AT510459B1 - Wärmemotor sowie eine anlage, in welcher der erfindungsgemässe wärmemotor betrieben wird - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Wärmemotor sowie eine Anlage in welcher der erfindungsgemäße Wärmemotor betrieben wird. Im Wärmemotor füllt ein abwechselnd mit Wärmezufuhr und mit Wärmeabfuhr beaufschlagtes Arbeitsmedium einen Arbeitsraum (1, 11) veränderlichen Volumens aus. Zufolge Volumenänderung des Arbeitsmediums hervorgerufene Bewegung einer Begrenzungswand (3, 13) des Arbeitsraums treibt Bewegung eines Abtriebskörpers (6) an. Ein oder mehrere Wärmetauscher (2, 12) sind innerhalb und/oder als Begrenzungen des durch das Arbeitsmedium ausgefüllten Arbeitsraums (1, 11) angeordnet. Durch diese Wärmetauscher wird unmittelbar das im Arbeitsraum befindliche Arbeitsmedium abwechselnd beheizt oder gekühlt.Die Übersetzung der Bewegung einer Begrenzungswand (3, 13) des Arbeitsraums (1, 11) in eine rotierende Bewegung einer Abtriebswelle (6) erfolgt unter Anwendung einer Kulissensteuerung.

Description

österreichisches Patentamt AT510 459 B1 2012-06-15

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft einen Wärmemotor sowie eine Anlage in welcher der erfindungsgemäße Wärmemotor betrieben wird.

[0002] Im Sinne dieser Beschreibung ist ein Wärmemotor eine Vorrichtung, durch welche die bei Wärmezufuhr bzw. Wärmeabfuhr stattfindende Volumenänderung eines zumindest zeitweise gasförmig vorliegenden Arbeitsmediums dazu verwendet wird, einen festen Körper anzutreiben.

[0003] Der erfindungsgemäße Wärmemotor ist insbesondere dazu gut geeignet, Wärmeenergie, welche auf relativ niedrigem Temperaturniveau vorliegt, in mechanische Energie umzuwandeln. Typischerweise kann man damit Solarwärme, welche während eines heißen Sommertages an einem thermischen Solarkollektor im Überfluss anfällt, zumindest teilweise in mechanische Energie umwandeln um damit beispielsweise einen Generator oder eine Pumpe anzutreiben um so verwertbare Energie zu erhalten.

[0004] Die DE 26 03 249 A1 beschreibt eine gattungsgemäße Vorrichtung, welche durch Dampfdruck eines als Arbeitsmedium dienenden Kältemittels angetrieben wird. Das Kältemittel fließt dazu in einem Kreislauf in welchem ein der Erwärmung des Kältemittels dienender Wärmetauscher (der durch Solarenergie gespeist sein kann), ein Dampfmotor, ein der Abkühlung und Kondensation des Kältemittels dienender zweiter Wärmetauscher und eine Pumpe zwecks Beförderung des flüssigen Kältemittels auf das Druckniveau vor dem Dampfmotor aufeinander folgen. Die Expansionsräume des Dampfmotors sind durch Faltenbalganordnungen gebildet, welche auf eine gemeinsame Kurbelwelle wirken und welche über eine Drehschieberventilanordnung abwechselnd mit der Zuflussseite oder mit der Abflussseite des Kältemittelflusses verbunden werden. Problematisch ist, dass das Kältemittel in einem relativ großen Kreislauf fließen muss und damit die Gefahr von Leckage gefährlich groß ist. Weiters ist der Energieverlust am Ventilschieber, durch welchen dynamisch verschiedene Druckbereiche des Kältemittels voneinander getrennt werden, störend hoch. Drittens gibt es eine störend hohe Einschränkung bei der Auswahl von Kältemitteln dadurch, dass viele Kältemittel mit den aneinander gleitenden Materialien des Ventilschiebers bzw. mit dem an diesen erforderlichen Schmiermitteln, störend interagieren.

[0005] Die DE 26 17 026 A1 zeigt einen Wärmemotor, bei welchem ein Arbeitsmedium über eine Wärmequelle, ein Arbeitsvolumen, einen Kondensator und eine Pumpe in einem Kreisprozess bewegt wird. Der durch den Wärmemotor angetriebene feste Körper ist eine Platte, welche Teil eines zweiten Volumens ist, das teilweise durch einen Faltenbalg begrenzt ist und damit in seiner Größe veränderbar ist. Expansion des Arbeitsmediums bewirkt Verkleinerung des zweiten Volumens, wodurch ein gasförmiges Medium aus dem zweiten Volumen herausgepresst und einer Druckleitung zugeführt wird. Die Gesamtanordnung liefert also nicht wie üblichere Motoren mechanische Energie indem ein fester Körper entgegen einer äußeren Widerstandskraft zu Bewegung angetrieben wird, sondern stattdessen Energie indem ein Fluid entgegen der Wirkung einer äußeren Druckkraft gepumpt wird. Elegant an dieser Anordnung ist, dass es kein Steckenbleiben eines Kolbens an einer Totpunktstellung geben kann. Nachteilig ist, dass man relativ viel Arbeitsmedium braucht und dass dieses mit vielen Geräten wie Ventil, Kondensator, Pumpe in Kontakt kommt.

[0006] Die DE 197 22 249 A1 beschreibt einen Wärmemotor, welchen einen feststehenden Zylinder und einen darin beweglichen doppeltwirkenden Kolben aufweist. Das sich unter Wärme- bzw. Kälteeinwirkung ausdehnende bzw. zusammenziehende gasförmige Arbeitsmedium ist ausschließlich im Arbeitsvolumen des Zylinders eingeschlossen. Es wird erwärmt oder gekühlt, indem die Zylinderwände als Wärmetauscherflächen ausgebildet sind, welche Hohlräume aufweisen, durch welche abwechselnd heißes bzw. kaltes Wärmeträgerfluid gepumpt wird. Da das gasförmige Arbeitsmedium nur im Arbeitsvolumen des Zylinders zu sein braucht, findet man mit einer geringen Menge davon das Auslangen und es brauchen keine Pumpen und Ventile mit dem Medium in Kontakt zu kommen. Indem die Richtung der Kraft mit der vom Arbeitsvolu- 1 /11 österreichisches Patentamt AT510 459 B1 2012-06-15 men aus den Kolben eingewirkt wird, nur gewechselt werden kann, indem die Temperatur des gasförmigen Mediums im Arbeitsvolumen geändert wird, hat der Kolben im Bereich an den Umkehrpunkte seiner Hubbewegung zwangsweise immer eine sehr stark ausgeprägte langsame Bewegungsfase bzw. eine Bewegungsfase in welcher er über die Kolbenstange von einer externen Kraftquelle her zu Bewegung angetrieben wird und nicht wie vorgesehen Energie über die Kolbenstange abgibt.

[0007] Auch die WO 2003/081011 A1 zeigt einen Wärmemotor, bei welchem das sich durch Wärme- bzw. Kälteeinwirkung ausdehnende bzw. zusammenziehende gasförmige Arbeitsmedium ausschließlich im Arbeitsraum eines Zylinders einer Kolben-Zylindermaschine angeordnet ist. Für das Erwärmen bzw. Abkühlen des Arbeitsmediums wird durch eine im Zylinderraum angeordnete Rohrschlange abwechselnd heißes und kaltes Wärmeträgerfluid gepumpt. Die Bauweise weist auch die an Hand der DE 197 22 249 A1 genannten Vorteile und Nachteile auf.

[0008] Von diesem Stand der Technik ausgehend besteht die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe darin, einen Wärmemotor der eingangs genannten Art zu schaffen. Gegenüber der Vorrichtung entsprechend der DE 26 03 249 A1 soll mit einer geringeren Menge an Arbeitsmedium das Auslangen gefunden werden, es sollen weniger Reibungsverluste auftreten und es soll weniger Einschränkungen bezüglich der Auswahl des Arbeitsmediums geben. Gegenüber den Vorrichtungen entsprechend der DE 197 22 249 A1 und der WO 2003/081011 A1 soll die Energieabfuhr aus dem Arbeitsvolumen des Wärmemotor unter besserer Kontinuität erfolgen.

[0009] Zum Lösen der Aufgabe wird wie bei der DE 26 03 249 A1 davon ausgegangen, dass ein abwechselnd mit Wärmezufuhr und mit Wärmeabfuhr beaufschlagtes Arbeitsmedium einen Arbeitsraum veränderlichen Volumens ausfüllt und dass Bewegung einer Begrenzungswand dieses Arbeitsraums bei Volumenänderung des Arbeitsmediums Bewegung eines Abtriebskörpers, wie beispielsweise Drehbewegung einer Kurbelwelle antreibt.

