DE10007210A1

DE10007210A1 - Low temperature thermal engine makes direct use of air expansion and uses lift effect to generate energy; containers are moved between hot and cold regions for alternate heating/cooling

Info

Publication number: DE10007210A1
Application number: DE2000107210
Authority: DE
Original assignee: RENZ JOACHIM
Current assignee: RENZ JOACHIM
Priority date: 2000-02-17
Filing date: 2000-02-17
Publication date: 2001-08-23

Abstract

The thermal engine makes direct use of air expansion and uses the lift effect to generate energy. Containers (3) are moved back and forth between hot and cold regions for alternate heating and cooling. The containers can be arranged on a circle and rotated at constant speed. The cooling phase is used to generate energy by producing a vacuum to suck water or move a piston.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a device according to the preamble of Claim 1.

Es ist bekannt, dass es Wärmekraftmaschinen gibt, die Wärmeenergie in mechanische oder elektrische Energie umwandeln.It is known that there are heat engines that heat energy in convert mechanical or electrical energy.

Diese Wärmekraftmaschinen sind relativ teuer und aufwendig herzustellen. Auch der Stirlingmotor stellt erhebliche Anforderungen an die Werkstoffe und seine Fertigung. Der dicht und leicht gleitende Kolben und die Abdichtung des Arbeitsdrucks des Gases sind Hürden, die bei der Konstruktion und beim Bau eines Stirlingmotors zu bewältigen sind.These heat engines are relatively expensive and complex to manufacture. Also the Stirling engine places considerable demands on the materials and their manufacture. The tight and easy sliding piston and the sealing of the working pressure of the Gases are hurdles involved in designing and building a Stirling engine are coping with.

Diese Wärmekraftmaschine kann aus einfachen Mitteln hergestellt werden. Deshalb ist sie bestens für Dritte-Welt-Länder geeignet. Sie kann auch vor Ort repariert werden. Für die Dritte Welt sind im Moment Solarzellen noch sehr teuer, mit deren Hilfe Wasser gepumpt oder elektrische Energie erzeugt werden kann.This heat engine can be manufactured from simple means. Therefore it is ideally suited for third world countries. It can also be repaired on site become. For the Third World, solar cells are still very expensive at the moment, with them Help water can be pumped or electrical energy can be generated.

Durch die abwechselnde Erwärmung und Abkühlung eines mit einem gasförmigen Medium (z. B. Luft) befüllten Behälters entsteht ein Druck, der direkt in mechanische Energie umgewandelt wird.By alternately heating and cooling one with a gaseous one Medium (e.g. air) filled container creates a pressure that directly into mechanical Energy is converted.

Dieser Druck entsteht durch periodisches Abkühlen und Erwärmen.This pressure is created by periodic cooling and heating.

Diese Wärmekraftmaschine ist für sehr niedrige Temperaturen geeignet (auch Abwärme). Sie kann für den Einsatz in der Dritten Welt auch mit primitiven Mitteln hergestellt werden. Sie ist ebenfalls auch in Kombination mit einer thermischen Solaranlage nutzbar. This heat engine is suitable for very low temperatures (too Waste heat). It can also be used in the third world with primitive means getting produced. It is also in combination with a thermal one Solar system usable.

Description of the patent application Solar oven + heating + cooling + turntable

Fig. 2 Sonnenofen +Erwärmung + Abkühlung + Drehscheibe, Fig. 2 solar oven + heating + cooling + turntable,

Fig. 3 Verschaltung der zu erwärmenden und zu kühlenden Behälter durch Ventile und Schläuche Fig. 3 interconnection of the containers to be heated and cooled by valves and hoses

Fig. 4 Drehscheibe, Dosen und Ventile, wie sie auf der Drehscheibe angeordnet sind Fig. 4 turntable, cans and valves as they are arranged on the turntable

Fig. 5 Abkühlen der Behälter in einem Wasserbad Fig. 5 cooling the container in a water bath

