RU2451843C1

RU2451843C1 - Device for recuperation of hydraulic power with heat exchange intensification

Info

Publication number: RU2451843C1
Application number: RU2010154829/06A
Authority: RU
Inventors: Александр Анатольевич Строганов (RU); Александр Анатольевич Строганов
Original assignee: Александр Анатольевич Строганов
Priority date: 2010-12-29
Filing date: 2010-12-29
Publication date: 2012-05-27
Also published as: WO2012091621A1

Abstract

FIELD: power engineering.

SUBSTANCE: device comprises a gas storage, comprising at least one gas reservoir of variable volume, separated with a movable delimiter from at least one liquid reservoir of variable volume with the possibility of gas compression in the specified gas reservoir as liquid is injected into the specified liquid reservoir and gas is expanded when displacing the liquid from the specified liquid reservoir, and also facilities for heat exchange intensification arranged as capable of intensifying heat release as it is compressed at least in one gas reservoir of variable volume and intensifying heat supply to gas as it expands in this gas reservoir, besides, the heat exchange intensification facilities include at least one gas blower installed as capable of establishing forced gas circulation, at least in one gas reservoir of variable volume.

EFFECT: reduced weight and cost of a device.

11 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для рекуперации гидравлической энергии в гидросистемах с широким диапазоном скоростей нагнетания и вытеснения жидкости, в том числе, в гидравлических гибридных автомобилях, а также в строительном, дорожном и подъемно-транспортном оборудовании.The invention relates to mechanical engineering and can be used for the recovery of hydraulic energy in hydraulic systems with a wide range of rates of pumping and displacing liquids, including in hydraulic hybrid vehicles, as well as in construction, road and handling equipment.

Уровень техники.The level of technology.

Известные устройства для рекуперации гидравлической энергии включают по меньшей мере один гидропневматический аккумулятор (далее -аккумулятор), содержащий газовый резервуар переменного объема, заполняемый сжатым газом через газовый порт, а также жидкостный резервуар переменного объема, заполняемый жидкостью через жидкостный порт, причем указанные газовый и жидкостный резервуары отделены друг от друга подвижным разделителем. Как правило, аккумулятор заряжают азотом до начального давления от единиц до десятков МПа.Known devices for the recovery of hydraulic energy include at least one hydropneumatic accumulator (hereinafter the accumulator), comprising a variable volume gas tank filled with compressed gas through a gas port, and a variable volume liquid tank filled with liquid through a liquid port, said gas and liquid tanks are separated from each other by a movable separator. Typically, the battery is charged with nitrogen to an initial pressure of units to tens of MPa.

Для рекуперации гидравлической энергии применяют аккумуляторы как с твердым разделителем в виде поршня, так и с эластичными разделителями, например, в виде полимерных мембран или баллонов [1], а также в виде металлических сильфонов [2].For the recovery of hydraulic energy, batteries are used with both a solid separator in the form of a piston and with elastic separators, for example, in the form of polymer membranes or cylinders [1], as well as in the form of metal bellows [2].

Как правило, аккумулятор содержит один газовый и один жидкостный резервуар переменного объема, давления газа и жидкости в которых равны. Аккумулятор [3] содержит один газовый и несколько жидкостных резервуаров переменного объема, коммутацией которых меняют соотношение между давлением газа в газовом резервуаре и давлением жидкости в гидросистеме. Помимо аккумуляторов устройства для рекуперации гидравлической энергии могут включать также один или несколько газовых резервуаров постоянного объема (газовых сосудов или ресиверов), соединяемых с газовыми резервуарами аккумуляторов [4].Typically, the battery contains one gas and one liquid reservoir of variable volume, the pressure of gas and liquid in which are equal. The battery [3] contains one gas and several liquid reservoirs of variable volume, switching which change the ratio between the gas pressure in the gas reservoir and the liquid pressure in the hydraulic system. In addition to accumulators, hydraulic energy recovery devices can also include one or several constant volume gas reservoirs (gas vessels or receivers) connected to accumulator gas reservoirs [4].

Для рекуперации гидравлической энергии аккумулятор устройства рекуперации соединяют через жидкостный порт с гидросистемой. При передаче энергии от гидросистемы в устройство рекуперации жидкость нагнетается из гидросистемы в жидкостный резервуар аккумулятора, перемещая разделитель и сжимая газ, давление которого повышается. При возврате аккумулированной энергии в гидросистему сжатый газ расширяется, перемещая разделитель с уменьшением объема жидкостного резервуара и вытеснением из него жидкости в гидросистему. Давление газа при этом понижается.For the recovery of hydraulic energy, the battery of the recovery device is connected via a fluid port to the hydraulic system. When energy is transferred from the hydraulic system to the recovery device, the liquid is pumped from the hydraulic system to the liquid reservoir of the battery, moving the separator and compressing the gas, the pressure of which rises. When the accumulated energy is returned to the hydraulic system, the compressed gas expands, moving the separator with a decrease in the volume of the liquid reservoir and the displacement of liquid from it into the hydraulic system. The gas pressure decreases.

Эффективность рекуперации с обычными аккумуляторами может приближаться к 100% в режимах, близких к идеальным, а именно к изотермическому или адиабатическому.The recovery efficiency with conventional batteries can be close to 100% in modes close to ideal, namely isothermal or adiabatic.

Для типичных аккумуляторов объемом в единицы или десятки литров расстояние между стенками газового резервуара достаточно велико (десятки и сотни миллиметров). При таких расстояниях и малых разницах температур теплообмен газа со стенками незначителен. Поэтому процессы сжатия/расширения с изменением давления в 2-3 раза приближаются к изотермическим только при очень больших временах (десятки минут и более), что практически неприменимо. Во многих приложениях (например, при торможении, стоянке и разгоне гидравлического гибридного автомобиля или при опускании, переносе и поднимании грузов гидравлическими подъемниками, экскаваторами и т.п.) длительность циклов рекуперации может изменяться в широком диапазоне, от единиц до десятков и сотен секунд, причем возможны длительные стадии хранения аккумулированной энергии. При этом сжатие и расширение существенно неизотермичны, с большими температурными градиентами в газовом резервуаре. При повышении давления газа в 2-4 раза температура газа повышается на десятки и сотни градусов, после чего в газовом резервуаре возникает свободная конвекция, ускоряющая потерю тепла газа, нагретого при сжатии.For typical accumulators with a volume of units or tens of liters, the distance between the walls of the gas reservoir is quite large (tens and hundreds of millimeters). At such distances and small temperature differences, the heat exchange of gas with the walls is negligible. Therefore, the compression / expansion processes with a pressure change of 2-3 times approach isothermal only at very large times (tens of minutes or more), which is practically not applicable. In many applications (for example, when braking, parking and accelerating a hydraulic hybrid car or when lowering, moving and lifting goods with hydraulic hoists, excavators, etc.), the duration of recovery cycles can vary over a wide range, from units to tens and hundreds of seconds, moreover, long stages of storage of accumulated energy are possible. In this case, the compression and expansion are substantially non-isothermal, with large temperature gradients in the gas reservoir. With an increase in gas pressure by a factor of 2–4, the gas temperature rises by tens and hundreds of degrees, after which free convection occurs in the gas reservoir, accelerating the loss of heat of gas heated during compression.

При очень коротких циклах рекуперации (со временами сжатия или расширения порядка секунды или менее) потери тепла газа на свободную конвекцию относительно малы и рекуперация приближается к адиабатическому режиму с эффективностью, близкой к 100%. Однако удлинение цикла рекуперации, а особенно хранение аккумулированной энергии даже в течение нескольких секунд, приводит к заметному падению эффективности рекуперации [5]. Чем дольше цикл рекуперации, тем больше он отличается от адиабатического, тем сильнее остывает нагретый при сжатии газ, что приводит к большему снижению его давления и росту потерь запасенной энергии, особенно при относительно быстром сжатии и длительном хранении запасенной энергии в аккумуляторе. При больших перепадах температур теплопередача необратима, т.е. большая часть тепла, отданного от сжатого газа стенкам аккумулятора, не может быть возвращена газу при расширении. Поэтому в гидросистему возвращается существенно меньшее количество гидравлической энергии при расширении газа, чем было получено при его сжатии, а эффективность рекуперации падает до 70-80% при степени сжатия около 2 (сжатие/расширение - единицы секунд, хранение - от десятков секунд до единиц минут [5]) или даже до 66% при степени сжатия около 3 [6].With very short recovery cycles (with compression or expansion times of the order of a second or less), the heat loss of the gas due to free convection is relatively small and the recovery approaches an adiabatic regime with an efficiency close to 100%. However, lengthening the recovery cycle, and especially storing the accumulated energy even for several seconds, leads to a noticeable decrease in the recovery efficiency [5]. The longer the recovery cycle, the more it differs from the adiabatic one, the more the gas heated during compression cools, which leads to a greater decrease in its pressure and an increase in stored energy losses, especially with relatively fast compression and long-term storage of stored energy in the battery. At large temperature differences, heat transfer is irreversible, i.e. most of the heat transferred from the compressed gas to the walls of the battery cannot be returned to the gas during expansion. Therefore, a significantly smaller amount of hydraulic energy is returned to the hydraulic system during gas expansion than was obtained during compression, and the recovery efficiency drops to 70-80% with a compression ratio of about 2 (compression / expansion - units of seconds, storage - from tens of seconds to units of minutes [5]) or even up to 66% with a compression ratio of about 3 [6].

Устройства для рекуперации гидравлической энергии, в которых газовый резервуар аккумулятора через газовый порт соединен с газовым резервуаром постоянного объема (далее - ресивером) [4], позволяют использовать меньшие степени сжатия. Перенос части газа между газовыми резервуарами аккумулятора и ресивера несколько усиливают теплообмен с поверхностями газовых портов и соединительных коммуникаций, что, наряду с дополнительными газодинамическими потерями, уменьшает эффективность рекуперации при коротких циклах. Однако интенсивность этого теплообмена недостаточна для того, чтобы сместить изотермический диапазон времен сжатия и расширения в область практически применимых времен. Теплообмен газа со стенками ресивера также мал, как и со стенками газового резервуара аккумулятора. Поэтому и при использовании ресивера процессы сжатия и расширения остаются существенно неизотермичными, а тепловые потери при рекуперации - значительными.Devices for the recovery of hydraulic energy, in which the gas reservoir of the battery through the gas port is connected to a gas reservoir of constant volume (hereinafter referred to as the receiver) [4], allows the use of lower compression ratios. The transfer of a part of the gas between the gas reservoirs of the battery and the receiver somewhat enhances the heat exchange with the surfaces of the gas ports and connecting communications, which, along with additional gas-dynamic losses, reduces the recovery efficiency in short cycles. However, the intensity of this heat transfer is insufficient to shift the isothermal range of compression and expansion times to the range of practically applicable times. The heat exchange of gas with the walls of the receiver is as small as with the walls of the gas reservoir of the battery. Therefore, when using the receiver, the compression and expansion processes remain substantially non-isothermal, and the heat loss during recovery is significant.

В [7] предложено увеличивать количество энергии, возвращаемой в гидросистему, путем превращения цикла рекуперации в цикл тепловой машины, использующей тепло внешнего источника. Описанные в [7] средства нагрева и охлаждения ресиверов и газа в них с помощью поочередного переключения потоков внешних теплоносителей (выхлопных газов для нагрева, воздуха или воды для охлаждения) обеспечивают циклический подвод тепла извне к ресиверам и отвод тепла от них вовне. Однако эти средства не изменяют существенно интенсивность внутреннего теплообмена газа со стенками ресиверов. Для типичных объемов ресиверов в единицы и десятки литров процесс сжатия (так же, как и расширения) газа остается существенно неизотермическим до времен в сотни и более секунд. Часть тепла газа, нагретого при сжатии, необратимо теряется при неравновесном теплообмене с более холодной стенкой ресивера, приводя к рассеянию части энергии, затраченной на сжатие газа. Увеличение количества гидравлической энергии, возвращаемой устройством по [7] достигается последующим изохорным нагревом теплообменников, ресиверов и газа в них. Однако необходимость циклически охлаждать и нагревать массивные стенки ресиверов, теплоемкость которых значительно (в сотни раз) превосходит теплоемкости внешних теплоносителей, прокачиваемых через теплообменники за секунду, приводит к низкой эффективности использования внешнего тепла и огромной тепловой инерции устройства, усугубляемой слабым теплообменом нагреваемых стенок ресиверов с газом в них. Заметный прирост гидравлической энергии, возвращаемой в гидросистему, а тем более переход в режим тепловой машины, генерирующей полезную работу, может быть достигнут только при очень длинных циклах (сотни и даже тысячи секунд), что существенно ограничивает применимость предложенного решения. На более коротких циклах с более быстрыми процессами сжатия и расширения использование устройства [7] в режиме тепловой машины невозможно, а в режиме рекуперации оно имеет мало преимуществ перед более простым устройством [4].In [7], it was proposed to increase the amount of energy returned to the hydraulic system by turning the recovery cycle into a cycle of a heat engine using the heat of an external source. The means for heating and cooling the receivers and gas described in [7] by alternately switching the flows of external coolants (exhaust gases for heating, air or water for cooling) provide a cyclic supply of heat from the outside to the receivers and heat removal from them to the outside. However, these tools do not significantly change the intensity of the internal heat exchange of the gas with the walls of the receivers. For typical volumes of receivers of units and tens of liters, the compression process (as well as expansion) of the gas remains substantially non-isothermal until times of hundreds or more seconds. Part of the heat of gas heated during compression is irreversibly lost during nonequilibrium heat transfer with the cooler receiver wall, leading to the dissipation of part of the energy spent on gas compression. The increase in the amount of hydraulic energy returned by the device according to [7] is achieved by subsequent isochoric heating of heat exchangers, receivers and gas in them. However, the need to cyclically cool and heat the massive walls of the receivers, whose heat capacity significantly (hundreds of times) exceeds the heat capacities of external heat carriers pumped through heat exchangers in a second, leads to low efficiency of external heat and huge thermal inertia of the device, aggravated by the weak heat exchange of the heated walls of the receivers with gas in them. A noticeable increase in hydraulic energy returned to the hydraulic system, and even more so the transition to the heat engine mode, generating useful work, can be achieved only with very long cycles (hundreds or even thousands of seconds), which significantly limits the applicability of the proposed solution. On shorter cycles with faster compression and expansion processes, the use of the device [7] in the heat engine mode is impossible, and in the recovery mode it has few advantages over a simpler device [4].

Для уменьшения тепловых потерь в [3], [8], [9] предложено уменьшать степень нагрева газа и уменьшать потери аккумулированного тепла за счет помещения в газовый резервуар гибкого пористого наполнителя (полимерной пены), который при сжатии отбирает часть тепла у газа и уменьшает степень его нагрева, а при расширении возвращает тепло газу и уменьшает степень его охлаждения. Малые (порядка 1 мм) размеры пор гибкого пористого наполнителя в сотни раз снижают температурные градиенты при теплообмене между газом и регенератором и значительно повышают обратимость теплообмена при сжатии и расширении газа. Пористая структура пены затрудняет возникновение свободной конвекции, замедляя остывание газа и пены при хранении аккумулированной энергии. Однако теплоемкость пены, сравнимая с теплоемкостью сжатого газа при его давлениях более 10 МПа, недостаточна для того, чтобы уменьшить нагрев газа и пены больше, чем в 1,5-2 раза. Поэтому при повышении давления газа в 2-3 раза газ и пена нагреваются на десятки градусов. В результате, при временах хранения более 20 сек эффективность падает до 80-85% [6, 10]. Следует также учитывать, что упругие свойства вспененных эластомеров ухудшаются как при высоких (более 100-150 С), так и при очень низких температурах, которые могут возникать в газовом резервуаре при высоких степенях сжатия/расширения и экстремальных температурах окружающей среды.To reduce heat loss, it was proposed in [3], [8], [9] to reduce the degree of gas heating and to reduce the accumulated heat loss by placing a flexible porous filler (polymer foam) in the gas tank, which, when compressed, takes part of the heat from the gas and reduces the degree of its heating, and upon expansion it returns heat to the gas and reduces the degree of its cooling. Small (about 1 mm) pore sizes of a flexible porous filler reduce temperature gradients hundreds of times during heat transfer between the gas and the regenerator and significantly increase the reversibility of heat transfer during gas compression and expansion. The porous structure of the foam makes it difficult for free convection to occur, slowing down the cooling of gas and foam during storage of stored energy. However, the heat capacity of the foam, comparable with the heat capacity of the compressed gas at its pressures of more than 10 MPa, is insufficient to reduce the heating of gas and foam by more than 1.5-2 times. Therefore, with an increase in gas pressure by a factor of 2–3, gas and foam heat up tens of degrees. As a result, with storage times of more than 20 sec, the efficiency drops to 80–85% [6, 10]. It should also be noted that the elastic properties of foamed elastomers deteriorate both at high (more than 100-150 C) and at very low temperatures that can occur in a gas tank at high compression / expansion rates and extreme ambient temperatures.

Устройство [11], выбранное нами за ближайший аналог, содержит газохранилище, включающее по меньшей мере один газовый резервуар переменного объема в составе гидропневматического аккумулятора. Газохранилище может также содержать газовый резервуар постоянного объема (ресивер), соединенный с газовым резервуаром переменного объема. В аккумуляторе газовый резервуар переменного объема отделен подвижным разделителем по меньшей мере от одного жидкостного резервуара переменного объема с возможностью сжатия газа в газовом резервуаре переменного объема (а также в других резервуарах газохранилища, сообщающихся с этим газовым резервуаром) при нагнетании жидкости в жидкостной резервуар и расширении газа при вытеснении жидкости из жидкостного резервуара, а также средства усиления теплообмена, усиливающие отвод тепла от газа при сжатии и подвод тепла к газу при расширении.The device [11], which we selected for the closest analogue, contains a gas storage, including at least one gas reservoir of variable volume as part of a hydropneumatic accumulator. The gas storage may also comprise a constant volume gas reservoir (receiver) connected to a variable volume gas reservoir. In the accumulator, the gas tank of variable volume is separated by a movable separator from at least one liquid tank of variable volume with the possibility of gas compression in the gas tank of variable volume (as well as in other gas storage tanks in communication with this gas tank) when pumping liquid into the liquid tank and expanding gas when liquid is displaced from a liquid reservoir, as well as heat transfer enhancing means, which enhance heat removal from gas during compression and heat supply to gas during expansion .

