Die Erfindung betrifft eine Expansionsanlage für ein Arbeitsmedium, das insbesondere in einem Kreisprozess einer Abwärme nutzenden Anlage, insbesondere in einer mit einem Rankine-Zyklus arbeitenden Anlage, eingesetzt ist, umfassend eine mit einem Stromgenerator gekoppelte

Expansionseinrichtung für das Arbeitsmedium, einen Einlass zur Zufuhr des unter Druck stehenden Arbeitsmediums und einen Auslass für das von der Expansionseinrichtung expandierte Arbeitsmedium.

Derartige Expansionsanlagen sind beispielsweise aus der EP 2 743 464 AI bekannt.

Bei diesen Expansionsanlagen wird von dem Arbeitsmedium in dem Kreisprozess stets Schmiermittel mitgeführt, das in der Expansionsanlage abgeschieden wird und als Flüssigkeit zur Schmierung der Expansionsanlage zur Verfügung steht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Expansionsanlage der eingangs beschriebenen Art die Schmierung zu verbessern.

Diese Aufgabe wird bei einer Expansionsanlage der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass dem Einlass eine ein Schmiermittelaerosol erzeugende Aerosolgeneratoreinheit zugeordnet ist, welche von dem zur Expansionseinrichtung geführten Arbeitsmedium durchströmt ist und eine Strömungsführung für das Arbeitsmedium mit einem Konzentrationsabschnitt aufweist, welcher in dem der Expansionseinrichtung zugeführten Gesamtmassenstrom des Arbeitsmediums mitgeführtes Schmiermittel zu Aerosolpartikeln konzentriert und aus welchem diese Aerosolpartikel zusammen mit einem aus dem Gesamtmassenstrom des Arbeitsmediums abgezweigten Teilmassenstrom des Arbeitsmediums als Schmiermittel- aerosolmassenstrom austreten, und dass ein Leitungssystem vorgesehen ist, welches der Schmiermittelaerosolmassenstrom zu Schmierstellen einer Expansionsvorrichtung der Expansionseinrichtung zur Aerosolschmierung führt.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist darin zu sehen, dass diese nicht den Weg der EP 2 743 464 geht und das Schmiermittel von dem Arbeitsmedium als Flüssigkeit abtrennt, um mit dem Schmiermittel als Flüssigkeit die Expansionsvorrichtung zu schmieren, sondern im Gegensatz dazu lediglich das Schmiermittel zu Aerosolpartikeln konzentriert, die dann zusammen mit einem aus dem Gesamtmassenstrom des Arbeitsmediums abgezweigten Teilmassenstrom einen Schmiermittelaerosolmassenstrom bilden, der dann zur Aerosolschmierung den verschiedenen Schmierstellen zugeführt wird .

Somit wird die Tatsache, dass sich das Schmiermittel in dem Arbeitsmedium zu einem Aerosol konzentrieren lässt, ausgenutzt, die aus dem Stand der Technik bekannte Abtrennung des Schmiermittels von dem Arbeitsmedium unter Bildung einer Flüssigkeit zu vermieden und mit einem Teilstrom des Arbeitsmediums die Aerosolpartikel der Expansionsvorrichtung zur Aerosolschmierung zuzuführen, welche sich für die Expansionsvorrichtung als besonders vorteilhaft erwiesen hat.

Im Rahmen der erfindungsgemäßen Lösung erfolgt dabei die Aerosolschmierung mit einem Schmiermittelaerosolmassenstrom, welcher einen Schmiermittelanteil im Bereich von 2 Ma% (Massenprozent) bis 30 Ma% (Massenprozent), vorzugsweise 3 Ma% bis 20 Ma%, aufweist. Eine besonders günstige Lösung sieht vor, dass die Aerosolgeneratoreinheit in dem Konzentrationsabschnitt die Strömungsrichtung des in diesen

eintretenden Gesamtmassenstroms zur Ausbildung des der Expansionsvorrichtung zugeführten Hauptmassenstroms insgesamt um mindestens 60°, noch besser um mindestens 90°, umlenkt und im Bereich der Umlenkung der Strömungsrichtung den Schmiermittelaerosolmassenstrom aus dem Gesamtmassenstrom abzweigt.

Besonders günstig ist es, wenn die Aerosolgeneratoreinheit in dem

Konzentrationsabschnitt die Strömungsrichtung des in diesen eintretenden Gesamtmassenstroms zur Ausbildung des der Expansionsvorrichtung zugeführten Hauptmassenstroms insgesamt um mindestens 140° umlenkt.

Hinsichtlich der Strömungsrichtung, mit welchem der Schmiermittelaerosol- massenstrom aus dem Konzentrationsabschnitt der Aerosolgeneratoreinheit abströmt, wurden bislang keine näheren Angaben gemacht.

So sieht eine besonders günstige Lösung vor, dass der Schmiermittelaerosol- massenstrom aus dem Konzentrationsabschnitt der Aerosolgeneratoreinheit mit einer Strömungsrichtung abströmt, die mit der Strömungsrichtung des sich ausbildenden Hauptmassenstroms einen Winkel von mindestens 60°, insbesondere einen Winkel von mindestens 90°, einschließt.

Noch vorteilhafter ist es, wenn der Schmiermittelaerosolmassenstrom aus dem Konzentrationsabschnitt der Aerosolgeneratoreinheit mit einer Strömungsrichtung abströmt, die mit der Strömungsrichtung des sich ausbildenden Hauptmassenstroms einen Winkel von insgesamt mehr als 140°, vorzugsweise insgesamt ungefähr 180°, einschließt. Ferner wurden hinsichtlich der Strömungsrichtung des Schmiermittelaerosol- massenstroms relativ zur Strömungsrichtung des in den Konzentrationsabschnitt eintretenden Gesamtmassenstroms ebenfalls keine näheren Angaben gemacht.

So sieht eine weitere vorteilhafte Lösung vor, dass der Schmiermittelaerosol- massenstrom aus dem Konzentrationsabschnitt der Aerosolgeneratoreinheit mit einer Strömungsrichtung abströmt, die mit der Strömungsrichtung des in den Konzentrationsabschnitt eintretenden Gesamtmassenstroms einen Winkel von weniger als 120°, noch besser einen Winkel von weniger als 90°, besonders bevorzugt einen Winkel von weniger als 45°, einschließt.

Besonders vorteilhaft wirkt die erfindungsgemäße Aerosolgeneratoreinheit, wenn diese in dem Konzentrationsabschnitt eine die Strömungsgeschwindigkeit erhöhende Strömungsquerschnittsverengung aufweist.

Ferner wird die Wirkung einer Strömungsquerschnittsverengung noch dadurch verbessert, wenn die Aerosolgeneratoreinheit stromabwärts der Strömungsquerschnittsverengung eine Strömungsquerschnittserweiterung zur Reduktion der Strömungsgeschwindigkeit des Gesamtmassenstroms aufweist, um zu verhindern, dass die Aerosolpartikel von dem Hauptmassenstrom mitgerissen werden.

Hinsichtlich der Ausbildung der Aerosolgeneratoreinheit im Einzelnen wurden bislang keine näheren Angaben gemacht.

So sieht eine vorteilhafte Lösung vor, dass die Aerosolgeneratoreinheit einen Aufnahmeraum aufweist, in welchen der Gesamtmassenstrom eintritt und dass der Gesamtmassenstrom aus dem Aufnahmeraum in den Konzentrationsabschnitt einströmt. Vorzugsweise erfolgt dabei in dem Aufnahmeraum eine Reduzierung der Strömungsgeschwindigkeit, während in dem Konzentrationsabschnitt eine Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit erfolgt.

Insbesondere ist der Konzentrationsabschnitt so ausgeführt, dass in diesem zur Ausbildung der Strömungsquerschnittsverengung ein oder mehrere Durchtrittsfenster oder eine Durchtrittsöffnung vorgesehen ist, deren

Strömungsquerschnitte kleiner sind als der Strömungsquerschnitt im

Aufnahmeraum.

Insbesondere ist es daher günstig, wenn eine Strömungsquerschnittfläche des Durchtrittsfensters oder der Durchtrittsöffnung einstellbar ist.

Für die Erzeugung des Schmiermittelaerosolmassenstroms ist es ferner günstig, wenn die Aerosolgeneratoreinheit einen Austrittsraum aufweist, der stromabwärts des Konzentrationsabschnitts angeordnet ist.

Insbesondere ist es dabei von Vorteil, wenn in dem Austrittsraum eine

Reduzierung der Strömungsgeschwindigkeit in Bezug auf die Strömungsgeschwindigkeit im Konzentrationsabschnitt erfolgt.

Ferner ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Aerosolgeneratoreinheit einen Zentralraum und eine diesen umschließenden Ringraum aufweist, dass der Konzentrationsabschnitt in einem Übergangsbereich von dem Ringraum zum Zentralraum angeordnet ist und dass entweder der Ringraum oder der Zentralraum den Aufnahmeraum und entweder der Zentralraum bzw. der Ringraum den Austrittsraum bilden.

Besonders günstig ist es bei dieser Lösung, wenn die Aerosolgeneratoreinheit eine Führungshülse aufweist, welche den Ringraum von dem Zentralraum trennt und an welcher endseitig der Konzentrationsabschnitt angeordnet ist. Vorzugsweise lässt sich die Führungshülse so ausbilden, dass diese endseitig eine Strömungsquerschnittsverengung im Konzentrationsabschnitt aufweist.

Eine besonders günstige Lösung sieht vor, dass der Ringraum den Aufnahmeraum umfasst, so dass der Gesamtmassenstrom in den Ringraum eintritt, und vom Ringraum über den Konzentrationsabschnitt in den Austrittsraum übertritt, wobei insbesondere in dem Konzentrationsabschnitt ein Durchtrittsfenster angeordnet sind.

Ferner wurden im Zusammenhang mit den bislang beschriebenen Lösungen keine näheren Angaben gemacht, wie ein Abströmen des Schmiermittel- aerosolmassenstroms erfolgen soll.