Die erfindungsgemäß ausgestaltete Wärmekraftmaschine besteht aus einem Sonnenofen 1, der das Medium Luft erhitzen soll. In der Rück-, Seitenwand oder dem Boden befindet sich eine Drehscheibe 2, die teilweise ins Innere des Sonnenofens hineinragt und sich teilweise außerhalb des Sonnenofens befindet. Auf dieser Drehscheibe sind Behälter 3 angebracht, die sich beim Drehen der Scheibe abwechselnd im Inneren des Sonnenofens und außerhalb des Sonnenofens befinden. Die Anzahl der Behälter kann zwischen zwei bis unbegrenzt vielen Behältern variieren. Der Vorteil bei der Verwendung mehrerer Behälter ist die größere Oberfläche, was zu einer Steigerung der Leistung führt. Dieser Effekt kann zusätzlich durch Vergrößern der Oberfläche eines Behälters (z. B. durch gewelltes Blech) und durch die Wahl eines Materials mit hoher Wärmeleitfähigkeit verbessert werden. Bei dieser Ausführung, bei der sich die Drehscheibe mit den Behältern mit konstanter Winkelgeschwindigkeit durch den Sonnenofen drehen soll, besitzt jeder Behälter zwei Rückschlagventile. Ein Rückschlagventil 4 ist zur Ansaugung der Luft und das andere 5 für den Ausstoß der Luft verantwortlich. Die Ventile 5, die zum Ausstoß der Luft verantwortlich sind, werden durch Schläuche und einem Verbindungsstück zu einem Schi auch zusammengefasst. Dieser Schlauch 8 ragt zum Beispiel auf den Grund eines Wasserfasses. Die Ventile 4, die zur Ansaugung der Luft verantwortlich sind, können ebenfalls zusammengefasst werden.The heat engine designed according to the invention consists of a sun oven 1 , which is intended to heat the medium air. In the rear, side wall or floor there is a turntable 2 , which partially protrudes into the interior of the solar oven and is located partially outside the solar oven. Containers 3 are attached to this turntable and are located alternately inside the solar furnace and outside the solar furnace when the disc rotates. The number of containers can vary from two to an unlimited number of containers. The advantage of using multiple containers is the larger surface area, which leads to an increase in performance. This effect can also be improved by increasing the surface area of a container (e.g. by corrugated sheet metal) and by choosing a material with high thermal conductivity. In this version, in which the turntable with the containers is to rotate through the solar furnace at a constant angular velocity, each container has two check valves. One check valve 4 is responsible for the intake of air and the other 5 for the discharge of air. The valves 5 , which are responsible for expelling the air, are also combined by hoses and a connector to form a ski. This hose 8 projects, for example, to the bottom of a water barrel. The valves 4 , which are responsible for sucking in the air, can also be combined.

Gelangt nun ein Behälter 3, der Außentemperatur besitzt, in den Innenraum des Sonnenofens, so wird das Medium in diesen Behältern erwärmt. Der Druck im Behälter 3 nimmt so lange zu, bis der Druck im Behälter dem Druck der Wassersäule entspricht. Danach dehnt sich das Gas bei konstantem Druck aus und kann zum Verrichten von Arbeit verwendet werden. In Verbindung mit dem Wasserfass können die Auftriebskräfte genutzt werden. Die Druckluft kann aber auch zum Wasserpumpen verwendet werden. Es kann auch ein Druckluftmotor betrieben werden. Die Winkelgeschwindigkeit der Drehscheibe 2 wird so gewählt, dass das Medium kurz bevor der Behälter aus dem Sonnenofen austritt, die in vertretbarer Zeit maximal erreichbare Temperatur besitzt. Nun tritt der Behälter 3 aus dem Sonnenofen heraus. Hier herrscht eine von der Witterung abhängige niedrigere Temperatur. Das Medium im Behälter 3 kühlt sich zuerst bei konstantem Volumen ab, bis der Druck im Behälter dem Luftdruck entspricht. Bei weiterer Abkühlung bei konstantem Druck gelangt durch das zur Luftansaugung verantwortliche Ventil 4 Luft in die Behälter 3 zurück. Sie entspricht der Luftmenge, die bei der Erwärmung ausgestoßen wurde. Dieser Kreisprozess wird von allen Behältern zeitlich versetzt durchlaufen, wobei bei Verwendung des Wasserbehälters am Grund des Wasserbehälters kontinuierlich Luft ausströmt. If a container 3 , which has an outside temperature, reaches the interior of the solar furnace, the medium in these containers is heated. The pressure in the container 3 increases until the pressure in the container corresponds to the pressure of the water column. Then the gas expands at constant pressure and can be used to do work. The buoyancy forces can be used in conjunction with the water barrel. The compressed air can also be used to pump water. An air motor can also be operated. The angular speed of the turntable 2 is selected so that the medium has the maximum achievable temperature in a reasonable time just before the container exits the solar furnace. Now the container 3 comes out of the sun oven. There is a lower temperature depending on the weather. The medium in the container 3 first cools down at a constant volume until the pressure in the container corresponds to the air pressure. With further cooling at constant pressure, air returns to the container 3 through the valve 4 responsible for air intake. It corresponds to the amount of air that was emitted during heating. This cycle is carried out in a time-delayed manner in all containers, air being continuously emitted when the water container is used at the bottom of the water container.