Средства усиления теплообмена в прототипе выполнены в виде сжимаемого регенератора из листовых элементов, расположенных поперечно направлению движения разделителя и разделяющих газовый резервуар на сообщающиеся газовые слои переменной толщины. Листовые элементы регенератора кинематически связаны с разделителем с возможностью увеличения толщины разделяемых ими газовых слоев при увеличении объема газового резервуара и уменьшения - при его уменьшении. Таким образом, средние расстояния до теплообменных поверхностей уменьшены до долей миллиметров, а площади теплообменных поверхностей увеличены в десятки и сотни раз, что в тысячи раз усиливает теплообмен между газом и листами регенератора и снижает температурные перепады, повышая обратимость процессов сжатия и расширения газа в газовом резервуаре, а значит и эффективность рекуперации. Теплоемкость металлического листового регенератора значительно выше теплоемкости газа, сжатого до 10-20 МПа. Поэтому при использовании металлического листового регенератора газ нагревается при сжатии значительно слабее, чем при использовании полимерной пены. Соответственно, и эффективность рекуперации, особенно при длительном хранении запасенной энергии, оказывается заметно выше. При зазорах порядка 1 мм и средней плотности около 2,2 кг/л листовой регенератор из нержавеющей стали обеспечил эффективность рекуперации 96-99% при временах сжатия/расширения от 4 сек и более, а также при временах хранения до 900 сек [5, 10].Means of enhancing heat transfer in the prototype are made in the form of a compressible regenerator of sheet elements located transversely to the direction of movement of the separator and dividing the gas reservoir into interconnected gas layers of variable thickness. The sheet elements of the regenerator are kinematically connected with the separator with the possibility of increasing the thickness of the gas layers separated by them with an increase in the volume of the gas reservoir and decrease with its decrease. Thus, the average distances to heat transfer surfaces are reduced to fractions of millimeters, and the areas of heat transfer surfaces are increased by tens and hundreds of times, which enhances heat transfer between gas and regenerator sheets by a factor of 1000 and reduces temperature differences, increasing the reversibility of gas compression and expansion processes in a gas tank , and therefore the efficiency of recovery. The heat capacity of the metal sheet regenerator is significantly higher than the heat capacity of gas compressed to 10-20 MPa. Therefore, when using a metal sheet regenerator, the gas heats up under compression much weaker than when using polymer foam. Accordingly, the recovery efficiency, especially during long-term storage of stored energy, is much higher. With gaps of the order of 1 mm and an average density of about 2.2 kg / l, a stainless steel sheet regenerator ensured a recovery efficiency of 96-99% with compression / expansion times of 4 sec or more, as well as storage times of up to 900 sec [5, 10 ].

Такой регенератор в виде многослойной листовой металлической пружины обладает хорошей надежностью и легко применим в поршневых аккумуляторах, в том числе в соединении с газовыми ресиверами, однако плохо совместим с эластичными разделителями баллонных или мембранных аккумуляторов, что ограничивает возможности по снижению массы и стоимости устройства.Such a regenerator in the form of a multilayer sheet metal spring has good reliability and is easily applicable in reciprocating batteries, including in combination with gas receivers, but it is poorly compatible with elastic separators of balloon or membrane batteries, which limits the possibility of reducing the weight and cost of the device.

Кроме того, при временах сжатия/расширения порядка 1 сек и менее (и при нулевом времени хранения) аккумулятор с вышеописанным регенератором, имеющим зазоры порядка 1 мм, несколько проигрывает по эффективности рекуперации (92% против 95-97%, [5]) обычному аккумулятору, который в этом случае работает практически в адиабатическом режиме. Повышение эффективности регенератора для таких ускоренных циклов рекуперации с уменьшением длительностей сжатия/расширения до долей секунды требует увеличения количества листов и уменьшения зазоров между ними до долей миллиметра, что увеличивает производственные затраты, а также повышает газодинамические потери в случае, когда аккумулятор с таким регенератором используется в соединении с газовым ресивером.In addition, at compression / expansion times of the order of 1 second or less (and at zero storage time), a battery with the above-described regenerator having gaps of the order of 1 mm loses somewhat in terms of recovery efficiency (92% versus 95-97%, [5]) to the usual battery, which in this case works in almost adiabatic mode. Increasing the efficiency of the regenerator for such accelerated recovery cycles with decreasing compression / expansion durations to fractions of a second requires increasing the number of sheets and reducing the gaps between them to fractions of a millimeter, which increases production costs and also increases gas-dynamic losses when a battery with such a regenerator is used in connection to a gas receiver.

Дополнительным недостатком вышеописанных средств усиления теплообмена по [11] является невозможность использования внешнего тепла для увеличения количества гидравлической энергии, возвращаемой в гидросистему.An additional disadvantage of the above heat transfer enhancing means according to [11] is the inability to use external heat to increase the amount of hydraulic energy returned to the hydraulic system.

Сущность изобретения.SUMMARY OF THE INVENTION

Задачей настоящего изобретения является создание устройства для рекуперации гидравлической энергии с высокой эффективностью в широком диапазоне длительностей циклов рекуперации.The present invention is to provide a device for the recovery of hydraulic energy with high efficiency in a wide range of durations of recovery cycles.

Задачей настоящего изобретения также является уменьшение массы и стоимости высокоэффективного устройства для рекуперации гидравлической энергии.An object of the present invention is also to reduce the mass and cost of a highly efficient hydraulic energy recovery device.

Задачей настоящего изобретения также является создание устройства с возможностью использования внешнего тепла для дополнительного увеличения количества гидравлической энергии, возвращаемой устройством в цикле рекуперации.An object of the present invention is also to provide a device with the possibility of using external heat to further increase the amount of hydraulic energy returned by the device in a recovery cycle.

Для решения поставленной задачи предлагается устройство для рекуперации гидравлической энергии со средствами усиления теплообмена, содержащее газохранилище, включающее по меньшей мере один газовый резервуар переменного объема, отделенный подвижным разделителем от по меньшей мере одного жидкостного резервуара переменного объема с возможностью сжатия газа в указанном газовом резервуаре при нагнетании жидкости в указанный жидкостный резервуар и расширения газа при вытеснении жидкости из указанного жидкостного резервуара, а также средства усиления теплообмена, выполненные с возможностью усиливать отвод тепла от газа при сжатии его по меньшей мере в одном газовом резервуаре переменного объема и усиливать подвод тепла к газу при расширении его в этом газовом резервуаре, причем средства усиления теплообмена включают по меньшей мере одну газодувку, установленную с возможностью создания вынужденной циркуляции газа по меньшей мере в одном газовом резервуаре переменного объема.To solve this problem, a device for recovering hydraulic energy with heat transfer enhancing means is proposed, comprising a gas storage including at least one variable-volume gas reservoir separated by a movable separator from at least one variable-volume fluid reservoir with the possibility of gas compression in said gas reservoir during injection liquid into said liquid reservoir and gas expansion upon displacement of liquid from said liquid reservoir; and cf. heat transfer enhancing means configured to enhance heat removal from the gas when it is compressed in at least one variable volume gas tank and to increase heat supply to the gas when expanding in this gas tank, the heat exchange enhancing means including at least one gas blower installed with the possibility of creating a forced gas circulation in at least one gas reservoir of variable volume.

Под газохранилищем здесь и далее понимается совокупная емкость газовых резервуаров (одного или более) и соединяющих их газовых линий, причем как минимум один из этих газовых резервуаров является газовым резервуаром переменного объема (в составе гидропневматического аккумулятора).Hereinafter, gas storage refers to the total capacity of gas tanks (one or more) and gas lines connecting them, and at least one of these gas tanks is a variable volume gas tank (as part of a hydropneumatic accumulator).

Вынужденная циркуляция многократно усиливает теплообмен газа с поверхностями, которые обдуваются газом посредством газодувки, в том числе со стенками газового резервуара аккумулятора. Таким образом, при сжатии тепло более интенсивно отводится от газа к этим поверхностям, а при расширении - более интенсивно подводится от них к газу, что снижает температурные градиенты в газе и степень его нагрева при сжатии, а также степень его охлаждения при расширении.Forced circulation greatly enhances the heat exchange of gas with surfaces that are blown with gas through gas blowing, including with the walls of the gas reservoir of the battery. Thus, during compression, heat is more intensively removed from the gas to these surfaces, and during expansion, it is more intensively transferred from them to the gas, which reduces the temperature gradients in the gas and the degree of its heating during compression, as well as its cooling during expansion.

При медленных и средних циклах рекуперации газодувка обеспечивает приближение процессов сжатия/расширения газа к изотермическим при относительно малых затратах мощности на привод газодувки. Отключение газодувки при быстрых циклах рекуперации позволяет использовать высокую эффективность адиабатического режима. Таким образом, предложенное решение обеспечивает высокую эффективность рекуперации как при длинных, так и при коротких циклах рекуперации.With slow and medium recovery cycles, the gas blower ensures that the compression / expansion of the gas approaches the isothermal processes at relatively low power consumption for the gas blower drive. Turning off the blower during fast recovery cycles allows you to use the high efficiency of the adiabatic mode. Thus, the proposed solution provides high recovery efficiency for both long and short recovery cycles.

Предложенное решение предполагает использование аккумуляторов как с поршневыми, так и с эластичными (мембранными, баллонными) разделителями, что позволяет уменьшить массу и стоимость устройства.The proposed solution involves the use of batteries with both piston and elastic (membrane, balloon) separators, which reduces the weight and cost of the device.

В предпочтительном по компактности исполнении средства усиления теплообмена включают по меньшей мере одну газодувку, установленную в газовом резервуаре переменного объема. В исполнении, предпочтительном по простоте интеграции с разными аккумуляторами, средства усиления теплообмена включают по меньшей мере две газовые линии, через которые по меньшей мере одна газодувка сообщается по меньшей мере с одним газовым резервуаром переменного объема с возможностью создания газодувкой циркуляции газа между ней и этим газовым резервуаром по указанным газовым линиям.In a preferred compact design, the heat transfer enhancing means include at least one gas blower installed in a variable volume gas reservoir. In the embodiment, preferred by the ease of integration with different batteries, the heat transfer enhancing means include at least two gas lines through which at least one gas blower communicates with at least one variable volume gas tank with the possibility of creating gas circulation of gas between it and this gas reservoir along the indicated gas lines.