[0010] Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, einen oder mehrere Wärmetauscher innerhalb und/oder als Begrenzungen des durch das Arbeitsmedium ausgefüllten Arbeitsraums anzuordnen und durch diese unmittelbar das im Arbeitsraum befindliche Arbeitsmedium abwechselnd zu beheizen oder zu kühlen und für die Übersetzung der Bewegung einer Begrenzungswand des Arbeitsraums in eine rotierende Bewegung einer Abtriebswelle eine Kulissensteuerung vorzusehen.

[0011] Der wesentlichste Vorteil der erfindungsgemäßen Bauweise gegenüber vorbekannten Bauweisen liegt darin, dass das Arbeitsmedium nicht zwischen verschiedenen, durch Ventile oder Pumpen oder ähnliches voneinander getrennten Druckbereichen hin und her fließen muss, sondern dass es immer im gleichen Volumen stehen bleiben kann. Dadurch kann man mit geringeren Mengen Arbeitsmedium das Auslangen finden. Da das Arbeitsmedium nicht wie bei anderen Bauweisen über bewegte Ventile zwischen verschiedenen Druckbereichen fließen muss tritt weniger Reibung auf und bei der Auswahl des Arbeitsmediums braucht nicht auf Interaktion mit dem Dichtungsmaterial dieser Ventile geachtet zu werden.

[0012] In einer vorteilhaften Ausführungsform ist innerhalb oder als Begrenzung des Arbeitsraums ein Wärmetauscher angeordnet, der abwechselnd von heißem und von kaltem Wärmeträgermedium durchflossen wird. Gegenüber einer Anordnung mit zwei Wärmetauschern ist damit eine geringere Trägheit des Temperaturwechsels im Arbeitsraum erreichbar.

[0013] In einer vorteilhaften Ausführungsform ist jene Begrenzungswand des Arbeitsraums, welche sich bei Volumenänderung des Arbeitsmediums bewegt, gegenüber den feststehenden Begrenzungswänden des Arbeitsraums elastisch beweglich gehalten und nicht wie ein Kolben an einem Zylinder gleitend geführt. Dadurch tritt weniger Reibung auf. Materialprobleme der gleitenden Führung, welche ja auch dichtend sein muss, werden vermieden.

[0014] In einer weiter bevorzugten Ausführungsform ist der Arbeitsraum ein Faltenbalg. Damit sind ohne Gleitreibung große Volumenänderungen möglich.

[0015] In einer weiter bevorzugten Ausführungsform ist jene Wand des Arbeitsraums, welche sich bei Volumenänderung des Arbeitsmediums bewegt, eine elastische Membran. Die Bauwei- 2/11 österreichisches Patentamt AT510 459 B1 2012-06-15 se ist besonders einfach und robust. Sie ist insbesondere dann gut anwendbar, wenn keine sehr großen relativen Volumenänderungen auftreten.

[0016] In einer bevorzugten Ausführungsform erstreckt sich zumindest ein Teil eines Wärmetauschers an die tiefstliegenden Fläche des Arbeitsraums. Damit ist Arbeitsmedium, welches beim Abkühlen kondensiert und nach unten fließt besonders effizient wieder erhitzbar.

[0017] In einer bevorzugten Ausführungsform wird eine lineare Bewegung einer Begrenzungswand des Arbeitsraums in eine rotierende Bewegung einer Abtriebswelle unter Anwendung einer Kulissensteuerung umgewandelt. Damit kann erreicht werden, dass trotz des stark ungleichmäßigen Bewegungsverlaufes der Begrenzungswand des Arbeitsraums ein relativ gleichmäßiger Bewegungsverlauf der davon angetriebenen Abtriebswelle erreicht wird und dass bei einzylindrischer Ausführungsform die ansonsten hohe Gefahr des Stehenbleibens an einem Totpunkt verringert wird.

[0018] Die Erfindung wird an Hand von Prinzipzeichnungen veranschaulicht: [0019] Fig. 1: zeigt einen ersten beispielhaften erfindungsgemäßen Wärmemotor in Schnittan sicht.

[0020] Fig. 2: zeigt einen zweiten beispielhaften erfindungsgemäßen Wärmemotor in

Schnittansicht.

[0021] Fig. 3: ist ein erstes beispielhaftes Fließschema einer Anlage innerhalb derer ein erfin dungsgemäßer Wärmemotor betrieben wird.

