DE102022003801A1

DE102022003801A1 - Wärmekraftmaschine für Niedrigtemperatur

Info

Publication number: DE102022003801A1
Application number: DE102022003801.3A
Authority: DE
Inventors: gleich Anmelder Erfinder
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2022-10-05
Filing date: 2022-10-05
Publication date: 2024-04-11
Anticipated expiration: 2042-10-06
Also published as: DE102022003801B4

Abstract

Die Wärmekraftmaschine für Niedrigtemperatur wird an den Kalt- und Heißkreislauf eines Mediums angeschlossen, beispielsweise an eine Heizungsanlage, und produziert motorische Energie durch Material-Ausdehnungs- und Kontraktionsbewegungen. Dazu werden durchströmte Rohre aus Material mit einem hohen Ausdehnungskoeffizienten im Dreieck angeordnet, so dass sich der Scheitelpunkt bei Ausdehnung hebt und bei Kontraktion senkt. Die so gewonnene Arbeit aus einem oder mehreren Modulen wird über Hebel in eine Drehbewegung übertragen und mittels Übersetzung in eine kontinuierliche Drehbewegung zum Antrieb eines Generators genutzt.

Description

Relativ hohe Ausdehnung im niedrigen Temperaturbereich ist von Gasen und Flüssigkeiten bekannt, aber deren motorische Nutzung ist bislang nicht effizient. Zwar gibt es Feststoffe mit überdurchschnittlicher Ausdehnung, jedoch liegt diese im Promillebereich, so dass die direkte Längenausdehnung zu keiner nutzbaren Bewegung führt.
Die vorliegende Erfindung hat zum Ziel, diese geringe Ausdehnung zu einer brauchbaren Drehbewegung zu transformieren.
Dazu sollen die Gegebenheiten im gleichschenkligen Dreieck genutzt werden. Wenn die beiden Schenkel a und b in der Summe nur geringfügig länger sind als c, so dass die Höhe über c gering ist, und dann a und b etwas verlängert werden, in diesem Fall durch Ausdehnung, steigt die Höhe über c beträchtlich. Wenn dann gleichzeitig c durch einen gleichen Prozess kontrahiert, wird das Verhältnis noch vorteilhafter, so dass die entstehenden Kräfte durch eine bedeutende Auf- und Abwärtsbewegung beim Punkt C nutzbar gemacht werden können.
Das folgende Ausführungsbeispiel soll den Vorgang verdeutlichen.
Die Schenkel a und b sind als Rohre 6 ausgebildet und über Verschraubungen auf Wellen 8 gelagert. Die Rohre, die aus einem Material mit hohem Ausdehnungskoeffizienten (z.B. Aluminium oder Polyethylen) bestehen, werden abwechselnd von heißem und kaltem Wasser durchströmt, das über gesteuerte Ventile 3 und Verbindungsschläuche 10 geführt wird. Um die Energie effizient, ohne unnötige Verluste, zu nutzen, wird der Auslass 4 und 5 so gesteuert, dass das warme Wasser in den Heißkreislauf und das kalte in den gekühlten Kreislauf zurückgeführt wird. Die Auf- und Abwärtsbewegung am Gelenk 9, die je nach Temperaturunterschied und Seitenlänge des Dreiecks beispielsweise 20 cm betragen kann, wird über Hebel auf die Räder 15 und 16 übertragen, so dass bei diesen eine Drehbewegung entsteht. Die Kraftübertragung geschieht bei 15 in der Aufwärts- und bei 16 in der Abwärtsbewegung, denn die Zahnriemen 17 der beiden gehen auf jeweils eigene Zahnscheiben 11 mit Freilauf, so dass die Antriebsrichtung 12 im Beispiel in der Draufsicht rechts herum, also im Uhrzeigersinn, jeweils gleich ist. Die Freilaufrichtung wird durch den Pfeil 13 bezeichnet. Um eine gleichmäßige Drehbewegung an der Abtriebswelle 14 zu erreichen, können von dem dargestellten Modul beliebig viele ihre erzeugte Energie hierhin leiten.
Der Zweck der Anordnung ist es, Temperaturen im niedrigeren Bereich nutzbar zu machen, so dass diese Maschine unter anderem an den Wasserkreislauf eines jeden Heizungssystems, an Abwärme oder Solarthermie angeschlossen werden kann. Das ist dann sinnvoll, wenn das Brennmaterial ansonsten nicht auf direktem Weg in Kleinanlagen (Heizöl, Gas) verstromt werden kann. Auf diese Weise lässt sich dann auch Holz, Stroh, sonstige Biomasse und Wärme aus anderen Prozessen in kleineren Betrieben oder in Privathaushalten zu Strom wandeln.
Bezugszeichen

