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VerfahrenundVorrichtungenzurAusnützungnatürlicherWärme.
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imstande ist. infolge der Verdünnung industriell ausnutzbare Wärme oder kinetische Energie zu entwickeln.
Als Mittel. um das Wasser aus der verdünnten Lösung zur Erzielung einer Konzentration zu entfernen, kann man sich vorteilhafterweise der Luft bedienen, die. wie bekannt. Wasserdampf bis zur ihrer Sättigung aufnehmen kann und, durch die atmosphärischen Bewegungen kontinuierlich erneuert und durch die natürlichen Wärmequellen erwärmt. die ununterbrochene Wiederholung der Konzentration der verdünnten Lösung gestattet.
Die Konzentrationsapparate können in hochgelegenen und luftigen Gegenden aufgestellt werden und man kann darin Luft künstlich in Umlauf halten.
Es ist bekannt, dass Verdünnungswärme frei wird, wenn man gewisse Lösungen verdünnt, z B.
Schwefelsäure oder eine konzentrierte Lösung von I'hlorkalziulJ1.
Die Auslösung osmotischer Drucke findet statt, wenn man eine konzentrierte Lösung. z. B. von Zucker in Berührung bringt mit einer Menge Wasser, welch letztere jedoch vermittels einer halbdurchlässigen Wand z. B. Pergament (tierisch oder pflanzlich) von genannter Lösung getrennt ist. In diesem Falle trachtet das Wasser infolge der osmotischen Wirkung durch die Scheidewand hindurch zu diffundieren und so die Lösung zu verdünnen, wodurch das Volumen der letzteren vergrössert und mithin auch eine Erhöhung des Druckes in dem von der sich verdünnend"n Lösung ausgefüllten Raum erzielt wird. so dass ein Freiwerden von kinetischer Energie stattfindet.
In jedem Falle kann die durch die Verdünnung einer konzentrierten Lösung freigewordene Energie sowohl zur Erzeugung einer motorischen Kraft als auch zum Zwecke der Heizung oder Kühlung verwendet werden.
In den Zeichnungen sind einige Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise veranschaulicht.
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nahme der während der Verdünnung einer Lösung freigewordenen Wärme dient. Fig. 2 zeigt in schematischer Darstellung eine Abänderung von Fig. 1. Fig. 3 zeigt in schematischer Darstellung eine Anordnung zur Verdünnung der konzentrierten Lösung durch eine mit Feuchtigkeit gesättigte Luftmenge, um sowohl die Verdünnungswarme der Lösung als auch die bei der Kondensation der Wasserdämpfe freigewordene Wärme verwerten zu können und dadurch die ganze von der erschöpften Lösung während ihrer Konzentration absorbierte Energie wiederzugewinnen. Fig. 4 zeigt eine Vorrichtung zur Erzeugung von Energie, wobei die Wirkung des osmotischen Druckes zur Ausnutzung gelangt.
Fig. f) veranschaulicht die Anordnung einer Vorrichtung. die den Konzentrator oder Regenerator in Tätigkeit setzen soll, sobald die Luft einen geeigneten Grad von Trockenheit besitzt.
Der Apparat zur Erzeugung der Energie kann von der in Fig. 1 dargestellten. Ausführung sein.
Er besteht aus zwei lotrechten Körpern 9 und 10, ähnlich dem Mantel von Röhrenkesseln. In jedem dieser
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AlsZirkulationsmittelzwischendemKammern73'und74kannmanvorteilhafterweiseeineschwere aber bei niedriger Temperatur verdampfende Flüssigkeit wählen, sobald man den Fall der Flüssigkeit ausnutzen will.
Auf jeden Fall wird die Erwärmung des im Innern der Kammer 73' kreisenden Mittels durch Zirkulation von z. B. der entsprechend verdünnten Lösung'in den Radiatoren 78 erhalten werden, während die Abkühlung der Dämpfe zum Zweck ihrer Kondensation in der Kammer 74 durch Zirkulation einer
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toren 79 erzielt wird.
Die Verdünnung der konzentrierten Lösungen kann am einfachsten in einem Behälter, wie mit 80 bezeichnet, durchgeführt werden, indem man dort die Lösung, welche durch die Leitung 81 zuströmt. mit dem durch die Leitung 8','ankommenden Wasser mischt.
Die verdünnte Lösung fliesst durch die Leitung 83 in die Radiatoren 78 und wird vermittels der Ableitung M in die Konzentrationsapparate geleitet. Falls für die Versorgung der Radiatoren nur eine beschränkte Menge oder ungenügend kaltes Wasser zur Verfügung steht, kann man zur Wiederabkühlung desselben Wassers greifen. Zu diesem Zweck wird ein Behälter 85 vorgesehen, welcher durch eine Scheidewand 86 in zwei Räume 87 und 88 geteilt ist, innerhalb deren Mittel zur Vergrösserung der Berührungflächen, z. B. Platten 89, untergebracht sind.
In dem oberen Teil des Raumes 87 endet ein Verteilungrohr 90, das mit dem Auslass der Radiatoren 79 verbunden ist. während der Boden des gleichen Raumes mit dem Einlass der Radiatoren 79 in Verbindung steht, wobei in die letztgenannte Verbindung eine Pumpe 91 zu dem Zweck eingeschaltet ist. das auf dem Boden der Kammer 87 sich ansammelnde Wasser in die genannten Radiatoren zurückzubefördern. Fm das durch die Verdampfung verloren gegangene Wasser zu ersetzen, wird die Leitung. welche das Rohr 90 mit dem Auslass der Radiatoren 79 verbindet.
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ist ein Verteilungsrohr 93 angeordnet, das mit der Leitung 81 für die konzentrierte Lösung verbunden ist.
Der Boden dieser Kammer steht mit der Leitung 81 in Verbindung. doch ist diese Verbindung tiefer gelegen als diejenige der Leitung 93. Zwischen den Anschlussstellen der Leitungen 9 : 1 und der unteren Leitung 81 ist in der letzteren ein Ventil 94 vorgeschen, so dass in die Leitung 93 jederzeit eine gewünschte Menge von konzentrierter Lösung abgelassen werden kann. Sowohl die Leitung 9. 3 als auch die Verbindung des Bodens der Kammer 88 mit der Leitung 81 sind mit Regelorganen 95 bzw. 96 versehen. Ein Ventilator 97, in einer Öffnung der Wand 86 vorgesehen, stellt zwischen den Kammern 87 und 88 einen Luftumlauf her. der durch den Kanal 98 genährt wird.
In diesen Kanal mündet die Zuführung 99 und der Auslass J (W. die ihrerseits mit je einem Regelorgan 101 versehen sind. um die Erneuerung der Li ft zu bewerkstelligen. Während der Arbeit des Apparates werden die Flächen 89 der Kammer 87 von dem durch das Rohr 90 kommenden Wasser gespeist und diejenigen der Kammer 88 durch die konzentrierte Lösung, welche durch das Rohr 9. 3 hindurch eingeführt wird. Hiebei gibt die durch den Ventilator 97 in Umlauf gebrachte Luft abwechselnd ihre Feuchtigkeit an die konzentrierten Lösungen ab und wird auf diese Weise getrocknet, verursacht jedoch in Berührung mit dem Wasser in der Kammer 87 eine teilweise Verdampfung, wodurch die Temperatur des Wassers vor seinem durch der Pumpe 91 ! bewirkten Zurückströmen in die Radiatoren 79 herabgesetzt wird.
Zu gleicher Zeit wird die konzentrierte Lösung infolge Aufnahme von Wasserdampf teilweise verdünnt, so
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geeigneten Weise ausgenutzt werden kann.
Die konzentrierte Lösung wird durch eine Leitung 75' der Verd1nnungskammer 14' zugeführt, innerhalb der sie auf grosse Oberflächen mittels bekannter Einrichtungen (Prallplatten, Zerstäubugns- vorrichtungen u. dgl. ) ausgebreitet wird. Die Leitung 7. 5' steht durch ein Regelventil mit der Leitung 77'
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Richtungen strömen.
Die Fe richtigkeit enthaltende und für die Verdünnung der konzentrierten Lösung dienjende Luft wird mit ersterer innerhalb der Verdiinnungskammer 14 in Berührung gebracht u. zw. vermittels einer Rohrleitung 89', die nahe über dem Boden der genannten Kammer endigt und mit einem Ventilator 9 ()' ausgestattet ist. Das andere Ende der Rohrleit,ng 89'führt zu dem Boden einer Kammer 91'. die in ihrem oberen Teile mit einer weiteren Kammer 92' in Verbindung steht. Diese Kammer ist ihrerseits unten mit einer weiteren Kammer 93' verbunden. in die Wasser mit Hilfe von Spritz- oder Zerstäuber-
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nicht in der Anlage in Umlauf gehalten.
Die Kammer 22' (in der da- : Betriebsmittel zur Verdampfung gebracht wird, dessen Dämpfe bzw. dessen Druck ausgenutzt werden soll) ist an entgegengesetzten Punkten mit einer Zuführung bzw. Ab- leitung versehen, die vermittels einer Rohrleitung 100' bzw. 101' mit einer Anzahl Kondensatoren ver-
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von möglichst geringer Temperatur durchgedrückt wird, die nach ihrem Durchgang durch diese genannte Kammer gleichfalls : ins Freie abgelassen und nicht innerhalb der Anlage in Umlauf gehalten wird.
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zurückgebracht wird.
In der beschriebenen Einrichtung gehen drei verschiedene Umläufe von Fluiden vor sich, nämlich :
1. der Umlauf der Flüssigkeit, die bei ihrer Verdünnung Wärme übermitteln soll ; diese Lösung wird in konzentriertem Zustand der Röhre 79t zugeführt und in der Kammer J'- durch Berührung mit
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leitungen 86'und 87'in die Behälter für die erschöpften Lösung gefördert;
2. der Umlauf von Luft oder anderem Gas, das in der Kammer 94'Wasser aufnimmt und nach seiner Sättigung mit Wasserdämpfen in den Kammern 92'und 91'in der Kammer 14 mit der konzentrierten Lösung in Berührung gebracht wird :
3. der Umlauf eines Betriebsfluidums zwischen der Kammer 22'End den Kondensatoren102' und ZO. y. Diese Flüssigkeit kann eine beliebige sein. die bei dem bestehenden Druck und der in der
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Diese drei bescinebenen Kreisläufe sowie die W1 rmezuführung von aussen in Kammer 92'und die in Kammer 14' bewirkte Wärmeableitung sind derart miteinander verknüpft, dass ein vollkommener Wärmeaustausch unter Vermeidung von Wärmeverlusten erzielt wird. Tatsächlich ist die in der Lösung
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erhitzte Gas wird durch die Rohrleitung 74'abgeführt und strömt in die Kammer 9. 3', nachdem es durch die Röhre 96' in entgegengesetzter Richtung zu dem Strom von durch die Kammer 9J'fliessender ge- sättigter Luft hindurchgegangen ist. Schliesslich wird die Kondensation der Dämpfe des Betriebsfluidums
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dass die Sättigung von Luft und Kondensation der Dämpfe wesentlich gefördert werden.
Ausser den beschriebenen Mitteln wird noch ein Fluidum von niedriger oder wenigstens der um- gebenden Temperatur in die Kammer 104'zugeführt, um die Dämpfe der Betriebsflüssigkeit zu kühlen und teilweise zu kondensieren und ein weiteres Mittel von hoher oder wenigstens von der umgebenden Temperatur wird der Rohrleitung 99'in entgegengesetzter Richtung zu dem Luftstrom zugeführt, der vom Verdampfer 931 kommt und durch die Kammer 92 strömt, um die Sättigung des Gases mit Hilfe der von dem verwendeten Fluidum gelieferten Hitze zu vervollständigen.
Mit Hilfe eines Ventiles 95'wird die in die Kammer 93' eingespritzte Wassermenge geregelt; dieses Wasser wird teilweise in der Kammer 93'verdampft und erzeugt somit einen Temperaturfall, trotzdem Wärme von der Röhre 102' abgegeben wird, in der die Dämpfe der Betriebsflüssigkeit kondensiert
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der Kraftmaschine kommenden Dampf statt, zum Zwecke der Kühlung des letzteren. Es gelangt daher das mit Wasserdämpfen gesättigte Gas unter solchen Bedingungen in Berührung mit der zu verdünnenden Lösung innerhalb der Kammer jazz dass die Verdünnungswärme der Lösung sowohl als auch die bei der Kondensation des Wasserdampfes freiwerdende Verdampfungswärme abgegeben werden.
Mit Hilfe der Rohrleitungen 82'und 84'sowie der Pumpen 8. 3' und 85'kann die Lösung immer
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abgeführt wird.
In der beschriebenen Einrichtung wird die Verdampfung und Kondensation des Betriebsmittels mit Hilfe des Unterschiedes erzielt, der zwischen der Temperatur der verdünnten Lösung und des durch die Röhre 74' strömenden Gases einsereits und der Temperatur der Luft oder eines anderen durch den
Verdampfer 93'strömenden Gases anderseits besteht, wobei dieses Gas oder die Luft durch die hiebei erzeugte Verdampfung des Betriebsmittels gekÜhlt wird und infolge der Wirkung der konzentrierten
Lösung sehr trocken ist. Wenn die umgebende Lift entsprechend trocken ist, etwa zu gewissen Zeiten des Jahres bzw. zu gewissen Tageszeiten kann der Umlauf der konzentrierten Lösung fortgelassen und die genannte Luft direkt in die Röhre 74' eingeführt werden.
In diesem Falle wird der Temperaturunter- schied zwischen der umgebenden Lift und der durch die Wirkung der Verdampfung innerhalb der
Kammer 931 von der Luft angenommene Temperatur ausgenützt ; auch die Wärmeversorgung durch
Verdünnung der konzentrierten Lösung innerhalb der Kammer 14'kann fortgelassen werden. Die Anlage arbeitet daher mit einem Umlauf von konzentrierter Lösung, wenn die umgebende Luft nicht genügend trocken ist, um die entsprechende Verdampfung im Verdampfer zu veranlassen und ohne Umlauf der genannten konzentrierten Lösung wenn die umgebende Luft entsprechend trocken ist.
Um eine motorische Kraft durch Ausnutzung des osmotischen Druckes zu gewinnnen, kann man sich des in Fig. 4 dargestellten Apparates bedienen. Ein solcher Apparat umfasst eine bestimmte Anzahl von Elementen 35, die in Parallele arbeiten und von denen jedes von zwei äusseren Wänden 36 gebildet wird, zwischen welche die Gestelle. 87 eingesetzt sind. Jedes dieser Gestelle besitzt in seinem Rahmen eine
Bohrung 38 auf einer und eine Öffnung 19 auf der entgegengesetzten Seite. Diese Gestelle sind derart vereinigt, dass die Bohrungen und Öffnungen abwechseln, wie Fig. 4 zeigt.
Die äusseren Wände 36 besitzen eine Ausnehmung entsprechend dem freien Querschnitt der Gestelle 37 und eine von ihnen ist mit einem Anschluss 40 versehen, der gleichachsig mit den Bohrungen 38 der Gestelle angeordnet und an die eine Leitung für die konzentrierte Lösung angeschlossen ist, während die andere Wand mit zwei Anschlüssen 42 und 43, die ihrerseits gleichachsig mit den Bohrungen 38 beispielsweise mit der Öffnung 44 für die Zuführung des Wassers und mit der Leitung 45 für den Abfluss der verdünnten Lösung verbunden sind. Zwischen den äusseren Wänden 36 und den Gestellen. 37, ebenso wie zwischen den letzteren sind durchlässige Zwischenwände 46 vorgesehen, die z.
B. von Lagen tierischen oder pflanzlichen Pergamentes gebildet werden, die den von den Wänden ? ss und den Gestellen 87 begrenzten Raum in eine Anzahl von Kammern 47 und 48 teilen, die ihrerseits q"er durch die Bohrungen 38 und Öffnungen. 39 der Gestelle mit den Anschlüssen 40, 48 bzw. 42 in Verbindung stehen. Um zu vermeiden, dass die porösen Zwischenwände 46, welche verhältnismässig sehr empfindlich sind, dem Druck der Flüssigkeit ausgesetzt werden. welcher sie zerreissen könnte, werden die Gestelle 37 oder eine Anzahl von ihnen mit einem gewellten Blech versehen, gegen das sich diese Zwischenwändestützen.
Durch die Riefen des Wellbleches kann die Flüssigkeit hindirchtre : en, da sich nur die Erhöhungen dieser gewellten Bleche gegen die Zwischenwände anlegen. Auf diese Weise kann die Flüssigkeit quer durch die Zwischenwände diffundieren. Die Anschlüsse 40 eines jeden Elementes 35 kommunizieren mit einpr die Flüssigkeit durch die selbsttä igen Ventile 51 hin-
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durchführenden Leitung 41, welche Ventile sich schliessen, sobald der in den Kammern 47 herrschende Druck den von der Spei3epumpe erzeugten übersteigt.
Die Anschlüsse 43 stehen vermittels der
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Druekausgleichkammer 54 in Verbindung steht ; oder die Leitungen 45 können durch die Ventile 3. mit der Leitung 55 verbunden werden, die in die Leitung 36 mündet, durch die die von der Turbine kommende Flüssigkeit in den Behälter der verdünnten Lösung gelangt.
Der beschriebene Apparat arbeitet in folgender Weise : Die konzentrierte Lösung wird in die Leitung 41 gedrückt, z. B. mit Hilfe einer Pumpe und fliesst durch die Ventile 37 in die Anschlüge- 40.
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Kammer 48. Die beiden Flüssigkeiten sind auf diese Weise nur durch die durchlässigen Zwischenwände 46 in der Weise voneinander getrennt, dass infolge der osmotischen Wirkung das Wasser die Zwischenwände selbst durchdringt und in die Kammern 47 gelangt, in denen eine Erhöhung des Druckes stattfindet. die abhängig ist von der Volumenvergrösserung der in den Kammern enthaltenen Flüssigkeit. Dieser
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kommende verdünnte Lösung gelangt in die Leitung 36 und von hier in den Behälter der Konzentrations- anlage.
Sobald die Intensität der osmotisehen Wirkung nachlässt, unterbrechen die Ventile 52 die Ver- bindung zwischen dem Sammler 53 und den Leitungen 4. 5 und verbinden die letzteren mit der in die
Leitung 56 mündenden Leitung 55, so dass die in der Kammer 47 enthaltene verdünnte Lösung direkt in den Konzentrierbehälter abfliessen kann. Infolgedessen verringert sich der Druck in den Kammern 47 und es öffnen sich die Ventile 51 aufs neue, um die Zuführung weiterer konzentrierter Lösung zu den gleichen
Kammern zuzulassen; diese Arbeitsweise wiederholt sich nun wie vorstehend beschricben.
Die Ventile 52 werden von Hand oder irgendeiner geeigneten Vorrichtung derart betätigt, dass die verschiedenen Elemente oder Kammern dz der Anlage nicht auf einmal in Tätigkeit treten können. sondern in aufeinanderfolgenden Zeiträumen. Auf diese Weise erzielt man, sobald die Intensität der osmotischen Wirkung in einem oder in einer Reihe von Elementen sieh verringert, oder ganz verschwindet. eine Erhöhug bzw. Erreichung des Maximums derselben in den anderen, so dass in dem Sammler 3. 3 zu jeder Zeit ein genügend grosser Druck vorhanden ist, um auf die Turbine 27 zu wirken, welche auf diese Weise fortlaufend in Tätigkeit gehalten werden kann.
Die vermittels einer Ableitung mit dem Sammler in Verbindung stehende Kammer 54 dient zur Regelung und Gleichhaltung des Druckes auf den Rotor der Turbine, indem sie den Einfluss von allenfalls auftretenden Störungen in der Arbeit der verschiedenen
Kammern oder Elemente hintanhält.
Es wird von Vorteil sein. um Verluste von motorischer Kraft zu vermeiden, den Konzentrator mit einem selbsttätigen Apparat zu versehen, welcher in Tätigkeit zu treten hat. sobald die Bedingungen in der Luft günstig sind und seine Tätigkeit im gegenteiligen Falle zu unterbrechen hat.
In Fig. 5 ist ein diesem Zweck dienender Apparat gezeigt. Er besteht aus einem kleinen Konzen- trator 60 (Hilfsregenerator), angeordnet in der Kammer 61, in die man mit Hilfe eines ständig betätigten Ventilators 63 einen Luftstrom saugt. Die Luft gelangt durch die Leitung 62 in den letzteren. wobei die Luftentnahme z. B. durch einen Kamin gebildet sein kann. Die aus dem Behälter kommende verdünnte
Lösung gelangt in die Kammer 61 vermittels der Leitung 57. die sich in die Abzweigungen 58 und 59 teilt, die ihrerseits in die Kammer 61 bzw. in die Kammer 67 münden, während die regenerierte Flüssigkeit in der Kammer 61 durch die Leitung 73 in die Kammer 66 geleitet wird. Die im Cberfluss naeh den Kammern 66 und 67 ausströmende Flüssigkeit wird durch die Ableitungen 70 entfernt.
Es ist wichtig. dass die Leitungen 73 und 59 vor ihrer Einmündung in die Kammern 66 und 67 Rohrschlangen 64 und 65 bilden u. zw. um der Flüssigkeit die bisherige Temperatur zu nehmen. damit in den Dampfkammern 66 und 67 die gleiche Temperatur herrscht, behufs Vermeidung von Differenzen in der Dichte, welche infolge Unregelmässigkeit in der Temperatur auftreten könnten. In den Kammern 66 und 67 sind zwei an die beiden Arme eines Hebels 71 angeschlossene Zylinder 69 und 68 angeordnet.
Der Hebel 71 bildet den Wagebalken einer hydrostatischen Wage und besitzt einen dritten Arm der der bestimmt ist. mit Hilfe eine : - Relais oder Servomotors den Kontakt eines elektrischen Stromes zu schliessen. in den die Motoren de.- Konzentrators eingeschaltetwerden, sobald der Wagebalken 71 sich zur Seite der Kammer 67 neigt, während der genannte Strom unterbrochen wird, sobald der Wagebalken im Gleichgewicht bleibt oder gegen die Seite der Kammer 66 sich neigt.
Infolgedessen wird. sobald die Luft in der Verfassung ist. die Konzen- tration der Flüssigkeit im Konzentrator 60 (Hilfsregenerator), durchzuführen, die Dichte der in der Kammer 66 befindlichen Flüssigkeit sich erhöhen und daher der Zylinder 69 sich aufwärts bewegen. wobei die Bewegung des Wagebalkens 71 und die Schliessung des Kontaktes zerteilen und der Hauptgenerator in Tätigkeit tritt :
dagegen wird. sobald die Luft keinen Einfluss auf die den Hilts('nerator
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durchziehende Lösung mehr besitzt. der Wagebalken 71 im Gleichgewicht bleiben oder gegen die Kammer 66 sich neigen. so dass der Strom unterbrochen bleibt und der Hauptgenerator nicht in Tätigkeit treten kann.
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anstatt für die Betätigung einer Kraftmaschine, auch für Zwecke der Heizung und Kühlung verwendet werden.
Im ersteren Falle wird man die verdünnte und daher erwärmte Lösung in Radiatoren von der Ausführung derjenigen 78 in Fig. 2 in Umlauf bringen und im zweiten Falle einen Apparat wie in Fig. 2 mit'86 bezeichnet, zu Hilfe nehmen, oder man wird die Fähigkeit ausnützen, welche der konzentrierten Lösung innewohnt, um Luft zu trocknen und die Eigenschaft der trockenen Luft, um Wasser unter Erzeugung von Kälte zu verdampfen. Schliesslich kann man mit einem Apparat zu gleicher Zeit eine Er- wärmung und eine Abkühlung erzielen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Ausnützung natürlicher Wärine, dadurch gekennzeichnet, dass eine konzentrieerte. bei ihrer Verdünnung Energie abgebende Lösung abwechselnd verdünnt und wieder konzentriert wird. wobei diese Lösung zwecks Konzentration der atomosphärischen Luft ausgesetzt wird, um diese Konzentration durch die Sonnenwärme durchzuführen,
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Processes and devices for utilizing natural heat.
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is able to. to develop industrially usable heat or kinetic energy as a result of dilution.
As a means. in order to remove the water from the dilute solution to achieve a concentration, one can advantageously use the air, which. as known. Can absorb water vapor up to its saturation and, continuously renewed by the atmospheric movements and warmed by the natural heat sources. allows the concentration of the diluted solution to be repeated continuously.
The concentration apparatus can be set up in high and airy areas and air can be artificially circulated in them.
It is known that the heat of dilution is released when certain solutions are diluted, e.g.
Sulfuric acid or a concentrated solution of chlorinated calculus.
The triggering of osmotic pressures takes place when looking at a concentrated solution. z. B. brings sugar into contact with a lot of water, but the latter by means of a semi-permeable wall z. B. Parchment (animal or vegetable) is separated from said solution. In this case the water tends to diffuse through the septum due to the osmotic effect and thus to dilute the solution, whereby the volume of the latter is increased and consequently an increase in the pressure in the space filled by the diluting solution is achieved. so that kinetic energy is released.
In any case, the energy released by the dilution of a concentrated solution can be used both to generate motor power and for heating or cooling purposes.
For example, some embodiments of the invention are illustrated in the drawings.
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taking the heat released during the dilution of a solution. FIG. 2 shows a schematic representation of a modification of FIG. 1. FIG. 3 shows a schematic representation of an arrangement for diluting the concentrated solution by a quantity of air saturated with moisture to reduce both the heat of dilution of the solution and that released during the condensation of the water vapors To be able to utilize heat and thereby recover all the energy absorbed by the exhausted solution during its concentration. Fig. 4 shows a device for generating energy, the effect of the osmotic pressure being used.
Fig. F) illustrates the arrangement of a device. which is intended to activate the concentrator or regenerator when the air is of a suitable degree of dryness.
The apparatus for generating the energy can be different from that shown in FIG. Be execution.
It consists of two vertical bodies 9 and 10, similar to the shell of tubular boilers. In each of these
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A heavy liquid which evaporates at a low temperature can advantageously be selected as the means of circulation between the chambers 73 'and 74, as soon as the case of the liquid is to be exploited.
In any case, the heating of the medium circulating inside the chamber 73 'by the circulation of e.g. B. the correspondingly diluted solution 'in the radiators 78, while the cooling of the vapors for the purpose of their condensation in the chamber 74 by circulation
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goals 79 is achieved.
The dilution of the concentrated solutions can most easily be carried out in a container, as indicated by 80, by there being the solution which flows in through line 81. with the incoming water through line 8 ','.
The diluted solution flows through the line 83 into the radiators 78 and is conducted via the discharge line M into the concentration apparatus. If only a limited amount or insufficiently cold water is available to supply the radiators, you can resort to re-cooling the same water. For this purpose a container 85 is provided which is divided by a partition 86 into two spaces 87 and 88, within which means for enlarging the contact surfaces, e.g. B. plates 89 are housed.
A distribution pipe 90, which is connected to the outlet of the radiators 79, ends in the upper part of the space 87. while the floor of the same room communicates with the inlet of the radiators 79, in the latter connection a pump 91 is switched on for the purpose. to return the water that has accumulated on the bottom of the chamber 87 to said radiators. To replace the water lost through evaporation, the pipe. which connects the pipe 90 to the outlet of the radiators 79.
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a distribution pipe 93 is arranged which is connected to the conduit 81 for the concentrated solution.
The bottom of this chamber is in communication with line 81. but this connection is located deeper than that of line 93. Between the connection points of lines 9: 1 and the lower line 81, a valve 94 is provided in the latter so that a desired amount of concentrated solution can be drained into line 93 at any time . Both the line 9.3 and the connection of the bottom of the chamber 88 with the line 81 are provided with control elements 95 and 96, respectively. A fan 97, provided in an opening in wall 86, circulates air between chambers 87 and 88. which is nourished by channel 98.
The inlet 99 and the outlet J (W. which in turn are each provided with a regulating device 101) open into this channel in order to bring about the renewal of the air. During the operation of the apparatus, the surfaces 89 of the chamber 87 are separated from the through the pipe 90 coming water and that of the chamber 88 by the concentrated solution, which is introduced through the pipe 9. 3. Here, the air circulated by the fan 97 alternately gives off its moisture to the concentrated solutions and is dried in this way However, in contact with the water in the chamber 87 it causes partial evaporation, as a result of which the temperature of the water is reduced before it flows back into the radiators 79 by the pump 91!
At the same time, the concentrated solution is partially diluted as a result of the absorption of water vapor, see above
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can be appropriately exploited.
The concentrated solution is fed through a line 75 'to the dilution chamber 14', within which it is spread over large surfaces by means of known devices (baffle plates, atomizing devices and the like). Line 7. 5 'is connected to line 77' through a control valve
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Directions flow.