Для увеличения количества аккумулируемой энергии предлагается исполнение, в котором газохранилище включает по меньшей мере один газовый резервуар постоянного объема (далее - ресивер), сообщающийся с газовым резервуаром переменного объема, причем средства усиления теплообмена выполнены с возможностью создания вынужденной циркуляции газа по меньшей мере в одном газовом резервуаре постоянного объема. Предлагается два варианта создания вынужденной циркуляции в ресивере. В первом, предпочтительном по простоте использования разных ресиверов варианте, средства усиления теплообмена включают по меньшей мере две газовые линии, через которые по меньшей мере одна газодувка сообщается по меньшей мере с одним газовым резервуаром переменного объема и по меньшей мере с одним ресивером с возможностью создания газодувкой циркуляции газа между этими газовыми резервуарами по указанным газовым линиям. Во втором, предпочтительном по компактности исполнении, средства усиления теплообмена включают по меньшей мере одну газодувку, установленную в газовом резервуаре переменного объема, и по меньшей мере одну газодувку, установленную в ресивере.To increase the amount of accumulated energy, a design is proposed in which the gas storage includes at least one constant-volume gas reservoir (hereinafter referred to as the receiver) in communication with the variable-volume gas reservoir, the heat exchange enhancing means being configured to create forced gas circulation in at least one gas constant volume tank. There are two options for creating forced circulation in the receiver. In the first embodiment, which is preferred in terms of ease of use of different receivers, the heat exchange enhancing means include at least two gas lines through which at least one gas blower communicates with at least one variable volume gas tank and at least one receiver with the possibility of creating a gas blower gas circulation between these gas reservoirs along said gas lines. In a second, preferred compact design, heat transfer enhancing means include at least one gas blower installed in a variable volume gas tank and at least one gas blower installed in the receiver.

Массивные металлические стенки газовых резервуаров поршневых или мембранных аккумуляторов, а также ресиверов обладают высокой теплоемкостью и теплопроводностью и выполняют функцию регенерирующего теплообменника, отбирая тепло у газа при сжатии и отдавая тепло газу при расширении. При использовании аккумулятора с баллонным разделителем из полимерного материала, теплопроводность которого значительно меньше, чем у металла, аккумулятор предпочтительно устанавливают так, чтобы резервуар внутри баллона был жидкостным, а резервуар между баллоном и металлическими стенками - газовым, что дает возможность обдувать газом металлические стенки. Площадь металлических стенок вышеупомянутых газовых резервуаров и интенсивность теплообмена газа с ними при обдуве достаточна для того, чтобы существенно (в несколько раз и более) снизить тепловые потери для времен сжатия или расширения в десятки секунд и более.Massive metal walls of gas reservoirs of reciprocating or diaphragm accumulators, as well as receivers, have high heat capacity and thermal conductivity and perform the function of a regenerating heat exchanger, taking heat from the gas during compression and transferring heat to the gas during expansion. When using an accumulator with a balloon separator made of a polymer material, the thermal conductivity of which is much less than that of metal, the battery is preferably installed so that the reservoir inside the cylinder is liquid, and the reservoir between the cylinder and the metal walls is gas, which makes it possible to blow gas through the metal walls. The area of the metal walls of the aforementioned gas reservoirs and the heat exchange rate of gas with them when blowing are sufficient to significantly (several times or more) reduce heat loss for compression or expansion times of tens of seconds or more.

Для дальнейшего усиления теплообмена средства усиления теплообмена включают по меньшей мере один теплообменник, установленный с возможностью обдува его поверхности газодувкой. Такой дополнительный теплообменник может быть установлен внутри газового резервуара, например, как элемент поддержки внутри баллона в баллонном аккумуляторе (в этом случае газовый резервуар выполняется внутри баллона) как радиатор на крышке поршневого аккумулятора. В исполнениях, включающих газовый резервуар постоянного объема (ресивер), последний может содержать регенерирующий теплообменник, выполненный как радиатор или как регенерирующий наполнитель (например, в виде металлической фольги или сетки) в ресивере. В исполнениях, в которых газодувка установлена вне газового резервуара аккумулятора и соединена с ним газовыми линиями, теплообменник может также устанавливаться вне аккумулятора и сообщаться с его газовым резервуаром посредством газовых линий. Теплообменник, обдуваемый газом, отбирает у него тепло при сжатии и отдает тепло газу при его расширении. Площадь обдуваемых газом поверхностей теплообменника превышает площадь обдуваемых газом поверхностей стенок газового резервуар (или резервуаров), предпочтительно, превышает в 2 раза и более. Увеличение площади теплообменных поверхностей усиливает теплообмен газа с ними и позволяет существенно (в несколько раз и более) снизить тепловые потери даже при сокращении времен сжатия или расширения до единиц секунд.To further enhance heat transfer, heat transfer enhancing means include at least one heat exchanger installed with the possibility of blowing its surface by gas blowing. Such an additional heat exchanger can be installed inside the gas reservoir, for example, as a support element inside the cylinder in the cylinder accumulator (in this case, the gas reservoir is inside the cylinder) as a radiator on the piston accumulator cover. In designs comprising a constant volume gas reservoir (receiver), the latter may comprise a regenerating heat exchanger configured as a radiator or as a regenerating filler (for example, in the form of a metal foil or mesh) in the receiver. In versions in which the gas blower is installed outside the gas reservoir of the battery and connected to it by gas lines, the heat exchanger can also be installed outside the battery and communicate with its gas reservoir through gas lines. A gas heat exchanger blows heat away from it during compression and gives off heat to the gas when it expands. The area of the gas-blown surfaces of the heat exchanger exceeds the area of the gas-blown surfaces of the walls of the gas reservoir (or reservoirs), preferably exceeds 2 times or more. An increase in the area of heat-exchange surfaces enhances the heat exchange of gas with them and allows one to significantly (several times or more) reduce heat losses even with a reduction in compression or expansion times to several seconds.

Для того чтобы выключение газодувки при коротких циклах (единицы секунд) приближало режим рекуперации к адиабатическому, теплообменник предпочтительно выполняют так, чтобы объем газа в теплообменнике не превышал 10% от объема газового резервуара аккумулятора (или суммарного объема газовых резервуаров аккумулятора и соединенного с ним ресивера).In order to turn off the gas blower during short cycles (units of seconds) to bring the recovery mode closer to adiabatic, the heat exchanger is preferably made so that the gas volume in the heat exchanger does not exceed 10% of the volume of the gas reservoir of the battery (or the total volume of gas reservoirs of the battery and the receiver connected to it) .

Для отвода тепла от газа к внешнему теплоносителю (или для подвода тепла к газу от внешнего теплоносителя) по меньшей мере один из теплообменников выполнен с возможностью теплообмена между газом и внешним теплоносителем. Такой теплообменник выполнен, например, с внешним радиатором или с каналами для внешнего теплоносителя. Это позволяет не только повысить эффективность рекуперации, но и управлять тепловым режимом устройства, а также чередовать прокачку через теплообменник более холодного теплоносителя при сжатии и более горячего при расширении, усиливая теплообмен за счет использования внешнего тепла. Для дальнейшего усиления теплообмена возможно исполнение с двумя (или более) теплообменниками, один из которых служит для отвода тепла от газа к более холодному теплоносителю, а другой - для подвода тепла к газу от более горячего теплоносителя. Это позволяет дополнительно преобразовывать часть тепла, получаемого газом от горячего теплоносителя, в гидравлическую энергию и еще более увеличить количество гидравлической энергии, возвращаемой устройством в цикле рекуперации, эффективность которой в этом случае может быть выше 100%.To remove heat from the gas to the external heat carrier (or to supply heat to the gas from the external heat carrier), at least one of the heat exchangers is made with the possibility of heat exchange between the gas and the external heat carrier. Such a heat exchanger is made, for example, with an external radiator or with channels for an external heat carrier. This allows not only to increase the recovery efficiency, but also to control the thermal regime of the device, as well as to alternate the pumping through the heat exchanger of a cooler coolant during compression and hotter expansion, enhancing heat transfer through the use of external heat. To further enhance heat transfer, it is possible to perform with two (or more) heat exchangers, one of which serves to remove heat from the gas to a cooler coolant, and the other to supply heat to the gas from the hotter coolant. This allows you to further convert part of the heat received by the gas from the hot coolant into hydraulic energy and to further increase the amount of hydraulic energy returned by the device in the recovery cycle, the efficiency of which in this case can be higher than 100%.

Газодувка может быть выполнена в виде центробежного или осевого вентилятора или в виде газового насоса объемного вытеснения, например шестеренного, винтового, пластинчатого, поршневого и т.п. Газодувка может приводиться в движение электрическими, гидравлическими или иными моторами через вал или иное кинематическое звено привода, снабженное уплотнением, предотвращающим утечки сжатого газа. Для уменьшения потерь на утечки и трение в уплотнениях кинематических звеньев привода газодувки газодувка выполнена с приводом от мотора, находящегося под близким давлением (отличающимся от давлений газа в газодувке не более чем на единицы бар). В исполнении, предпочтительном по компактности, газодувка выполнена с приводом от высокооборотного электромотора, установленного в полости, сообщающейся с газовым резервуаром переменного объема. В исполнении, предпочтительном по надежности, газодувка выполнена с приводом от гидромотора, установленного с возможностью соединения с жидкостным резервуаром переменного объема этого же аккумулятора и приведения в движение рабочей жидкостью, нагнетаемой в аккумулятор или вытесняемой из него.The gas blower can be made in the form of a centrifugal or axial fan or in the form of a gas displacement gas pump, for example, gear, screw, plate, piston, etc. The gas blower can be driven by electric, hydraulic or other motors through a shaft or other kinematic link of the drive, equipped with a seal to prevent leakage of compressed gas. To reduce losses due to leaks and friction in the seals of the kinematic links of the gas blower drive, the gas blower is driven by a motor under close pressure (differing by no more than a few bar from the gas pressure in the gas blower). In a preferred compact design, the gas blower is driven by a high-speed electric motor installed in a cavity in communication with a variable volume gas tank. In a performance preferred by reliability, the gas blower is driven by a hydraulic motor, mounted to connect a variable volume of the same battery to a liquid tank and to drive a working fluid pumped into or displaced from the battery.