Vorzugsweise ist hierzu vorgesehen, dass an den Konzentrationsabschnitt eine Austrittsöffnung angrenzt, durch welche der Schmiermittelaerosolmassen- strom hindurchtritt.

Diese Austrittsöffnung ist vorzugsweise in einer den Konzentrationsabschnitt begrenzenden Wand vorgesehen.

Im Fall einer Strömungsquerschnittsverengung in dem Konzentrationsabschnitt ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Austrittsöffnung im Bereich der Strömungsquerschnittsverengung angeordnet ist.

Eine weitere vorteilhafte Lösung sieht vor, dass die Austrittsöffnung stromabwärts der Strömungsquerschnittsverengung angeordnet ist.

Hinsichtlich der Ausbildung der Expansionsvorrichtung im Einzelnen wurden bislang keine näheren Angaben gemacht.

So könnte theoretisch die Expansionsvorrichtung als Kolbenmaschine oder Turbine ausgebildet sein. Eine vorteilhafte Lösung sieht vor, dass die Expansionsvorrichtung eine zwei ineinander eingreifende Schraubenläufer umfassende Schraubenexpansionsvorrichtung ist.

Vorzugsweise ist bei der erfindungsgemäßen Lösung vorgesehen, dass der Schmiermittelaerosolmassenstrom mindestens einer Lagereinheit oder den Lagereinheiten der Expansionsvorrichtung zugeführt wird.

Der Schmiermittelaerosolmassenstrom wird vorzugsweise über ein Leitungssystem den vorgesehenen Schmierstellen zugeführt.

Dieses Leitungssystem ist entweder ein extern des Gehäuses ausgeführtes Leitungssystem oder in das Gehäuse integriert.

In dem Leitungssystem ist beispielsweise ein Durchflusserfassungselement und/oder ein Wärmetauscher und/oder eine Nachbehandlungseinheit, beispielsweise ein Filter, angeordnet.

Bei einer derartigen Schraubenexpansionsvorrichtung erfolgt beispielsweise die Schmierung derselben ergänzend zur Schmierung durch das im Hauptmassenstrom mitgeführte Schmiermittel so, dass auch der Schmiermittel- aerosolmassenstrom an mindestens einer Stelle der jeweiligen einen

Schraubenläufer aufnehmenden Schraubenläuferbohrung zugeführt wird .

Ferner ist es günstig, wenn zur zusätzlichen Schmierung der Schraubenläufer der Schmiermittelaerosolmassenstrom den jeweiligen Schraubenläufer- bohrungen an mehreren, unterschiedlichen Expansionszuständen

entsprechenden Stellen zugeführt wird.

Grundsätzlich könnte die Zufuhr des Schmiermittelaerosolmassenstroms an der jeweiligen Stelle über eine endseitige Öffnung des Leitungssystems erfolgen. Zur Verbesserung der Schmierung ist vorgesehen, dass die Zufuhr des

Schmiermittelaerosolmassenstroms an der jeweiligen Stelle über eine den Schmiermittelaerosolmassenstrom verteilende Düse erfolgt.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betreiben einer Expansionsanlage für ein Arbeitsmedium, das insbesondere in einem Kreisprozess einer Abwärme nutzenden Anlage, insbesondere in einer mit einem Rankine-Zyklus arbeitenden Anlage eingesetzt ist, umfassend eine mit einem Stromgenerator gekoppelte Expansionseinrichtung für das Arbeitsmedium, einen Einlass zur Zufuhr des unter Druck stehenden Arbeitsmediums und einen Auslass für das von der Expansionseinrichtung expandierte Arbeitsmedium, bei welchem in einer dem Einlass zugeordneten, ein Schmiermittelaerosol erzeugenden Aerosolgeneratoreinheit das Arbeitsmedium so geführt wird, dass in dem zu der Expansionseinrichtung geführten Gesamtmassenstrom des Arbeitsmediums mitgeführtes Schmiermittel zu Aerosolpartikeln konzentriert wird und aus diesen Aerosolpartikeln zusammen mit einem aus dem Gesamtmassenstrom des Arbeitsmediums abgezweigten Teilmassenstrom des Arbeitsmediums ein Schmiermittelaerosolmassenstrom gebildet wird, der von einem Leitungssystem Schmierstellen der Expansionsvorrichtung der Expansionseinrichtung zur Aerosolschmierung zugeführt wird .

Eine vorteilhafte Weiterbildung dieses Verfahrens sieht dabei vor, dass in der Aerosolgeneratoreinheit in einem Konzentrationsabschnitt die Strömungsrichtung des in diesen eintretenden Gesamtmassenstroms zur Ausbildung eines der Expansionsvorrichtung zugeführten Hauptmassenstroms um mindestens 60°, insbesondere um mindestens 90°, umgelenkt wird und am Ort der Umlenkung der Strömungsrichtung den Schmiermittelaerosolmassen- strom abgezweigt wird . Bei der erfindungsgemäßen Lösung ist es für die Ausbildung des Schmier- mittelaerosolmassenstroms vorteilhaft, wenn in der Aerosolgeneratoreinheit Bereich einer Strömungsumlenkung von der Strömungsrichtung des Gesamtmassenstroms in die Strömungsrichtung des Hauptmassenstroms der Schmiermittelaerosolmassenstrom mit einer von der Strömungsrichtung des Hauptmassenstroms verschiedenen Strömungsrichtung abströmt.

Insbesondere ist es zur Ausbildung eines geeigneten Schmiermittelaerosol- massenstroms von Vorteil, wenn in einem Konzentrationsabschnitt der Aerosolgeneratoreinheit der Schmiermittelaerosolmassenstrom in einer Strömungsrichtung abgeführt wird, die mit der Strömungsrichtung eines abströmenden Hauptmassenstroms einen Winkel von mindestens 60°, besse mindestens 90°, noch besser mindestens 140°, vorzugsweise ungefähr 180° das heißt 180° ± 20°, einschließt.

Ferner ist es für die Ausbildung des Schmiermittelaerosolmassenstroms günstig, wenn in einem Konzentrationsabschnitt der Aerosolgeneratoreinheit der Schmiermittelaerosolmassenstrom in einer Strömungsrichtung abgeführt wird, die mit der Strömungsrichtung des in den Konzentrationsabschnitt eintretenden Gesamtmassenstroms einen Winkel von weniger als 90°, noch besser weniger als 45° und noch besser weniger als 20° einschließt.

Für die Ausbildung der Aerosolpartikel ist es günstig, wenn in der Aerosolgeneratoreinheit am Ort der Bildung des Schmiermittelaerosolmassenstroms vom Gesamtmassenstrom die Strömungsgeschwindigkeit erhöht wird.

Ferner ist es für das Sammeln der Aerosolpartikel günstig, wenn in der Aerosolgeneratoreinheit stromabwärts der Strömungsquerschnittsverengung die Strömungsgeschwindigkeit des Gesamtmassenstroms reduziert wird. Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung sowie der zeichnerischen Darstellung einiger

Ausführungsbeispiele.

In der Zeichnung zeigen :

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Kreisprozesses; Fig. 2 eine Darstellung einer Expansionsanlage;

Fig. 3 einen teilweisen Schnitt durch die Expansionseinrichtung im Bereich einer Expansionsvorrichtung und einer Aerosolgeneratoreinheit;

Fig. 4 eine vergrößerte Darstellung der Schmiermittelgeneratoreinheit zusammen mit einer schematischen Darstellung eines Ausschnitts der Expansionsvorrichtung;

Fig. 5 eine Darstellung ähnlich Fig . 3 eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Expansionseinrichtung;

Fig. 6 eine Darstellung der Aerosolgeneratoreinheit bei einem dritten

Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Expansionseinrichtung und

Fig. 7 eine Darstellung der Aerosolgeneratoreinheit bei einem vierten

Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Expansionseinrichtung .

Bei einem in Fig. 1 dargestellten Kreisprozess, insbesondere einem mit einem Rankine-Zyklus arbeitenden Kreisprozess, wird ein in einem Kreislauf 10 geführtes Arbeitsmedium durch einen Verdichter 12, der durch einen Motor 14 angetrieben ist, verdichtet. In einem nachfolgenden Wärmetauscher 16 wird das Arbeitsmedium durch Zufuhr von Wärme aus einem Wärmestrom 18 verdampft, nachfolgend einer in dem Kreislauf 10 angeordneten Expansionsanlage 20 zugeführt, welche eine Expansionseinrichtung 22 umfasst, die einen Generator 24 antreibt, der zur Stromerzeugung genutzt wird .

Anschließend erfolgt eine Kondensation des Arbeitsmediums in einem in dem Kreislauf 10 angeordneten Wärmetauscher 26, wobei eine Abfuhr eines Wärmestroms 28 erfolgt.

Das kondensierte Arbeitsmedium wird dann wieder dem Verdichter 12 zugeführt.

Insbesondere erfolgt durch den Verdichter 12 eine isentrope, insbesondere eine ideale isentrope, Verdichtung eines von dem Wärmetauscher 26 erzeugten flüssig gesättigten Kondensats des Arbeitsmediums und in dem Wärmetauscher 16 erfolgt eine isobare Verdampfung des unterkühlten

Systems bis zum Erreichen des dampfförmig gesättigten Zustandes, in dem dann das Arbeitsmedium der Expansionsanlage 20 zugeführt wird, bei welcher durch Expansion mechanische Arbeit entsteht, durch welche der Generator 24 angetrieben wird .

In dem Wärmetauscher 26 erfolgt schließlich eine isobare, insbesondere eine vollständige isobare, Kondensation des Arbeitsmediums durch Abfuhr des Wärmestroms 28, so dass dann wiederum ein flüssig gesättigtes Kondensat dem Verdichter 12 zugeführt werden kann .

