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Energiewandler zur Umwandlung mechanischer Energie in Flüssigkeitswärme, bei dem in einen Flüssigkeitsbehälter, ein aus Rohrschlangen gebildeter Wärmetauscher einen mit Flüssigkeitsleitflächen ausgestatteten Quirl peripher umschliesst.
Nach dem Stande der Technik sind auf diesem Gebiet einige Ausführungsformen bekannt, wie etwa nach CH-PS Nr. 81085 bei welchem für die Energieumwandlung ein zweiachsiger, mit Reibscheiben versehener Umwandler verwendet wird. Eine weitere Ausführungsform eines Energiewandlers, bekannt durch FR-PS Nr. 1. 091. 057 verwendet für die Umwandlung eine sehr komplizierte, technisch anspruchsvolle und aufwendige Konstruktion. Zwei weitere, ebenfalls bekannte Energiewandler nach US-PS Nr. 4, 143, 639 und Nr. 2, 451, 878 sind vorwiegend für die Umwandlung mechanischer Energie in Luftwärme konzipiert und haben diese mit Energieumwandlung in Flüssigkeiten nur Weniges gemeinsam.
Den genannten Ausführungsformen haftet überdies ein gemeinsamer Nachteil an, nämlich, dass es sich um aufwendige, komplizierte Konstruktionsformen handelt, die aus diesem Grunde wenig servicefreundlich sind und durch die Verwendung zylindrischer Reibungsflächen einen nur geringen Reibungseffekt erzielen. Dieser Umstand bewirkt, dass die räumlichen Abmessungen dieser Ausführungsformen im Zusammenhang mit der damit umwandelbaren Energie verhältnismässig gross ausfallen.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Energiewandler mit Hilfe eines technisch wesentlich vereinfachten Quirls herzustellen, der durch die Anwendung besonders flüssigkeitsreibungswirksamer Bauelemente eine Ausführungsform mit räumlich kleineren Abmessungen, bei gleichzeitig optimal wirksamer Energieumwandlung möglich macht.
Die Lösung der gestellten Aufgabe wird bei einem Energiewandler der eingangs angeführten Art dadurch erreicht, dass die Ausbildung gemäss dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches erfolgt, wobei in einem, mit Flüssigkeit gefüllten Flüssigkeitsbehälter ein um eine lotrechte Antriebswelle drehbarer Quirl, der in zwei Abschnitte unterteilt ist, eine optimale Flüssigkeitsreibung bewirkt. Der Quirl verfügt in seinem oberen Abschnitt über gekrümmte, mit Perforationen versehene, flüssigkeitsdurchlässige Flüssigkeitsleitflächen. Dieselben bewirken, auf den Drehsinn des Quirls bezogen und auf Grund ihrer Krümmung, eine zur Antriebswelle hin gerichtete Flüssigkeitsströmung.
Hiebei entstehen auf der Innenkrümmung der Flüssigkeisleitflächen Pressungen durch Flüssigkeitsstau, die einen teilweisen Durchtritt der Flüssigkeit durch die Perforationen bewirken und einen hohen Reibungseffekt verursachen. Durch eine obere Kreisscheibe und eine Kreisringscheibe in den unteren Abschnitt des Quirls gelenkt, erfährt die Flüssigkeit durch die Flüssigkeitsleitflächen dieses unteren Abschnittes eine von der Antriebswelle in radiale Richtung wegstrebende Strömungsrichtung. Auch hier entsteht, von den Flüssigkeitsleitflächen verursacht, ein Flüssigkeitsreibungseffekt, gleich jenem im oberen Abschnitt des Quirls. Durch die Drehbewegung der Antriebswelle und des Quirls entsteht im Bereich der Antriebswelle im oberen Abschnitt des Quirls auf den Flüssigkeitsdruck bezogen, eine Senke, während sich im unteren Abschnitt eine Quelle bildet.
Es entsteht eine Strömung von der Senke im oberen Abschnitt durch die Mittel- öffnung der Kreisringscheibe zur Quelle im unteren Abschnitt und über die Rohrwindungen des Wärmetauschers zur Senke im oberen Abschnitt des Quirls.
