膨胀设备和用于从热量获得电能的设备的制作方法

1.本发明涉及一种用于借助于热力学循环过程获得电能的膨胀设备，包括通过热力学循环过程的膨胀的工作介质运行的膨胀装置和通过膨胀装置驱动的发电机。


背景技术：

2.在这种膨胀设备中存在尽可能精确地检测发电机转速的问题，因为由发电机产生的交流电压的频率取决于发电机的转速，并且只有当由发电机产生的交流电压的频率与供电网络的网络频率一致时将电能馈入到供电网络中才是有意义的。


技术实现要素：

3.按照本发明，所述任务在开头描述类型的膨胀设备中通过如下方式得以解决，即，所述膨胀设备配有转速传感器，所述转速传感器与膨胀设备的、与发电机的转子成比例地转动的轴耦联，并且所述转速传感器构造为传感器发生器，所述传感器发生器产生电传感器信号。
4.按照本发明的解决方案的优点在于，传感器发生器是简单的构件，该构件可以与膨胀设备的每个与发电机的转子成比例地转动的轴耦联，以产生电压作为传感器信号，所述电压可以得出发电机转子的转速的结论。
5.原则上，不仅电流而且电压都可以作为电传感器信号进行分析。
6.然而对电流的分析是耗费的，因为所述电流必须流经用电器并且因此不再与发电机的转速成比例。
7.出于所述原因特别有利的是，产生可以通过直接的电压测量检测的并且与发电机的转速大致成比例的电压信号作为电传感器信号。
8.在此，这种电压尤其可以在没有明显流动的电流的情况下并且因此在不需要附加的电路技术耗费的情况下被检测。
9.当传感器发生器设置在膨胀设备的总壳体中并且尤其在所述总壳体中经受工作介质和/或润滑剂时，则可以特别有利地实现按照本发明的解决方案。
10.所述解决方案具有如下的大的优点，即，传感器发生器可以以简单的方式集成在膨胀设备中，并且还具有如下优点，即，在集成传感器发生器时无需采取措施来保护所述传感器发生器免受润滑剂和/或循环过程的工作介质的影响。
11.另一种有利的解决方案规定，传感器发生器具有带有永久磁化的传感器转子，所述传感器转子与具有定子绕组的定子配合作用，其中，在传感器转子转动时在定子的定子绕组上出现取决于传感器转子的转速的电压，所述电压为传感器信号。
12.所述解决方案特别是具有如下优点，即，通过传感器转子的永久的磁化，在定子绕组中出现的电压与传感器转子的转速基本上成比例，尤其是成正比，从而传感器信号能够以简单的方式得出传感器转子的转速的结论并且进而也得出发电机转子的转速的结论以便产生电能。
13.还有利的是，传感器转子为了实现永久的磁化而具有包含稀土的磁性材料，因为这种磁性材料开辟了确保传感器转子的高的永久磁化的可能性。
14.特别有利的是，传感器发生器这样设计，使得它在发电机的、导致产生的交流电压的频率在接收电能的供电网络的网络频率的范围内的转速中，产生在30v至48v之间、优选在40v至48v之间范围内的电压。
15.所述解决方案具有如下的大的优点，即，通过传感器发生器在与分析用于产生电能的发电机转速相关的转速范围内产生尽可能高的电压改善了转速检测的准确度，而不必使用必须适合于高于48v的电压的电构件，从而传感器发生器和分析电子器件能够以低成本的构件实现。
16.关于传感器发生器的传感器转子的安装，可设想各种各样的可能性。
17.例如，可以设想，通过传动器件将传感器转子与膨胀设备的轴耦联。
18.一种特别简单的解决方案规定，传感器发生器的传感器转子直接与轴端不可相对转动地耦联，并且由所述轴端支承。
19.这显著简化了传感器发生器的安装，因为不需要用于传感器转子的支承，而传感器发生器的传感器转子的支承通过轴端进行。
20.一种特别符合目的的解决方案规定，传感器转子设置在与轴端连接的转子支架上。
21.为了能够以简单的方式装配转子支架，已证明特别符合目的的是，转子支架借助于定心螺杆与轴端连接。
22.此外，为了改善转子支架相对于轴端的定心的精确度，已证明为有利的是，转子支架借助于定心锥体相对于轴端定心，因为这样的定心锥体提供了改善传感器转子相对于轴端定心并且特别是补偿螺纹间隙的可能性。
23.还证明为有利的是，与传感器转子耦联并且支承所述传感器转子的轴端由轴承定心地引导，从而轴端本身同样不会以显著的定心误差而移动并且将所述定心误差传递到传感器转子上。
24.为此特别有利的是，轴端与定心地引导所述轴端的轴承具有最大对应于轴端直径的间距。
25.因此，传感器转子相对于该传感器转子围绕其旋转的轴线尽可能准确地定心是有利的，因为能够因此实现在传感器转子和定子之间小的间隙，这对于产生尽可能准确的传感器信号是必需的。
26.结合前面对将传感器发生器安装到膨胀设备中的可能性的描述仅定义，所述传感器发生器应该与产生电能的发电机的转子成比例地转动。
27.一种有利的解决方案规定，传感器发生器设置在膨胀设备的总壳体中。
28.所述解决方案具有如下优点，即，由此传感器发生器能够以简单的方式得到保护并且然后此外也可以设置成与驱动所述传感器发生器的轴直接耦合，从而不需要轴套管穿过总壳体。
29.在总壳体内部，传感器发生器也还可以设置在同一个壳体的不同的壳体部分中。
30.例如可设想，传感器发生器设置在膨胀器壳体中。
31.在这种情况下优选规定，传感器发生器与螺杆轴耦联。
32.一种特别简单并且有利的解决方案规定，传感器发生器设置在发电机壳体中。
33.尤其有利的是，传感器发生器与产生电能的发电机的发电机轴耦联，从而传感器发生器能够直接检测发电机轴的转速。