1: Warmwasser Zulauf
2: Kaltwasser Zulauf
3: Steuerbares Ventil
4: Warmwasser Ablauf
5: Kaltwasser Ablauf
6: Rohr aus Material mit hohem Ausdehnungskoeffizienten
7: Bodenplatte für Montage der Widerlager
8: Welle, in Wellenlager
9: Gelenkwelle
10: Verbindungsschlauch
11: Riemenscheiben, zwei, mit Freilaufnabe
12: Antriebsrichtung
13: Freilaufrichtung
14: Abtriebswelle
15: Riemenscheibe, Antrieb bei Aufwärtsbewegung
16: Riemenscheibe, Antrieb bei Abwärtsbewegung
17: Zahnriemen
18: Antriebsmechanismus
19: Stützrohr

Claims

Durch Heiß- und Kaltmedium gespeiste Wärmekraftmaschine dadurch gekennzeichnet, dass das Medium durch Rohre 6 geleitet wird, deren Material einen hohen Ausdehnungskoeffizienten aufweist und die als Seiten a und b eines Dreiecks außen auf Wellen 8 gelagert und mittig in einem Gelenk 9 verbunden sind, so dass sich dieses als Punkt C des Dreiecks bei Ausdehnung und Kontraktion der beiden Rohre auf- und abwärts bewegt.
Wärmekraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegung des Gelenks 9 über einen Mechanismus 18 die Vortriebsräder 15 bei Aufwärts- und 16 bei Abwärtsbewegung antreibt, welche die Kraft über Zahnriemen 17 auf die Abtriebswelle 14 überträgt.
Wärmekraftmaschine nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftübertragung der Zahnscheiben 15 und 16 unidirektional erfolgt, indem zur Ermöglichung der Rückwärtsbewegung (schrittweiser Vortrieb) Freiläufe in den Riemenscheiben 11 verbaut sind.
Wärmekraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das durchströmende Medium beim Ablauf 4, 5 mit gesteuerten Ventilen 3 nach Heiß und Kalt getrennt und jeweils dem Heiß- bzw. Kaltkreislauf zurückgeführt wird.
Wärmekraftmaschine nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Basis 7 ebenfalls durchströmt wird und sich gegenläufig zu den Rohren 6 kontrahiert bzw. ausdehnt, so dass das Verhältnis von Grundlinie c und Schenkeln a, b zu einer noch vorteilhafteren Höhe des Gelenks 9 führt.
Wärmekraftmaschine nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Module nach 1 bis 5 erhöht wird, bis eine kontinuierliche Vortriebsbewegung und die gewünschte Leistung an Welle 14 erreicht wird.
Wärmekraftmaschine nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zwei Module sich in der Auf- und Abwärtsbewegung mechanisch unterstützen, indem das eine Modul ausdehnt während das andere kontrahiert.
Wärmekraftmaschine nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur Vermeidung von Bogenbildung der Ausdehnungsrohre diese mit Stützrohren 19 aus weniger verformbaren Materialien mit geringem Abstand umschlossen werden.