[0022] Fig. 4: ist ein zweites beispielhaftes Fließschema einer Anlage innerhalb derer ein erfin dungsgemäßer Wärmemotor betrieben wird.

[0023] Fig. 5: ist ein drittes beispielhaftes Fließschema einer Anlage innerhalb derer ein erfin dungsgemäßer Wärmemotor betrieben wird.

[0024] Im Beispiel gemäß Fig. 1 ist der Arbeitsraum 1, welcher das Arbeitsmedium einschließt, durch einen feststehenden Zylinder 4 und einen darin linear verschiebbaren Kolben 3 begrenzt. Im Arbeitsraum 1 ist ein einziger Wärmetauscher 2 angeordnet. Er ist als Rohrspirale aufgebaut und an der kolbenabgewandten Stirnfläche und der daran angrenzenden Mantelfläche des Arbeitsraums 1 angeordnet. Er wird abwechselnd von heißem und von kaltem Wärmeträgermedium, typischerweise Wasser, durchflossen und erwärmt oder kühlt dementsprechend das im Arbeitsraum 1 vorhandene Arbeitsmedium. Das Arbeitsmedium kann irgendein Gas oder auch Luft sein. Bevorzugt ist es ein Mittel, dessen Siedepunkt bei Umgebungsdruck zwischen der Temperatur des heißen Wärmeträgermediums und der des kalten Wärmeträgermediums, möglichst nahe an der Temperatur des kalten Wärmeträgermediums liegt, da damit bezogen auf die Temperaturänderungen in einfacher Weise größte Volumenänderungen erreichbar sind.

[0025] Weiter bevorzugt, liegt der Siedepunkt des Arbeitsmediums bei normalem Umgebungs-druck knapp über dem unteren Temperaturniveau, welches das Arbeitsmedium im normalen Arbeitszyklus erreicht. Durch die passende Wahl des Arbeitsmediums ist diese Bedingung durchaus erfüllbar. Erreicht wird damit, dass beim Abkühlen des Arbeitsmediums im Arbeitsraum gegenüber dem Umgebungsdruck ein Unterdrück entsteht und dadurch der Kolben aus der maximal ausgefahren Stellung aktiv, d.h. unter Energiegewinn, zurückgezogen wird.

[0026] Wenn ein zweizylindriger Wärmemotor, bei welchem die beiden Kolben um einen von 0° und von 180° verschiedenen Arbeitswinkel zeitlich gegeneinander versetzt laufen, derart ausgeführt ist, besteht auch bei extremem Langsamlauf keine Gefahr des Stehenbleibens der Bewegung der Kolben an einem Totpunkt.

[0027] Wenn ein einzylindrischer Wärmemotor derart ausgeführt ist, reicht eine sehr geringe Drehzahl aus, um das Stehenbleiben des Kolbens an einem Totpunkt zu vermeiden.

[0028] Über eine Pleuelstange 5, welche schwenkbar mit dem Kolben 3 verbunden ist, wirkt der Kolben 3 auf eine Abtriebswelle 6, welche als Kurbelwelle ausgebildet sein kann. In der dargestellten, vorteilhaften Ausführungsform ist das abtriebswellenseitige Ende der Pleuelstange 3/11 österreichisches Patentamt AT510 459B1 2012-06-15 anders als bei herkömmlichen Kolbenmotoren nicht einfach nur schwenkbar exzentrisch mit der Abtriebswelle verbunden, sondern über eine Kulissensteuerung. Diese Kulissensteuerung ist beispielhaft realisiert, indem das abtriebswellenseitige Ende der Pleuelstange 5 linear und schwenkbar beweglich sowohl in einer mit der Abtriebswelle 6 starr verbundenen Spur 6.1 als auch in einer feststehenden Spur 7 geführt gehalten ist.

[0029] Die Spur 6.1 verläuft radial zur Abtriebswelle 6 und ist dazu als Nut oder Schlitz in einem von der Abtriebswelle 6 radial abstehenden Teil ausgebildet. Die feststehende Spur 7 ist als Nut in einem feststehenden Teil ausgebildet, ist in sich geschlossen, verläuft um die Abtriebswelle 6 herum und liegt - wie auch die Spur 6.1 - in einer zur Abtriebswelle 6 normal liegenden Ebene. Vom abtriebswellenseitigen Ende der Pleuelstange 5 aus ragt jeweils ein Spurzapfen 5.1 in die Spur 6.1 bzw. 7.

