Der

RotaTorque

Range Extendernach Entwicklungsstufe 3

September 2009

P flic h t e n h e ft R o t a T o r q u e R a n g e E x t e n d e r :

- G e n e r a t o r le is t u n g 3 - 5 k W , m o d u la r z u s a m m e n s c h a lt b a r b is 2 5 k W

- g e r ä u s c h -, u n d v ib r a t io n s a r m e r B e t r ie b in a lle n L a g e n

- k le in e u n d k o m p a k t e B a u g r ö ß e , vo ll e in b a u b a r

- Ö lfr e ie r u n d w a r t u n g s a r m e r B e t r ie b

- h o h e r W ir k u n g s g r a d

- g e r in g e A b g a s e m is s io n e n

- h o h e B e t r ie b s s ic h e r h e it

- k o s t e n g ü n s t ig e H e r s t e llu n g

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In Anlehnung an den Gasturbinenprozess wurde schon der RotaTorque Flügelzellenmotor in Entwicklungsstufe 2 mit externer, kontinuierlicher Verbrennung betrieben.Die Nutzung der katalytischen Oxidation garantiert geringst mögliche Abgasemissionen bei Temperaturen unter 900°C.Eine Abgasnachbehandlung kann entfallen.

Der offene Joule-Brayton-Zyklus:

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Ein großer Teil der Abgaswärme kann durch Regeneration in den Zyklus zurückgeführt werden, sofern die Verdichtung in der Kompressorstufe niedrig gehalten wird.

Der Zyklus mit Regeneration:

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Steigt das Druckverhältnis, um die Leistungsdichte zu erhöhen, verringert sich die Effektivität der Regeneration. Nur bei niedrigen Druckniveau sind thermische Wirkungsgrade im Bereich von 70- 80% möglich.

Der Zyklus mit Regeneration:

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Die für Turbinen üblichen hohen Drehzahlen erschweren die kostengünstige Anbindung an einen Starter/Generator. Darum verwendet der RotaTorque Range Extender in der 3ten Entwicklungsstufe separierte Kompressor- und Expanderstufen in Flügelzellen- oder Rollkolbenbauweise.

Umsetzung im RotaTorque Range Extender:

Starter/Generator Kompressor Expander Brenner/Wärmetauscher

Der RotaTorque Range Extender besteht aus 4 Basiseinheiten, wobei Kompressor, Generator und Expander auf einer gemeinsamen Welle montiert sind.

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Umsetzung im RotaTorque Range Extender:

Starter/Generator Kompressor Expander Brenner/Wärmetauscher

Ein thermisch isolierter Expander sorgt für geringste Wärmeverluste und einen hohen Regenerationsgrad. Gleichzeitig kann auf eine Motorkühlung ganz verzichtet werden.

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Umsetzung im RotaTorque Range Extender:

Generator Kompressor Expander

Brenner

Wärmetauscher

Umgebungsdruck + 20°C

Brennstoff/Luftgemisch

Brennstoff/Luftgemisch

+ 2 bar Druck bei 100°C

Abgase

< 200°C

oxidiertes Heißgas

+ 2 bar Druck bei 850°C

550°C

Durch den hohen Grad an Regeneration muss der zugesetzte Brennstoff lediglich die letzte Temperaturstufe von ca. 450°C auf 850°C nach dem Wärmetauscher leisten. Die Abgastemperaturen liegen dabei unter 200°C

thermische Isolation

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Brenner-Wärmetauschereinheit:

Der kombinierte Wärmetauscher-Brenner besteht aus Stahlblechlagen die spiralförmig aufgewickelt werden und seitlich durch Deckscheiben verschlossen sind. Zulauf vom Kompressor und der Auslass der Abgase befinden sich im Aussenumfang.Der heisse Bereich mit dem Zulauf zum Expander befindet sich im Zentrum der Spirale.

Katalytischer Brenner

Abgas Auslass < 200°C Abgas Einlass 550°Cvom Expander

Brennstoff/Luftgemisch Druckzulauf vom Kompressor 100°C

oxidiertes Brennstoff/LuftgemischZulauf zum Expander 850°C

Gegenstrom Wärmetauscher

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- der RotaTorque Range Extender arbeitet prinzipbedingt erheblich leiser als Hubkolben-, Linearkolben- oder Kreiskolbenkonzepte

- er erreicht höchste Wirkungsgrade die weder mit HKM noch mit KKM erreichbar sind

- die katalytische Oxidation sorgt für geringste Abgasmissionen + Stickoxide können bei Temperaturen unter 900°C nicht entstehen

- er benötigt kein Kühlsystem und die Restabgaswärme < 200°C kann zur Stand-, oder Fahrtheizung genutzt werden

- er ist kostengünstig herstellbar und benötigt nur ein einfaches Motormanagement

- er arbeitet Ölfrei und Wartungsfrei auf die gesamte Lebensdauer

Vorteile gegenüber bestehenden Konzepten: