CS243619B1

CS243619B1 - Device for solar energy conversion into mechanical work especially for liquid pumping,especially water

Info

Publication number: CS243619B1
Application number: CS838022A
Authority: CS
Inventors: Josef Vysoky
Original assignee: Josef Vysoky
Priority date: 1983-11-01
Filing date: 1983-11-01
Publication date: 1986-06-12
Also published as: CS802283A1

Abstract

Účelem řešení je využiti sluneční energie a její přeměna na mechanickou práci na základě využití tepelné roztažnosti pracovního média. Uvedeného účelu se dosáhné tím, že zařízení sestává z nosníku výkyvné uloženého ve svém středu na horizontálním čepu stojanu a opatřeného vedením, na němž jsou volně uspořádány vozíky vzájemně spojené táhlem a opatřené závažími, přičemž každý z vozíků je pevně spojen s pístnicí jednoho pracovního válce naplněného pracovním médiem a připevněného k nosníku v nejnižším bodě zdvihu každého ramene nosníku je uspořádána chladicí kapalina.The solution is to use solar energy and its transformation into mechanical work on by using the thermal expansion of the working media. This purpose is achieved by that the device consists of a pivoted beam at its center on a horizontal pivot stand and provided with the guidance on which they are freely arranged carts interconnected with a draw bar and fitted with weights, each one of the trolleys is firmly connected to the piston rod one working cylinder filled with working medium and attached to the beam in the lowest the point of stroke of each beam arm is arranged coolant.

Description

(54) Zařízení k přeměně sluneční energie na mechanickou práci, zejména na čerpání kapaliny, zvláště vody(54) Equipment for converting solar energy into mechanical work, in particular pumping liquid, especially water

Účelem řešení je využiti sluneční energie a její přeměna na mechanickou práci na základě využití tepelné roztažnosti pracovního média. Uvedeného účelu se dosáhné tím, že zařízení sestává z nosníku výkyvné uloženého ve svém středu na horizontálním čepu stojanu a opatřeného vedením, na němž jsou volně uspořádány vozíky vzájemně spojené táhlem a opatřené závažími, přičemž každý z vozíků je pevně spojen s pístnicí jednoho pracovního válce naplněného pracovním médiem a připevněného k nosníku v nejnižším bodě zdvihu každého ramene nosníku je uspořádána chladicí kapalina.The purpose of the solution is to use solar energy and its conversion to mechanical work based on the use of thermal expansion of the working medium. This is accomplished in that the device consists of a beam pivotally mounted in its center on a horizontal spigot and provided with a guide on which the trolleys are coupled freely to each other and provided with weights, each of the trolleys being rigidly connected to a piston rod of a working cylinder filled coolant is provided with a working fluid and attached to the beam at the lowest stroke point of each beam arm.

0BR.10BR.1

Vynález se týká zařízení k přeměně sluneční energie na mechanickou práci, zejména na čerpání kapaliny, zvláště vody na základě využití tepelné roztažnosti pracovní kapaliny.The invention relates to a device for converting solar energy into mechanical work, in particular for pumping liquid, in particular water, by utilizing thermal expansion of the working liquid.

Dosud známá strojní zařízení k výrobě mechanické energie s využitím sluneční energie i s využitím rozdílu tlaků nebo teplot vyskytujících se v přírodě jsou poměrně složitá.The machinery known to date for the production of mechanical energy using both solar energy and the difference in pressures or temperatures occurring in nature is quite complex.

Rovněž tak zařízení s využitím roztažnosti nebo smršťování těles při ohřevu, ochlazeni, zvlhnutí a podobně.Also, devices using the expansion or shrinkage of bodies during heating, cooling, humidification and the like.

Dále jsou známa objemová čerpadla využívající tepelné roztažnosti čerpané tekutiny, Všechna tato zařízení jsou nejen složitá, ale i nákladná a vyžadující vlastní pohon.In addition, positive displacement pumps are known which utilize thermal expansion of the pumped liquid. All these devices are not only complicated but also costly and require their own drive.

Nedostatky dosud známých řešení odstraňuje do značné míry řešení podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že sestává z nosníku výkyvné uloženého ve svém středu na horizontálním čepu stojanu a opatřeného vedením, na němž jsou volně uspořádány vozíky vzájemně spojené táhlem a opatřené závažími, přičemž každý z vozíků je pevně spojen s pístnici jednoho pracovního válce naplněného pracovním médiem a připevněného na jednom z konců nosníku, přičemž v nejnižším bodě zdvihu každého ramene nosníku je uspořádána chladicí kapalina, a pod horním bodem zdvihu a mimo dráhu výkyvu ramene nosníku jsou uspořádány odtokové žlaby, přičemž vozíky jsou opatřeny nádržemi.The drawbacks of the known solutions are largely eliminated by the solution according to the invention, which consists in that it consists of a beam pivotable in its center on a horizontal spigot of the stand and provided with a guide on which the trolleys are connected freely to each other. the trolleys are rigidly connected to the piston rod of one working cylinder filled with the working medium and attached to one of the ends of the beam, with cooling liquid being provided at the lowest stroke point of each beam arm, and drain channels are provided below the trolleys are provided with tanks.

Výhodou zařízeni k přeměně sluneční energie na mechanickou práci, zejména čerpání kapaliny, zvláště vody, podle vynálezu je, že pracuje zcela automaticky po tu část dne a roku, kdy je teplota vody menší než teplota vzduchu. Další výhodou je, že pro činnost zařízení není podmínkou slunečné počasí.An advantage of the device according to the invention for converting solar energy into mechanical work, in particular by pumping liquid, in particular water, is that it operates fully automatically for the part of the day and year when the water temperature is lower than the air temperature. Another advantage is that sunny weather is not a prerequisite for the operation of the device.

Vynález je blíže vysvětlen na popisu příkladu jeho provedení na přiložených výkresech, kde na obr. 1 je znázorněn schematický nákres zařízení v poloze, kdy levá část nosníku je ponořena do chladicí kapaliny a na obr. 2 v poloze, kdy pravá část je ponořena do kapaliny.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 shows a schematic drawing of the device in a position where the left portion of the beam is immersed in coolant, and FIG. 2 in a position where the right portion is immersed in liquid. .

Jak vyplývá z obr. 1 a 2 zařízení k čerpání kapaliny, zejména vody, sestává ze stojanu 3^, opatřeného horizontálními čepy 2, na nichž je výkyvné uložen nosník 2, opatřený vedením _4, na němž jsou volně uspořádány vozíky 5, opatřené závažími j> a nádržemi 7_ pro kapalinu j). Vozíky 5 jsou spojené táhlem 9, přičemž každý vozík 5 je dále pevně spojen s příslušnou pístnicí lj) pracovního válce 11 naplněného pracovním médiem a pevně uspořádaného na jednom z konců nosníku 2· Pod horním bodem zdvihu z_ ramene nosníku 2 jsou uspořádány odtokové žlaby 12 pro odtok kapaliny j3.As can be seen from FIGS. 1 and 2, the device for pumping liquid, in particular water, consists of a stand 3 provided with horizontal pins 2 on which a support 2 with a guide 4 is pivotably mounted, on which trolleys 5 provided with weights are freely arranged. and liquid tanks 7). The trolleys 5 are connected by a drawbar 9, each trolley 5 being further rigidly connected to a respective piston rod 11 of a working-cylinder 11 filled with working medium and rigidly arranged at one of the ends of the beam 2. liquid outflow j3.