In den Zeichnungen ist beispielsweise eine Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Es zeigen Fig. 1 den Energiewandler in einen Vertikalschnitt gemäss I-I in Fig. 2, des weiteren Fig. 2 einen Horizontalschnitt gemäss 11-11 in Fig. 1 mit den unter der Schnittfläche liegenden Teilen. Fig. 3 zeigt den Quirl in Perspektive, wobei dessen Teile, wie obere Kreisscheibe, Kreisringscheibe mit Flüssigkeitsleitflächen, wie auch die untere Kreisscheibe, getrennt voneinander dargestellt sind.
In Fig. 1 und 2 ist der von der lotrechten Antriebswelle-l-getragene Quirl mit seinem oberen Abschnitt --2-- und unteren Abschnitt --3-- dargestellt. Der obere Abschnitt ist durch die obere Kreisscheibe --8--, der untere Abschnitt --3-- durch die untere Kreisscheibe --9-begrenzt. Auf der horizontal liegenden, den Quirl in einen oberen und unteren Abschnitt teilenden Kreisringscheibe --10-- sind die Flüssigkeitsleitflächen --6, 7-- fest oder verstellbar gehalten.
Diese Flüssigkeitsleitflächen sind mit ihrer zur Antriebswelle-l-parallelliegenden Erzeugenden gekrümmt und zufolge ihrer Perforationen flüssigkeitsdurchlässig. Die Flüssigkeitsleitflächen --6-- des oberen Abschnittes --2-- sind in Fig. 2 strichliert dargestellt. Sie sind um eine ihrer Erzeug-
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enden verschwenkbar und haben, in Drehrichtung --11-- gesehen, einen zunehmenden radialen Abstand von der Antriebswelle --1--.
Der untere Abschnitt --3-- des Quirls verfügt über Flüssigkeitsleitflächen, deren Beschaffenheit jenen des oberen Abschnittes --2-- gleicht. Diese Flüssigkeitsleitflächen sind ebenfalls um eine ihrer Erzeugenden verschwenkbar und weisen, in Drehrichtung --11-- gesehen, einen abnehmenden radialen Abstand von der Antriebswelle-l-auf. In Fig. 2 sind diese Flüssigkeits- leitflächen --7-- in punktierter Linie dargestellt. Die sich bei der Drehbewegung des Quirls in der angegebenen Drehrichtung --11-- im oberen Abschnitt --2-- im Bereich der Antriebswelle-l-
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weiterer Folge, einen Flüssigkeitskreislauf --4-- schliessend, über den Wärmetauscher --5-- zum oberen Abschnitt des Quirls.
Abschliessend kann gesagt werden, dass der hier beschriebene, erfindungsgemässe Energiewandler im Hinblick auf die besondere Beschaffenheit des energieumwandelnden Quirls, gegenüber den bekannten Ausführungsformen sehr wesentliche Vorteile aufweist. Die räumlichen Abmessungen können kleiner gehalten werden und ergibt sich daraus eine Verbilligung in der Herstellung.
Durch die Einfachheit in seinem Aufbau ist er servicefreundlicher als bisher bekannte Ausführungsformen. Damit sind Voraussetzungen geschaffen, den Energiewandler in Österreich überall dort einzuführen, wo brachliegende Energiekapazitäten in Form von stillgelegten Wasserkraftanlagen aufgelassener privater E-Werke und Sägewerke einer volkswirtschaftlichen Nutzung zuzuführen.
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Energy converter for converting mechanical energy into liquid heat, in which, in a liquid container, a heat exchanger formed from coils encloses a whisk equipped with liquid guiding surfaces.
According to the prior art, some embodiments are known in this field, such as according to CH-PS No. 81085, in which a biaxial converter provided with friction disks is used for the energy conversion. Another embodiment of an energy converter, known from FR-PS No. 1.091.057, uses a very complicated, technically demanding and complex construction for the conversion. Two other, also known energy converters according to US Pat. Nos. 4, 143, 639 and No. 2, 451, 878 are primarily designed for converting mechanical energy into air heat and have little in common with energy conversion in liquids.