34.一种特别有利的解决方案规定，传感器发生器的传感器转子与发电机轴的轴端耦联并且由所述轴端支承。
35.关于定子在膨胀设备中的安装，至今没有更详细的说明。
36.因此一种有利的解决方案规定，传感器发生器的定子静止地保持在膨胀设备的总壳体的凸起部上。
37.为了将传感器发生器的定子设置得尽可能易于维护并且必要时也易于改装，优选规定，传感器发生器的定子保持在壳体元件上、特别是保持在可从总壳体拆下的壳体元件上。
38.以此尤其能够简单地进行维护，并且必要时传感器发生器也能够简单地改装。
39.为了能够以简单的方式将传感器信号引导至用于膨胀设备的控制器，优选规定，壳体元件配设有电连接套管，从而能够以简单的方式将传感器信号可以由总壳体引导出去。
40.亦即，例如定子可以静止地设置在发电机壳体的凸起部上或者设置在膨胀器壳体或轴承壳体的凸起部上。
41.关于膨胀装置本身的构造，结合以前对单个实施方式的描述，没有更详细的说明。
42.因此，一种有利的解决方案规定，膨胀装置具有至少一个通过膨胀的工作介质驱动的膨胀器螺杆，借助于所述膨胀器螺杆驱动发电机。
43.此外本发明涉及一种用于从热量、特别是从工业废热获得电能的设备，包括在热力学循环过程中运行的膨胀设备，所述膨胀设备以有利的方式具有上述的一个或多个特征。
44.为了在按照本发明的设备中这样运行发电机，使得由所述发电机产生的电能最佳地馈入到供电网络中，优选设置控制循环过程的回路以及用于连接发电机与供电网络的电源开关的控制器，所述控制器因此能够这样运行膨胀设备并且因此运行发电机，使得电能最佳地馈入到供电网络中。
45.特别是控制器这样构造，使得所述控制器检测由传感器发生器产生的电压，由所述电压确定针对发电机的转速的值并且当发电机的转速导致频率对应于供电网络的网络频率的交流电压时，则通过闭合电源开关将发电机与供电网络连接。
46.因此确保，仅当保证所产生的电能最佳地馈入到供电网络中时控制器才在发电机和供电网络之间建立连接。
47.此外，优选规定，控制器以这样的方式控制循环过程的回路，使得在建立与供电网络的连接之后，发电机以尽可能高的效率将提供给热力学循环的热量转换成电能并且将该电能馈入到供电网络中。
48.此外，出于安全原因规定，控制器监测与供电网络耦联的发电机的转速并且当产生的交流电压的频率与网络频率不同时，则在适配发电机的转速的意义上控制地干预回路。
49.一种有利的解决方案规定，控制器监测与供电网络耦联的发电机的转速并且当在
由发电机产生的交流电压的频率与供电网络的网络频率之间的差超过阈值时，则通过打开电源开关将发电机与供电网络断开，从而在循环过程的每种可能的状态下确保，不对供电网络产生干扰影响。
50.另一种有利的构造方案规定，控制器在连接发电机与供电网络时将发电机的定子绕组并联接通电容器组。
51.这种电容器组能实现，在发电机和供电网络之间的连接中实现关于虚功功率和有功功率的最佳功率适配。
52.在此，特别是电容器组这样构造，使得其电容器分别并联接通发电机的定子绕组。
53.为了在发电机断开时在其转速方面制动该发电机，一种有利的解决方案规定，控制器在将发电机与供电网络断开时保持定子绕组与电容器组的并联并且将所述电容器组附加地并联接通电阻器组。
54.在此，这样的电阻器组特别是这样构造，使得它们的各个电阻器分别并联接通定子绕组并且并联接通与所述定子绕组并联接通的电容器，以便接收由与电容器组连接的发电机产生的电流，并且在此在其转速方面制动发电机。
55.此外，为了确保，与起动循环过程的回路相联系地以简单的方式并且尽可能轻易地起动发电机，按照本发明的解决方案的另一种有利的实施方式规定，控制器为了起动发电机将所述发电机而与电容器组和电阻器组断开，从而发电机本身可以独立地并且不受发电机组和电阻器组的干扰地起动。
56.在按照本发明的设备的又一个实施例中优选规定，发电机借助于转换器单元与供电网络耦联。
57.这种转换器单元创造这样运行发电机的可能性，使得所述发电机以一种发电机频率产生电能，该发电机频率不必强制地与供电网络的网络频率一致，以便能够以网络频率将该电能馈入到供电网络中。
58.也就是说，尤其是膨胀设备设置并且运行在其中的循环过程还可以更优化地用于将电能馈入到供电网络中。
59.此外，转换器单元创造在发电机和供电网络之间建立连接而基本上不会出现电压峰值的可能性。
60.在此，特别是规定，转换器单元将由发电机以发电机频率产生的电能转化为供电网络的网络频率的电能并且馈入到所述供电网络中。
61.在此优选规定，当电能的发电机频率处于转换器单元的从最小频率延伸直至高频率的运行频率范围内时，则所述转换器单元将发电机的电能转化为用于馈入到供电网络中的电能。
62.也就是说，在所述解决方案中，转换器单元仅当发电机频率处于运行范围内时使用并且因此转换器单元仅在所述电能处于选择的运行频率范围内时转化由发电机产生的电能，将由发电机产生的电能有意义且有效地转化为在网络频率中的电能是可能的。
63.在此，最小频率优选处于30hz至40hz的范围内并且最大频率处于60hz至80hz的范围内。
64.为了能够稳定地运行发电机，优选规定，利用转换器单元可预先确定发电机用的发电机频率，亦即发电机保持在某一确定的发电机频率中，该发电机频率确保转换器单元