The air containing moisture and serving for the dilution of the concentrated solution is brought into contact with the former within the dilution chamber 14 and the like. by means of a pipe 89 'which ends close to the bottom of said chamber and is equipped with a fan 9 ()'. The other end of the pipe, ng 89 'leads to the bottom of a chamber 91'. which in its upper part is connected to a further chamber 92 '. This chamber is in turn connected at the bottom with a further chamber 93 '. into the water with the help of spray or atomizer
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not kept in circulation in the plant.
The chamber 22 '(in which: the operating medium is made to evaporate, the vapors or the pressure of which is to be used) is provided at opposite points with an inlet or outlet that can be connected by means of a pipe 100' or 101 ' with a number of capacitors
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is pushed through at the lowest possible temperature, which after its passage through said chamber is also: discharged into the open and not kept in circulation within the system.
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is brought back.
There are three different circulations of fluids in the device described, namely:
1. the circulation of the liquid which, when diluted, is supposed to convey heat; this solution is fed in a concentrated state to the tube 79t and in the chamber J'- by contact with
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lines 86 'and 87' conveyed into the container for the exhausted solution;
2. the circulation of air or other gas which absorbs water in chamber 94 'and after being saturated with water vapors in chambers 92' and 91 'in chamber 14 is brought into contact with the concentrated solution:
3. The circulation of an operating fluid between the chamber 22'End the capacitors 102 'and ZO. y. This liquid can be any. the one in the existing pressure and the one in the
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These three circuits at the same level as well as the heat supply from the outside in chamber 92 'and the heat dissipation effected in chamber 14' are linked to one another in such a way that a complete heat exchange is achieved while avoiding heat losses. In fact, that's in the solution
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heated gas is discharged through the pipe 74 'and flows into the chamber 9, 3' after having passed through the pipe 96 'in the opposite direction to the flow of saturated air flowing through the chamber 9J'. Finally, there is condensation of the vapors in the operating fluid
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that the saturation of air and condensation of the vapors are significantly promoted.
In addition to the means described, a fluid of low or at least the ambient temperature is fed into the chamber 104 'in order to cool and partially condense the vapors of the operating fluid, and the pipeline becomes a further means of high or at least the ambient temperature 99 'is supplied in the opposite direction to the air flow coming from the evaporator 931 and flowing through the chamber 92 in order to complete the saturation of the gas with the aid of the heat supplied by the fluid used.
With the aid of a valve 95 ', the amount of water injected into the chamber 93' is regulated; this water is partially evaporated in the chamber 93 'and thus generates a temperature drop, despite the fact that heat is given off by the tube 102' in which the vapors of the operating fluid condense
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instead of steam coming from the engine, for the purpose of cooling the latter. The gas saturated with water vapors therefore comes into contact with the solution to be diluted within the chamber jazz under such conditions that the heat of dilution of the solution as well as the heat of vaporization released during the condensation of the water vapor are given off.
With the help of the pipes 82 'and 84' and the pumps 8, 3 'and 85', the solution can always
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is discharged.
In the device described, the evaporation and condensation of the operating medium is achieved with the aid of the difference which occurs between the temperature of the dilute solution and the gas flowing through the tube 74 'and the temperature of the air or another through the
Evaporator 93 'flowing gas on the other hand, this gas or the air is cooled by the evaporation of the operating medium generated here and due to the effect of the concentrated
Solution is very dry. When the surrounding elevator is correspondingly dry, for example at certain times of the year or at certain times of the day, the circulation of the concentrated solution can be omitted and the air mentioned can be introduced directly into the tube 74 '.
In this case the temperature difference between the surrounding lift and that caused by the effect of evaporation within the
Chamber 931 temperature assumed by the air used; the heat supply through
Dilution of the concentrated solution within the chamber 14 'can be omitted. The system therefore works with a circulation of concentrated solution when the surrounding air is not sufficiently dry to cause the corresponding evaporation in the evaporator and without circulation of the said concentrated solution when the surrounding air is correspondingly dry.
The apparatus shown in FIG. 4 can be used to gain motor power by utilizing the osmotic pressure. Such an apparatus comprises a certain number of elements 35 which work in parallel and each of which is formed by two external walls 36 between which the racks. 87 are used. Each of these frames has one in its frame
Bore 38 on one side and an opening 19 on the opposite side. These frames are combined in such a way that the bores and openings alternate, as FIG. 4 shows.
The outer walls 36 have a recess corresponding to the free cross section of the racks 37 and one of them is provided with a connection 40 which is arranged coaxially with the bores 38 of the racks and is connected to one line for the concentrated solution, while the other wall with two connections 42 and 43, which in turn are coaxially connected to the bores 38, for example with the opening 44 for the supply of water and with the line 45 for the outflow of the diluted solution. Between the outer walls 36 and the racks. 37, as well as between the latter, permeable partitions 46 are provided which, for.
B. be formed by layers of animal or vegetable parchment, which from the walls? ss and the racks 87 divide the limited space into a number of chambers 47 and 48, which in turn communicate with the connections 40, 48 and 42 respectively through the bores 38 and openings. 39 of the racks the porous partitions 46, which are comparatively very sensitive, are exposed to the pressure of the liquid which could tear them apart, the frames 37 or a number of them are provided with a corrugated sheet against which these partitions are supported.