[0030] Bevorzugt ist die Krümmung der Spur 7 an jenen Bereichen enger, die bei Umkehrpunkten der Bewegung des die Pleuelstange antreibenden Kolbens von einem Ende der Pleuelstange durchfahren werden, als an den mittig dazwischen liegenden Bereichen. Weiters bevorzugt ist der Radialabstand der Spur 7 von der Abtriebswelle 6 in den erstgenannten Bereichen (Bereiche um die Totpunkte) größer als an den mittig dazwischen liegenden Bereichen. Durch diese Auslegungsregeln wird erreicht, dass die Bewegung des Kolbens 3 auch bei einzylindriger Ausführung der Vorrichtung in eine relativ gleichmäßige Bewegung der Abtriebswelle übersetzt wird und dass die Gefahr des Stehenbleibens des Motors an einem Totpunkt des Kolbenweges verringert wird.

[0031] Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei jene Begrenzungswand 13 des Arbeitsraums 11, welche sich bei Volumenänderung des Arbeitsmediums bestimmungsgemäß bewegt eine elastische Membran ist. Wie der Kolben 3 gemäß Fig. 1 ist die elastische Membran mit einer Pleuelstange 15 verbunden, welche die zyklische lineare Bewegung der Membran in eine rotierende Bewegung einer Abtriebswelle übersetzt. Die Bauweise ist besonders dann gut anwendbar, wenn keine sehr großen relativen Volumenänderungen des Arbeitsraums auftreten. Bevorzugt wird man den Arbeitsraum 11 flach ausführen und die Membran 13 als eine der beiden großen, flachen Begrenzungsflächen des Arbeitsraums ausführen. Der Wärmetauscher 12 ist dann an der zweiten dieser Begrenzungsflächen anzubringen; er kann bei dieser Bauweise einen sehr großen Oberflächenanteil des Arbeitsraums abdecken und den Arbeitsraum sehr schnell heizen bzw. kühlen.

[0032] Im beispielhaften Fließschema gemäß Fig. 3 wird ein erfindungsgemäßer Wärmemotor 10 abwechselnd von kaltem Wasser und von heißem Wasser durchflossen.

[0033] Der Heißwasserkreislauf umfasst einen Pufferspeicher 40, eine Pumpe 30, ein erstes Ventil 31, zwei parallele Fließzweige, ein zweites Ventil 34 und eine Rückführungsleitung zum Pufferspeicher 40. Ein Fließzweig 32 der beiden zueinander parallelen Fließzweige führt über ein Rückschlagventil und einen Wärmetauscher im Arbeitsraum des Wärmemotors 10. Der zweite Fließzweig 33 ist eine optional dazu verwendbare Bypassleitung. Der Pufferspeicher 40 wird durch einen thermischen Solarkollektor 50 beheizt.

[0034] Die Einspeisung des vom Wärmemotor kommenden Wasserrücklaufes in den Pufferspeicher 40 erfolgt am Besten über eine Schichtladevorrichtung 41.

[0035] Der Kaltwasserkreislauf umfasst eine Kaltwasserreservoir 60, eine Pumpe 20, ein erstes Ventil 21, zwei parallele Fließzweige, ein zweites Ventil 24 und eine Rücklaufleitung zum Kaltwasserreservoir. Ein Fließzweig 22 der beiden zueinander parallelen Fließzweige führt über ein Rückschlagventil und einen Wärmetauscher im Arbeitsraum des Wärmemotors 10. Der zweite dazu parallele Fließzweig 23 ist eine optional dazu verwendbare Bypassleitung.

[0036] Die Ventile 21, 24, 31, 34 werden so geschaltet, dass immer entweder Heißwasser durch den Wärmetauscher im Wärmemotor 10 fließt und Kaltwasser über den Bypass-Fließzweig 23, oder dass Kaltwasser durch den Wärmetauscher im Wärmemotor 10 fließt und Heißwasser über den Bypass-Fließzweig 33. Indem Bypass-Fließzweige 23, 33 verwendet werden, brauchen die einzelnen Wasserkreisläufe niemals gestoppt zu werden und die Ventile 4/11 österreichisches Patentamt AT510 459B1 2012-06-15 21, 24, 31, 34 können einfacher so ausgeführt und betrieben werden, dass sie mit sehr wenig Reibungsverlusten umgeschaltet werden können.

