch den vierten Leitungsabschnitt 24 und den siebten Leitungsabschnitt 27 wieder in den ersten Leitungsabschnitt 21 des Wärmetauschers 30, um dort wieder aufgeheizt zu werden und anschließend in den ersten Behälter 12 zu strömen, dessen Vo- lumen dabei wieder vergrößert wird. Danach wird wieder der in Figur 1 dargestellte Zustand erreicht, woraufhin sich die Strömungsrichtung des flüssigen CO2 erneut umkehrt. Auf diese Weise kann ein zyklischer, kontinuierlicher Prozess ermöglicht werden, in welchem quasi kontinuierlich elektrische Energie mittels der Turbine 40 erzeugt wird. The liquid CO 2 flows through the fifth line section 25 and the eighth line section 28 in the third Leitungsab ¬ section 23 of the heat exchanger 30, in which it is reheated at Durchströ ¬ men of the heat exchanger 30 and thereby increases the volume accordingly, so that the volume of the two ¬ th container 14, in particular by means of the seventh slide 57 is also increased accordingly. In this case, in the same way the volume of the fifth conduit section 25 is reduced entspre ¬ accordingly. Figure 2 shows this state, in which a large amount of warm liquid CO 2 is located in the second container 14, while the volume of the first Behäl ¬ ters is significantly reduced 12th If this state is reached, the flow direction of the liquid CO 2 is reversed and the liquid CO 2 expands now via the ninth line section 29 into the third line section 23 of the heat exchanger 30, where it is cooled again and then flow through the second line section 22, to drive the Turbie 40 again. Subsequently, the liquid CO 2 flows through the fourth line section 24 and the seventh line section 27 again in the first line section 21 of the heat exchanger 30 to be reheated there and then to flow into the first container 12, the volume of which is thereby increased again. Thereafter, the state shown in Figure 1 is reached again, whereupon the flow direction of the liquid CO 2 is reversed again. In this way, a cyclic, continuous process can be made possible, in which quasi-continuous electrical energy is generated by means of the turbine 40.
Die Figuren 3 und 4 zeigen eine Vorrichtung 110, welche ein geschlossenes System aufweist, in welchem ein Arbeitsmedium 116 angeordnet ist. Als geschlossenes System ist in diesem Fall ein System zu verstehen, aus welchem das Arbeitsmedium 116 nicht ausdringen kann. Die Vorrichtung 110 weist einen ersten Behälter 112 und einen zweiten Behälter 114 auf, welche über eine Verbindungsleitung 120 miteinander verbunden sind. Das Volumen des ersten Behälters 112 ist variabel ausgestal- tet, wozu ein erster Schieber 151 vorgesehen ist, welcher innerhalb des ersten Behälters 112 verschiebbar ist. Das Volumen des zweiten Behälters 114 ist ebenfalls variabel ausgestaltet, wozu ein zweiter Schieber 152 vorgesehen ist, welcher innerhalb des zweiten Behälters 152 verschiebbar ist. FIGS. 3 and 4 show a device 110 which has a closed system in which a working medium 116 is arranged. A closed system in this case is a system from which the working medium 116 can not escape. The device 110 has a first container 112 and a second container 114, which are connected to one another via a connecting line 120. The volume of the first container 112 is variable, for which purpose a first slide 151 is provided, which is displaceable within the first container 112. The volume of the second container 114 is also variable, for which purpose a second slide 152 is provided, which is displaceable within the second container 152.