Es besteht auch die Möglichkeit, die Drehscheibe 2 statt mit konstanter Winkelgeschwindigkeit, ruckweise zu bewegen. Zum Beispiel kann die Drehscheibe 2 in einem bestimmten Zeitabschnitt auf einmal eine halbe Umdrehung durchlaufen, was einer Drehung von 180° entspricht. Dabei werden die Gefäße 3 auf jeder Hälfte der Drehscheibe zu einer Behältereinheit zusammengefasst. Dabei werden nur zwei größere Gefäße, die jedoch auch durch Verbindung mehrerer kleinerer Behälter hergestellt werden können, benötigt. So werden auch entsprechend weniger Ventile benötigt. Grundsätzlich sind beliebige Drehwinkel denkbar, was einen Einfluss auf die Anzahl der Behältereinheiten und der Anzahl der Behälter pro Behältereinheit hat. Bei dieser ruckweisen Bewegung ist im Gegensatz zur Ausführung "Drehen mit konstanter Winkelgeschwindigkeit" statt der direkten Bewegungsübertragung (zum Beispiel Kardanwelle)eine zeitliche Steuerung in bestimmten Zeitintervallen notwendig, die elektrisch oder mechanisch realisiert werden kann.There is also the possibility of moving the turntable 2 jerkily instead of at a constant angular velocity. For example, the turntable 2 can go through half a revolution at a time, which corresponds to a rotation of 180 °. The vessels 3 are combined on each half of the turntable to form a container unit. Only two larger vessels are required, but these can also be produced by connecting several smaller vessels. Accordingly, fewer valves are required. In principle, any angle of rotation is conceivable, which has an influence on the number of container units and the number of containers per container unit. In contrast to the "turning with constant angular velocity" version, this jerky movement requires a time control at certain time intervals, which can be implemented electrically or mechanically, instead of the direct movement transmission (for example cardan shaft).

Gemäß einer alternativen Ausführungsform kann statt der mit Behältern 3 bestückten Drehscheibe 2 auch jede beliebige Vorrichtung verwendet werden, die einen oder mehrere Behälter zwischen dem Innenraum des Sonnenofens und dem Raum außerhalb des Sonnenofens hin und her bewegt. Eine Möglichkeit wäre z. B. ein Klappmechanismus.According to an alternative embodiment, any device that moves one or more containers between the interior of the solar furnace and the space outside the solar furnace can be used instead of the turntable 2 equipped with containers 3 . One possibility would be e.g. B. a folding mechanism.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann zur Erwärmung und/oder Abkühlung auch ein flüssiger Stoff (z. B. Wasser) verwendet werden, der eine vielfach höhere Wärmeleitfähigkeit besitzt und die Leistung der Wärmekraftmaschine erheblich steigert. Diese Ausführungsform wäre bestens in Kombination mit einer thermischen Solaranlage geeignet.According to a further embodiment, it can be used for heating and / or cooling also a liquid substance (e.g. water) can be used, which is often higher Has thermal conductivity and the performance of the heat engine significantly increases. This embodiment would be ideal in combination with a thermal one Suitable for solar systems.

Es besteht auch die Möglichkeit, den Abkühlvorgang zusätzlich zur Energiegewinnung zu nutzen, in dem ein Unterdruck erzeugt wird, mit dem Wasser auf eine bestimmte Höhe gesogen wird oder ein Kolben eingefahren wird.There is also the possibility of cooling down in addition to To use energy production by creating a negative pressure with the water is sucked to a certain height or a piston is retracted.

Es gibt auch die Möglichkeit, bei der die zeitaufwendige isochore Abkühlung ersezt wird, indem der Überdruck über ein Ventil abgelassen wird. Die anschließende isobare Abkühlung besteht weiterhin.There is also the option of replacing the time-consuming isochoric cooling by releasing the excess pressure through a valve. The subsequent one Isobaric cooling continues.

Prinzipiell kann die Erwärmung auch mit Hilfe eines Parabolspiegels erfolgen, wobei man eine höhere Temperatur erreicht. Der Parabolspiegel muß allerdings dierekt der Sonne nachgeführt werden.In principle, the heating can also take place with the aid of a parabolic mirror, whereby one reaches a higher temperature. The parabolic mirror must, however, directly Sun to be tracked.