Для большего усиления теплообмена при ускорении изменения объема (сжатия или расширения) газа, а также для уменьшения затрат энергии на привод газодувки при замедлении сжатия или расширения газа, средства усиления теплообмена выполнены с возможностью увеличивать скорость циркуляции газа при увеличении скорости изменения объема газового резервуара переменного объема, а также уменьшать скорость циркуляции газа при уменьшении указанной скорости изменения объема. Изменение скорости вращения газодувки и скорости создаваемой ею циркуляции позволяет поддерживать близкий к изотермическому режим рекуперации с малыми потерями на привод газодувки в широком диапазоне скоростей изменения объема газа (сжатия или расширения) и длительностей циклов рекуперации.In order to enhance heat transfer when accelerating a change in gas volume (compression or expansion), and also to reduce the energy consumption for a gas blower drive while slowing gas compression or expansion, heat transfer amplification means are configured to increase the gas circulation rate with an increase in the rate of change of the volume of a gas tank of variable volume , as well as reduce the gas circulation rate while decreasing the indicated rate of volume change. Changing the speed of the gas blower and the speed of the circulation created by it makes it possible to maintain a recovery mode close to isothermal with low losses to the gas blower drive in a wide range of gas volume changes (compression or expansion) and recovery cycles.

Детали предпочтительных исполнений изобретения показаны в нижеприведенных примерах, иллюстрируемых фигурами, на которых схематически представлены:Details of preferred embodiments of the invention are shown in the following examples, illustrated by figures, in which are schematically represented:

Фиг.1 - устройство с аккумулятором и газодувкой в его газовом резервуаре.Figure 1 - device with a battery and a gas blower in its gas reservoir.

Фиг.2 - устройство с внешней газодувкой и теплообменником.Figure 2 - device with an external gas blower and heat exchanger.

Фиг.3 - устройство с дополнительным ресивером и внешней газодувкой и теплообменником.Figure 3 - device with an additional receiver and an external gas blower and heat exchanger.

Фиг.4 - устройство с дополнительным ресивером, внешней газодувкой с приводом от гидромотора и с регенерирующим теплообменником в ресивере.Figure 4 - device with an additional receiver, an external gas blower driven by a hydraulic motor and with a regenerating heat exchanger in the receiver.

Фиг.5 - устройство с баллонным аккумулятором, с газодувкой и регенерирующим теплообменником в его газовом резервуаре.5 is a device with a balloon battery, with a gas blower and a regenerating heat exchanger in its gas reservoir.

Фиг.6 - устройство с баллонным аккумулятором, с двумя внешними газодувками с приводом от электромоторов и с двумя теплообменниками, охлаждающим и нагревающим.6 is a device with a balloon battery, with two external gas blowers driven by electric motors and with two heat exchangers, cooling and heating.

Устройство по Фиг.1 включает аккумулятор 1, в котором жидкостный резервуар переменного объема 2, сообщающийся с жидкостным портом 3, отделен подвижным разделителем 4 от газового резервуара переменного объема 5, сообщающегося с газовым портом 6. Средства усиления теплообмена включают газодувку 7, установленную в газовом резервуаре переменного объема 5 с возможностью создания в нем вынужденной циркуляции газа, а также средства привода 8 газодувки 7. В исполнениях с баллонным аккумулятором предпочтительно устанавливают аккумулятор так, чтобы резервуар внутри баллона был жидкостным, а резервуар между баллоном и металлическими стенками - газовым, в котором и устанавливается газодувка с возможностью обдувать газом металлические стенки. Для аккумуляторов емкостью единицы или десятки литров интенсивность теплообмена при обдуве газом металлических стенок газовых резервуаров достаточна для того, чтобы существенно (более 3-5 раз) снизить тепловые потери для времен сжатия или расширения в десятки или более секунд при изменении давления в 2-3 раза.The device of FIG. 1 includes a battery 1, in which a variable volume liquid tank 2 in communication with a liquid port 3 is separated by a movable separator 4 from a variable volume gas tank 5 in communication with a gas port 6. Heat exchange amplification means include a gas blower 7 installed in the gas a variable volume tank 5 with the possibility of creating a forced gas circulation in it, and also means for driving the gas blower 7. In versions with a balloon battery, it is preferable to install a battery so that The reservoir inside the cylinder was liquid, and the reservoir between the cylinder and the metal walls was gas, in which a gas blower was installed with the ability to blow gas around the metal walls. For accumulators with a capacity of one or tens of liters, the heat transfer rate when gas is blown through the metal walls of gas tanks is sufficient to significantly (more than 3-5 times) reduce heat loss for compression or expansion times of tens or more seconds with a pressure change of 2-3 times .

Средства усиления теплообмена по Фиг.2 включают газовые линии 9, через которые газодувка 7 сообщается с газовым резервуаром переменного объема 5 и теплообменником 10 с возможностью создания газодувкой 7 циркуляции газа между ней и этим газовым резервуаром через газовые порты 6 по газовым линиям 9 через теплообменник 10. Газовые линии 9 могут быть выполнены коаксиальными, с вводом и выводом газа через один газовый порт 6 аккумулятора 1. При циркуляции газ обдувает поверхности теплообменника 10 и газового резервуара 5, в котором таким образом создается вынужденная циркуляция. Теплообменник 10 выполнен с большой площадью теплообменных поверхностей, предпочтительно, в 2 и более раз превышающей площадь металлических стенок газового резервуара 5. Увеличение площади теплообменных поверхностей за счет введения в устройство теплообменника 10 усиливает теплообмен и повышает эффективность рекуперации при более коротких временах сжатия или расширения. В других исполнениях, не предназначенных для быстрых циклов рекуперации, теплообменник 10 может отсутствовать.The heat transfer enhancing means of FIG. 2 include gas lines 9 through which the gas blower 7 communicates with a variable volume gas tank 5 and a heat exchanger 10 with the possibility of gas blowing 7 to circulate gas between it and this gas tank through gas ports 6 through gas lines 9 through a heat exchanger 10 The gas lines 9 can be made coaxial, with gas inlet and outlet through one gas port 6 of the battery 1. During circulation, the gas blows around the surfaces of the heat exchanger 10 and the gas tank 5, in which forced circulation. The heat exchanger 10 is made with a large area of heat exchange surfaces, preferably 2 or more times the area of the metal walls of the gas tank 5. The increase in the area of heat exchange surfaces by introducing heat exchanger 10 into the device enhances heat transfer and increases recovery efficiency with shorter compression or expansion times. In other versions not intended for fast recovery cycles, the heat exchanger 10 may be absent.

Устройство по Фиг.3 включает аккумулятор 1, газовый резервуар 5 которого соединен с ресивером 11. Средства усиления теплообмена по Фиг.3 включают газовые линии 9, через которые газодувка 7 сообщается с газовым резервуаром переменного объема 5 и с ресивером 11 с возможностью создания циркуляции газа между этими газовыми резервуарами 5 и 11 по указанным газовым линиям. Одна из газовых линий 9 на Фиг.3 глубоко проникает внутрь ресивера 11 с возможностью обдува его стенок, которые обладают высокой теплоемкостью и теплопроводностью и могут выполнять функцию регенерирующего теплообменника, отбирая у газа тепло при сжатии и возвращая газу тепло при расширении. В другом исполнении устройства с ресивером (на фигурах не показано) средства усиления теплообмена могут включать две газодувки (или больше), одна из которых установлена в газовом резервуаре 5 аккумулятора 1, а другая - в ресивере 11. В таком исполнении вынужденная циркуляция газа в газовом резервуаре 5 аккумулятора 1 и в ресивере 11 осуществляется без дополнительной циркуляции газа между ними, что снижает газодинамические потери давления на газовых линиях 9. Площадь металлических стенок газовых резервуаров аккумулятора 1 и ресивера 11 и интенсивность теплообмена газа с ними при обдуве достаточна для того, чтобы для режимов рекуперации, близких к изотермическим, времена сжатия или расширения могли быть сокращены до десятков секунд.The device of FIG. 3 includes a battery 1, the gas reservoir 5 of which is connected to the receiver 11. The heat transfer enhancing means of FIG. 3 include gas lines 9 through which the blower 7 communicates with a variable volume gas tank 5 and with the receiver 11 to allow gas circulation between these gas reservoirs 5 and 11 along said gas lines. One of the gas lines 9 in FIG. 3 penetrates deeply into the receiver 11 with the possibility of blowing its walls, which have high heat capacity and thermal conductivity and can perform the function of a regenerating heat exchanger, taking heat from the gas during compression and returning the gas to heat during expansion. In another embodiment of a device with a receiver (not shown in the figures), heat transfer enhancing means may include two gas blowers (or more), one of which is installed in the gas tank 5 of the battery 1, and the other in the receiver 11. In this version, forced gas circulation in the gas reservoir 5 of the battery 1 and in the receiver 11 is carried out without additional gas circulation between them, which reduces the gas-dynamic pressure loss on the gas lines 9. The area of the metal walls of the gas reservoirs of the battery 1 and receiver 11 and the intensity The heat exchange between them during blowing is sufficient so that, for recovery modes close to isothermal, the compression or expansion times can be reduced to tens of seconds.