Die Verbindungsleitung 120 weist einen ersten Leitungsabschnitt 121 und einen dritten Leitungsabschnitt 123 auf, wel¬ che einen Wärmetauscher 130 bilden. Die beiden Leitungsabschnitte 121, 123 sind dabei derart angeordnet, dass das Ar- beitsmedium 116 in dem ersten Leitungsabschnitt 121 gegenläu¬ fig zu der Strömungsrichtung im dritten Leitungsabschnitt 123 geführt ist. Der Wärmetauscher 130 wird somit im Gegenstromprinzip betrieben. Zwischen dem ersten Leitungsabschnitt 121 und dem dritten Leitungsabschnitt 123 ist ein zweiter Leitungsabschnitt 124 ange¬ ordnet, welcher somit insbesondere die beiden den Behältern 112, 114 abgewandten Enden der Leitungsabschnitte 121, 123 des Wärmetauschers 130 verbindet. In dem zweiten Leitungsabschnitt 122 ist eine Turbine 140 oder ein Kolbenmotor angeordnet, wel¬ che oder welcher durch das durch den zweiten Leitungsabschnitt 122 strömende Arbeitsmedium 116 angetrieben werden kann. Der erste Behälter 112 kann über einen sechsten Leitungsabschnitt 126 mit dem ersten Leitungsabschnitt 121 verbunden sein. Der zweite Behälter 114 kann über einen neunten Leitungsabschnitt 129 mit dem dritten Leitungsabschnitt 123 des Wärmetauschers 130 verbunden sein. The connecting line 120 includes a first line portion 121 and a third line portion 123, wel ¬ surface constitute a heat exchanger 130th The two line sections 121, 123 are arranged such that the working beitsmedium is performed 116 ¬ fig any opposite to the direction of flow in the third conduit section 123 in the first line section 121st The heat exchanger 130 is thus operated in countercurrent. Between the first line portion 121 and the third line portion 123, a second conduit section 124 is attached ¬ arranged, which is thus in particular the two containers 112, 114 ends of the conduit sections 121 is remote, 123 of the heat exchanger 130 connects. In the second line section 122, a turbine 140 or a piston motor is arranged, wel ¬ che or which can be driven by the flowing through the second line section 122 working fluid 116. The first container 112 may be connected to the first line section 121 via a sixth line section 126. The second container 114 may be connected to the third line section 123 of the heat exchanger 130 via a ninth line section 129.
Zwischen dem Wärmetauscher 130 und dem zweiten Leitungsabschnitt 122 ist ein vierter Leitungsabschnitt 124 angeordnet, dessen Volumen variabel ausgebildet ist. Dazu ist ein dritter Schieber 153 vorgesehen, welcher insbesondere in dem vierten Leitungsabschnitt 124, insbesondere quer zur Strömungsrichtung des Arbeitsmediums 116, verschiebbar angeordnet ist. Zwischen dem dritten Leitungsabschnitt 123 des Wärmetauschers 130 und dem zweiten Leitungsabschnitt 122 ist ein fünfter Leitungsab¬ schnitt 125 vorgesehen, dessen Volumen variabel ausgestaltet ist. Dazu ist ein vierter Schieber 154 vorgesehen, welcher insbesondere in dem fünften Leitungsabschnitt 125, insbesondere quer zur Strömungsrichtung des Arbeitsmediums 116, verschieb¬ bar angeordnet ist. Zwischen dem ersten Leitungsabschnitt 121 und dem vierten Leitungsabschnitt 124 kann ein siebenter Lei- tungsabschnitt 127 vorgesehen sein. Zwischen dem fünften Leitungsabschnitt 125 und dem dritten Leitungsabschnitt 123 des Wärmetauschers 130 kann ein achter Leitungsabschnitt 128 vor¬ gesehen sein. Es ist möglich, den vierten Leitungsabschnitt 124 mit dem va¬ riablen Volumen und den fünften Leitungsabschnitt 125 mit dem variablen Volumen aneinander angrenzend anzuordnen. Dies ermöglicht insbesondere, dass der dritte Schieber 153 und der vierte Schieber 154 durch einen einzigen Schieber 155 realisiert werden können. Eine Volumenvergrößerung des vierten Leitungsabschnittes 124 geht somit mit einer entsprechenden Volu¬ menverkleinerung des fünften Leitungsabschnitts 125 einher und umgekehrt. Der erste Schieber 151 und der zweite Schieber 152 arbeiten vorzugsweise gegen Gas, insbesondere CO2 Gas. Between the heat exchanger 130 and the second line section 122, a fourth line section 124 is arranged, the volume of which is variable. For this purpose, a third slide 153 is provided which, in particular in the fourth line section 124, in particular transversely to the flow direction of the working medium 116, is displaceably arranged. Between the third line section 123 of the heat exchanger 130 and the second line section 122, a fifth Leitungsab ¬ section 125 is provided, whose volume is configured variable. For this purpose, a fourth slide 154 is provided, which is arranged in particular in the fifth line section 125, in particular transversely to the flow direction of the working medium 116, displaceable ¬ bar. Between the first line section 121 and the fourth line section 124, a seventh line section 127 may be provided. Between the fifth line section 125 and the third line section 123 of the heat exchanger 130, an eighth line section 128 can be seen before ¬ . It is possible to adjacently arrange the fourth line portion 124 with the va ¬ ables volume and the fifth conduit section 125 to the variable volume. This allows in particular that the third slide 153 and the fourth slide 154 can be realized by a single slider 155. An increase in volume of the fourth line section 124 thus is associated with a corresponding Volu ¬ menverkleinerung of the fifth conduit section 125 and vice versa. The first slide 151 and the second slide 152 preferably work against gas, in particular CO 2 gas.