V případě znázorněném na obr. 1, kdy jeden z pracovních válců 11 je ponořen v kapalině j) například ve vodě, která má během dne po většinu roku menší teplotu než vzduch, naplní se nádrž J_ ponořeného vozíku _5 kapalinou j3. Pracovní médium v pracovním válci 11 má menší objem a pístnice 10 je proto zasunuta tahem táhla j) do pracovního válce 11. Ponořený vozík 5 je v pravé krajní poloze svého vedení £ a těžiště levé poloviny zařízení je posunuto proto vpravo, blíže k horizontálnímu čepu 2. Pracovní válec 11 na druhé straně nosníku 3 je v teplejším vzduchu a jeho pracovní médium se ohřívá, přičemž zvětšuje svůj objem a pístnice 10 je vysouvána z pracovního válce 11 a posouvá druhý vozík ji se závažím 6 vpravo dále od horizontálního čepu 2. Při určitém posunuti se poruší rovnováha a dojde k překývnutí nosníku _3 okolo horizontálního čepu 2 tak, že si pracovní válce 11 vymění úlohu a zařízení zaujme polohu nakreslenou na obr. 2. Tím je kapalina 8 obsažená v nádrži T_ ponořeného vozíku 5 zdvihnuta do výše zdvihu z, kde odtéká do odtokového žlabu 12. Potom se zase pracovní médium v ponořeném pracovním válci 11 ochlazuje, takže se ponořený vozík _5 posouvá na levý okraj svého vedení 4^ blíže k horizontálnímu čepu 2. Naopak druhý neponořený pracovní válec 11 se ohřívá a jeho pístnice 10 posunuje příslušný vozík 5 dále od horizontálního čepu 2. Při určitém posunutí je porušena rovnováha a zařízení zaujme opět polohu znázorněnou na obr. 1. Tim je zvednuta do výše zdvihu z kapalina ji, která zatím natekla do nádrže T_ před tím ponořeného vozíku J5. Takto se celý postup opakuje.In the case shown in FIG. 1, when one of the working rollers 11 is immersed in liquid j), for example in water which has a lower temperature than air during most of the year, the tank 5 of the submerged carriage 5 is filled with liquid 3. The working medium in the working cylinder 11 has a smaller volume and the piston rod 10 is therefore inserted by pulling the rod j) into the working cylinder 11. The submerged carriage 5 is in the rightmost position of its guide 4 and the center of gravity of the left half of the device is moved to the right, closer to the horizontal pin 2 The working cylinder 11 on the other side of the beam 3 is in warmer air and its working medium heats up while increasing its volume and the piston rod 10 is pulled out of the working cylinder 11 and pushes the other carriage with weight 6 to the right away from the horizontal pin 2. the displacement disrupts the equilibrium and overlaps the beam 3 around the horizontal pin 2 so that the work rollers 11 exchange the task and the device takes up the position shown in Fig. 2. The liquid 8 contained in the tank T of the submerged carriage 5 is lifted up to where it flows into the drain channel 12. Thereafter, the working medium is again in the submerged working cylinder 11 cools, so that the submerged carriage 5 moves to the left edge of its guide 4 closer to the horizontal pin 2. Conversely, the second submerged working cylinder 11 heats up and its piston rod 10 moves the respective carriage 5 away from the horizontal pin 2. At a certain displacement and the device again assumes the position shown in Fig. 1. Tim is lifted up to the lift height of the liquid it has so far flowed into the tank T of the previously submerged trolley J5. This procedure is repeated.

Výkon zařízení závisí na zdvihu z, který je tím větší, čím větší je délka ramene nosníku 3 a dále na množství kapaliny 8 dopravované na jeden zdvih z. Čím větší je hmotnost posouvaného závaží J3, tím je větší hmotnost dopravované kapaliny jí. Výkon zařízení dále závisí na četnosti zdvihů za jednotku času. Čím je větší teplotní rozdíl, tím je větší četnost zdvihů. Teplotní rozdíl lze zvýšit například využitím skleníkového efektu při ohřevu pracovního média v pracovním válci 11 na vzduchu. Výkon se zvýší také při použití vodivého materiálu pro pracovní válec 11The output of the device depends on the stroke z, the greater the length of the beam arm 3 and the amount of liquid 8 conveyed per stroke z. The greater the weight of the weight to be moved, the greater the weight of the fluid conveyed. Furthermore, the performance of the device depends on the stroke frequency per unit of time. The greater the temperature difference, the greater the stroke frequency. The temperature difference can be increased, for example, by utilizing the greenhouse effect when heating the working medium in the working cylinder 11 in air. The performance is also increased when conductive material is used for the work roll 11

Kývavý pohyb nosníku _3 lze využít i jinak než pro čerpání kapaliny.The oscillating movement of the beam 3 can also be used other than for pumping liquid.

Claims

OBJECT OF THE INVENTION

Apparatus for converting solar energy into mechanical work, in particular for pumping liquid, especially water, characterized in that it consists of a beam (3) pivotally mounted in its center on a horizontal pin (2) of the stand (1) and provided with a guide (4) ) in which the carriages (5) are loosely connected to each other by means of a tie rod (9) and provided with weights (6), each of the carriages (5) being rigidly connected to a piston rod (10) of one working cylinder at one of the ends of the beam (3), wherein at the lowest stroke point (z) of each arm of the beam (3) a cooling liquid (8) is provided.

Device according to claim 1, characterized in that the trolleys (5) are provided with tanks (7) and drain channels (12) are provided below the upper lift point (z) and outside the swivel path of the beam arm (3).