合理并且有效地运行而不存在发电机在其发电机频率方面不稳定地运行进而发电机频率由于在循环过程中的运行波动而变化的危险。
65.还特别有利的是，通过控制器与转换器单元的配合作用，所述发电机频率能够适配于在发电机上由循环过程所释放的功率。
66.也就是说，利用控制器存在将发电机频率通过控制保持在特别是处于运行频率范围内并且稳定的值中。
67.此外，出于安全原因规定，当发电机频率处于运行频率范围之外时，所述控制器将发电机与转换器单元解耦。
68.又一种有利的解决方案规定，所述转换器单元具有直流中间回路和通过所述直流中间回路馈电的第二转换器以用于在网络频率的情况下产生电能。
69.在此，原则上直流中间回路可以通过整流器单元由发电机馈电。
70.然而，特别有利的是，转换器单元具有可与发电机连接的第一转换器以用于向直流中间回路馈电，因为利用这样的第一转换器，一方面存在有效地将在发电机频率的情况下产生的电能转化为直流中间回路的可能性，并且另一方面存在将发电机保持在发电机频率中、可选地将电能暂时馈入发电机中以便将所述发电机保持在限定的发电机频率中的可能性。
71.因此，按照本发明的解决方案的上述描述尤其包括通过以下连续编号的实施方式定义的不同的特征组合：
72.1.膨胀设备(30)，用于借助于热力学循环过程由热量获得电能，包括通过热力学循环过程的膨胀的工作介质运行的膨胀装置(32)和通过膨胀装置(32)驱动的发电机(34)，其中，所述膨胀设备(30)设有转速传感器(120)，所述转速传感器与膨胀设备(30)的、与发电机(34)的转子(82)成比例地转动的轴(98、56、58)耦联，并且所述转速传感器构造为传感器发生器(122)，所述传感器发生器产生电传感器信号。
73.2.根据实施方式1所述的膨胀设备，其中，传感器发生器(122)产生电压作为传感器信号。
74.3.根据实施方式1或2所述的膨胀设备，其中，所述传感器发生器(122)设置在膨胀设备(30)的总壳体中并且尤其在所述总壳体中经受工作介质和/或润滑剂。
75.4.根据上述实施方式之一所述的膨胀设备，其中，所述传感器发生器(122)包括具有永久的磁化的传感器转子(124)，所述传感器转子与具有定子绕组的定子(126)配合作用，其中，在传感器转子(124)转动时在定子(126)的定子绕组上出现取决于传感器转子(124)的转速的电压，所述电压为传感器信号。
76.5.根据上述实施方式之一所述的膨胀设备，其中，所述传感器转子(124)为了实现永久的磁化而具有包含稀土的磁性材料。
77.6.根据上述实施方式之一所述的膨胀设备，其中，所述传感器发生器(122)设计成，使得在发电机(34)的转速对应于产生的交流电压的频率时，所述传感器发生器产生在30v至48v之间、优选在40v至48v之间范围内的电压，所述交流电压的频率处于供电网络的网络频率范围内。
78.7.根据上述实施方式之一所述的膨胀设备，其中，所述传感器发生器(122)的传感器转子(124)直接与轴端(96、172、182)不可相对转动地耦联，并且由所述轴端支承。
79.8.根据上述实施方式之一所述的膨胀设备，其中，所述传感器发生器(122)的传感器转子(124)设置在与轴端(96、172、182)连接的转子支架(162、192)上。
80.9.根据实施方式8所述的膨胀设备，其中，所述转子支架(162、192)借助于定心螺杆(134)与轴端(96)连接。
81.10.根据实施方式8或9所述的膨胀设备，其中，所述转子支架(192)借助于定心锥体(194)相对于轴端(96)定心。
82.11.根据上述实施方式之一所述的膨胀设备，其中，与所述传感器发生器(122)的传感器转子(124)耦联并且支承所述传感器转子的轴端(96、172、182)由轴承(102、72、76)定心地引导。
83.12.根据实施方式11所述的膨胀设备，其中，所述轴端(96、172、182)与定心地引导所述轴端的轴承(102、72、76)最大程度地具有对应于轴端(96、172、182)的直径的间距。
84.13.根据上述实施方式之一所述的膨胀设备，其中，所述传感器发生器(122)设置在膨胀设备(30)的总壳体(110)中。
85.14.根据实施方式13所述的膨胀设备，其中，所述传感器发生器(122)设置在膨胀器壳体(62)中。
86.15.根据实施方式14所述的膨胀设备，其中，所述传感器发生器(122)与螺杆轴(56、58)耦联。
87.16.根据上述实施方式之一所述的膨胀设备，其中，所述传感器发生器(122)设置在发电机壳体(86)中。
88.17.根据实施方式16所述的膨胀设备，其中，所述传感器发生器(122)与发电机轴(98)耦联。
89.18.根据实施方式17所述的膨胀设备，其中，所述传感器发生器(122)的传感器转子(124)与发电机轴的轴端(96)耦联，并且由所述轴端支承。
90.19.根据上述实施方式之一所述的膨胀设备，其中，所述传感器发生器(120)的定子(136)保持在壳体元件(88)上、特别是保持在可从总壳体(110)拆下的壳体元件(88)上。
91.20.根据实施方式19所述的膨胀设备，其中，所述壳体元件(88)配设有电连接套管(152)。
92.21.根据上述实施方式之一所述的膨胀设备，其中，所述传感器发生器(122)的定子(126)静止地保持在膨胀设备(30)的总壳体(110)的凸起部(94、174、184)上。