In diesem Ausführungsbeispiel ist es weiterhin möglich, die Bewegung des ersten Schiebers 151, des zweiten Schiebers 152 und des fünften Schiebers 155 miteinander zu koppeln. Der ers- te Behälter 112, der vierte Leitungsabschnitt 124, der fünfte Leitungsabschnitt 125 und der zweite Behälter 114 sind derart nebeneinander angeordnet, dass eine Koppelstange 162 vom ers¬ ten Behälter 112 durch den vierten Leitungsabschnitt 124 und den fünften Leitungsabschnitt 125 in den zweiten Behälter 114 geführt werden kann. Dazu sind beispielsweise der erste Behäl¬ ter 112, der vierte Leitungsabschnitt 124, der fünfte Lei¬ tungsabschnitt 125 und der zweite Behälter 114 in einem einzigen Gehäuse angeordnet, wobei eine Trennwand 164 zwischen dem ersten Behälter 112 und dem vierten Leitungsabschnitt 124 so- wie eine weitere Trennwand 166 zwischen dem fünften Leitungs¬ abschnitt 125 und dem zweiten Behälter 114 angeordnet sind. Die Trennwände 164, 166 sind in ihrer Position fixiert. Dabei werden die Trennwände 164, 166 von der Koppenstange 162 im We¬ sentlichen senkrecht durchsetzt. An der Koppelstange 162 sind der erste Schieber 151, der zweite Schieber 152 und der fünfte Schieber 155 in Längsrichtung der Koppelstange 162 fest angeordnet. Die Koppelstange 162 ist mittels eines Antriebs 160 antreibbar. Bei Bewegung der Koppelstange 162 entlang ihrer Längsrichtung werden somit gleichzeitig alle drei Schieber 151, 152, 155 bewegt. Eine Vergrößerung des Volumens des ers¬ ten Behälters 112 führt dabei gleichzeitig zu einer Verkleine¬ rung des Volumens des vierten Leitungsabschnitts 124, einer Vergrößerung des Volumens des fünften Leitungsabschnitts 125 und einer Verkleinerung des Volumens des zweiten Behälters 114. In this embodiment, it is further possible to couple the movement of the first slider 151, the second slider 152 and the fifth slider 155 with each other. The ERS te container 112, the fourth line section 124, the fifth lead portion 125 and the second container 114 are juxtaposed such that a coupling rod 162, ers ¬ th vessel 112 through the fourth line section 124 and the fifth lead portion 125 into the second container 114 can be performed. For this purpose, the first Behäl ¬ ter 112, the fourth line section 124, the fifth Lei ¬ line section 125 and the second container are for example arranged in a single housing 114, wherein a partition wall 164 between the first container 112 and the fourth line portion 124 so-like further partition wall 166 between the fifth line ¬ section 125 and the second container 114 are arranged. The partitions 164, 166 are fixed in position. In this case, the partitions 164, 166 of the Koppenstange 162 in We ¬ sentlichen penetrated vertically. On the coupling rod 162, the first slider 151, the second slider 152 and the fifth slider 155 are fixedly arranged in the longitudinal direction of the coupling rod 162. The coupling rod 162 can be driven by means of a drive 160. Upon movement of the coupling rod 162 along its Longitudinal thus all three slides 151, 152, 155 are simultaneously moved. An increase in the volume of the f ¬ th vessel 112 leads simultaneously to a Verkleine ¬ tion of the volume of the fourth line portion 124, an enlargement of the volume of the fifth conduit section 125 and a reduction of the volume of the second container 114th
Bei dem Arbeitsmedium 116 handelt es sich wie bei dem in den Figuren 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel vorzugsweise um eine Flüssigkeit mit einem großen thermischen Ausdehnungs¬ koeffizienten, beispielsweise um flüssiges CO2 . The working medium 116 is, as in the illustrated in Figures 1 and 2, preferably a liquid having a large thermal expansion coefficient ¬, for example, liquid CO2.