[0037] Das durch den bestimmungsgemäßen Betrieb sich langsam erwärmende Wasser im Kaltwasserreservoir 60 kann bei Bedarf als zu Warmwasser zu erwärmendes Frischwasser weiter verwendet werden.

[0038] Indem die vom Wärmemotor 10 flussabwärts angeordneten Ventile 24, 34 zeitlich verzögert zu den flussaufwärts liegenden Ventilen 21, 31 geschaltet werden können, ist (- unter Verwendung von Puffervolumenspeichern -) erreichbar, dass alles Heißwasser, welches aus dem Wärmemotor gedrängt wird, wieder in den Pufferspeicher 40 rückgeführt wird und dass alles Kaltwasser, welches aus dem Wärmemotor gedrängt wird, wieder in das Kaltwasserreservoir 60 rück- geführt wird. Natürlich sind bei anderer Steuerung auch andere Wasserflüsse einstellbar, was manchmal durchaus sinnvoll sein kann.

[0039] Die Einspeisung des vom Wärmemotor kommenden Wasserrücklaufes in das Kaltwasserreservoir 60 kann über eine Schichtladevorrichtung erfolgen.

[0040] Das rechtzeitige Umschalten der Ventile 21, 24, 31, 34 kann wie bei einem herkömmlichen Ottomotor durch ein mechanisches Getriebe gesteuert werden, welches die Stellung der Ventile in Abhängigkeit von der Abtriebswelle des Wärmemotors einstellt. Angesichts dessen, dass keine sehr hohen Drehzahlen am Wärmemotor zu erwarten sind, kann man die Ventilstellungen auch durch eine elektrische Steuerung, welche Stellungssensoren und Stellventile umfasst, einstellen.

[0041] Für optimales Arbeiten ist es erforderlich, die Umschaltzeitpunkte für die unterschiedlichen Flüsse durch den Wärmetauscher 2, 12 im Wärmemotor 10 so festzulegen, dass bei den einzelnen Totpunkten der Bewegung des Kolbens 3 bzw. der Membran 13, also dann wenn der Arbeitsraum maximale oder minimale Größe hat, im Arbeitsraum die Umkehrung der Temperaturänderungsrichtung einsetzt.

[0042] Auch im beispielhaften Fließschema gemäß Fig. 4 wird ein erfindungsgemäßer Wärmemotor 10 abwechselnd von kaltem Wasser und von heißem Wasser durchflossen.

[0043] Sowohl Heißwasserkreis als auch Kaltwasserkreis verlaufen in diesem Beispiel durch den Pufferspeicher 40, welcher durch einen thermischen Solarkollektor 50 beheizt werden kann. An Stelle von Bypassleitungen werden nunmehr Magnetventile 25, 35 verwendet, welche den durch die Pumpen 30 bzw. 20 angetriebenen Heißwasserfluss bzw. Kaltwasserfluss bei Bedarf stoppen oder freigeben.

[0044] Heißwasser und Kaltwasser werden zeitlich abwechselnd freigegeben bzw. gestoppt.

[0045] Im Heißwasserkreislauf wird Heißwasser aus dem oberen, heißesten Teil des als Schichtspeicher aufgebauten Pufferspeichers 40 entnommen und durch die Pumpe 30, durch das Magnetventil 35, ein Rückschlagventil und den Wärmemotor 10 über eine Schichtladelan2e 41 wieder in den Pufferspeicher 40 zurück bewegt.

[0046] Im Kaltwasserkreislauf wird das am Boden des als Schichtspeicher aufgebauten Pufferspeichers 40 stehende kältere Wasser entnommen und durch die Pumpe 20, durch das Magnetventil 25, ein Rückschlagventil und den Wärmemotor 10 über die Schichtladelanze 41 wieder in den Pufferspeicher 40 zurück bewegt.

[0047] Im Schichtspeicher 40 ist Wasser entsprechend der Temperaturverteilung geschichtet, sodass von unten nach oben die Temperatur des Wassers nur zunimmt und niemals abnimmt. Durch die Schichtladelanze den Pufferspeicher 40 zugeführtes Wasser wird durch die Wirkung der Schichtladelan2e sofort in die zu seiner Temperatur passende Höhe im Pufferspeicher transportiert, ohne Wasser im Pufferspeicher unnötig zu verwirbeln und damit die Temperaturschichtung zu zerstören. Eine derartig als Schichtladevorrichtung wirkende Vorrichtung braucht nicht unbedingt als Lanze ausgebildet sein.