93.22.根据上述实施方式之一所述的膨胀设备，其中，所述膨胀装置(32)具有至少一个通过膨胀的工作介质驱动的膨胀器螺杆(52、54)，借助于所述膨胀器螺杆驱动发电机(34)。
94.23.用于由热量、尤其由废热获得电能的设备，包括在热力学循环过程中运行的膨胀设备(30)，其中，所述膨胀设备(30)根据实施方式1至16中的任一项构造。
95.24.根据实施方式23所述的设备，其中，所述设备具有控制循环过程的回路(10)以及电源开关(206)，所述电源开关用于将发电机(34)与控制供电网络(210)的控制器(200)连接。
96.25.根据实施方式24所述的设备，其中，所述控制器(200)检测由传感器发生器(122)产生的电压，由所述电压确定针对发电机(34)的转速的值并且当发电机(34)的转速
导致其频率对应于供电网络(210)的网络频率的交流电压时，则通过闭合电源开关(206)将发电机(34)与供电网络(210)连接。
97.26.根据实施方式23至25之一所述的设备，其中，所述控制器(200)监测与供电网络(210)耦联的发电机(34)的转速并且当产生的交流电压的频率与网络频率不同时，则在适配发电机(34)的转速的意义上控制地干预回路(10)。
98.27.根据实施方式23至26之一所述的设备，其中，所述控制器(200)监测与供电网络(210)耦联的发电机(34)的转速并且当在由发电机(34)产生的交流电压的频率与供电网络(210)的网络频率之间的差超过阈值时，通过打开电源开关(206)将发电机(34)与供电网络(210)断开。
99.28.根据实施方式23至27之一所述的设备，其中，所述控制器(200)在连接发电机(34)与供电网络(210)时将发电机(34)的定子绕组(254、256、258)并联接通电容器组(242)。
100.29.根据实施方式23至28之一所述的设备，其中，所述控制器(200)在将发电机(34)与供电网络(210)断开时保持定子绕组(254、256、258)与电容器组(242)的并联并且将所述电容器组附加地并联接通电阻器组(272)。
101.30.根据实施方式23至29之一所述的设备，其中，所述控制器(200)为了起动发电机(34)而将所述发电机与电容器组(242)和电阻器组(272)断开。
102.31.根据实施方式23至30之一所述的设备，其中，所述发电机(34)借助于转换器单元(300)与供电网络(210)耦联。
103.32.根据实施方式31所述的设备，其中，所述转换器单元(300)将由发电机(34)以发电机频率产生的电能转化为具有供电网络(210)的网络频率的电能并且馈入到所述供电网络中。
104.33.根据实施方式31或32所述的设备，其中，当发电机频率处于从最小频率延伸直至高频率的运行频率范围内时，所述转换器单元(300)将发电机(34)的电能转化为用于馈入到供电网络(210)中的电能。
105.34.根据实施方式33所述的设备，其中，利用所述转换器单元(300)可预先确定用于发电机(34)的发电机频率。
106.35.根据实施方式32至34之一所述的设备，其中，通过控制器(200”)与转换器单元(300)的配合作用，所述发电机频率能够适配于在发电机(34)上由循环过程所释放的功率。
107.36.根据实施方式31至35之一所述的设备，其中，当发电机频率处于运行频率范围之外时，所述控制器(200)将发电机(34)与转换器单元(300)解耦。
108.37.根据实施方式31至36之一所述的设备，其中，所述转换器单元(300)具有直流中间回路(304)以用于在网络频率的情况下产生电能。
109.38.根据实施方式37所述的设备，其中，所述转换器单元(300)具有可与发电机(34)连接的第一转换器(302)以用于向直流中间回路(304)馈电。
附图说明
110.本发明的其他特征和优点是随后的若干实施例的说明以及图示的主题。
111.在图中：
112.图1示出具有膨胀设备的使用废热的设备的循环过程的示意图；
113.图2示出按照本发明的膨胀设备的第一实施例的纵剖视图；
114.图3示出按照本发明的膨胀设备的第一实施例的、沿着线3
‑
3的剖面；
115.图4示出图2中的区域a的经放大的剖视图；
116.图5示出穿过按照本发明的膨胀设备的第二实施例的类似于图3的剖面；
117.图6示出穿过按照本发明的膨胀设备的第三实施例的类似于图3的剖面；
118.图7示出穿过按照本发明的膨胀设备的第四实施例的类似于图4的经放大的剖面；
119.图8示出根据按照本发明的膨胀设备的第四实施例的转子支架的经放大的视图；
120.图9示出流程图，该流程图示出图1中示出的膨胀设备的与循环过程10相关联的调试，膨胀设备结合在所述循环过程中。
121.图10示出具有膨胀设备的按照本发明的设备的第五实施例的局部示意图；以及
122.图11示出具有膨胀设备的按照本发明的设备的第六实施例的类似于图1的示意图。
具体实施方式
123.用于由热量获得电能、特别是用于由废热获得电能的设备包括图1中示出的循环过程、特别是利用朗肯循环工作的循环过程，在所述循环过程中，将在回路10中引导的工作介质通过由马达14驱动的压缩机12压缩。
124.在随后的热交换器16中，工作介质通过来自热流18的热量的输送而蒸发。