Als Arbeitsmedium werden insbesondere organische Arbeitsmedien wie beispielsweise R245fa oder ähnliche Medien eingesetzt. Vorzugsweise dient ein derartiger Kreisprozess zur Ausnutzung industrieller Abwärme, die beispielsweise im Bereich zwischen 100°C und 700°C anfällt, wobei sich diese Abwärme durch den vorstehend beschriebenen Kreisprozess in elektrische Energie umwandeln lässt.

In Fig . 2 ist beispielhaft eine derartige Expansionsanlage 20 dargestellt, deren Expansionseinrichtung 22 mit dem Generator 24 gekoppelt ist, wobei der Generator 24 und die Expansionseinrichtung 22 in einem gemeinsamen Gehäuse 32 angeordnet und zu einer Einheit zusammengefasst sind .

Eine Zufuhr eines von dem Verdichter 12 zu verdichtenden Gesamtmassenstroms G des Arbeitsmediums erfolgt über einen Einlass 34 der Expansionseinrichtung 22, wobei nachfolgend das Arbeitsmedium die Expansionseinrichtung 22 durchströmt.

Nach Durchströmen der Expansionseinrichtung 22 durchströmt das Arbeitsmedium den in dem Gehäuse 32 angeordneten Generator 24 und schließlich verlässt das Arbeitsmedium das Gehäuse 32 über einen Auslass 36 wobei das nach der Expansionseinrichtung 22 vorliegende expandierte Arbeitsmedium gleichzeitig eine Kühlung des Generators 24 in dem Gehäuse 32 bewirkt.

Vorzugsweise ist dabei der Auslass 36 auf einer der Expansionseinrichtung 22 gegenüberliegenden Seite des Generators 24 am Gehäuse 32 angeordnet.

Wie in Fig. 3 dargestellt, umfasst die als Ganzes mit 22 bezeichnete

Expansionseinrichtung eine beispielsweise als Schraubenexpansionsvorrichtung ausgebildete Expansionsvorrichtung 40, welche zwei Schraubenläufer 42 aufweist, die jeweils auf einer Schraubeniäuferweiie 44 sitzen, wobei die Schraubenläuferwellen 44 beidseitig der Schraubenläufer 42 in Drehlagereinheiten 46, 48 um die jeweiligen Drehachsen 49 drehbar gelagert sind. Insbesondere greifen die beiden Schraubenläufer 42 ineinander und sind jeweils in einer von zwei überlappenden Schraubenläuferbohrungen 52 in einem Schraubenläufergehäuse 54 angeordnet, wobei das Schraubenläufer- gehäuse 54 einerseits ein Einlassfenster 56 für das Arbeitsmedium aufweist und dem Einlassfenster 56 im Wesentlichen gegenüberliegend ein Auslassfenster 58 aufweist, aus welchem das durch die sich um ihre jeweiligen Drehachsen 49 drehenden Schraubenläufer 42 expandierte Arbeitsmedium austritt.

Von dem Austrittsfenster 58 wird das Arbeitsmedium dann über einen

Austrittskanal 62 dem ebenfalls in dem Gehäuse 32 angeordneten Generator 24 zugeführt und umströmt vorzugsweise den Generator 24 zur Kühlung desselben.

Die Expansionseinrichtung 22 umfasst eine zwischen dem Einlass 24 für das Arbeitsmedium und dem Einlassfenster 56, wie in den Fig . 2 bis 3 dargestellt, angeordnete und als Ganzes mit 70 bezeichnete Aerosolgeneratoreinheit 70, welche dazu dient, aus einem über den Einlass 34 in die Aerosolgeneratoreinheit 70 eintretenden Gesamtmassenstrom G des Arbeitsmediums das von dem Gesamtmassenstrom G mitgeführte Schmiermittel zu Aerosolpartikeln zu konzentrieren und aus diesen Aerosolpartikeln zusammen mit einem aus dem Gesamtmassenstrom G des Arbeitsmediums abgezweigten Teilmassenstrom des Arbeitsmediums einen Schmiermittelaerosolmassenstrom SAe zu bilden, der, wie in Fig . 4 dargestellt, aus der Aerosolgeneratoreinheit 70 abgeführt wird und Schmierstellen 72 bis 76 der Expansionsvorrichtung 40 zugeführt wird, wobei beispielsweise die Schmierstelle 72 in einer der Schraubenläuferbohrungen 52, insbesondere einlassnahe derselben, liegt, die Schmierstelle 74 der Drehlagereinheit 46 zugeordnet ist und die Schmierstelle 76 der Drehlagereinheit 48 zugeordnet ist. Somit besteht die Möglichkeit, mit dem Schmiermittelaerosolmassenstrom SAe sowohl die Schraubenläufer 42 in den entsprechenden Schraubenläufer- bohrungen 52 und/oder die Drehlagereinheit 46 und 48 zu schmieren, ohne die Notwendigkeit, flüssiges Schmiermittel zu erzeugen und dieses als

Flüssigkeit den entsprechenden Schmierstellen 72 zuzuführen .

Wie im Detail in Fig. 4 dargestellt, ist bei einem ersten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Expansionseinrichtung 22 die Aerosolgeneratoreinheit 70 unmittelbar dem Einlass 34 zugeordnet, wobei der Gesamtmassenstrom G über einen Einlasskanal 82 in einen von einem Ringraum 84 umfassten

Aufnahmeraum 80 der Aerosolgeneratoreinheit 70 eintritt, wobei der Ringraum 84 zwischen einer Führungshülse 86 und einer Innenwand 88 eines Gehäuses 92 der Aerosolgeneratoreinheit 70 angeordnet ist, wobei der Ringraum 84 und die Führungshülse 86 eine Mittelachse 94 umschließend angeordnet sind und wobei sich die Mittelachse 94 quer, vorzugsweise senkrecht, zu einer

Strömungsrichtung 96 des Gesamtmassenstroms G im Einlasskanal 82 erstreckt.

Vorzugsweise ist der Einlasskanal 82 so angeordnet, dass dieser in einem mittleren Bereich des sich in Richtung der Mittelachse 94 erstreckenden als Ringraum 84 ausgebildeten Aufnahmeraums 80 in diesen einmündet.

Der Aufnahmeraum 80 ist durch das Gehäuse 92 der Aerosolgeneratoreinheit 70 in Richtung der Mittelachse 94 durch sich zwischen der Führungshülse 86 und der Innenwand 88 erstreckende ringförmige Querwände 102 und 104 des Gehäuses 92 abgeschlossen. Um den Gesamtmassenstrom G von dem Aufnahmeraum 80 in einen

Austrittsraum 110 der Aerosolgeneratoreinheit 70, welcher beispielsweise von einem Zentralraum 112 der Führungshülse 86 umfasst ist, übertreten zu lassen, ist die Führungshülse 86 mit um die Mittelachse 94 umlaufend angeordneten Durchtrittsfenstern 114 versehen, welche insbesondere end- seitig der Führungshülse 86, beispielsweise im Anschluss an die Querwand 104 angeordnet sind.

Beispielsweise lässt sich durch Verschieben der Führungshülse 86 eine

Strömungsquerschnittsfläche der Durchtrittsfenster 114 einstellen.

Dabei wird beispielsweise die Querwand 104, durch einen Abschluss 116 des Gehäuses 92 gebildet.

In der Querwand 104 ist eine innerhalb der Führungshülse 86 liegende und vorzugsweise koaxial zur Mittelachse 94 angeordnete Austrittsöffnung 122 angeordnet, die dazu dient, den Schmiermittelaerosolmassenstrom SAe austreten zu lassen.

Der Austrittsöffnung 122 gegenüberliegend geht der Zentralraum 112 der Führungshülse 86 in einen Überleitungskanal 124 über, der zum Einlassfenster 56 der Expansionsvorrichtung 40 führt.

Der mit dem Querschnitt Q _E im Einlasskanal 82 geführte Gesamtmassenstrom G erfährt beim Eintritt in den Aufnahmeraum 80 aufgrund einer Querschnittsvergrößerung auf eine Querschnittsfläche Q _A eine Strömungsverlangsamung, wobei sich der Gesamtmassenstrom G über den gesamten Aufnahmeraum 80, also in dem gesamten Ringraum 84 um die Führungshülse 86 verteilt und eine Strömungsumlenkung erfährt, so dass der Gesamtmassenstrom G in einer zur Mittelachse 94 ungefähr parallelen Strömungsrichtung 132 auf die Querwand 104 zuströmt. Kommend von dem Aufnahmeraum 80 wird der Gesamtmassenstrom G von der Querwand 104 um ungefähr 90° umgelenkt und tritt durch die Durchtrittsfenster 114 hindurch, deren Querschnittsfläche signifikant kleiner als die Querschnittsfläche Q _A und die Querschnittsfläche Q _E ist, so dass eine signifikante Zunahme der Strömungsgeschwindigkeit beim Durchtritt durch die Durchtrittsfenster 114 erfolgt.

Dabei erfährt der Gesamtmassenstrom G, wie in Fig . 4 dargestellt, auf seinem Weg von dem Ringraum 84 durch die Durchtrittsfenster 114 eine durch die Querwand 104 bedingte Umlenkung von zunächst ungefähr 90°, da der Gesamtmassenstrom beim Durchtreten der Durchtrittsfenster 114 zunächst von der zur Mittelachse 94 ungefähr parallelen Strömungsrichtung 132 in eine zur Mittelachse ungefähr radiale Strömungsrichtung 134 umgelenkt wird.

Innerhalb der Führungshülse 86 erfährt der überwiegende Teil des Gesamtmassenstroms G des Arbeitsmediums eine weitere Umlenkung um ungefähr 90° in eine Strömungsrichtung 136, die von den Durchtrittsfenstern 114 weg zum Austrittsraum 110 und in Richtung des Überleitungskanals 124 und näherungsweise parallel zur Mittelachse 94 verläuft.

