DE10118769A1 - Solare Stirling-Pumpe - Google Patents

Solare Stirling-Pumpe

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DE10118769A1
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    • F02G1/04—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Abstract

Die Erfindung beschreibt eine solare Stirling-Pumpe mit einer doppeltwirkenden Arbeitsmembran.

Description

  • Solare Stirling-Motoren sind schon seit längerem bekannt. Ebenso ist der Einsatz von Stirling-Motoren zum Antrieb von Wasserpumpen bereits Stand der Technik.
  • Gegenstand dieser Erfindung ist ein solarer Stirling-Motor bei dem der Arbeitskolben als Membran bspw. aus Gummi o. ä. (je nach Temperaturniveau) ausgeführt ist, und diese Membran auf der einen Seite mit Arbeitsgas und auf der anderen Seite mit dem Fördermedium bspw. Wasser beaufschlagt ist. Das Gehäuse dieser Membran ist damit gleichzeitig Arbeitszylinder des Stirling-Motors und Pumpengehäuse (siehe Abbildung Bauteil 7).
  • Der Vorteil einer Membran ist bei einfachem Aufbau das nicht notwendige Abdichten eines Kolbens im Zylinder. Durch die Doppeltwirkung der Membran wird ein wesentlicher Wirkungsgradvorteil gegenüber dem Einsatz einer separaten mit einem Stirling-Motor angetriebenen Pumpe erzielt.
  • Ein weiterer Systemvorteil ist die solare Verdrängerzylinderabdeckung (siehe Abbildung Bauteil 2). Bei bisherigen Stirling-Motoren ist eine Wärmeleitung durch die Erhitzerröhren bzw. durch die Zylinderwand nötig.
  • Bei dieser Erfindung sind die Heizflächen und der Regenerator im Verdränger integriert. Damit muß der Verdränger mit Arbeitsgas durchströmt werden. Aus diesem Grunde ist es sinnvoll, den Verdränger, der durch die lichtdurchlässige Zylinderabdeckung direkt mit Solarstrahlung beaufschlagt wird, in schwarzer Farbe mit niedrigem Reflektionsanteil auszuführen.
  • Die Wärme wird dem Motor also größtenteils durch Strahlung zugeführt. Ein bestimmter solarer Strahlungsanteil wirkt auch bei der prozeßinternen isochoren Wärmezufuhr vom Regenerator.
  • Der Verdränger hat demzufolge 3 Funktionen: 1. Verdrängen, 2. Regenerieren, 3. Aufheizen des Arbeitsgases.
  • Das geförderte Arbeitsmedium läßt sich zur Kühlung des Motors nutzen und wird demzufolge gleich erwärmt, was ein weiterer Vorteil der vorgeschlagenen Anordnung ist (siehe Abbildung Bauteil 12).
  • In südlichen Ländern kann man mit dieser Erfindung auf einfache Art und Weise durch Sonnenenergie Grundwasser fördern und dieses als Brauchwarmwasser nutzen. Bezugszeichenliste zur Abbildung einer Solaren Stirling-Pumpe 1 Solarstrahlung
    2 Lichtdurchlässige Kollektorabdeckung (bzw. Verdrängerzylinderabdeckung)
    3 Heißer Regeneratorteil des Verdrängers und gleichzeitig Heizfläche des Motors
    4 Verdrängerzylinder
    5 Isolierschicht im Verdränger
    6 Kalter Teil des im Verdränger befindlichen Regenerators
    7 Arbeitszylindergehäuse (Pumpengehäuse)
    8 Doppeltwirkende Membran
    9 Pumpenansaugöffnung
    10 Pumpenaustrittsöffnung
    11 Kurbeltrieb
    12 Kühlwasserrohrschlange
    13 Wasserseite der Arbeitsmembran
    14 Arbeitsgasseite der Arbeitsmembran
    15 Ventile der Wasserpumpe
    16 Mittige Durchtrittsöffnung für das Arbeitsgas im Verdränger

Claims (5)

1. Stirling-Motor bei dem der Arbeitskolben als Membran ausgeführt ist, die auf der einen Seite mit dem Arbeitsgasdruck und auf der anderen Seite mit einem zu pumpenden Medium beaufschlagt ist.
2. Stirling Motor bei dem ein mit Arbeitsgas durchströmter Kolben durch seine lichtdurchlässige Zylinderwand mit Strahlung beaufschlagt wird.
3. Stirling-Motor nach einem der vorgenannten Ansprüche, bei dem das geförderte Medium der Motorkühlung dient und damit gleichzeitig zur Weiternutzung auf einem höheren Temperaturniveau erwärmt wird.
4. Stirling-Motor nach einem der vorgenannten Ansprüche, bei dem anstelle der Membran ein Kolben im Zylinder zum Einsatz kommt, der die beschriebene Doppeltwirkung der Membran übernimmt.
5. Stirling-Motor nach einem der vorgenannten Ansprüche, bei dem anstelle des Kurbeltriebes Federn für Freikolben zum Einsatz kommen.
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