Air exchange instead of air cooling

Fig. 6 bis Fig. 10 stellen die Funktionsweise dar: . FIG. 6 to FIG 10, the operation illustrate:

Fig. 6 Heizen, Ventile sind geschlossen. Fig. 6 heating, valves are closed.

Fig. 7 Maximale Temperatur ist erreicht. Fig. 7 Maximum temperature has been reached.

Fig. 8 Luftaustausch, Ventile sind geöffnet, kalte Luft wird angesaugt, warme ausgestoßen. Fig. 8 Air exchange, valves are open, cold air is drawn in, warm air is expelled.

Fig. 9 Luftaustausch ist beendet, Ventile sind wieder geschlossen. Fig. 9 Air exchange has ended, valves are closed again.

Fig. 10 Erneutes Erwärmen, Ventile sind geschlossen. Fig. 10 Reheating, valves are closed.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform besteht der Zyklus nicht aus Erwärmung und Abkühlung, bei dem es Grenzen gibt, die Luft in einer möglichst kurzen Zeit uni eine möglichst große Temperaturdifferenz abzukühlen, sondern aus Erwärmung und Luftaustausch. Hier kann die Leistung der Wärmekraftmaschine erheblich verbessert werden, da der zeitaufwendige Abkühlvorgang durch einen zeitlich fast beliebig verkürzbaren Luftaustauschvorgang ersetzt wird. Die warme Luft wird ausgestoßen und kalte Luft angesaugt. Bei dieser Ausführungsform wird nur noch ein Behälter benötigt, der eine Vorrichtung zum Luftaustausch besitzen muss. Beispielsweise kann ein Zylinder 10 mit Kolben 14 verwendet werden, der drei Anschlüsse besitzt, ein Anschluss dient zur Druckluftabfuhr 11, die beiden weiteren werden für den Luftaustausch benötigt. An die beiden für den Luftaustausch benötigten Anschlüsse werden jeweils 3/2-Wege Ventile angebracht, die mechanisch elektrisch oder pneumatisch geschaltet werden können.According to a preferred embodiment, the cycle does not consist of heating and cooling, for which there are limits to cooling the air in the shortest possible time and the greatest possible temperature difference, but rather of heating and air exchange. Here, the performance of the heat engine can be improved considerably, since the time-consuming cooling process is replaced by an air exchange process that can be shortened in almost any time. The warm air is expelled and cold air is sucked in. In this embodiment, only one container is required, which must have an air exchange device. For example, a cylinder 10 with a piston 14 can be used, which has three connections, one connection serves for the discharge of compressed air 11 , the other two are required for the air exchange. 3/2-way valves are attached to the two connections required for air exchange, which can be switched mechanically, electrically or pneumatically.

Zu Beginn sind die beiden Ventile 12 13 geschlossen und der Kolben 14 befindet sich auf einer Seite am Anschlag. Bei zunehmender Erwärmung des Mediums im Inneren des Zylinders wird, wie im "Sonnenofen + Erwärmung + Abkühlung" beschrieben, Druckluft erzeugt.At the beginning, the two valves 12 13 are closed and the piston 14 is on one side at the stop. With increasing heating of the medium inside the cylinder, compressed air is generated, as described in the "sun oven + heating + cooling".

Hat das sich im Zylinder 10 befindende Medium seine maximale Temperatur erreicht, werden die beiden Ventile 12 13, die zum Luftaustausch benötigt werden, geöffnet und der Kolben 14 wird bis zum Anschlag auf die andere Seite bewegt. Dabei wird durch das eine Ventil 13 kalte Luft angesaugt und durch das andere Ventil 12 die warme Luft ausgestoßen. Die ausgestoßene warme Luft kann wiederum zur Erwärmung des Zylinders, beispielsweise mit Hilfe eines Wärmetauschers, Verwendet werden. Der Kolben 14 kann extrem leichtgängig gestaltet werden, da beim Vorgang des Luftaustausches nur Luft verschoben werden muss. Da bei diesem Vorgang, bis auf den entstehenden "Staudruck", kein Druckunterschied zwischen dem Medium auf der einen Seite und dem Medium auf der anderen Seite des Kolbens herrscht, sondern überall Luftdruck herrscht, muss kein Kompromiss zwischen guter Abdichtung einerseits und möglichst geringen Reibungsverlusten zwischen Kolben und Zylinderwand andererseits gefunden werden.When the medium in the cylinder 10 has reached its maximum temperature, the two valves 12 13, which are required for air exchange, are opened and the piston 14 is moved to the other side until it stops. Cold air is drawn in through one valve 13 and the warm air is expelled through the other valve 12 . The warm air expelled can in turn be used to heat the cylinder, for example with the aid of a heat exchanger. The piston 14 can be made extremely smooth-running, since only air has to be displaced during the air exchange process. Since there is no pressure difference between the medium on one side and the medium on the other side of the piston, except for the resulting "dynamic pressure", but there is air pressure everywhere, there must be no compromise between good sealing on the one hand and the lowest possible friction losses between Piston and cylinder wall on the other hand can be found.

Ist dieser Vorgang beendet, werden die beiden Ventile 12 13 wieder geschlossen und das neu zugefügte Medium wird erwärmt und dehnt sich aus. Hat das Medium nun wieder seine maximale Temperatur erreicht, werden die Ventile 12 13 wieder geöffnet, der Kolben 14 diesmal entgegengesetzt der vorherigen Bewegung wieder in den Ausgangszustand versetzt, wobei diesmal der Ausstoß des warmen Mediums und die Ansaugung des kalten Mediums im Vergleich zum vorherigen Vorgang auf der anderen Seite abläuft. Nun beginnt der Prozess wieder von vorne.When this process is finished, the two valves 12 13 are closed again and the newly added medium is heated and expands. When the medium has reached its maximum temperature again, the valves 12 13 are opened again, this time the piston 14 is set back to the initial state, contrary to the previous movement, this time the ejection of the warm medium and the suction of the cold medium compared to the previous process expires on the other side. Now the process starts all over again.

Die Bewegung des Kolben kann auf unterschiedliche Art und Weise erfolgen, z. B. durch eine Kolbenstange 15. Allerdings muss die Kolbenstangendichtung dem maximal erreichbaren Druck während der Erwärmung standhalten, was zu Reibungsverlusten bei der Kolbenbewegung führt. Um dieses Problem zu umgehen, kann der Kolben durch seitliches Anheben des Zylinders bewegt werden. Eine weitere Möglichkeit stellt die Verwendung eines Magneten dar, mit dem der Kolben durch Bewegung des Magneten ohne unmittelbaren Kontakt bewegt werden kann.The movement of the piston can be done in different ways, e.g. B. by a piston rod 15th However, the piston rod seal must withstand the maximum pressure that can be reached during heating, which leads to friction losses during piston movement. To avoid this problem, the piston can be moved by lifting the cylinder sideways. Another possibility is the use of a magnet with which the piston can be moved by direct movement of the magnet.

Air displacement

Alternativ zur Verwendung des Zylinders mit Kolben (zum Luftaustausch) ist eine Konstruktion denkbar, die aus einem Behälter, in dem sich ein aufblasbarer Gegenstand befindet, besteht. Der aufblasbare Gegenstand muss im aufgeblasenen Zustand gerade das Volumen des Behälters einnehmen. Es führen dabei zwei Anschlüsse nach außen. Ein Anschluss wird direkt am Behälter angebracht, der andere wird am aufblasbaren Gegenstand so angebracht, dass keine Verbindung mit dem Medium des Behälters besteht. Es liegen praktisch zwei Luftkammern mit separaten Anschlüssen vor, an den jeweils ein T-Stück angebracht wird. An jeweils einem Anschluss des T-Stücks wird ein 3/2-Wegeventil angeschlossen. An die noch vorhandenen Anschlüsse werden Rückschlagventile angebracht. Die angeschlossenen Schläuche führen auf den Grund des Wasserbehälters. Im Grundzustand liegt der aufblasbare Gegenstand so am Boden des Behälters, so dass sich in ihm kaum Luft befindet. Die beiden Ventile sind geschlossen. Im Behälter befindet sich Luft, die erwärmt wird (siehe "Sonnenofen + Erwärmung + Abkühlung + Drehscheibe"), so dass durch das Rückschlagventil, das am Behälter angebracht ist, luft entweichen kann. Ist der Vorgang beendet, werden die beiden 3/2-Wegeventile elektrisch oder mechanisch geöffnet und in den aufblasbaren Behälter so lange Luft geblasen, bis der aufblasbare Gehenstand den Behälter ganz auffüllt. Das führt dazu, dass die erwärmte Luft durch das andere Ventil entweicht und gegebenenfalls zur weiteren Erwärmung genutzt werden kann. Nach dem Schließen der beiden 3/2-Wegeventile wird nun die Luft im aufblasbaren Gegenstand erwärmt, wobei Luft durch das an diesen Gegenstand angeschlossene Rückschlagventil entweichen kann. Nach Beendigung dieses Vorgangs werden wiederum die beiden Ventile geöffnet und in den Behälter kalte Luft geblasen, was dazu führt, dass der aufblasbare Gegenstand zusammengedrückt wird und seinen warmen Luftinhalt entweichen lässt, der ebenfalls zur weiteren Erwärmung verwendet werden kann. An dieser Stelle ist ein Zyklus beendet, der nun wieder von vorne beginnen kann.An alternative to using the cylinder with piston (for air exchange) is one Conceivable construction consisting of a container in which there is an inflatable Object exists. The inflatable object must be inflated Just take up the volume of the container. There are two External connections. A connector is attached directly to the tank that others are attached to the inflatable object so that no connection with the medium of the container. There are practically two air chambers separate connections, to each of which a T-piece is attached. At each A 3/2-way valve is connected to a connection of the T-piece. To the others Check valves are attached to existing connections. The Connected hoses lead to the bottom of the water tank. in the In its basic state, the inflatable object lies on the bottom of the container, so that there is hardly any air in it. The two valves are closed. in the There is air in the container, which is heated (see "Solar oven + heating + Cooling + turntable ") so that through the check valve that is on the container is appropriate, air can escape. When the process is finished, the two 3/2-way valves opened electrically or mechanically and in the inflatable Air is blown until the inflatable walker completely clears the container replenishes. As a result, the heated air escapes through the other valve and can be used for further heating if necessary. After this Closing the two 3/2-way valves will now inflate the air in the object warmed, air passing through the attached to this object Check valve can escape. After completing this process again opened the two valves and blown cold air into the container what causes the inflatable object to be compressed and its allows warm air to escape, which is also used for further heating can be used. At this point a cycle has ended, which is again from can start at the beginning.

Es ist vorteilhaft, den aufblasbaren Gegenstand aus einem möglichst dünnen und einem größtmöglich wärmeleitfähigen Material herzustellen, so dass der Wärmefluss möglichst groß ist.It is advantageous to make the inflatable object as thin as possible and to produce the largest possible heat-conductive material so that the heat flow is as large as possible.

Bei beiden Variationen sollte der Luftaustauschvorgang möglichst schnell erfolgen, da die in dieser Zeit erwärmte Luft nicht zur Erzeugung von Luftblasen verwendet werden kann, da sich das Gas aufgrund der noch geöffneten Ventile ungehindert ausdehnen kann.With both variations, the air exchange process should take place as quickly as possible, because the air heated during this time is not used to create air bubbles can be, since the gas is unobstructed due to the valves still open can expand.

Valve construction

Fig. 11 Ventilkonstruktion Fig. 11 valve construction

An die Ventile werden aufgrund der gleichzeitigen Erwärmung und Abkühlung bestimmte Anforderungen gestellt. Um auch "weniger perfekte Ventile" verwenden zu können, kann man sie trotz Luftbetrieb gegen Wasser schließen lassen. Ventile sind beim Betrieb mit Wasser dichter als beim Luftbetrieb.The valves are due to the simultaneous heating and cooling certain requirements. To use "less perfect valves" too can be closed against water despite air operation. Valves are when operating with water more densely than when operating with air.

functionality

Wenn die Dose 30 beheizt wird, gelangt Luft durch das Ventil a. Die Luft gelangt dann durch das Wasserbecken in den Innenraum des Gefäßes 32, in dem ein Druck erzeugt wird. Folglich wandert im Glasrohr 33, im Falle, daß Ventil b nicht gegen Luft schließt, das Wasser bis zum Ventil b. Da dieses Ventil b gegen Wasser schließt, gelangt weder das Wasser noch die Luft im Innenraum in eine Dose 31, die gerade gekühlt wird. Zusätzlich wurden die Ventile noch so angebracht, daß die Kugel im Ventil aufgrund der Schwerkraft und der Wassersäule h gegen die Dichtung gedrückt wird. Nun kann die Luft durch Schlauch 8 ins Wasserfass geleitet werden. Wenn dann die Dose 31 beheizt wird, vertauscht sich die Funktionsweise. Bei den Ventilen, die zur Luftansaugung verantwortlich sind, muss pro Dose eine solche Konstruktion mit nur zwei Anschlüssen gebaut werden, mit dem Unterschied, daß das Glasrohr 3 an die Dose angeschlossen wird. Am Schlauch 8 würde dann Luft angesaugt, was dazu führt, daß die Außenluft durch das Wasser hindurch muß. When the can 30 is heated, air passes through the valve a. The air then passes through the water basin into the interior of the vessel 32 , in which a pressure is generated. Consequently, in the glass tube 33 , in the event that valve b does not close against air, the water travels to valve b. Since this valve b closes against water, neither the water nor the air in the interior reaches a can 31 which is being cooled. In addition, the valves were installed so that the ball in the valve is pressed against the seal due to gravity and the water column h. Now the air can be led through hose 8 into the water barrel. If the can 31 is then heated, the mode of operation is reversed. In the case of the valves that are responsible for air intake, such a construction must be built with only two connections per can, with the difference that the glass tube 3 is connected to the can. Air would then be sucked into the hose 8 , which means that the outside air must pass through the water.

