• 专利附录
  • 专利说明
  • 权利要求
  • 类似技术
  • 同族专利
  • 引用文献
  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:

    公开号:WO1986003260A1
    申请号:PCT/DE1985/000445
    申请日:1985-11-09
    公开日:1986-06-05
    发明作者:Bernd Stoffel
    申请人:Klein, Schanzlin & Becker Aktiengesellschaft；
    IPC主号:F03B13-00
    专利说明:
    [0001] Energierückgewinnungsvorrichtung
    [0002] Die Erfindung betrifft eine Energierückgewinnungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches .
    [0003] In Rohrleitungssystemen wird mit Hilfe einstellbarer Drosselorgane, z . B . Ventile, Schieber, Klappen oder Hähne, ein variabler
    [0004] Durchflußwiderstand erzeugt, um die Größe des innerhalb der Rohrleitungen zirkulierenden Volumenstromes beeinflussen zu können . Nachteilig ist hierbei, daß innerhalb eines Drosselorgans aufgrund des Druckverlustes Δ P des jeweils hindurchströmenden Volumenstronrpes Q eine in Form von Wärme auftretende irreversible
    [0005] Verlustleistung P entsteht.
    [0006] Durch die Verwendung einer Rückgewinnungsturbine kann ein nennenswerter Teil der Verlustleistung P zurückgewonnen und in nutzbarer Form, insbesondere in mechanische oder elektrische
    [0007] Leistung umgesetzt werden . Die Umsetzung kann vorteilhaft durch als Turbinen betriebene Kreiselpumpen erfolgen . Die Verbindung mit einem mit dem Drehstromnetz verbundenen Generator bewirkt, daß die Drehzahl n der Einheit Turbine-Generator annähernd konstant bleibt. Die als Turbine betriebene Kreiselpumpe hat bei üblicher Ausführung ohne verstellbare Leitvorrichtungen einen unveränderlichen Zusammenhang zwischen dem in der Turbine abgebauten Druckgefälle Δ p Tu und dem Volumenstrom Q. Vergleichbar ist dies mit einer nicht verstellbaren Drosseleinrichtung, z . B . einer Blende . Dieser durch die Turbinenkennlinie bedingte Nachteil wurde durch die Verwendung eines Drosselorgans mit einem einstellbaren Druckverlust Δp zu beseitigen versucht.
    [0008] Bei dieser Maßnahme wird jedoch von der gesamten, theoretisch umsetzbaren Verlustleistung P v nur der dem Verhältnis
    [0009] multipliziert mit dem Produkt
    aus Turbinen- und Generatorwirkungsgrad ∫ Turbine ∫ Generator
    [0010] entsprechende Anteil als elektrische Leistung P elektrisch gewonnen . Sinkt jedoch bei dieser Drosselregelung der Volumenstrom Q unter einen Grenzwert Q+ Turbine ab, so erfolgt durch die Turbine keine
    [0011] Leistungsabgabe mehr . Bei einem Volumenstrom Q, der kleiner als der Grenzwert Q+ Turbi ne ist, arbeitet die Turbine als Bremse .
    [0012] Somit wird zusätzlich und unerwünscht elektrische Leistung aus dem Netz genommen . Ein weiterer Nachteil einer derartigen
    [0013] Anordnung besteht darin, daß bei maximal geöffnetem Drosselorgan die Turbine als zusätzlicher Rohrleitungswiderstand wirkt und im Ergebnis, als Differenz aus der Leistungsmehraufnahme für die den Förderstrom erzeugenden Pumpe und der zurückgewonnenen elektrischen Leistung, eine Nettoleistungsmehraufnahme verbleibt.
    [0014] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Energierückgewinnungsvorrichtung für Rohrleitungen mit variablem Volumenstrom zu entwickeln, die m it einer eine größere Energieeinsparung sicherstellenden Regeleinrichtung versehen und einfach zu installieren ist. Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß dem kennzeichnenden
    [0015] Teil des Hauptanspruches .
    [0016] Mittels dieser Maßnahme wird in einfacher Weise sichergestellt, daß bei vollständiger Öffnung des parallel zur Turbine angeordneten Drosselorgans kein zusätzlicher Rohrleitungswtderstand durch die
    [0017] Turbine entsteht. Denn in diesem Fall ist die Turbine und das ihr vorgeschaltete bzw . nachgeschaltete Drosselorgan im Bypass zu dem parallel geschalteten Drosselorgan angeordnet. Somit entsteht sogar ein geringerer Widerstand, als er bei alleiniger Verwendung eines vollständig geöffneten Drosselorgans entstehen würde. Die Verwendung der zwei Drosselorgane ergibt einen wesentlich größeren Regelbereich der Turbine und somit einen größeren Energierückgewinnungsbereich . Durch den Einbau innerhalb eines einzigen Gehäuses kann dieses mittels zweier einfacher Flanschanschlüsse in ein bestehendes Rohrleitungssystem integriert werden .