125.例如，通过热流18借助于热水回路20进行热量的输送，所述热水回路同样穿流热交换器16并且在所述热水回路中设置有热水泵22以用于热水在热水回路20中的循环，所述热水泵本身又通过马达24驱动。
126.将由于在热交换器16中输送热流18而蒸发的工作介质输送给在回路10中的热交换器16之后设置的膨胀设备30，该膨胀设备包括膨胀装置32，该膨胀装置驱动发电机34以用于发电。
127.在穿流膨胀装置32之后，将工作介质在回路10中输送给热交换器36，工作介质在该热交换器中冷凝，其中，通过热交换器36导出热流38。
128.为此，尤其设置冷水回路40，该冷水回路同样贯穿热交换器36，其中，在冷水回路40中设置冷水泵42，该冷水泵通过马达44驱动。
129.尤其通过压缩机12进行工作介质的由热交换器36产生的液态饱和冷凝物的等熵的压缩、优选理想等熵的压缩，并且在热交换器16中进行过冷系统的基本上等压的蒸发，直至达到蒸汽饱和的状态，然后在该状态下将工作介质输送给膨胀设备30，其中，在膨胀装置32中通过膨胀产生机械功，通过该机械功驱动发电机34。
130.最后，在热交换器36中通过导出热流38进行工作介质的等压的冷凝、尤其完全等压的冷凝，从而可以再次将液态饱和冷凝物输送给压缩机12。
131.作为工作介质，尤其使用有机的工作介质，比如像r245fa、r1224yd(z)、r1336mzz(z)、r1336mzz(e)、r1233zd、r1234ze、r1234yf、r134a、r513a、r245fa和其混合物或者类似的介质。
132.这种循环过程优选用于充分利用例如在85℃至700℃之间的范围内产生的工业废
热，其中，所述废热能够通过上述循环过程以最佳的方式转化为电能。
133.在图2至图4中示出在上述回路10中使用的膨胀设备30的第一实施例。
134.膨胀装置32例如构造为螺杆膨胀机，该螺杆膨胀机在一种实施方式中构造为单螺杆膨胀机或者在该实施例中示出的实施方式中例如具有两个彼此嵌接的膨胀机螺杆52和54，这两个膨胀机螺杆本身借助于在两侧突出于所述两个膨胀机螺杆的螺杆轴56和58在膨胀机壳体62中设置在螺杆孔53、55中并且围绕相互平行的转动轴线64和66可转动地支承，其中，例如为螺杆轴56设置两个轴承组72和74并且为螺杆轴58设置两个轴承组76和轴承组78。
135.在此，轴承组72和76例如设置在膨胀机螺杆52和54的高压侧并且轴承组74和78设置在膨胀机螺杆52、54的低压侧。
136.膨胀装置32例如这样与发电机34耦联，使得螺杆轴之一、例如螺杆轴56引导到发电机34中，并且形成支承转子82的发电机轴98，该转子在这种情况下同样围绕转动轴线64可转动地支承。
137.此外，转子82由定子84包围，该定子固定地设置在整体用86标记的发电机壳体中，其中，所述发电机壳体86优选直接连接到膨胀机壳体62上，例如甚至与其一件式地连接。
138.发电机壳体86优选在与膨胀机壳体62对置的一侧上通过例如构造为可拆卸的壳体顶盖的壳体元件88封闭。
139.为了改善转子82的运行特性，壳体元件88配设有轴承支架92，所述轴承支架从壳体元件88出发、例如作为柱状的凸起部94，朝向尤其构造为螺杆轴56的一件式的延续部的发电机轴98的轴端96延伸并且轴端96借助于轴承102与转动轴线64同心地定心地支承，尤其关于轴承组72和74附加地支撑，以确保围绕转动轴线64转动的转子82尽可能平稳并且精确地运行。
140.在图2和图3中示例性地示出的膨胀装置32中，由热交换器16出发处于压力下的经加热的工作介质进入到膨胀设备30的、包括膨胀机壳体62和发电机壳体86的总壳体110的入口112中，然后穿流膨胀装置32，尤其穿流由膨胀机螺杆52和膨胀机螺杆54连同膨胀机壳体32形成的室，并且然后在膨胀之后进入到发电机壳体86中，从而通过已膨胀的工作介质在发电机壳体86中进行对转子82和定子84的冷却，并且通过出口114离开发电机壳体86(图2)。
141.出口114优选在发电机34的与膨胀装置32对置的一侧上设置在发电机壳体86上。
142.为了精确检测发电机34的转速，在膨胀设备30的第一实施例中，发电机轴98的轴端96配设有转速传感器120，所述转速传感器优选设置在壳体元件88的柱状的凸起部94中并且面向轴端96，从而转速传感器120能够检测轴端96的转速。
143.在此，转速传感器120优选构造为电传感器发生器122，其传感器转子124配设有永久的磁化、优选配设有具有高场强的磁化，该磁化例如可以通过使用稀土磁体、例如特别是ndfeb或者smco制造，所述稀土磁体确保高的永久的场强。
144.例如传感器转子124多极地、尤其四极地或者六极地构造。
145.此外，转速传感器120包括包围传感器转子124的定子126，该定子支承定子绕组并且本身通过定心元件128与转动轴线64同轴且不可相对转动地保持在发电机壳体86的柱状的凸起部94中。
146.在转速传感器120中特别有利的是，传感器转子124直接与轴端96耦联并且由所述轴端支承。
147.为了将传感器发生器122的传感器转子124尽可能关于转动轴线64精确定心地引导，轴端96尽可能靠近地处于定心地引导所述轴端的轴承102上，特别是距轴承102的距离小于轴端96的直径。