Dieser Teil des Gesamtmassenstroms G, der sich in der Strömungsrichtung 136 ausbreitet, bildet einen Hauptmassenstrom H, der aus dem Austrittsraum 110 in der Führungshülse 86 in den Überleitungskanal 124 übertritt und von dort über das Einlassfenster 56 in die Expansionsvorrichtung 40 eintritt, um dort die bereits beschriebene Expansion zu erfahren.

Insgesamt sieht somit die Aerosolgeneratoreinheit 70 eine Strömungsführung für das Arbeitsmedium vor, die eine mehrfache Umlenkung des Arbeitsmediums zur Folge hat. Durch die Umlenkung des Gesamtmassenstroms G von der Strömungsrichtung 132, die auf die Querwand 104 gerichtet ist und die durch die Querwand 104 bedingte Umlenkung in die Strömungsrichtung 134 um ungefähr 90° erfolgt bereits eine Konzentration von in dem Arbeitsmedium mitgeführtem Schmiermittel zu Aerosolpartikeln, die weiter verstärkt wird durch die Umlenkung von der Strömungsrichtung 134 nach Durchtritt durch die Durchtrittsfenster 114 in die Strömungsrichtung 136 um ebenfalls ungefähr 90°.

Ein den Strom des Arbeitsmediums von der Strömungsrichtung 132 in die Strömungsrichtung 136 umlenkender, beiderseits der Durchtrittsöffnungen 114 liegende und die Durchtrittsöffnungen 114 mit umfassender Strömungs- führungsabschnitt bildet somit einen Konzentrationsabschnitt 142, in welchem eine Konzentration der Aerosolpartikel und insbesondere eine damit einhergehende Vergrößerung der Aerosolpartikel erfolgt.

Ein nennenswerter Anteil der Menge der Aerosolpartikel folgt nicht dem Strom des Arbeitsmediums in der Strömungsrichtung 136, sondern sammeln sich nahe der Austrittsöffnung 122 und werden durch einen Teilstrom T des

Arbeitsmediums, welcher von dem Gesamtmassenstrom G abgezweigt wird, durch die Austrittsöffnung 122 in einer Strömungsrichtung 138 hindurchgeführt, wobei der Teilmassenstrom T mit den konzentrierten und

vergrößerten Aerosolpartikeln zusammen den sich in der Strömungsrichtung 138 durch die Austrittsöffnung 122 hindurchbewegenden Schmiermittel- aerosolmassenstrom SAe bildet.

Dabei schließt die Strömungsrichtung 138 mit der Strömungsrichtung 136, mit welcher der Hauptmassenstrom H aus dem Konzentrationsabschnitt 142 austritt, einen Winkel von ungefähr 180° ein, während die Strömungsrichtung 138 zu der Strömungsrichtung 132, in welcher der Gesamtmassenstrom G in den Konzentrationsabschnitt 142 eintritt, ungefähr parallel ausgerichtet ist. Im Anschluss an die Austrittsöffnung 122 wird der Schmiermittelaerosol- massenstrom SAe über ein Leitungssystem 144 den Schmierstellen 72, 74 und 76 zur Aerosolschmierung zugeführt, wobei das Leitungssystem 144 entweder extern des Gehäuses 32 verläuft oder in das Gehäuse 32 integriert ist.

Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Expansionseinrichtung 22', dargestellt in Fig. 5, ist die Aerosolgeneratoreinheit 70 in gleicher Weise ausgebildet, wie beim ersten Ausführungsbeispiel, allerdings umfasst das Leitungssystem 144' noch zusätzlich einen Kühler 152 zur

Kühlung des Schmiermittelaerosolmassenstroms, ein Schauglas 154 zur Überwachung des Schmiermittelaerosolmassenstroms und gegebenenfalls ein Filter 156 zur Abscheidung von Grobpartikeln aus dem Schmiermittelaerosol- massenstrom SAe, gegebenenfalls noch ein Durchflusserfassungselement und gegebenenfalls noch ein Nachbehandlungselement für den Aerosolmassenstrom.

Die Verwendung eines Filters 156 ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Schmierstellen 72, 74, 76 mit Düsen 172, 174, 176 versehen sind, die zur Feinverteilung des jeweiligen Anteils des Schmiermittelaerosolmassenstroms SAe dienen.

Im Übrigen sind bei dem zweiten Ausführungsbeispiel der Expansionseinrichtung 22' all diejenigen Elemente, die mit dem des ersten Ausführungsbeispiels identisch sind, mit denselben Bezugszeichen versehen, so dass hinsichtlich der Beschreibung derselben vollinhaltlich auf die Ausführungen zum ersten Ausführungsbeispiel Bezug genommen wird.

Bei einem dritten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Expansionseinrichtung 22" ist die Aerosolgeneratoreinheit 70', dargestellt in Fig. 6, vereinfacht ausgebildet, bei dieser schließt sich an den Einlasskanal 82 der Aufnahmeraum 80' an, welcher relativ zum Einlasskanal 82 mit dem Querschnitt Q _E einen vergrößerten Querschnitt Q _A aufweist, wobei sich der

Aufnahmeraum 80' zwischen dem Einlasskanal 82 und einer Blende 152 erstreckt, die sich ausgehend von einer Seitenwand des Überleitungskanals 124 sich in Richtung der Abschlusswand 116 erstreckt, und zwar quer zur Strömungsrichtung 96 und zwischen der Querwand 104 und einer Endkante 154 der Blende einen Durchlass 156 schafft, durch welchen das in den

Aufnahmeraum 80' eintretende Arbeitsmedium hindurchströmen kann.