Power generation

Fig. 12 "Auftriebsrad" in Anlehnung an ein Wasserrad. Fig. 12 "buoyancy wheel" based on a water wheel.

Fig. 23 alternative Ausführung des "Auftriebsrades". Fig. 23 alternative embodiment of the "buoyancy wheel".

Fig. 14 Verringerung der Reibungsverluste, durch direktes Aneinanderbauen der Behälter. Fig. 14 Reduction of friction losses by directly assembling the container.

Fig. 15 Nutzung der Druckluft zum Pumpen von Wasser, Wasserrad in Betrieb. Fig. 15 Use of compressed air for pumping water, water wheel in operation.

Fig. 16 Nutzung der Druckluft zum Pumpen von Wasser, Wasser nachfüllen. Fig. 16 Use compressed air to pump water, refill water.

Um die "Druckluft" in eine brauchbare Energieform umzuwandeln, wird der "Druckluftschlauch" 8 auf dem Grund eines mit Wasser gefüllten Behälters befestigt. Beim Betreiben der vorher beschriebenen "Luftausdehnungsanlage" treten am Schlauchende 15 Luftblasen aus, die auf Grund des Auftriebs nach oben steigen. Dieser Auftrieb kann zur Energieerzeugung genutzt werden. Hier wird das Grundprinzip des Wasserrades einfach umgedreht. Ein Wasserrad 16, das sich im Medium Wasser befindet, wird durch die Auftriebskraft der Luft in Rotation versetzt. Die Luftblasen gelangen immer in den Behälter 17, der sich gerade über dem Luftschlauch befindet. Durch die Auftriebskraft bewegt sich der Behälter nach oben. Aufgrund der automatischen Drehung des Behälters kann die Luft am oberen Ende entweichen und der Behälter kann auf der anderen Seite wieder nach unter geführt werden.In order to convert the "compressed air" into a usable form of energy, the "compressed air hose" 8 is attached to the bottom of a container filled with water. When operating the "air expansion system" described above, 15 air bubbles emerge at the end of the hose, which rise due to the buoyancy. This buoyancy can be used to generate energy. Here the basic principle of the water wheel is simply reversed. A water wheel 16 , which is in the medium of water, is set in rotation by the buoyancy of the air. The air bubbles always get into the container 17 , which is just above the air hose. Due to the buoyancy, the container moves upwards. Due to the automatic rotation of the container, the air can escape at the upper end and the container can be led down again on the other side.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform können die Behälter auch über Ketten und Zahnräder 19 oder Riemen geführt werden. Hier besteht die Möglichkeit, die Reibung durch direktes Aneinanderbauen der einzelnen Behälter 17 zu reduzieren. Seitlich ist dann praktisch nur noch die Reibung zweier Schläuche vorhanden. Reibung tritt dann hauptsächlich nur noch an den Wendepunkten beim Auseinanderklappen der Behälter auf 19.According to a preferred embodiment, the containers can also be guided over chains and gear wheels 19 or belts. Here there is the possibility of reducing the friction by directly assembling the individual containers 17 . Laterally there is practically only the friction between two hoses. Friction then mainly occurs only at the turning points when the containers are unfolded 19.

Es besteht die Möglichkeit, ein Teil der freiwerdenen Energie abzuführen, um damit die Drehscheibe (Fig. 1) zu drehen. Dies kann mechanisch über eine Kardanwelle 28 oder einen Riementrieb geschehen. Es besteht auch die Möglichkeit, einen Generator g anzutreiben. Ein Teil der elektrischen Energie kann dann an einen separaten Elektromotor, der die Drehscheibe antreiben soll, abgeführt werden. Die Druckluft kann auch zum Wasserpumpen verwendet werden.It is possible to dissipate some of the energy released in order to turn the turntable ( FIG. 1). This can be done mechanically via a cardan shaft 28 or a belt drive. It is also possible to drive a generator g. Part of the electrical energy can then be dissipated to a separate electric motor that is to drive the turntable. The compressed air can also be used for water pumping.