148.为此设置转子支架132，所述转子支架支承传感器转子124并且借助于定心螺杆134相对于发电机轴98定心并且与所述发电机轴不可相对转动地耦联，所述定心螺杆利用螺纹部段136嵌接到在轴端96中的在端侧的螺纹138中。
149.为了能附加地实现通过贯穿发电机轴98的润滑剂通道142对轴承102进行充分润滑，定心螺杆134配设有与润滑剂通道142同轴延伸的润滑剂通道144以及配设有关于润滑剂通道144径向延伸的润滑剂通道146，该润滑剂通道也延伸穿过转子支架132并且具有排出开口148，这些排出开口允许在轴端96的背离转子82的一侧上在轴承102附近将润滑剂排出到由柱状的凸起部94包围且容纳转速传感器120的空间中，由所述空间出发进行对轴承102的润滑。
150.由此得出，转速传感器120这样构造，使得它不仅在润滑剂环境中而且必要时在由润滑剂携带的、回路10的工作介质中无干扰地且持久可靠地工作。
151.在按照图4的示出的第一实施例中进行定子126的定子绕组的通过连接套管152的接触，该连接套管例如分配在壳体元件88的缺口154中并且关闭该缺口，从而对于转速传感器120的定子126的定子绕组的连接来说提供两个处于发电机壳体86之外的触点156和触点158，这两个触点通过连接套管152与导向至定子126并且尤其是其定子绕组的导线162和导线164连接。
152.由于形成转速传感器120的传感器发生器122具有带有永久的磁化强度的传感器转子124，所以转速传感器120产生电压作为传感器信号，该电压与发电机轴98的转速成比例、特别是严格地成正比。
153.在此，具有其传感器转子124和定子126的传感器发生器122优选这样设计，使得当发电机34产生具有对应于待由发电机34馈电的供电网络210的网络频率的频率(例如在50hz或者60hz)的交流电压作为传感器信号时，所述传感器发生器产生低于48v、然而优选在30v至48v之间的范围内、更优选在40v至48v之间的范围内的电压，以便能够一方面尽可能精确地、亦即通过具有尽可能高的电压的传感器信号在相关的网络频率的范围内测量发电机轴98的转速，但另一方面，避免了使用可在高于48v的电压的情况下使用的高压组件。
154.一种特别有利的构造方案规定，传感器发生器122是具有永磁化转子的标准发电机。
155.在此，尤其由传感器发生器122产生的电压要么可以是交流电压要么是直流电压，所述电压可以分别直接测量，亦即无需电转换。
156.按照本发明的解决方案也特别是适合于在现有的膨胀设备30中使用，如果所述膨胀设备这样构建，使得发电机壳体86的壳体元件88具有轴承支架92、特别是构造为柱状的凸起部94的轴承支架，从而在传感器发生器122的柱状的凸起部94中由于简单地取下壳体元件88也允许事后安装到凸起部94中。
157.在示出的实施例中，发电机34优选能够通过电源开关206接入到用于给多个用电
器供电的供电网络210上，其中，供电网络设计用于传输具有限定的稳定频率的交流电。
158.电压的测量通过在图1中示出的、在为此设置的测量输入端处的控制器200进行，该测量输入端与转速传感器120、特别是电触点156和158通过相应的导线连接。
159.控制器200还通过输出端204控制电源开关206，该电源开关将发电机34的电输出端与整体用210标记的供电网络连接，从而发电机34可以将产生的电能馈入所述供电网络中。
160.此外，控制器200优选还这样构造，使得它通过输出端212操控压缩机12的马达14、通过输出端214操控热水泵22的马达24并且通过输出端216操控冷水泵42的马达44。
161.附加地规定，控制器200通过输出端218操控通向膨胀装置32的旁通管路224中的切换阀222。
162.此外，控制器200还适宜地具有输入端232，通过该输入端检测供电网络210的状态、特别是关于其频率和电压的状态。
163.在按照本发明的膨胀设备30'的第二实施例中(图5)，与第一实施例的元件相同的那些元件配设有相同的附图标记，从而关于它们的说明参照第一实施例的构造方案。
164.与第一实施例相反，如图5所示，构造为发生器122的转速传感器120'在轴承组72的与膨胀机螺杆52对置的一侧上设置在螺杆轴56上，其中，传感器转子124与轴端172耦联并且由该轴端支承，而定子126静止地容纳在轴承壳体176的凸起部174中。
165.此外，传感器发生器122以与在第一实施例中相同的方式运转并且以与在第一实施例中相同的方式与控制器200连接。
166.在按照本发明的膨胀设备30”的第三实施例中(图6)，与第一实施例的元件相同的那些元件配设有相同的附图标记，从而关于它们的说明参照第一实施例的构造方案。
167.与第一实施例相反，如图6所示，构造为发生器122的转速传感器120”在轴承组76的与膨胀机螺杆54对置的一侧上设置在螺杆轴58上，其中，传感器转子124与螺杆轴58的轴端182耦联并且由该轴端支承，而定子126静止地容纳在轴承壳体176的凸起部184中。
168.因为膨胀机螺杆54与驱动发电机34的膨胀机螺杆52配合作用，所以其转速与发电机34的转速成比例，从而由传感器发生器122产生的电压同样呈现为对于发电机34的转速有代表性的传感器信号。
169.此外，传感器发生器122以与在第一实施例中相同的方式运转并且以与在第一实施例中相同的方式与控制器200连接。
