DE10319070A1

DE10319070A1 - Verfahren zur direkten Umwandlung von Sonnenstrahlungsenergie in mechanische Energie und Vorrichtung für seine Verwirklichung

Info

Publication number: DE10319070A1
Application number: DE2003119070
Authority: DE
Inventors: Semen Sladkov
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-04-28
Filing date: 2003-04-28
Publication date: 2004-12-09

Abstract

Das Verfahren besteht aus der Benutzung der Formveränderung des Arbeitselements. Die Vorrichtung besteht aus zwei Balken aus dem dünnwandigen Doppel-T-Profil, die mit einem Zugband von unten versorgt und mit einem Antrieb zum Elektrogenerator kinematisch gebunden sind. Das Doppel-T-Profil ist aus Messing oder aus Aluminium gefertigt und das Zugband ist aus Stahl gefertigt. Die Steuerungsvorrichtung mit Hilfe des Sonnenschirms oder der parabolischen Spiegel erwärmt abwechselnd beide Balkensysteme.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet So1larenergetik, konkret auf den Vorrichtungen für die direkte Transformation der Energie der Sonnenstrahlen in der mechanischen Energie ohne die Zwischenbenutzung der Erwärmung der flüssigen oder gasartigen Stoffe.
Die Vorrichtungen zur Ausnutzung der in der Sonnenstrahlung enthaltenden Energie sind in großer Zahl bekannt. Die Vorrichtungen aber, bei denen die Wärmestrahlung der Sonne über die thermisch bedingten Längen- und Volumensveränderungen, denen fast alle Stoffe unterlegen, direkt in mechanische Energie umgesetzt und zum Antrieb von Maschinen verwendet wird, sind wenig bekannt.

HINTERGRUND

Eine derartige Vorrichtung ist gründsätzlich aus der Deutschen Offenlegungsschrift DE 3331933 A1 (1985) „Vorrichtung zur Umwandlung von Sonnenwärme in mechanische und/oder hydraulische Energie" bekannt, und der Erfinder behauptet; dass das die erste Vorrichtung zur direkte Umwandlung von Sonnenenergie in mechanische Energie ist. Da benutzt man die lineare Formveränderungen in Längsrichtung als Schub- oder Zugbewegungen. Der Nachteil dieser Vorrichtung ist sehr kleine Temperaturverlängerung der metallischen Stäbe und von hier folgende kleine Produktivität solches Gerätes.

Aber früher war schon der US Patent 4075847 (1978) „Direct conversion of solar energy to mechanical energy" („Die direkte Transformation der Sonnenenergie in die mechanischen Energie") bekannt. Da wird der Stab aus der hochmolekularen Verbindung verringert und verlängert (mehr als das Metall) bei der aufeinanderfolgenden Erwärmung und Abkühlung ähnlich dem Muskel des lebenden Wesens. Der Nachteil dieser Vorrichtung ist gleich dem obengenannten.

Zahlreichende Geräte sind bekannt, in denen die Sonnenstrahlen zuerst die Flüßigkeit oder das Gas erwärmen, dann jene werden ausgedehnt und stoßen den Kolben hinaus, der bei der eigenen Bewegung die Arbeit erzeugt. Z.B. ist die Offenlegungsschrift DE 100 61 119 A1 (2002): Die Sonnenstrahlen erwärmen das Wasser und im Rohr wird der Druck erhöht. Bei einer Druckerhöhung in der Solaranlage durch Wärmeeinstrahlung treibt der Stößel des Druckhubzylinders über eine Zahnstange oder ähnlichem ein Zahnrad an. Mit Hilfe des drehenden Zahnrads wird über ein Getriebe ein Generator angetrieben, der elektrische Energie erzeugt.

Bei diesen bekannten Vorrichtungen ist es zum einen von Nachteil, dass das Vorhandensein der Zwischenoperationen mit das Erwärmen der Flüßigkeiten oder Gase die Technologie bedeutend kompliziert.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dass die direkte Transformation der Energie der Sonnenstrahlen in der mechanischen Arbeit wirksamer für die Rechnung der Veränderung der Form des Arbeitselementes zu machen.