Для дальнейшего сокращения времен сжатия или расширения с сохранением режимов рекуперации, близких к изотермическим, средства усиления теплообмена могут содержать также дополнительный теплообменник, врезаемый в газовые линии 9 или выполненный внутри одного из газовых резервуаров 5 или 11.To further reduce the compression or expansion times while maintaining recovery modes that are close to isothermal, the heat transfer enhancing means may also include an additional heat exchanger cut into the gas lines 9 or made inside one of the gas tanks 5 or 11.

В исполнении по Фиг.4 ресивер 11 содержит дополнительный регенерирующий теплообменник 10 с большой площадью поверхности, обдуваемой газом. Выполнение регенерирующего теплообменника 10 по Фиг.4 из металлической фольги, свернутой в рулон с зазорами между слоями, или из тонкой проволоки (металлической ваты), или из металлической стружки (например, токарной) обеспечивает увеличение площади теплообмена при вынужденной циркуляции на порядок и более без заметного увеличения газодинамического сопротивления ввиду большой площади поперечного сечения ресивера 11. В результате даже при сокращении времени сжатия и расширения до единиц секунд рекуперация гидравлической энергии происходит с высокой эффективностью в режиме, приближенном к изотермическому. В исполнениях, предназначенных также для переключения в адиабатический режим рекуперации, теплообменник 10 выполняется с малым внутренним объемом, предпочтительно, объем газа в теплообменнике 10 занимает менее 10% от суммарного объема газового резервуара 5 аккумулятора 1 и ресивера 11. Поэтому при выключении газодувки во время коротких (единицы секунд и менее) циклов рекуперации процессы сжатия и расширения большей части газа близки к адиабатическим.In the embodiment of FIG. 4, the receiver 11 comprises an additional regenerative heat exchanger 10 with a large surface area blown by gas. The implementation of the regenerating heat exchanger 10 of FIG. 4 from a metal foil rolled up with gaps between the layers, or from thin wire (metal wool), or from metal shavings (for example, turning) provides an increase in the heat transfer area by forced circulation by an order of magnitude or more without a noticeable increase in gas-dynamic resistance due to the large cross-sectional area of the receiver 11. As a result, even when the compression and expansion times are reduced to units of seconds, the recovery of hydraulic energy occurs um with high efficiency in near isothermal. In versions also intended to switch to the adiabatic recovery mode, the heat exchanger 10 is made with a small internal volume, preferably, the gas volume in the heat exchanger 10 occupies less than 10% of the total volume of the gas reservoir 5 of the battery 1 and the receiver 11. Therefore, when the gas blower is turned off during short (units of seconds or less) of recovery cycles, the processes of compression and expansion of most of the gas are close to adiabatic.

Устройство по Фиг.5 включает аккумулятор 1 с баллонным разделителем 4. В газовом резервуаре 5 аккумулятора 1 установлена газодувка 7. В этом же газовом резервуаре 5 установлен теплообменник 10 с возможностью обдува его поверхности газодувкой 7. В исполнении по Фиг.4 теплообменник 10 выполнен регенерирующим, например, в виде обдуваемого радиатора или пористой металлической губки с высокой проницаемостью для газа. Его теплоемкость превышает (предпочтительно, в 5 и более раз) теплоемкость газа в газовом резервуаре 5, а площадь теплообменных поверхностей превышает (предпочтительно, в 2 и более раз) площадь поверхностей стенок корпуса аккумулятора 1. При сжатии газа он отбирает тепло от газа, а при расширении - возвращает газу отобранное тепло. В других исполнениях теплообменник 10 (внутренний, как по Фиг.5, или внешний, как по Фиг.2) может содержать каналы для внешнего теплоносителя и при сжатии газа передавать тепло от газа к внешнему теплоносителю, а при расширении передавать тепло от внешнего теплоносителя к газу.The device of FIG. 5 includes a battery 1 with a balloon separator 4. A gas blower 7 is installed in the gas tank 5 of the battery 1. In the same gas tank 5, a heat exchanger 10 is installed with the possibility of blowing its surface with a gas blower 7. In the embodiment of FIG. 4, the heat exchanger 10 is regenerative , for example, in the form of a blown radiator or a porous metal sponge with high gas permeability. Its heat capacity exceeds (preferably 5 or more times) the heat capacity of the gas in the gas tank 5, and the area of heat-exchange surfaces exceeds (preferably 2 or more times) the surface area of the walls of the battery case 1. When gas is compressed, it takes heat from the gas, and during expansion - returns the selected heat to the gas. In other versions, the heat exchanger 10 (internal, as in FIG. 5, or external, as in FIG. 2) may contain channels for an external heat carrier and, when gas is compressed, transfer heat from gas to an external heat carrier, and when expanding, transfer heat from an external heat carrier to gas.

Объем газа в теплообменниках 10 (а также 19) по Фиг.2, Фиг.4, Фиг.5 и Фиг.6 занимает менее 10% от объема газового резервуара 5 аккумулятора 1 (для исполнения по Фиг.4 - от суммарного объема газового резервуара 5 аккумулятора 1 и ресивера 11). Поэтому при выключении газодувки во время коротких (единицы секунд и менее) циклов рекуперации процессы сжатия и расширения большей части газа близки к адиабатическим, а дальнейшее сокращение длительности циклов при выключенной газодувке приводит к росту эффективности рекуперации.The volume of gas in the heat exchangers 10 (as well as 19) of FIG. 2, FIG. 4, FIG. 5 and FIG. 6 occupies less than 10% of the volume of the gas tank 5 of the battery 1 (for the embodiment of FIG. 4 - from the total volume of the gas tank 5 battery 1 and receiver 11). Therefore, when the gas blower is turned off during short (units of seconds or less) recovery cycles, the processes of compression and expansion of most of the gas are close to adiabatic, and a further reduction in the duration of the cycles when the gas blower is off leads to an increase in the recovery efficiency.

В исполнении по Фиг.6 средства усиления теплообмена включают две газодувки 7 и 18 и два теплообменника 10 и 19, выполненных с возможностью теплообмена между газом и внешним теплоносителем. Один из них (10) подключается к потоку более холодного теплоносителя 20 (например, протекающего от выхода радиатора охлаждения к двигателю внутреннего сгорания (ДВС) и служит для отвода тепла от газа к более холодному теплоносителю. Другой теплообменник (19) подключается к потоку более горячего теплоносителя 21 (например, протекающего от ДВС к входу радиатора охлаждения) и служит для подвода тепла к газу от более горячего теплоносителя. Обдувание газодувкой 7 более холодных поверхностей теплообменника 10 при сжатии (а также в промежутке между расширением и сжатием), а также обдувание газодувкой 18 более горячих поверхностей теплообменника 19 при расширении (а также в промежутке между сжатием и расширением), приводит к тому, что средняя температура и давление газа при расширении выше, чем при сжатии. Таким образом, часть тепла, получаемого газом от горячего теплоносителя, преобразуется в дополнительную гидравлическую энергию. В результате эффективность рекуперации в этом случае может превысить 100%.In the embodiment of FIG. 6, heat transfer enhancing means include two gas blowers 7 and 18 and two heat exchangers 10 and 19, made with the possibility of heat exchange between the gas and the external heat carrier. One of them (10) is connected to the flow of the cooler coolant 20 (for example, flowing from the output of the cooling radiator to the internal combustion engine (ICE) and serves to remove heat from the gas to the cooler coolant. The other heat exchanger (19) is connected to the flow of the hotter coolant 21 (for example, flowing from the internal combustion engine to the inlet of the cooling radiator) and serves to supply heat to the gas from the hotter coolant Blowing with gas blowing 7 cooler surfaces of the heat exchanger 10 during compression (as well as between expansion and contraction), as well as blowing by gas blowing 18 of the hotter surfaces of the heat exchanger 19 during expansion (as well as in the interval between compression and expansion), leads to the fact that the average temperature and pressure of the gas during expansion are higher than during compression. the heat received by the gas from the hot heat carrier is converted into additional hydraulic energy, and as a result, the recovery efficiency in this case can exceed 100%.

Средства привода 8 газодувок 7 и 18 по Фиг.6 включают высокооборотные электромоторы 12, электрический преобразователь 14 и электрические кабели 13. Электромоторы 12 установлены в полости (полость на Фиг.6 не показана), сообщающейся с газовым резервуаром переменного объема 5 аккумулятора 1. В таком исполнении исключены динамические уплотнения между электромоторами 12 и газодувками 7 и 18, а герметизированы только выводы электрических кабелей 13, соединяющих электромоторы 12 с преобразователем 14, расположенном снаружи при атмосферном давлении.The drive means 8 of the gas blowers 7 and 18 of FIG. 6 include high-speed electric motors 12, an electric converter 14, and electric cables 13. The electric motors 12 are mounted in a cavity (a cavity in FIG. 6 is not shown) that communicates with a gas reservoir of variable volume 5 of battery 1. B This design excludes dynamic seals between electric motors 12 and gas blowers 7 and 18, and only the conclusions of electric cables 13 connecting electric motors 12 with a transducer 14 located outside at atmospheric pressure are sealed.