Ein Behälter 20, der drei Öffnungen haben muß, ist mit Wasser gefüllt. Sobald durch den Schlauch 21 Luft kommt, wird das Wasser im Behälter 20 verdrängt. Es gelangt durch die Leitung 25 nach oben und durchläuft die Höhendifferenz h. Der Druck, der durch die Dosen im Sonnenofen erzeugt wird, muß größer sein als der Druck, der durch die Wassersäule mit der Höhe h erzeugt wird.A container 20 , which must have three openings, is filled with water. As soon as air comes through the hose 21 , the water in the container 20 is displaced. It goes up through line 25 and passes through the height difference h. The pressure generated by the cans in the sun oven must be greater than the pressure generated by the water column at height h.

(p = gh). Das Wasser gelangt dann in die Becher 22 des Wasserrades 23 und bringt dieses zum Laufen. Durch das Ventil a wird verhindert, daß das Wasser, wenn vom Sonnenofen mal kurzzeitig keine Luft kommt (z. B. wegen einer Wolke), erneut hochgepumpt werden muß. Das Wasser, das durch Drehen des Wasserrades Lageenergie in kinetische Energie umgewandelt hat, sammelt sich dann im Becken 24. Wenn dann das ganze Wasser aus dem Behälter 20 herausgepumpt wurde, wird das 3/2-Wegeventil c umgeschaltet, so dass der Wasserbehälter 20 entlüftet wird. Nun herrscht im Behälter 20 kein Druck mehr und das Wasser vom Wasserbecken 24 kann in den Behälter 20 zurückfließen. Ist dieser Vorgang abgeschlossen, wird das 3/2 Wegeventil c wieder umgeschaltet und der ganze Vorgang beginnt von neuem.(p = gh). The water then gets into the cups 22 of the water wheel 23 and makes it run. The valve a prevents the water from having to be pumped up again if there is no air for a short time (e.g. due to a cloud). The water, which has converted position energy into kinetic energy by turning the water wheel, then collects in the pool 24 . Then when all the water has been pumped out of the container 20 , the 3/2-way valve c is switched over, so that the water container 20 is vented. Well no pressure prevails in the container 20 more and the water from the water basin 24 can flow back into the reservoir 20th When this process is complete, the 3/2 way valve c is switched over again and the whole process starts again.

Claims

1. A heat engine that converts thermal energy into mechanical or electrical energy, characterized in that the air expansion is used directly and is used to generate energy by generating a buoyancy.

2. Heat engine according to claim 1, characterized in that itself Container for alternating heating and cooling between heating and Move the cooling area back and forth.

3. Heat engine according to claim 1, characterized in that the Containers are arranged in a circle and are at a constant angle turn speed.

4. Heat engine according to claim 1, characterized in that the Containers are attached in a circle and move around in certain time periods turn a certain angle further.

5. Heat engine according to claim 1, characterized in that the Cooling phase is used to generate energy by creating a negative pressure to suck in water or have a piston retracted.

6. Heat engine according to claim 1, characterized in that instead of Cooling at constant volume of excess pressure by opening a valve is drained, which shortens the cooling time.

7. Heat engine according to claim 2, characterized in that the "Air generation" from warming, air exchange, warming takes place and the Air is exchanged using a piston.

8. Heat engine according to claim 2, characterized in that the Piston is moved using a piston rod.

9. Heat engine according to claim 2, characterized in that the Piston is moved by lifting the cylinder to the side.

10. Heat engine according to claim 2, characterized in that the Piston is moved contactlessly with the help of a magnet.

11. Heat engine according to claim 3, characterized in that the "Air generation" from warming, air displacement, warming occurs. The air is displaced by inflating a "balloon".

12. Heat engine according to claims 1-3, characterized in that the Heating and 1 or cooling the container in a gaseous Medium is done.

13. Heat engine according to claims 1-3, characterized in that the Heating and / or cooling the containers in a liquid medium he follows.

14. Heat engine according to claims 1-3, characterized in that the Buoyancy is used via a drive wheel.

15. Heat engine according to claims 1-3, characterized in that the Buoyancy via a chain strand equipped with containers is used.

16. Heat engine according to claims 1-3, characterized in that the Containers of the chain strand are attached directly to one another, so that the Frictional forces are significantly reduced and mainly only on the upper and lower turning points occur at which air is supplied and removed becomes.

17. Heat engine according to claims 1-3, characterized in that the generated compressed air used to pump water to a certain height h is to z. B. to supply a water wheel with rotational energy.