<Desc/Clms Page number 1>
Die Erfindung bezieht sich auf eine mit komprimiertem Gas arbeitende Maschine zur Umwandlung mechanischer Energie in elektrische Energie, mit einem zum Teil mit Flüssigkeit gefüllten Behälter, an dessen Boden eine mit einem Ventil versehene Leitung mündet und in dem eine vertikal bewegliche, an der Unterseite offene Kammer angeordnet Ist, die an der Oberseite mit einer gesteuerten Verschlusseinrichtung versehen ist, die in der unteren Lage der Kammer geschlossen und in der oberen Lage der Kammer geöffnet ist, wobei die Leitung mit einem aussenliegenden Gasbehälter verbunden und das Ventil von der Kammerbewegung gesteuert Ist und wobei die Kammer über ein mechanisches Getriebe mit einem Dynamo mechanisch verbunden ist.
Weiters bezieht sich die Erfindung auf eine mit komprimiertem Gas arbeitende Maschine zur Kälteerzeugung, mit einem zum Teil mit Flüssigkeit gefüllten Behälter, an dessen Boden eine mit einem Ventil versehene Leitung mündet und In dem eine vertikal bewegliche, an der Unterseite offene Kammer angeordnet ist, die an der Oberseite mit einer gesteuerten Verschlusseinrichtung versehen ist, die In der unteren Lage der Kammer geschlossen und in der oberen Lage der Kammer geöffnet ist, wobei die Leitung mit einem aussenliegenden Gasbehälter verbunden und das Ventil von der Kammerbewegung gesteuert Ist und wobei die Kammer über ein mechanisches Getnebe mit einer Pumpe mechanisch verbunden ist
Eine derartige Maschine ist aus der GB-163 791 A bekannt
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,
unter Ausnutzung möglichst vieler Naturgesetze eine Maschine zur Energieumwandlung oder zur Kälteerzeugung zu schaffen, die einen geringeren Energieaufwand und auf diese Welse einen optimalen Wirkungsgrad aufweist.
Diese Aufgabe wird einerseits mit einer Maschine der vorstehend an erster Stelle angegebenen Art dadurch gelöst, dass erfindungsgemäss die geschlossene Kammer das Druckminderventil übergreift, dass die als Klappe ausgebildete Verschlusseinrichtung in der unteren Lage der Kammer mit einer Schliesseinrichtung und In der oberen Lage der Kammer mit einer Offnungseinrichtung zusammenwirkt, dass die Kammer über das mechanische Getriebe mit einem über dem Flüssigkeitsspiegel an den Behälter angeschlossenen Kompressor mechanisch verbunden ist und dass an dieses Getriebe ein in Abhängigkeit vom Behälterdruck gesteuerter elektnscher Hilfsmotor mechanisch angeschlossen ist, wobei der Kompressor druckseitig mit dem Gasbehälter verbunden Ist
Anderseits wird das gesteckte Ziel mit einer Maschine der eingangs an zweiter Stelle genannten Art dadurch erreicht,
dass erfindungsgemäss die geschlossene Kammer das Druckminderventil übergreift, dass die Klappe in der unteren Lage der Kammer mit einer Schliesseinrichtung und in der oberen Lage der Kammer mit einer Öffnungseinrichtung zusammenwirkt. dass die Kammer über das mechanische Getriebe mit einem über dem Flüssigkeitsspiegel an den Behälter angeschlossenen Kompressor mechanisch verbunden ist, die in einen an den Behälter angeschlossenen, aussenliegenden Flüssigkeitskreislauf mit einem Warmetauscher eingeschaltet Ist, und dass an das Getriebe ein in Abhängigkeit vom Behälterdruck gesteuerter elektrischer Hilfsmotor mechanisch angeschlossen ist, wobei der Kompressor druckseitig mit dem Gasbehälter verbunden ist.
Die Erfindung wird im folgenden anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert, die in den Zeichnungen schematisch dargestellt sind, es zeigen Flg. 1 eine Maschine zur Umwandlung mechanischer Energie In elektrische Energie, Fig 2 eine Maschine zur Kälteerzeugung, In schaubildlicher Ansicht, und die Fig.