Электрический преобразователь 14 выполнен с возможностью переключать газодувки 7 и 18, включая на стадии сжатия только газодувку 7, которая направляет газ в охлаждающий теплообменник 10, а на стадии расширения только газодувку 18, которая направляет газ в нагревающий теплообменник 19. Высокооборотные электромоторы 12 позволяют использовать более компактные и дешевые динамические газодувки 7 и 18, например, осевые или центробежные. Электрический преобразователь 14 выполнен также с возможностью изменять скорость вращения газодувок 7 или 18, увеличивая скорость при повышении скорости сжатия или расширения соответственно.The electric converter 14 is configured to switch the gas blowers 7 and 18, including only the gas blower 7, which directs the gas to the cooling heat exchanger 10 in the compression stage, and only the gas blower 18, which directs the gas to the heating heat exchanger 19, during the expansion stage. High-speed electric motors 12 allow more compact and cheap dynamic gas blowers 7 and 18, for example, axial or centrifugal. The electric Converter 14 is also made with the ability to change the speed of rotation of the blower 7 or 18, increasing the speed while increasing the speed of compression or expansion, respectively.

Средства привода 8 газодувки 7 по Фиг.4 включают гидромотор 15, связанный валом с газодувкой 7, а также распределительный клапан 16 и жидкостные линии 17. Гидромотор 15 установлен с возможностью соединения с жидкостным резервуаром переменного объема 2 аккумулятора 1. В таком исполнении газодувка 7 предпочтительно выполнена в виде газового насоса объемного вытеснения, например, шестеренного, винтового или пластинчатого. Для обеспечения большой кратности прокачки газа газодувкой 7 при сжатии или расширении газа подача газодувки 7 на один оборот в несколько раз (предпочтительно, в 5 и более раз) больше, чем подача на один оборот гидромотора 15. В других исполнениях для повышения кратности прокачки газа между гидромотором 15 и газодувкой 7 может быть установлен редуктор, повышающий обороты газодувки 7. Клапан 16 и жидкостные линии 17 позволяют пропускать через гидромотор 15 поток жидкости, нагнетаемой в аккумулятор 1 или вытесняемой из него, а также отключать гидромотор 15 от потока жидкости и останавливать газодувку 7 при коротких циклах рекуперации. В исполнении по Фиг.4 клапан 16 позволяет поддерживать одно и то же направление потока жидкости через гидромотор 15 как при нагнетании, так и при вытеснении рабочей жидкости из аккумулятора 1, что обеспечивает постоянство направления газового потока, создаваемого воздуходувкой 7. При увеличении скорости сжатия или расширения газа растет скорость потока жидкости, приводящей в движение гидромотор 15, что увеличивает объемную подачу газодувки 7.The drive means 8 of the gas blower 7 of FIG. 4 include a hydraulic motor 15 connected by a shaft to the gas blower 7, as well as a control valve 16 and fluid lines 17. The hydraulic motor 15 is mounted to be connected to a liquid reservoir of variable volume 2 of the battery 1. In this embodiment, the gas blower 7 is preferably made in the form of a gas displacement gas pump, for example, gear, screw or vane. To ensure a high multiplicity of gas pumping by the gas blower 7 when compressing or expanding the gas, the gas blow 7 is several times more (preferably 5 or more times) more than the supply of one motor 15 is used. In other versions, to increase the gas multiplicity between with a hydraulic motor 15 and a gas blower 7, a gearbox can be installed that increases the speed of the gas blower 7. The valve 16 and the fluid lines 17 allow a fluid flow through the hydraulic motor 15 to be pumped into or displaced from the battery 1, and also to turn off the hydraulic from 15 Torr and stop fluid flow blower 7 at short recovery cycles. In the embodiment of FIG. 4, valve 16 allows the same direction of fluid flow through the hydraulic motor 15 to be maintained both during injection and when the working fluid is displaced from the accumulator 1, which ensures a constant direction of the gas flow generated by the blower 7. With an increase in the compression speed or gas expansion increases the flow rate of the liquid, driving the motor 15, which increases the volumetric flow of the gas blower 7.

Для рекуперации гидравлической энергии аккумулятор 1 устройства (по Фиг.1 - фиг.6), предварительно заполненный газом через газовый порт 6, соединяют через жидкостный порт 3 с гидросистемой (на фигурах не показана).For the recovery of hydraulic energy, the battery 1 of the device (Fig.1 - Fig.6), pre-filled with gas through the gas port 6, is connected through a liquid port 3 with a hydraulic system (not shown in the figures).

При передаче энергии из гидросистемы в устройство жидкость из гидросистемы через жидкостный порт 3 аккумулятора нагнетается в его жидкостный резервуар 2, разделитель 4 перемещается, уменьшая объем газового резервуара 5 и повышая давление и температуру газа в нем. При этом газодувка 7 создает вынужденную циркуляцию газа в газовом резервуаре 5 (а также в ресивере 11 устройства по Фиг.3 и Фиг.4). Газ обдувает теплообменные поверхности, в том числе стенки газового резервуара 5, ресивера 11, газовых линий 9 и теплообменника 10, эффективно отдавая им тепло, что снижает степень нагрева газа при сжатии, причем теплообмен газа с поверхностями указанных элементов происходит обратимо, при малой разности температур. При хранении аккумулированной гидравлической энергии тепловые потери малы в силу малости остаточного превышения температуры газа над температурой упомянутых поверхностей и отсутствия вынужденной циркуляции при выключении газодувки в режиме хранения.When energy is transferred from the hydraulic system to the device, the liquid from the hydraulic system through the liquid port 3 of the accumulator is pumped into its liquid tank 2, the separator 4 moves, reducing the volume of the gas tank 5 and increasing the pressure and temperature of the gas in it. When this gas blower 7 creates a forced circulation of gas in the gas reservoir 5 (as well as in the receiver 11 of the device of Fig.3 and Fig.4). The gas blows around the heat exchange surfaces, including the walls of the gas reservoir 5, the receiver 11, the gas lines 9 and the heat exchanger 10, effectively giving them heat, which reduces the degree of heating of the gas during compression, and the heat exchange of the gas with the surfaces of these elements occurs reversibly, at a small temperature difference . When storing accumulated hydraulic energy, heat losses are small due to the small residual excess of the gas temperature over the temperature of the mentioned surfaces and the absence of forced circulation when the gas blower is turned off in storage mode.

При возврате энергии от устройства в гидросистему сжатый газ расширяется и разделитель 4 перемещается, уменьшая объем жидкостного резервуара 2 и вытесняя жидкость из него через жидкостный порт 3 в гидросистему. При этом газодувка 7 создает вынужденную циркуляцию газа в газовом резервуаре 5 (а также в ресивере 11 устройства по Фиг.3 и Фиг.4). Газ обдувает теплообменные поверхности, в том числе стенки газового резервуара 5, ресивера 11, газовых линий 9 и теплообменника 10, эффективно отводя от них тепло, что снижает степень охлаждения газа при расширении. Теплообмен газа с поверхностями указанных элементов происходит при малой разности температур, т.е. обратимо, поэтому газ получает обратно большую часть тепла, отданного при сжатии. Таким образом, аккумулятор практически без потерь возвращает в гидросистему полученную от нее гидравлическую энергию.When energy is returned from the device to the hydraulic system, the compressed gas expands and the separator 4 moves, reducing the volume of the liquid reservoir 2 and forcing the liquid out of it through the liquid port 3 into the hydraulic system. When this gas blower 7 creates a forced circulation of gas in the gas reservoir 5 (as well as in the receiver 11 of the device of Fig.3 and Fig.4). Gas blows around heat-exchange surfaces, including the walls of the gas reservoir 5, receiver 11, gas lines 9 and heat exchanger 10, effectively removing heat from them, which reduces the degree of gas cooling during expansion. Gas heat exchange with the surfaces of these elements occurs at a small temperature difference, i.e. reversible, therefore, the gas receives back most of the heat given in compression. Thus, the accumulator returns the hydraulic energy received from it to the hydraulic system almost without loss.

В исполнении по Фиг.6 теплообменник 10 подключают к потоку более холодного внешнего теплоносителя 20, а теплообменник 19 - к потоку более горячего внешнего теплоносителя 21. При сжатии (а также в промежутке между расширением и сжатием) газодувка 7 обдувает газом более холодные теплообменные поверхности теплообменника 10, а при расширении (а также в промежутке между сжатием и расширением) газодувка 18 обдувает газом более горячие теплообменные поверхности теплообменника 19. В этом случае газ получает при расширении больше тепла, чем отдал при сжатии. В результате температура и давление газа при расширении выше, чем при сжатии, т.е. работа расширения больше, чем работа сжатия, а количество гидравлической энергии, возвращаемой в гидросистему, дополнительно увеличивается за счет преобразования части внешнего тепла.In the embodiment of FIG. 6, the heat exchanger 10 is connected to the flow of the cooler external heat carrier 20, and the heat exchanger 19 is connected to the flow of the hotter external heat carrier 21. During compression (and also between expansion and compression), the gas blower 7 blows gas to the cooler heat exchanger surfaces of the heat exchanger 10, and during expansion (as well as in the interval between compression and expansion), the gas blower 18 blows gas over the hotter heat-exchanging surfaces of the heat exchanger 19. In this case, the gas receives more heat during expansion than it did during compression and. As a result, the temperature and gas pressure during expansion are higher than during compression, i.e. the expansion work is larger than the compression work, and the amount of hydraulic energy returned to the hydraulic system is additionally increased by converting part of the external heat.