170.在按照本发明的解决方案的第四实施例中，如图7和图8所示，改进并且简化作为转速传感器120工作的传感器发生器122的传感器转子124的支承。
171.此外，在第四实施例中，与第一实施例的部件相同的那些部件配设有相同的附图标记，从而可以完全参照用于第一实施例的上述构造方案。
172.在第四实施例中，转子支架132和定心螺杆134结合成唯一的、可旋入轴端96中的转子支架192，该转子支架一方面本身直接支承传感器转子124并且在螺纹部段136之后还具有定心锥体194，所述定心锥体与轴端96中的定心锥体286配合作用，从而由此进行转子支架192相对于转动轴线64的附加的定心，以实现转子124的经改进的定心(图7、图8)。
173.特别是通过转子支架132和定心螺杆134的结合也取消在它们之间可能出现的间隙。
174.此外，转子支架192同样还包括平行于转动轴线64延伸的润滑剂通道142和两个对此径向延伸的、具有排出开口148的润滑剂通道146，所述排出开口以与第一实施例中相同的方式设置(图7、图8)。
175.按照本发明的膨胀设备30的上述实施例的调试例如按照在图9中示出的流程从控制器200一方进行。
176.在第一步骤s1中，进行对供电网络210的状态的连续检查，特别是关于在输入端232处检测的、在供电网络中的电压和频率。
177.随后，在步骤s2中，检查回路10和膨胀设备30(亦即特别是具有发电机34和转速传感器120的膨胀设备30)的全部组件。
178.在第三步骤s3中，接通冷水泵的马达44，以便将冷水回路40投入运行并且因此确保工作介质在热交换器36中的冷凝。
179.在另一个步骤s4中，关闭切换阀222以调试用于膨胀设备30的旁通管路24，从而在热交换器16中加热的工作介质中的主要部分不流过膨胀设备30，特别是不流过膨胀装置32，而是流过旁通管路224。
180.例如，流过膨胀装置32的工作介质的份额小于从热交换器16排出的经加热的总的工作介质的10％。
181.在另一个步骤s5中，进行热水泵22的马达24的接通，以便将热水回路20投入运行并且因此加热热交换器16，从而工作介质在所述热交换器中蒸发。
182.此后，在步骤s6中，接通马达14以运行压缩机12，其中，压缩机12首先以低功率工作以便预热整个系统。
183.接着在随后的步骤s7中，借助于转速传感器120开始检测发电机34的转速，以便检测发电机34多快地加速，该发电机在这种情况下空载地工作并且仅通过较小部分的工作介质驱动。
184.在随后的步骤s8中，等待一定的时间并且继续预热整个系统。
185.在随后的步骤s9中，打开切换阀222以中断旁通管路224。
186.在旁通管路224中断之后，发电机34的转速相对较快地增大，这通过转速传感器120监测并且在识别发电机34的转速之后(在所述转速的情况下发电机产生具有仅还略微不同于在步骤s10中供电网络210的频率的频率的交流电压)，控制器200在步骤s11中闭合电源开关206，从而发电机24现在在负载的情况下在供电网络210上运行并且关于其转速通过供电网络210本身来稳定，从而在随后的步骤s12中仅还为了安全起见，发电机24的转速借助于转速传感器120和控制器200进一步监测。
187.在此，如果发电机34的转速实现具有与网络频率相比偏离预先确定的额定值更多的频率的交流电压，则通过控制器200进行在回路10中的控制干预，例如借助于切换阀222激活旁通管路224，以便再次降低发电机34的转速，或者必要时通过打开电源开关206将发电机34与供电网络210断开。
188.在用于从热量获得电能的按照本发明的设备的第五实施例中，包括根据前述实施例之一的膨胀设备，与前述元件相同的那些元件配设有相同的附图标记，从而可以完全参照用于这些元件的构造方案。
189.与前述实施例相反，电容器组242也还可接通至发电机34，该电容器组具有例如以
三角形接线法设置的电容器244、246、248，这些电容器尤其可并联接通发电机的各个定子绕组254、256和258，其中，为此还设置连接开关260，该连接开关可通过控制器200'的输出端262来控制。
190.附加地，电阻器组272还可接通电容器组242，其中，电阻器组272的各个电阻器274、276和278可以分别并联接通电容器244、246、248。
191.为此，设置电阻器连接开关280，该电阻器连接开关与控制器200'的输出端282连接并且因此可由控制器200'控制。
192.第五实施例现在这样运转，使得(如结合第一实施例所描述的那样)当发电机34的电源开关206提供具有对应于供电网络210的网络频率的频率的交流电压时，可以利用发电机34的电源开关206接通。
193.除了借助于电源开关206将发电机34接通到供电网络210上之外，电容器组242还能够通过连接开关260并联接通定子绕组254、256和258，其中，电容器组242连同其电容器244、246和248用于在无功功率和有功功率方面进行功率适配。
194.在此，当电源开关206同样闭合并且因此发电机34将电能输出给供电网络210时，连接开关260由控制器200'闭合。
195.然而，如果电源开关206打开，则首先连接开关260保持继续闭合。
196.附加地，电阻器连接开关280由控制器200'闭合，从而各个电阻器274、276和278现在并联接通电容器244、246和248。