3A bis 3C die Funktionsweise der gesteuerten Klappe
Gemass Flg. 1 besteht die erfindungsgemässe Maschine zur Umwandlung mechanischer in elektrische Energie aus einem Behälter 1, dessen Höhe etwa das Vierfache seiner Breite beträgt und der etwa zu zwei Dritteln mit einer Flüssigkeit 8 von geringer Viskosität gefüllt ist
In dem Behälter 1 ist auf vertikalen Führungen 21 eine Kammer 5 mittels Rädern 20 verfahrbar gelagert, die an der Unterseite offen und an der Oberseite mit einer schwenkbaren Klappe 22 (s Fig 3) versehen ist Die Kammer 5 ist über Zugmittelgetriebe, nämlich über an der Decke sowie am Boden des Behälters 1 montierte Umlenkräder 23 bzw. 24 gefuhrte Ketten 25, und mit den oberen Umlenkrädern 23 gekuppelten Keilriementrieben 12 derart an das Antnebsrad eines Kompressors 4 angeschlossen, dass dieser stets in derselben Richtung rotiert.
An den druckseitigen Windkessel 14 des Kompressors ist durch eine Leitung 13 ein Gasbehälter 27 angeschlossen, an den anderseits eine Leitung 11 angeschlossen ist, die ins Innere des Behälters 1, in diesem abwärts zu dessen Boden geführt ist und dort im wesentlichen in der Mitte nach oben gerichtet ist und am freien Ende mit einem Druckminderventil 3 versehen ist. Der nach oben gerichtete Endabschnitt der Leitung 11 weist eine Höhe auf, die derjenigen der Kammer 5 entspricht Das Druck-
<Desc/Clms Page number 2>
minderventil 3 ist von der Bewegung der Kammer 5 gesteuert.
Weiters ist das Zugmitteigetnebe oder der Keilriementneb oder der Kompressor 4 mit einem (nicht gezeigten) Dynamo und einem elektrischen Hilfsmotor 19 mechanisch verbunden.
Die Fig. 3A bis 3C veranschaulichen die Steuerung der an der Kammer 5 angebrachten Klappe 22 Fig. 3A zeigt einen federbelasteten Riegel 5. 2, der mit einem um eine Achse 5. 3 schwenkbaren, gekrümmten Freigabehebel 5. 4 gelenkig verbunden ist, der selbst mit einer ortsfesten bogenförmigen Schiene 2. 1 zum Zurückziehen des Riegels 5. 2 zusammenwirkt. Die Klappe 22 ist über einen aussermittig angelenkten Arm 22. 3 mit einem vertikal geführten Stab 22. 5 verbunden.
Bei freigegebenem Riegel 5. 3 öffnet die Klappe 22 unter dem Gewicht des Armes 22. 3 sowie des Stabes 22. 5. Das Öffnen der Klappe 22 erfolgt in der oberen Lage der Kammer 5.
Fig. 3B zeigt die Klappe 22 in geschlossenem Zustand.
Fig. 3C zeigt, wie die Klappe 22 geschlossen wird. In der unteren Lage der Kammer 5 stösst der Stab 22. 5 auf den Boden 2. 2 des Behälters 1, wird dadurch relativ zur Kammer 5 nach oben geschoben und verschwenkt über den Arm 22. 3 die Klappe 22, bis sie unter dem Riegel 5. 2 einrastet. Zum dichten Verschluss der Klappe ist eine Gummidichtung vorgesehen.
Die Aufwärts- und Abwärtsbewegung der Kammer 5 erfolgt dadurch, dass bei geschlossener Klappe 22 Gas 10 aus dem Gasbehälter 27 durch die Leitung 11 und das Druckminderventil 3 in die Kammer 5 strömt und diese daher in der Flüssigkeit 8 aufsteigt. Dabei treibt sie über die Zugmittelgetriebe den Kompressor 4 sowie den Dynamo an. Der Kompressor 4 saugt Gas aus dem Behälter 1 und pumpt es durch die Leitung 13 in den Gasbehälter 27, der die ihm durch das Gas zugeführte Wärme an die Umgebung abgibt. Zu diesem Zweck ist die Leitung 13 entweder in Kontakt mit oder an der Aussenseite der Wandung des Gasbehälters 27 bis zu dessen Unterseite geführt und allenfalls als Kühlschlange oder mit Kühlrippen ausgebildet. Ferner besteht die Möglichkeit, den Gasbehälter 27 z. B mittels Flusswassers zu kühlen.