Insbesondere lässt sich durch Verschieben der Blende 152 die Strömungsquerschnittsfläche des Durchlasses 156 einstellen.

Der Durchlass 156 kann aber auch in Form eines Durchlassfensters realisiert sein.

Insbesondere strömt dabei beispielsweise der Gesamtmassenstrom G in dem Einlasskanal 82 in der Strömungsrichtung 96 und wird durch die Blende 152 in eine parallel zur Blende 152 verlaufende erste Strömungsrichtung 132' umgelenkt, dann durch die Querwand 104 so umgelenkt, dass der Gesamtmassenstrom G mit einer Strömungsrichtung 134, die quer zur Blende 152 verläuft, die Durchtrittsöffnung 156 durchströmt und danach erfolgt eine erneute Umlenkung durch eine Innenwand 162, so dass das Arbeitsmedium in der Strömungsrichtung 136', die wieder ungefähr parallel zur Blende 152 verläuft, in Richtung des Überleitungskanals 124 strömt und den Austrittsraum 110 verlässt. Vorzugsweise ist in diesem Fall die Blende 152 so angeordnet, dass deren Abschlusskante 154 über der Austrittsöffnung 122 verläuft, so dass auch der Konzentrationsabschnitt 142' im Wesentlichen über der Austrittsöffnung 122 liegt und somit sich konzentrierende und vergrößernde Aerosolpartikel durch den Teilstrom T des Arbeitsmediums in der Strömungsrichtung 138' durch die Austrittsöffnung 122 hindurchgeführt werden und den Schmiermittelaerosol- massenstrom 138' SAe bilden, welcher den Schmierstellen 72, 74, 76 über das Leitungssystem 144 zugeführt wird .

Im Übrigen sind all diejenigen Elemente des zweiten Ausführungsbeispiels, die mit denen des ersten Ausführungsbeispiels identisch sind, mit denselben Bezugszeichen versehen, so dass vollinhaltlich auf die Ausführungen zum ersten Ausführungsbeispiel Bezug genommen werden kann.

Bei einem vierten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Expansionseinrichtung 22 ist die Aerosolgeneratoreinheit 70", dargestellt in Fig. 7, vereinfacht und so ausgebildet, dass der Aufnahmeraum 80" und der

Austrittsraum 110" nicht voneinander getrennt sind.

Vielmehr gehen der Aufnahmeraum 80" und der Austrittsraum 110"

ineinander über.

Allerdings weisen der Aufnahmeraum 80" und der Austrittsraum 110" eine sich quer zur Strömungsrichtung 96 im Einlasskanal 82 erstreckende Seitenwand 164 auf, die den mit der Strömungsrichtung 96 in den Aufnahmeraum 80" eintretenden Gesamtmassenstrom G so umlenkt, dass das Arbeitsmedium in der zur Seitenwand 164 ungefähr parallel verlaufenden Strömungsrichtung 136" in den Austrittsraum 110" und dann auch in den Überleitungskanal 124 als Hauptmassenstrom H eintritt, wobei das in dem Gesamtmassenstrom G geführte Arbeitsmedium insoweit, als dieses den Hauptmassenstrom H bildet, eine Umlenkung um ungefähr 90° erfährt. Aufgrund dieser Umlenkung um 90° erfolgt eine Konzentration von Aerosolpartikeln und eine Vergrößerung der Aerosolpartikel, wobei sich diese Aerosolpartikel in dem Konzentrationsabschnitt 142" sammeln, der zwischen der Abschlusswand 116 und der Seitenwand 164 liegt.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Austrittsöffnung 122" so angeordnet, dass diese unmittelbar über der Abschlusswand 116 liegt und so ausgerichtet ist, dass der Teilmassenstrom T, welcher die konzentrierten Aerosolpartikel unter Bildung des Schmiermittelaerosolmassenstroms SAe abführt, mit der ungefähr parallel zur Strömungsrichtung 96 im Einlasskanal 82 ausgerichteten Strömungsrichtung 138", jedoch seitlich zu diesem versetzt durch die

Austrittsöffnung 122" hindurchtritt.

Bei allen vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen der erfindungsgemäßen Expansionseinrichtung 22 führt der Schmiermittelaerosolmassen- strom SAe einen Schmiermittelanteil, der bei Werten von mindestens 2,5 Ma% (Massenprozent) liegt und bis zu Werten von 30 Ma% (Massenprozent) reichen kann.

Noch besser ist es, wenn der Schmiermittelanteil im Schmiermittelaerosol- massenstrom SAe bei Werten im Bereich von ungefähr 3 Ma% bis ungefähr 20 Ma% liegt.