Bei der Vorrichtung 110 ist in den Behältern 112, 114 flüssi- ges CO2 einer niedrigeren Temperatur, im Folgenden auch als kaltes CO2 bezeichnet, angeordnet. In dem vierten Leitungsab¬ schnitt 124, dem zweiten Leitungsabschnitt 122 und dem fünften Leitungsabschnitt 125 ist flüssiges CO2 einer höheren Tempera¬ tur als der Temperatur in dem ersten Behälter 112 oder dem zweiten Behälter 114, im Folgenden warmes CO2 genannt, angeord¬ net. Der Wärmetauscher 130 weist eine wärmere Seite 131 und eine kältere Seite 132 auf, wobei die wärmere Seite 131 an den Enden des ersten und dritten Leitungsabschnitts 121, 123 ange¬ ordnet ist, welche dem zweiten Leitungsabschnitt 122 zugewandt sind, während die kältere Seite 132 an den Enden des ersten und dritten Leitungsabschnitts 121, 123 angeordnet ist, welche den Behältern 112, 114 zugewandt sind. Durch die Betreibung des Wärmetauschers 130 im Gegenstromprinzip ist es bei ent¬ sprechender Dimensionierung des Wärmetauschers 130 möglich, die Temperaturen des durch die Leitungsabschnitte 121, 123 ge¬ genläufig strömenden Arbeitsmediums 116 nahezu vollständig aus zutausehen . Über eine Heizvorrichtung 175 wird der Vorrichtung 110 Wärme zugeführt. Dazu ist die Heizvorrichtung 175 vorzugsweise als Wärmetauscher ausgebildet, welche insbesondere Wärme an den vierten Leitungsabschnitt 124 und/oder den fünften Leitungsab- schnitt 125 abgibt. Es ist auch möglich, Wärme lediglich einer Komponente der Vorrichtung 110 zuzuführen. Dabei wird als E- nergiequelle für den Wärmetauscher der Heizvorrichtung 175 vorzugsweise Umweltwärme oder Industriewärme verwendet, welche quasi unbegrenzt und in der Regel kostenlos zur Verfügung steht. In the device 110, liquid CO2 of a lower temperature, also referred to below as cold CO2, is arranged in the containers 112, 114. In the fourth Leitungsab ¬ section 124, the second line section 122 and the fifth line section 125 is liquid CO2 a higher tempera ¬ temperature than the temperature in the first container 112 or the second container 114, hereinafter referred to as warm CO2 angeord ¬ net. The heat exchanger 130 has a warmer side 131 and a colder side 132, wherein the warmer side 131 is arranged at the ends of the first and third line sections 121, 123, which face the second line section 122, while the colder side 132 abuts the ends of the first and third line sections 121, 123 are arranged, which the containers 112, 114 facing. Due to the enforcement of the heat exchanger 130 in counter-current principle, it is possible ent ¬ speaking dimensioning of the heat exchanger 130, zutausehen the temperatures of the fluid flowing through the conduit sections 121, 123 ge ¬ genläufig working medium 116 almost completely. Via a heating device 175, heat is supplied to the device 110. For this purpose, the heating device 175 is preferably designed as a heat exchanger, which in particular emits heat to the fourth line section 124 and / or the fifth line section 125. It is also possible to supply heat to only one component of the device 110. In this case, as an energy source for the heat exchanger of the heating device 175, preferably environmental heat or industrial heat is used, which is available virtually indefinitely and generally free of charge.