Aus dem Gasbehälter 27 gelangt das Gas 10 durch ein Ventil 1. 2, durch die Leitung 11 und das Druckminderventil 3 in die in ihrer unteren Lage befindliche Kammer 5. Dabei kühlt sich das Gas am Druckminderventil 3 infolge des Joule-Thompson-Effektes ab, nimmt anschliessend von der Flüssigkeit 8 Wärme auf und dehnt sich daher aus. Diese Wärmeaufnahme entspricht ungefähr der vorstehend erwähnten Wärmeabgabe und unterstützt die auf die Kammer 5 ausgeübte Auftriebskraft. Sobald das Gas der Kammer 5 genügend Auftrieb verleiht, steigt diese hoch und treibt dabei die vorhin genannten Geräte an Bei Hochsteigen der Kammer 5 sinkt ausserdem der auf das Gas wirkende statische Druck der Flüssigkeit, wodurch der auf die Kammer 5 wirkende Auftrieb grösser wird.
Durch das Absaugen des Gases aus dem Behälter 1 mittels des Kompressors 4 sinkt der Druck im Behälter 1 und somit auch die Temperatur.
Nachdem die Kammer 5 ihre obere Lage erreicht hat (s. Fig 3A), wird auf die vorstehend erläuterte Welse die Klappe 22 geöffnet, sodass die Kammer 5 Ihren Auftrieb verliert und nach unten gleitet, wobei sie die mit ihr über das Zugmittelgetriebe verbundenen Geräte weiter antreibt. Gelangt die Kammer 5 in ihre untere Lage (s Fig. 3C), wird die Klappe 22 geschlossen, worauf der Kammer 5 mittels des Gases wieder Auftrieb verliehen wird und sich der geschilderte Vorgang wiederholt
Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung zur Kälteerzeugung. Bei dieser ist das Druckminderventil 3 in einem Gehäuse 6 untergebracht.
Bei 9 ist an den Behälter 1 eine Leitung 16 angeschlossen, die zu einem thermisch isolierten Kühlabteil 18, weiters durch einen Wärmetauscher 15 und durch eine Pumpe 17 zurück zum Behälter 1 führt Die Pumpe 17 ist mittels einer (nicht gezeigten) Antnebsverbindung mit dem Kompressorrad gekuppelt und auf diese Weise angetrieben. Die die Leitung 16 durchströmende Flüssigkeit nimmt im Wärmetauscher 15 Wärme auf, die im Behälter 1 in Bewegungsenergie für die Kammer 5 umgesetzt wird. Der Wärmetauscher 15 kann z. B. mittels Sonnenstrahlen oder die Abwärme einer Müllverbrennungsanlage erwarmt werden. Als Flüssigkeit kommt reines Wasser In Frage.
Auch der Kompressor 4 gibt eine geringe Warmemenge an das Innere des Behälters 1 ab.
Desgleichen wird die bei Austritt. des Gases aus dem Druckminderventil 3 entstehende Reibungswärme ausgenutzt. An der Aussenseite der Kammer 5 sowie dem das Druckminderventil 3 umgebenden Gehäuse 6 sind Rippen angebracht, um den Wärmetausch zwischen dem Gas und der Flüssigkeit zu beschleunigen. Nach einer gewissen Betriebszeit nähert sich die Temperatur der Flüssigkeit derjenigen des Gases. Nimmt nun die Flüssigkeit Wärme von aussen auf, so wird diese
<Desc/Clms Page number 3>
Wärmemenge an das Gas übertragen und in Bewegungsenergie für die Kammer 5 umgewandelt.