Diese Aufgabe wird bei das Benutzen des gebogenen bimetallischen Balkens als Arbeitselement erfindungsgemäß gelöst.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit besonders einfachen Mitteln. Die Vorrichtung besteht aus zwei nebeneinander angeordneten bimetallischen kragen Balken, auf die die Sonnenstrahlen fallen. Über ihnen ist der Sonnenschirm angeordnet, der sich in zwei Positionen befinden kann: er beschattet abwechselnd zuerst einen Balken und dann den anderen.

Der erste bimetallische Balken, der unter der Wirkung der Sonnenstrahlen sich befindet, wird nach unten gebogen und mit Hilfe von der Zahnstange dreht das Zahnrad und durch ihn das Schwungrad. Das Schwungrad übergibt die Bewegung dem Elektrogenerator.

Wenn der erste von der Sonne beleuchtete Balken bis zu der unteren Lage kommt, geht der Sonnenschirm in die Position über diesem Balken über und wird der zweite Balken beleuchtet. Jetzt dreht schon der zweite Balken das Schwungrad und der erste Balken kühlt sich ab und steigend nach oben biegt sich gerade. Bei der rückgängigen Bewegung wirken die Zähne der Zahnstange mit dem Zahnrad nicht zusammen. Dann wird der Prozess wiederholt.

Jede aus den bimetallischen Balken ist aus zwei "Schichten" erledigt: die obere "Schicht" ist wie ein krages eingeklemmtes Doppel-T-Profiles Balken aus Messing oder aus Aluminium verfertigt, die die größere Koeffizienten der Temperaturverlängerung haben (das Messing hat α = 0,000030 und das Aluminium hat α = 0,0000238). Für schnellere Erwärmung der Balken sind die mit der schwarzen Farbe abgedeckt.

Die untere "Schicht" ist wie ein Stahlzugband dieses Balkens verfertigt, das nach den Enden des Doppel-T-Profiles fixiert ist, und wie das ausgedehnten Element wirkt. Der Stahl hat kleineren Koeffizient der Temperaturverlängerung α = 0,000012. Das Zugband befindet sich innerhalb von dem wärmeisolierenden Überzug.

Auf die Oberfläche des Balkens ist der Meßgeber eingerichtet, der die Größe der Verlängerungen der äußersten Fiber bei der Biegung des Balkens aufzeigt. Seine Anzeigen werden von der Steuerungseinrichtung systematisch ausgelesen, und wenn die Verschiebung des Balkens nach unten aufhört, hört auch die Verlängerung der äußersten Fiber auf: in diesem Moment schaltet man automatisch die Ausführungsvorrichtung ein, um den Sonnenschirm in die andere Position zu übersetzen.

Der Meßgeber wird an der Stelle des maximalen Momentes, das heißt neben dem festen Klemmlager des kragen Balkens aufgeklebt.

Wie die Variante versammeln sich die Sonnenstrahlen von den großen Flächen mit Hilfe von einer Gruppe der parabolischen Spiegel, die die abgespiegelten Sonnenstrahlen im Punkt der Erwärmung auf einem des Balkens konzentrieren. Für volles und schnelles Durchwärmen des Balkens sind die Sonnenstrahlen, die von den parabolischen Spiegel abgespiegelt sind, wie auf den oberen, als auch auf den unteren Flansh und auf der Wand des dünnwandigen Doppel-T-Profiles gerichtet.

Wenn dieser Balken vollständig durchbiegt wird und seine Bewegung nach unten aufhören wird, verlegt die Ausführungsvorrichtung den Punkt der Erwärmung auf anderen Balken. In diesem Fall wird der Bildschirm nicht gefordert.

TECHNISCHE LÖSUNG: VERFAHREN

Das Verfahren, in dem gibt es keine Zwischenerwärmung der Flüßigkeit und\oder des Gases und die Sonne erwärmt direkt oder durch das System der parabolischen Spiegel das feste Arbeitselement, schließt die folgenden Unterschiede ein:

a) das bimetallische Arbeitselement besteht aus zwei "Schichten": die Oberschicht funktioniert wie ein gebogenes Element und ist wie ein dünnwandiges Doppel-T-Profil verferigt; die untere Schicht ist wie ein Zugband erledigt, das nach den Enden des Doppel-T-Profiles fixiert ist, und funktioniert wie ein ausgedehntes Element;
b) für volles und schnelles Durchwärmen der Oberschicht sind die Sonnenstrahlen, die von den parabolischen Spiegel abgespiegelt sind, sind wie auf den oberen, als auch auf den unteren Flansch des Doppel-T-Profiles gerichtet; für schnellere Erwärmung der Balken sind die mit der schwarzen Farbe abgedeckt;
c) das Zugband befindet sich innerhalb von dem wärmeisolierenden Überzug;
d) für das schnellere Erkalten des Balkens und Zugbandes wärend ihrer Abkühlung sind in ihreren Inneren die Kanale mit der kühlenden Flüßigkeit erledigt;
d) das Doppel-T-Profil ist aus dem Messing oder aus dem Aluminium verfertigt, und das Zugband ist aus dem Stahl verfertigt;
e) es gibt die Veränderung der Form des Arbeitselementes.

Die Vorrichtung zur Umwandlung von Sonnenstrahlungsenergie in mechanische Energie besteht aus zwei gleichen Balkensysteme mit einem Sonnenschirm. Der Balken 1, der an einem Ende wie ein Kragträger eingeklemmt sind, ist aus dem Metall mit mehr größerem Koeffizient der linearen Erweiterung als das untere Zugband 2 erledigt. Für die bessere Absorption der Strahlungsenergie der Sonne ist der Balken mit der schwarzen Farbe abgedeckt. Beide Balkensysteme sind nebeneinander angeordnet.

Über ihnen ist der Sonnenschirm 3 angeordnet, der sich in zwei Positionen befinden kann: er beschattet abwechselnd zuerst ein Balkensystem und dann den anderen. Es ist angenommen, dass der Sonnenschirm zuerst über dem zweiten Balkensystem sich befindet.

Beide Balken befinden sich unter der Einwirkung der Sonnenstrahlen 4.

Sich befindender unter die Einwirkung der Sonnenstrahlen das Balkensystem wird erwärmt und nach unten gebogen, weil die Verlängerung des Zugbands weniger als die Verlängerung des Balkens ist.

Auf dem freien Ende des Balkens ist die gefederte Zahnstange 5 angeordnet, die mit der Leitschine 6 versorgt ist. Die Leitschine erlaubend ihr nur nach oben und nach unten versetzt zu werden. Die Feder 7 drückt die Zahnstange an das Zahnrad 8.

Die Zahnstange dreht das Zahnrad nur bei ihrer Bewegung nach unten, und bei der Bewegung der Zahnstange nach oben wirken sie nicht zusammen. Das Zahnrad befindet sich auf der gemeinen Welle 9 mit dem Schwungrad 10, das durch das Getriebe 11 das Drehen an den Rotor 12 des Elektrogenerators übergibt.

Auf die Oberfläche jedes Balkens in der Zone des maximalen Biegemoments neben dem eingeklemmten Ende ist der Meßgeber 13 der Deformationen eingerichtet. Wenn die Bewegung des Balkens nach unten unter der Wirkung der Erwärmung aufhört, hören gleichzeitig die Deformationen der Fiber des Balkens auch auf. Der Meßgeber sendet das Signal darüber in die Steuerungseinrichtung (bedingt ist nicht aufgezeigt). Nach diesem Signal setzt die Steuerungseinrichtung den Sonnenschirm in die zweite Lage über über dem ersten Balkensystem. Jetzt kühlt der erste Balkensystem ab und zweiter Balkensystem wird erwärmt.

Bei der Erwärmung dieses zweiten Balkens geschieht die Bewegung nach unten seines freien Endes mit der Zahnstange. Durch das Zahnrad dreht sie das Schwungrad in der selben Richtung des Drehens, wohin es mit der ersten Balken sich gedeht hat. Und der erste Balken abkühlend biegt sich gerade, sein freies Ende steigt nach oben bis zu dem Ausgangszustand. Dann wird der Zyklus wiederholt. Für die Beschleunigung der Abkülung innerhalb von den Balken sind die Kanalen gemacht, in die die kühlende Flüßigkeit geleitet ist. Und das Zugband befindet sich ständig im wärmeisolierenden Überzug 14.