Da in der Regel in einem Wärmetauscher 130 die Tendenz dazu besteht, dass Wärme von der wärmeren Seite 131 zur kälteren Seite 132 strömt, ist an der kälteren Seite 132 des Wärmetau- schers 130 eine Kühlvorrichtung 170 angeordnet, die diesem Ef¬ fekt möglichst entgegenwirkt. Vorzugsweise ist auch die Kühl¬ vorrichtung 170 als Wärmetauscher ausgebildet. Because usually consists in a heat exchanger 130, the tendency for heat to flow from the warmer side 131 to the colder side 132, 132 of the heat exchangers is exchanger 130. A cooling device 170 on the colder side which counteracts this Ef ¬ fect as possible. Preferably, the cooling ¬ device 170 is formed as a heat exchanger.
Bei dem in den Figuren 3 und 4 dargestellten Ausführungsbei- spiel ist in den Behältern 112, 114 kaltes flüssiges CO2 ange¬ ordnet, während in dem vierten Leitungsabschnitt 124 und dem fünften Leitungsabschnitt 125 sowie dem zweiten Leitungsab¬ schnitt 22 warmes flüssiges CO2 angeordnet ist. Figur 3 zeigt die Vorrichtung 110 in einem ersten Zustand. In dem zweiten Behälter 114 ist eine größere Menge an Arbeitsmedium 116 ange¬ ordnet als in dem ersten Behälter 112. Das in dem zweiten Behälter 114 angeordnete kältere CO2 strömt durch den neunten Leitungsabschnitt 129 in den dritten Leitungsabschnitt 123 des Wärmetauschers 130, wird dort aufgeheizt und dehnt sich in den fünften Leitungsabschnitt 125 aus. Diese Bewegung wird durch die Bewegung der Schieber 152, 155 unterstützt, welche das Vo¬ lumen des zweiten Behälters 114 verkleinert und das Volumen des fünften Leitungsabschnitts 125 entsprechend vergrößert. Anschließend strömt das warme flüssige CO2 durch den zweiten Leitungsabschnitt 122 und die Turbine 140 wird angetrieben. Insgesamt wird somit die über die Heizvorrichtung 175 zuge¬ führte thermische Energie über mechanische Energie in elektri- sehe Energie umgewandelt. In the example shown in Figures 3 and 4 exemplary embodiment game 114 cold liquid CO 2 22 hot liquid CO 2 is in the containers 112, is ¬ arranged, while in the fourth line portion 124 and the fifth lead portion 125 and the second Leitungsab ¬ section arranged is. FIG. 3 shows the device 110 in a first state. In the second container 114, a larger amount of working medium 116 is arranged ¬ than in the first container 112. The arranged in the second container 114 colder CO 2 flows through the ninth line section 129 in the third line section 123 of the heat exchanger 130 is heated there and expands into the fifth line section 125. This movement is assisted by the movement of the sliders 152, 155, which reduces the Vo ¬ lumen of the second container 114 and increases the volume of the fifth conduit section 125 accordingly. Subsequently, the warm liquid CO 2 flows through the second line section 122 and the turbine 140 is driven. Overall, therefore, the thermal energy supplied ¬ led through the heating device 175 via mechanical energy into electrical energy is converted see.
Nach Durchströmen des zweiten Leitungsabschnitts 122 und des vierten Leitungsabschnitts 124 wird das CO2 in dem ersten Lei¬ tungsabschnitt 122 des Wärmetauschers 130 weiter abgekühlt und strömt anschließend durch den sechsten Leitungsabschnitt 126 in den ersten Behälter 112, dessen Volumen bei Bewegung der Koppelstange 162 entsprechend vergrößert wird. Anschließend befindet sich die Vorrichtung 110 in dem in Figur 4 dargestellten Zustand. Anschließend kehrt sich die Strömungsrich- tung des Arbeitsmediums 116 um, bis wieder der in Figur 3 dargestellte erste Zustand erreicht wird und sich anschließend erneut die Strömungsrichtung umkehrt. Auf diese Weise kann ein zyklischer, kontinuierlicher Prozess ermöglicht werden, in welchem quasi kontinuierlich elektrische Energie mittels der Turbine 140 erzeugt wird. After flowing through the second line section 122 and the fourth line section 124, the CO 2 in the first Lei ¬ processing section 122 of the heat exchanger 130 is further cooled and then flows through the sixth line section 126 in the first container 112, whose volume increases correspondingly upon movement of the coupling rod 162 becomes. Subsequently, the device 110 is in the state shown in Figure 4. Subsequently, the flow direction of the working medium 116 is reversed until the first state shown in FIG. 3 is reached again and the flow direction then reverses again. In this way, a cyclic, continuous process can be made possible, in which quasi-continuous electrical energy is generated by means of the turbine 140.