Der elektrische Hilfsmotor 19 dient zum Ausgleich von Start- und Belastungsverlusten und wird eingeschaltet, wenn der Druck im Behälter 1 einen vorbestimmten Betrag erreicht, und ausgeschaltet, wenn der Behälterdruck unter diesen vorbestimmten Betrag abfällt PATENTANSPRÜCHE :
1 Mit komprimiertem Gas arbeitende Maschine zur Umwandlung mechanischer Energie in elektrische Energie, mit einem zum Teil mit Flussigkeit gefüllten Behälter, an dessen
Boden eine mit einem Ventil versehene Leitung mündet und in dem eine vertikal beweg- liche, an der Unterseite offene Kammer angeordnet Ist, die an der Oberseite mit einer gesteuerten Verschlusseinrichtung versehen ist, die in der unteren Lage der Kammer geschlossen und in der oberen Lage der Kammer geöffnet ist,
wobei die Leitung mit einem aussenliegenden Gasbehalter verbunden und das Ventil von der Kammerbewegung gesteuert Ist und wobei die Kammer über ein mechanisches Getriebe mit einem Dynamo mechanisch verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die geschlossene Kammer (5) das Druckminderventil (3) übergreift, dass die als Klappe (22) ausgebildete Verschlussein- richtung in der unteren Lage der Kammer (5) mit einer Schliesseinrichtung (22. 5, 5. 2) und in der oberen Lage der Kammer (5) mit einer Öffnungseinrichtung (2.
1, 5 4) zusammenwirkt, dass die Kammer (5) über das mechanische Getriebe (14, 23, 24,25, 26) mit einem über dem Flüssigkeitsspiegel an den Behälter (1) angeschlossenen Kompressor (4) mecha- nisch verbunden ist und dass an dieses Getriebe (14,23, 24,25, 26) ein in Abhängigkeit vom Behälterdruck gesteuerter elektrischer Hilfsmotor (19) mechanisch angeschlossen ist, wobei der Kompressor (4) druckseitig mit dem Gasbehälter (27) verbunden ist
2 Mit komprimiertem Gas arbeitende Maschine zur Kälteerzeugung, mit einem zum Teil mit
Flüssigkeit gefüllten Behälter, an dessen Boden eine mit einem Ventil versehene Leitung mündet und in dem eine vertikal bewegliche, an der Unterseite offene Kammer angeordnet ist, die an der Oberseite mit einer gesteuerten Verschlusseinrichtung versehen ist,
die In der unteren Lage der Kammer geschlossen und in der oberen Lage der Kammer geoffnet ist, wobei die Leitung mit einem aussenliegenden Gasbehälter verbunden und das Ventil von der Kammerbewegung gesteuert Ist und wobei die Kammer über ein mechanisches
Getriebe mit einer Pumpe mechanisch verbunden Ist, dadurch gekennzeichnet, dass die geschlossene Kammer (5) das Druckminderventil (3) übergreift, dass die als Klappe (22) ausgebildete Verschlusseinnchtung In der unteren Lage der Kammer (5) mit einer Schliess- einrichtung (22. 5, 5. 2) und In der oberen Lage der Kammer (5) mit einer Åaffnungseln- nchtung (2 1, 5.
4) zusammenwirkt, dass die Kammer (5) über das mechanische Getriebe (14, 23, 24,25, 26) mit einem über dem Flüssigkeitsspiegel an den Behälter (1) ange- schlossenen Kompressor (4) mechanisch verbunden ist, die in einen an den Behälter (1) angeschlossenen, aussenliegenden Flüssigkeitskreislauf mit einem Wärmetauscher (15) eingeschaltet Ist, und dass an dieses Getriebe (14,23, 24, 25,26) ein In Abhängigkeit vom
Behälterdruck gesteuerter elektrischer Hilfsmotor (19) mechanisch angeschlossen Ist, wobei der Kompressor (4) druckseitlg mit dem Gasbehalter (27) verbunden Ist
**WARNUNG** Ende DESC Feld kannt Anfang CLMS uberlappen**.