Die Erfindung wird mittels vier Zeichnungen näher erläutert. Sie zeigen:

1 die Vorrichtung im Grundriss

2 Querschnitt 1-1 in 1

3 Fragment A in der 2

4 Querschnitt 2-2 in 2

TECHNISCHE LÖSUNG: VORRICHTUNG
Die Vorrichtung zur Umwandlung von Sonnenstrahlungsenergie in mechanische Energie besteht aus folgenden Teilen:

1: der Balken
2: das Zugband
3: der Sonnenschirm
4: die Sonnenstrahlen
5: die Zahnstange
6: die Leitschine der Zahnstange
7: die Feder
8: das Zahnrad
9: die Welle
10: das Schwungrad
11: das Getriebe
12: der Rotor des Elektrogenerators
13: der Meßgeber
14: wärmeisolierender Überzug

Claims

Verfahren zur direkte Umwandlung von Sonnenstrahlungsenergie in mechanische Energie, in dem es keine Zwischenerwärmung der Flüßigkeit und\oder des Gases gibt und die Sonne direkt oder durch das System der parabolischen Spiegel das feste Arbeitselement erwärmt, dadurch gekennzeichnet, dass a) das bimetallische Arbeitselement aus zwei "Schichten" besteht, die Oberschicht wie ein dünnwandiges Doppel-T-Profil verfertigt ist und wie ein gebogener Balken mit der Veränderung der Form des Arbeitselementes wirken kann, und die untere Schicht wie ein Zugband verfertigt ist, das nach den Enden der Oberschicht fixiert ist, und wie ausgedehntes Element wirken kann und zusammen mit obene Balken eine Balkensystem dargestellt; b) man zwei nebeneinander angeordnete Balkensysteme benutzt; c) die Sonnenstrahlen, die von den parabolischen Spiegel abgespiegelt sind, auf den oberen wie als auch auf den unteren Flansch des Doppel-T-Profiles gerichtet sind; d) das Zugband innerhalb von dem wärmeisolierenden Überzug sich befindet; e) das Doppel-T-Profil aus dem Messing oder aus dem Aluminium verfertigt ist und das Zugband aus dem Stahl verfertigt ist; f) die Steuerungsvorrichtung mit Hilfe des Sonnenschirm oder der parabolischen Spiegel abwechselnd erwärmt beide Ballcensysteme.
Vorrichtung für direkte Umwandlung von Sonnenstrahlungsenergie in mechanische Energie, die aus zwei bimetallischen Balkensysteme besteht, aus dem Sonnenschirm, aus der gefederten Zahnstangen und aus dem Schwungrad, das mit dem Elektrogenerator kinematisch verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die folgenden Merkmalen hat: a) jede Balkensystem bestehet aus einen Balken, der wie ein dünnwandiges Doppel-T-Profil aus dem Messing oder aus dem Aluminium verferigt ist, und ein Zugband, das nach den Enden des Doppel-T-Profiles fixiert ist, und wie ein ausgedehntes Element wirken kann; b) der Sonnenschirm sich in zwei Positionen befinden kann: über dem ersten oder über dem zweiten Balken; c) die gefederte Zahnstange mit der Leitschine versorgt ist und mit dem Zahnrad zusammenwirkt; d) das Schwungrad mit dem Zahnrad an gemeinsamer Welle angeordnet ist und durch ein Getriebe den Rotor des Elektrogenerators in Drehbewegung versetzen kann.
Die Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in Inneren der Balken ist ein Kanal mit der kühlenden Flüßigkeit erledigt.
Die Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die beide Balken von oben mit schwarzer Farbe abgedeckt sind.
Die Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Oberfläche des Balkens der Meßgeber eingerichtet ist, der die Größe der Verlängerungen der äußersten Fiber bei der Biegung des Balkens aufzeigt.
Die Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung mit einer Steuerungseinrichtung versorgt ist, die die Anzeigen vom Meßgeber systematisch lesen kann und den Sonnenschirm in zwei Positionen übersetzen kann.
Die Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie mit einer Gruppe der parabolischen Spiegel versehen ist, die die abgespiegelten Sonnenstrahlen im Punkt der Erwärmung auf einem der Balken konzentrieren kann und bei Signal von Steuerungsvorrichtung den Punkt der Erwärmung auf anderen Balken verlegen kann.