Selbstverständlich kann in beiden Ausführungsbeispielen die Position von jeweils warmen und kalten Arbeitsmedium 16, 116 vertauscht werden. In den Fällen ist ebenfalls ein Vertauschen der Position der Kühlvorrichtungen 70, 170 mit den Positionen der Heizvorrichtung 75, 175 nötig. Schließlich ist zu beachten, dass die Temperatur innerhalb eines sogenannten warmen Bereichs oder innerhalb eines sogenannten kalten Bereichs schwanken kann, je nachdem, an welcher Stelle Wärme zugeführt wird und in Abhängigkeit davon, wie viel Wärme dem Arbeitsme¬ dium bei Durchströmen durch die Turbine 40, 140 oder einen Kolbenmotor entzogen wird. Bezugs zeichenliste Of course, in both embodiments, the position of each hot and cold working medium 16, 116 are reversed. In these cases, it is also necessary to exchange the position of the cooling devices 70, 170 with the positions of the heating device 75, 175. Finally, it should be noted that the temperature can vary within a so-called warm range or within a so-called cold range, depending on where heat is supplied and depending on how much heat the Arbeitsme ¬ medium when flowing through the turbine 40, 140 or a piston engine is withdrawn. Reference sign list
10 Vorrichtung 10 device
12 erster Behälter  12 first container
14 zweiter Behälter  14 second container
16 Arbeitsmedium  16 working medium
20 Verbindungsleitung  20 connection line
21 erster Leitungsabschnitt 21 first line section
22 zweiter Leitungsabschnitt22 second line section
23 dritter Leitungsabschnitt23 third line section
24 vierter Leitungsabschnitt24 fourth line section
25 fünfter Leitungsabschnitt25 fifth line section
26 sechster Leitungsabschnitt26 sixth line section
27 siebter Leitungsabschnitt27 seventh line section
28 achter Leitungsabschnitt28 eighth line section
29 neunter Leitungsabschnitt29 ninth line section
30 Wärmetauscher 30 heat exchangers
31 wärmere Seite  31 warmer side
32 kältere Seite  32 colder side
40 Turbine  40 turbine
51 erster Schieber  51 first slide
52 zweiter Schieber  52 second slider
53 dritter Schieber  53 third slide
54 vierter Schieber  54 fourth slide
56 sechster Schieber  56 sixth slide
57 siebter Schieber  57 seventh slide
70 Kühlvorrichtung  70 cooling device
75 Hei zVorrichtung  75 Hot device
110 Vorrichtung 110 device
112 erster Behälter  112 first container
114 zweiter Behälter  114 second container
116 Arbeitsmedium 120 Verbindungsleitung 116 working medium 120 connection line
121 erster Leitungsabschnitt 121 first line section
122 zweiter Leitungsabschnitt122 second line section
123 dritter Leitungsabschnitt123 third line section
124 vierter Leitungsabschnitt124 fourth line section
125 fünfter Leitungsabschnitt125 fifth line section
126 sechster Leitungsabschnitt126 sixth line section
127 siebter Leitungsabschnitt127 seventh section of line
128 achter Leitungsabschnitt128 eighth line section
129 neunter Leitungsabschnitt129 ninth line section
130 Wärmetauscher 130 heat exchangers
131 wärmere Seite  131 warmer side
132 kältere Seite  132 colder side
140 Turbine  140 turbine
151 erster Schieber  151 first slider
152 zweiter Schieber  152 second slider
153 dritter Schieber  153 third slide
154 vierter Schieber  154 fourth slide
155 fünfter Schieber  155 fifth slide
160 Antrieb  160 drive
162 Koppelstange  162 coupling rod
164 Trennwand  164 partition
166 Trennwand  166 partition
170 Kühlvorrichtung  170 cooling device
175 Hei zVorrichtung  175 Hot device

Claims

Patentansprüche claims