197.这导致，一方面在定子绕组254、256和258处仍然存在电压，并且因此在发电机34的转子82继续转动时进行转子82的制动，因为仍然由发电机34产生的电能在电阻274、276和278中转化成热量并且因此导致发电机34的转子82的制动。
198.如果发电机34的转子82停止，则由控制器200'打开电阻器连接开关280并且控制器200'还打开连接开关260，从而电容器组242同样不再并联接通发电机34的定子绕组254、256和258。
199.在发电机34重新运行时，控制器200'通过转速传感器120检测转子82的转动运动，其中，例如如上所述，通过回路10的调试，增大转子82的转速并且因此也增大由发电机34产生的交流电压的频率。
200.在这个阶段期间，定子绕组254、256和258不与电容器组242连接。
201.仅当从控制器200'方面借助于电源开关206将发电机34接通到供电网络210时，才再次借助于连接开关260进行电容器组242的连接，以便同样如上所述地进行功率适配。
202.不过，电阻器连接开关280始终保持打开，并且因此电阻器组272与电容器组242断开，直到再次打开电源开关206。然后电阻器组272才通过电阻器连接开关280再次接通到电容器组242，该电容器组引起发电机34的转子82的已经描述的制动作用。
203.在具有在图11中示出的膨胀设备的按照本发明的设备的第六实施例中，由发电机34产生的电能通过电源开关206输送给转换器单元300。所述转换器单元包括第一转换器302，该转换器将交流电、特别是由发电机34产生的三相交流电以直流电的形式输送给转换器单元300的直流中间回路304。
204.所述直流中间回路304本身又与转换器单元300的第二转换器306连接，该第二转换器又转换直流中间回路304的直流电并且将其输送给具有对应于供电网络210的网络频
率的交流输出回路308。
205.在交流输出回路308中设置第一感应器组312和第二感应器组314并且在两个感应器组312、314之间设置电容器组316，从而利用感应器组312和感应器组314以及电容器组316可以使由第二转换器306产生的交流电最佳地适配于供电网络210。
206.此外，交流输出回路308还可以通过输出开关322与供电网络210连接。
207.在所述第六实施例中，控制器200”这样构造，使得仅当发电机34以由转速传感器120检测到的最低转速转动时，所述控制器才借助于电源开关206将发电机34与第一转换器302连接。
208.例如，这样测量发电机34的最低转速，使得所产生的交流电具有大约对应于20hz至30hz范围内的最小频率的发电机频率。
209.从所述最小频率开始达到用于第一转换器302的运行频率范围，从而接着将直流电由第一转换器302馈入到直流中间回路304中。
210.因此，在所述运行频率范围内第二转换器306然后也能够在交流输出回路308中产生交流电，该交流电具有对应于供电网络210的网络频率的频率。
211.控制器200”因此能够通过输出端342这样控制第一转换器302，使得其从达到交流电的最小频率开始这样运行第一转换器302，使得其转换器频率为几hz，例如1hz至3hz，低于发电机频率，以便通过制动发电机34从该发电机提取能量并且由此将由发电机34产生的电能馈入到直流中间回路304中。
212.与此相反，第二转换器306始终这样运行，使得它产生精确具有供电网络210的网络频率的交流电并且将所述交流电馈入到交流输出回路308中。
213.控制器200'因此能够在导致交流电的转速范围内运行发电机34，该交流电可以在所提到的最小频率至最大频率之间的运行范围内、例如在60hz至80hz之间变化，因为始终存在通过第一转换器302将产生的交流电馈入到直流中间回路304中的可能性。
214.控制器200”在此特别是这样运行循环过程，使得在发电机34上提供尽可能最佳的能量产出以用于馈入到供电网络210中。
215.如果在供电网络210中出现问题，则控制器202'能够借助于输出开关322将第二转换器306与网络断开并且因此防止对其造成损坏。
216.如果第一转换器302的转速导致产生的交流电的、在运行范围之外的发电机频率(该运行范围从最小频率达到最大频率)，则控制器200”同样能够将第一转换器302与发电机34断开。
217.按照本发明的设备的第六实施例在第一实施例的变化方案中能够这样运行，使得按照图9的步骤s1至s7可以以与结合控制器200所描述的相同的方式由控制器200”实施。
218.不过，已经可以在按照步骤s8的更短的运行时间之后实施步骤s9，并且在步骤s10中已经在达到对应于运行频率范围的发电机频率时将在发电机频率中产生的电能馈入到按照步骤10的供电网络210中。
219.此后，通过控制器200”在运行频率范围内连续增大发电机频率，以便能够将还更多的电功率从发电机34馈入到供电网络210中。
220.在此，一方面控制器200”在循环过程中这样优化流程，使得在发电机34上产生尽可能多的电能并且可以馈入到供电网络210中，其中，始终基于转速传感器120的传感器信
号将第一转换器302适配于发电机频率，只要该发电机频率在运行频率范围内。
221.但是也可以通过控制器200”将发电机频率仅增大到限定的频率，例如对应于电网频率的运行频率，并且然后保持在所述频率中。