[0048] Beim Fließschema gemäß Fig. 4 kommt man im Gegensatz zu jenem von Fig. 3 mit nur 5/11

Claims (3)

1. österreichisches Patentamt AT510 459 B1 2012-06-15 einem Wasserreservoir aus. Es ist vor allem dann vorteilhaft anwendbar, wenn schon während des gesamten Erwärmungsverlaufes des Reservoirs ein Teil der - typischerweise durch eine Solaranlage - zugeführten Wärme mittels eines Wärmemotors in mechanische Energie umgewandelt wird. [0049] Gemäß dem beispielhaften Fließschema von Fig. 5 werden ein Pufferspeicher 40 und ein Kaltwasserreservoir 60 verwendet. Im Unterschied zum Fließschema von Fig. 3 werden an Stelle von Bypassleitungen Magnetventile 25, 35 verwendet, welche den durch die Pumpen 30 bzw. 20 angetriebenen Heißwasserfluss bzw. Kaltwasserfluss bei Bedarf stoppen oder freigeben. [0050] Bisher wurde immer von einer rotierenden Welle als Abtriebskörper für die Lieferung von mechanischer Energie durch den Wärmemotor gesprochen. Es sei darauf hingewiesen, dass auch eine lineare Bewegung des Abtriebskörpers denkbar ist. An Stelle eines Generators mit rotierendem Anker kann dann ein Lineargenerator durch den Wärmemotor angetrieben werden. [0051] Natürlich kann der erfindungsgemäße Wärmemotor auch für andere Aufgaben als für das Antreiben eines Generators verwendet werden. Beispielsweise kann man damit auch einen Pumpe antreiben, welche beispielsweise einen Drucklufttank aufpumpt, oder Wasser aus einem tiefer liegenden Reservoir einer landwirtschaftlichen Bewässerungsanlage zuführt. Patentansprüche 1. Wärmemotor, in welchem ein abwechselnd mit Wärmezufuhr und mit Wärmeabfuhr beaufschlagtes Arbeitsmedium einen Arbeitsraum (1, 11) veränderlichen Volumens ausfüllt, wobei die Bewegung einer Begrenzungswand (3, 13) dieses Arbeitsraums bei Volumenänderung des Arbeitsmediums die Bewegung eines Abtriebskörpers (6) bewirkt, wobei ein oder mehrere Wärmetauscher (2, 12) innerhalb oder als Begrenzungen des durch das Arbeitsmedium ausgefüllten Arbeitsraums (1, 11) angeordnet sind und wobei durch diese Wärmetauscher unmittelbar das im Arbeitsraum befindliche Arbeitsmedium abwechselnd beheizbar oder kühlbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass für die Übersetzung der Bewegung einer Begrenzungswand (3, 13) des Arbeitsraums (1, 11) in eine rotierende Bewegung einer Abtriebswelle (6) eine Kulissensteuerung vorgesehen ist.
2. 2. Anlage mit einem Wärmemotor, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmemotor entsprechend Anspruch 1 ausgebildet ist und dass die Anlage einen als Schichtspeicher aufgebauten, beheizbaren Pufferspeicher (40) aufweist, aus welchem zeitlich alternierend Wärmeträgerfluid aus der heißeren Schicht und Wärmeträgerfluid aus der kälteren Schicht entnehmbar und durch den Wärmetauscher (2, 12) des Wärmemotors (10) leitbar ist und dass das aus dem Wärmetauscher des Wärmemotors (10) herausströmende Wärmeträgerfluid über eine Schichtladevorrichtung (41) wieder dem Pufferspeicher zuführbar ist.
3. 3. Anlage mit einem Wärmemotor, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmemotor entsprechend Anspruch 1 ausgebildet ist und dass die Anlage einen als Schichtspeicher aufgebauten beheizbaren Pufferspeicher (40) und ein Kaltwasserreservoir (60) aufweist, wobei zeitlich alternierend Wärmeträgerfluid aus dem Pufferspeicher (40) oder aus dem Kaltwasserreservoir (60) entnehmbar und durch den Wärmetauscher (2, 12) des Wärmemotors (10) leitbar ist. Hierzu 5 Blatt Zeichnungen 6/11