Vorrichtung (10, 110) zur Umwandlung von Energie mit einem geschlossenen System, in welchem ein Arbeitsmedium (16, 116) angeordnet ist, wobei das System einen ersten Behälter (12, 112) und einen zweiten Behälter (14, 114) aufweist, welche mit einer Verbindungsleitung (20, 120) verbunden sind, welche wenigstens einen ersten Leitungs¬ abschnitt (21, 121), einen zweiten Leitungsabschnitt (22, 122) und einen dritten Leitungsabschnitt (23, 123) auf¬ weist, wobei der ersten Leitungsabschnitt (21, 121) und der dritte Leitungsabschnitt (23, 123) einen Wärmetau¬ scher (30, 130) bilden und derart aneinander geführt sind, dass das Arbeitsmedium (16, 116) in dem ersten Lei¬ tungsabschnitt (21, 121) und dem dritten Leitungsab¬ schnitt (23, 123) in dem Wärmetauscher (30, 130) gegenläufig strömt, und wobei in dem zweiten Leitungsabschnitt (22, 122) eine Turbine (40, 140) oder einem Kolbenmotor angeordnet ist. Apparatus (10, 110) for converting energy to a closed system in which a working medium (16, 116) is arranged, the system comprising a first container (12, 112) and a second container (14, 114) are connected to a connecting line (20, 120), which has at least a first line section ¬ (21, 121), a second line section (22, 122) and a third line section (23, 123) ¬ , wherein the first line section ( 21, 121) and the third line portion (23, 123) are a Wärmetau ¬ shear (30, form 130) and in such a way guided against each other, that the working medium (16, 116) in the first Lei ¬ line section (21, 121) and the third Leitungsab ¬ section (23, 123) in the heat exchanger (30, 130) flows in opposite directions, and wherein in the second line section (22, 122) a turbine (40, 140) or a piston engine is arranged.
Vorrichtung nach Anspruch 1, Device according to claim 1,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Arbeitsmedium (16, 116) flüssiges CO2 oder flüssiges Methan ist . characterized in that the working medium (16, 116) is liquid CO 2 or liquid methane.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Vo¬ lumen des ersten Behälters (12, 112), insbesondere mit¬ tels eines ersten Schiebers (51, 151), und/oder das Volu¬ men des zweiten Behälters (14, 114), insbesondere mittels eines zweiten Schiebers (52, 152), variabel ist. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the Vo ¬ lumen of the first container (12, 112), in particular with ¬ means of a first slider (51, 151) and / or the Volu ¬ men of the second container (14, 114 ), in particular by means of a second slide (52, 152), is variable.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass zwischen dem ersten Leitungsabschnitt (21, 121) und dem zweiten Leitungsabschnitt (22, 122) ein vierter Leitungsabschnitt (24, 124) angeordnet ist, dessen Volumen, insbesondere mittels eines dritten Schiebers (53, 153), variabel ist. Device according to one of the preceding claims, characterized in that between the first line section (21, 121) and the second line section (22, 122), a fourth line section (24, 124) is arranged whose volume, in particular by means of a third slide (53, 153), is variable.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass zwischen dem zweiten Leitungsabschnitt (22, 122) und dem dritten Leitungsabschnitt (23, 123) ein fünfter Leitungsabschnitt (25, 125) angeordnet ist, dessen Volumen, insbesondere mittels eines vierten Schiebers (54, 154), variabel ist. Device according to one of the preceding claims, characterized in that between the second line section (22, 122) and the third line section (23, 123) a fifth line section (25, 125) is arranged whose volume, in particular by means of a fourth slide (54, 154) is variable.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 und 5, Device according to claims 4 and 5,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der dritte Schieber (153) und der vierte Schieber (154) durch einen einzigen fünften Schieber (155) gebildet sind. That is, the third slide (153) and the fourth slide (154) are formed by a single fifth slide (155).
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der ers¬ ten Schieber (51) und der dritte Schieber (53) durch einen einzigen Schieber (56) gebildet sind und/oder dass der zweite Schieber (52) und der vierte Schieber (54) durch einen einzigen Schieber (57) gebildet sind. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the ers ¬ th slide (51) and the third slide (53) by a single slider (56) are formed and / or that the second slider (52) and the fourth slider (54 ) are formed by a single slider (57).