    [0018] Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß eine vom Volumenstrom , der Druckdifferenz, dem Schlupf oder dem Drehmoment gesteuerte Netztrennvorrichtung mit dem Generator verbunden ist.
    [0019] Damit wird verhindert, daß die Turbine bei Unterschreitung eines Grenzvolum enstrom es nicht im Bremsbetrieb oder letztlich bei Umkehrung der Durchflußrichtung sogar im abnormalen Pumpenbetrieb arbeitet und dabei zusätzlich Energie aus dem Drehstromnetz entnimmt. In diesem Fall, d . h . mit vcm Netz getrenntem Generator, arbeitet die Turbine auf ihrer Leerlaufkennlinie mit einer von der Durchflußmenge abhängigen Drehzahl . Diese kann zwischen n = O und der netzsynchronen Drehzahl liegen .
    [0020] Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die
    [0021] Drosselorgane einstellbar m iteinander gekoppelt sind und m it einem Stellglied die gleichzeitige Verstellung der Drosselorgane erfolgt. Diese Koppelung kann auf mechanischem , elektrischem , pneumatischem oder hydraulischem Wege erfolgen . Entsprechend der in der Anlage vorherrschenden Verhältnisse kann eine Stellung der Drosselorgane zueinander gewählt werden, die für den jeweiligen Anwendungsfall das Optimum darstellt. Mit Hilfe des einzigen Regelgliedes kann dann eine einfache Anpassung an eventuelle Schwankungen innerhalb des Rohrleitungssystems vorgenommen werden . Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben . In eine durch Pfeile für die Durchflußrichtung symbolisierte Rohrleitung 1 wird die Energierückgewinnungsvorrichtung 2 eingebaut. Das Gehäuse 3 enthält eine Turbine 4, ein zur Turbine parallel geschaltetes Drosselorgan 5, ein zur Turbine in Reihe geschaltetes Drosselorgan 6 und Verbindungsleitungen 7, 8, in denen die Drosselorgane 5, 6 angeordnet sind . Die Turbine 4 ist mit einem Generator 9 verbunden, welcher an das Gehäuse 3 angeflanscht ist. Als Turbine wirkt hier das Laufrad einer umgekehrt betriebenen Kreiselpumpe in Blockbauart, wobei Turbinenrad und Generator auf einer gemeinsamen Welle angeordnet sind . Zur Erzeugung der das Turbinenrad antreibenden Drallströmung dient in diesem Ausführungsbeispiel eine in das Gehäuse 3 eingegossene Spirale 1 0. Es ist auch ohne weiteres möglich, statt dessen oder zusätzlich noch einen Leitradkranz der Turbine 4 vorzuschalten, bzw. eine als Turbine betriebene Kreiselpumpe komplett in das Gehäuse 3 zu integrieren .
    [0022] Die Regelung läuft folgendermaßen ab . In der Offen-Stellung der
    [0023] Energierückgewinnungsvorrichtung sind die Drosselorgane 5, 6 vollständig geöffnet . Der Rohrleitungswiderstand ist in diesem Zustand geringer als in den herkömmlichen Systemen . Vorteilhaft weist die das Drosselorgan 5 aufnehmende Rohrleitung einen der Rohrleitung 1 entsprechenden Querschnitt auf. Um den Volumenstrom in dem der Energierückgewinnungsvorrichtung nachgeschalteten Teil der Rohrleitung zu reduzieren, wird zunächst das Drosselorgan 5 teilweise oder ganz verschlossen . Je nach Stellung des Drosselorgans 5 fließt nun ein Teil oder der ganze Volumenstrom der ankommenden Rohrleitung durch die Turbine 4, welche nun Energie entzieht und in Form elektrischen Stroms an ein Drehstromnetz weitergibt. Eine weitere Reduzierung des Volumenstroms in dem der Energie
    权利要求:
    Claims
    Patentansprüche
    Energierückgewinnungsvorrichtung, die in einem energiereiches Medium enthaltenen Rohrleitungssystem angeordnet ist, bestehend aus einer als Turbine betriebenen Kreiselpumpe unveränderlicher Geometrie, deren als Generator wirkender Antriebsmotor mit einem elektrischen Drehstromnetz verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gehäuse (3) eine Turbine (4), ein zur Turbine parallel geschaltetes Drosselorgan (5), ein zur Turbine in Reihe geschaltetes Drosselorgan (6) und Verbindungsleitungen (7, 8) enthält.
    Energierückgewinnungsvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß eine vom Volumenstrom, der Druckdifferenz, dem Schlupf oder dem Drehmoment gesteuerte Netztrennvorrichtung mit dem Generator (9) verbunden ist.
    Energierückgewinnungsvorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselorgane (5, 6) einstellbar miteinander gekoppelt sind und mit einem Stellglied die gleichzeitige Verstellung der beiden Drosselorgane (5, 6) erfolgt. rückgewinnungsvorrichtung nachgeschalteten, auf die Rohrleitung 1 folgenden Anlagenteil, wird m it dem zur Turbine 4 in Reihe geschalteten Drosselorgan 6 bewirkt. Dieses kann je nach Ausbildung des Gehäuses 3 der Turbine 4 vor- bzw . nachgeschaltet werden .
    In der erfindungsgemaßen Darstellung wurden diejenigen Armaturen nicht gezeichnet, die für eine Montage bzw . Demontage der Energierückgewinnungsvorrichtung notwendig sind und ausschließlich eine Absperrfunktion aufweisen .
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
    DE10357292B4|2006-02-02|Verfahren für die Steuerung eines Antriebsstrangs für eine Strömungskraftmaschine mit Drehzahlführung, Kraftstoßreduktion und Kurzzeitenergiespeicherung
    CN101042114B|2012-06-13|具有风力助冷系统的风力涡轮发电机及其冷却方法
    US3703807A|1972-11-28|Combined gas-steam turbine power plant
    Eck1973|Fans
    EP0179713B1|1990-05-30|Vorrichtung für die Steuerung der Brennstoffmenge, z.B. für Gasturbinen
    EP1472444B1|2006-05-10|Turbosystem für brennkraftmaschine und entsprechendes verfahren
    US5659205A|1997-08-19|Hydraulic turbine power generator incorporating axial thrust equalization means
    US2861774A|1958-11-25|Inlet control for radial flow turbines
    EP1488084B1|2006-05-31|Variabler abgasturbolader
    US4443153A|1984-04-17|Controlled exhaust-type supercharger turbine
    US3941499A|1976-03-02|Compressor having two or more stages
    Cooke1985|On prediction of off-design multistage turbine pressures by Stodola’s ellipse
    CA1076884A|1980-05-06|Variable performance pump
    US2385366A|1945-09-25|Power plant for aircraft
    JP3981160B2|2007-09-26|駆動ユニット及び駆動ユニットの動作方法
    US4693086A|1987-09-15|Steam turbine plant having a turbine bypass system
    JP3883627B2|2007-02-21|排熱回収式蒸気発生装置および蒸気消費器に組み合わされたガスターボ群を運転するための方法
    US2219994A|1940-10-29|Gas turbine plant and regulating system therefor
    EP1685316B1|2006-12-13|Verfahren zur optimierung des nutzungsgrades in einer antriebseinheit und antriebseinheit
    US20090241543A1|2009-10-01|Rankine cycle load limiting through use of a recuperator bypass
    US5611663A|1997-03-18|Geared multishaft turbocompressor and geared multishaft radial expander
    EP2100042B1|2017-05-31|Umbaubare hydroelektrische vorrichtung
    US20110126539A1|2011-06-02|Combined geothermal and solar thermal organic rankine cycle system
    DE10336994B4|2008-01-10|Brennkraftmaschine mit Aufladung sowie zugeordneter Luftverdichter
    US20050091978A1|2005-05-05|Variable exhaust-gas turbocharger with an auxiliary drive for an internal combustion engine
    同族专利:
    公开号 | 公开日
    JPS62500797A|1987-04-02|
    DE3443491A1|1986-05-28|
    DE3443491C2|1989-06-29|
    AU5061285A|1986-06-18|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    US4352025A|1980-11-17|1982-09-28|Troyen Harry D|System for generation of electrical power|EP1384959A3|2002-07-25|2004-10-06|Fagor, S.Coop.|Turbogenerator für einen Wasserheizer|US4272686A|1980-03-25|1981-06-09|Kunio Suzuki|Apparatus for converting hydraulic energy to electrical energy|
    US4372113A|1981-01-15|1983-02-08|Ramer James L|Pipeline energy recapture device|DE3635320A1|1986-10-17|1988-04-28|Valentin Dipl Ing Schnitzer|Vorrichtung zum drosseln des wasserdruckes in der zuleitung eines speicherbehaelters|
    WO2010071927A1|2008-12-24|2010-07-01|Digislide Holdings Limited|Inline turbine generator|
    DE102012005250A1|2012-03-14|2013-09-19|Uhrig Patentverwaltung Gmbh|Stromerzeugungsvorrichtung, Stromerzeugungsanordnung, Verfahren|
    GB2507044A|2012-10-16|2014-04-23|May Gurney Ltd|Pipeline turbine with pressure and flow control|
    ITMO20130051A1|2013-02-27|2014-08-28|Lorenzo Ferioli|"valvola di regolazione con recupero energetico"|
    US9764272B2|2013-10-28|2017-09-19|Energy Recovery, Inc.|Systems and methods for utilizing turbine systems within gas processing systems|
    法律状态:
    1986-06-05| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AU BB BG BR DK FI HU JP KP KR LK MC MG MW NO RO SD SU US |
    1986-06-05| AL| Designated countries for regional patents|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AT BE CF CG CH CM DE FR GA GB IT LU ML MR NL SE SN TD TG |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    [返回顶部]