При увеличении скорости нагнетания или вытеснения жидкости и, соответственно, скорости сжатия или расширения газа, средства привода 8 увеличивают скорость вращения газодувок 7 (или 18) и скорость потоков газа, обдувающих теплообменные поверхности упомянутых элементов. Таким образом, с ростом гидравлической мощности растет и мощность отвода тепла от газа при сжатии и подвода тепла к газу при расширении, что приближает режимы сжатия и расширения к изотермическим и позволяет поддерживать высокую эффективность рекуперации в широком диапазоне длительностей циклов рекуперации и скоростей сжатия и расширения газа.With an increase in the rate of injection or displacement of the liquid and, accordingly, the speed of compression or expansion of the gas, the means of the drive 8 increase the speed of rotation of the gas blowers 7 (or 18) and the speed of the gas flows blowing the heat-exchange surfaces of the said elements. Thus, with an increase in hydraulic power, the power of heat removal from gas during compression and heat supply to gas during expansion also increases, which brings compression and expansion modes closer to isothermal and allows maintaining high recovery efficiency in a wide range of recovery cycles and gas compression and expansion rates .

В режиме коротких циклов рекуперации (например, единицы или доли секунд) средства привода 8 выключают газодувки 7 (и 18), что приближает режимы рекуперации к адиабатическим, также характеризующимся высокой эффективностью.In the mode of short recovery cycles (for example, units or fractions of seconds), the drive means 8 turn off the gas blowers 7 (and 18), which brings the recovery modes closer to the adiabatic ones, which are also characterized by high efficiency.

Таким образом, предложенные решения позволяют создать устройство для рекуперации гидравлической энергии со следующими качествами:Thus, the proposed solutions allow you to create a device for the recovery of hydraulic energy with the following qualities:

- высокой эффективностью рекуперации гидравлической энергии при средней и большой длительности циклов рекуперации (от единиц секунд до десятков минут) за счет приближения процессов сжатия и расширения газа к изотермическим при интенсивной вынужденной циркуляции усиливающей теплообмен с поверхностями газовых резервуаров, теплообменников и газовых линий;- high efficiency of hydraulic energy recovery at medium and long duration of recovery cycles (from units of seconds to tens of minutes) due to the approximation of gas compression and expansion processes to isothermal with intensive forced circulation enhancing heat exchange with the surfaces of gas tanks, heat exchangers and gas lines;

- высокой эффективностью рекуперации гидравлической энергии при малой длительности циклов рекуперации (от долей секунд до единиц секунд) за счет приближения процессов сжатия и расширения газа к адиабатическим при отключенной вынужденной циркуляции;- high efficiency of hydraulic energy recovery with a short duration of recovery cycles (from fractions of seconds to units of seconds) due to the approximation of gas compression and expansion to adiabatic processes with forced circulation switched off;

- уменьшенной массой и стоимостью при использовании эластичных разделителей в аккумуляторах устройства;- reduced weight and cost when using elastic separators in the battery of the device;

- возможностью увеличения количества гидравлической энергии, возвращаемой устройством, за счет преобразования внешнего тепла при обдувании газом более холодных теплообменных поверхностей после расширения и при сжатии и более горячих теплообменных поверхностей после сжатия и при расширении.- the possibility of increasing the amount of hydraulic energy returned by the device due to the conversion of external heat when the gas blows around the cooler heat transfer surfaces after expansion and during compression and the hotter heat transfer surfaces after compression and expansion.

Специалистам понятно, что данное подробное описание приведено в качестве примера, и может быть предложено множество других вариантов, не выходящих за пределы настоящего изобретения, включая, (но не ограничиваясь), не описанные здесь подробно: исполнения устройства, отличающиеся количеством и исполнениями аккумуляторов, газодувок и средств их привода, теплообменников, ресиверов, газовых портов и сопряжений их с газовыми линиями, и других компонентов устройства, а также варианты интегрального исполнения компонентов устройства.It will be understood by those skilled in the art that this detailed description is given as an example, and many other options may be offered without departing from the scope of the present invention, including, but not limited to, not described in detail here: device versions differing in the number and execution of batteries, gas blowers and their drive means, heat exchangers, receivers, gas ports and their interfaces with gas lines, and other components of the device, as well as options for the integral performance of the components of the device.

Список цитируемой литературыList of references

1. Л.С.Столбов, А.Д.Петрова, О.В.Ложкин. Основы гидравлики и гидропривод станков. - М.: Машиностроение, 1988, с.172.1. L.S. Stolbov, A.D. Petrova, O.V. Lozhkin. Fundamentals of hydraulics and hydraulic drive of machines. - M.: Mechanical Engineering, 1988, p. 172.

2. Патент US 6405760.2. Patent US 6405760.

3. Патент US 5971027.3. Patent US 5971027.

4. Х.Экснер, Р.Фрейтаг, Д-р X.Гайс, Р.Ланг, Й.Оппольцер, П.Шваб, Е.Зумпф, У.Остендорфф, М.Райк. «Гидропривод. Основы и компоненты», издание 2-е на русском яз., Бош Рексрот АГ, Сервис Автоматизация Дидактика, Эрбах, Германия, 2003, с.156.4. H. Exner, R. Freytag, Dr. X. Gais, R. Lang, J. Oppolzer, P. Schwab, E. Zumpf, W. Ostendorff, M. Rijk. “Hydraulic drive. Basics and components ”, 2nd edition in Russian, Bosch Rexroth AG, Service Automation Didactics, Erbach, Germany, 2003, p.156.

5. A.Stroganov, A.Sheshin L, "Efficient, Safe and Reliable Recuperation: Regenerative Accumulator in Honeycomb Receiver", Proceedings of the Seventh International Fluid Power Conference, Aachen, Germany, March 22-24, 2010, Volume 3, p.177.5. A. Stroganov, A. Sheshin L, "Efficient, Safe and Reliable Recuperation: Regenerative Accumulator in Honeycomb Receiver", Proceedings of the Seventh International Fluid Power Conference, Aachen, Germany, March 22-24, 2010, Volume 3, p .177.

6. Pourmovahed A., "Durability Testing of an Elastomeric Foam for Use in Hydraulic Accumulators", Proceedings of the Twenty-third Intersociety Energy Conversion Engineering Conference, Denver, CO, July 31 - Aug. 5, 1988. Volume 2 (A89-15176 04-44).6. Pourmovahed A., "Durability Testing of an Elastomeric Foam for Use in Hydraulic Accumulators", Proceedings of the Twenty-third Intersociety Energy Conversion Engineering Conference, Denver, CO, July 31 - Aug. 5, 1988. Volume 2 (A89-15176 04-44).

7. Патент US 557964.7. Patent US 557964.

8. Патент US 7108016.8. Patent US 7108016.

9. Патент RU 2382913.9. Patent RU 2382913.

10. Stroganov A., Sheshin L. "Accumulator efficiency improvement; heat insulation or heat regeneration?". Proceedings of the 11th Scandinavian International Conference on Fluid Power, SICFP' 09, June 2-4, 2009, Linkoping, Sweden.10. Stroganov A., Sheshin L. "Accumulator efficiency improvement; heat insulation or heat regeneration?". Proceedings of the 11th Scandinavian International Conference on Fluid Power, SICFP '09, June 2-4, 2009, Linkoping, Sweden.

11. Патент RU 2383785.11. Patent RU 2383785.

Claims

1. A device for the recovery of hydraulic energy with means of enhancing heat transfer, comprising a gas storage unit comprising at least one variable-volume gas reservoir separated by a movable separator from at least one variable-volume fluid reservoir with the possibility of gas compression in said gas reservoir when pumping liquid into said liquid reservoir and expanding gas when liquid is displaced from said liquid reservoir, as well as heat exchange enhancing means, made the ability to enhance heat removal from the gas when it is compressed in at least one gas tank of variable volume and to increase the heat supply to the gas when it is expanded in this gas tank, characterized in that the heat transfer enhancing means include at least one gas blower, installed with the possibility of creating a forced gas circulation in at least one gas reservoir of variable volume.

2. The device according to claim 1, characterized in that the means of enhancing heat transfer include at least one gas blower installed in a gas tank of variable volume.

3. The device according to claim 1, characterized in that the means of enhancing heat transfer include at least two gas lines through which at least one gas blower communicates with at least one variable volume gas tank with the possibility of creating a gas blower gas circulation between it and this gas reservoir along the indicated gas lines.

4. The device according to claim 1, characterized in that the gas storage includes at least one gas tank of constant volume in communication with a gas tank of variable volume, and heat transfer enhancing means are configured to create a forced gas circulation in at least one constant volume gas tank.

5. The device according to claim 4, characterized in that the means of enhancing heat transfer include at least two gas lines through which at least one gas blower communicates with at least one gas reservoir of variable volume and at least with at least one gas tank of constant volume with the possibility of gas blowing to create gas circulation between these gas tanks along the indicated gas lines.

6. The device according to claim 4, characterized in that the means of enhancing heat transfer include at least one gas blower installed in a gas tank of variable volume, and at least one gas blower installed in a gas tank of constant volume.

7. The device according to any one of claims 4 to 6, characterized in that the gas tank of constant volume contains a regenerating heat exchanger.

8. The device according to claim 1, characterized in that the means of enhancing heat transfer include at least one heat exchanger installed with the possibility of blowing its surface by gas blowing.

9. The device according to claim 8, characterized in that at least one of these heat exchangers is made with the possibility of heat exchange between the gas and the external heat carrier.

10. The device according to claim 1, characterized in that the heat transfer enhancing means is configured to increase the gas circulation rate with an increase in the rate of change of the volume of the gas reservoir of variable volume, and also to reduce the gas circulation rate with a decrease in the indicated rate of change of volume.

11. The device according to any one of claims 1 to 6, 8 to 10, characterized in that the gas blower is driven by a hydraulic motor that is installed with the possibility of connecting to a liquid reservoir of variable volume.