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der ers¬ te Schieber (51, 151) und der zweite Schieber (52, 152) und vorzugsweise der fünfte Schieber (155) einen gemein¬ samen Antrieb (160) aufweisen. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the ers ¬ te slide (51, 151) and the second slide (52, 152) and preferably the fifth slider (155) have a common drive ¬ seed (160).
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, 9. Apparatus according to claim 8,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der ers¬ te Schieber (51, 151) und der zweite Schieber (52, 152) und vorzugsweise der fünfte Schieber (155) an einer Kop- pelstange (162) angeordnet sind, welche mittels des An¬ triebs (160) bewegbar ist. characterized in that the ers ¬ te slide (51, 151) and the second slide (52, 152) and preferably the fifth slider (155) pelstange on a LD are arranged (162) which by means of the on ¬ drive (160) is movable.
10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 10. Device according to one of the preceding claims,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der zweite Leitungsabschnitt (22, 122) zwischen dem ersten That is, the second conduit section (22, 122) between the first
Leitungsabschnitt (21, 121) und dem dritten Leitungsab¬ schnitt (23, 123) angeordnet ist. Line section (21, 121) and the third Leitungsab ¬ section (23, 123) is arranged.
11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 11. Device according to one of the preceding claims,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Wär¬ metauscher (30, 130) eine kühlere Seite (32, 132) und ei¬ ne wärmere Seite (31, 131) aufweist und dass an der küh¬ leren Seite eine Kühlvorrichtung (70, 170) angeordnet ist, welche insbesondere als Wärmetauscher ausgebildet ist. characterized in that comprises the Wär ¬ exchanger (30, 130) a cooler side (32, 132) and ei ¬ ne warmer side (31, 131) and that on the cow ¬ sized page, a cooling device (70, 170) is disposed, which is designed in particular as a heat exchanger.
12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 12. Device according to one of the preceding claims,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass eine Heizvorrichtung (75, 175) vorgesehen ist, welche insbe- sondere als Wärmetauscher ausgebildet ist, wobei als E- nergiequelle zur Bereitstellung von warmem Wasser in dem Wärmetauscher insbesondere Industriewasser oder Umweltwärme verwendet wird.  That is, a heating device (75, 175) is provided which is designed in particular as a heat exchanger, industrial water or ambient heat being used in particular as the energy source for providing warm water in the heat exchanger.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, 13. Device according to claim 12,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Wär¬ metauscher (30, 130) eine kühlere (32, 132) und eine wär¬ mere Seite (31, 131) aufweist und dass die Heizvorrich- tung (75, 175) an der wärmeren Seite (31, 131) und/oder an dem vierten Leitungsabschnitt (24, 124) und/oder an dem zweiten Leitungsabschnitt (22, 122) und/oder an dem fünften Leitungsabschnitt (25, 125) und/oder an dem ers¬ ten Behälter (12, 112) und/oder an dem zweiten Behälter (14, 114) angeordnet ist. characterized in that comprises the Wär ¬ exchanger (30, 130) a cooler (32, 132) and a mere would ¬ side (31, 131) and that the Heizvorrich- tion (75, 175) on the warmer side (31, 131) and / or on the fourth line section (24, 124) and / or on the second line section (22, 122) and / or on the fifth line section (25, 125 ) and / or (at the ers ¬ ten containers 12, 112) and / or (in the second tank 14, 114) is arranged.
14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 14. Device according to one of the preceding claims,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Tur¬ bine (40, 140) oder der Kolbenmotor einen Generator zur Stromerzeugung antreibt. characterized in that the door ¬ bine (40, 140) or the piston motor drives a generator for generating electricity.
15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 15. Device according to one of the preceding claims,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Arbeitsmedium (16, 116) zyklisch vom ersten Behälter (12, 112) in den zweiten Behälter (14, 114) und anschließend vom zweiten Behälter (14, 114) in den ersten Behälter (12, 112) strömt.  That is, the working medium (16, 116) cyclically flows from the first container (12, 112) into the second container (14, 114) and then from the second container (14, 114) into the first container (12, 112).
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