The above-mentioned embodiments also have a common disadvantage, namely that they are complex, complicated forms of construction which for this reason are not very easy to service and achieve only a low friction effect through the use of cylindrical friction surfaces. This fact means that the spatial dimensions of these embodiments are relatively large in connection with the energy that can be converted therewith.
The object of the invention is to produce an energy converter with the aid of a technically significantly simplified whorl, which, through the use of components which are particularly effective in terms of fluid friction, makes an embodiment with spatially smaller dimensions possible, while at the same time optimally effective energy conversion.
The solution to the problem is achieved in an energy converter of the type mentioned at the outset in that the design is carried out in accordance with the characterizing part of the patent claim, in which, in a liquid container filled with liquid, a whisk which can be rotated about a vertical drive shaft and is divided into two sections, optimal fluid friction. The whisk has curved, perforated, liquid-permeable liquid guiding surfaces in its upper section. In relation to the direction of rotation of the whorl and due to their curvature, they cause a liquid flow directed towards the drive shaft.
In this way, pressures are created on the inner curvature of the liquid guiding surfaces due to liquid accumulation, which cause the liquid to partially pass through the perforations and cause a high friction effect. Guided by an upper circular disk and an annular disk in the lower section of the whorl, the liquid experiences a flow direction that strays away from the drive shaft in the radial direction through the liquid guide surfaces of this lower section. Here too, caused by the liquid guiding surfaces, a liquid friction effect arises, like that in the upper section of the whorl. The rotational movement of the drive shaft and the whisk creates a depression in the area of the drive shaft in the upper section of the whisk in relation to the liquid pressure, while a source forms in the lower section.
There is a flow from the sink in the upper section through the central opening of the annular disc to the source in the lower section and over the pipe turns of the heat exchanger to the sink in the upper section of the whorl.
In the drawings, for example, an embodiment of the subject matter of the invention is shown. 1 shows the energy converter in a vertical section according to I-I in FIG. 2, furthermore FIG. 2 shows a horizontal section according to 11-11 in FIG. 1 with the parts lying under the cutting surface. 3 shows the whorl in perspective, the parts of which, such as the upper circular disk, the annular disk with liquid guiding surfaces, and the lower circular disk, are shown separately from one another.
1 and 2, the whorl carried by the vertical drive shaft 1 is shown with its upper section --2-- and lower section --3--. The upper section is delimited by the upper circular disk --8--, the lower section --3-- by the lower circular disk --9-. The liquid guiding surfaces --6, 7-- are held fixed or adjustable on the horizontal circular disk --10--, which divides the whisk into an upper and lower section.
These liquid guiding surfaces are curved with their generatrix lying parallel to the drive shaft 1 and, due to their perforations, are permeable to liquid. The liquid guide surfaces --6-- of the upper section --2-- are shown in broken lines in FIG. 2. They are one of their
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ends can be pivoted and, viewed in the direction of rotation --11--, have an increasing radial distance from the drive shaft --1--.
The lower section --3-- of the whorl has liquid guiding surfaces whose properties are similar to those of the upper section --2--. These liquid guide surfaces can also be pivoted about one of their generatrices and, viewed in the direction of rotation --11--, have a decreasing radial distance from the drive shaft-l-. In Fig. 2 these liquid guide surfaces --7-- are shown in a dotted line. When the whisk rotates in the specified direction of rotation --11-- in the upper section --2-- in the area of the drive shaft-l-
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Another consequence, closing a liquid circuit --4--, via the heat exchanger --5-- to the upper section of the whisk.
In conclusion, it can be said that the energy converter according to the invention described here has very significant advantages over the known embodiments with regard to the special nature of the energy-converting whorl. The spatial dimensions can be kept smaller and this results in a cheaper manufacturing.
Due to the simplicity of its structure, it is more service-friendly than previously known embodiments. This creates the prerequisites for introducing the energy converter in Austria wherever idle energy capacities in the form of decommissioned hydropower plants from abandoned private power plants and sawmills are used for economic purposes.