The liquid can pass through the grooves in the corrugated sheet, as only the raised areas of these corrugated sheets rest against the partition walls. In this way, the liquid can diffuse across the partition walls. The connections 40 of each element 35 communicate with the liquid through the automatic valves 51.
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leading through line 41, which valves close as soon as the pressure prevailing in the chambers 47 exceeds that generated by the feed pump.
The connections 43 are by means of
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Pressure compensation chamber 54 communicates; or the lines 45 can be connected by the valves 3. to the line 55 which opens into the line 36 through which the liquid coming from the turbine passes into the container of the diluted solution.
The apparatus described works in the following way: The concentrated solution is pressed into line 41, e.g. B. with the aid of a pump and flows through the valves 37 into the connections 40.
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Chamber 48. In this way, the two liquids are only separated from one another by the permeable partition walls 46 in such a way that, due to the osmotic effect, the water itself penetrates the partition walls and reaches the chambers 47, in which the pressure increases. which depends on the increase in volume of the liquid contained in the chambers. This
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incoming dilute solution reaches the line 36 and from here into the container of the concentration system.
As soon as the intensity of the osmotic effect subsides, the valves 52 interrupt the connection between the collector 53 and the lines 4, 5 and connect the latter with the in the
Line 56 opening line 55, so that the dilute solution contained in the chamber 47 can flow directly into the concentration container. As a result, the pressure in the chambers 47 decreases and the valves 51 open again to allow further concentrated solution to be supplied to the same
To allow chambers; this procedure is repeated as described above.
The valves 52 are operated by hand or any suitable device in such a way that the various elements or chambers dz of the system cannot come into operation at once. but in successive periods. In this way the result is achieved as soon as the intensity of the osmotic effect in one or a number of elements is reduced or disappears entirely. an increase or attainment of the maximum thereof in the others, so that a sufficiently high pressure is present in the collector 3.3 at all times to act on the turbine 27, which in this way can be kept continuously in operation.
The chamber 54, which is connected to the collector by means of a discharge, is used to regulate and maintain the pressure on the rotor of the turbine by eliminating the influence of any malfunctions in the work of the various
Keeps chambers or elements behind.
It will be beneficial. In order to avoid loss of motor power, the concentrator should be equipped with an automatic device which has to be activated. as soon as the conditions in the air are favorable and, in the opposite case, has to interrupt its activity.
In Fig. 5 an apparatus serving this purpose is shown. It consists of a small concentrator 60 (auxiliary regenerator), arranged in the chamber 61, into which an air stream is sucked with the aid of a continuously operated fan 63. The air enters the latter through line 62. wherein the air extraction z. B. can be formed by a chimney. The diluted one coming out of the container
Solution reaches the chamber 61 by means of the line 57, which divides into the branches 58 and 59, which in turn open into the chamber 61 and into the chamber 67, while the regenerated liquid in the chamber 61 through the line 73 into the chamber 66 is directed. The liquid flowing out in excess near the chambers 66 and 67 is removed through the discharge lines 70.
It is important. that the lines 73 and 59 form pipe coils 64 and 65 before their confluence in the chambers 66 and 67 u. zw. to take the liquid the previous temperature. so that the same temperature prevails in the steam chambers 66 and 67, in order to avoid differences in density which could occur as a result of irregularities in the temperature. In the chambers 66 and 67 two cylinders 69 and 68 connected to the two arms of a lever 71 are arranged.
The lever 71 forms the balance beam of a hydrostatic balance and has a third arm which is intended. with the help of a: - Relay or servo motor to close the contact of an electric current. in which the motors of the concentrator are switched on as soon as the balance beam 71 tilts to the side of the chamber 67, while said current is interrupted as soon as the balance beam remains in equilibrium or tilts towards the side of the chamber 66.
As a result, will. as soon as the air is in shape. the concentration of the liquid in the concentrator 60 (auxiliary regenerator), the density of the liquid in the chamber 66 increases and therefore the cylinder 69 moves upwards. whereby the movement of the balance beam 71 and the closure of the contact split and the main generator comes into action:
against will. as soon as the air does not affect the Hilts ('nerator
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pervasive solution has more. balance beam 71 remain in equilibrium or incline towards chamber 66. so that the current remains interrupted and the main generator cannot operate.
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instead of operating a prime mover, they can also be used for heating and cooling purposes.
In the first case one will circulate the diluted and therefore heated solution in radiators of the type 78 in FIG. 2 and in the second case one will use an apparatus as denoted by '86 in FIG take advantage of the properties inherent in the concentrated solution to dry air and the property of dry air to evaporate water to produce cold. Finally, one device can be used to heat and cool at the same time.
PATENT CLAIMS:
1. A method of utilizing natural heat, characterized in that a concentrated. when diluted, the energy-releasing solution is alternately diluted and concentrated again. where this solution is exposed to the concentration of the atomospheric air in order to carry out this concentration through the heat of the sun